Prosiding Konferensi Nasional Teknik Sipil 9 (KoNTekS 9) Komda VI BMPTTSSI - Makassar, 7-8 Oktober Kelompok Peminatan

Prosiding Konferensi Nasional Teknik Sipil 9 (KoNTekS 9) Komda VI BMPTTSSI - Makassar, 7-8 Oktober 2015

Kelompok Peminatan

Teknik Lingkungan


RANCANGAN PENGOLAH LIMBAH CAIR KANTIN DENGAN FITOREMEDIASI Yenni Ciawi1, Aliza Hana Oktavia2 dan I Putu Gustave Suryantara3 1

Program Studi Teknik Sipil, Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Bali email: [email protected]

ABSTRAK Limbah cair kantin banyak mengandung bahan organik dan kuantitasnya relatif kecil sehingga dapat diolah dengan fitoremediasi. Waktu tinggal air limbah ditentukan dengan mengukur COD dan BOD limbah. Dimensi IPAL dan diameter pipa masuk dan keluarnya dihitung berdasar volume harian air limbah. Didapat waktu tinggal limbah 2 hari dengan penurunan kadar COD dari 630,707 mg/l menjadi 65,434 mg/l, yang sudah memenuhi baku mutu air limbah domestik menurut Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003, yaitu 100 mg/l. Debit limbah maksimum adalah 907,2 liter/hari serta debit harian rata-rata limbah sebesar 640,7 liter/hari. Dimensi kolam WWG adalah panjang 3 meter, lebar 1 meter, dan kedalaman 0,6 meter. Diameter pipa masuk dan keluar IPAL adalah 0,5 inci. Kata kunci: disain, fitoremediasi, air limbah, kantin

1.

PENDAHULUAN

Limbah cair kantin mengandung banyak bahan organik yang dapat mencemari lingkungan jika tidak diolah. Salah satu cara pengolahan limbah cair secara aerob adalah dengan memanfaatkan tanaman atau fitoremediasi (UNEP, tt), yang dilakukan dalam sebuah konstruksi lahan basah (wetland) buatan atau dikenal sebagai waste water garden (WWG). Berbagai tanaman dapat digunakan untuk kegiatan ini, seperti cattail (Typha domingensis), papirus (Cyperus papyrus), rumput gajah (Pennisetum purpureum) atau tanaman lainnya. Dalam WWG, bahan organik dalam air limbah akan diserap oleh tanaman dan mikroorganisme yang hidup di sekitarnya. Sistem lahan basah dibuat dengan tanaman yang ditata indah sehingga disebut sebagai waste water garden (WWG) (Irawanto, 2010). Fitoremediasi memiliki beberapa keuntungan (Irawanto, 2010) seperti biaya pembuatan dan operasional yang murah, tidak memerlukan teknologi yang rumit, memanfaatkan sumber daya alam yang ada di sekitar, dapat dibuat dalam berbagai ukuran, menyediakan ekosistem baru, tidak berbau, tidak dapat digunakan sebagai tempat perkembangbiakkan nyamuk, serta memperindah lingkungan. Sistem ini juga memiliki beberapa kekurangan (Widyawati, 2008), seperti kemampuan fitoremediasi hanya terbatas pada permukaan tumbuhan, akar, dan area sekitar akar dalam mengikat polutan sehingga diperlukan tanaman dengan sistem perakaran yang kuat, tanaman memiliki keterbatasan dalam menetralkan polutan tergantung dari tingkat polutan dalam air limbah sehingga waktu pengolahan menjadi tidak tentu, tidak semua tanaman memiliki kemampuan yang sama dalam tumbuh dan berkembang sehingga harus dipilih tanaman-tanaman yang cepat tumbuh untuk sistem ini. Banyak penelitian fitoremediasi yang dilakukan untuk berbagai jenis kontaminan dalam air limbah (Desta et al., 2014; Zhang, 2015) dan dengan berbagai tanaman, contohnya: Echinacea purpurea, Festuca arundinacea Schred, Fire Phoenix (turunan F. arundinacea), and Medicago sativa L. untuk kontaminasi hidrokarbon poliaromatik (Liu et al., 2015), barley (Hordeum vulgaris), kubis (Brassica juncea), bayam (Spinacea oleracea), sorghum (Sorgum vulgare), kacang (Phaseolus vulgaris), tomat (Solanum lycopersicum), and ricinus (Ricinus communis) untuk kontaminasi nikel (Giordani et al., 2005). Sistem seperti ini juga digunakan untuk mengolah limbah tinja seperti yang dilakukan oleh Mbuligwe (2005), untuk melengkapi IPAL perkotaan (Rossi et al., 2013).

2.

MATERI DAN METODE

Pembuatan WWG skala laboratorium Air limbah yang digunakan dalam penelitian ini adalah air limbah kantin Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran, Bali. Kolam WWG menggunakan ember plastik yang berkapasitas 21 liter. Kolam diisi dengan tanah setinggi 15 cm sebagai media tumbuh tanaman air. Untuk skala laboratorium, digunakan cattail (Typha domingensis), yang sudah diaklimatisasi terlebih dahulu selama 3 bulan agar tidak mati saat menyerap bahan

Paper ID : TL04 Teknik Lingkungan 923


organik yang banyak. Sampel limbah diambil setiap hari dari hari ke-0 hingga hari ke-4 untuk diukur kadar BOD dan CODnya.

Tanaman yang digunakan di lapangan Tanaman yang digunakan adalah, berturut-turut, cattail (Typha domingensis), papirus (Cyperus papyrus), eceng gondok (Eichhornia crassipes), dan rumput gajah (Pennisetum purpureum).

Penentuan waktu tinggal Volume harian limbah diukur secara langsung dengan menampung air limbah kantin. Waktu tinggal limbah diperkirakan dari percobaan degradasi limbah dalam pot dengan tanaman cattail berdasar harga COD yang diukur setiap hari.

Perhitungan dimensi kolam WWG Panjang dan lebar kolam WWG ditetapkan sepanjang 3 dan 1 meter, sehingga kedalaman kolam dihitung berdasar rumus berikut ini.

dengan: Qt = volume total limbah (liter) = volume rata-rata limbah (liter/hari) p = panjang kolam (m) l = lebar kolam (m) h = kedalaman kolam (m)

Perhitungan saluran inlet Saluran inlet menggunakan pipa PVC. Dengan asumsi saluran terbuka dan tinggi maksimum aliran sebesar 0,8 diameter pipa, kecepatan aliran dihitung dengan rumus Manning sebagai berikut: V = R = A = P = Q = dengan: V I A P D Q

= kecepatan aliran dalam pipa (m/s) = perbandingan beda tinggi saluran dengan panjang saluran = luas tampang basah (m2) = keliling tampang basah (m) = diameter pipa (m) = debit saluran (m/s3)

Kontrol tegangan tanah Tanah lokasi pembangunan kolam merupakan tanah kapur yang keras. Kontrol tegangan tanah akan dilakukan pada kondisi kolam kosong (Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan, 1983).



Fa1

h

Fa1

Fa2

Ph2

h Fa2

Ph1

Ph1

Ph2

Gambar 1. Tegangan tanah yang terjadi

dengan: Ph1 Ph2 Ph3 Q H Ka Fa1 Fa2 Fa3 γtanah γair

= Tekanan akibat pengaruh beban merata (N/m2) = Tekanan tanah aktif (g/m2) = Tekanan akibat air tanah (dalam keadaan banjir) (g/m2) = Beban merata (N/m2) = tinggi kolam (m) = Koefisien tanah aktif = Gaya tekan akibat pengaruh beban merata (N) = Gaya tekan akibat pengaruh tanah aktif (N) = Gaya tekan akibat pengaruh air tanah (banjir) (N) = Berat jenis tanah (g/cm3) = Berat jenis air (g/cm3)

Kontrol kuat tekan batako Berdasarkan SNI 03-0348-1989 (Badan Standarisasi Nasional, 1989) mengenai bata beton pejal, mutu, dan cara uji, klasifikasi bata beton pejal (batako) menurut kuat tekannya adalah sebagai berikut: bata beton pejal mutu B25; kuat tekannya tidak kurang dari 25 kg/cm2, B40 tidak kurang dari 40 kg/cm2, B70 tidak kurang dari 70 kg/cm2, B100 tidak kurang dari 100 kg/cm2. Kontrol dilakukan menggunakan beban tekan yang diakibatkan oleh tekanan tanah per luas bidang dinding kolam dan dibandingkan dengan kuat tekan beton pejal minimum, yakni 25 kg/cm 2. Bila kuat tekan beton pejal ternyata lebih besar, maka beton pejal layak digunakan.

3.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pemilihan tanaman Pada awal penelitian, tanaman yang direncanakan adalah cattail, yang dapat tumbuh dengan baik dalam skala laboratorium dan mudah diperoleh di Denpasar. Tanaman ini termasuk dalam keluarga tanaman padi-padian yang bisa mencapai ketinggian hingga 2 meter. Tanaman ini memiliki sistem akar serabut serta mudah tumbuh di tempat lembab atau basah. Namun, setelah sebulan dalam WWG skala lapangan, cattail ternyata tidak dapat berkembang dan mati perlahan-lahan, diduga karena kadar lemak yang sangat tinggi dalam air limbah. Berturut-turut tanaman diganti dengan papirus, eceng gondok, dan rumput gajah. Yang terakhir yang berhasil tumbuh dengan subur.

Waktu tinggal Nilai BOD dan COD air limbah awal dan baku mutu air limbah domestik menurut Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003 ditampilkan dalam Tabel 1.

Parameter BOD COD

Tabel 1. Nilai BOD dan COD Konsentrasi (mg/l) Baku mutu (mg/l) 4,64 100 630,707 100



Harga BOD air limbah kantin sudah memenuhi baku mutu air limbah domestik, sedangkan nilai COD cukup tinggi, yang diduga karena kadar lemaknya sangat tinggi. Selanjutnya, nilai BOD tidak diukur lagi. Dalam skala laboratorium, dengan menggunakan tanaman cattail, nilai BOD air limbah dalam WWG diukur dan hasilnya ditampilkan pada Tabel 2. Tabel 2. Kandungan COD akhir Hari keKadar COD (mg/l) 0 630,707 1 121,779 2 65,434 3 54,528 4 38,17 Kadar COD air limbah sudah memenuhi baku mutu air limbah domestik pada hari ke-2 percobaan sehingga ditetapkan waktu tinggal limbah adalah 2 hari untuk menentukan dimensi kolam WWG.

Perhitungan dimensi kolam WWG Volume limbah harian diukur selama 5 hari berturut-turut dan dirata-ratakan dan didapat nilai 640,7 liter per hari ( ). Volume kolam (Qt) diperoleh diperoleh 1.28 m3 . Berdasarkan luas lahan yang tersedia, ditentukan luas kolam 2 x 1 m2 , diperoleh kedalaman 0,65 m dan ditambah 20 cm sebagai tinggi jagaan untuk mengantisipasi apabila terjadi fluktuasi volume air limbah sehingga kedalaman kolam adalah 0,85 m.

Perhitungan saluran inlet

Gambar 2. Tampak Belakang Kantin

Gambar 3. Rencana saluran pipa Data-data perencanaan saluran antara lain: Diameter pipa sal. 1 = 0,5 inci = 0,0127 m Diameter pipa sal. 2 = 0,5 inci = 0,0127 m Diameter pipa sal. 3 = 1 inci = 0,0254 m Koefisien roughness (n) = 0,011 Elevasi awal pipa 1 = 0,9 meter Elevasi awal pipa 2 = 0,3 meter Elevasi akhir = 0 meter Jarak antar saluran outlet kantin 1 dan 2 = 3,25 m Hasil perhitungan masing-masing saluran akan disajikan dalam tabel di bawah ini.



Tabel 3. Hasil kontrol kapasitas pipa Sal. 1 Sal. 2 Sal.3 1,087.10-4 1,087.10-4 1,087.10-4 A (m2) 2,812.10-2 2,812.10-2 2,812.10-2 P (m) 3,866.10-3 3,866.10-3 3,866.10-3 R 0,26 0,291 0,0499 I 99970 104400 43219 V (m/hari) 10,867 11,348 4,698 Q (m3/hari) Q limbah 0,1715 0,4692 0,6407 (m3/hari) OK OK OK Kontrol

Kontrol tegangan tanah Data-data perhitungan: γtanah (γs) γair Sudut geser tanah(ɸ) σijin tanah Faktor kohesi tanah (c) Tinggi bak kontrol (h) Tinggi bak pengolahan

= 2,625 ton/m3 = 1 t/m3 = 350 = 5 kg/cm2 (PPIUG 1983) =0 = 0,3 meter = 0,6 meter

Hasil perhitungan disajikan dalam Tabel 4. Tabel 4. Hasil perhitungan tegangan tanah Bak Kontrol Bak Pengolahan 0,271 0,271 Ka 1 1 q (t/m2) 0,271 0,271 Ph1 (t/m2) 0,213 0,427 Ph2 (t/m2) 0,0813 0,1626 Fa1 (t) 0,032 0,1281 Fa2 (t) 0,1133 0,2907 Ftotal (t)

Kontrol kuat tekan batako -Bak kontrol Data-data yang tersedia: Kuat tekan batako = 25 kg/cm2 Gaya tekan akibat tanah (F) = 0,1133 t = 113,3 kg Dimensi bak = 30 x 30 x 30 cm Gaya tekan akibat tanah akan dibagi dengan luas permukaan dinding bak kontrol. Hasil dari perhitungan harus lebih kecil daripada kuat tekan batako.

-Bak pengolahan Data-data yang tersedia: Kuat tekan batako = 25 kg/cm2 Gaya tekan akibat tanah (F) = 0,2907 t= 290,7 kg



Dimensi bak = 300 x 100 x 60 cm Gaya tekan akibat tanah akan dibagi dengan luas permukaan dinding paling kecil pada bak pengolahan. Hasil dari perhitungan harus lebih kecil daripada kuat tekan batako.

4.

SIMPULAN

Rumput gajah ternyata lebih tahan terhadap kandungan air limbah kantin dibandingkan dengan cattail, papirus, dan eceng gondok, walaupun menurut skala laboratorium cattail mampu menurunkan nilai COD dari 600 menjadi 65,4, yang memenuhi baku mutu air limbah domestik menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 112 tahun 2003, yakni sebesar 100 mg/l. Dengan debit harian rata-rata sebesar 640,7 liter/hari, dimensi kolam WWG yang dibutuhkan adalah 3 x 1 x 0,6 m3. Kolam WWG akan dilengkapi dengan 1 bak kontrol sebagai pemisah padatan pada air limbah dengan dimensi 0,3 x 0,3 x 0,3 m3. Saluran inlet dan outlet kolam menggunakan pipa PVC dengan diameter 0,5 inci.

5.

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih disampaikan kepada Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana yang telah mendanai penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA Badan Standarisasi Nasional. (1989). Bata Beton Pejal, Mutu, dan Cara Uji SNI 03-0348-1989. Standar Nasional Indonesia. Desta, A. F., Assefa, F., Leta, S., Stomeo, F., Wamalwa, M., Njahira, M., & Appolinaire, D. (2014). “Microbial community structure and diversity in an integrated system of anaerobic-aerobic reactors and a constructed wetland for the treatment of tannery wastewater in Modjo, Ethiopia”. PLoS One Vol.9(12). Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. (1983). Peraturan pembebanan Indonesia untuk gedung. Edisi 2. Yayasan lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung. Giordani, C., Cecchi, S., and Zanchi, C. (2005). “Phytoremediation of soil polluted by nickel using agricultural crops”. Environmental Management Vol.36(5): 675-81. Irawanto, R. (2010). “Fitoremediasi Lingkungan dalam Taman Bali”. Jurnal LIPI Vol II(4): 29-35. Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 112 (2003). Baku mutu air limbah domestik. Liu, R., Dai, Y., and Sun, L. (2015). “Effect of rhizosphere enzymes on phytoremediation in PAH-contaminated soil using five plant species”. PLoS One Vol.10 (3). Mbuligwe, S. E. (2005). “Applicability of a septic tank/engineered wetland coupled system in the treatment and recycling of wastewater from a small community”. Environmental Management Vol.35(1), 99-108. Rossi, L., Queloz, P., Brovelli, A., Margot, J., & Barry, D. A. (2013). “Enhancement of micropollutant degradation at the outlet of small wastewater treatment plants”. PLoS One Vol.8(3). UNEP (tt). Phytoremediation: An environmentally sound technology for pollution prevention, control and remediation. An introductory guide to decision-makers. Newsletter and Technical Publications. Freshwater Management Series No. 2. http://www.unep.or.jp/Ietc/Publications/Freshwater/F. Widyawati, E. (2008). Peranan mikroba tanah pada kegiatan rehabilitasi lahan bekas tambang. Pusat Litbang Hutan dan Konservasi Alam Bogor. Zhang, Y., Wang, L., Hu, Y., Xi, X., Tang, Y., Chen, J., Sun, Y. (2015). “Water organic pollution and eutrophication influence soil microbial processes, increasing soil respiration of estuarine wetlands: Site study in Jiuduansha wetland”. PLoS One Vol.10(5).


yenni ciawi-konteks by Yenni Ciawi

FILE

PROSIDING_KONT EKS_9_3.PDF (341.04K)

T IME SUBMIT T ED

04-FEB-2016 04:44PM

WORD COUNT

SUBMISSION ID

627705264

CHARACT ER COUNT 12503

2264

yenni ciawi-konteks ORIGINALITY REPORT

16

15%

11%

10%

SIMILARIT Y INDEX

INT ERNET SOURCES

PUBLICAT IONS

ST UDENT PAPERS

%

PRIMARY SOURCES

1

Giordano, Cesira, Francesco Spennati, Anna Melone, Giulio Petroni, Franco Verni, Giulio Munz, Gualtiero Mori, and Claudia Vannini. "Biological Sulfur-Oxidizing Potential of Primary and Biological Sludge in a Tannery Wastewater Treatment Plant", Water Air & Soil Pollution, 2015.

2%

Publicat ion

2

3

4

eprints.undip.ac.id Int ernet Source

journals.plos.org Int ernet Source

Zhang, Yue, Lei Wang, Yu Hu, Xuefei Xi, Yushu Tang, Jinhai Chen, Xiaohua Fu, and Ying Sun. "Water Organic Pollution and Eutrophication Influence Soil Microbial Processes, Increasing Soil Respiration of Estuarine Wetlands: Site Study in Jiuduansha Wetland", PLoS ONE, 2015.

2% 2% 2%

Publicat ion

5

www.ecohyd.org Int ernet Source

1%

6

7

8

Submitted to Glasgow Caledonian University St udent Paper

r4d.dfid.gov.uk Int ernet Source

Shafiq, Muhammad. "Effect of Composting on Phytoextraction of Heavy Metals from Tannery Solid Waste Amended Soil", Journal of Solid Waste Technology & Management/10881697, 20100201

1% 1% 1%

Publicat ion

9

Cesare Giordani. "Phytoremediation of Soil Polluted by Nickel Using Agricultural Crops", Environmental Management, 11/2005

1%

Publicat ion

10

11

12

13

14

15

www.pip2bdiy.org Int ernet Source

www.pu.go.id Int ernet Source

Submitted to iGroup St udent Paper

eprints.upnjatim.ac.id Int ernet Source

tapiokapati.com Int ernet Source

www.polines.ac.id Int ernet Source

<1% <1% <1% <1% <1% <1%

16

17

18

19

20

puslit2.petra.ac.id

<1%

Int ernet Source

stiepena.ac.id

<1%

Int ernet Source

jurnal.sttn-batan.ac.id

<1%

Int ernet Source

xa.yimg.com

<1%

Int ernet Source

gemawan.org

<1%

Int ernet Source

EXCLUDE QUOT ES

OFF

EXCLUDE BIBLIOGRAPHY

ON

EXCLUDE MAT CHES

OFF

Prosiding Konferensi Nasional Teknik Sipil 9 (KoNTekS 9) Komda VI BMPTTSSI - Makassar, 7-8 Oktober Kelompok Peminatan

Recommend Documents