STUDI KINERJA BOEZEM MOROKREMBANGAN PADA PENURUNAN KANDUNGAN NITROGEN ORGANIK DAN PHOSPAT TOTAL PADA MUSIM KEMARAU.

Transkripsi

1 STUDI KINERJA BOEZEM MOROKREMBANGAN PADA PENURUNAN KANDUNGAN NITROGEN ORGANIK DAN PHOSPAT TOTAL PADA MUSIM KEMARAU. OLEH : Angga Christian Hananta DOSEN PEMBIMBING : Prof. Ir. Joni Hermana, MSc.ES., PhD.

2 Latar Belakang : Masih banyaknya pengendapan yang terakumulasi di Boezem Morokrembangan. Fungsi Boezem adalah untuk menampung air hujan, tetapi akibat laju sedimentasi yang cukup tinggi kapasitas tampungan semakin menurun. Kondisi air Boezem saat ini sangat berbau dan berwarna hitam diakibatkan oleh pengendapan sampah dan limbah rumah tangga yang cukup tinggi yang mengakibatkan air hujan tidak dapat tertampung dan menyebabkan banjir. Rumusan Masalah : 1. Berapa besar kandungan zat organik (sebagai COD), Nutrient sebagai nitrogen organik dan phosphat total secara rerata di musim kemarau yang masuk ke dalam Boezem Morokrembangan? 2. Berapa besar kinerja eksisting Boezem Morokrembangan pada penurunan kandungan COD, Nitrogen organik dan Phospat total?

3 Tujuan Penelitian : 1. Mengkaji besarnya beban pencemaran pada Boezem Morokrembangan ditinjau pada kandungan COD, Nitrogen organik dan Phosphat total rerata di musim kemarau yang masuk ke dalam Boezem Morokrembangan. 2. Menganalisis kinerja eksisting Boezem Morokrembangan melalui analisis neraca massa bahan pencemar. Manfaat Penelitian : Memberikan informasi tentang kemampuan Boezem Morokrembangan khususnya tentang beban bahan cemaran padatan dan organik yang masuk pada musim kemarau, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai pertimbangan untuk pengelolaan oleh Pemerintah Kota Surabaya dan instansi lain yang terkait.

4 Ruang Lingkup : 1. Boezem yang menjadi objek penelitian ini adalah Boezem Morokrembangan Surabaya. 2. Parameter yang diuji adalah COD, Nutrien sebagai Nitrogen organik dan Phosphat total. 3. Pengumpulan data-data primer (konsentrasi COD, N dan P) pada input dan output dalam pola harian pada musim kemarau, dan debit air yang masuk ke Boezem. Data sekunder berupa dimensi Boezem untuk mengetahui volume Boezem. 4. Inlet Sampling Sungai Greges dan Sungai Purwodadi

5 Tinjauan Pustaka Definisi Air Limbah Menurut Metcalf dan Eddy (1991), batasan air limbah adalah kombinasi dari cairan dan sampah-sampah yang berasal dari daerah pemukiman, perkantoran, perdagangan, dan industri bersama-sama dengan air tanah, air permukaan, dan air hujan yang mungkin ada. Sumber Limbah Cair Dometik Menurut KEP-112/MENLH/2003, air limbah domestik adalah air limbah yang berasal dari usaha dan atau kegiatan permukiman (real estate), rumah makan (restauran), perkantoran, perniagaan, apartemen dan asrama.

6 Sistem Pengolahan Limbah Cair Kolam Aerasi (Aerated Lagoon) Menurut Metcalf dan Eddy (1991), kolam aerasi adalah suatu unit proses pengolahan air limbah dengan memanfaatkan mikroorganisme tersuspensi tanpa menggunakan resirkulasi lumpur. Penambahan udara pada kolam oksidasi dilakukan dengan menggunakan aerator. Kolam Stabilisasi (Kolam Oksidasi) Menurut Metcalf dan Eddy (1991), kolam oksidasi atau istilah lainnya kolam stabilisasi (stabilization pond) adalah kolam tanah yang relatif dangkal yang digunakan untuk pengolahan air limbah.kolam oksidasi ini cocok untuk pengolahan air limbah komunitas yang kecil karena biaya pembangunan dan operasinya lebih rendah dibandingkan dengan pengolahan biologis yang lain.

7 Purifikasi perairan lotik Badan air tak mengalir (perairan lotik) seperti danau, waduk, dan kolam yang mengandung pencemar organik/kadar nutrien (nitrogen dan phosfat) yang tinggi, menyebabkan air berbau busuk dan menimbulkan keracunan. Keadaan ini dapat diatasi dengan memacu self purification danau yaitu memasukkan udara/air kaya oksigen sehingga penguraian materi organik dan siklus nitrogen/phosfat dapat berlangsung (Meutia, 2006). Pemulihan diri (Self Purification) badan air permukaan Menurut Vagnetti et al (2003), Self Purification adalah pemulihan sebagian atau seluruhnya dari kondisi suatu badan air (melalui proses alamiah) setelah masuknya materi asing yang cukup kualitas dan kuantitasnya untuk menyebabkan perubahan karakteristik fisik, kimia, dan/atau biologi terukur dari badan air tersebut.

8 NERACA MASSA Pendekatan fundamental untuk menunjukkan perubahan yang terjadi dalam suatu bejana atau beberapa macam kontainer, seperti tanki, adalah mass balance analysis. Massa tidak dapat diciptakan maupun dihancurkan, oleh karena itu massa yang terakumulasi sama dengan aliran massa yang masuk dikurangi dengan massa yang dikonversi dikurangi dengan aliran massa yang keluar. [Akumulasi ] = [input] [penurunan karena reaksi] - [out] Jika pada sistem tidak terjadi reaksi persamaan mass balance menjadi : [Akumulasi ] = [input] - [out]

9 Boezem Morokrembangan

10

11 Boezem Morokrembangan Selatan Mechanical screen / trashrack Kali Greges lengkap dengan prasarananya. Lebar Trashrack 32 m Jumlah unit mesin 6 buah Fungsi : menangkap sampah yang hanyut di sungai. Mechanical screen / trashrack Kali Purwodadi lengkap dengan prasarananya. Lebar Trashrack 12 m Jumlah unit mesin 2 buah Fungsi : menangkap sampah yang hanyut di sungai.

12 Telah terbangun plengsengan dari pasangan batu kali Telah terbangun pemagaran keliling bosem. Kondisi pagar keliling bosem sebagian besar rusak Kondisi jalan inspeksi keliling bosem mengalami sliding dan rentan terhadap longsor akibat beban berat.

13 Kerangka Penelitian Ide Penelitian Studi neraca massa bahan pencemar untuk kajian kapasitas Boezem Morokrembangan. Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Studi Literatur Dilakukan dengan mencari bahan-bahan yang menunjang penelitian dari sumber-sumber yang ada (Textbook, jurnal penelitian, internet, artikel, tugas akhir, tesis). A

14 A Pengumpulan Data Data Primer diukur dilaboraturium.kualitas COD, Nitrogen organik dan Phospat total pada musim kemarau, debit air sungai yang masuk ke Boezem. Data Sekunder Dimensi Boezem untuk mengetahui volume Boezem. Persiapan Penelitian Penentuan lokasi Persiapan peralatan Pelaksanaan penelitian Analisa Data dan Pembahasan Menggunakan Data Statistik Kesimpulan dan Saran

15 Perhitungan debit Pengukuran dilakukan dengan menggunakan alat current meter Model 201 Portable Water Current Meter. Perhitungan Debit Q = A x v Debit koreksi alat = Q x 1,2 Lebar Kedalaman Air/ h (cm) Luas No. Nama Saluran Saluran (cm) Titik h Penampang Basah (m2) Kecepatan (cm/detik) 1 Saluran Purwodadi Tidak Hujan , Turun Hujan , Saluran Greges Tidak Hujan , Turun Hujan , Debit (m3/detik) 0,51 2,54 3,46 39,61

16 No. Lebar Saluran (cm) Kedalaman Air/ h (cm) Luas Penampang Basah (m2) Kecepatan (cm/detik) Debit (m3/detik) Nama Saluran Titik h 3 Outlet Tidak Hujan , , , , , , , , , ,58 Debit Air Outlet Tidak Hujan 1.82 Turun Hujan , , , , , , , , Debit Air Outlet Saat Hujan 22,18

17 Berikut ini adalah contoh perhitungan debit air : Saluran Greges saat tidak hujan. Luas penampang basah saluran adalah penjumlahan luas dari lima kotak, dengan kedalamannya yang diukur di titik A, B, C, D, dan E. Lebar tiap kotaknya : seperlima dari lebar saluran/sungai. Luas Penampang basah = (0,9 + 1,1 + 1,0 + 1,25 + 0,75) x 32,8/5 = 32,8 m 2 Debit air = luas penampang basah x kecepatan air = 32,8 m 2 x 0,09 m/detik = 2,89 m 3 /detik Q = 1,2 x 2,89 m 3 /detik = 3,46 m 3 /detik

18 Saluran Outlet Saat Tidak Hujan Jumlah Pintu Air = 5 buah Lebar Tiap Pintu Air (l) = 2 m = 200 cm Luas Penampang Basah Saluran (A) = h x l A1 pintu air 1 = 200 cm x 90 cm = cm2 = 1,8 m 2 Debit air = luas penampang basah kali kecepatan air 1,8 m 2 x 0,12 m/detik = 0,216 m 3 /detik Q1 pintu air 1 = 1,2 x 0,216 m 3 /detik = 0,26 m 3 /detik Debit air yang mengalir pada outlet adalah jumlah debit tiap pintu air. Q outlet = Q1 +Q2 +Q3 +Q4 +Q5 = 0,26 + 0,43 + 0,36 + 0,19 + 0,58 = 1,82 m 3 /detik

19 Analisa dan Pembahasan Konsentrasi Nitrogen organik (N-organik) Pengambilan sampel air berasal dari 3 sampling air 1. Saluran Purwodadi (inlet) 2. Saluran Greges (inlet) 3. Outlet Hari Ke- Konsentrasi Nitrogen organik (mg/l) Purwodadi Greges Outlet Hari Ke- Konsentrasi Nitrogen organik (mg/l) Purwodadi Greges Outlet Average

20 Grafik Konsentrasi Nitrogen organik Purwodadi Grafik Konsentrasi Nitrogen organik Greges Grafik Konsentrasi Nitrogen organik Outlet

21 Konsentrasi Phospat total (P-total) Hari Ke- Konsentrasi Phospat total (mg/l) Purwodadi Greges Outlet Hari Ke- Konsentrasi Phospat total (mg/l) Purwodadi Greges Outlet Average

22 Data-data tersebut digambarkan pada grafik sebagai berikut : Grafik Konsentrasi Phospat total Purwodadi Grafik Konsentrasi Phospat total Greges Grafik Konsentrasi Phospat total Outlet

23 Konsentrasi COD Hari Ke- Konsentrasi COD (mg/l) Purwodadi Greges Outlet Average Grafik Konsentrasi COD Purwodadi COD (mg/l) Hari

24 Grafik Konsentrasi COD Greges COD (mg/l) Grafik Konsentrasi COD Outlet Hari COD (mg/l) Hari

25 Analisa Beban (massa) Nitrogen organik Analisa beban Nitrogen organik (N-organik) dilakukan dalam tiga pengambilan sampel air, yaitu sampel air purwodadi, sampel air greges (inlet) dan pada outlet. Dilakukan selama 30 hari, hasil yang diperoleh dari 30 hari pengambilan sampel Hari ke- Debit (m3/dtk) Konsentrasi Nitrogen organik (mg/l) Beban Nitrogen organik (kg/hari) Purwodadi Greges Outlet Purwodadi Greges Outlet Purwodadi Greges Outlet

26 Warna biru : Turun hujan Sumber : Hasil Perhitungan Rata-rata :

27 Grafik Beban Nitrogen organik Purwodadi Grafik Beban Nitrogen organik Greges Grafik Beban Nitrogen organik Outlet

28 Analisa Beban (massa) Phospat total Hari ke- Debit (m3/dtk) Konsentrasi Phospat total (mg/l) Beban Phospat total (kg/hari) Purwodadi Greges Outlet Purwodadi Greges Outlet Purwodadi Greges Outlet

29 Rata-rata : Warna biru : Turun hujan Sumber : Hasil Perhitungan

30 Grafik Beban Phospat total Purwodadi Grafik Beban Phopat total Greges Grafik Beban Phospat total Outlet

31 Analisa Beban(massa) COD Hari ke- Debit (m3/dtk) Konsentrasi COD (mg/l) Beban COD (kg/hari) Purwodadi Greges Outlet Purwodadi Greges Outlet Purwodadi Greges Outlet Rata-rata : Warna biru : Turun hujan Sumber : Hasil Perhitungan

32 Grafik Beban COD Purwodadi Grafik Beban COD Greges Grafik Beban COD Outlet

33 Mass Balance Pendekatan dasar yang digunakan untuk menggambarkan perubahan-perubahan yang ada atau tingkat akumulasi yang terjadi didalam boezem. Akumulasi = In Out = ( Massa masuk - Massa keluar ) = ( Massa Purwodadi + Massa Greges ) Massa keluar = {( Q1 x C1 ) +( Q2 x C2 )} ( Q3 x C3 ) Hari Akumulasi (kg/hari) N-organik P-total COD Average Warna biru : Turun hujan Sumber : Hasil perhitungan

34 Efisiensi Untuk mengetahui seberapa besar kemampuan Boezem dalam menurunkan kandungan bahan pencemar yang masuk ke dalamnya dapat menggunakan rumus berikut ini : Cinput Efisiensi = = Efisiensi Q1. C 1 Q1 + + Cinput Q 2. C 2 Q 2 Cinput Coutlet 100% Tidak Hujan Hari C input (mg/l) Cout (mg/l) Efisiensi removal (%) N-organik P-total COD N-organik P-total COD N-organik P-total COD % 44.65% % % 69.05% % 30.99% % % % % % % 40.53% % % % 39.04% % 23.53% % 7.62% % 20.40% % % % % 27.82%

35 % 80.88% % 17.50% % 58.09% 25.57% % 12.11% % 55.50% % 0.00% % 0.00% 28.39% % 47.08% % % % % 12.01% Average : % 34.17% 9.41% Sumber : Hasil perhitungan Hari Saat Hujan C input (mg/l) C out (mg/l) Efisiensi removal (%) N-organik P-total COD N-organik P-total COD N-organik P-total COD % 0.0% % 100.0% % 0.0% % 0.0% % 15.3% 27.6% % 75.2% % 99.1% Average : % 41.4% 27.6% Sumber : Hasil perhitungan

36 Perhitungan nilai k teoritis Saat tidak hujan td = Volume Boezem/Debit input td = m 3 / (0,51 + 3,46) m 3 /dtk = 1,2 hari nilai td menunjukkan waktu tinggal air didalam boezem. k = 0,25 * (1,06) (T-20) = 0,25 * (1,06) (29-20) = 0,42/hari nilai k menunjukkan konstanta kecepatan laju biodegradasi polutan yang terjadi didalam suatu badan air permukaan seperti kolam stabilisasi, danau ataupun boezem. Perhitungan teoritis konsentrasi polutan yang keluar dari boezem adalah sebagai berikut : Cout = (Cinput ) / ( 1+k*td) = (C input ) / ( 1+0,42 *td) Cout (mg/l) Nitrogen Phospat COD Organik Total Perhitungan teoritis efisiensi penurunan polutan : Cinput Coutlet Efisiensi = 100% Cinput Efisiensi removal (%) Nitrogen Phospat COD Organik Total 33.55% 33.75% 33.5%

37 Saat hujan td = Volume Boezem/Debit input td = m 3 / (2, ,61) m 3 /dtk = 0,12 hari nilai td menunjukkan waktu tinggal air didalam boezem. k = 0,25 * (1,06) (T-20) = 0,25 * (1,06) (29-20) = 0,42/hari nilai k menunjukkan konstanta kecepatan laju biodegradasi Perhitungan teoritis konsentrasi polutan yang keluar dari boezem adalah sebagai berikut : C out = (C input ) / ( 1+k*td) = (C input ) / ( 1+0,42 *td) Cout (mg/l) Nitrogen Phospat COD Organik Total Perhitungan teoritis efisiensi penurunan polutan : Efisiensi = Cinput Coutlet Cinput 100% Efisiensi removal (%) Nitrogen Phospat COD Organik Total 4.88% 6% 4.8%

38 Kesimpulan 1. Beban Pencemar yang masuk ke Boezen maka dengan rerata air masuk dari Kali Purwodadi dan Kali Greges sebesar: Beban Nitrogen organik Kali Purwodadi = 16,33 kg/hari Kali Greges = 153,41 kg/hari. Beban Phospat total Kali Purwodadi = 0,06 kg/hari Kali Greges = 0,63 kg/hari. Beban COD Kali Purwodadi = 59,86 kg/hari Kali Greges = 369,94 kg/hari. 2. Kinerja boezem yang diindikasikan dari efisiensi penurunan polutan adalah sebagai berikut : Saat tidak hujan Parameter Penelitian Lapangan Perhitungan Teoritis Nitrogen organik 10,04% 33,55% Phospat total 34,17% 33,75% COD 9,41% 33,5% Saat turun hujan Parameter Penelitian Lapangan Perhitungan Teoritis Nitrogen organik 0% 4,88% Phospat total 41,4% 6% COD 27,6% 4,8% Kualitas effluen dari boezem Morokrembangan dapat dikatagorikan ke dalam badan air kelas 3 dengan kriteria mutu air berdasarkan Peraturan Daerah Kota Surabaya Nomor 2 Tahun 2004.

39 Saran Saran-saran yang diberikan untuk penelitian selenjutnya yang dapat menyempurnakan penelitian dibidang ini adalah sebagai berikut : Sampling pengukuran debit dilakukan secara kontinyu bersamaan dengan pengambilan sampel untuk pengukuran konsentrasi limbah sehingga dalam perhitungan neraca massa diharapkan akan lebih akurat. Memasukkan faktor-faktor lain yang mempengaruhi kandungan limbah pada boezem seperti pembuangan limbah rumah tangga disekitar boezem, laju penguapan air, dan lain-lain.

40 Terima Kasih