STUDI PROSES ELEKTROKOAGULASI UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS AIR SUNGAI SEBAGAI AIR BAKU
NURUL ARIFIANI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Studi Proses Elektrokoagulasi untuk Meningkatkan Kualitas Air Sungai sebagai Air Baku adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, September 2014 Nurul Arifiani NIM F34090095
ABSTRAK NURUL ARIFIANI. Studi Proses Elektrokoagulasi untuk Meningkatkan Kualitas Air Sungai sebagai Air Baku. Dibimbing oleh SUPRIHATIN. Sungai merupakan salah satu sumber air baku dalam mendapatkan air bersih. Bertambahnya jumlah penduduk dan industri mengakibatkan kualitas air sungai tidak memenuhi standar kualitas air baku sementara kebutuhan manusia akan air bersih semakin meningkat. Rendahnya kualitas air sungai memerlukan pengolahan air yang efektif dan efisien, diantaranya dengan elektrokoagulasi. Elektrokoagulasi merupakan proses penggabungan antara koagulasi dengan kelistrikan tanpa menggunakan bahan kimia. Tujuan penelitian ini yakni untuk mengetahui pengaruh variasi tegangan listrik dan waktu kontak elektroda dengan air sungai, mengetahui kandungan parameter pH, warna, kekeruhan, TSS, dan kadar fosfat (PO43-) sebagai indikator pencemaran air sungai, serta mendapatkan kombinasi tegangan listrik dan waktu kontak terbaik pada proses elektrokoagulasi terhadap efisiensi pengurangan pencemar air sungai. Elektrokoagulasi dijalankan pada air sungai sebanyak 1 liter dalam sistem batch dan menggunakan elektroda stainless steel. Air sungai diambil dari Sungai Cihideung dengan dua waktu yang berbeda, yaitu saat air sungai kondisi cerah dan hujan. Hasil penelitian menunjukkan air sungai dalam keadaan cerah memiliki penyisihan tertinggi parameter warna 11% pada tegangan 15 V selama 5 menit, kekeruhan 17% pada tegangan 18 V selama 5 menit, TSS 29% pada tegangan 12 V selama 5 menit, dan fosfat 20% pada tegangan 12 V selama 30 menit, sedangkan saat air sungai dalam keadaan hujan penyisihan tertinggi parameter warna 74% pada tegangan 18 V selama 60 menit, kekeruhan 90% pada tegangan 9 V selama 60 menit, TSS 94% pada tegangan 15 V selama 60 menit, dan fosfat 70% pada tegangan 12 V selama 25 menit. Dari hasil penelitian dipilih perlakuan 9 Volt dan 5 menit sebagai kombinasi perlakuan tegangan listrik dan waktu kontak terbaik. Kata kunci: Air baku, air sungai, elektrokoagulasi
ABSTRACT NURUL ARIFIANI. Study of Electrocoagulation Process to Improve River Water Quality as Raw Water. Supervised by SUPRIHATIN. A river is one of the most important sources of raw water for clean water. The increase of population and the development of various industries resulted in reducing of river water quality that does not meet water quality standards while the human need for clean water is increasing. The low river water quality requires an effective and efficient treatment, such as by electrocoagulation. Electrocoagulation combines coagulation process with electricity without using chemicals. The purpose of this study was to determine the effect of variation of power supply voltage and electrode contact time with the water, and to determine the effect on parameters such as pH, color, turbidity, TSS, and phospate levels (PO43-) as an indicator of sewage pollution and get a combination of electrical voltage and contact time best on the electrocoagulation process wastewater
pollutant reduction efficiency. Electrocoagulation run on 1 liter of water in a batch system and using stainless steel electrodes. The water taken from Cihideung river with two different times which water stream in sunny and rainy conditions. The results showed that a color reduction of 11% at a voltage of 15 and 5-minute, turbidity of 17% at a voltage of 18 and 5-minute, TSS of 29% at a voltage of 12 and 5–minute, and phospate of 20% at a voltage of 12 and 30-minute could be achieved. With the water in rainy conditions a color reduction of 74% at a voltage of 18 and 60-minute, turbidity of 90% at a voltage of 9 and 60-minute, TSS of 94% at a voltage of 15 and 60-minute, and 70% of phosphate at a voltage of 12 and 25-minute could be achieved. Combination treatment of 9 volts and 5 minutes can be considered as the best condition of treatment. Keywords: raw water, river water, electrocoagulation
STUDI PROSES ELEKTROKOAGULASI UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS AIR SUNGAI SEBAGAI AIR BAKU
NURUL ARIFIANI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga penyusunan tugas akhir dengan judul Studi Proses Elektrokoagulasi untuk Meningkatkan Kualitas Air Sungai sebagai Air Baku yang dilaksanakan sejak bulan Maret hingga Juli 2014 dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Prof. Dr.–Ing. Ir. Suprihatin selaku Pembimbing skripsi yang telah sabar memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis selama penelitian dan penyelesaian skripsi. 2. Prof. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti selaku Ketua Departemen Teknologi Industri Pertanian yang telah memberikan dorongan dalam menyelesaikan skripsi. 3. Bapak Abdurakhmat, Ibu Reni Haerani, Wulandari Hayuningtyas, dan Siti Nur Asyifa yang tiada henti memberikan doa dan semangat kepada penulis. 4. Bapak Yogi Suprayogi, Bapak Gunawan, Ibu Egnawati, Bapak Sugi, Ibu Sri, dan laboran lainnya yang telah memberikan bantuan dan semangat kepada penulis. 5. Keluarga TIN angkatan 46 yang telah membantu dan mengingatkan penulis selama penelitian berlangsung. 6. Bapak Ahmad dan partner yang selalu bersedia membantu mengambil air sungai saat hujan serta mengantarkannya ke Laboratorium. 7. Semua pihak yang telah membantu dan mendoakan. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, September 2014 Nurul Arifiani
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
3
METODE
3
Waktu dan Tempat
3
Bahan
3
Alat
3
Metode Penelitian
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
4
SIMPULAN DAN SARAN
20
DAFTAR PUSTAKA
20
LAMPIRAN
23
RIWAYAT HIDUP
37
DAFTAR TABEL 1 Karakteristik air Sungai Cihideung pada kondisi berbeda
5
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5
Diagram Alur Penelitian Pengolahan air sungai dengan metode elektrokoagulasi Perubahan selama proses elektrokoagulasi dan sedimentasi Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap pH air sungai Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap kekeruhan air sungai 6 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap efisiensi penyisihan kekeruhan air sungai 7 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap TSS air sungai
4 7 7 8 10 11 12
8 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap efisiensi penyisihan TSS air sungai 9 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap warna air sungai 10 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap efisiensi penyisihan warna air sungai 11 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap fosfat air sungai 12 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap efisiensi penyisihan fosfat air sungai
13 14 15 17 18
DAFTAR LAMPIRAN 1 Prosedur analisis parameter pencemar air limbah 2 Standar baku mutu air bersih berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 416/MEN.KES/PER/IX/1990 3 Data hasil pengujian pH air sungai saat cerah terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi 4 Data hasil pengujian pH air sungai saat hujan terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi 5 Data hasil pengujian kekeruhan air sungai saat cerah terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi 6 Data hasil pengujian kekeruhan air sungai saat hujan terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi 7 Data hasil pengujian TSS air sungai saat cerah terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi 8 Data hasil pengujian TSS air sungai saat hujan terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi 9 Data hasil pengujian warna air sungai saat cerah terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi 10 Data hasil pengujian warna air sungai saat hujan terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi 11 Data hasil pengujian fosfat air sungai saat cerah terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi 12 Data hasil pengujian fosfat air sungai saat hujan terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi 13 Kebutuhan Energi dan Biaya Metode Elektrokoagulasi
23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
PENDAHULUAN Latar Belakang Aktivitas makhluk hidup khususnya manusia tidak bisa lepas dari unsur yang bernama air. Manusia sulit bertahan hidup sehari saja tanpa air. Keperluan Mandi Cuci Kakus (MCK), irigasi, pertanian, industri, dan lainnya sangat memerlukan air baik dari segi kuantitas maupun kualitas, dengan kebutuhan air rata-rata penduduk adalah 200 L orang-1 hari-1 (Mangkoedihardjo dan Samudro 2010). Kualitas air merupakan salah satu aspek yang makin banyak mendapat perhatian dalam pengelolaan sumberdaya air. Ini disebabkan karena para konsumen air tidak hanya menginginkan jumlah yang cukup, tetapi juga kualitas yang sesuai dengan kebutuhan mereka (Sanim 2011). Pengelolaan sumberdaya air salah satunya dilakukan oleh Perusahaan Air Minum (PAM). PAM mengambil sumber untuk air baku diantaranya dari air sungai. Sungai mempunyai fungsi mengumpulkan curah hujan dalam suatu daerah tertentu dan mengalirkannya ke laut (Mori 2006). Sungai sebagai salah satu sumber air, pangan dan sarana transportasi memegang peranan sangat penting untuk kehidupan makhluk hidup. Komponen lingkungan hidup ini mempengaruhi kelangsungan hidup manusia dan makhluk lainnya mulai dari sebagai bahan baku air bersih untuk rumah tangga dan industri, irigasi, pembangkit tenaga listrik, sarana rekreasi, transportasi, perikanan, dan lainnya. Sungai merupakan ekosistem perairan yang mudah mendapat pengaruh dari daerah sekitarnya, baik secara alami maupun oleh berbagai aktifitas manusia (Ardi dan Ristiono 2002). Odum (1993) dalam Ardi dan Ristiono 2002, menyatakan bahwa kegiatan manusia yang cenderung makin meningkat terutama pada daerah aliran sungai memberikan dampak terhadap perubahan kualitas perairan di sekitarnya. Banyaknya manfaat dari air sungai tidak meminimalisasi limbah yang dibuang. Sebagian masyarakat dan industri masih belum menyadari betul dampak tercemarnya air sungai akibat limbah yang dibuang secara langsung ke badan air tanpa pengolahan terlebih dahulu. Pembukaan lahan atas sebagai bagian dari kegiatan pertanian, telah meningkatkan limbah pertanian baik limbah padat maupun cair yang masuk ke perairan. Selain itu, penggunaan pupuk dan pestisida pada lahan pertanian akan terbawa masuk ke dalam perairan yang menimbulkan penurunan kualitas air. Selain itu, limbah rumah tangga dan kota merupakan sumber pencemaran perairan yang sulit dikontrol, sebagai akibat perkembangan pemukiman yang pesat. Sumber pencemaran utama lainnya berasal dari kegiatan pertambangan yang menimbulkan degradasi kualitas air (Haryani 2002). Krisis air bersih dan rendahnya kualitas air sungai sebagai salah satu air baku untuk air minum perlu ditangani segera mungkin. Langkah-langkah untuk mempertahankan kualitas air bukan saja untuk mencapai standar kualitas air yang dikehendaki dari sudut ekologi, tetapi juga harus memperhatikan pertimbangan ekonomi, misalnya sampai seberapa besar biaya untuk mencapai standar tersebut (Sanim 2003). Selain itu, bahan kimia yang umum digunakan dalam pengolahan air tercemar memerlukan biaya operasional yang tidak sedikit serta pengaruhnya terhadap lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan pengolahan yang efektif dan efisien diantaranya dengan metode elektrokoagulasi. Teknologi Elektrokoagulasi
2 mengalirkan arus listrik ke suatu lempeng elektroda sehingga menghasilkan ion– ion yang dapat bertindak seperti koagulan yang dapat mengikat pengotor dalam air baku. Teknologi elektrokoagulasi sebelumnya telah diaplikasikan pada beberapa penelitian yaitu pengolahan limbah penyamakan kulit (Aulianur 2013), pengurangan turbiditas pada air laut (Holisaturrahmah dan Suprapto 2013), penurunan zat warna limbah cair industri Sarung Samarinda (Irawan et al. 2012), pengolahan limbah cair industri pangan (Gameissa 2012), penjernihan air sungai menjadi air bersih (Juriah 2011), pengolahan limbah pabrik karet (Hermida dan Suhendra 2006) dan lain-lain. Penelitian elektrokoagulasi menggunakan 4 plat elektroda Aluminium dan penambahan larutan Aluminium Sulfat (tawas 17%) yang dilakukan Juriah (2011) pada air sungai Aek Leidong di Kabupaten Labuhan Batu Utara dapat menurunkan parameter warna dari 553 CTU menjadi 24,7 CTU setara 95,5% dan kekeruhan dari 8 NTU menjadi 3 NTU setara 62,5% serta perubahan pH mendekati netral dari 5,6 menjadi 6,9. Elektrokoagulasi sebagai teknologi alternatif diharapkan mampu menjawab permasalahan kebutuhan air bersih yang ramah lingkungan dan berbiaya rendah.
Perumusan Masalah 1. 2. 3. 4. 5.
Kondisi air sungai sebagai air baku. Umumnya pengolahan air sungai menggunakan bahan kimia. Pengaruh pengolahan air sungai secara elektrokoagulasi. Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak proses elektrokoagulasi. Pemilihan kombinasi terbaik antara waktu kontak dan tegangan dalam proses elektrokoagulasi.
Tujuan Penelitian 1.
2. 3.
Penelitian ini bertujuan untuk Mengetahui pengaruh variasi tegangan listrik dan waktu kontak elektroda dengan air sungai dalam proses elektrokoagulasi Sungai Cihideung menggunakan stainless steel pada sistem batch. Mengetahui kandungan parameter seperti pH, warna, kekeruhan, TSS, dan kadar fosfat (PO43-) sebagai indikator pencemaran air sungai. Mendapatkan kombinasi tegangan listrik dan waktu kontak terbaik pada proses elektrokoagualasi terhadap efisiensi pengurangan pencemar air sungai. Manfaat Penelitian
Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) atau instansi terkait dapat menggunakan sebagai informasi teknologi alternatif untuk menurunkan kadar pencemar air sungai yang ramah lingkungan dan berbiaya rendah.
3 Ruang Lingkup Penelitian Penelitian ini difokuskan pada pengolahan air Sungai Cihideung sebagai air baku dengan proses elektrokoagulasi menggunakan elektroda stainless steel. Proses pengolahan ini dilakukan dengan fokus terhadap pengaruh kombinasi tegangan listrik dan waktu kontak proses. Variasi tegangan listrik yang diterapkan adalah 9 Volt, 12 Volt, 15 Volt dan 18 Volt, sedangkan variasi waktu kontak yang diterapkan adalah 5 menit, 15 menit, 20 menit, 25 menit, 30 menit dan 60 menit. Hasil proses pengolahan limbah cair dengan elektrokoagulasi ini dianalisa parameter pencemarnya meliputi pH, warna, kekeruhan, TSS, dan kadar fosfat (PO43-).
METODE Waktu dan Tempat Penelitian dilaksanakan selama tiga bulan sejak bulan Mei hingga Juli 2014. Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Manajemen Lingkungan (TML) dan Laboratorium Instrumentasi, Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor. Bahan Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah air Sungai Cihideung dengan pembagian dua kondisi yaitu saat air sungai dalam kondisi cerah dan hujan. Bahan-bahan lainnya yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan-bahan kimia untuk keperluan pengujian meliputi: larutan ammonium molybdate, indikator SnCl2, dan air destilata. Alat Pada pengujian pengolahan air sungai dengan teknik elektrokoagulasi digunakan unit elektrokoagulasi yang terdiri dari power supply yang terhubung dengan 2 buah elektroda stainless steel, gelas piala berukuran 1 L dan pump controller. Alat yang digunakan untuk pengujian antara lain: spektrofotometer, pH meter, botol sampel berbagai ukuran, serta berbagai alat gelas seperti erlenmeyer, gelas ukur, pipet mohr, pipet tetes, dan sudip. Metode Penelitian Tahapan untuk melakukan pengolahan air sungai secara elektrokoagulasi terdiri dari pengambilan sampel, karakterisasi air baku, proses elektrokoagulasi, sedimentasi, dan analisis seperti pada Gambar 1. Air baku yang digunakan adalah air Sungai Cihideung yang diambil pada dua kondisi berbeda yaitu saat cuaca cerah dan hujan. Karakterisasi air baku dilakukan sebelum proses elektrokoagulasi meliputi pH, warna, kekeruhan, TSS, dan kadar fosfat (PO43-).
4 Pada proses elektrokoagulasi, pengolahan air sungai dilakukan dengan sistem batch. Air sungai dimasukkan ke dalam gelas piala sebanyak 1 liter untuk setiap perlakuan. Lalu dipasang alat elektrokoagulasi yang terdiri dari pembangkit tegangan (power supply) dan 2 elektroda stainless steel. Arus listrik yang berasal dari power supply akan mengalir melalui kabel yang dililit pada elektroda. Faktor yang dikaji pada proses elektrokoagulasi adalah bahan yang digunakan (air Sungai Cihideung), variasi tegangan (9 V, 12 V, 15 V dan 18 V), dan waktu kontak operasi (5 menit, 15 menit, 20 menit, 25 menit, 30 menit, dan 60 menit). Prinsip pengolahan limbah cair dengan teknik elektrokoagulasi adalah dengan cara penggumpalan dan pengendapan partikel-partikel halus dalam air menggunakan energi listrik (Gameissa 2012). Setelah dilakukan proses elektrokoagulasi, sampel diendapkan terlebih dahulu selama lebih kurang 20 menit agar terjadi pengendapan sempurna sehingga flok tidak terbawa saat pengambilan hasil. Kemudian hasil proses dianalisa meliputi pH, warna, kekeruhan, TSS, dan kadar fosfat (PO43-) untuk mengetahui pengaruh dari faktor-faktor yang diamati. Prosedur analisis laboratorium terdapat pada Lampiran 1. Pengambilan sampel
Karakterisasi Air Baku
Proses Elektrokoagulasi
Sedimentasi
Analisa
Gambar 1 Diagram Alur Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Air Sungai Cihideung Sungai Cihideung merupakan anak sungai dari Sungai Cisadane yang mengalir melewati beberapa desa antara lain Desa Sukajadi, Desa Situ Daun, Desa Purwasari, Desa Petir, Desa Neglasari, Desa Cihideung Ilir, Desa Dramaga dan
5 Desa Babakan, Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Hulu sungai ini terletak di kaki Gunung Salak dan bermuara di Sungai Cisadane tepatnya di belakang Gedung Unit Satwa Harapan, Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor di Desa Babakan, Kabupaten Bogor, Jawa Barat (Kristianiarso 2009). Sungai Cihideung oleh masyarakat sekitar digunakan untuk beberapa keperluan seperti kegiatan MCK, irigasi, perikanan dan lainnya. Kampus IPB Dramaga termasuk yang memanfaatkan air sungai ini sebagai salah satu sumber air bersih untuk keperluan Asrama IPB. Pemenuhan kebutuhan akan air Sungai Cihideung ini terbentur kualitas air sungai yang semakin menurun dari waktu ke waktu. Menurut Sanim (2011), sungai sebagai sumber air untuk memenuhi kebutuhan minum, mandi dan cuci juga mempunyai masalah yang berkaitan dengan sungai sebagai tempat pembuangan limbah industri. Sebagian masyarakat dan industri membuang limbah kegiatannya langsung ke Sungai Cihideung tanpa pengolahan terlebih dahulu. Selain itu, perubahan cuaca juga dapat mempengaruhi kualitas air. Saat hujan air sungai menjadi lebih keruh dibandingkan saat kondisi cerah (Urahmi 2013). Hasil analisis sifat fisik air baku Sungai Cihideung di Desa Babakan dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Karakteristik air Sungai Cihideung pada kondisi berbeda Kondisi
pH
Warna (PtCo)
Kekeruhan
TSS (mg/L)
Fosfat (mg/L)
Cerah
7,13
66
11,5 FTU
8,5
2,073
Hujan
6,88
550
221 FTU
327
6,836
Mutu Air Baku Kelas 1 (PP No. 82 Tahun 2001)
6-9
-
-
50
0,2
Persyaratan Mutu Air Bersih (PermenKes No. 416/PER/IX/1990)
6,59,0
50
25 NTU
-
-
Air sungai diambil pada dua kondisi berbeda yaitu saat cerah dan hujan. Hal ini didasari pada kebutuhan air baku baik pada saat cuaca cerah maupun hujan. Saat hujan, air sungai menjadi lebih keruh karena adanya sedimen yang terbawa air hujan dari udara dan daratan masuk ke aliran sungai serta sedimen dasar sungai yang ikut terangkat ke permukaan akibat pengadukan oleh air hujan. Tabel 1 menunjukkan saat kondisi hujan, parameter warna, kekeruhan, Total Suspended Solid (TSS) dan fosfat air Sungai Cihideung tidak memenuhi batas Mutu Air Baku Kelas 1 (PP No. 82 Tahun 2001) dan Persyaratan Mutu Air Bersih (PermenKes No. 416/PER/IX/1990) sedangkan saat cuaca cerah hanya parameter warna dan fosfat yang tidak memenuhi batas tersebut. Elektrokoagulasi Elektrokoagulasi merupakan proses koagulasi dan flokulasi menggunakan daya listrik yang mengalir melalui elektroda. Elektrokoagulasi mempunyai kemampuan untuk memisahkan berbagai jenis polutan antara lain: padatan terlarut, logam berat, produk minyak, warna dari larutan pewarna batik, dan aquatic
6 humus (Putero et al. 2008). Menurut Mollah dkk (2000); Chen dkk (2002) dalam Hermida dkk (2006), dibandingkan dengan proses koagulasi konvensional yang menggunakan bahan kimia koagulan, proses elektrokoagulasi memiliki beberapa keunggulan, yaitu : a) Peralatan yang digunakan sederhana, mudah dioperasikan, dan tidak butuh tempat yang luas. b) Air dari hasil pengolahan memiliki sifat-sifat: tidak berbau, tidak berwarna dan jernih. c) Lumpur yang terbentuk cenderung mengendap dan mudah dikeringkan. d) Flok yang terbentuk lebih stabil dan tahan asam sehingga dapat dipisahkan lebih cepat dengan penyaringan. e) Dapat mengkoagulasi partikel koloid yang berukuran sangat kecil. f) Tidak membutuhkan bahan-bahan kimia, sehingga tidak membutuhkan netralisasi kimiawi setelah pengolahan limbah cair. Sistem elektrokoagulasi yang sederhana biasanya terdiri dari pipa, pompa, dan sumber arus searah. Pada saat sistem elektrokoagulasi dioperasikan, air limbah yang mengandung partikel koloid dan kontaminan-kontaminan akan dialirkan menuju ke suatu medan listrik, sehingga daya ionisasi, elektrolisis, hidrolisis, pembentukan radikal bebas, dan kemagnetan mengubah sifat-sifat kimia dan fisika dari air dan komponen-komponen tersebut. Keadaaan reaktif seperti ini menyebabkan kontaminan terlepas dari air. Dalam waktu yang singkat campuran air-kontaminan terpisah menjadi lapisan organik yang mengapung dan air jernih yang kemudian dengan mudah dapat dipisahkan dengan pemisahan konvensional (Hermida dan Suhendra 2006). Proses elektrokoagulasi sangat dipengaruhi oleh listrik yang digunakan, waktu proses dan jarak antar elektroda (Miron et al. 2010). Irawan et al. (2012) menyatakan bahwa elektrokoagulasi merupakan suatu proses koagulasi kontinyu dengan menggunakan arus listrik searah melalui peristiwa elektrokimia, yaitu gejala dekomposisi elektrolit. Proses elektrokoagulasi meliputi reaksi oksidasi dan reduksi yang dimulai saat arus listrik mengalir menuju elektroda. Arus listrik yang mengalir menyebabkan elektroda luruh membentuk ion-ion logamnya seperti Fe2+. Menurut Hermida dan Suhendra (2006), mekanisme elektrokoagulasi sebagai berikut : Reaksi oksidasi dan peluruhan ion-ion Fe2+ terjadi di kutub positif (anoda) elektroda dengan reaksi sebagai berikut : Reaksi tersebut terjadi ketika sumber arus listrik searah dialirkan mengakibatkan elektroda besi yang digunakan luruh menghasilkan ion-ion Fe2+. Ion-ion Fe2+ kemudian berikatan dengan senyawa air yang terdapat dalam limbah dan membentuk senyawa Fe(OH)2 dan ion H+. Pada saat yang bersamaan pembentukan gelembung gas hidrogen juga semakin cepat. Rejim aliran meningkat disebabkan pembentukan gelembung gas hidrogen sehingga proses hidrodinamika makin kuat yang akan menyebabkan meningkatnya flotasi flok-flok di dalam reaktor. Metode elektrokoagulasi dengan sistem batch dapat dilihat pada Gambar 2. Dua buah elektroda yang sudah dililitkan kabel dan berjarak lebih kurang 3 cm
7 ditaruh di atas gelas piala berisi air sungai yang berperan sebagai elektrolit. Perubahan air sungai selama proses elektrokoagulasi dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 2 Pengolahan air sungai dengan metode elektrokoagulasi
(a ) Sebelum elektrokoagulasi
(b) Setelah elektrokoagulasi
(c) Setelah sedimentasi 20 menit Gambar 3 Perubahan selama proses elektrokoagulasi dan sedimentasi Pada kondisi awal (a) tampak air sungai keruh karena padatan-padatan di dalamnya masih teraduk sempurna akibat hujan. Saat proses elektrokoagulasi dijalankan (b), arus listrik yang berasal dari power supply masuk melalui kabel yang dililitkan pada bagian atas elektroda. Kemudian aliran listrik ini diteruskan oleh elektroda stainless steel pada air sungai. Tenaga listrik memaksa ion-ion logam yang terdapat pada elektroda stainless steel keluar dan menjadi koagulan
8 yang akan mengikat bahan pencemar air sungai. Proses koagulasi oleh ion-ion logam dan pengendapan menyebabkan kekeruhan menurun. Sedimentasi selama lebih kurang 20 menit (c) setelah proses elektrokoagulasi membantu flok-flok yang terbentuk untuk mengendap atau terapung sempurna sehingga memudahkan dalam pengambilan hasil. Metode elektrokoagulasi diharapkan mampu meningkatkan kualitas air sungai sebagai air baku sesuai dengan standar baku mutu air bersih berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 416/MEN.KES/PER/IX/1990 yang terlampir pada Lampiran 2. Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap pH
pH
Parameter pH merupakan salah satu kontaminan air penting yang tergolong dalam kategori kontaminan kimiawi. Derajat keasaman (pH) menunjukkan kekuatan antara asam dan basa dalam air dan suatu kadar konsentrasi ion hidrogen dalam larutan (Priyono 1994). Tingkat keasaman (pH) air sungai umumnya di atas tujuh, mencirikan perairan alkalin, dan merupakan karakteristik perairan “berair putih” (white waters) (Welcomme 1979 dalam Lukman 2002). Nilai pH kedua kondisi air sungai akibat pengaruh proses elektrokoagulasi terlihat pada Gambar 4. 8 7 6 5 4 3 2 1 0
9V 12 V 15 V 18 V 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
50
60
pH
(a) 8 7 6 5 4 3 2 1 0
9V 12 V 15 V 18 V 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
50
60
(b) Gambar 4 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap pH air sungai saat cerah (a) dan hujan (b)
9 Gambar 4 (a) menunjukkan pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap nilai pH air sungai saat cuaca cerah. Nilai pH mengalami peningkatan dari nilai pH sebelum dielektrokoagulasi yaitu 7,13 menjadi 7,39 pada menit ke-60 dan tegangan 18 Volt. Semakin lama waktu kontak yang diberikan dan semakin besar tegangan, nilai pH air sungai kondisi cerah semakin naik. Data hasil pengujian pH air sungai cerah pada berbagai perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 3. Nilai pH air sungai saat hujan setelah dielektrokoagulasi cenderung meningkat seperti yang ditunjukkan Gambar 4 (b). Nilai pH air sungai saat hujan sebelum proses elektrokoagulasi sebesar 6,67. Setelah dilakukan proses elektrokoagulasi didapat nilai pH tertinggi yaitu 6,71 terjadi pada waktu kontak 5 menit dan tegangan 12 Volt. Data hasil pengujian pH air sungai saat hujan pada berbagai perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 4. Dalam proses elektrokoagulasi, ion OH- dihasilkan dari proses reduksi air (H2O) di katoda. Banyaknya ion tersebut mempengaruhi besarnya pH yang diukur. Menurut Gameissa (2012), pada proses elektrokoagulasi yang terjadi, semakin banyak ion OH- yang dihasilkan melalui reduksi air pada katoda maka nilai pH atau kebasaan dari limbah cair yang diolah akan semakin meningkat. Hermida dan Suhendra (2006) juga menyebutkan bahwa kenaikan pH disebabkan oleh beberapa mekanisme yang terjadi selama proses elektrokoagulasi. CO2 yang berada di dalam limbah bisa terlepas dari limbah dan mengganggu gelembung-gelembung H2 sehingga menyebabkan pH meningkat (Chen 2000 dalam Hermida 2006). Adanya beberapa anion seperti Cl-, SO4-, HSiO4-, NO3– dan lain-lain dapat menggantikan OH- pada Fe(OH)2 yang akan menghasilkan OH-, ion OH- ini akan meningkatkan pH limbah (Hermida dan Suhendra 2006). Pada air sungai saat hujan terdapat nilai pH yang mengalami penurunan setelah dilakukan proses elektrokoagulasi. Nilai pH dapat dipengaruhi oleh aktivitas biologi. Menurut Jenie dan Rahayu (1993), contoh reaksi biologik yang dapat menyebabkan penurunan pH adalah oksidasi sulfat, nitrifikasi, oksidasi karbon organik. Berdasarkan data yang diperoleh, nilai pH air sungai saat cerah dan hujan baik sebelum maupun setelah dilakukan proses elektrokoagulasi, masih termasuk dalam batas pH standar Mutu Air Baku Kelas 1 yaitu berkisar 6-9 dan Persyaratan Mutu Air Bersih yaitu 6,5-9. Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap Kekeruhan Kekeruhan (Turbidity) termasuk salah satu jenis kontaminan fisik yang mempengaruhi mutu air. Penyebab kekeruhan adalah padatan tersuspensi, seperti tanah atau partikel anorganik lembam lainnya yang berasal dari limpasan air hujan (erosi) (Suprihatin dan Suparno 2013). Kekeruhan tidak mengganggu kesehatan secara langsung, tetapi air yang keruh perlu diolah agar memenuhi syarat untuk digunakan (Suprihatin dan Suparno 2013). Kegiatan pembukaan lahan di bagian hulu dan di daerah tangkapan air untuk pertanian, pertambangan dan pengembangan kota merupakan sumber beban sedimen dan pencemaran perairan sungai, danau, waduk, dan situ. Adanya penebangan hutan dan penambangan di Daerah Aliran Sungai (DAS) telah menimbulkan sedimentasi serius di beberapa daerah perairan darat hingga ke muara dan perairan pesisir. Masuknya padatan tersuspensi ke dalam perairan yang
10 menimbulkan kekeruhan air juga menyebabkan menurunnya laju fotosintesis fitoplankton sehingga produktivitas primer perairan menurun, yang pada gilirannya menyebabkan terganggunya keseluruhan rantai makanan (Haryani 2002). Tingkat kekeruhan air menunjukkan adanya komponen-komponen terlarut dan tersuspensi, baik bersumber dari hasil erosi maupun fraksi-fraksi sisa perombakan tumbuhan. Tingginya tingkat kekeruhan sungai ditunjang pula oleh kadar padatan tersuspensi (Lukman 2002). Pengaruh elektrokoagulasi terhadap kekeruhan air sungai dapat dilihat pada Gambar 5.
Kekeruhan (FTU)
210 180 150 120
9V
90
12 V
60
15 V
30
18 V
0 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
50
60
(a)
Kekeruhan (FTU)
210 180 150 120
9V
90
12 V
60
15 V
30
18 V
0 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
50
60
(b) Gambar 5 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap kekeruhan air sungai saat cerah (a) dan hujan (b) Parameter kekeruhan yang ditunjukkan grafik saat air sungai dalam kondisi cerah dan hujan mengalami penurunan setelah proses elektrokoagulasi. Gambar 5 (a) menunjukkan penurunan parameter kekeruhan pada air sungai cerah dari nilai kekeruhan awal sebesar 11,50 FTU. Penurunan paling tinggi terjadi pada waktu kontak 5 menit dan tegangan 18 Volt yaitu 9,50 FTU dengan efisiensi sebesar 17% seperti pada Gambar 6(a). Data hasil pengujian kekeruhan air sungai saat cerah pada berbagai perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 5. Gambar 5(b) menunjukkan parameter kekeruhan pada air sungai saat hujan mengalami penurunan dari nilai kekeruhan awal yaitu 207 FTU. Perlakuan
11
Penurunan Kekeruhan (%)
tegangan 9 Volt selama 60 menit menurunkan dari 207 FTU menjadi 21,5 FTU dengan efisiensi tertinggi sebesar 90% seperti terlihat pada Gambar 6(b). Data hasil pengujian kekeruhan air sungai saat hujan pada berbagai perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 6. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
9V 12 V 15 V 18 V 0
10
20
30
40
50
60
Waktu Kontak (Menit)
Penurunan Kekeruhan (%)
(a) 100 80 60
9V
40
12 V 15 V
20
18 V
0 0
10
20 30 40 50 Waktu Kontak (Menit)
60
(b) Gambar 6 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap efisiensi penyisihan kekeruhan air sungai saat cerah (a) dan hujan (b) Grafik pengaruh elektrokoagulasi terhadap efisiensi parameter kekeruhan air sungai cerah dan hujan memperlihatkan kondisi yang cenderung landai. Kondisi landai ini menunjukkan bahwa tingkat penurunan kekeruhan air sungai cerah dan hujan tidak berbeda signifikan antar perlakuan. Pada air sungai saat cerah baik sebelum maupun sesudah dilakukan proses elektrokoagulasi, nilai kekeruhan telah memenuhi Persyaratan Mutu Air Bersih (PermenKes No. 416/PER/IX/1990) yaitu 25 NTU sehingga dipilih kombinasi 9 Volt dan 5 menit. Meskipun perlakuan ini tidak menghasilkan penurunan kekeruhan yang optimal, namun sudah memenuhi Persyaratan Mutu Air Bersih. Selain itu, lebih efisien dari segi biaya karena waktu yang digunakan hanya 5 menit sehingga energi yang diperlukan pun lebih kecil. Pada saat hujan, efisiensi penurunan kekeruhan air sungai pada perlakuan 9 Volt selama 5 menit yaitu 82% sedangkan untuk penyisihan kekeruhan pada perlakuan tegangan dan waktu kontak selanjutnya tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan. Namun nilai parameter kekeruhan yang memenuhi Persyaratan Mutu
12 Air Bersih hanya pada perlakuan 9 Volt selama 60 menit yaitu 21,5 FTU dan perlakuan 12 Volt selama 60 menit sebesar 25 FTU. Hal ini menjadi bahan pertimbangan dalam pemilihan kombinasi tegangan dan waktu kontak yaitu tegangan 9 Volt selama 60 menit sebagai perlakuan terbaik untuk menurunkan parameter kekeruhan air sungai saat hujan. Selain nilai kekeruhan yang lebih kecil, biaya yang diperlukan dapat lebih rendah karena tegangan yang digunakan hanya 9 Volt. Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap TSS
TSS (mg/L)
Semua kontaminan air selain gas-gas terlarut, berkontribusi terhadap beban padatan dalam air tersebut, baik padatan terendapkan, tersuspensi, koloid, maupun terlarut (Suprihatin dan Suparno 2013). Padatan tersuspensi memiliki ukuran lebih besar dari 10-3 mm sehingga sulit mengendap dengan hanya mengandalkan gaya gravitasi. Sumber padatan (TSS) adalah limpasan air hujan/erosi tanah (Suprihatin dan Suparno 2013). Padatan (TSS) menyebabkan air menjadi keruh dan tidak diterima karena alasan estetika, meningkatkan pemakaian bahan kimia (koagulan/flokulan) dalam proses pengolahan air bersih, sisa TSS menurunkan efektivitas proses disinfeksi (Suprihatin dan Suparno 2013). Pengaruh elektrokoagulasi terhadap TSS dapat dilihat pada Gambar 7. 286 260 234 208 182 156 130 104 78 52 26 0
9V 12 V 15 V 18 V 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
50
60
TSS (mg/L)
(a) 286 260 234 208 182 156 130 104 78 52 26 0
9V 12 V 15 V 18 V 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
(b)
50
60
13 Gambar 7 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap TSS air sungai saat cerah (a) dan hujan (b) Proses elektrokoagulasi memberikan pengaruh terhadap penurunan parameter Total Suspended Solids (TSS) air sungai baik saat cerah maupun hujan. Pada Gambar 7(a), penurunan TSS tertinggi air sungai saat cerah terjadi pada menit ke-5 dan tegangan 12 Volt serta menit ke-15 dan tegangan 15 Volt yaitu dari 8,50 mg/L menjadi 6 mg/L dengan efisiensi penyisihan sebesar 29% seperti yang terlihat pada Gambar 8(a). Data hasil pengujian TSS air sungai cerah pada berbagai perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 7. Grafik penurunan TSS air sungai saat cerah cenderung landai artinya tingkat penurunan pada variasi tegangan dan waktu kontak yang diberikan tidak berbeda nyata. Gambar 7(b) memperlihatkan pada cuaca hujan penurunan TSS air sungai tertinggi terjadi pada menit ke 60 dengan tegangan 15 Volt yaitu dari 282,50 mg/L menjadi 17 mg/L. Efisiensi penyisihannya sebesar 94% seperti pada Gambar 8(b). Sama halnya dengan grafik air sungai saat cerah, grafik penurunan TSS air sungai saat hujan pun menunjukkan kondisi yang landai. Kondisi yang landai ini menunjukkan hasil yang diperoleh dari tiap perlakuan tidak berbeda jauh. Data hasil pengujian TSS air sungai saat hujan pada berbagai perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 8. Efisiensi Penurunan TSS (%)
100 80 60
9V
40
12 V 15 V
20
18 V 0 0
10
-20
20
30
40
50
60
Waktu Kontak (Menit)
Efisiensi Penurunan TSS (%)
(a) 100 80 60
9V
40
12 V 15 V
20
18 V
0 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
(b)
50
60
14 Gambar 8 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap efisiensi penyisihan TSS air sungai saat cerah (a) dan hujan (b) Saat cuaca cerah, nilai TSS air sungai Cihideung baik sebelum maupun sesudah dilakukan proses elektrokoagulasi berada dibawah batas mutu nilai TSS yang diperbolehkan sesuai Mutu Air Baku Kelas 1 (PP No. 82 Tahun 2001) yaitu 50 mg/L. Untuk air sungai saat hujan, nilai TSS sebelum elektrokoagulasi tidak memenuhi Mutu Air Baku Kelas 1. Setelah dilakukan elektrokoagulasi, semua perlakuan tegangan dan waktu kontak menghasilkan nilai TSS yang memenuhi Mutu Air Baku Kelas 1. Dari hal tersebut, dapat dipilih perlakuan awal yaitu tegangan 9 Volt selama 5 menit sebagai kombinasi terbaik. Selain hasil yang diperoleh sudah memenuhi Mutu Air Baku Kelas 1 (PP No. 82 Tahun 2001), biaya yang diperlukan dapat lebih rendah dibanding perlakuan lainnya. Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap Warna
Warna (PtCo)
Selain parameter kekeruhan dan TSS, parameter warna juga termasuk kontaminan fisik yang mempengaruhi syarat estetika pada air yang akan digunakan. Warna menyebabkan air tidak diterima karena alasan estetika (Suprihatin dan Suparno 2013). Warna dalam air disebabkan oleh bahan organik terlarut yang sering berasal dari hasil proses pembusukan vegetasi, pertumbuhan alga atau bahan pewarna dari limbah industri (Suprihatin dan Suparno 2013). Pengaruh elektrokoagulasi terhadap warna dapat dilihat pada Gambar 9. 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
9V 12 V 15 V 18 V 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
50
60
Warna (PtCo)
(a) 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
9V 12 V 15 V 18 V 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
(b)
50
60
15 Gambar 9 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap warna air sungai saat cerah (a) dan hujan (b)
Efisiensi Penurunan Warna (%)
Intensitas warna pada limbah cair dapat dikurangi dengan cara fisika, kimia, dan biologi (Irawan et al. 2012). Menurut Irawan et al. (2012), teknologi elektrokoagulasi untuk mendegradasi zat warna dimungkinkan untuk aplikasi di lapangan. Seperti parameter sebelumnya, warna air sungai cenderung menurun baik dalam kondisi air sungai saat cerah maupun hujan setelah dilakukan proses elektrokoagulasi. Gambar 9(a) menunjukkan nilai warna air sungai saat cerah dari 66 PtCo turun menjadi 59 PtCO pada tegangan 15 Volt selama 5 menit. Efisiensi penyisihannya sebesar 11% seperti pada Gambar 10(a). Data hasil pengujian warna air sungai saat cerah pada berbagai perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 9. Gambar 9(b) menunjukkan parameter warna air sungai saat hujan setelah dielektrokoagulasi selama 60 menit dengan tegangan 18 Volt, turun hingga ke titik 140,5 PtCo dari 550 PtCo dengan efisiensi penyisihan 74%. Efisiensi penyisihan parameter warna air sungai saat hujan dapat dilihat pada Gambar 10(b). Data hasil pengujian warna air sungai saat hujan pada berbagai perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 10. 75 60 45
9V
30
12 V 15 V
15
18 V
0 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
50
60
Efisiensi Penurunan Warna (%)
(a) 75 60 45
9V
30
12 V 15 V
15
18 V
0 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
50
60
(b) Gambar 10 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap efisiensi penyisihan warna air sungai saat cerah (a) dan hujan (b)
16
Penurunan parameter warna pada air sungai saat cerah dan hujan disebabkan oleh proses dekolorisasi akibat adanya proses koagulasi. Degradasi zat warna terjadi karena terbentuknya spesies aktif yang terbentuk dari proses elektrokoagulasi tersebut (Irawan et al. 2012). Menurut Darmawan dkk (2006), metode elektrolisis digunakan dalam penghilangan zat warna karena dalam proses elektrolisis, logam sebagai anoda akan teroksidasi menjadi ionnya yang selanjutnya akan membentuk hidroksida (L(OHx)) yang mampu memflokulasi pewarna melalui proses koagulasi. Dalam penelitian ini, logam stainless steel yang digunakan sebagai anoda akan melepaskan ion Fe3+ sehingga membentuk flok Fe(OH)3 yang akan mengikat zat warna yang terdapat pada air sungai. Interaksi antara koloid Fe(OH)3 dan pewarna akibat adanya gaya van der walls yang disebabkan oleh perbedaan muatan pada permukaan kedua partikel tersebut (Darmawan dkk 2006). Grafik penurunan warna air sungai cerah dan hujan menunjukkan kondisi yang cenderung landai sama seperti parameter sebelumnya. Hal ini menunjukkan perlakuan yang diberikan saat elektrokoagulasi tidak menghasilkan perbedaan yang signifikan. Selain itu, dari data yang diperoleh, penurunan warna air sungai baik saat cerah maupun hujan dengan proses elektrokoagulasi pada perlakuan tegangan dan waktu kontak yang diberikan belum memenuhi Persyaratan Mutu Air Bersih (PermenKes No. 41/PER/IX/1990) yaitu sebesar 50 PtCo. Pengaruh Elektrokoagulasi terhadap Fosfat Fosfor terdapat dalam air limbah sebagai fosfat dalam bentuk ortofosfat dan polifosfat. Walaupun sejumlah kecil fosfat terlarut dalam air alamiah, bila jumlahnya meningkat akan berbahaya terhadap kehidupan air (Jenie dan Rahayu 1993). Pengaruh elektrokoagulasi terhadap fosfat dapat dilihat pada Gambar 11. Kadar fosfat kedua kondisi air sungai tidak memenuhi Mutu Air Baku Kelas 1 (PP No. 82 Tahun 2001) yaitu 0,2 mg/L. Kadar fosfat air sungai saat cerah sebesar 2,073 mg/L sedangkan air sungai saat hujan mengandung 6,836 mg/L fosfat. Berdasarkan hasil penelitian, fosfat sebagai bahan anorganik yang larut dapat diturunkan kandungannya dengan proses elektrokoagulasi. Nilai fosfat air sungai saat cerah turun hingga 1,650 mg/L pada waktu kontak 30 menit dan tegangan 12 Volt seperti yang terlihat pada Gambar 11(a). Efisiensi penyisihan sebesar 20% tertera pada Gambar 12(a).
17 7
Fosfat (mg/L)
6 5 4
9V
3
12 V 15 V
2
18 V 1 0 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
50
60
(a) 7
Fosfat (mg/L0
6 5 4
9V
3
12 V 15 V
2
18 V 1 0 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
50
60
(b) Gambar 11 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap fosfat air sungai saat cerah (a) dan hujan (b) Gambar 11(b) menunjukkan pada waktu kontak 25 menit dan tegangan 12 Volt, hasil elektrokoagulasi air sungai saat hujan paling rendah kandungan fosfatnya yaitu 2,027 mg/L setara dengan 70%. Efisiensi penyisihan fosfat kondisi air sungai saat hujan dapat dilihat pada Gambar 12(b). Baik pada air sungai saat cerah maupun hujan, efisiensi penurunan nilai fosfat cenderung menurun pada menit ke-60. Data hasil pengujian fosfat air sungai saat cerah dan hujan pada berbagai perlakuan elektrokoagulasi dapat dilihat pada Lampiran 11-12.
Efisiensi Penurunan Fosfat (%)
18 70 60 50 40
9V
30
12 V
20
15 V
10
18 V
0 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
50
60
Efisiensi Penurunan Fosfat (%)
(a) 70 60 50 40
9V
30
12 V
20
15 V
10
18 V
0 0
10
20 30 40 Waktu Kontak (Menit)
50
60
(b) Gambar 12 Pengaruh variasi tegangan dan waktu kontak terhadap efisiensi penyisihan fosfat air sungai saat cerah (a) dan hujan (b) Kedua kondisi air sungai cenderung mengalami penurunan kadar fosfat setelah dilakukan proses elektrokoagulasi. Hal ini disebabkan fosfat dalam air sungai berupa ion negatif (PO43-) berikatan dengan ion positif yang dihasilkan oleh anoda melalui reaksi oksidasi yaitu ion Fe3+ membentuk koloid yang dapat berfungsi sebagai koagulan (Afriyanti N 2011). Kadar fosfat untuk air baku sesuai Mutu Air Baku Kelas 1 yaitu 0,2 mg/L. Data yang diperoleh menunjukkan proses elektrokoagulasi yang dilakukan dengan berbagai perlakuan tegangan dan waktu kontak belum mampu menurunkan nilai fosfat sampai pada batas mutu yang diperbolehkan. Kebutuhan Biaya dan Energi Sama halnya dengan pengolahan air pada umumnya, pengolahan air sungai menjadi air baku menggunakan teknologi elektrokoagulasi juga menghasilkan kebutuhan biaya dan energi yang harus dipenuhi. Sanim (2011) menyatakan bahwa langkah-langkah untuk mempertahankan kualitas air bukan saja untuk mencapai standar kualitas air yang dikehendaki dari sudut ekologi, tetapi juga harus memperhatikan pertimbangan ekonomi, misalnya sampai seberapa besar
19 biaya untuk mencapai standar tersebut. Kebutuhan biaya dan energi dihitung sebagai salah satu bahan pertimbangan ekonomi apakah teknologi tersebut layak diaplikasikan atau sebaliknya. Perlakuan pada penelitian ini meliputi besar tegangan dan waktu kontak. Kedua hal inilah yang mendasari perhitungan kebutuhan energi dalam proses elektrokoagulasi. Energi yang diperlukan selama proses elektrokoagulasi dapat dihitung dengan:
dimana, W = Energi listrik (Wh) P = Daya (Watt) V = Tegangan (Volt) I = Kuat arus yang digunakan (Ampere) t = Waktu kontak (Hour) Untuk kebutuhan biaya adalah jumlah dari biaya tarif listrik dan biaya penggunaan plat elektroda dalam hal ini stainless steel. Perhitungan kebutuhan energi listrik di atas akan mendasari biaya tarif listrik yang harus dikeluarkan, sedangkan biaya penggunaan plat elektroda berdasarkan berat plat stainless steel yang terlarut dan harga plat tersebut. Berat plat stainless steel yang larut:
dimana, w = Massa zat yang dihasilkan (Kg) I = Arus (Ampere) t = Waktu (Hour) Ar = Massa Atom Relatif n = Banyaknya mol elektron untuk setiap mol zat/ valensi F = Tetapan Faraday (Coloumb) Dari hasil pengujian parameter pH, kekeruhan, TSS, warna dan fosfat dipilih perlakuan terbaik yaitu tegangan 9 Volt selama 5 menit. Kombinasi tersebut dipilih karena mampu menurunkan parameter kekeruhan dan TSS pada air sungai saat cerah dan parameter TSS pada air sungai saat hujan sesuai dengan Mutu Air Baku Kelas 1 dan Persyaratan Mutu Air Bersih. Selain itu, hasil yang diperoleh tidak berbeda signifikan antar perlakuan yang diberikan selama proses elektrokoagulasi maka perlakuan tegangan 9 Volt dan 5 menit dipilih karena dapat lebih menghemat biaya yang diperlukan dibanding perlakuan lainnya. Perhitungan kebutuhan energi dan biaya dapat dilihat pada Lampiran 13. Dari perhitungan tersebut, didapat total biaya yang dibutuhkan dalam pengolahan air sungai menjadi air baku dengan elektrokoagulasi sebesar Rp 51,75/liter untuk kombinasi perlakuan terpilih yaitu tegangan 9 Volt dan waktu kontak 5 menit.
20
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan 1.
2. 3. 4.
5.
6. 7.
Proses elektrokoagulasi dapat menurunkan parameter kekeruhan, TSS, warna, dan fosfat air Sungai Cihideung. Namun, parameter warna dan fosfat belum memenuhi standar Mutu Air Baku Kelas 1 dan Persyaratan Mutu Air Bersih. Pengaruh variasi perlakuan tegangan dan waktu kontak elektrokoagulasi terhadap penurunan parameter pencemar tidak berbeda signifikan. Teknologi elektrokoagulasi lebih efektif untuk penanganan penurunan parameter pencemar air sungai yang relatif keruh (saat hujan). Hasil penelitian menunjukkan air sungai dalam keadaan cerah memiliki penyisihan tertinggi parameter kekeruhan 17% pada tegangan 18 V selama 5 menit, TSS 29% pada tegangan 12 V selama 5 menit dan 15 V selama 15 menit, warna 11% pada tegangan 15 V selama 5 menit, dan fosfat 20% pada tegangan 12 V selama 30 menit. Saat air sungai dalam keadaan hujan penyisihan tertinggi parameter kekeruhan 90% pada tegangan 9 V selama 60 menit, TSS 94% pada tegangan 15 V selama 60 menit, warna 74% pada tegangan 18 V selama 60 menit, dan fosfat 70% pada tegangan 12 V selama 25 menit. Berdasarkan data yang diperoleh, perlakuan waktu elektrokoagulasi lebih berpengaruh terhadap penurunan parameter pencemar air Sungai Cihideung. Dari hasil penelitian dipilih perlakuan 9 Volt dan 5 menit sebagai kombinasi tegangan listrik dan waktu kontak terbaik dengan kebutuhan biaya sebesar Rp 51,75/liter. Saran
Pengolahan air sungai sebagai air baku menggunakan teknologi alternatif elektrokoagulasi perlu penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh pengadukan dan sedimentasi atau pengendapan alami air sungai terhadap penurunan pencemar air sungai.
DAFTAR PUSTAKA Afriyanti N. 2011. Kajian Teknik Elektrokoagulasi untuk Pemisahan Mikroalga [Skripsi]. Bogor: Intitut Pertanian Bogor. Ardi, Ristiono. 2002. Kualitas Perairan Batang Lembang Ditinjau dari Keragaman Makrozoobentos. Dalam Prosiding Seminar Nasional Limnologi 2002. Cibinong: Puslit Limnologi LIPI. Aulianur RW. 2013. Perbandingan Metode Elektrokoagulasi dengan Metode Presipitasi Hidroksida untuk Pengolahan Limbah Cair Industri Penyamakan Kulit [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor.
21 Boyd CE. 1982. Water Quality Management for Pond Fish Culture. Development in Aquaculture. Elsevier Sci. Publ. Comp. Amsterdam. pp. 317. Dalam Lukman. 2002. Karakteristik Kualitas Air Kawasan Danau Lindu Sulawesi Tengah dalam Prosiding Seminar Nasional Limnologi 2002. Cibinong: Puslit Limnologi LIPI. Chen XM, Chen GII, and Yue PL. 2000. Separation of Pollutant from Restourant Wastewater by Electrocoagulation. Separation and Purification Technology. 19. 65-76. Di dalam Hermida L, Suhendra. 2006. Treatment of Rubber Factory Wastewater by Electrocoagulation Process Using Iron Electrodes. Jurusan Teknik Kimia-Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Jakarta : Prosiding HEDS Seminar on Science and Technology Bidang Ilmu Teknik. Chen XM, Chen GII, and Yue PL. 2002. Investigation on The Voltage of Electrocoagulation. Chemical Engineering Science. 57. 2449-2455. Di dalam Hermida L, Suhendra. 2006. Treatment of Rubber Factory Wastewater by Electrocoagulation Process Using Iron Electrodes. Jurusan Teknik Kimia-Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Jakarta : Prosiding HEDS Seminar on Science and Technology Bidang Ilmu Teknik. Darmawan A, Suhartana, Kristinawati L. 2006. Koagulasi Pewarna Indigo Karmina dengan Metode Elektrolisis menggunakan Anoda Seng. JSKA, IX (1) Gameissa MW. 2012. Proses Koagulasi dan Flokulasi secara Kimia dan Elektrik untuk Pengolahan Limbah Cair [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Haryani GS. 2002. Menuju Pemanfaatan Sumberdaya Perairan Darat Berkesinambungan: Permasalahan dan Solusinya dalam Prosiding Seminar Nasional Limnologi 2002. Cibinong: Puslit Limnologi LIPI. Hermida L, Suhendra. 2006. Treatment of Rubber Factory Wastewater by Electrocoagulation Process Using Iron Electrodes. Jurusan Teknik KimiaFakultas Teknik, Universitas Lampung. Jakarta : Prosiding HEDS Seminar on Science and Technology Bidang Ilmu Teknik. Holisaturrahmah, Suprapto. 2013. Pengurangan Turbiditas pada Air Laut Menggunakan Metode Elektrokoagulasi. Jurnal Sains dan Seni Pomits. (2)2. Irawan D, Arifin Z, Maulidya E. 2012. Proses Penurunan Zat Warna dalam Limbah Cair Industri Sarung Samarinda dengan Metode Elektrokoagulasi. JRTI. 6(11):31-36. Jenie BSL, Rahayu WP. 1993. Penanganan Limbah Industri Pangan.Yogyakarta: Kanisius. Juriah. 2011. Penjernihan Air Sungai Menjadi Air Bersih dengan Elektrokoagulasi di Desa Air Hitam Kabupaten Labuhan Batu Utara. Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Lukman. 2002. Karakteristik Kualitas Air Kawasan Danau Lindu SulawesiTengah dalam Prosiding Seminar Nasional Limnologi 2002. Cibinong: Puslit Limnologi LIPI. Mangkoedihardjo S, Samudro G. 2010. Fitoteknologi Terapan. Yogyakarta: Graha Ilmu. Miron A, Modrogan C, Daniela O, Orbulet. 2010. Evaluation of Electro Coagulation Process Performances of Decolorization of Alizarin Saphirel
22 Containing Solution. Revitiade Chimie. Bucharest. 61(7):646-650. Di dalam: Irawan D, Arifin Z, Maulidya E. 2012. Proses Penurunan Zat Warna dalam Limbah Cair Industri Sarung Samarinda dengan Metode Elektrokoagulasi. JRTI. 6(11):31-36. Mollah MYA, Schennach R, Parga JR, and Cocke CL. 2000. Electrocoagulation (EC) Science and Application. Journal of Hazardous Material. B84. 177-183. Di dalam Hermida L, Suhendra. 2006. Treatment of Rubber Factory Wastewater by Electrocoagulation Process Using Iron Electrodes. Jurusan Teknik Kimia-Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Jakarta : Prosiding HEDS Seminar on Science and Technology Bidang Ilmu Teknik. Mori K. 2006. Hidrologi untuk Pengairan. Taulu L, penerjemah; Sosrodarsono S, Takeda K, editor. Jakarta(ID): Pradnya Paramita. Terjemahan dari: Manual on Hidrology. Odum EP. 1993. Dasar-Dasar Ekologi Edisi Ketiga. Gajah Mada University Press. Yogyakarta. Di dalam: Ardi, Ristiono. 2002. Kualitas Perairan Batang Lembang Ditinjau dari Keragaman Makrozoobentos. Dalam Prosiding Seminar Nasional Limnologi 2002. Puslit Limnologi LIPI: Cibinong. Priyono A. 1994. Parameter-Parameter Kualitas Air. Jurusan Konservasi Sumberdaya Hutan Fakultas Kehutanan IPB. Putero SH, Kusnanto, Yusriyani. 2008. Pengaruh Tegangan dan Waktu pada Pengolahan Limbah Radioaktif yang Mengandung Sr-90 Menggunakan Metode Elektrokoagulasi. Prosiding Seminar Nasional ke-14 Teknologi dan Keselamatan PLTN serta Fasilitas Nuklir [Internet]; 2008 Nop 5; Bandung, Indonesia. Sanim B. 2003. Ekonomi Sumberdaya Air dan Manajemen Pengembangan Sektor Air Bersih Bagi Kesejahteraan Publik. Bogor: Ilmu Ekonomi Sumberdaya dan Lingkungan. Sanim B. 2011. Sumberdaya Air dan Kesejahteraan Publik. Bogor: IPB Press. Suprihatin, Suparno O. 2013. Teknologi Proses Pengolahan Air. Bogor: IPB Press. Urahmi WN. 2013. Penurunan Bahan Polutan Air Baku Biofiltrasi dengan Media Pengisi Pasir dan Plastik Sarang Tawon [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Welcomme RL. 1979. Fisheries Ecology of Floodplain River. Longman Inc, London, 317 p. Di dalam: Lukman. 2002. Karakteristik Kualitas Air Kawasan Danau Lindu Sulawesi Tengah dalam Prosiding Seminar Nasional Limnologi 2002. Puslit Limnologi LIPI: Cibinong.
23 Lampiran 1 Prosedur analisis parameter pencemar air limbah i)
Uji pH pH diuji menggunakan pH meter. Sebelum digunakan terlebih dahulu pH meter dikalibrasi menggunakan larutan buffer pH 4 dan 7. Setelah dikalibrasi masukkan pH meter ke dalam sampel yang akan diukur nilai pHnya. Setelah digunakan, sensor pada pH meter dimasukkan ke dalam akuades untuk dibersihkan dan dinetralkan kembali. ii) Uji kekeruhan Kekeruhan diuji menggunakan metode Spektrofotometri dengan panjang gelombang 450 nm dan nomor program yang dimasukkan adalah 750 untuk Turbidity (Tertera pada cover DR 2000) kemudian tekan ENTER. Sebagai blanko, akuades 10 ml dimasukkan ke dalam kuvet kemudian dimasukkan ke dalam alat lalu tutup dan tekan tombol ZERO. Setelah akuades, diganti dengan sampel yang akan diukur nilai kekeruhannya, tekan READ/ENTER dan baca nilai kekeruhan dalam FTU yang tertera pada layar. iii) Uji warna Warna diuji dengan spektrofotometer DR/2000. Setelah power DR/2000 dihidupkan, kemudian masukkan nomor program yang tertera pada cover DR 2000 yaitu untuk warna dipilih metode 120 kemudian tekan ENTER. Disesuaikan panjang gelombang pada 455 nm. Sebagai blanko, akuades sebanyak 10 ml dimasukkan ke dalam kuvet kemudian dimasukkan ke dalam alat lalu tutup dan tekan tombol ZERO. Setelah akuades, diganti dengan sampel yang akan diukur nilai warnanya, tekan READ/ENTER dan baca nilai warna dalam PtCo yang tertera pada layar. iv) Uji TSS (Total Suspended Solid) TSS (Total Suspended Solid) menggunakan metode Spektrofotometri. Setelah power DR 2000 dihidupkan, kemudian dimasukkan nomor program untuk parameter (tertera pada cover DR 2000). Suspended Solid dipilih metode 630 kemudian tekan ENTER. Sesuaikan panjang gelombang pada 810 nm. Sebagai blanko, aquades sebanyak 10 ml dimasukkan ke dalam kuvet kemudian dimasukkan ke dalam alat lalu tutup dan tekan tombol Zero. Setelah itu, aquades pada kuvet diganti dengan sampel yang akan dibaca nilai TSS. Tekan READ/ENTER dan baca nilai TSS dalam mg/l yang tertera pada layar. v) Uji COD (APHA ed 21th 4500-H+ B, 2005) Sampel dipipet 1-2 ml dan dimasukkan kedalam tabung yang berisi K2Cr2O7 dan larutan asam. Tabung tersebut dimasukkan ke dalam COD reaktor selama 2 jam. Kemudian, didinginkan dan dituang kedalam erlenmeyer. Indikator ferroin diberikan dan titrasi dengan FAS hingga berubah warna. vi) Uji Orthophospat (APHA ed. 21th 4500 – PD, 2005) Sampel ditambahkan 4 ml ammonium molibdate dan 0,5 ml SnCl2. Kemudian, dikocok dan didiamkan ±10 menit. Diukur dengan Spektro Hach dengan absorbansi λ = 690 nm.
24 Lampiran 2 Standar baku mutu air bersih berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 416/MEN.KES/PER/IX/1990
25 Lampiran 3 Data hasil pengujian pH air sungai saat cerah terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi Waktu Tegangan (Menit) (Volt) 9 5 12 5 15 5 18 5 9 15 12 15 15 15 18 15 9 20 12 20 15 20 18 20 9 25 12 25 15 25 18 25 9 30 12 30 15 30 18 30 9 60 12 60 15 60 18 60
Input
Output
7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13 7,13
7,11 7,12 7,12 7,12 7,12 7,15 7,13 7,13 7,13 7,18 7,15 7,16 7,22 7,22 7,24 7,22 7,28 7,23 7,31 7,30 7,32 7,33 7,34 7,39
26
Lampiran 4 Data hasil pengujian pH air sungai saat hujan terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi Tegangan Waktu (Volt) (Menit) 5 9 15 20 25 30 60 5 12 15 20 25 30 60 5 15 15 20 25 30 60 5 18 15 20 25 30 60
Input
Output
6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67 6,67
6,61 6,60 6,61 6,63 6,63 6,65 6,71 6,60 6,61 6,63 6,61 6,66 6,68 6,60 6,61 6,68 6,61 6,68 6,67 6,62 6,64 6,63 6,66 6,70
27 Lampiran 5 Data hasil pengujian kekeruhan air sungai saat cerah terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi Waktu Tegangan (Menit) (Volt) 9 5 12 5 15 5 18 5 9 15 12 15 15 15 18 15 9 20 12 20 15 20 18 20 9 25 12 25 15 25 18 25 9 30 12 30 15 30 18 30 9 60 12 60 15 60 18 60
Input 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50 11,50
Output Efisiensi (%) 11,00 4 11,00 4 10,00 13 9,50 17 10,00 13 10,00 13 10,00 13 10,00 13 10,50 9 10,00 13 10,50 9 10,00 13 10,00 13 10,50 9 10,00 13 10,50 9 10,00 13 11,00 4 10,00 13 11,00 4 10,00 13 10,50 9 11,00 4 11,00 4
28
Lampiran 6 Data hasil pengujian kekeruhan air sungai saat hujan terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi Tegangan Waktu (Volt) (Menit) 5 9 15 20 25 30 60 5 12 15 20 25 30 60 5 15 15 20 25 30 60 5 18 15 20 25 30 60
Input 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207 207
Output Efesiensi (%) 36,5 82 33,5 84 30 86 29,5 86 27 87 21,5 90 36 83 35,5 83 29,5 86 30 86 27 87 25 88 37,5 82 33,5 84 30,5 85 30 86 27 87 26 87 34,5 83 33 84 30 86 29 86 26,5 87 25,5 88
29 Lampiran 7 Data hasil pengujian TSS air sungai saat cerah terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi Waktu Tegangan Input Output Efisiensi (Menit) (Volt) (mg/L) (mg/L) (%) 9 8,50 7,00 18 5 12 8,50 6,00 29 5 15 8,50 6,50 24 5 18 8,50 6,50 24 5 9 8,50 7,00 18 15 12 8,50 7,00 18 15 15 8,50 6,00 29 15 18 8,50 7,00 18 15 9 8,50 8,00 6 20 12 8,50 8,00 6 20 15 8,50 9,00 -6 20 18 8,50 8,00 6 20 9 8,50 8,00 6 25 12 8,50 8,00 6 25 15 8,50 8,00 6 25 18 8,50 8,00 6 25 9 8,50 9,00 -6 30 12 8,50 8,00 6 30 15 8,50 8,00 6 30 18 8,50 8,00 6 30 9 8,50 8,00 6 60 12 8,50 8,00 6 60 15 8,50 8,00 6 60 18 8,50 8,50 0 60
30
Lampiran 8 Data hasil pengujian TSS air sungai saat hujan terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi Tegangan Waktu Input Output Efesiensi (Volt) (Menit) (mg/L) (mg/L) (%) 5 282,50 32,5 88 9 15 282,50 26,5 91 20 282,50 24,5 91 25 282,50 24 92 30 282,50 21,5 92 60 282,50 17,5 94 5 282,50 27 90 12 15 282,50 26 91 20 282,50 24 92 25 282,50 23 92 30 282,50 21 93 60 282,50 17,5 94 5 282,50 28,5 90 15 15 282,50 27 90 20 282,50 25 91 25 282,50 23 92 30 282,50 21 93 60 282,50 17 94 5 282,50 26,5 91 18 15 282,50 25,5 91 20 282,50 23,5 92 25 282,50 22,5 92 30 282,50 21,5 92 60 282,50 17,5 94
31 Lampiran 9 Data hasil pengujian warna air sungai saat cerah terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi Waktu Tegangan (Menit) (Volt) 9 5 12 5 15 5 18 5 9 15 12 15 15 15 18 15 9 20 12 20 15 20 18 20 9 25 12 25 15 25 18 25 9 30 12 30 15 30 18 30 9 60 12 60 15 60 18 60
Input (PtCo) 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00 66,00
Output Efisiensi (PtCo) (%) 61,00 8 61,50 7 59,00 11 63,50 4 60,50 8 61,00 8 64,50 2 62,00 6 61,50 7 62,00 6 62,50 5 62,00 6 61,50 7 62,00 6 65,00 2 63,50 4 63,00 5 64,00 3 64,00 3 63,50 4 62,00 6 63,50 4 64,50 2 63,50 4
32
Lampiran 10 Data hasil pengujian warna air sungai saat hujan terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi Tegangan Waktu (Volt) (Menit) 5 9 15 20 25 30 60 5 12 15 20 25 30 60 5 15 15 20 25 30 60 5 18 15 20 25 30 60
Input (PtCo) 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550 550
Output (PtCo) 205,5 183,5 173 173 155 141,5 196 189,5 174,5 170,5 151 142 204,5 185 168 169,5 151,5 144 187,5 179,5 170 168 151,5 140,5
Efesiensi (%) 63 67 69 69 72 74 64 66 68 69 73 74 63 66 69 69 72 74 66 67 69 69 72 74
33 Lampiran 11 Data hasil pengujian fosfat air sungai saat cerah terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi Waktu Tegangan Input Output Efisiensi (Menit) (Volt) (mg/L) (mg/L) (%) 5 9 2,073 1,809 13 5 12 2,073 1,832 12 5 15 2,073 1,945 6 5 18 2,073 1,900 8 15 9 2,073 1,800 13 15 12 2,073 1,714 17 15 15 2,073 1,736 16 15 18 2,073 1,909 8 20 9 2,073 1,914 8 20 12 2,073 1,850 11 20 15 2,073 1,818 12 20 18 2,073 1,841 11 25 9 2,073 1,859 10 25 12 2,073 1,941 6 25 15 2,073 1,841 11 25 18 2,073 1,918 7 30 9 2,073 1,732 16 30 12 2,073 1,650 20 30 15 2,073 1,655 20 30 18 2,073 1,664 20 60 9 2,073 1,755 15 60 12 2,073 1,809 13 60 15 2,073 1,800 13 60 18 2,073 1,991 4
34 Lampiran 12 Data hasil pengujian fosfat air sungai saat hujan terhadap variasi perlakuan elektrokoagulasi Waktu Voltase Input Output (Menit) (V) (mg/L) (mg/L) 5 9 6,836 3,100 5 12 6,836 3,182 5 15 6,836 3,300 5 18 6,836 3,182 15 9 6,836 2,845 15 12 6,836 3,127 15 15 6,836 2,782 15 18 6,836 2,764 20 9 6,836 2,373 20 12 6,836 2,682 20 15 6,836 2,927 20 18 6,836 2,673 25 9 6,836 2,400 25 12 6,836 2,027 25 15 6,836 2,482 25 18 6,836 2,536 30 9 6,836 2,227 30 12 6,836 2,227 30 15 6,836 2,245 30 18 6,836 2,191 60 9 6,836 3,127 60 12 6,836 2,845 60 15 6,836 2,782 60 18 6,836 2,691
Efesiensi (%) 55 53 52 53 58 54 59 60 65 61 57 61 65 70 64 63 67 67 67 68 54 58 59 61
35 Lampiran 13 Kebutuhan Energi danBiaya Metode Elektrokoagulasi Perlakuan yang dipilih adalah waktu kontak 5 menit dan tegangan 9 Volt Tegangan yang digunakan (V) = 9 V Waktu kontak (t) = 5 menit Kuat arus (I) = 1 Ampere/L Daya (P)
=VxI = 9 Volt x 1 Ampere/L = 9 watt/L
Energi listrik yang dibutuhkan (wh/L) W =Pxt = = 0,75 Tarif listrik Biaya listrik
⁄
= Rp 732/Kwh = W x Tarif listrik/Kwh = = Rp 0,549 /liter
Berat plat stainless steel yang larut dihitung dengan rumus:
dengan : w = berat logam yang larut (gram) I = kuat arus yang digunakan (Ampere) t = waktu kontak (detik) Mr = berat molekul logam n = valensi logam F = konstanta Faraday, 96500 Coloumb/mol (Hukum Faraday) Maka berat plat stainless steelyang larut: 1. Berat besi yang larut -5
⁄
-5
⁄
2. Berat krom yang larut
36 Jadi, total berat logam yang larut = 8,5
⁄
-5
Harga plat stainless steel per Kg
= Rp 40.000 (harga tertinggi di pasar)
Biaya plat stainless steel
= 8,5
-5
⁄
⁄
= Rp 3,4/liter Total kebutuhan biaya untuk metode elektrokoagulasi: = Biaya listrik + Biaya plat stainless steel = Rp 0,549/liter + Rp 3,4/liter = Rp 3,949/liter - Air sungai saat cerah Penurunan TSS = 24 mg/L ⁄ - Air sungai saat hujan Penurunan TSS = 305 mg/L ⁄ Penurunan Warna = 120 PtCo ⁄
37
RIWAYAT HIDUP Nurul Arifiani lahir di Bogor, Jawa Barat pada tanggal 5 April 1991 dari ibu Reni Haerani dan ayah Abdurakhmat. Anak ke-2 dari 3 bersaudara yaitu Wulandari Hayuningtyas (Kakak) dan Siti Nurasyifa (Adik) ini, menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Cimanggu Kecil (1997-2003), lalu meneruskan sekolah ke SMP Negeri 6 Bogor (2003-2006) dan SMA Negeri 5 Bogor (2006-2009). Tamat SMA, penulis melanjutkan Program Sarjana (S-1) di jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian (Fateta), Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Tahun 2012 penulis melaksanakan kegiatan praktik lapang di Rumah Potong Hewan (RPH) Terpadu Bubulak, Bogor.
