Study Self Purification Sungai Brantas Akibat Pembuangan Intalasi Pengolahan Air Limbah Rumah Potong Hewan Gadang, Kota Malang Dengan Metode Streeter-Phelps. Moh. Ridha Pratama1, Rini Wahyu S.2, Riyanto Haribowo2 Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya 2 Dosen Jurusan Teknik Pengairan, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya e-mail:
[email protected]
1
ABSTRAK Kebutuhan masyarakat terhadap produk industri peternakan semakin meningkat, hal ini menyebabkan keberadaan Rumah Pemotongan Hewan (RPH) sangat diperlukan dalam proses pemotongan hewan. Setiap pemotongan hewan yang dilakukan oleh RPH menghasilkan limbah dan dibuang ke sungai yang menyebabkan penurunan kualitas air sungai dan kemampuan memurnikan diri, seperti Perusahaan Daerah RPH Kota Malang yang telah membuang limbah RPH ke sungai Brantas. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan baku mutu yang diatur dalam 173/Men.Kes/Per/VIII/77 dan Peraturan Menteri LH 02 tahun 2001 dengan hasil laboratorium dari kualitas pembuangan IPAL RPH dan mengetahui kemampuan sungai untuk Self Purification (waktu dan jarak pemurnian air) setelah tercampur dengan pembuangan dari Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) RPH. Metode yang digunakan untuk menentukan Self Purification air sungai dengan cara matematis yaitu Metode Streeter-Phelps. Dari proses pengolahan sampel air pembuangan IPAL RPH di laboratorium menghasilkan BOD = 435 mg/l, COD = 636 mg/l, TSS = 560 mg/l, NH3-N = 8,696 mg/l, Minyak Lemak = 121,261 mg/l, dan e.coli = 36x105 /1l sampel dari keseluruhan hasil menunjukkan air pembuangan IPAL RPH tidak sesuai baku mutu kelas III dan dari hasil Metode Streeter-Phelps dihasilkan jarak Self Purification 20,46314 km dengan waktu 17 jam, 45 menit, 47 detik Kata Kunci: RPH, Baku Mutu, Self Purification, Streeter-Phelps. ABSTRACT The social demand for the products livestock industry is increasing, this causes the existence of slaughterhouse (RPH) is indispensable in the process of slaughterhouses. Each slaughter carried out by the slaughterhouse waste produced and discharged into the river causing a decrease in river water quality and ability to Self Purification, for regional companies RPH Malang city dump waste into rivers Brantas. The purpose of this study was to compare the quality standards regulated in 173/Men.Kes/Per/VIII/77 and PerMen LH 02 in 2001 with the laboratory results of the quality of wastewater disposal RPH and determine the ability of the river to Self Purification (time and distance of self purification) after mixed with the disposal of Wastewater Treatment Plant (WWTP) RPH. The method used to determine Self Purification of river water by means of a mathematical method that Streeter-Phelps. Processing of samples of wastewater WWTP RPH in the laboratory resulted are BOD = 435 mg / l, COD = 636 mg / l, TSS = 560 mg / l, NH3-N = 8.696 mg / l, Oils Fats = 121.261 mg / l, and e.coli = 36x105 / 1l sample of the overall results show wastewater of WWTP RPH not appropriate quality standards class III and The result of Streeter-Phelps method produced within Self Purification 20.46314 km with a time of 17 hours, 45 minutes, 47 seconds Keywords: Slaughterhouse, Standard quality, Self Purification, Streeter-Phelps.
PENDAHULUAN Kebutuhan masyarakat terhadap produk industri peternakan semakin meningkat. Daging adalah salah satu produk industri peternakan yang dihasilkan dari usaha pemotongan hewan. Seiring bertambahnya permintaan masyarakat terhadap daging yang sehat khususnya daging sapi dan babi terus meningkat, hal ini menyebabkan intensitas pemotongan juga meningkat, oleh karena itu keberadaan Rumah Pemotongan Hewan (RPH) yang sangat diperlukan dalam pelaksanaannya harus dapat menjaga kualitas, baik dari tingkat kebersihannya, kesehatannya, ataupun kehalalan daging untuk dikonsumsi. Berdasarkan hal tersebut maka pemerintah mendirikan Rumah Pemotongan Hewan (RPH) di berbagai daerah seluruh Indonesia. Rumah Potong Hewan (RPH) juga menghasilkan limbah yang dapat menjadi sumber pencemaran. Kotoran sapi yang terdiri dari feces dan urine merupakan limbah ternak yang terbanyak dihasilkan dan sebagian besar manure dihasilkan oleh ternak ruminansia seperti sapi, kerbau kambing, dan domba. Proses pembusukan mikroba di dalam air limbah, mengakibatkan terjadinya kenaikan BOD, COD, NH3, H2S, perubahan pH, serta menimbulkan bau busuk seperti bau urea dan belerang. Selain itu juga terjadi pemanfaatan oksigen terlarut yang berlebihan, yang dapat mengakibatkan terjadinya degradasi kualitas air. Rumah Potong Hewan (RPH) adalah bangunan kompleks dengan desain dan konstruksi khusus yang memenuhi persyaratan teknis dan higienis tertentu, yang digunakan sebagai tempat memotong hewan potong selain unggas bagi konsumsi masyarakat Objek kajian pada studi ini adalah RPH Gadang Kelurahan Ciptomulyo Kecamatan Kedungkandang yang menghasilkan limbah hewan ternak (sapi dan babi). Kemudian limbah hewan tersebut ditampung pada sebuah IPAL dari Rumah Potong Hewan (RPH). Selanjutnya limbah dari IPAL tersebut dialirkan ke sungai Brantas yang kemungkinan air limbah dari
Rumah Potong Hewan (RPH) dapat mempengaruhi kualitas air dari sungai Brantas. Rumah Potong Hewan (RPH) dalam pengolahan limbah dan standart baku mutu kualitas air limbah diatur oleh Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 173 Tahun 1977 tentang pencemaran air dari badan air untuk berbagai kegunaan yang berhubungan dengan kesehatan dan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup RI No. 02 Tahun 2006 tentang persyaratan air limbah Rumah Potong Hewan (RPH) yang diperuntukkan memenuhi kebutuhan air baku kelas tiga. Tujuan dari penelitian ini adalah mengamati limbah organik yang dihasilkan oleh Rumah Potong Hewan (RPH) yang sudah sesuai dengan baku mutu Air Limbah Rumah Bagi Kegiatan Rumah Potong Hewan sesuai Peraturan Menteri Lingkungan Hidup RI No. 02 Tahun 2006 dan Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 173 Tahun 1977 serta mengetahui jarak dan kemampuan Sungai dalam (Self Purification). METODE PENELITIAN 2.1. Lokasi Pengambilan dan Analisa Sampel. Letak geografis dari PD. RPH Kota Malang, Jl. Kolonel Sugiono no. 176 Kecamatan Sukun, Malang, Jawa Timur pada koordinat 8°0'16"LS, 112°37'46"BT. Pada penelitian ini dilakukan analisa sampel pada beberapa laboratorium yaitu: Laboratorium Air Tanah Teknik Pengairan FT-UB yang meliputi analisa BOD, COD, dan NH3-N kemudian Laboratorium Mikrobiologi ITN Malang untuk analisa Total Bakteri Kloroform serta Laboratorium Kimia analisa ITN Malang untuk analisa Minyak Lemak 2.2. Persiapan Alat dan Bahan Alat dan Bahan yang digunakan pada penelitian ini sebagai berikut Meteran untuk mengukur kedalaman serta jarak pengambilan sampel, Botol Plastik Polietilina untuk menyimpan sampel air sungai yang akan di uji pada
laboratorium, Kayu dan Bambu untuk mengukur panjang basah dalam sebuah ketinggan, Currentmeter untuk mengukur kecapatan air sungai, Horiba (Water Quality Monitor) untuk mengukur (pH, DO, dan Temperatur) dan Model 3150 Suspended Solids untuk mengukur TSS. 2.3. Lokasi Pengambilan Sampel Pada penelitian ini dilakukan sekali pengambilan sampel dalam satu waktu dan sampel yang diambil sebanyak Dua Belas (12) sampel dan Delapan (8) sampel pada 4 titik, jarak pengambilan sampel 5m sebelum pembuangan IPAL RPH dan setelah pembuangan IPAL RPH sejauh 20m masing-masing sampel berjarak, seperti pada Gambar berikut.
tawar, peternakan, air untuk mengaliri pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan air yang sama dengan kegunaan tersebut. Tabel 1. Baku Mutu Air Limbah Bagi Kegiatan Rumah Potong Hewan Jenis Kadar Maksimum Satuan Parameter yang Diperbolehkan BOD mg/l 100 COD mg/l 200 TSS mg/l 100 Minyak mg/l 15 Lemak NH3-N mg/l 25 pH 6–9 Volume air limbah maksimum untuk sapi, kerbau dan kuda : 1,5 m3/ekor/hari Volume air limbah maksimum untuk kambing dan domba : 0.15 m3/ekor/hari Volume air limbah maksimum untuk babi : 0.65 m3/ekor/hari Sumber : Peraturan Menteri Lingkungan Hidup RI No. 02 Tahun 2006
Gambar 1. Titik Pengambilan Sampel
2.4. Pengolahan Data Primer. Berikut data primer yang diuji pada penelitian ini: a. Biological Oxygen Demand (BOD) b. Chemical Oxygen Demand (COD) c. Total Suspended Solid (TSS) d. Minyak Lemak e. Amoniak Nitrogen (NH3-N) f. Derajat Keasaman (pH) g. Total Bactery Coloform (TBC) 2.5. Analisis Pencemaran Air Sungai Berdasarkan Peraturan Menteri. Untuk menetapkan pemurnian kembali (Self Purification) air sungai setelah tercampur Air Limbah dari IPAL RPH, maka hasil uji sampel dari laboratorium dianalisa dengan mengacu pada standar baku mutu Air Limbah yang telah ditetapkan oleh Peraturan Menteri Lingkungan Hidup RI No. 02 Tahun 2006 dan Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 173 Tahun 1977. Baku mutu air yang digunakan adalah baku mutu kelas III yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air
Tabel 2. Parameter Baku Mutu air sungai untuk standart TBC Kadar Jenis Maksimum Satuan Parameter yang Diperbolehkan Total Jumlah per 1 Bakteri 10.000 liter sampel Koliform Sumber : Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 173 Tahun 1977 2.6. Analisis Self Purification dengan Metode Streeter-Phelps. Pemodelan kualitas air sungai mengalami perkembangan yang berarti sejak diperkenalkannya perangkat lunak DOSAGI pada tahun 1970. Prinsip dasar dari pemodelan tersebut adalah penerapan neraca massa pada sungai dengan asumsi dimensi satu dan kondisi tunak. Pertimbangan yang dipakai pada pemodelan tersebut adalah kebutuhan oksigen pada kehidupan air tersebut (BOD) untuk mengukur terjadinya pencemaran dibadan air.
HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Kondisi Daerah Penelitian (RPH dan Sungai Brantas Perusahaan Daerah Rumah Pemotongan Hewan Kota Malang (PD. RPH) merupakan RPH milik pemerintah Kota Malang mulai dibangun sejak tahun 1937, dan mulai beroperasi pada tahun 1938 hingga saat ini. Waktu operasional RPH terbagi menjadi 2 bagian, yaitu operasional kantor pada pukul 09.00 – 16.00 WIB dan proses pemotongan pada pukul 23.00 – 07.00 WIB, dengan rincian pada pukul 23.00 – 05.00 dilakukan pemotongan sapi, sedangkan pada pukul 05.00 – 07.00 dilakukan pemotongan babi. Sungai Brantas memiliki Daerah Aliran Sungai (DAS) seluas 11.800 km2 dan panjang utama 320 km. Sungai Brantas bermata air di Desa Sumber Brantas, Kecamatan Bumiaji Kota Batu. Sungai Brantas yang menjadi objek pada penelitian ini mengaliri di depan Rumah Potong Hewan. Rumah Potong Hewan tersebut membuang limbahnya ke sungai Brantas. Air limbah tersebut mengalir melalui gorong-gorong IPAL sepanjang ±150m sampai menuju pembuangan ke Sungai Brantas. Sungai Brantas yang digunakan untuk pengambilan sampel pada penelitian yaitu sepanjang 25m sebelum dan sesudah pembuangan IPAL RPH dengan lebar sungai sebesar 5,63 m, dan berikut adalah tabel pengukuran lapangan dari setiap section : Tabel 3. Data Fisik Sungai Brantas daerah RPH Kota Malang
Sumber : Hasil Pengukuran di Lapangan
3.2. Pengambilan Sampel. Pengambilan sampel yang dilakukan pada penelitian ini mengacu terhadap debit yang dihasilkan pada section pertama yaitu debit pada titik l sungai brantas sebelum tercampur dengan buangan dari IPAL RPH, yaitu : n
Q = ∑ Vi . Ai n+1
Q = ∑( V1 . A1 ) + ( V2 . A2 ) + ( V3 . A3 ) Q = 1,434954 m3/det
Perhitungan debit selanjutnya dilakukan adalah perhitungan debit air dari IPAL RPH yang akan dibuang ke sungai brantas. Q=V.A Q = 0,12 x 0,0701 Q = 0,008412 m3/det Debit sebesar 1,434954 m3/det termasuk pada debit kurang dari 5 m3/det, maka pengambilan sampel dilakukan pada tengah sungai dengan dilakukan pegambilan secara merata sampai dasar sungai, sampel yang diambil sebanyak 4 titik pengambilan sampel, yaitu seperti pada keterangan berikut.
Gambar 2. Titik Pengambilan sampel Pengambilan sampel dilakukan dengan mengambil air Sungai Brantas pada lokasi penelitian dengan menggunakan botol putih polietilina masing-masing sebanyak 3 kali pengulangan (BOD, COD, NH3-N) dan 2 kali pengulangan (Minyak Lemak dan TBC) untuk pengujian sampel air di laboratorium dan juga dilakukan pengukuran langsung di lokasi penelitian dengan menggunakan alat Model 3150 Suspended Solids dan Horiba berturut
dilakukan di 4 titik pengambilan sampel yang dilakukan pada pukul 07.00-08.30 tanggal 3 September 2015. Pendistribusian sampel ke laboratorium dilakukan secara hati-hati agar menjaga kualitas dari sampel dan dilakukan secara tertutup agar tidak terkontaminasi dengan zat-zat lain dari luar sampel kemudian sampel dimasukkan ke laboratorium langsung pada hari pengambilan sampel.
3.3.4. Analisa Minyak Lemak
Gambar 6. Grafik Kadar Minyak Lemak 3.3.5. Analisa NH3-N
3.3. Analisis Data Hasil Laboratorium
Gambar 7. Grafik Kadar NH3-N 3.3.6. Analisa pH
Gambar 3. Grafik Kadar BOD
Gambar 8. Grafik Kadar pH 3.3.7. Analisa TBC Tabel 4. Tabel Kadar TBC
Gambar 4. Grafik Kadar COD
Sumber : Hasil Laboratorium
Gambar 5. Grafik Kadar TSS
3.4. Perbandingan Pengukuran dengan Standart Baku Mutu Rumah potong hewan dalam pengolahannya diatur oleh Peraturan Menteri Lingkungan Hidup RI No. 02 Tahun 2006 tentang Baku Mutu Air
Limbah bagi Kegiatan Rumah Potong Hewan untuk kegiatan pemotongan dan Peraturan Menteri Kesehatan No 173 Tahun 1977 untuk mengetahui tingkat bakteri yang ada pada pembuangan IPAL tersebut, dan berikut ini adalah tabel perbandingan antara Baku Mutu yang ditetapkan dengan hasil lapangan yang telah diukur dari pembuangan Instalasi Pengolahan Air Limbah atau IPAL RPH. Tabel 5. Perbandingan Standart Baku Mutu pada IPAL RPH. No.
1
2
Parameter
BOD (mg/l)
COD (mg/l)
Standar Baku Mutu
100
200
Hasil Lab
435
636
3
TSS (mg/l)
100
560
4
Minyak Lemak
15
121.261
5
NH3-N (mg/l)
25
8.696
6
pH
6-9
7.42
7
TBC (/1 liter sampel)
10.000
36 x 105
Keterangan Melebihi Kadar Maksimum yang diperbolehkan Melebihi Kadar Maksimum yang diperbolehkan Melebihi Kadar Maksimum yang diperbolehkan Melebihi Kadar Maksimum yang diperbolehkan Tidak Melebihi Kadar Maksimum yang diperbolehkan Sesuai dengan Kadar Maksimum yang diperbolehkan Melebihi Kadar Maksimum yang diperbolehkan
Sumber : Hasil Laboratorium Pengukuran Lapangan
dan
3.5. Analisis dengan Metode StreeterPhelps Pemodelan Streeter-Phelps hanya terbatas pada dua fenomena yaitu proses pengurangan oksigen terlarut (deoksigenasi) akibat aktivitas bakteri
dalam mendegradasikan bahan organik yang ada dalam air dan proses peningkatan oksigen terlarut (reaerasi) yang disebabkan turbulensi yang terjadi pada aliran sungai. Langkah–langkah penggunaan metode Streeter – Phelps : Menentukan Temperatur, DO dan BOD setelah pencampuran antara air limbah dan air sungai Qs Ts + Ql Tl Qs + Ql 38.97335 + 0.23124588 Tc = 1.443366 Tc = 27,16192281ºC Tc =
BODc =
Qs BODs + Ql BODl Qs + Ql 530.93298+3.65922
BODc = 1.443366 BODc = 370,3788228 mg/l DOc =
Qs DOs + Ql DOl Qs + Qs
7.3900131+0.016596876
DOc = 1.443366 DOc = 5.131484305 mg/l
Penentuan Konstanta laju Deoksigenasi Penentuan harga K’ mengacu pada buku Metcalf dan Eddy. Menurut Metcalf dab Eddy, nilai K’ (basis logaritmit, 20⁰C) berkisar antara 0,05 sampai 0,3 hari-1, maka pada penelitian ini digunakan nilai K’ sebesar 0,3 hari-1 Penentuan Konstanta Reaerasi Penentuan konstanta Reaerasi dilakukan dengan persamaan berikut. 1 294 (𝐷𝐿 𝑈) ⁄2 𝐾′2 = 3 𝐻 ⁄2 1 294 (2,2831 x 10−4 0,32) ⁄2 𝐾′2 = 3 0,946567 ⁄2 K’2 = 2,72871 hari-1
Menentukan nilai BOD ultima Lo = BODc⁄ ′ 1 − e−5 k Lo = 476,757788
Menentukan defisit DO setelah pencampuran dengan menggunakan tabel kejenuhan oksigen. Defisit DO = DO jenuh – DO campuran Defisit DO = 7.96 – 5.131484305 Defisit DO = 2.828515695 mg/l Melakukan perhitungan laju reaksi terhadap temperatur campuran antara air sungai dan air limbah.
v = 0.32 m/s = 1.152 m/jam Xc = tc v Xc = 17,763144 x 1.152 Xc = 20,46314 km
Menentukan defisit oksigen kritik : 𝐾′ ′ 𝐿𝑜 𝑒 −𝐾 𝑡𝑐 𝐾′2 Dc = 47,74814166 mg/l 𝐷𝑐 =
K`T = K` (1,047) T-20 K`T = 0,416848 hari-1 K`2T = K`2 (1,016) T-20 K`2T = 3,057241 hari-1
Menentukan waktu kritis air sungai terhadap campuran air limbah agar mengetahui Self Purification (Pemurnian air ). tc =
1 K`2 −K`
ln {
K`2 (1 K`
−
Do (K`2 −K`) )} K`Lo
tc = 0,37873 ln{7,334186 (0,962421)} tc = 17 jam, 45 menit, 47 detik
Menentukan jarak kritis air sungai terhadap campuran air limbah agar mengetahui Self Purification (Pemurnian air ).
Gambar 10. Denah Hasil Pengamatan
Gambar 9. Kurva Karakteristik Oksigen
KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisis laboratorium dan analisis data, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: Hasil analisis laboratorium untuk standart baku mutu air kelas tiga yang mengacu pada Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 173 Tahun 1977 untuk parameter Total Bakteri Coliform dan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup RI No. 02 Tahun 2006 menunjukkan hasil sebagian besar parameter tidak sesuai standart yang ditentukan. Total Waktu yang dibutuhkan untuk Pemurnian Diri (Self Purification) Sungai Brantas setelah tercampur limbah Rumah Potong Hewan (RPH) Gadang dengan analisa menggunakan Metode Streeter-Phelps dimana diketahui nilai BOD dan DO yaitu sebesar 17jam, 45menit, 47detik, dan jarak yang dibutuhkan untuk Pemurnian Diri (Self Purification) Sungai Brantas yaitu sebesar 20,46314 km.
DAFTAR PUSTAKA. Hendrasarie, Novirina dan Cahyarani. 2007. Kemampuan Self Purification Kali Surabaya,Ditinjau Dari Parameter Organik Berdasarkan Model Matematis Kualitas Air . Surabaya. Peraturan Menteri Lingkungan Hidup No. 110 Tahun 2003, Pedoman Penetapan Daya Tampung Beban Pencemaran Air Pada Sumber Air. Peraturan Menteri Lingkungan Hidup No 02 Tahun 2006, Baku Mutu Air Limbah Bagi Kegiatan Rumah Pemotongan Hewan. Peraturan Menteri Kesehatan No 173 Tahun 1977, Pencemaran Air dari Badan Air untuk Berbagai Kegunaan yang Berhubungan dengan Kesehatan. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 82 Tahun 2001, Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. Widya, N . Budiarsa, W . dan Mahendra, MS. 2008 . Studi Pengaruh Air Limbah Pemotongan Hewan Dan Unggas Terhadap Kualitas Air Sungai Subak Pakel I Di Desa Darmasaba Kecamatan Abiansemal Kabupaten Badung. Denpasar.
