TESIS PEMANFAATAN BIOSISTEM TANAMAN UNTUK MENURUNKAN KADAR FENOL, AMONIA, ION KLORIDA, DAN COD DARI PROSES BIODEGRADASI AIR LIMBAH YANG MENGANDUNG RHODAMIN B
SRI DIAN MEITA SARI NIM 1391261010
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU LINGKUNGAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015
i
PEMANFAATAN BIOSISTEM TANAMAN UNTUK MENURUNKAN KADAR FENOL, AMONIA, ION KLORIDA, DAN COD DARI PROSES BIODEGRADASI AIR LIMBAH YANG MENGANDUNG RHODAMIN B
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister Pada Program Magister, Program Studi Ilmu Lingkungan, Program Pascasarjana Universitas Udayana
SRI DIAN MEITA SARI NIM 1391261010
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU LINGKUNGAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015
ii
LEMBAR PENGESAHAN
TESIS INI TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL 24 JUNI 2015
Pembimbing I
Pembimbing II
Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS NIP 196703031994031002
Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika, MS NIP 196003181985031001
Mengetahui
Ketua Program Studi Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana Universitas Udayana,
Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana,
Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS NIP 196703031994031002
Prof. Dr. dr. A.A Raka Sudewi, Sp.S(K). NIP 195902151985102001
iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI
Tesis ini Telah Diuji dan Dinilai Oleh Panitia Penguji pada Program Pascasarjana Universitas Udayana Pada Tanggal 11 Juni 2015
Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana No
: 1725/UN.14.4/HK/2015
Tanggal
: 4 Juni 2015
Panitia Penguji Tesis adalah : Ketua
: Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS
Anggota
: 1. Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika, MS 2. Prof. Dr. Ir. I Wayan Suarna, MS 3. Dra. Iryanti Eka Suprihatin, M.Sc, PhD.
iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama
: Sri Dian Meita Sari
NIM
: 1391261010
Program Studi
: Magister Ilmu Lingkungan
Judul Tesis
: Pemanfaatan Biosistem Tanaman untuk Menurunkan Kadar Fenol, Amonia, Ion Klorida dan COD dari Proses Biodegradasi Air Limbah yang Mengandung Rhodamin B
Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah Tesis ini bebas plagiat : Apabila di kemudian hari terbukti plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undangan yang berlaku.
Denpasar, 15 Juni 2015 Hormat Saya,
Sri Dian Meita Sari
v
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kepada Ida Sang Hyang Widhi Wasa karena atas asung wara nugraha-Nya penulis dapat menyelesaikan Tesis ini dengan baik. Dalam penyelesaian Tesis ini, penulis juga mendapat bimbingan, bantuan serta dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof.Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS selaku pembimbing akademik sekaligus pembimbing I yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran selama penulis mengikuti program magister, khususnya dalam penyelesaian Tesis ini. Kepada Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika, MS selaku pembimbing II yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah memberikan bimbingan, nasehat, saran dan pengarahan dalam proses penyusunan Tesisini. Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika SpPD KEMD atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Kepada Direktur Program Pascasarjana Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S. (K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS, Ketua Program Studi Magister Ilmu Lingkungan Universitas Udayana atas ijin yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan program Magister. Kepada Prof. Dr. Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phil selaku Kepala Laboratorium UPT Analitik Universitas Udayana atas ijin dan fasilitas yang diberikan selama penulis melaksanakan penelitian.Ungkapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada para penguji tesis yaitu Prof. Dr. Ir. I Wayan Suarna, MS dan Dra. Iryanti Eka Suprihatin, M.Sc, PhD, yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan dan koreksi sehingga tesis ini dapat terwujud seperti ini. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus kepada seluruh staf Dosen dan staf Tata Usaha di Program Studi Ilmu
vi
Lingkungan Pascasarjana Universitas Udayana yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis. Kepada Drs. I Wayan Supartha, M.Pd dan Ir. Cok Istri Putri Susilawati selaku orang tua dan seluruh keluarga penulis yang dengan setia selalu memberikan dukungan baik moril maupun spiritual Tesis ini dapat terselesaikan. Kepada Putu Edi Yastika yang telah memberikan saran dan motivasi selama penyusunan Tesis ini berlangsung dan kepada Rekan – rekan Mahasiswa Program Studi Ilmu Lingkungan Pascasarjana Universitas Udayana terutama angkatan 2013 yang telah banyak memberikan motivasi dan doa kepada penulis. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan penyelesaian Tesis ini.
Denpasar, 11 Juni 2015
Penulis
vii
ABSTRACT UNTILIZATION OF THE PLANT BIOSYSTEMS TO REDUCE CONSENTRATION OF PHENOL, AMMONIA, CHLORIDE ION AND COD OF THE BIODEGRADATION PROCESS IN WATER WASTE WHICH CONTAINING RHODAMIN B
The biodegradation of Rhodamine B may not bedirectly result in CO2 and H2O, rather other pollutans such as phenol, ammonia, and chloride ions. The objective of this research are to determinethe effectivity of the biosystem plants indegradating Rhodamine B and the capability to reducethe contents of phenol, ammonia, chloride ionsand COD. Concentration artificial waste Rhodamine B that used in this research are 1 mg/L. Seeding sediment using microorganism selected from dyeing waste disposal located in the village Pemogan, South Denpasar than disseminated into a bath biosystemin which had given the sand, pebbles and Ipomea carssicaulis. Furthermore artificial waste Rhodamine B poured into the biosystem and waste water were analyzed with the time range every 6 hours from 0 until 48 hours. The results of the capability treatment system showed that the biosystems of plants was capable to reduce optimals levels of Phenol from 24 to 30 hours of processing amounted to 0.2906 mg / L, Ammonia from 24 to 36 hours of processing amounted to 0.1452 mg / L, Ion Klorida and COD from 18 to 30 hours of processing amounted to 2.127 mg / L and 3.848 mg / L. Biosystems plant is effective to lowering levels of phenol and ammonia (above 50%), but less effective in lowering levels of Chloride Ion and COD. Keywords: Biosystems, biofiltration, biodegradation, rhodamine B, textile waste
viii
ABSTRAK PEMANFAATAN BIOSISTEM TANAMAN UNTUK MENURUNKAN KADAR FENOL, AMONIA, ION KLORIDA, DAN COD DARI PROSES BIODEGRADASI AIR LIMBAH YANG MENGANDUNG RHODAMIN B Biodegradasi Rhodamin B kemungkinan tidak akan langsung menjadi CO2 dan H2O namun bisa menimbulkan pencemaran lain seperti senyawa fenol, amonia, dan ion klorida. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui efektivitas dari biosistem tanaman yang terjadi pada proses degradasi Rhodamin B dan kemampuannya dalam menurunkan konsentrasi dari senyawa fenol, amonia, ion klorida dan nilai COD (Chemical Oxygen Demand). Limbah Rhodamin B yang digunakan adalah limbah buatan dengan konsentrasi 1 mg/L. Seediing (pembibitan) sedimen dengan menggunakan sedimen dari selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan yang berlokasi di Desa Pemogan, Denpasar Selatan. Mikroorganisme yang telah siap kemudian disebar ke dalam bak biosistem yang di dalamnya telah diberi media pasir dan batu koral dan tanaman Ipomea carssicaulis. Selanjutnya limbah buatan Rhodamin B dimasukkan ke dalam biosistem dan air limbah dianalisis dengan rentang waktu setiap 6 jam dari 0 sampai 48 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Biosistem tanaman mampu menurunkan kadar Fenol tertinggi dari jam ke 24 pengolahan sampai jam ke 30 pengolahan sebesar 0,2906 mg/L, Amonia dari jam ke 24 pengolahan sampai jam ke 36 pengolahan sebesar 0,1452 mg/L, Ion Kloridan dan COD dari jam ke 18 pengolahan sampai jam ke 30 pengolahan sebesar 2,127 mg/L dan 3,848 mg/L. Biosistem tanaman efektif dalam menurunkan kadar Fenol dan Amonia (di atas 50%), namun kurang efektif dalam menurunkan kadar Ion Klorida dan COD Kata kunci : Biosistem, biofiltrasi, biodegradasi, rhodamin B, limbah tekstil
ix
RINGKASAN PEMANFAATAN BIOSISTEM TANAMAN UNTUK MENURUNKAN KADAR FENOL, AMONIA, ION KLORIDA, DAN COD DARI PROSES BIODEGRADASI AIR LIMBAH YANG MENGANDUNG RHODAMIN B Limbah industri tekstil sebagian besar mengandung pencemar berupa zat warna yang digunakan pada proses pencelupan. Limbah yang mengandung bahan pencemar akan mengubah kualitas lingkungan bila lingkungan tersebut tidak mampu memulihkan kondisinya sesuai dengan daya dukung yang ada. Saat ini telah banyak dikembangkan pengelolaan limbah secara biologi (biosistem). Faktor yang menentukan efektivitas dalam sistem ini adalah penggunaan mikroorganisme serta terbentuknya sistem biofiltrasi di dalam biosistem. Biofiltrasi merupakan salah satu proses pengolahan limbah secara biologi seperti menggunakan tanaman sebagai media penyerap limbah. Dengan memanfaatkan aktivitas mikroorganisme diharapkan senyawa organik yang terdapat dalam limbah tekstil akan terdegradasi menjadi senyawa yang lebih sederhana dan tidak membahayakan kehidupan perairan. Proses biofiltrasi memiliki banyak kelebihan diantaranya sangat efektif, biaya pembuatan kolam biofiltrasi relatif murah, tanaman untuk biofiltrasi cepat tumbuh dan mudah dipelihara, serta tidak membutuhkan operator dengan keahlian khusus. Salah satu zat warna sintetik yang digunakan adalah Rhodamin B . Dalam proses biodegradasi dari Rhodamin B, zat tersebut kemungkinan tidak akan terdegradasi langsung menjadi CO2 dan H2O namun bisa menimbulkan dampak pencemaran lain seperti senyawa fenol, amonia, dan ion klorida. Senyawasenyawa tersebut sangat berbahaya jika berada di perairan karena merupakan polutan. Berdasarkan hal tersebut maka dalam penelitian ini perlu diketahui efektivitas dari biosistem yang terjadi pada proses degradasi Rhodamin B dan kemampuannya dalam menurunkan konsentrasi dari senyawa fenol, amonia, ion klorida dan nilai COD (Chemical Oxygen Demand) sebagai indikator bahwa air hasil dari pengolahan tidak membahayakan lingkungan. Limbah Rhodamin B yang digunakan adalah limbah buatan dengan konsentrasi 1 mg/L. Kemudian dilakukan seediing (pembibitan) sedimen dengan menggunakan sedimen dari selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan yang berlokasi di Desa Pemogan, Denpasar Selatan. Mikroorganisme yang telah siap kemudian disebar ke dalam bak biosistem yang di dalamnya telah diberi media pasir dan batu koral dan tanaman Ipomea carssicaulis . Selanjutnya limbah buatan Rhodamin B dimasukkan ke dalam biosistem dan air limbah dianalisis dengan rentang waktu setiap 6 jam dari 0 sampai 48 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kemampuan biosistem tanaman dalam menurunkan kadar polutan hasil degradasi Rhodamin B berupa Fenol, Amonia dan COD dari jam ke 24 sampai jam ke 48 pengolahan berturut-turut adalah : 0,7024 mg/L menjadi 0,1194 mg/L ; 0,2821 mg/L menjadi 0,1204 mg/L;
x
15,392 mg/L menjadi 9,620 mg/L. Untuk Ion Klorida turun dari jam ke 18 pengolahan dengan konsentrasi sebesar 26,588 mg/L sampai jam ke 48 menjadi 23,397 mg/L. Tingkat efektivitas biosistem tanaman dalam menurunkan kadar Fenol, Amonia, Ion Klorida dan COD berturut-turut adalah sebesar 83,00 %, 57,32%, 12,00% dan 37,50%. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa Biosistem tanaman mampu menurunkan kadar Fenol tertinggi dari jam ke 24 pengolahan sampai jam ke 30 pengolahan sebesar 0,2906 mg/L, Amonia dari jam ke 24 pengolahan sampai jam ke 36 pengolahan sebesar 0,1452 mg/L, Ion Kloridan dan COD dari jam ke 18 pengolahan sampai jam ke 30 pengolahan sebesar 2,127 mg/L dan 3,848 mg/L. Biosistem tanaman efektif dalam menurunkan kadar Fenol dan Amonia (di atas 50%), namun kurang efektif dalam menurunkan kadar Ion Klorida dan COD.
xi
DAFTAR ISI
Halaman JUDUL ................................................................................................................i PRASYARAT GELAR .......................................................................................ii LEMBAR PERSETUJUAN................................................................................iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI.. .................................................................iv SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT....................................................v UCAPAN TERIMA KASIH.. .............................................................................vi ABSTRACT ........................................................................................................vii ABSTRAK. .........................................................................................................viii RINGKASAN .....................................................................................................ix DAFTAR ISI .......................................................................................................xii DAFTAR TABEL ...............................................................................................xiv DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................xv DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................xvi BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .............................................................................. 4 1.3 Tujuan Penulisan ................................................................................ 4 1.4 Manfaat Penulisan ............................................................................... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA........................................................................... 6 2.1 Pencemaran Air di Lingkungan .......................................................... 6 2.2 Kualitas Limbah .................................................................................. 7 2.3 Kualifikasi Limbah Industri ................................................................ 8 2.4 Limbah Industri Tekstil.. ................................................................... 10 2.5 Rhodamin B.. .................................................................................... 11 2.5.1 Definisi dan Karakteristik Rhodamin B .................................. 11 2.5.2 Kegunaan dan Bahaya Rhodamin B ...................................... 12 2.6 Parameter Kualitas Air Limbah .......................................................... 12 2.6.1 Fenol ................................................................................ . 12 2.6.2 Amonia .................................................................................... 13 2.6.3 Ion Klorida (Cl-) ............................................................... . 15 2.6.4 Chemical Oxygen Demand (COD) ......................................... 15 2.7 Pengolahan Limbah Secara Biologi . ................................................ . 16
xii
2.7.1 Biofiltrasi ............................................................................. . 16 2.7.2 Sistem Saringan Pasir Tanaman ............................................. 17 2.8 Rhizodegradasi . ................................................................................ . 18 2.9 Tanaman Ipomea crassicaulis (Kangkungan).. ................................. . 19 BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS PENELITIAN ......................................................................................... 22 3.1 Kerangka Berpikir ............................................................................... 22 3.2 Kerangka Konsep Penelitian ............................................................... 24 3.3 Hipotesis.............................................................................................. 27 BAB IV METODE PENELITIAN ....................................................................... 28 4.1 Rancangan Penelitian ......................................................................... 28 4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian.. ............................................................ 28 4.3 Ruang Lingkup Penelitian.. ................................................................. 29 4.4 Penentuan Sumber Data.. .................................................................... 29 4.5 Variabel Penelitian.. ............................................................................ 29 4.6 Bahan Penelitian.................................................................................. 29 4.7 Instrumen Penelitian............................................................................ 30 4.8 Prosedur Penenlitian............................................................................ 30 4.8.1 Penyediaan Tanaman untuk Biosistem .................................. 30 4.8.2 Sampling Sedimen ................................................................. 31 4.8.3 Penyiapan Konsorsium Mikroba yang Akan Ditambahkan ke pada biosistem.. ....................................................................... 32 4.8.4 Pembuatan Limbah Rhodamin B.. .......................................... 33 4.8.5 Pengolahan dengan Biosistem Tanaman.. ............................... 33 4.9 Prosedur Pemeriksaan Parameter.. ...................................................... 34 4.9.1 Pemeriksaan Kadar Fenol ...................................................... 34 4.9.2 Pemeriksaan Kadar Amonia ................................................... 35 4.9.3 Penentuan Kadar Ion Klorida (Cl-).. ....................................... 36 4.9.4 Pemeriksaan Kadar COD (Chemical Oxygen Demand).. ....... 37 4.10 Penentuan Tingkat Efektivitas Biosistem dalam Menurunkan Kadar Polutan.. ................................................................................. 38 4.11 Analisis Data.. ................................................................................... 39 BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................ 40 BAB VI SIMPULAN DAN SARAN.................................................................... 53 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 54 LAMPIRAN. ......................................................................................................... 59
xiii
DAFTAR TABEL
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8
Halaman Kadar Fenol dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman ......................................................................... 41 Kadar Amonia dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman.. ........................................................... 44 Kadar Ion Klorida dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman .. .......................................................... 47 Kadar COD (Chemical Oxigen Demand)dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman .. ....................... 48 Efektivitas Biosistem Kadar Fenol dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman.. ..................................... 50 Efektivitas Biosistem Kadar Amonia dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman.. ........................ 51 Efektivitas Biosistem Kadar Cl- dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman.. ..................................... 51 Efektivitas Biosistem Kadar COD dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman.. ..................................... 51
xiv
DAFTAR GAMBAR
2.1 2.2 3.1 3.2 4.1 4.2 5.1 5.2 5.3 5.4
Halaman Struktur Molekul Rhodamin B ........................................................ 12 Tanaman Ipomoea crassicaulis……………………………………. .... 20 Kerangka Berpikir Penelitian……………..…………………… .... 23 Kerangka Konsep Penelitian…………………………………… ... 26 Susunan Media dalam Bak Pengolahan Biosistem Tanaman…... ... 31 Wadah Pembibitan Mikroorganisme……………………………. .. 33 Kurva Penurunan Konsentrasi Fenol Hasil Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dalam Biosistem Tanaman………………… 43 Kurva Penurunan Konsentrasi Amonia Hasil Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dalam Biosistem Tanaman………………… 45 Kurva Penurunan Konsentrasi Ion Klorida Hasil Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dalam Biosistem Tanaman ………………… 47 Kurva Penurunan Konsentrasi COD Hasil Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dalam Biosistem Tanaman ………………….. 49
xv
DAFTAR LAMPIRAN
1 2 3 4 5 6 7
Halaman Perhitungan Kadar Fenol ................................................................. 59 Perhitungan Kadar Amonia……………………………………. .......... 62 Perhitungan Kadar Ion Klorida ……………..……………………. 65 Perhitungan Kadar COD (Chemical Oxygen Demand)………....... ..66 Perhitungan Efektivitas Biosistem Tanaman ….............................. 67 Isolasi Jenis Mikroorganisme dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dalam Biosistem Tanaman …………………………. 69 Dokumentasi Penelitian …………………...................................... 70
xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Dengan semakin meningkatnya jumlah penduduk, maka kebutuhan akan pakaian menjadi semakin tinggi. Hal ini disebabkan semakin besarnya permintaan pasar terhadap produk garmen. Industri tekstil selain mampu meningkatkan perekonomian juga memiliki dampak meningkatkan pencemaran oleh limbah cair ke lingkungan. Tanpa pengelolaan yang baik, maka limbah yang dihasilkan akan mengakibatkan beban pencemar yang diterima oleh lingkungan menjadi bertambah. Limbah industri tekstil sebagian besar mengandung pencemar berupa zat warna yang digunakan pada proses pencelupan. Pada proses pewarnaan tekstil lebih banyak digunakan zat warna sintetik dibandingkan dengan zat warna alam karena zat warna sintetik dapat memenuhi kebutuhan skala besar dengan warna yang bervariasi dan lebih praktis dalam pemakaiannya (Montano, 2007 ; Sastrawidana, 2011). Salah satu zat warna sintetik yang digunakan adalah Rhodamin B. Rhodamin B adalah zat warna sintetis berbentuk serbuk kristal, berwarna merah atau ungu kemerahan, tidak berbau, dan dalam larutan berwarna merah terang berfluorensi. Rhodamin B semula digunakan untuk kegiatan histologi dan sekarang berkembang untuk berbagai keperluan seperti sebagai pewarna kertas dan tekstil. Pewarna ini terbuat dari dietillaminophenol dan phatalic anchidria dimana kedua bahan baku ini sangat toksik bagi manusia.
1
2
Biasanya pewarna ini digunakan untuk pewarna kertas, wol, dan sutra (Djarismawati, 2004). Dalam rangka pengendalian pencemaran lingkungan oleh limbah industri, Pemerintah Republik Indonesia melalui KepMen LH No. 51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah industri cair bagi kegiatan industri dan PP No 82 tahun 2001 tentang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air mewajibkan pelaku pelaku industri yang menghasilkan limbah dalam jumlah besar dan berpotensi mencemari lingkungan harus dilengkapi dengan instalansi pengolahan air limbah yang memadai. Namun pada kenyataannya masih banyak pelaku industri yang belum menyediakan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) yang memadai sehingga limbah yang dihasilkan langsung dibuang ke badan air dan tentu saja dapat mencemari lingkungan. Limbah yang mengandung bahan pencemar akan mengubah kualitas lingkungan bila lingkungan tersebut tidak mampu memulihkan kondisinya sesuai dengan daya dukung yang ada. Limbah yang dilepas ke lingkungan dapat meracuni dan terakumulasi pada biota, mengganggu ekosistem akuatik, mencemari air tanah, serta mengancam kesehatan manusia. Selama ini pengolahan limbah tekstil lebih menekankan pada cara fisika dan kimia. Cara ini memang terbukti efektif dalam mengelola limbah namun memiliki kekurangan yaitu belum bisa sepenuhnya diaplikasikan di lapangan terutama oleh industri kecil dan menengah karena membutuhkan bahan kimia yang banyak, biaya yang relatif tinggi dan menimbulkan lumpur yang banyak.
3
Saat ini telah banyak dikembangkan pengelolaan limbah secara biologi (biosistem). Faktor yang menentukan efektivitas dalam sistem ini adalah penggunaan mikroorganisme serta terbentuknya sistem biofiltrasi di dalam biosistem. Biofiltrasi merupakan salah satu proses pengolahan limbah secara biologi seperti menggunakan tanaman sebagai media penyerap limbah. Pengolahan limbah dengan menggunakan sistem biofiltrasi yaitu menggunakan biofilter tanaman teraerasi terbukti efektif dalam meminimalkan bahan-bahan pencemar seperti dalam air limbah pencelupan (Nailufary, 2008). Dalam proses biofiltrasi digunakan tanaman air sebagai media filtrasi. Akar tanaman akan memberikan lingkungan yang cocok
untuk pertumbuhan mikroba (Sumastri, 2009).
Penggunaan biosistem tanaman digunakan untuk pengolahan limbah pencucian rumput laut dengan penambahan mikroorganisme aktif dalam penelitian yang dilakukan oleh Suyasa dan Dwijani (2015) mampu menurunkan kadar COD sebesar 117,32 mg/L selama 8 jam pengolahan. Dengan memanfaatkan aktivitas mikroorganisme diharapkan senyawa organik yang terdapat dalam limbah tekstil akan terdegradasi menjadi senyawa yang lebih sederhana dan tidak membahayakan kehidupan perairan. Proses biofiltrasi memiliki banyak kelebihan diantaranya sangat efektif, biaya pembuatan kolam biofiltrasi relatif murah, tanaman untuk biofiltrasi cepat tumbuh dan mudah dipelihara, serta tidak membutuhkan operator dengan keahlian khusus. Dalam proses biodegradasi dari Rhodamin B, zat tersebut kemungkinan tidak akan terdegradasi langsung menjadi CO2 dan H2O namun bisa menimbulkan dampak pencemaran lain seperti senyawa fenol, amonia, dan ion klorida.
4
Senyawa-senyawa tersebut sangat berbahaya jika berada di perairan karena merupakan polutan. Maka dalam penelitian ini perlu diketahui efektivitas dari biosistem yang terjadi pada proses degradasi Rhodamin B dan kemampuannya dalam menurunkan konsentrasi dari senyawa fenol, amonia, ion klorida dan nilai COD (Chemical Oxygen Demand) sebagai indikator bahwa air hasil dari pengolahan tidak membahayakan lingkungan. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang penelitian ini, dirumuskan permasalahan yang akan dijawab dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Apakah biosistem tanaman mampu menurunkan kadar senyawa fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) yang terjadi pada proses biodegradasi Rhodamin B dalam limbah yang mengandung Rhodamin B. 2. Seberapa besar efektivitas biosistem tanaman dalam menurunkan konsentrasi senyawa fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) dari proses biodegradasi air limbah yang mengandung Rhodamin B. 1.3 Tujuan Penelitian 1. Menentukan kemampuan biosistem tanaman dalam menurunkan kadar fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) dari proses biodegradasi air limbah yang mengandung Rhodamin B.
5
2. Menentukan efektivitas biosistem tanaman dalam menurunkan kadar fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) dari proses biodegradasi air limbah yang mengandung Rhodamin B. 1.4 Manfaat Penelitian 1. Menghasilkan teknologi remediasi zat warna Rhodamin B. Dengan inovasi penggunaan
konsorsium
mikroorganisme
dalam
meningkatkan
kemampuan dan efektivitas pengolahan limbah/air dari zat warna dalam biofilter sistem tanaman (biosistem). 2. Diharapkan dengan teknologi ini akan memberikan alternatif pengelolaan limbah tekstil yang lebih efisien, murah serta ramah lingkungan.
BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1 Pencemaran Air di Lingkungan Pada dasarnya kegiatan suatu industri adalah mengolah masukan (input) menjadi keluaran (output). Pengamatan terhadap sumber pencemar sektor industri dapat dilaksanakan pada masukan, proses maupun pada keluarannya dengan melihat spesifikasi dan jenis limbah yang diproduksi. Pencemaran yang ditimbulkan oleh industri diakibatkan adanya limbah yang keluar dari pabrik dan mengandung bahan beracun dan berbahaya (B-3). Bahan pencemar keluar bersama-sama dengan bahan buangan (limbah) melalui media udara, air, dan tanah yang merupakan komponen ekosistem alam. Bahan buangan yang keluar dari pabrik dan masuk ke lingkungan dapat diidentifikasikan sebagai sumber pencemaran, dan sebagai sumber pencemaran perlu diketahui jenis bahan pencemar yang dikeluarkan, kuantitas dan jangkauan pemaparannya. Sumber bahan beracun dan berbahaya dapat diklasifikasikan menjadi : Industri kimia organik maupun anorganik, Penggunaan B-3 sebagai bahan baku atau bahan penolong, proses kimia, fisika, dan biologi di dalam pabrik. Lingkungan sebagai wadah penerima akan menyerap bahan limbah tersebut sesuai dengan kemampuan asimilasinya, dimana wadah penerima (air, udara, tanah) masing-masing mempunyai karakteristik yang berbeda, misalnya air pada suatu saat dan tempat tertentu akan berbeda karakteristikya dengan air pada tempat yang
6
7
sama tetapi pada saat yang berbeda. Perbedaan karakteristik air tersebut merupakan akibat peristiwa alami dan juga faktor lain. Limbah air bersumber dari pabrik yang biasanya banyak menggunakan air dalam proses produksinya. Air dari pabrik membawa sejumlah padatan dan partikel, baik yang larut maupun yang mengendap. Bahan ini ada yang kasar dan ada yang halus. Kerap kali air buangan pabrik berwarna keruh dan bersuhu tinggi. Air limbah yang telah tercemar mempunyai ciri yang dapat diidentifikasi secara visual dari kekeruhan, warna, rasa, bau yang ditimbulkan dan indikasi lainnya. Sedangkan identifikasi secara laboratorium ditandai dengan perubahan sifat kimia air. Jenis industri yang menghasilkan limbah cair di antaranya adalah industri pulp dan rayon, pengolahan crumb rubber, besi dan baja, kertas, minyak goreng, tekstil, electroplating, polywood dan lain – lain (Kristianto, 2004). 2.2 Kualitas Limbah Kualitas limbah menunjukkan spesifikasi limbah yang diukur dari jumlah kandungan bahan pencemarnya. Kandungan pencemar di dalam limbah terdiri dari beberapa parameter. Semakin kecil jumlah parameter dan semakin kecil konsentrasinya, menunjukkan semakin kecil peluang untuk terjadinya pencemaran lingkungan. Beberapa kemungkinan yang akan terjadi akibat masuknya limbah ke dalam lingkungan: a. Lingkungan tidak mendapat pengaruh yang berarti. Hal ini disebabkan karena volume limbah kecil, parameter pencemar yang terdapat dalam limbah sedikit dengan konsentrasi yang kecil. b.
Ada
pengaruh
perubahan,
tetapi
tidak
mengakibatkan
pencemaran.
8
c. Memberikan perubahan dan menimbulkan pencemaran. Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas limbah adalah: Volume limbah, kandungan bahan pencemar, frekuensi pembuangan limbah (Kristianto, 2004). 2.3 Klasifikasi Limbah Industri Berdasarkan nilai ekonominya, limbah dibedakan menjadi limbah yang mempunyai nilai ekonomis dan limbah yang tidak memiliki nilai ekonomis. Limbah yang memiliki nilai ekonomis yaitu limbah dimana dengan melalui suatu proses lanjut akan memberikan suatu nilai tambah. Misalnya dalam pabrik gula, tetes merupakan limbah yang dapat digunakan sebagai bahan baku untuk industri alkohol, sedangkan ampas tebu sebagai limbah dari pabrik gula juga dapat dijadikan bahan baku untuk industri kertas karena mudah dibentuk menjadi bubur pulp. Limbah non-ekonomis adalah suatu limbah walaupun telah dilakukan proses lanjut dengan cara apapun tidak akan memberikan nilai tambah kecuali sekedar untuk mempermudah sistem pembuangan. Limbah jenis ini sering menimbulkan masalah pencemaran dan kerusakan lingkungan. Berdasarkan karakteristiknya, limbah industri dapat dibagi menjadi: a. Limbah cair Limbah bersumber dari pabrik yang biasanya banyak menggunakan air dalam proses produksinya. Di samping itu adapula bahan baku yang mengandung air, sehingga dalam proses pengolahannya air tersebut harus dibuang. Sebagai contoh, air yang digunakan untuk mencuci suatu bahan
9
sebelum diproses lebih lanjut. Semua jenis perlakuan ini mengakibatkan adanya air buangan. Pada beberapa jenis industri tertentu, misalnya industri pengolahan kawat, seng, besi-baja, sebagian besar air digunakan untuk pendinginan mesin ataupun dapur pengecoran. Air dipompa dari sumbernya, kemudian dilewatkan pada bagian-bagian yang membutuhkan pendinginan, untuk selanjutnya dibuang. Oleh karena itu, pada saluran pembuangan pabrik terlihat air mengalir dalam volume yang cukup besar. Air dari pabrik tekstil membawa sejumlah padatan dan partikel, baik yang larut maupun yang mengendap. Bahan ini ada yang kasar dan ada yang halus. Kerap kali air limbah tekstil buangan pabrik berwarna keruh dan bersuhu tinggi. Air limbah tekstil yang tercemar mempunyai ciri yang dapat diidentifikasikan secara visual dari kekeruhan, warna, rasa, bau yang ditimbulkan dan indikasi lainnya. Sedangkan identifikasi secara laboratorium ditandai dengan perubahan sifat kimia air. b. Limbah gas dan partikel Limbah gas dan partikel adalah limbah yang banyak dibuang ke udara. Gas/asap, partikulat, dan debu yang dikeluarkan oleh pabrik ke udara akan dibawa angin sehingga akan memperluas jangkauan paparannya. c. Limbah padat Limbah padat adalah hasil buangan industri yang berupa padatan, lumpur, dan bubur yang berasal dari sisa proses pengolahan. Limbah ini dapat dikategorikan menjadi dua bagian, yaitu limbah padat yang dapat didaur ulang dan yang tidak memiliki nilai ekonomis(Kristanto,2004).
10
2.4 Limbah Industri Tekstil Proses industri tekstil menghasilkan limbah padat dan cair. Limbah padat berasal dari proses pembuatan kain, benang, serat-serat kain, dan sampah dari kegiatan lain yang menunjang produksi, sedangkan limbah cair berasal dari proses pengkanjian benang, proses penghilangan zat pelumas dari serat sintetis sebelum proses penenunan, dan dari proses pencelupan (Nemerow dan Dasgupta, 1991). Limbah cair merupakan masalah utama dalam pengendalian dampak lingkungan industry tekstil karena memberikan dampak yang paling luas. Hal ini disebabkan karakteristik fisik maupun kimianya yang memberikan dampak negatif terhadap lingkungan. Pada industri tekstil dilakukan proses basah yang memerlukan bermacam zat warna, bahan kimia, dan pembantu penyempurnaan bahan tekstil. Sebagian zatzat tersebut teradsorpsi oleh bahan tekstil dan tetap akan berada dalam tekstil sampai proses selesai, sedangkan sisanya berada dalam larutan dan akan terbuang bersama air bekas proses basah. Zat-zat dalam air buangan tersebut berpotensi menimbulkan masalah pencemaran lingkungan. Air limbah industri tekstil dapat dengan mudah dikenal karena warnanya. Cemaran zat warna ini bervariasi baik jenis maupun jumlahnya. Warna selalu jadi kontaminan pertama pada limbah cair. Limbah industri yang berwarna tidak hanya menimbulkan polusi secara visual, tetapi dapat meningkatkan resiko kerusakan lingkungan dan kesehatan (Cascio, 1994). Pada industri tekstil pewarna yang biasa digunakan adalah pewarna sintetik. Pewarna sintetik banyak digunakan dalam industri tekstil karena memiliki sifat yang lebih baik dibandingkan dengan senyawa pewarna alami. Keunggulan dari
11
senyawa sintetik adalah mudah diperoleh dengan komposisi yang tetap, mempunyai aneka warna, lebih tahan lama, mudah cara pemakaiannya, dan harganya relatif murah (Awaluddin et al. 2001). 2.5 Rhodamin B 2.5.1 Definisi dan Karakteristik Rhodamin B Rhodamin B dalam dunia perdagangan sering dikenal dengan nama tetra ethyl rhodamin, rheonine B, D dan Red no. 19, C.I. Basic violet 10, C.I. No. 45170 (Yuliarti, 2007). Zat pewarna berupa kristal-kristal hijau atau serbuk ungu kemerahan, sangat larut dalam air dengan warna merah kebiruan dan sangat berfluorensi. Rhodamin B dapat menghasilkan warna yang menarik dengan hasil warna yang dalam dan sangat berpendar jika dilarutkan dalam air dan etanol (Rohman dan Sumantri, 2007). Rhodamin B sangat larut dalam air yang akan menghasilkan warna merah kebiru-biruan dan berfluorensi kuat. Rhodamin B juga merupakan zat yang larut dalam alkohol, HCl, dan NaOH. Di dalam laboratorium, zat tersebut digunakan sebagai pereaksi untuk identifikasi Pb, Bi, Co, Au, Mg, dan Th, dan titik leburnya 1650C (Cahyadi, 2006). Dalam molekul Rhodamin B terdapat ikatan konjugasi. Ikatan konjugasi dari Rhodamin B inilah yang menyebabkan Rhodamin B bewarna merah. Rumus molekul dari Rhodamin B adalah C28H31N2O3Cl dengan berat molekul sebesar 479.000. Aizen Rhodamine dan Brilliant Pink B. Sedangkan nama kimianya adalah N – [9 – (Carboxyphenyl) – 6 – (diethylamino) – 3H – xanten – 3 – ylidene] – Nethylethanaminium clorida dengan struktur molekul:
12
Gambar 2.1 Struktur Molekul Rhodamin B (Al-Kadhemy et al. 2009) 2.5.2 Kegunaan dan Bahaya Rhodamin B Rhodamin B digunakan sebagai reagen untuk antimony, bismuth, tantalum, thallium, dan tungsten. Rhodamin B merupakan zat pewarna tekstil, sering digunakan untuk pewarna kapas wol, kertas, sutera, jerami, kulit, bambu, dan dari bahan warna dasar yang mempunyai warna terang sehingga banyak digunakan untuk bahan kertas karbon, bolpoin, minyak/oli, cat dan tinta gambar. Di dalam Rhodamin B terdapat ikatan dengan klorin (Cl) yang menyebabkan senyawa ini reaktif dan berbahaya. Ditemukannya bahaya yang sama antara Rhodamin B dan Klorin membuat adanya kesimpulan bahwa atom Klorin yang ada pada Rhodamin B yang menyebabkan terjadinya efek toksik bila masuk ke dalam tubuh manusia. Atom Cl yang ada adalah termasuk dalam halogen, dan sifat halogen yang berada dalam senyawa organik akan menyebabkan toksik dan karsinogen (Cahyadi, 2006). 2.6 Parameter Kualitas Air Limbah 2.6.1 Fenol Fenol merupakan molekul aromatik yang mengandung gugus hidroksil
13
yang terikat pada struktur cincin aromatik dan mudah larut dalam air (Patrick, 2004). Fenol dikenal dengan nama asam karbolat yang merupakan jenis asam yang lebih kuat dari alkohol sehingga cukup toksik pada jaringan dan berbau sangat menyengat (Hart et al. 2003). Fenol sulit didegradasi oleh organisme pengurai sehingga dapat masuk dengan mudah ke tubuh manusia melalui pencernaan dan pernafasan ( Khafilzadehet al. 2010). Fenol dan senyawa turunannya adalah senyawa yang menjadi salah satu parameter kualitas air olahan dari limbah cair industri tekstil. Fenol dan senyawa turunannya merupakan zat berbahaya dan beracun. Dalam konsentrasi tertentu masuknya fenol dan turunannya dapat menyebabkan efek karsinogenik pada binatang dan manusia. Dalam pengelolaan lingkungan, berbagai upaya dilakukan untuk mengurangi pencemaran fenol dan senyawa turunannya antara lain dengan metode elektrolisis, oksidasi, ekstraksi, filtrasi melalui membran cair dan metode adsorpsi. (Fatimah, 2006). 2.6.2 Amonia Gas amonia (NH3) dapat terbentuk sebagai hasil penguraian/pembusukan protein yang terdapat dalam limbah atau sampah organik, baik yang berasal dari limbah rumah tangga maupun industri. Gas amonia berbau busuk dan jika terhirup dalam pernafasan dapat berakibat mengganggu kesehatan, molekul amonia (NH3) biasanya membentuk ion amonium (NH4+). Dengan demikian, kadar amonia dalam air atau limbah cair selalu ditentukan sebagai ion ammonium (Banon dan Suharto, 2008). Sumber amonia di perairan adalah hasil pemecahan nitrogen organik (protein dan urea) dan nitrogen anorganik yang terdapat dalam tanah dan air,
14
berasal dari dekomposisi bahan organik (tumbuhan dan biota akuatik yang telah mati) yang dilakukan oleh mikroba dan jamur, yang dikenal dengan amonifikasi. Proses amonifikasi ditunjukkan dalam persamaan reaksi NO3-N
NO2-N+ O2 amonifikasi
NH3-N + O2 N organik + O2 nitrifikasi
Feses dari biota akuatik yang merupakan limbah aktivitas metabolisme juga banyak mengeluarkan amonia. Sumber lain amonia di perairan adalah reduksi gas nitrogen yang berasal dari proses difusi udara atmosfer, limbah industri dan domestik (Effendi, 2003). Amonia dalam air berhubungan erat dengan siklus nitrogen di alam. Dalam siklus nitrogen, amonia dapat terbentuk dari (Sutrisno, 2002) : a. Dekomposisi bahan-bahan organik yang mengandung nitrogen yang berasal dari feses hewan yang diuraikan oleh bakteri. b. Hidrolisis urea yang terdapat dalam urine hewan. c. Dekomposisi bahan-bahan organik dari tumbuh-tumbuhan yang telah mati oleh adanya bakteri. d. Dari nitrogen di atmosfer dan reduksi NO2- oleh bakteri. Senyawa nitrogen seperti amonia, nitrit dan nitrat di perairan memiliki hubungan yang erat dimana dapat terjadi transformasi amonia menjadi nitrit dengan bantuan bakteri Nitrosomonas (Saeni, 1989). Nitrosomonas 2NH3 + 3O2
2NO2- + 2H+ + 2H2O + energi
2.6.3 Ion Klorida (Cl-) Klorida (Cl) adalah salah satu senyawa umum yang terdapat di perairan alam. Senyawa-senyawa klorida tersebut mengalami proses disosiasi dalam air
15
membentuk ion. Ion klorida pada dasarnya mempunyai pengaruh kecil terhadap sifat-sifat kimia dan biologi perairan. Kation dari garam-garam klorida dalam air akan mudah larut. Ion klorida secara umum tidak membentuk senyawa kompleks yang kuat dengan ion-ion logam. Ion ini juga dapat dioksidasi dalam keadaan normal dan tidak bersifat toksik. Tetapi kelebihan garam klorida dapat menyebabkan penurunan kualitas air. Oleh karena itu sangat penting dilakukan analisis terhadap klorida, karena kelebihan klorida dalam air menyebabkan pembentukan noda berwarna putih di pinggiran badan air (Achmad,2004). 2.6.4 Chemical Oxygen Demand (COD) Chemical Oxygen Demand (COD) atau Kebutuhan Oksigen Kimia (KOK) adalah jumlah oksigen (mg) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat–zat organik yang ada dalam 1 liter sampel air, di mana pengoksidasi K2Cr2O7 digunakan sebagai sumber oksigen (oxiding agent). COD digunakan untuk mengetahui zat organik dan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi materi organik dengan oksidasi secara kimia. Nilai COD dalam air limbah biasanya lebih tinggi daripada nilai BOD karena lebih banyak senyawa kimia yang dapat dioksidasi secara kimia dibandingkan oksidasi biologi. Untuk berbagai tipe air limbah, COD dapat dihubungkan dengan BOD, mengingat tes COD hanya membutuhkan waktu 3 jam sehingga merupakan keuntungan bagi instalasi pengolahan jika melakukan tes COD dibandingkan tes BOD yang membutuhkan waktu 5 hari untuk mendapatkan hasilnya (Tchobanoglous dan Burton, 1991).
16
2.7 Pengolahan Limbah Secara Biologi 2.7.1 Biofiltrasi Biofiltrasi adalah suatu cara pemurnian limbah dengan bantuan tanaman maupun mikroba sebagai media penghancur bahan-bahan pencemar tertentu terutama senyawa organik yang sangat efektif dan tidak membahayakan perairan (Muhammad, 2010). Pengolahan limbah secara biologi dapat dilakukan dengan proses
biofiltrasi
menggunakan
tanaman
air
sebagai
media
penyerap.
Pertimbangan digunakannya proses biofiltrasi ini disebabkan proses biofiltrasi memiliki beberapa kelebihan diantaranya sangat efektif, biaya pembuatan kolam biofiltrasi relatif murah, tanaman untuk biofiltrasi cepat tumbuh dan mudah dipelihara, serta tidak membutuhkan operator yang memiliki keahlian khusus. Pengolahan limbah dengan menggunakan sistem biofiltrasi yaitu menggunakan biofilter tanaman teraerasi terbukti efektif dalam meminimalkan bahan-bahan pencemar seperti dalam air limbah pencelupan (Nailufary, 2008). Proses biofiltrasi dapat menggunakan tanaman dengan sistem akar sebagai media filtrasi. Akar tanaman akan memberikan lingkungan yang cocok untuk pertumbuhan mikroba. Mikroba tertentu dalam jumlah banyak sering kali ditemui disekitar akar. Interaksi antara mikroba dengan akar tanaman dapat mencukupi kebutuhan unsur hara yang penting baik untuk tanaman maupun mikrobanya (Sumastri, 2009). Tanaman yang digunakan sebagai biofiltrasi memiliki kemampuan yang berbeda-beda tergantung daya serap bahan organiknya.
17
2.7.2. Sistem Saringan Pasir Tanaman Saringan pasir bertujuan untuk mengurangi kandungan bahan-bahan padat yang ada di air dan kandungan lumpur. Umumnya, air kotor yang akan disaring oleh pasir mengandung bahan padat dan endapan lumpur. Ukuran pasir untuk menyaring bermacam-macam, tergantung jenis bahan pencemar yang akan disaring. Semakin besar bahan padat yang perlu disaring, semakin besar ukuran pasir yang digunakan. Saringan pasir hanya mampu untuk menahan bahan padat terapung dan tidak bisa menyaring virus dan bakteri pembawa penyakit. Untuk itu air yang melewati saringan pasir masih harus disaring lagi oleh media lain. Saringan pasir ini harus dibersihkan secara teratur pada waktu tertentu (Untung, 1995). Menurut Haberl dan Langergraber (2002), bahwa proses eliminasi polutan dalam air limbah terjadi melalui proses secara fisik, kimia dan biologi yang cukup komplek yang terdapat dalam asosiasi antara media, tumbuhan makrophyta dan mikroorganisme, antara lain : • Pengendapan untuk zat padatan tersuspensi • Filtrasi dan pretipitasi kimia pada media • Transformasi kimia • Adsorpsi dan pertukaran ion dalam permukaan tanaman maupun media • Transformasi dan penurunan polutan maupun nutrient oleh mikroorganisme maupun tanaman • Mengurangi mikroorganisme pathogen
18
Unit pengolahan filtrasi berlapis dari pasir dan bebatuan yang dipadukan dengan penyerapan tanaman maupun degradasi oleh mikroba pada risosfir akar akan memberikan hasil efektif bagi pemamfaatan kembali air limbah. (Suyasa dan Dwijani, 2007) 2.8 Rhizodegradasi Rhizodegradasi merupakan proses biofiltrasi dengan memanfaatkan eksudat akar tanaman sebagai sumber pertumbuhan mikroorganisme yang dapat menguraikan zat pencemar. Mikroorganisme yang dimaksud dapat berasal dari lingkungan tanaman itu sendiri atau dari luar (Muhammad, 2010). Bahan organik oleh mikroorganisme (ragi, fungi dan atau bakteri) dikonsumsi, diuraikan atau diubah untuk dipergunakan sebagai nutrient. Senyawa organik yang terdapat dalam bahan-bahan seperti minyak dan larutan berbahaya lainnya oleh beberapa jenis mikroorganisme dapat diuraikan dan diubah menjadi bahan
kurang
berbahaya
melalui
proses
degradasi
juga
sebagai
eco-
receptors (reseptor lingkungan). Kandungan karbon organik yang dilepaskan akar tumbuhan berupa senyawa-senyawa alami seperti zat gula, alkohol dan asam memiliki fungsi sebagai sumber nutrient bagi mikroorganisme dalam tanah yang akan meningkatkan aktivitas mikrobia tersebut (Kurniawan, 2008) Mekanisme rhizodegradasi adalah oksigen yang dikeluarkan oleh tumbuhan ditransformasikan bersama ke dalam tanah. Oksigen di atmosfer juga ditransportasikan ke dalam daerah akar. Bantuan oleh ragi, fungi, dan zat-zat keluaran akar tumbuhan (eksudat) yaitu gula, alkohol, asam meningkatkan peran mikroorganisme dalam penguraianp olutan dalam tanah. Eksudat tersebut
19
merupakan makanan mikroorganisme yang berperan dalam proses degradasi polutan maupun biota tanah lainnya. Proses ini adalah tepat untuk dekontaminasi zat organik. Spesies tumbuhan yang bisa digunakan adalah berbagai jenis rumput(Cunningham danGant, 1995). 2.9 Tanaman Ipomea Crassicaulis (Kangkungan) Tanaman yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis tanaman lokal yang mudah tumbuh, mudah diperoleh dan tahan dalam suasana lingkungan yang diberikan. Ipomoea crassicaulis adalah tanaman tropis yang berasal dari Amerika Utara, Asia, Afrika Selatan dan India Barat di Indonesia tanaman ini dikenal dengan nama kangkungan atau klemut (Nailufary, 2008). Tumbuhan ini kebanyakan dapat tumbuh di daerah tropis dan subtropis, beberapa tumbuh di daerah sedang (Lawrence, 1951). Tanaman ini berupa semak, menahun, tumbuh tegak atau condong, bergetah putih seperti air susu. Akar berkayu, kompak, ulet, percabangan banyak, bentuk kerucut, memanjang ke bawah, warna putih-coklat,. Memiliki batang berkayu, bulat, kompak, permukaan batang banyak lentisel, bergetah, tinggi batang 1,5-2,5 m, dengan diameter 0,5-3 cm. Daun berwarna hijau dengan variasijarak antara daun 3,5-4 cm,. Tangkai daun berongga, licin, panjang 5-7 cm, diameter 3-5 mm. Helai daun bentuk jantung, ujung runcing, pangkal berlekuk, pertulangan daun menyirip, permukaan licin, tepi rata, ukuran helai 520x4-14 cm. Bentuk bunga seperti terompet dan berwarna ungu (Suratman et al. 2000). Tanaman ini dapat tumbuh di luar ruangan dalam iklim tropis selama setahun. Jika ditaruh di dalam ruangan, dapat diletakkan di dalam rumah kaca di
20
bawah pemanasan lampu yang lama atau ruangan berangin. Di tanah biasa tanaman ini akan tumbuh pada kondisi yang lembab sampai bagian yang kering, dengan posisi menghadap matahari, dan akan tumbuh lebat di tanah yang berpasir. Biasanya tumbuh di sepanjang tepi sungai, di pinggiran jalan dan kadang-kadang ditanam sebagai tanaman hias (Nailufary, 2008). Tanaman ini ditunjukkan dalam Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Tanaman Ipomoea crassicaulis Tanaman Ipomea crassicaulis telah banyak digunakan dalam penelitian sebelumnya sebagai penyerap polutan seperti dalam penelitian Angraeni et al. (2012), tanaman ini memiliki efektivitas pengolahan dalam ekosistem buatan terhadap kadar COD pada limbah pencucian rumput laut sebesar 79,22%. Tanaman ini dapat diperbanyak dengan cara stek batang. Taksonomi tumbuhan Ipomoea crassicaulis adalah sebagai berikut :
Ordo : Tubiflorae
Family : Convolvulacea
21
Genus : Ipomea
Spesies : crassicaulis
Nama binomial : Ipomea crassicaulis
BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP, DAN HIPOTESIS PENELITIAN
3.1 Kerangka Berpikir Peningkatan permintaan produk tekstil menyebabkan tingginya kegiatan industri tekstil yang memungkinkan banyaknya limbah cair yang dihasilkan. Limbah cair industri tekstil mengandung zat warna sintetik yang berbahaya. Salah satu zat warna sintetik yang digunakan adalah Rhodamin B. Rhodamin B adalah zat warna sintetis berbentuk serbuk kristal, berwarna merah atau ungu kemerahan, tidak berbau, dan dalam larutan berwarna merah terang berfluorensi. Pewarna ini terbuat dari dietillaminophenol dan phatalic anchidria dimana kedua bahan baku ini sangat toksik bagi manusia. Biasanya pewarna ini digunakan untuk pewarna kertas, wol, dan sutra (Djarismawati, 2004). Pemerintah dalam PP No 82 tahun 2001 tentang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air mewajibkan pelaku industri yang menghasilkan limbah dalam jumlah besar dan berpotensi mencemari lingkungan harus dilengkapi dengan instalansi pengolahan air limbah yang memadai. Namun pada kenyataannya masih banyak pelaku industri yang belum menyediakan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) yang memadai sehingga limbah yang dihasilkan langsung dibuang ke badan air dan tentu saja dapat mencemari lingkungan. Limbah yang mengandung bahan pencemar akan mengubah kualitas lingkungan bila lingkungan tersebut tidak mampu memulihkan kondisinya sesuai dengan daya dukung yang ada. Limbah yang dilepas ke lingkungan dapat meracuni dan
22
23
terakumulasi pada biota, mengganggu ekosistem akuatik, mencemari air tanah, serta jika air yang tercemar dikonsumsi oleh manusia maka akan mengancam kesehatan manusia. Kegiatan Usaha Pencelupan
Limbah Zat Warna Rhodamin B
ada pengolahan limbah
Tidak ada pengolahan limbah
Dibuang ke sungai
Dibuang ke sungai
Tidak tercemar
Tercemar
Biota tidak terancam
Biota terancam
Manusia aman dari pencemaran
Mengancam kesehatan manusia
Pengolahan Limbah dengan Biosistem tanaman
Limbah yang tidak berbahaya
Gambar 3.1 Kerangka Berpikir Penelitian
24
Biosistem tanaman merupakan pengolahan limbah yang menggabungkan tiga proses yaitu secara fisik, kimia dan biologi yang terdapat dalam interaksi antara media, tumbuhan dan mikroorganisme. Penggunaan unit
pengolahan
saringan berlapis dari pasir dan bebatuan yang dipadukan dengan penyerapan tanaman maupun degradasi oleh mikroba pada risosfir akar diharapkan akan memberikan hasil sesuai dengan baku mutu air limbah industri tekstil. Secara singkat kerangka berfikir penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1. 3.2 Kerangka Konsep Penelitian Teknik pengolahan limbah secara biologi dengan menggunakan biosistem tanaman merupakan salah satu upaya yang dilakukan untuk memperbaiki kualitas air limbah pewarna tekstil. Metode ini diharapkan mampu untuk diaplikasikan di lapangan terutama oleh industri kecil dan menengah karena pengoperasiannya yang sangat efektif, biaya pembuatan kolam biofiltrasi relatif murah, tanaman untuk biofiltrasi cepat tumbuh dan mudah dipelihara, serta tidak membutuhkan operator dengan keahlian khusus. Teknik ini menggunakan tanaman air sebagai media penyerap dan akarnya sebagai perkembangbiakan mikroorganisme. Melalui proses dekomposisi bahan organik oleh jaringan akar tanaman akan memberikan penyediaan C, N, dan energi yang besar bagi kehidupan mikroorganisme (Handayanto dan Hairiah, 2007). Menurut Brix in Khiatuddin (2003), di bawah permukaan tanah, akar tumbuhan akuatik mengeluarkan oksigen, sehingga terbentuk zona rizosfer yang kaya akan oksigen diseluruh permukaan rambut akar. Oksigen tersebut mengalir ke akar melalui batang setelah berdifusi dari atmosfir melalui pori-pori daun. Pendapat tersebut diperkuat dengan
25
penyataan Tangahu dan Warmadewanthi (2001), bahwa pelepasan oksigen di sekitar akar (rizosfer) tersebut sangat dimungkinkan karena jenis tanaman hydrophyta mempunyai ruang antar sel atau lubang saluran udara (aerenchyma) sebagai alat transportasi oksigen dari atmosfer ke bagian perakaran. Karakteristik tersebut dimiliki oleh jenis tumbuhan kangkung seperti Ipomea carssicaulis tanaman ini juga mampu hidup dalam kondisi basah (tergenang air). Dilihat dari bahan baku dan bahan tambahan dalam industri tekstil, limbah yang dihasilkan didominasi oleh senyawa organik meskipun ditemukan juga bahan anorganik. Hal tersebut ditunjukkan oleh nilai BOD dalam limbah yang tinggi (Komarawidjaja, 2007). Penggunaan mikroorganisme untuk mendegradasi limbah tekstil sangat potensial untuk dikembangkan karena kandungan bahan organik yang tinggi dalam limbah tekstil dapat dimanfaatkan oleh mikroorganisme sebagai sumber nutrien. Dalam proses biosistem, mikroorganisme akan mendapat sumber nutrien (N, C) yang terdapat dalam senyawa organik seperti amonia, fenol hasil degradasi dari
Rhodamin
B.
Nair
et
al.(2008)
mengatakan
bahwa
penggunaan
mikroorganisme dalam mengatasi pencemaran senyawa fenol di lingkungan dimungkinkan sangat potensial. Hal tersebut disebabkan banyaknya lingkungan yang tercemar fenol, sehingga banyak mikroorganisme yang menggunakan fenol sebagai sumber karbon tunggal dan sumber energi baik secara anaerob maupun aerob. Menurut Kasno dan Effendi (2013), bagi tanaman ion Cl merupakan hara mikro esensial yang berguna untuk pertumbuhan tanaman, sistem pembagian air
26
pada tempat oksidasi fotosistem II, aktivasi enzim, pengaturan osmotik, pembatasan ion untuk transport kation, dan pengaturan pembukaan stomata. Sedimen selokan sekitar pembuangan limbah pencelupan
Pembibitan sedimen
Mikroorganisme hasil pembibitan
Limbah buatan zat warna Rhodamin B
Bak pengolahan Biosistem tanaman
Variasi waktu perlakuan perendaman sampel : 0,6,12,18,24 dst sampai 48 jam
Efektivitas biosistem dalam mengontrol dan mengurangi konsentrasi senyawa fenol, amonia, ion klorida dan COD pada masing-masing variasi waktu
Analisis penurunan konsentrasi senyawa fenol, amonia, ion klorida dan kandungan COD pada masing-masing variasi waktu
Gambar 3.2 Kerangka Konsep Penelitian
27
Penelitian dilakukan dengan menyiapkan tanaman Ipomea carssicaulis untuk ditanam di bak pengolahan. Kemudian dilakukan pembibitan (seeding) sedimen dengan penambahan nutrisi agar mikroorganisme mampu berkembang biak dengan baik. Mikroorganisme yang telah siap kemudian disebar ke dalam bak biosistem yang di dalamnya telah diberi media pasir dan batu koral dan tanaman Ipomea carssicaulis. Selanjutnya limbah buatan Rhodamin B dimasukkan ke dalam biosistem. Pengamatan yang dilakukan setiap selang waktu pengolahan adalah penurunan konsentrasi dari senyawa fenol, amonia, dan ion klorida dan penurunan nilai COD (Chemical Oxygen Demand). Perlakuan ini bertujuan untuk menentukan kemampuan dan efektivitas dari biosistem yang terjadi pada proses degradasi Rhodamin B dalam penurunan konsentrasi dari senyawa fenol, amonia, dan ion klorida dan nilai COD. Kerangka konsep penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.2. 3.3 Hipotesis Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah : 1. Pengolahan dengan biosistem tanaman mampu menurunkan kadar senyawa fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) yang terjadi dalam proses degradasi dari air limbah yang mengandung Rhodamin B. 2. Biosistem tanaman efektif menurunkan kadar senyawa fenol, amonia, ion klorida dan COD yang terjadi dalam proses degradasi air limbah yang mengandung Rhodamin B.
BAB IV
METODE PENELITIAN
4.1 Rancangan Penelitian Penelitian
ini
dirancang
secara
eksperimental
untuk
mengetahui
konsentrasi senyawa fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) pada proses biodegradasi air limbah yang mengandung Rhodamin B dengan teknik pengolahan limbah dari sistem biofiltrasi dengan penambahan mikroorganisme melalui sistem saringan pasir tanaman. Selain itu akan dihitung pula efektivitas biofiltrasi ekosistem dalam menurunkan keempat parameter tersebut. 4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Lingkungan Jurusan Kimia FMIPA Unud, Laboratorium UPT Analitik Unud dan Laboratorium Mikrobiologi Jurusan Biologi FMIPA Unud di Kampus Bukit Jimbaran. Lama waktu penelitian sesuai dengan tahapan penelitian yang meliputi tahap pertama menumbuhkan koloni mikroorganisme pada sistem media tersuspensi sampai fase puncak pertumbuhan mikroorganismenya, menyiapkan tanaman pada petak penyerap (ekosistem lahan basah) selama 45 hari. Tahap berikut adalah perlakuan dengan menentukan waktu efektif perlakuan biosistem selama 10 hari dan kinerja sistem terhadap penurunan Rhodamin B dalam air
selama 15 hari.Waktu penelitian
keseluruhan termasuk persiapan dan pengulangan dilakukan pada bulan Juli 2014 Januari 2015. 28
31
4.3 Ruang Lingkup Penelitian Penelitian ini difokuskan terhadap penentuan efektivitas biofiltrasi ekosistem untuk menurunkan kadar senyawa fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) pada proses biodegradasi Rhodamin b selama waktu tinggal (retention time) pengolahan yang telah ditentukan. Kondisi tersebut akan diaplikasikan untuk proses pengolahan air limbah yang mengandung Rhodamin B sehingga dapat menurunkan kadar 4 polutan tersebut sesuai Baku Mutu yang ditetapkan. 4.4 Penentuan Sumber Data Sampel lumpur diambil di selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan
yang berlokasi di Desa Pemogan, Denpasar Selatan. Teknik
pengambilan sampel sedimen dilakukan dengan purposive sampling (Sugiyono, 2008) dan dikomposit menjadi satu. Untuk air limbahnya sendiri menggunakan air limbah buatan (artificial) dengan kadar Rhodamin B telah ditentukan. 4.5 Variabel Penelitian Variabel yang dianalisis pada penelitian ini adalah penurunan kadar senyawa fenol, amonia, ion klorida dan (COD) serta efektivitas dari biosistem dalam mengurangi kadar polutan dalam air limbah Rhodamin B. 4.6 Bahan Penelitian Bahan-bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah sampel tanah sebagai sumber bibit yang akan diambil dari selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan
di Denpasar Selatan. Tanaman yang akan dibibit Ipomoea
crassicaulisserta media campuran pasir/koral. Beberapa bahan kimia utama yaitu 31
32
Rhodamin B, HgSO4, H2SO4, K2Cr2O7, reagen perak sulfat-asam sulfat, indikator feroin, larutan Fe(NH4)2(SO4)2, n-heksana, Na2SO4 anhidrat, reagen Folin, pereaksi Nessler, garam Rochell, Larutan ZnSO4, NH4Cl, Na2CO3 (Natrium Karbonat), indikator K2CrO4 5%, AgNO3 dan Cathecin. 4.7 Instrumen Penelitian Alat-alat yang diperlukan dalam penelitian ini antara lain : peralatan gelas untuk pembibitan, petak kedap untuk media tanaman, pipa dan saluran sampling port. Seperangkat alat refluks, buret, pH meter, statif, alat-alat gelas, kertas saring, timbangan analitik, desikator, Spektrofotometer UV-Vis. 4.8 Prosedur Penelitian 4.8.1 Penyediaan Tanaman untuk Biosistem Tanaman yang digunakan adalah tanaman liar (Ipomoea crassicaulis), ditumbuhkan dengan cara stek batang. Bibit tanaman ini diperoleh dengan mengambil secara langsung pada habitatnya di seputaran Jalan Pura Demak, Denpasar Barat. Bibit (batang) yang diperoleh kemudian ditanam di tanah yang dicampur pasir dengan perbandingan 1:1 selama 1 bulan. Untuk konstruksi unit rhizoekosistem pada lahan basah berupa unit pengolahan terdiri dari sebuah tempat semaian ukuran 125 cm x 58 cm x 36 cm dan dilengkapi dengan tabung tempat pengambilan sampel. Bak perlakuan diisi dengan batu koral setinggi 10 cm kemudian diatasnya diisi pasir setinggi 20 cm. Pada lapisan pasir ini akan ditanam tumbuhan yang banyaknya disesuaikan dengan panjang dan lebar akar yang memungkinkan sebagian besar lapisan itu terisi oleh risosfir. Tanaman ini diadaptasikan selama 2 minggu.
33
Tanaman Ipomea crassicaulis Sampling port 5 cm Batu pasir (20 cm) c Koral (10 cm)
Gambar 4.1 Susunan Media Dalam Bak Pengolahan Biosistem Tanaman 4.8.2 Sampling Sedimen Sampling sedimen dilakukan melalui metode grab yaitu dilakukan sekali pada saat pengambilan contoh dengan mengambil bagian dari suatu material yang mengandung mineral secara acak. Sampling sedimen dilakukan di selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan
yang berlokasi di Desa Pemogan,
Denpasar Selatan. Sedimen selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan diambil menggunakan serokan dengan kedalaman 10 cm dari permukaan dasar sebanyak 100 gram. Masing- masing sedimen diambil dengan menentukan tiga titik, kemudian dicampur menjadi satu dengan asumsi dapat mewakili keseluruhan kawasan tempat pengambilan sampel dari masing-masing sumber tersebut. Kemudian diletakkan sementara pada satu kantong plastik klip dan disimpan pada cooler box.
32
4.8.3
Penyiapan Konsorsia Mikroba yang Akan Ditambahkan pada Biosistem
4.8.3.1 Pembuatan Media Cair Ditimbang dengan menggunakan timbangan merk OHAUS Galaxy 400 sebanyak 2 gr glukosa (KH); 0,1 gr K2HPO4; 0,1 gr KH2PO4, 0,1 gr (NH4)2[Fe(SO4)2].6H2O; 0,02 gr MgSO4; 0,02 gr FeSO4, 0,02 gr ekstrak ragi dan 2 mg Rhodamin B, kemudian dilarutkan dalam 2,0 liter akuades (Suriawiria, 1985; Waluyo, 2009). Selanjutnya campuran dikocok sampai semua campuran homogen kemudian dimasukkan ke dalam erlenmeyer 2 L. Erlenmeyer ditutup dengan kapas dilapisi aluminium foil. Media disterilisasi dengan menggunakan autoklaf selama 15 menit dengan tekanan 15 p.s.i dan suhu 121oC. Perhitungan waktu 15 menit dimulai sejak termometer menunjukkan suhu 121oC. Setelah sterilisasi, media didiamkan pada suhu 37oC selama 5 menit dan selanjutnya media dapat disimpan dalam refrigerator sampai saat diperlukan (Ginting, 2007). 4.8.3.2 Pembibitan (seeding) sedimen Pembibitan adalah tahap pertumbuhan mikroba dari sedimen yang di sampling dari selokan tercemar limbah pencelupan. Sebanyak 1 buah gelas beker 2 L dengan kondisi bersih disiapkan. Sebanyak 2 Liter media cair dimasukkan ke dalam gelas beker kemudian pada masing-masing gelas beker ditambahkan sedimen dari selokan tercemar limbah pencelupan sebanyak 2 gram. Media kemudian diaerasi dengan menggunakan aerator yang diberi selang, yang diletakkan pada dasar gelas beker. Gelas beker ditutup dengan kain kasa dan diikat dengan gelang karet didiamkan selama
32
33
1 jam agar homogen. Setelah homogen aerator dimatikan dan digenangkan beberapa saat 10-15 menit. Pengamatan dilakukan secara visual dengan melihat perubahan warna larutan dari berwarna kemerahan sampai putih keruh dan larutan mulai mengental yang menandakan bahwa pertumbuhan mikroorganisme telah berlangsung dengan baik. Selanjutnya bibit mikroorganisme yang telah siap akan digunakan dalam pengolahan limbah pencelupan (Atlas et al. 1987). Keterangan : 3 1. 1 2. 3. 4.
2
Media pembibitan + lumpur Aerator Kain kasa Gelas beker 2 L
4 Gambar 4.2 Wadah Pembibitan Mikroorganisme 4.8.4
Pembuatan Limbah Rhodamin b Air limbah artificial dibuat dengan kadar Rhodamin B sebesar 1 mg/L.
Untuk membuat larutan dengan kadar Rhodamin B 1 mg/L dilakukan dengan mengukur 1 mg zat warna Rhodamin B secara teliti kemudian dilarutkan dalam aquadest. Larutan dipindahkan secara kuantitatif ke labu ukur 1 L dan diencerkan dengan aquadest sampai tanda batas. Air limbah dibuat sebanyak 300 liter. 4.8.5
Pengolahan dengan Biosistem Tanaman Kadar air pada petak perlakuan biosistem dikurangi dengan dibiarkan
selama 3-4 hari tanpa air. Mikroorganisme hasil pembibitan disebarkan secara merata pada petak perlakuan biosistem kemudian di biarkan selama 2-3 hari agar mikroorganisme dapat beradaptasi. Selanjutnya air limbah Rhodamin B yang
33
34
dibuat pada proses sebelumnya yaitu output/efluen limbah ditambahkan ke dalam petak perlakuan sampai air limbah basah tergenang menutupi lapisan pasir. Volume air limbah yang masuk ke petak perlakuan yang diolah adalah 60 Liter. Volume air limbah ini digunakan sebagai kapasitasnya. Limbah dibiarkan selama 24 jam. Pengamatan dilakukan dengan mengukur fenol, amonia, ion klorida dan COD setiap 6 jam selama 48 jam setelah dibiarkan 24 jam, hingga tercapai nilai konstan (kurva antara kadar polutan terhadap waktu mendatar). Analisis dilakukan secara duplo (pengambilan sampel sekali, pengukuran dilakukan dua kali). Data yang diperoleh dari pengukuran kadar fenol, amonia, ion klorida dan COD dalam sampel air limbah kemudian diplot terhadap waktu perlakuan sehingga diperoleh kurva yang menunjukkan kemampuan maksimal dari petak perlakuan ekosistem buatan yang digunakan dalam menurunkan kadar pencemar hasil degradasi dari air limbah Rhodamin B. Kurva dibuat dengan ketentuan sumbu x menunjukkan waktu pengolahan (t) dan sumbu y menunjukkan kadar pencemar. 4.9 Prosedur Pemeriksaan Parameter 4.9.1
Pemeriksaan Kadar Fenol
1. Pembuatan Larutan Standar Cathecin Larutan stok Cathecin dengan konsentrasi 100 ppm (mg/L), dibuat dengan melarutkan 0,01 g Cathecin dalam labu ukur 100 ml dan ditambahkan methanol 95% sampai tanda batas. Kemudian dibuat serangkaian larutan standar dengan konsentrasi 0; 0,25; 0,5; 0,75 ppm.
34
35
a. Pembuatan Kurva Standar Cathecin Larutan stok Cathecin sebanyak 0; 0,25; 0,5; 0,75 ml masing-masing ditambahkan
dengan
reagen
Folin-Ciocalteau
sebanyak
0,8
ml,
dimasukkan pada labu ukur 10 ml. Selanjutnya ditambahkan Na2CO3 10% hingga tanda batas sehingga menghasilkan larutan standar dengan konsentrasi 0; 0,25; 0,5; 0,75 ppm. Masing-masing larutan didiamkan selama 60 menit, dan serapannya diukur pada panjang gelombang maksimum. Dengan mengalurkan absorbansi terhadap konsentrasi, dapat diperoleh kurva kalibrasi dengan persamaan regresi y = bx + a. 2. Penentuan Kadar Total Fenol Pemeriksaan Fenol dilakukan berdasarkan metode Folin-Ciocalteu (1927) Prosedur pemeriksaan sebagai berikut : Sebanyak 1,0 ml sampel air limbah yang telah disaring dimasukkan ke dalam labu ukur 10 ml kemudian ditambahkan 0,8 ml reagen FollinCiocalteau dan dibiarkan selama 2-3 menit. Selanjutnya ditambahkan larutan Natrium Karbonat 10% sampai tanda batas sehingga volume larutan menjadi 10 ml. Larutan dibiarkan sampai warna biru terbentuk (selama 1,5 jam). Absorbansi dibaca dengan Spektrofotometer pada panjang gelombang 660 nm. 4.9.2
Pemeriksaan Kadar Amonia
1. Pembuatan Kurva Kalibrasi Larutan baku NH4Cl 10 mg/L dibuat dalam berbagai konsentrasi larutan standar yaitu 0,25 mg/L ; 0,50 mg/L dan 0,75 mg/L. Masing-masing
35
36
larutan standar tersebut dipipet sebanyak 10,0 ml ditambahkan 2 tetes garam Rochell lalu dikocok kuat-kuat lalu ditambahkan 0,25 ml pereaksi Nessler. Larutan dikocok dan didiamkan selama 10 menit. Absorbansi larutan kemudian diukur dengan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 420 nm. Prosedur tersebut juga dilakukan untuk aquadest (blanko) yang bertujuan untuk mengkalibrasi alat Spektrofotometer UVVis. 2. Penentuan Kadar Amonia a). Perlakuan Awal Sampel Sebanyak 50 ml sampel air limbah ditambahkan 4 tetes larutan deklorinasi (Na2S2O3), 1 ml larutan ZnSO4 dan dikocok selama 5 menit. Sampel didiamkan selama 2 menit dan kemudian disaring dengan menggunakan kertas saring. Sampel selanjutnya ditambahkan 1-2 tetes garam Rochelle. b). Pengukuran Kadar Amonia Sebanyak 1,0 ml sampel yang telah diberi perlakuan awal dipipet dan dimasukkan ke dalam labu ukur 10 ml kemudian diencerkan sampaitanda batas. Sampel air limbah yang telah diencerkan dan 10,0 ml aquadest (blanko) ditambahkan dengan 0,25 ml pereaksi Nessler. Larutan kemudian dikocok dan didiamkan selama 10 menit. Absorbansi larutan diukur dengan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 420 nm (Greenberg et al. 1992).
36
37
4.9.3
Penentuan Kadar ion Klorida (Cl-) Sebanyak 10,0 ml sampel dimasukkan kedalam Erlenmeyer 100 ml. Ditambahkan larutan indikator K2CrO4 5% sebanyak 1 ml kemudian dititrasi dengan larutan baku AgNO3 hingga titik akhir titrasi yang ditandai dengan terbentuknya endapan warna merah kecoklatan dari Ag2CrO4, kemudian dihitung volume AgNO3 yang digunakan. Dilakukan titrasi blanko, terhadap 10,0 ml aquadest seperti langkah di atas. Perhitungan kadar klorida : Konsentrasi Cl- (mg/L) :
A –B × N × 35,45 ×1000 vol sampel
Dimana : A B N 4.9.4
= Volume larutan baku AgNO3 untuk titrasi sampel (ml) = Volume larutan baku AgNO3 untuk titrasi blanko (ml) = Normalitas AgNO3 (mol/L)
Pemeriksaan Kadar COD (Chemical Oxygen Demand) Pemeriksaan COD dilakukan berdasarkan Standar Nasional Indonesia Air dan air limbah 06-6989.15-2004 : Cara uji kebutuhan oksigen kimiawi (KOK) refluks terbuka dengan refluks terbuka secara titimetri (Anonim, 2004). Prosedur pemeriksaan sebagai berikut : Sebanyak 25,0 ml sampel limbah cair dipipet kedalam labu refluks kemudian ditambah 0,4 g HgSO4 dan 5 ml H2SO4 pekat kocok sambil didinginkan. Selanjutnya ditambahkan 10,0 ml K2Cr2O7 0,025 N ; 25,0 ml larutan Ag2SO4-H2SO4 dan beberapa batu didih, selanjutnya larutan dikocok. Air pendingin dialirkan melalui kondensor. Kemudian larutan dalam labu refluks dididihkan di atas penangas (proses refluks) selama 2
37
38
jam. Setelah 2 jam, sampel didinginkan lalu ditambah akuades sampai volumenya kira-kira 150 ml. Selanjutnya sampel ditambah 1-2 tetes indikator ferroin dan dititrasi dengan larutan Fe (NH4)2(SO4)2 0,0926 N sampai terjadi perubahan warna dari biru kehijauan menjadi merah bata. Volume titran yang diperlukan dicatat. Prosedur di atas juga dilakukan untuk blanko. Perhitungan COD : COD (mg O2/L) =
a−b x N x 8000 x p vol sampel
Keterangan : a = volume Fe(NH4)2(SO4)2 untuk blanko (ml) b = volume Fe(NH4)2(SO4)2 untuk sampel air (ml) N = Normalitas larutan Fe(NH4)2(SO4)2 (mol/L) p = Pengenceran 4.10
Penentuan Tingkat Efektivitas Biosistem dalam Menurunkan Kadar Polutan Tingkat efektivitas biosistem ditentukan berdasarkan persen penurunan konsentrasi polutan, jika hasilnya di atas 50% maka biosistem tersebut efektif dalam menurunkan kadar polutan. Adapun secara matematis efektivitas penurunan konsentrasi polutan air limbah dari ekosistem buatan dapat dihitung sebagai berikut : % Penurunan =
(Qa −Qt ) Qa
x 100%
Keterangan : Qa = nilai fenol tertinggi ; amonia tertinggi ; ion klorida tertinggi ; dan CODtertinggi Qt = nilai fenol akhir ; amonia akhir ; ion klorida akhir ; dan COD akhir (pada waktu tertentu) (Metcalf dan Eddy, 1991)
38
39
Indikator produk antara yang diukur dalam proses biodegradasi Rhodamin B adalah fenol, amonia, ion klorida dan COD dalam sampel larutan kemudian diplot dengan waktu perlakuan sehingga diperoleh kurva yang menunjukkan pemecahan Rhodamin B pada proses biodegradasi.Kurva dibuat dengan ketentuan sumbu x menunjukkan waktu pengolahan (t) dan sumbu y menunjukkan kadar pencemar. 4.11
Analisis Data Data yang diperoleh dalam penelitian ini berupa konsentrasi fenol ,amonia,
ion klorida, dan COD dan nilai efektivitas dianalisis secara deskriptif. Disamping itu data penurunan konsentrasi fenol ,amonia, ion klorida, dan COD juga dibuat dalam bentuk tabel kemudian diplot dalam bentuk grafik yang menghubungkan antara konsentrasi dan waktu perlakuan. Grafik dibuat dengan ketentuan sumbu x menunjukkan waktu pengolahan (t) dan sumbu y menunjukkan kadar polutan. Efektivitas dari biosistem tanaman diperoleh dari persentase penurunan konsentrasi polutan dari air limbah, jika hasilnya diatas 50% maka biosistem tersebut efektif dalam menurunkan kadar polutan hasil degradasi Rhodamin B. Jika sebaliknya, maka biosistem belum efektif dalam menurunkan kadar polutan.
39
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1
Kemampuan Biosistem Tanaman dalam Menurunkan Kadar Fenol, Amonia (NH3), Ion Klorida (Cl-) dan COD (Chemical Oxigen Demand) dalam Proses Biodegradasi Rhodamin B. Proses degradasi Rhodamin B oleh mikroorganisme terjadi akibat adanya
enzim yang terdapat dalam mikroorganisme yang dapat memutus ikatan aromatik pada Rhodamin B. Pada proses anaerobik terjadi pemutusan molekul-molekul yang sangat kompleks menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana, sehingga mudah terbiodegradasi oleh proses aerobik menjadi CO2, H2O, NH3 dan Biomassa (Zaoyan et al. 1992). Zat warna yang dirombak oleh bakteri menggunakan reaksi reduksi-oksidasi yang dikatalis oleh enzim (Yoo, 2000). Hasil dari pemutusan ikatan dalam Rhodamin B akan menghasilkan senyawa-senyawa polutan yang dapat bersifat toksik diantaranya Fenol, Amonia (NH3) dan Ion Klorida (Cl-). Pengukuran COD (Chemical Oxigen Demand) dilakukan untuk mengetahui tingkat pencemaran bahan organik dalam limbah hasil pengolahan biosistem tanaman. 5.1.1 Penurunan Kadar Fenol dalam Proses Biodegradasi Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman. Fenol adalah molekul aromatik yang memiliki ikatan gugus hidroksil pada struktur cincin aromatiknya dan mudah larut dalam air (Patrick, 2004). Fenol dan senyawa turunannya adalah senyawa yang menjadi salah satu parameter kualitas air olahan dari limbah cair industri tekstil. Fenol dan senyawa turunannya merupakan zat berbahaya dan beracun. Dalam konsentrasi tertentu masuknya fenol 40
41
dan turunannya dapat menyebabkan efek karsinogenik pada binatang dan manusia (Fatimah, 2006). Tabel 5.1 Kadar Fenol dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Waktu (jam)
Konsentrasi Rata-rata (mg/L)
0 6 18 24 30 36 42 48
0,5069 0,5502 0,4948 0,7024 0,4118 0,2837 0,1471 0,1194
Konsentrasi fenol hasil dari biodegradasi zat warna Rhodamin B pada waktu pengolahan jam ke 0 dan jam ke 6 adalah 0,5069 mg/L dan 0,5502 mg/L (Tabel 5.1) pada jam ke 18 konsentrasi fenol turun menjadi 0,4948 mg/L. Nilai konsentrasi fenol yang turun kemudian kembali naik disebabkan oleh masih berlangsungnya proses pembentukan senyawa fenol oleh mikroba pengurai Rhodamin B. Jika dilihat dari proses degradasi dan pembentukan senyawa fenol maksimum terjadi pada jam ke 24 dengan konsentrasi sebesar 0,7024 mg/L. Pada waktu pengolahan dari 0 sampai jam ke 24, mikroba pendegradasi fenol belum tumbuh maksimal karena senyawa fenol yang terbentuk masih relatif rendah. Unsur Karbon sangat berperan dalam perkembangbiakan mikroba, semakin banyak fenol, semakin banyak pertumbuhan mikroba sehingga semakin banyak limbah yang dapat didegradasi oleh mikroba. Pada jam ke 30 sampai jam ke 48
42
konsentrasi fenol sudah mengalami penurunan. Turunnya konsentrasi fenol pada jam ke 30 sampai jam ke 48 menunjukkan bahwa mikroorganisme yang ada dalam biosistem sudah mulai memanfaatkan fenol sebagai sumber nutrient. Menurut Nair et al. (2008) banyaknya lingkungan yang tercemar oleh fenol menyebabkan jumlah mikroorganisme yang menggunakan fenol sebagai sumber karbon dan energi baik secara aerob maupun anaerob meningkat. Menurut Rustamsjah (2001) biodegradasi fenol terjadi akibat adanya pengrusakkan cincin aromatik oleh mikroba pada proses anaerobik dan aerobik. Senyawa aromatik baik secara total maupun sebagian dapat didegradasi oleh mikroorganisme tergantung pada jumlah cincin dan jenis substituennya. Bedasarkan data penelitian dalam Tabel 5.1, pada jam ke 24 sampai 30 kadar fenol mengalami penurunan paling tinggi sebesar 0,2906 mg/L.Dari hasil isolasi dan identifikasi mikroorganisme yang diperoleh pada jam ke 30 pengolahan jenis yang paling banyak dijumpai adalah jenis Pseudomonas sp (Lampiran 6). Bakteri ini, juga mengalami peningkatan jumlah popolasi di jam ke 30. Menurut penelitian Dewilda et al. (2012) Pseudomonas sp aktif di lingkungan yang terdapat fenol dan memiliki kemampuan mendegradasi senyawa fenol. Bakteri tersebut memiliki kemampuan dan aktivitas fisiologis untuk berkembang pada media yang mengandung fenol sehingga bakteri tersebut memiliki laju pertumbuhan yang lebih tinggi. Menurut hasil penelitian Rustamsjah (2001), dengan Pseudomonas aeruginosa ATCC 27833 dapat mengaktifkan enzim pendegradasi fenol sehingga diperoleh produk asam asetat. Asam asetat merupakan senyawa yang tidak
43
berbahaya karena berperan dalam siklus krebs dan bereaksi dengan CoA
Konsentrasi Fenol (mg/L)
membentuk asetil CoA. 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00
Konsentrasi Fenol
0
6
18 24 30 36 42 48 Waktu Pengolahan (jam)
Gambar 5.1 Kurva Penurunan Konsentrasi Fenol Hasil Biodegradasi Limbah Zat Warna Rhodamin B Dalam pengolahan dengan biosistem menggunakan tanaman kangkungan (Ipomea crassicaulis ), hasil degradasi dari senyawa fenol yang berupa unsur/ionion sederhana langsung diserap oleh tanaman. Menurut Hamamah dan Yulinah (2008), tumbuhan tidak memilih jenis unsur yang akan diserapnya karena tumbuhan tidak dapat memilih unsur apa yang diperlukan maupun yang merugikan baginya, sehingga unsur hara yang terdapat pada media tanamnya langsung diserap tanpa diseleksi terlebih dahulu. Perubahan nilai konsentrasi Fenol selama proses biodegradasi Limbah Rhodamin B dapat dilihat pada Gambar 5.1. Jadi waktu pengolahan untuk menurunkan kadar fenol terjadi setelah jam ke 24 pengolahan. 5.1.2 Penurunan Kadar Amonia dalam Proses Biodegradasi Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman. Amonia adalah senyawa kimia dengan rumus NH3. Senyawa ini pada umumnya berupa gas dengan bau khas yang tajam. Amonia dalam air
44
berhubungan erat dengan siklus nitrogen di alam. Dalam salah satu siklus nitrogen, amonia dapat terbentuk dari reduksi NO2– oleh bakteri (Sutrisno, 2002). Tabel 5.2 Kadar Amonia dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Waktu (jam)
Konsentrasi Rata-rata (mg/L)
0 6 12 18 24 30 36 42 48
0,1438 0,1620 0,2880 0,2531 0,2821 0,2107 0,1369 0,1248 0,1204
Kemampuan Biosistem Tanaman dalam menurunkan kadar Amonia hasil biodegradasi limbah Rhodamin B selama waktu perlakuan 48 jam disajikan pada Tabel 5.2. Pada proses pengolahan limbah zat warna Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman selama 48 jam, konsentrasi amonia yang terbentuk dari proses degradasi Rhodamin B paling tinggi terdapat pada jam ke 12 dengan konsentrasi sebesar 0,2880 mg/L (Tabel 5.2). Proses pembentukan amonia berasal dari pemecahan nitrogen organik (protein dan urea) dan nitrogen anorganik yang terdapat dalam tanah dan air yang berasal dari penguraian bahan organik yang dilakukan oleh mikroba dan jamur (amofikasi). Konsentrasi amonia turun pada jam ke 18 menjadi 0,2531 mg/L dan naik lagi pada jam ke 24 dengan nilai konsentrasi 0,2821 mg/L. Hal ini disebabkan mulai adanya pemakaian amonia oleh mikroba meskipun dalam jumlah yang masih sedikit dan proses pembentukan
45
amonia oleh mikroba pembentuk amonia yang masih terjadi menyebabkan kadar amonia naik. Kadar amonia mulai mengalami penurunan pada jam ke 30. Penurunan kadar amonia tersebut disebabkan adanya proses rizodegradasi dimana terjadi penguraian kontaminan dalam air oleh aktivitas mikroba pada perakaran tanaman air. Mikroba dapat hidup dari pasokan sumber karbon organik dari tumbuhan, asam amino, protein, alkohol, dan vitamin. Selain itu amonia yang dihasilkan dapat diserap oleh tanaman kangkungan (Ipomea crassicaulis). Amonia sangat berguna bagi tumbuhan dan mikroorganisme untuk asimilasi menjadi sel baru yang memberikan lebih banyak nitrogen organik. Senyawa nitrat dan amonia dalam air digunakan oleh tumbuhan dan mikroorganisme dalam proses biosintesis (asimilasi) untuk membentuk sel baru yang akan menghasilkan nitrogen organik (Bitton, 1994). Perubahan nilai konsentrasi Amonia selama proses biodegradasi
Konsentrasi Amonia (mg/L)
Limbah Rhodamin B dapat dilihat pada Gambar 5.2. 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0
6
12
18
24
30
36
42
48
Waktu Pengolahan (jam)
Gambar 5.2 Kurva Penurunan Konsentrasi Amonia Hasil Biodegradasi Limbah Zat Warna Rhodamin B Dalam Gambar 5.2 terlihat bahwa pada jam ke 24 sampai 36 kadar Amonia mengalami penurunan paling tinggi sebesar 0,1452 mg/L. Penurunan
46
kadar amonia yang terjadi tidak terlalu signifikan, hal ini bisa disebabkan oleh kurangnya oksigen sehingga mikroba kurang optimal dalam mendegradasi amonia. 5.1.3 Penurunan Kadar Ion Klorida dalam Proses Biodegradasi Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman. Ion klorida terbentuk akibat proses disosiasi senyawa-senyawa klorida dalam air. Ion klorida tidak memiliki banyak pengaruh terhadap sifat-sifat kimia dan biologi perairan. Ion klorida secara umum tidak membentuk senyawa kompleks yang kuat dengan ion-ion logam. Ion ini juga dapat dioksidasi dalam keadaan normal dan tidak bersifat toksik. Tetapi kelebihan garam klorida dapat menyebabkan penurunan kualitas air. Oleh karena itu sangat penting dilakukan analisis terhadap klorida, karena kelebihan klorida dalam air menyebabkan pembentukan noda berwarna putih di pinggiran badan air (Achmad,2004). Kemampuan Biosistem Tanaman dalam menurunkan kadar Ion Klorida hasil biodegradasi limbah Rhodamin B selama waktu perlakuan 48 jam disajikan pada Tabel 5.3. Pada jam ke 0 sampai ke 12 masih mengalami dinamika pelepasan ion klorida dari proses pemutusan ikatan senyawa aromatik oleh mikroba sehingga terjadi peningkatan kadar Cl. Konsentrasi ion klorida mulai mengalami penurunan pada jam ke 12 sampai jam ke 36 yaitu dari 26,765 mg/L sampai 23,043 mg/L, pada jam ke 18 sampai 30 kadar Ion Klorida mengalami penurunan paling tinggi sebesar 2,127 mg/L (Tabel 5.3).Turunnya kadar ion klorida disebabkan mulai dimanfaatkannya ion klorida oleh tanaman. Bagi tanaman ion Cl merupakan hara mikro esensial yang berguna untuk pertumbuhan tanaman, sistem pembagian air pada tempat oksidasi fotosistem II, aktivasi enzim, pengaturan osmotik, pembatasan ion untuk transport kation, dan pengaturan pembukaan stomata
47
(Kasno dan Effendi, 2013). Kurva konsentrasi ion klorida selama proses biodegradasi disajikan dalam Gambar 5.3. Tabel 5.3 Kadar Ion Klorida dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Waktu (jam)
Konsentrasi Rata-rata (mg/L)
0 6 12 18 24 30 36 42 48
26,588 25,879 26,765 26,588 25,524 24,461 23,043 23,929 23,397
Konsentrasi Ion Cl (mg/L)
30.00 28.00 26.00 24.00 22.00 20.00 0
6
12
18
24
30
36
42
48
Waktu Pengolahan (jam)
Gambar 5.3 Kurva Penurunan Konsentrasi Ion Klorida (Cl-) Hasil Biodegradasi Limbah Zat Warna Rhodamin B Dalam grafik dapat dilihat penurunan yang belum signifikan dengan pengolahan biosistem tanaman yang digunakan dalam mengurangi konsentrasi ion
48
klorida yang terdapat dalam sampel. Setelah 48 jam perlakuan, telah terjadi penurunan konsentrasi ion klorida pada jam ke 18 pengolahan dengan konsentrasi sebesar 26,588 mg/L sampai menjadi 23,397 mg/L. Perubahan konsentrasi yang tidak signifikan ini disebabkan karena ion Cl merupakan unsur mikro essensial yang dibutuhkan sedikit jumlahnya oleh tumbuhan maka ion Cl yang diserap oleh tanaman kecil. 5.1.4 Penurunan Kadar COD (Chemical Oxigen Demand) dalam Proses Biodegradasi Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman. COD (Chemical Oxigen Demand) atau kebutuhan oksigen kimia adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan dalam proses oksidasi dari senyawa-senyawa kimia (Suyasa, 2007). Semakin tinggi nilai COD akan menyebabkan nilai oksigen terlarut (DO) menurun (Effendi, 2003). Kemampuan Biosistem Tanaman dalam menurunkan kadar COD hasil biodegradasi limbah Rhodamin B selama waktu perlakuan 48 jam disajikan pada Tabel 5.4 Tabel 5.4 Kadar COD (Chemical Oxigen Demand) dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Waktu (jam)
Konsentrasi Rata-rata (mg/L)
0 6 12 18 24 30 36 42 48
16,354 13,468 12,506 15,392 15,392 11,544 11,544 9,620 9,620
49
Hasil analisis COD dari pengolahan biosistem tanaman dalam Tabel 5.4 diperoleh pada jam ke 0 sampai jam ke 12 mengalami penurunan konsentrasi dari 16,354 mg/L menjadi 12,506 mg/L. Kemudian naik pada jam ke 18 dan ke 24 dengan konsentrasi yang sama yaitu 15,392 mg/L. Hal ini menunjukkan bahwa poses oksidasi senyawa dalam air limbah yang membutuhkan oksigen paling tinggi terjadi pada jam ke 18 dan 24. Meningkatnya kadar COD pada jam ke 18 dan 24 disebabkan oleh meningkatnya biomassa mikroorganisme yang dibuktikan dengan data dalam Lampiran 6 di mana bakteri Pseudomonas sp mengalami peningkatan populasi pada jam ke 18. Peningkatan biomassa akan menyebabkan turunnya konsentrasi bahan organik pada limbah. Peningkatan biomassa disebabkan oleh pertumbuhan mikroorganisme dalam limbah tersebut.Adanya penggunaan oksigen terlarut oleh bakteri aerob untuk mengoksidasi karbon dan nitrogen dalam bahan organik menjadi karbondioksida dan air sehingga kadar
Konsentrasi COD (mg/L)
oksigen terlarut akan berkurang dengan cepat.
17.00 15.50 14.00 12.50 11.00 9.50 8.00 0
6
12
18
24
30
36
42
48
Waktu Pengolahan (jam)
Gambar 5.4 Kurva Penurunan Konsentrasi COD (Chemical Oxigent Demand) Hasil Biodegradasi Limbah Zat Warna Rhodamin B
50
Nilai konsentrasi COD mulai mengalami penurunan di jam ke 24 sampai jam ke 48 yaitu dari 15,392 mg/L sampai 9,620 mg/L. Penurunan kadar COD yang paling tinggi terjadi pada jam ke 24 sampai 30 sebesar 3,848 mg/L. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian besar senyawa-senyawa kimia dalam air limbah dapat teroksidasi oleh aktivitas mikroorganisme. Kurva konsentrasi COD selama proses biodegradasi disajikan dalam Gambar 5.4. 5.2
Efektivitas Biosistem Tanaman dalam Menurunkan Kadar Fenol, Amonia (NH3), Ion Klorida (Cl-) dan COD (Chemical Oxigen Demand) dalam Proses Biodegradasi Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman. Efektivitas Biosistem dalam persentase ditentukan dengan membandingkan
konsentrasi tertinggi dari hasil degradasi Rhodamin B dengan penurunan konsentrasi hasil degradasi Fenol, Amonia, Ion Klorida dan COD sampai waktu akhir penurunan. Efektivitas Biosistem Tananaman dalam Menurunkan Kadar Fenol, Amonia (NH3), Ion Klorida (Cl-) dan COD (Chemical Oxigen Demand) dalam Proses Biodegradasi Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman disajikan dalam Tabel 5.5, Tabel 5.6, Tabel 5.7, dan Tabel 5.8 Tabel 5.5 Efektivitas Biosistem Kadar Fenol dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Konsentrasi Konsentrasi Efektifitas Waktu rata-rata Tertinggi Biosistem (jam) (mg/L) (mg/L) (%) 30 0,4118 0,7024 41,37 36 0,2837 0,7024 59,61 42 0,1471 0,7024 79,06 48 0,1194 0,7024 83,00
51
Tabel 5.6 Efektivitas Biosistem Kadar Amonia dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Waktu (jam) 30 36 42 48
Konsentrasi rata-rata (mg/L) 0,2107 0,1369 0,1248 0,1204
Konsentrasi Tertinggi (mg/L) 0,2821 0,2821 0,2821 0,2821
Efektifitas Biosistem (%) 25,31 51,47 55,76 57,32
Tabel 5.7 Efektivitas Biosistem Kadar Cl- dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Waktu (jam) 24 30 36 42 48
Konsentrasi rata-rata (mg/L) 25,524 24,461 23,043 23,929 23,397
Konsentrasi Tertinggi (mg/L) 26,588 26,588 26,588 26,588 26,588
Efektifitas Biosistem (%) 4,00 8,00 1,33 10,00 12,00
Tabel 5.8 Efektivitas Biosistem Kadar COD dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Waktu (jam) 30 36 42 48
Konsentrasi rata-rata (mg/L) 11,544 11,544 9,62 9,62
Konsentrasi Tertinggi (mg/L) 15,392 15,392 15,392 15,392
Efektifitas Biosistem (%) 25,00 25,00 37,50 37,50
Berdasarkan Tabel 5.5, Tabel 5.6, Tabel 5.7, dan Tabel 5.8. efektivitas penurunan kadar fenol, amonia, dan COD dengan waktu tinggal air limbah jam ke 48 berturut-turut yaitu sebesar 83,00 %, 57,32%, 12,00% dan 37,50%. Berdasarkan hasil tersebut, biosistem tanaman memiliki efektivitas yang tinggi
52
dalam menurunkan kadar fenol dan amonia (di atas 50%) namun dalam menurunkan kadar ion klorida dan COD efektivitasnya masih rendah.
BAB VI SIMPULAN DAN SARAN
6.1 Simpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan beberapa hal yaitu: 1.
Biosistem tanaman mampu menurunkan kadar Fenol tertinggi dari jam ke 24 pengolahan sampai jam ke 30 pengolahan sebesar 0,2906 mg/L, Amonia dari jam ke 24 pengolahan sampai jam ke 36 pengolahan sebesar 0,1452 mg/L, Ion Klorida dan COD dari jam ke 18 pengolahan sampai jam ke 30 pengolahan sebesar 2,127 mg/L dan 3,848 mg/L.
2.
Biosistem tanaman efektif dalam menurunkan kadar Fenol dan Amonia (di atas 50%), namun kurang efektif dalam menurunkan kadar Ion Klorida dan COD.
6.2 Saran 1.
Perlu adanya penelitian lanjutan menggunakan jenis mikroorganisme pendegradasi polutan yang
mampu bertahan hidup dalam biosistem
tanaman. 2.
Perlu penelitian tentang dinamika oksigen dan pH dalam proses biodegradasi limbah pada biosistem tanaman.
53
DAFTAR PUSTAKA
Achmad. R. 2004. Kimia Lingkungan. Cetakan Pertama. Jakarta : Penerbit Andi Angraeni, W.G., Budiarsa S. I. W., Wahyu D. S. 2014. Pengaruh Perlakuan Biofiltrasi Ekosistem Buatan Terhadap Penurunan COD, Nitrat, dan pH Air Limbah Pencucian Rumput Laut. Jurnal Kimia Vol 8 (1) p. 97-103. Jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana, Bukit Jimbaran. Anonim. 2004. Kurikulum Kursus Penyusun AMDAL. Jakarta: Pusat Pendidikan dan Pelatihan Kementerian Negara Lingkungan Hidup. Anonim. 2004. Cara Uji Kebutuhan Oksigen Kimiawi (KOK) Refluks Terbuka Dengan Refluks Terbuka Secara Titrimetri . SNI 06-6989.15-2004 Air dan Air Limbah – Bagian 15. Jakarta : Badan Standarisasi Nasional (BSN). Al-Kadhemy, Mahasin F., Israa F., Alsharuee , Ali Abid D., Al-Zuky. 2011. Analysis of the Effect of the Concentration of Rhodamine B in Ethanol on the Fluorescence Spectrum Using the ''Gauss Mod'' Function,Journal of Physical Science. Vol : 22 (2), page : 77–86. University Sains Malaysia. Atlas, R.M., and Bartha, R. 1987. Microbial Ecology, Fundamental and Applications. California : The Benjamin/Cummings Publishing Company. Inc.. Awaluddin, R., Darah S, Ibrahim CD, Uyub AM. 2001. Decolorization of Commercially Available Synthetic Dyes by The White Rot Fungus Phanerochaete Chrysosporium. J Fungi and Bactery. Vol: 62, page: 5563. Banon, C., Suharto T.E. 2008. Adsorpsi Amoniak Oleh Adsorben Zeolit Alam Yang Diaktivasi Dengan Larutan Amonium Nitrat, Jurnal Gradien, Vol: 4 (2), hal: 354-360. Bitton, G. 1994. Wastewater Microbiology. New York : Willey-Liss. Cahyadi, W. 2006. Analisis dan Aspek Kesehatan Bahan Tambahan Pangan. p. 19-27. Jakarta : Bumi Aksara. Cascio, J. 1994. Best Management Practices for Pollution Prevention in The Textile Industry. J Enviromental Protection. Vol: 96, page :625-629. Cunningham, M.D., and Gant. 1995. Obstetri Williams Edisi ke-18. Jakarta : EGC
54
55
Dewilda, Y., Reri, A., Fano, F.I, 2012, Degradasi Senyawa Fenol oleh Mikroorganisme Laut, Jurnal Teknik Lingkungan UNAND, Vol: 9 (1) hal: 59-73, Universitas Andalas, Sumatera Barat. Djarismawati., Sugiharti, Riris N. 2004. Pengetahuan dan Perilaku Pedagang Cabe Merah Giling dalam Penggunaan Rhodamine B di Pasar Tradisional di DKI Jakarta. Badan Penelitian dan Pengembangan Ekologi Kesehatan. Jurnal Ekologi Kesehatan Vol: 3 (1), hal: 7 – 12. Fatimah, I. 2006. Pengaruh Konsentrasi Agen Pemilar Terhadap Karakter Fisikokimiawi dan Fotoaktivitas Zro2- Montmorillonit pada Degradasi Fotokatalitik Limbah Cair Industri Tekstil. Jurnal Logika. Vol: 3 (2), hal : 42-50. Folin, O., and Ciocalteu, V. 1927. On Tyrosine and Tryptophane Determinations in Proteins. Journal of Biological Chemistry Vol: 73( 2 ), page: 627-650. Ginting, P. 2007. Sistem Pengelolaan Lingkungan dan Limbah Industri. Bandung : CV. Yrama Widya. Greenberg, E. A., Clescert, S. L., and Eaton, D. A. 1992. Examination of Water and Wastewater. Standard Methods 18th Edition P. 412-418. Washington : American Public Health Association. Haberl, R., andLangergraber, H., 2002, Constructed Wetlands: a Chance to Solve Wastewater Problems in Developing Countries. J.Wat. Sci. Technol. Vol: 40, page:11-17. Hamamah, F., dan Yulinah T. 2008. Penyisishan Fenol pada Limbah Industri dari PT XYZ dengan Eceng Gondok (Eichihornia crassipes ).Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VII. Jurusan Teknik Lingkungan Program Pascasarjana Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya Handayanto, E., danHairiah K. 2007. Biologi Tanah : Landasan Pengelolaan Tanah. Sehat. Malang : PustakaAdipura. Hart, Harold., Leslie E, Craine., David J. Hart. 2003. Kimia organik, Suatu Kuliah Singkat. Jakarta: Erlangga. Kafilzadeh, F., Mohammad, S., Farhangdoost, Yaghoob, T. 2010. Isolation and Identification of Phenol Degrading Bacteria from Lake Parishan and Their Growth Kinetic Assay. African Journal of Biotechnology. Vol: 9(40), page: 6721-6726.
56
Kasno, A., dan Effendi, D.S. 2013. Penambahan Klorida dan Bahan Organik pada Beberapa Jenis Tanah Untuk Pertumbuhan Bibit Kelapa Sawit. Jurnal Littri. Vol: 19 (2), Hal: 78 – 87. Khiatudin, M., 2003. Melestarikan Sumber Daya Air dengan Teknologi Rawa Buatan. Yogyakarta : Gajah Mada University Press Kurniawan, H. 2008. Fitoremidiasi. [dikutip 2 Agustus 2014]. Available from : URL: http://h925.blogspot.com/ 2008/05/fitoremidiasi.html. Komarawidjaja, W. 2007. Degradasi BOD dan COD pada Sistem Lumpur Aktif pada Pengolahan Limbah Cair Tekstil. Jurnal Tek.Ling. Vo l:8 (1), Hal: 22-28. Peneliti di Pusat Teknologi Lingkungan, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. Jakarta. Kristanto, P. 2004. Ekologi Industri. Edisi ke-3. Yogyakarta: Penerbit Andi Lawrence, G. H. M. 1951. Taxonomy of Vascular Plant. New York: Jones Wiley and Sons. Lingga. P. 1992. Bertanam Ubi-ubian. Jakarta: Penebar Swadaya. Mary, A.H.F. 1998. Standard Method for The Examination of Water and Wastewater. 20th edition. . NW Washington DC : Publication American Public Health Association 1015 fifteenth street. Mangkoedihardjo S., dan Ganjar S. 2010. Fitoteknologi Terapan. Yogyakarta: Graha Ilmu. Metcalf and Eddy. 1991. Waste Water Engineering. New York : Mcgraw Hill Muhammad, R. 2010. Biofiltrasi Limbah Perairan. [dikutip 10 Agustus 2014]. Available from : URL: http://muhammadr078.student.ipb.ac.id/2010/06/20/biofiltrasi-limbahperairan. Nailufary, L. 2008. “Pengolahan Air Limbah Pencelupan Tekstil Menggunakan Biofilter Tanaman Kangkungan (Ipomoea crassicaulis) dalam Sistem Batch (Curah) Teraerasi” (Skripsi). Bukit Jimbaran : Universitas Udayana. Nair, C. I., Jayachandran, K., Shashidhar, S.. 2008. Biodegradation of Phenol. African Journal of Biotechnology, Vol: 7 (25), page: 4951-4958. Nemerow, N.L., and Dasgupta A. 1991. Industrial and Hazardous Waste Treatment. New York: Van Nostrand Reinhold.
57
Patrick, G. L. 2004. Organik Chemistry. London: Bios Scientific Rustamsjah. 2001. Rekayasa Biodegradasi Fenol oleh Pseudomonas aeruginosaATCC 27833. Makalah Falsafah Sains (PPs 702). Program Pasca Sarjana / S3. Institut Pertanian Bogor. Rohman, A., dan Sumantri. 2007. Analisis Makanan. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press. Saeni, M.S. 1989. Kimia Lingkungan. Bogor : Depdikbud, Ditjen Pendidikan Tinggi, PAU, Ilmu Hayat, Institut Pertanian Bogor. Sastrawidana, I.D.K. 2011. Studi Perombakan Zat Warna Tekstil Remazol Red RB Secara Aerob Menggunakan Bakteri Enterobacter Aerogenes yang Diisolasi dari Lumpur Limbah Tekstil.Jurnal Kimia, Vol: 5 (2), hal: 117124. Sugiyono. 2008. Metode Penelitian Kuantitatif, Kualitatif dan R & D. Bandung: Alfabet Sumastri. 2009. Bioremediasi Lumpur Minyak Bumi secara Pengomposan Menggunakan Kultur Bakteri Hasil Seleksi. [dikutip 2 Agustus 2014]. Available from : URL: http://www.p4tkipa.org/data/SUMASTRI.pdf. 15.01.2010. Sutrisno, C.T., dan Suciastuti, E. 1987. Teknologi Penyediaan Air Bersih. Jakarta: PT. Rineka Cipta. Suratman, Priyanto, D., Setyawan, A.D. 2000. Analisis Keragaman Genus IpomoeaBerdasarkan Karakter Morfologi. Jurnal Biodiversitas Volume 1, Nomor 2 Hal: 72 – 79. FMIPA Universitas Negeri Sebelas Maret. Surakarta Suyasa, I. W.B., dan Dwijani,W. 2007. Kemampuan Sistem Saringan PasirTanaman Menurunkan Nilai BOD dan COD Air Tercemar Limbah Pencelupan. Jurnal Ecotrophic, Vol: 2 (1), Hal : 1-7. Suyasa, I. W.B., dan Dwijani,W. 2015. Biosystem Treatment Approach for Seaweed Processing Wastewater. Journal of Environment and Waste Management,Vol. 2(2), page: 059-062 . Tangahu, B. V., dan Warmadewanthi, I. D. A. A. 2001. Pengelolaan Limbah Rumah Tangga Dengan Memanfaatkan Tanaman Cattail (Typha angustifolia) dalam Sistem Constructed Wetland. Jurnal Purifikasi, Vol:2 (3), hal:127-132. ITS – Surabaya.
58
Tchobanoglous, G., and Burton, F.L. 2003. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and Reuse. 4rd Ed. Singapore : McGraw-Hill.Inc. Untung, O. 1992. Menjernihkan Air Kotor. Jakarta: Puspa Swara. Waluyo, L. 2009. Mikrobiologi Lingkungan. Malang : UMM Press. Yuliarti, N. 2007. Awas Bahaya di Balik Lezatnya Makanan. Yogyakarta : Penerbit Andi. Yoo, E.S. 2000. “Biological and Chemical Mechanisms of Reductive Decolorization of Azo Dyes”. (Dissertation). Genehmingte Berlin. Zaoyan, Y., Ke, S., Guangliang, S., Fan, Y., Jinshan, D., Haunian, M. 1992 . Anaerobic-aerobic Treatment of Dye Wastewater by Combination of RBC with Activated Slude, J.Wat. Sci. Tech., Vol: 26(9-11), page: 20932096.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan Kadar Fenol a.
Perhitungan Kurva Kalibrasi
Larutan x (C) y (A) x2 y2 xy Blanko 0 0 0 0 0 Standar 1 0,25 0,0085 0,0625 0,0000723 0,002125 Standar 2 0,50 0,0148 0,25 0,0002190 0,007400 Standar 3 0,75 0,0220 0,5625 0,0004840 0,016500 2 2 n =4 Σx =1,5 Σy = 0,0453 Σx = 0,875 Σy = 0,00007753 Σxy = 0,026025 x 1,5 0,375 x n 4 y
y n
b
n
0,0453 0,011325 4
xy n x
2
x y x 2
4 (0,026025 ) 1,50,453 4 (0,875) 1,5
2
b
0,0362 0,02892 1,25
y b x a a y b x 0,011325 (0,02892 )(0,375)
= 0,0005 Jadi, Persamaan Regresi Liniernya y b x a y 0,1915 x 0,0005
59
60
b.
Perhitungan Koefisien Regresi Linier (r)
xy x y n x x n y y n
r
2
2
4 (0,0260 ) (1,5)(0,0453)
4 0,875
1,52 4 0,00007753
0,0453
2
0,1041 0,068
3,5
2,25
0,0031012
0,03615 (1,25) (0,0010491)
2
2
0,0021
0,03615 0,0013
= 0,9983 Kurva Kalibrasi untuk Standar Fenol 0.03
Absorbansi
0.025 y = 0.0289x + 0.0005 r = 0.9983
0.02 0.015 0.01 0.005 0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Konsentrasi Standar Fenol (mg/L) Keterangan : y = absorbansi standar x = konsentrasi standar r = koefisien regresi linear
0.7
0.8
61
c.
Contoh penentuan kadar fenol dalam sampel. Data Pengulangan I pada waktu pengolahan jam ke 0 Absorbansi sampel
= 0,0151
x (kadar fenol dalam sampel)
= .....?
Dihitung sebagai berikut
:
y b x a
y 0,0289 x 0,0005 0,0151 0,0289 x 0,0005
0,0151 0,0005 0,0289 x
x
0,0146 0,0289
0,5052 mg / L
Kadar Fenol dalam sampel adalah = 0,5052 mg/L Dengan cara yang sama diperoleh kadar Fenol seluruh sampel : Waktu Perlakuan Sampel (jam) 0 6 12 18 24 30 36 42 48
Absorbansi U1 0,0151 0,0164 0,0039 0,0148 0,0208 0,0124 0,0087 0,0047 0,0039
U2 0,0152 0,0164 0,0039 0,0148 0,0208 0,0124 0,0087 0,0048 0,0040
Keterangan : U1 : Absorbansi ulangan pertama U2 :Absorbansi ulangan kedua K1 : Konsentrasi ulangan pertama K2 : Konsentrasi ulangan kedua
Konsentrasi (mg/L) K1 0,5052 0,5502 0,1176 0,4948 0,7024 0,4118 0,2837 0,1453 0,1176
K2 0,5087 0,5502 0,1176 0,4948 0,7024 0,4118 0,2837 0,1488 0,1211
Rata-rata (mg/L) 0,5069 0,5502 0,1176 0,4948 0,7024 0,4118 0,2837 0,1471 0,1194
62
Lampiran 1. Perhitungan Kadar Amonia c.
Perhitungan Kurva Kalibrasi
Larutan x (C) y (A) x2 y2 Blanko 0 0 0 0 Standar 1 0,25 0,0375 0,0625 0,001406 Standar 2 0,50 0,1031 0,25 0,01063 Standar 3 0,75 0,1474 0,5625 0,021727 n =4 Σx =1,5 Σy = 0,288 Σx2 = 0,875 Σy2 = 0,033763 x 1,5 0,375 x n 4 y
y n
b
n
xy 0 0,009375 0,051550 0,110550 Σxy = 0,1715
0,288 0,072 4
xy n x
2
x y x 2
4 (0,1715) 1,50,288 4 (0,875) 1,5
2
b
0,2539 0,20312 1,25
y b x a a y b x 0,072 (0,20312 )(0,375)
= -0,0042 Jadi, Persamaan Regresi Liniernya y b x a y 0,072 x 0,00417
63
d.
Perhitungan Koefisien Regresi Linier (r)
xy x y n x x n y y n
r
2
2
2
2
4 (0,1715) (1,5)(0,288)
4 0,875
1,52 4 0,033763
(0,288) 2
0,6859 0,432
3,5
2,25
0,13505
0,2539 (1,25) (0,05211)
0,2539 0,06514
0,08294
= 0,9948 Kurva Kalibrasi untuk Standar Amonia 0.2 0.175
Absorbansi
0.15 y = 0.2031x - 0.0041 r = 0.9948
0.125 0.1 0.075 0.05 0.025 0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Konsentrasi Standar Amonia (mg/L) Keterangan : y = absorbansi standar x = konsentrasi standar r = koefisien regresi linear
0.7
0.8
64
e.
Contoh Penentuan Kadar Amonia dalam Sampel. Data Pengulangan I pada waktu pengolahan jam ke 0 Dihitung sebagai berikut
:
Absorbansi sampel
= 0,0251
x (kadar amonia dalam sampel) = . . . . . ? y b x a
y 0,2031x 0,0041 0,0251 0,0289 x 0,0041
0,0251 0,0041 0,0289 x
x
0,021 0,0289
0,1443 mg / L
Kadar Amonia dalam sampel adalah = 0,1443 mg/L Dengan cara yang sama diperoleh kadar Amonia seluruh sampel : Waktu Perlakuan Sampel (jam) 0 6 12 18 24 30 36 42 48
Absorbansi U1 0,0251 0,0287 0,0543 0,0471 0,0532 0,0386 0,0236 0,0212 0,0202
U2 0,0249 0,0287 0,0543 0,0473 0,0530 0,0386 0,0236 0,0211 0,0203
Keterangan : U1 : Absorbansi ulangan pertama U2 : Absorbansi ulangan kedua K1 : Konsentrasi ulangan pertama K2 : Konsentrasi ulangan kedua
Konsentrasi (mg/L) K1 0,1443 0,1620 0,2880 0,2526 0,2826 0,2107 0,1369 0,1251 0,1201
K2 0,1433 0,1620 0,2880 0,2536 0,2816 0,2107 0,1369 0,1246 0,1206
Rata-rata (mg/L) 0,1438 0,1620 0,2880 0,2531 0,2821 0,2107 0,1369 0,1248 0,1204
65
Lampiran 3. Perhitungan Kadar Ion Klorida Data Pengulangan I pada waktu pengolahan jam ke 0 Normalitas AgNO3 (titran) (N)
= 0,001 mol/L
Volume titran untuk blanko (B)
= 0,2 ml
Volume titran untuk sampel (A)
= 7,7 ml
Volume sampel
= 10 ml
Dihitung sebagai berikut Kadar Cl- (mg/L)
:
( A B) xNx35,450 x1000 vol .sampel
(7,7ml 0,2ml) x0,001mol / Lx35,450 g / molx1000 mg / g 10ml 0,26588 g / L x1000 mg / g 10 = 26,588 x 10-3 g/L x 1000 mg/g
= 26,588 mg/L Kadar Cl dalam sampel adalah = 26,588 mg/L -
Dengan cara yang sama diperoleh kadar Cl-seluruh sampel : Waktu Perlakuan Sampel (jam) 0 6 12 18 24 30 36 42 48
Vol. Titran Sampel U1 7,7 7,5 7,7 7,7 7,4 7,1 6,7 6,9 6,8
U2 7,6 7,5 7,8 7,7 7,4 7,1 6,7 7,0 6,8
Keterangan : U1 : Vol. Titran Sampel ulangan pertama U2 : Vol. Titran Sampel ulangan kedua K1 : Konsentrasi ulangan pertama K2 : Konsentrasi ulangan kedua
Konsentrasi (mg/L) K1 26,588 25,879 26,588 26,588 25,524 24,461 23,043 23,752 23,397
K2 26,233 25,879 26,942 26,588 25,524 24,461 23,043 24,106 23,397
Rata-rata (mg/L) 26,588 25,879 26,765 26,588 25,524 24,461 23,043 23,929 23,397
66
Lampiran 4. Perhitungan Kadar COD Data Pengulangan I pada waktu pengolahan jam ke 0 Dihitung sebagai berikut
:
Normalitas Fe(NH4)2(SO4)2 (titran) (N)
= 0,0962 mol/L
Volume titran untuk blanko (A)
= 2,45 ml
Volume titran untuk sampel (B)
= 2,00 ml
Volume sampel
= 20 ml
Faktor pengenceran
= 50
Kadar COD (mg/L)
( A B) xNx8000 vol.sampel
(2,45ml 2,00ml) x0,0962 mol / Lx8000 mg / mol 20ml
= 17,316 mg/L Kadar COD dalam sampel adalah = 17,316 mg/L Dengan cara yang sama diperoleh kadar COD seluruh sampel : Waktu Perlakuan Sampel (jam) 0 6 12 18 24 30 36 42 48
Vol. Titran Sampel U1 2,00 2,10 2,10 2,05 2,05 2,15 2,15 2,20 2,20
U2 2,05 2,10 2,15 2,05 2,05 2,15 2,15 2,20 2,20
Keterangan : U1 : Vol. Titran Sampel ulangan pertama U2 : Vol. Titran Sampel ulangan kedua K1 : Konsentrasi ulangan pertama K2 : Konsentrasi ulangan kedua
Konsentrasi (mg/L) K1 17,316 13,468 13,468 15,392 15,392 11,544 11,544 9,620 9,620
K2 15,392 13,468 11,544 15,392 15,392 11,544 11,544 9,620 9,620
Rata-rata (mg/L) 16,354 13,468 12,506 15,392 15,392 11,544 11,544 9,620 9,620
67
Lampiran 5. Perhitungan Efektivitas Biosistem Tanaman dalam Menurunkan Kadar Fenol, Amonia (NH3), Ion Klorida (Cl-) dan COD (Chemical Oxigen Demand) dalam Proses Biodegradasi Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Contoh perhitungan % efektivitas : -
Konsentrasi Fenol tertinggi (Qa) = 0,7024 mg/L
-
Konsentrasi Fenol akhir (Qt)
-
% efektivitas = ……?
% Efektivitas dihitung sebagai berikut (Qa −Qt ) % Efektivitas = Qa x 100% (0,7024 −0,1194)
= 0,7024 = 83,00%
= 0,1194 mg/L
:
x 100%
Dengan cara yang sama, maka diperoleh data sebagai berikut :
Waktu (jam) 30 36 42 48 Waktu (jam) 30 36 42 48 Waktu (jam) 24 30 36 42 48
Efektivitas Biosistem Kadar Fenol Konsentrasi Konsentrasi rata-rata Tertinggi (mg/L) (mg/L) 0,4118 0,7024 0,2837 0,7024 0,1471 0,7024 0,1194 0,7024 Efektivitas Biosistem Kadar Amonia Konsentrasi Konsentrasi rata-rata Tertinggi (mg/L) (mg/L) 0,2107 0,2821 0,1369 0,2821 0,1248 0,2821 0,1204 0,2821 Efektivitas Biosistem Kadar ClKonsentrasi Konsentrasi rata-rata Tertinggi (mg/L) (mg/L) 25,524 26,588 24,461 26,588 23,043 26,588 23,929 26,588 23,397 26,588
Efektivitas Biosistem (%) 41,37 59,61 79,06 83,00 Efektifitas Biosistem (%) 25,31 51,47 55,76 57,32 Efektivitas Biosistem (%) 4,00 8,00 1,33 10,00 12,00
68
Waktu (jam) 30 36 42 48
Efektivitas Biosistem Kadar COD Konsentrasi Konsentrasi rata-rata Tertinggi (mg/L) (mg/L) 11,544 15,392 11,544 15,392 9,62 15,392 9,62 15,392
Efektivitas Biosistem (%) 25,00 25,00 37,50 37,50
69
Lampiran 6. Isolasi Jenis Mikroorganisme dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dalam Biosistem Tanaman. Berdasarkan hasil isolasi mikroorganisme dari sistem rhizodegradasi tanaman kangkungan (Ipomea crassicaulis ) yang diberi limbah artificial Rhodamin B selama waktu pengolahan didapatkan jenis mikroorganisme sebagai berikut. Waktu perlakuan (jam)
No
0
1 2 3
Pseudomonas sp Shigella sp. Pasteurella sp.
6
1 2 3
Pseudomonas sp Stenotrophomonas sp Yeast (Spesies x)
122 21 131
12
1 2 3
Pseudomonas sp Pasteurella sp. Yeast (Spesies x)
150 128 33
18
1 2 3
Pseudomonas sp Pasteurella sp. Prosteus sp.
279 13 11
24
1 2 3
Pseudomonas sp Stenotrophomonas sp Yeast (Spesies x)
54 8 155
30
1 2 3
Pseudomonas sp Stenotrophomonas sp Pasteurella sp.
154 1 18
36
1 2 3
Pseudomonas sp Pasteurella sp. Yeast (Spesies x)
106 20 188
42
1 2
Pseudomonas sp Yeast (Spesies x)
84 213
48
1 2 3
Pseudomonas sp Pasteurella sp. Yeast (Spesies x)
109 10 156
Jenis mikroorganisme
Populasi Koloni Bakteri (CFU/g tanah x 108 ) 131 244 10
70
Lampiran 7. Dokumentasi Penelitian
Pembibitan Tanaman Ipomoea crassicaulis
Penyiapan Bak Biosistem Tanaman
Penyiapan Konsorsia Mikroba
71
Pemberian limbah artificial Rhodamin B
Proses Biosistem Tanaman
Sampel air limbah hasil pengolahan
72
Pengukuran parameter
