JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
1
Resirkulasi Air Tambak Bandeng Dengan Slow Sand Filter Chandra Tri Febriwahyudi*, Wahyono Hadi** Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 *
[email protected] **
[email protected] Abstrak— Tambak merupakan suatu bangunan berupa kolam didaerah pantai yang dapat dimanfaatkan untuk budidaya biota laut yang bernilai ekonomis. Air payau sering dimanfaatkan oleh para petambak untuk membuat kolam tambak dengan budidaya ikan. Namun tidak semua daerah mempunyai sumberdaya air yang baik untuk dijadikan pembudidayaan ikan ditambak oleh para petambak, sehingga timbul masalah pemenuhan kebutuhan air tambak agar mendapatkan air tambak yang baik. Maka dibutuhkan satu pengolahan untuk menurunkan kadar yang akan dianalisa seperti total coli, kekeruhan, dan zat organik (Permanganat Value), yaitu dengan slow sand filter. Penelitian ditujukan untuk menganalisa efektifitas slow sand filter terhadap salinitas air tambak bandeng. Air baku menggunakan air payau dari tambak dikeputih. Dimana diketahui pada studi pendahuluan kandungan total coli 10000 per 100ml, zat organik 13,37 mg/l, kekeruhan 4,80 NTU. Berdasarkan analisa akhir yang telah dilakukan, efisiensi penurunan pada hari ketiga mencapai 42,6 % dan sampai pada hari ke 30 mencapai kisaran 90-95 %. Berdasarkan besarnya kemampuan saringan dalam meremoval salinitas, total coli, kekeruhan, zat organik, maka pengolahan slow sand filter dapat digunakan untuk mengolah air tambak.
Kata Kunci— slow sand filter, total coli, kekeruhan dan zat organik
I. PENDAHULUAN
T
AMBAK merupakan suatu bangunan berupa kolam didaerah pantai yang dapat dimanfaatkan untuk budidaya biota laut yang bernilai ekonomis. Sumber air pada tambak merupakan campuran dari air laut dan air tawar. Oleh karena itu, kadar garamnya jauh lebih rendah dibandingkan air laut. Selain itu, jenis airnya mempunyai sifat kimia dan fisika yang sangat berbeda dengan air laut maupun air tawar. Lokasi tambak yang baik terletak di daerah pantai atau tempat yang masi dipengaruhi oleh lingkungan pantai agar mudah untuk mendapatkan air laut dan air tawar. Tambak-tambak tradisional banyak memanfaatkan pasang surut air laut untuk
memasukkan air payauke dalamnya. Jumlah air laut yang dapat masuk ke dalam tambak sangat tergantung dari perbedaan tinggi permukaan air laut pada saat air pasang tertinggi dan surut terendah. Perbedaan tinggi pasang surut yang baik utnuk kehidupan ikan tambak 1,5-2,5 m. Ikan dalam tambak dapat hidup dengan baik bila lingkungan yang sesuai dengan kondisi hidupnya bisa terpenuhi (http://artikelterbaru.com, diakses 13 Januari 2012). Air payau merupakan campuran antara air tawar dan air laut. Dimana kadar garam yang dikandung dalam satu liter air adalah antara 0,5 sampai 30 gram, maka air ini disebut air payau. Air payau ini sering dimanfaatkan oleh petani tambak untuk membuat kolam tambak dengan budidaya ikan. Namun tidak semua daerah mempunyai sumberdaya air yang baik untuk dijadikan pembudidayaan tambak oleh petani tambak, sehingga timbul masalah pemenuhan kebutuhan air tambak agar mendapatkan air tambak yang baik. Pada hakekatnya sistem resirkulasi yang diterapkan pada budidaya ikan adalah untuk mengatasi masalah penyediaan sumber air yang tidak terus menerus sepanjang tahun. Sistem ini bersifat menghemat penggunaan air bila lahan yang dikelola terbatas sumber air. Filter pasir lambat digunakan untuk menghilangkan alga dan kekeruhan dari air permukaan. Air dengan kekeruhan yang tinggi, dibutuhkan pengolahan pendahuluan menggunakan rapid gravity filter atau microstrainer untuk menjaga kinerja filter pasir lambat. Filter pasir lambat menghilangkan sangat sedikit warna nyata, karena itu merupakan sebagian besar zat terlarut dan sifat dasar dari air baku (Ainsworth dkk, 1997). Filter lambat mampu mengolah air dengan kekeruhan sampai 100-200 mg/l untuk beberapa hari, 50 mg/l merupakan ukuran kekeruhan maksimum untuk pengolahan dengan waktu yang lama, dan penyaringan terbaik terjadi bila kekeruhan rata-rata 10 mg/l atau kurang (Huisman, 1974). Permukaan pasir, terdapat lumpur tipis yang menutupi pasir, dan terdapat banyak zat organik, yang dikenal sebagai schmutzdecke, atau filter skin, yang akan dilewati air sebelum air melewati media. Schmutzdecke terdiri dari alga yang terbentuk untaian benang dan berbagi mikroorganisme lainnya termasuk plankton, diatoms, protozoa, rotifera, dan bakteri (Huisman, 1974). Alga-alga yang mati dan bakteri yang hidup pada air baku akan mengisi schmutzdecke ini, dan terjadi proses inorganik yang sederhana sehingga terbentuk garam. Pada waktu yang sama senyawa nitrogen akan pecah dan nitrogen teroksidasi. Beberapa warna hilang dan banyak dari partikel yang tersuspensi tersaring.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
2
II. METODE Langkah awal dalam penelitian ini, studi literatur dilakukan untuk mendukung jalannya penelitian mulai dari awal hingga penyusunan laporan juga untuk mendapatkan dasar teori yang kuat yang berkaitan dengan penelitian ini, sehingga dapat menjadi acuan dalam melaksanakan analisis dan pembahasan. Studi literatur yang dilakukan mengenai : Air baku yang digunakan air tambak, slow sand filter, total coli, kekeruhan, zat organik. Variabel dan Parameter penelitian meliputi : ketebalan media : 50 cm, 80 cm dan 100cm. Diameter media : 0.25-0.42 mm, kerikil : 20-30 mm. Rate filtrasi : 0.1 m/jam, 0.3 m/jam dan 0.6 m/jam. Sedangkan untuk parameter pada air baku yaitu total coli, kekeruhan dan zat organik. Pemeriksaan kualitas air baku, pemeriksaan analisa air tambak bandeng dilakukan untuk mengetahui kualitas air tambak yang digunakan. Analisa yang dilakukan berupa : Analisis total coli dengan metode Most Probable Number (MPN), Analisis kekeruhan dengan metode Hellige Turbidimetri (Unit Kekeruhan Silika), Analisis zat organik dengan metode Permanganat Value. Persiapan alat yang dilakukan meliputi persiapan pembuatan Slow Sand Filter dan persiapan peralatan plengkap. Elemen Slow Sand Filter terdiri dari : Kaca dengan diameter 25 cm, kran air, pipa outlet dengan diameter ½”, pasir dengan ukuran 0.25-0.42 mm, kerikil dengan ukuran 20-30 mm. Air sampel yang digunakan adalah air payau dari tambak yang terletak di keputih. Media filter, jenis media yang digunakan pada penelitian ini adalah pasir sungai dengan diameter 0.25-0.42 mm. Penelitian ini menggunakan diameter tersebut dikarenakan rentang diameter pasir yang digunakan masih dalam kriteria desain slow sand filter. Penelitian ini juga menggunakan media kerikil sebagai media penyangga. Persiapan bahan untuk analisis, bahan yang di maksud adalah bahan – bahan yang digunakan untuk analisis Total coli, kekeruhan dan zat organik yang sesuai dengan standar air yang disyaratkan. Lapisan penyangga (kerikil) pada unit filter ini menggunakan kerikil sebagai lapisan penyangga. Dimana lapisan kerikil ini setebal 20cm. Lapisan penyangga ini berfungsi untuk mencegah keluarnya pasir menuju kran outlet, sehingga kran tidak tersumbat. Langkah selanjutnya dari penelitian adalah pembuatan alat. Dengan mempertimbangkan aspek dimensi dari alat serta bahan – bahan maka dirangkai alat sesuai dengan hasil rancangan perencanaan alat. Slow sand filter di buat sesederhana mungkin dan semudah mungkin untuk dapat dioperasikan. Gambaran secara umum rangkaian alat slow sand filter dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Rangkaian Alat Slow Sand Filter
III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Analisa awal Pada penelitian ini akan dilakukan analisa untuk membandingkan efektifitas filter lambat dengan ketebalan media dalam mengolah air tertentu, dimana sampel air yang digunakan adalah air tambak di Keputih Surabaya. Parameter kualitas air hasil filtrasi yang akan dibandingkan antara lain kandungan zat organik, kekeruhan, dan kandungan total coli. Untuk mengawali penelitian ini, terlebih dahulu dilakukan analisa untuk mengetahui kualitas dari sampel air awal, yaitu air tambak di Keputih. Berdasarkan analisa pendahuluan yang dilakukan, maka diperoleh data karakteristik yang terdapat pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil Analisa Laboratorium
No
Parameter
Hasil
Satuan
1
Total coli
10000
jml/100ml
2
Kekeruhan
4.80
NTU
3 Zat organik 13.37 mg/L Dari data hasil analisa pendahuluan, penelitian ini hanya dilakukan pengukuran terhadap parameter total coli, kekeruhan dan zat organik. Dimana jika nilai konsentrasi dari parameter tersebut berada di bawah standar kualitas air minum maka analisa awal ini dikatakan sebagai air minum. Sedangkan hasil analisa parameter total coli, kekeruhan dan zat organik tidak dikaitkan dengan standar kualitas air minum. Analisa Total coli Dalam penelitian ini, dilakukan pengamatan terhadap jumlah total coli yang terkandung dalam air tambak yang digunakan. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 2.
Tabel 2. Penurunan kadar total coli dengan rate filtrasi 0.1 m/jam
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5 Hari Ke-
ketebalan 50 cm
ketebalan 80 cm
ketebalan 100 cm
removal %
3
8
4
2
33,3
6
9
2
2
33,4
9
9
3
2
52,7
12
7
2
2
59,1
15
4
1
0
60,5
18
1
0
0
67,2
21
1
0
0
72,5
24
0
0
0
78,2
27
0
0
0
84,7
30
0
0
0
88,1
3 Gambar 4.2 menunjukkan efisiensi filter ini terhadap penurunan parameter bakteri total coli dari hari ke hari mengalami peningkatan 88,1%. Sehingga slow sand filter ini efektif dalam menurunkan bakteri total coli. Analisa zat organik Zat organik merupakan salah satu parameter yang cukup mudah diamati dan untuk mengetahui tingkan pencemaran dari air. Pada air yang tercemar dapat ditemui berbagai material organik beracun. Salah satu cara untuk mengetahui adanya zat organik tersebut yang paling mudah adalah dengan menggunakan parameter Permanganat Value (PV). Pemeriksaan Nilai Permanganat (PV) merupakan suatu cara untuk menentukan kadar zat organik di dalam air sampel secara kimiawi. Pemeriksaan PV ini didasarkan pada jumlah miligram Kalium Permanganat (KmnO4) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat organik yang ada di dalam suatu sampel air. Berikut merupakan data hasil analisa dibawah ini. Tabel 3. Penurunan kadar zat organik (mg/l) dengan Rate Filtrasi 0.1m/jam.
Hari Ke-
Gambar 2. Penurunan Kadar total coli dengan Rate Filtrasi 0.1m/jam
ketebalan 50 cm
ketebalan 80 cm
ketebalan 100 cm
removal %
3
10,7
7,7
9,2
33,4
6
10,3
7,7
9
40,1
9
9,2
7,1
8,4
42,2
12
9,2
6,8
8,4
42,2
15
8,7
6,8
8,4
42,2
18
8,7
6,4
7,3
60,4
21
7,3
6,4
7
72,5
24
7
5,6
6,7
83,3
27
7
5,2
6,3
87,7
30
7
5
6
90
Gambar 3. Efisiensi Penurunan Kadar total coli dengan rate filtrasi 0.1m/jam.
Pada penurunan kadar bakteri total coli, penurunan yang lebih baik dengan menggunakan media pasir dengan ketebalan 100 cm, karena pada hari pertama dengan ketebalan 100 cm telah dapat menghilangkan bakteri total coli hingga tidak terdapat lagi bakteri total coli dimulai pada hari ke 15 penyaringan. Hal ini disebabkan karena lapisan schmutzdecke sudah mulai baik dan dapat berhasil menurunkan bakteri total coli di dalam sampel air.
Gambar 4. Penurunan kadar Zat Organik dengan Rate Filtrasi 0.1m/jam.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
Gambar 5. Efisiensi kadar zat organik dengan rate filtrasi 0.1m/jam
4 Hari Ke-
ketebalan 50 cm
ketebalan 80 cm
ketebalan 100 cm
removal %
3
2,84
2,43
1,3
42,6
6
2,7
2,03
1
42,8
9
2,57
2
1
63,3
12
2,01
1,3
0
70,1
15
1,88
1
0
75,4
18
1,35
1
0
83,8
21
1
0
0
86,6
24
0
0
0
88,4
27
0
0
0
88,7
30
0
0
0
95,7
Pada penurunan kadar zat organik di hari ke 15 hingga hari ke 30 sudah menurun, hal ini disebabkan karena lapisan schmutzdecke sudah mulai terbentuk dan dapat mendegradasi bahan organik di dalam air tambak, sehingga dengan menggunakan ketebalan 50cm, 80cm dan 100cm telah dapat meremoval kadar zat organik hingga memenuhi kebutuhan akan air tambak. Dari penurunan kadar zat organik, maka menggunakan media dengan ketebalan pasir 80cm efisiensi lebih baik. Analisa kekeruhan Kekeruhan merupakan sifat optis larutan, yaitu hamburan atau absorbansi cahya yang melaluinya. Kekeruhan menjadi pertimbangan penting dalam penyediaan air bersih. Kekeruhan didalam air disebabkan oleh adanya zat tersuspensi, seperti lempung, lumpur, zat organik, plankton, dan zat-zat halus lainnya. Kekeruhan merupakan sifat optis dari suatu larutan, yaitu hamburan dan absorpsi cahaya yang melaluinya (Sumestri, 1984). Tidak dapat dihubungkan secara langsung antara kekeruhan dengan kadar semua jenis zat tersuspensi, karena tergantung juga pada ukuran dan bentuk butir. Dalam penelitian ini, dilakukan pengamatan terhadap parameter kekeruhan yang terkandung didalam air tambak yang digunakan. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat dilihat pada Tabel 4. dan Gambar 5.
Gambar 5. Penurunan kadar kekeruhan dengan Rate Filtrasi 0.1m/jam
Gambar 6. Efisiensi kadar kekeruhan dengan rate filtrasi 0.1m/jam
Pada penurunan parameter kekeruhan dengan menggunakan ketebalan 50cm, 80cm dan 100cm telah dapat meremoval parameter kekeruhan pada hari ke 24. Dari hasil penurunan yang ditunjukkan pada tabel 4.10 menggunakan media dengan ketebalan pasir 100cm lebih efektif. Hal ini dikarenakan adanya lapisan schmutzdecke yang terbentuk pada awal pengoperasian walaupun lapisan tersebut masi mendekati tingkat stabil.
Tabel 4.Penurunan kadar kekeruhan dengan Rate Filtrasi 0.1m/jam.
Selama proses pengendapan, terjadi pengurangan partikel tersuspensi. Pada prisnsipnya semua butiran media dapat
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5 menjadi tempat pengendapan. Partikel yang berukuran besar dari pori antar media akan mengendap pada permukaan filterbed. Beberapa partikel yang dapat melewati pori antar media akan saling kontak dan membentuk butiran yang lebih besar sehingga tertahan pada media yang lebih dalam (McFeters, 1990). Pada proses adsorpsi, terjadi pengurangan partikel yang lebih kecil dari partikel tersuspensi seperti koloid dan partikel terlarut. Dari hasil analisa yang telah dilakukan, diketahui bahwa penurunan PV telah terjadi sejak hari ke tiga dikakukan sampling. Hal ini disebabkan adanya proses adsorpsi selamam melaluimedia penyaring akibat perbedaan muatan permukaan media dengan partikel tersuspensi dan koloidal disekitarnya. Pada pH normal, media penyaring memiliki muatan negatif, sedangkan bahan inorganik memiliki muatan positif. Bahanbahan inorganik yang ada didalam sampel air akan teradsorpsi pada media penyaring. Karena bahan organik memiliki muatan negatif, maka pada awal pengoperasian belum terjadi pengurangan bahan organik melalui proses adsorpsi. Setelah proses filtrasi berjalan dan banyak partikel bermuatan positif yang tertahan dipermukaan media, maka terjadi pengurangan bahan organik melalui proses adsorpsi. Proses biologis terjadi karena adanya mikroorganismemikroorganisme yang menempel pada permukaan media yang dikenal dengan nama schmutzdecke. Mikroorganisme ini memanfaatkan bahan-bahan inorganik sebagai makanannya untuk proses hidupnya (disimilasi) dan untuk proses pertumbuhannya (asimilasi). Hasil disimilasi tersebut terbawa air sampel ke bagian filter yang lebih dalam dan dimanfaatkan lagi oleh bakteri lain (McFeters, 1990). IV. KESIMPULAN Penelitian ini dapat disimpulkan Tercapai efektifitas removal sebesar 93,1% untuk total coli, 95,3% untuk zat organik, 95,7% untuk kekeruhan dengan variabel ketebalan 100cm dan untuk variabel ketebalan 80cm efektifitas removalnya sebesar 88,1% untuk total coli. Sedangkan untuk ketebalan 50cm masih belum tercapai efektifitas removal yang baik. Penurunan kadar total coli, kekeruhan, dan zat organik terhadap slow sand filter cukup efektif untuk mengolah air tambak. DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]
Ainsworth et al, 1997. Water Treatment Processes and Practices. T Hall (Editor). Wiltshire : WRC Swinden Alaerts, G dan Sumestri S., 1987. Metode Penelitian Air. Surabaya: Usaha Nasional Al-Layla, 1978. Water Supply Engineering Design. Michigan: ann Arbor Science Publisher, Inc. Anonym. 2004. Slow Sand Filtration.
diakses 3 Januari 2012. Droste, Ronald L. 1997. Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment. USA : John Willey and Sons, Inc. Dwidjoseputro, (1989), Dasar-dasar Mikrobiologi, Penerbit Djambatan, Jakarta. Fair, G.M., J.C. Geyer, D.A. Okun, (1968). Water and Wastewater Engineering volume 2: Water Purification and wastewater Treatment Disposal, John Wiley and Sons, New York.
5 [8]
[9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20]
Fairuza, E.Z., (2008). Pengaruh Variasi media dan tinggi media pada filter dua media untuk peningkatan kualitas air kran, tugas akhir, jurusan teknik lingkungan ITS, Surabaya. Fessenden, R.J., (1986), “Organic Chemistry”, 3th edition, Brooks/Cole Publishing Company, California. Huisman, L., Wood, W. E., (1974), Slow Sand Filtration, World Health Organization. Http://www.scribd.com/doc/35145587/2/Habitat-dan-Penyebaran-IkanBandeng, diakses 13 Januari 2012. Http://artikelterbaru.com/pertanian/perikanan/usaha-budi-daya-ikan-airtawar-dan-air-payau-tambak-201157.html, diakses 13 Januari 2012. Http://wawan-junaidi.blogspot.com/2009/10/senyawa-organik-dansenyawa-anorganik.html Marsono, B. D. 1997. Unit Operasi. Media Informasi Alumni ITS : Surabaya Salvato, Joseph A. 1982. Environmental Engineering and Sanitation, 2nd edition. New York : John Willey & Sons, Inc. Sawyer, C. N., McCarty, P. L., Parkin, G. F., (1994), Chemistry For Environmental Engineering, McGraw Hill Inc, New York Trihadiningrum, Yulinah, 1995. Mikrobiologi Lingkungan. Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP-ITS, Surabaya. Trihadiningrum, Yulinah, 1995. Mikrobiologi Lingkungan. Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP-ITS, Surabaya. SNI 3981:2008. Perencanaan Instalasi Saringan Pasir Lambat. www.pu.go.id/satminkal/balitbang/sni/isisni/SNI%203981-2008.pdf. Zamzami, I (2006), Desain IPAM Skala Rumah Tangga Dengan Rapid Sand Filter dan UV Untuk Pemisahan Kekeruhan dan E.Coli, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Lingkungan ITS, Surabaya.
