STUDI EFEKTIVITAS BIOSAND FILTER TERHADAP PENINGKATAN KUALITAS LIMBAH CAIR RUMAH TANGGA DENGAN VARIASI LUAS PERMUKAAN DAN TINGGI FREEBOARD
JURNAL
Diajukan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik
Oleh: YONATHAN ANUNG LUSELA 105060400111039 – 64
KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PERGURUAN TINGGI UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK PENGAIRAN MALANG 2015
STUDI EFEKTIVITAS BIOSAND FILTER TERHADAP PENINGKATAN KUALITAS LIMBAH CAIR RUMAH TANGGA DENGAN VARIASI LUAS PERMUKAAN DAN TINGGI FREEBOARD 1
Yonathan Anung Lusela1, Tri Budi Prayogo2, Riyanto Haribowo2 Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya e-mail:
[email protected]
ABSTRAK Limbah rumah tangga memiliki pengaruh yang cukup besar terhadap tingginya pencemaran yang terjadi di sungai-sungai di Indonesia. Salah satu penyebabnya adalah pembuangan langsung ke sungai tanpa pengolahan terlebih dahulu. Tujuan dari studi ini adalah mengetahui persentase efektivitas metode Biosand Filter serta variasi luas permukaan dan tinggi freeboard yang paling efektif dalam meningkatkan kualitas limbah cair rumah tangga ditinjau dari parameter pH, TSS, BOD dan COD. Faktor kunci dalam pengolahan metode Biosand Filter adalah lapisan mikrobiologis yang disebut lapisan schmutzdecke. Lapisan schmutzdecke dapat terbentuk sendiri dengan cara menjaga ketinggian permukaan air di atas lapisan pasir ± 5 cm. Efektivitas luas permukaan 0.09 m2 dan tinggi freeboard 0.2 m terhadap pH sebesar 6.58%, TSS sebesar 61.65%, BOD sebesar 52.05% dan COD sebesar 0%. Efektivitas luas permukaan 0.09 m2 dan tinggi freeboard 0.4 m terhadap pH sebesar 8.61%, TSS sebesar 60.00%, BOD sebesar 65.13% dan COD sebesar 0%. Efektivitas luas permukaan 0.18 m2 dan tinggi freeboard 0.2 m terhadap pH sebesar 7.67%, TSS sebesar 70.10%, BOD sebesar 55.22% dan COD sebesar 0%. Variasi luas permukaan Biosand Filter yang paling efektif adalah 0.18 m2. Variasi tinggi freeboard Biosand Filter yang paling efektif adalah 0.4 m. Kata kunci: Biosand Filter, limbah cair rumah tangga, luas permukaan, tinggi freeboard, schmutzdecke ABSTRACT Domestic wastewater has a considerable influence on the high pollution of Indonesian rivers. One reason is the domestic wastewater directly discharged into the river without prior treatment. The aim of this study is to determine the effectiveness percentage of Biosand Filter method and the most effective surface area and height of freeboard in improving quality of domestic wastewater based on its pH, TSS, BOD and COD. The key factor of Biosand Filter method is a microbiological layer called schmutzdecke. Schmutzdecke layer can be formed itself by keeping the water level at ± 5 cm above the sand layer. The effectiveness of a combination of 0.09 m2 surface area and 0.2 m freeboard height got up to 6.58% pH, 61.65% TSS, 52.05% BOD and 0% COD. The effectiveness of a combination of 0.09 m2 surface area and 0.4 m freeboard height got up to 8.61% pH, 60.00% TSS, 65.13% BOD and 0% COD. The effectiveness of a combination of 0.18 m2 surface area and 0.2 m freeboard height got up to 7.67% pH, 70.10% TSS, 55.22% BOD and 0% COD. The most effective variation of Biosand Filter surface area is 0.18 m2. The most effective variation of Biosand Filter freeboard height is 0.4 m. Keyword: Biosand Filter, domestic wastewater, surface area, height of freeboard, schmutzdecke
I. PENDAHULUAN Kementerian Lingkungan Hidup (KLH) telah melakukan pemantauan kualitas air pada sungai-sungai di Indonesia sejak tahun 2008 sampai tahun 2013. Hasil dari pemantauan kualitas air yang dilakukan terhadap 57 sungai yang tersebar di 33 provinsi menunjukkan bahwa sebanyak 70-75% telah tercemar baik tercemar berat, sedang dan ringan (Kementerian Lingkungan Hidup, 2014). Tingginya pencemaran yang terjadi di sungai-sungai di Indonesia ternyata tidak hanya diakibatkan oleh limbah industri. Limbah rumah tangga tak kalah besar pengaruhnya dalam mencemari sungai. Salah satu penyebabnya adalah pembuangan langsung limbah cair rumah tangga (domestic wastewater) ke sungai tanpa pengolahan terlebih dahulu. Awalnya limbah tersebut tidak menyebabkan masalah karena dalam skala yang relatif kecil, namun akibat pertumbuhan penduduk yang besar maka terjadi peningkatan volume limbah cair rumah tangga (Asmadi & Suharno, 2012). Sehingga perlunya IPAL untuk mengendalikan pencemaran akibat limbah cair rumah tangga. Di sisi lain, pemecahan masalah tersebut menemui masalah baru yaitu ketersediaan lahan yang sempit. Kurangnya lahan yang tersedia dapat disiasati dengan digunakannya instalasi pengolahan air skala rumah tangga, salah satunya adalah Biosand Filter. Biosand Filter adalah pengolahan air yang mudah dan murah karena Biosand Filter hanya menggunakan pasir sebagai media filtrasi atau penyaringan dan tidak menggunakan bahan kimia. Biosand Filter memiliki ukuran yang relatif kecil, luasannya hanya sekitar 30 cm x 30 cm dengan ketinggian kurang lebih 85 cm. (CAWST, 2009). Pada penelitian yang dilakukan oleh Ati (2010), Biosand Filter digunakan untuk mengolah air minum ditinjau dari warna dan kandungan E.
Coli. Dimensi unit filter yang digunakan adalah 30 cm x 30 cm x 100 cm dengan tinggi media total sebesar 60 cm. Media penyaring yang digunakan adalah pasir dengan diameter kurang dari 1 mm, media pembatas adalah pasir kasar dengan diameter 1 mm – 6 mm dan media penyangga adalah kerikil dengan diameter 6 mm – 15 mm. Pada penelitian lain yang dilakukan oleh Puspitahati (2012), Biosand Filter digunakan untuk mengolah laundry ditinjau dari kandungan fosfat. Dimensi unit filter yang digunakan adalah 30 cm x 30 cm x 100 cm dengan variasi media karbon aktif Ø1 mm setinggi 10 cm, pasir Ø0,25 mm setinggi 30 cm dan karbon aktif Ø1 mm setinggi 25 cm, pasir Ø0,25 mm setinggi 15 cm. Selain ketebalan media, variasi juga dilakukan pada konsentrasi fosfat, yaitu 50 mg/L dan 100 mg/L. Dalam penerapannya, Biosand Filter lebih banyak digunakan untuk mengolah air bersih daripada air limbah sehingga untuk menggunakan Biosand Filter dalam pengolahan limbah perlu dilakukan penyesuaian. Penyesuaian atau modifikasi dilakukan dengan merubah dimensi Biosand Filter yang mana perubahan dimensi tersebut dititikberatkan pada perubahan luas permukaan dan tinggi freeboard. Pada studi ini, peneliti ingin mengetahui persentase efektivitas metode Biosand Filter serta variasi luas permukaan dan tinggi freeboard yang paling efektif. Variasi luas permukaan yang akan diterapkan dalam penelitian ini sebesar 0.09 m2 dan 0,18 m2. Tinggi freeboard yang akan diterapkan sebesar 0,2 m dan 0,4 m. Parameter yang digunakan untuk menentukan efektivitas Biosand Filter adalah pH, TSS, BOD dan COD sesuai dengan baku mutu air limbah domestik pada Pergub Jatim No. 72 Tahun 2013.
II. METODOLOGI PERENCANAAN A. Alat Peralatan utama yang diperlukan untuk penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Unit filter berbahan kaca dengan ketebalan 0,8 cm dengan dimensi 30 cm x 30 cm x 85 cm. 2. Unit filter berbahan kaca dengan ketebalan 0,8 cm dengan dimensi 30 cm x 30 cm x 105 cm. 3. Unit filter berbahan kaca dengan ketebalan 0,8 cm dengan dimensi 60 cm x 30 cm x 85 cm. Peralatan pelengkap adalah aksesori yang diperlukan dalam unit filter. Peralatan pelengkap yang diperlukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. 2.
3. 4.
5. 6.
7.
Gambar 1. Unit Biosand Filter Sumber: Dokumentasi Penelitian Pompa air untuk menghisap air dari saluran drainase. Pipa dan selang untuk menghisap air dan membuang air limpasan unit filter. Bak penampung air dari outlet unit filter. Botol plastik jenis PET dan coolbox untuk menampung air sampel yang akan dianalisis. Kran untuk mengatur buka tutup inlet. Diffuser plate untuk menjaga lapisan schmutzdecke dari arus air yang masuk. Penutup sebagai penutup unit filter.
B. Bahan Bahan yang perlu dipersiapkan untuk unit filter dan analisis laboratorium adalah: 1. Sampel Sampel limbah cair rumah tangga berasal dari saluran drainase yang berada di bawah Laboratorium Hidrolika Model Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. 2. Media penyaring Media penyaring yang digunakan adalah pasir kali yang dapat ditemukan dengan mudah di toko bangunan terdekat dengan diameter <1 mm. 3. Media pembatas dan media penyangga Media pembatas dan media penyangga yang digunakan adalah kerikil. Bedanya untuk media pembatas digunakan kerikil dengan diameter 1 mm – 6 mm, sedangkan untuk media penyangga menggunakan kerikil dengan diameter 6 mm – 15 mm. C. Tahapan Penelitian Tahap-tahap pelaksanaan dalam penelitian ini akan dijabarkan sebagai berikut: 1. Penentuan Distribusi Butiran Media 2. Pembuatan dinding filter Tabel 1. Spesifikasi Unit Filter Nomor Unit Spesifikasi 1 2 3 30 30 60 Panjang cm cm cm Lebar 30 cm Lapisan 5 cm penyangga Lapisan 5 cm pembatas Lapisan 55 cm penyaring Tinggi air 5 cm minimum Tinggi 20 40 20 freeboard cm cm cm Luas 0,09 0,09 0,18 permukaan m2 m2 m2 Sumber: Rencana Penelitian
3. Pembuatan diffuser plate Diffuser plate dapat dibuat dari bahan metal dan plastik. 4. Pembuatan unit filter Masukkan pasir pada masingmasing unit filter dengan cara mengisi air pada filter setengah penuh. 5. Pengoperasian Biosand Filter a. Pembentukan lapisan schmutzdecke dilakukan dengan cara membiarkan lapisan pasir tergenangi air setinggi ± 5 cm. Proses ini dilakukan selama masa operasi, ± 21 hari. b. Ketinggian limbah cair dijaga sesuai variasi tinggi freeboard yang ditetapkan yaitu 0,2 m dan 0,4 m. Hal ini dilakukan dengan cara memberikan lubang pada dinding unit filter untuk overflow. Limbah overflow nantinya akan dialirkan menuju saluran drainase. 6. Pengambilan sampel air Pengambilan sampel uji dilakukan pada inlet dan outlet selama masa operasi ± 21 hari. Uji 1 dilakukan pada hari ke-7. Uji 2 dilakukan pada hari ke-14. Uji 3 dilakukan pada hari ke-21. 7. Pengujian parameter pH Metode pengukuran pH berdasarkan pengukuran aktivitas ion hidrogen secara potensiometri / elektrometri dengan menggunakan pH-meter. 8. Pengujian parameter TSS Pengujian parameter dilakukan dengan cara gravimetri. Prinsip pengujian adalah menghitung padatan yang tertahan saringan milipore 0,45 µm. 9. Pengujian parameter BOD Pengujian parameter DO dilakukan dengan menggunakan metode BOD5. Nilai BOD ditetapkan berdasarkan selisih DO 0 hari dengan DO 5 hari pada suhu 20ºC. 10. Pengujian parameter COD Pengujian parameter COD dilakukan dengan menggunakan test
kit. Pengujian parameter menggunakan test kit sangat praktis tetapi hasil pengujian kurang detail karena hanya dapat menunjukkan skala COD 0 – 8 mg/L. 11. Analisa efektivitas Biosand Filter 12. Kesimpulan dan saran
Gambar 2. Rencana Biosand Filter Sumber: Dokumentasi Penelitian III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian Sebelumnya Berdasarkan hasil studi CAWST (2009), efektivitas Biosand Filter dalam menurunkan bakteri mencapai 96.5%, virus 70 – 99%, protozoa lebih dari 99.9%, helminthes mencapai 100% dan kekeruhan sebesar 95%. Berikut akan dijabarkan hasil dari penelitianpenelitian sebelumnya. 1. Studi Kinerja Biosand Filter untuk Pengolahan Air Minum Ditinjau Terhadap Parameter Warna dan E. Coli Hasil penelitian ini menunjukkan efisiensi Biosand Filter terhadap parameter warna sebesar 70,49%, sedangkan efisiensi terhadap parameter warna dengan penambahan karbon aktif sebesar 89,25%. Karbon aktif ditambahkan di atas lapisan pasir setinggi 10 cm. Terhadap parameter E.Coli, tingkat efisiensi Biosand Filter sebesar 99,875% tanpa karbon aktif, sedangkan efisiensi pengolahan dengan
pH
TSS (mg/L)
40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 Uji Uji Uji Uji Uji Uji Uji Uji Uji 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Unit 1 TSS Input
Unit 1
Unit 2
pH Input
pH Output
Unit 3
Gambar 3. Pengujian Parameter pH Sumber: Penelitian
TSS Output
BOD (mg/L)
Uji Uji Uji Uji Uji Uji Uji Uji Uji 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Unit 1 BOD Input
Unit 2
Unit 3
BOD Output
Gambar 5. Pengujian Parameter BOD Sumber: Penelitian 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 Uji Uji Uji Uji Uji Uji Uji Uji Uji 1 2 3 1 2 3 1 2 3
COD Input
Uji Uji Uji Uji Uji Uji Uji Uji Uji 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Unit 3
45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00
Unit 1
7.70 7.60 7.50 7.40 7.30 7.20 7.10 7.00 6.90 6.80
Unit 2
Gambar 4. Pengujian Parameter TSS Sumber: Penelitian
COD (mg/L)
penambahan karbon aktif hanya sebesar 99,75%. Dari angka-angka tersebut air hasil olahan belum layak digunakan sebagai air minum. Peneliti menyarankan tidak perlu menambahkan karbon aktif untuk optimalisasi pertumbuhan lapisan schmutzdecke. Efisiensi pengolahan ditingkatkan dengan menggunakan diameter pasir yang lebih kecil dan melakukan penumbuhan lapisan schmutzdecke lebih lama yaitu ± 21 hari (Ati, 2010). 2. Studi Kinerja Biosand Filter dalam Mengolah Limbah Laundry dengan Parameter Fosfat Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa media pasir dengan ketinggian 30 cm dan karbon aktif dengan ketinggian 10 cm lebih efektif dalam menurunkan parameter fosfat dibandingkan media pasir dengan ketinggian 15 cm dan karbon aktif dengan ketinggian 25 cm. Pada parameter fosfat tanpa pengenceran, efisiensi unit filter pertama mencapai 19,8% sedangkan efisiensi unit filter kedua hanya 13,9%. Pada parameter fosfat dengan pengenceran, efisiensi unit filter pertama mencapai 5,7%, sedangkan efisiensi unit filter kedua sebesar 0,5%. Penulis menyarankan penelitian dengan rentang waktu yang lebih lama untuk hasil optimal (Puspitahati, 2012). B. Hasil Pengujian Laboratorium
Unit 2
Unit 3
COD Output
Gambar 6. Pengujian Parameter COD Sumber: Penelitian C. Analisa Parameter 1. Debit dan Kecepatan Penurunan debit yang dihasilkan oleh unit Biosand Filter dipengaruhi oleh kecepatan aliran yang terjadi di dalam media filter dan luas permukaan unit Biosand Filter.
kecepatan Slow Sand Filter yaitu 0.1 – 0.4 m/jam. 2. pH
25.00 20.00
7.00
15.00 10.00 5.00 0.00 1
2
3
PENGUJIAN KEUnit 1
Unit 2
Unit 3
EFEKTIVITAS (%)
DEBIT (LITER/JAM)
30.00
6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 1
2
3
PENGUJIAN KE-
Gambar 7. Debit Outflow Sumber: Penelitian
Unit 1
Unit 2
Unit 3
KECEPATAN (M/JAM)
0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 1
2
3
PENGUJIAN KEUnit 1
Unit 2
Unit 3
Gambar 8. Kecepatan Outflow Sumber: Penelitian Terjadi perbedaan kecepatan aliran di dalam media filter yang signifikan antara Unit 3 dengan Unit 1 dan Unit 2. Perbedaan kecepatan aliran disebabkan proses pencucian media filter Unit 3 yang kurang bersih dibandingkan media filter Unit 1 dan Unit 2. Pencucian media filter yang terlalu bersih menyebabkan kecepatan aliran di dalam media filter terlalu cepat, begitu pula sebaliknya apabila pencucian media filter kurang bersih akan menyebabkan kecepatan aliran di dalam media filter terlalu lambat. Terjadi penurunan kecepatan dari pengujian ke-1 sampai pengujian ke-3. Penurunan kecepatan ini dikarenakan terjadi penyumbatan (clogging) pada unit Biosand Filter, hal ini diindikasikan dengan turunnya kecepatan aliran unit Biosand Filter sampai dibawah interval
Gambar 9. Efektivitas pH Sumber: Penelitian Unit Biosand Filter yang paling efektif ditinjau dari parameter pH adalah Unit 1 sebesar 6.58%. Hal ini dapat dikarenakan pembentukan suasana asam atau basa di dalam media filter yang lebih baik dibandingkan dengan unit Biosand Filter lainnya. Titik puncak terjadi pada pengujian ke-2, hal ini diindikasikan dengan efektivitas tertinggi masing-masing unit Biosand Filter terjadi pada pengujian ke-2, yaitu hari ke-14. Penurunan nilai pH atau kecenderungan berubah asam dikarenakan terjadi suasana asam di dalam media filter. Media filter dapat bersuasana asam karena banyak terdapat ion H+ di dalamnya. Begitu juga sebaliknya, penambahan nilai pH atau kecenderungan berubah basa dikarenakan media filter bersuasana basa. Hal ini dapat terjadi karena di dalam media filter banyak terdapat ion OH-. Nilai pH output masing-masing unit Biosand Filter berada pada kisaran nilai 7.10 – 7.60, yang mana memenuhi baku mutu limbah cair rumah tangga berdasarkan Pergub Jatim No. 72 Tahun 2013 dan masih memberikan kondisi yang layak untuk pertumbuhan mikroorganisme.
memiliki kemiripan dengan proses penyaringan yang terjadi pada media filter. Selain itu, penurunan nilai BOD dapat juga dikarenakan oleh aktivitas mikroorganisme pada lapisan schmutzdecke.
80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00
70.00
1
2
3
PENGUJIAN KEUnit 1
Unit 2
Unit 3
Gambar 10. Efektivitas TSS Sumber: Penelitian Penurunan nilai TSS dikarenakan terjadinya proses penyaringan yang dilakukan oleh media filter yaitu pasir diameter < 2 mm. Padatan tersuspensi yang terkandung di dalam limbah cair tertahan oleh media filter sehingga kandungan jumlah padatan tersuspensi limbah cair yang keluar dari unit Biosand Filter lebih sedikit. Efektivitas tertinggi dicapai oleh Unit 3, yaitu sebesar 70.10%. Tingginya pencapaian efektivitas Unit 3 dibandingkan dengan unit Biosand Filter lain bisa dikarenakan kecepatan aliran pada Unit 3 yang relatif lebih rendah dibandingkan unit Biosand Filter yang lain. Kecepatan aliran yang rendah berpengaruh terhadap waktu tinggal limbah cair. Akibat waktu tinggal yang lebih lama maka lebih banyak padatan terlarut yang tertahan pada media filter. Berdasarkan data masing-masing unit Biosand Filter, dari pengujian ke-1 sampai pengujian ke-3 semakin menurun, hal ini dapat disebabkan padatan tersuspensi dan juga lapisan schmutzdecke yang terbawa oleh aliran air akibat beban berlebih yang diterima unit Biosand Filter. 4. BOD Penurunan nilai BOD dapat dikarenakan tertahannya zat organik pada lapisan biofilm atau disebut juga lapisan schmutzdecke. Proses ini
EFEKTIVITAS (%)
EFEKTIVITAS (%)
3. TSS
60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 1
2
3
PENGUJIAN KEUnit 1
Unit 2
Unit 3
Gambar 11. Efektivitas BOD Sumber: Penelitian Mikroorganisme yang tumbuh dan berkembang pada lapisan schmutzdecke memanfaatkan oksigen yang terdapat pada limbah cair domestik. Oksigen dimanfaatkan untuk sintesis sel baru dan sebagai energi dalam menguraikan zat organik yang terkandung dalam limbah cair. Efektivitas tertinggi dicapai oleh Unit 2, yaitu sebesar 65.13%. Hal ini mengindikasikan terjadinya aktivitas mikroorganisme yang lebih baik pada Unit 2 dibandingkan unit Biosand Filter lainnya dikarenakan efektivitas penurunan nilai BOD bergantung pada aktivitas mikroorganisme di dalam unit Biosand Filter. Penurunan pada pengujian ke-3 secara drastis dapat dikarenakan jumlah mikroorganisme pada lapisan schmutzdecke mengalami penurunan dikarenakan keterbatasan sumber energi dan nutrisi yang tersedia, maka mikroorganisme yang tidak mendapat sumber energi dan nutrisi akan mengalami kematian. Akibatnya terjadi penurunan jumlah mikroorganisme yang berdampak pada kemampuan lapisan schmutzdecke dalam menguraikan zat organik.
EFEKTIVITAS (%)
1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 1
2
3
PENGUJIAN KEUnit 1
Unit 2
Unit 3
Gambar 12. Efektivitas COD Sumber: Penelitian Ketidakmampuan test kit dalam menunjukkan nilai yang akurat dikarenakan skala warna hanya menampilkan standar untuk COD 0 mg/L, 2 mg/L, 4 mg/L, 6 mg/L dan 8 atau lebih mg/L. Untuk mengatasi test kit yang kurang akurat dapat digunakan metode pengeceran sampel limbah cair, tetapi pada studi ini tidak dilakukan pengenceran pada sampel limbah cair dikarenakan test kit yang tersedia memiliki jumlah yang terbatas. 6. Bau Dari pengujian ke-1 sampai pengujian ke-2, bau yang dihasilkan oleh air olahan Biosand Filter semakin menurun ketajamannya. Setelah pengujian ke-2 sampai pengujian ke-3, terjadi peningkatan ketajaman bau. Hal ini menunjukkan bahwa masih ada hasil pembusukan bahan organik yang lolos dalam pengolahan air limbah metode Biosand Filter. D. Analisa Lapisan Schmutzdecke Penumbuhan lapisan schmutzdecke dilakukan selama 21 hari bersamaan dengan operasi unit Biosand
Filter. Penumbuhan dilakukan dengan cara menjaga ketinggian permukaan air ± 5 cm di atas lapisan pasir. Pada saat pelaksanaan penelitian, ketinggian permukaan air berubah-ubah sehingga dapat menyebabkan pertumbuhan lapisan schmutzdecke yang tidak sama antara masing-masing unit Biosand Filter. Sebelum awal pengoperasian, lapisan schmutzdecke belum terbentuk. Pada bagian atas lapisan pasir masih berwarna abu-abu terang, mirip dengan warna media filter. Setelah pengujian ke3, warna lapisan schmutzdecke semakin gelap. Perubahan warna tersebut dapat terjadi karena padatan-padatan tersuspensi yang tersaring. E. Penentuan Efektivitas Unit Penumbuhan lapisan schmutzdecke dilakukan selama 21 hari bersamaan dengan operasi unit Biosand Filter. Penumbuhan dilakukan dengan cara menjaga ketinggian permukaan air ± 5 cm di atas lapisan pasir. Efektivitas (%)
5. COD Efektivitas Biosand Filter sebesar 0% ini dikarenakan metode pengujian COD yang menggunakan test kit. Pengujian dengan menggunakan test kit tidak cocok untuk dipakai dalam penelitian karena tidak menunjukkan nilai yang akurat.
80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 pH
TSS
BOD
COD
Parameter Unit 1
Unit 2
Unit 3
Gambar 13. Rekapitulasi Efektivitas Sumber: Penelitian Unit 1 paling rendah efektivitasnya dalam meningkatkan nilai BOD. Berbeda halnya dengan Unit 2, Unit 2 paling efektif dalam meningkatkan nilai BOD tetapi dalam meningkatkan nilai TSS efektivitasnya paling rendah. Sedangkan Unit 3 paling efektif dalam meningkatkan nilai TSS. Dari perbandingan efektivitas masing-masing unit Biosand Filter, tidak ditemukan perbedaan efektivitas yang
mencolok antara unit Biosand Filter yang satu dengan unit Biosand Filter yang lainnya. Selisih efektivitas unit Biosand Filter yang satu dengan unit Biosand Filter yang lainnya kurang dari 10%. 1. Luas Permukaan Dari perbandingan efektivitas masing-masing unit Biosand Filter, tidak ditemukan perbedaan efektivitas yang mencolok antara Unit 1 dengan luas permukaan 0.09 m2 dan Unit 3 dengan luas permukaan 0.18 m2. Selisih efektivitas Unit 1 dan Unit 3 ditinjau dari keseluruhan parameter kurang dari 10%. Hal ini dikarenakan variasi yang diaplikasikan pada Unit 3 adalah variasi secara horizontal, yaitu dengan menambah panjang unit Biosand Filter untuk memperbesar luas permukaan unit Biosand Filter. Variasi secara horizontal tidak memberikan pengaruh pada kualitas air hasil olahan unit Biosand Filter dikarenakan penyaringan unit Biosand Filter terjadi karena adanya gaya gravitasi yang bergerak secara vertikal. Pengaruh yang terjadi akibat variasi luas permukaan adalah besarnya debit yang keluar dari Biosand Filter Unit 3 lebih besar dibandingkan dengan Biosand Filter Unit 1. Unit 3 dengan luas permukaan 0.18 m2 lebih efektif dibandingkan dengan Unit 1 dengan luas permukaan 0.09 m2. Hal ini dikarenakan persentase efektivitas Unit 3 lebih tinggi dibandingkan dengan efektivitas Unit 1 ditinjau dari parameter TSS dan BOD, sekalipun tidak ditemukannya perbedaan efektivitas yang signifikan antar unit Biosand Filter. 2. Tinggi Freeboard Dari perbandingan efektivitas masing-masing unit Biosand Filter, ditemukan perbedaan efektivitas yang mencolok antara Unit 1 dengan tinggi freeboard 0.2 m dan Unit 2 dengan tinggi freeboard 0.4 m. Selisih efektivitas Unit 1 dan Unit 2 ditinjau dari parameter
BOD lebih dari 10%, sedangkan ditinjau dari parameter pH dan TSS kurang dari 10%. Hal ini dikarenakan variasi yang diaplikasikan pada Unit 2 adalah variasi secara vertikal, yaitu dengan menambah tinggi freeboard unit Biosand Filter. Variasi secara vertikal memberikan pengaruh pada kualitas air hasil olahan unit Biosand Filter dikarenakan penyaringan unit Biosand Filter terjadi karena adanya gaya gravitasi yang bergerak secara vertikal. Pengaruh yang terjadi akibat variasi tinggi freeboard adalah besarnya kecepatan outflow dari Biosand Filter Unit 2 lebih besar dibandingkan dengan Biosand Filter Unit 1. Dikarenakan Biosand Filter mengadopsi konsep dari Slow Sand Filter, maka semakin lambat aliran di dalam media filter menyebabkan kualitas outflow semakin meningkat. Begitu pula sebaliknya, semakin cepat aliran di dalam media filter menyebabkan kualitas outflow semakin menurun. Unit 2 dengan tinggi freeboard 0.2 m lebih efektif dibandingkan dengan Unit 1 dengan tinggi freeboard 0.4 m. Hal ini dikarenakan persentase efektivitas Unit 2 lebih tinggi dibandingkan dengan efektivitas Unit 1 ditinjau dari parameter BOD, sekalipun ditinjau dari parameter pH dan TSS lebih rendah tetapi selisih efektivitas ditinjau dari parameter TSS kurang dari 2 %. IV. KESIMPULAN Dari hasil-hasil analisa di atas, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut. 1. Persentase efektivitas metode Biosand Filter terhadap peningkatan kualitas limbah cair rumah tangga adalah sebagai berikut: a. Efektivitas Unit 1 terhadap peningkatan kualitas pH sebesar 6.58%, TSS sebesar 61.65%, BOD sebesar 52.05% dan COD sebesar 0%.
b. Efektivitas Unit 2 terhadap peningkatan kualitas pH sebesar 8.61%, TSS sebesar 60.00%, BOD sebesar 65.13% dan COD sebesar 0%. c. Efektivitas Unit 3 terhadap peningkatan kualitas pH sebesar 7.67%, TSS sebesar 70.10%, BOD sebesar 55.22% dan COD sebesar 0%. 2. Variasi luas permukaan Biosand Filter yang paling efektif adalah luas permukaan 0.18 m2 yang diterapkan pada Unit 3. 3. Variasi tinggi freeboard Biosand Filter yang paling efektif adalah tinggi freeboard 0.4 m yang diterapkan pada Unit 2. Berdasarkan penelitian yang telah dilaksanakan ada beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain adalah: 1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan mengaplikasikan model Biosand Filter di rumah tangga untuk mengetahui efektivitas riil metode Biosand Filter. 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan pengujian harian untuk mengetahui waktu clogging dengan akurat dan fluktuasi efektivitas Biosand Filter.
Daftar Pustaka Asmadi & Suharno. 2012. Dasar-Dasar Teknologi Pengelolaan Air Limbah. Yogyakarta: Gosyen Publishing. Ati, E. K. 2010. Studi Kinerja Biosand Filter untuk Pengolahan Air Minum Ditinjau terhadap Parameter Warna dan E. Coli. Skripsi tidak dipublikasikan. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November. CAWST. 2009. Biosand Filter Manual. Canada: Centre for Affordable Water and Sanitation Technology. Kementerian Lingkungan Hidup. 2014. KLH Melakukan Pemantauan Kualitas Air Sungai di 33 Provinsi. Jakarta: Kementerian Lingkungan Hidup. http://www.menlh.go.id/klhmelakukan-pemantauan-kwalitasair-di-33-provinsi/ (diakses 9 September 2014). Puspitahati, Cony. 2012. Studi Kinerja Biosand Filter Dalam Mengolah Limbah Laundry Dengan Parameter Fosfat. Skripsi tidak dipublikasikan. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November. Sugiharto. 1987. Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah. Jakarta: UI-Press.
