PENURUNAN KADAR RHODAMIN B DALAM AIR LIMBAH DENGAN BIOFILTRASI SISTEM TANAMAN

Transkripsi

1 TESIS PENURUNAN KADAR RHODAMIN B DALAM AIR LIMBAH DENGAN BIOFILTRASI SISTEM TANAMAN KOMANG YOGI PURNAMAWATI PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015

2 TESIS PENURUNAN KADAR RHODAMIN B DALAM AIR LIMBAH DENGAN BIOFILTRASI SISTEM TANAMAN KOMANG YOGI PURNAMAWATI NIM PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU LINGKUNGAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015

3 PENURUNAN KADAR RHODAMIN B DALAM AIR LIMBAH DENGAN BIOFILTRASI SISTEM TANAMAN Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister, Program Studi Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana Universitas Udayana KOMANG YOGI PURNAMAWATI NIM PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU LINGKUNGAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015

4 Lembar Pengesahan TESIS INI TELAH DISETUJUI TANGGAL 24 JUNI 2015 Pembimbing I, Pembimbing II, Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS. Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika,MS. NIP NIP Mengetahui Ketua Program Studi Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana Universitas Udayana, Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana, Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS. Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K). NIP NIP

5 Tesis ini telah diuji pada Tanggal 12 Juni 2015 Panitia penguji tesis berdasarkan SK rektor Universitas Udayana, No: 1710/UN.14.4/HK/2015, Tanggal 4 Juni 2015 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

6 SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Komang Yogi Purnamawati NIM : Program Studi : Magister Ilmu Lingkungan Judul Tesis : Penurunan Kadar Rhodamin B Dalam Air Limbah Dengan Biofiltrasi Sistem Tanaman 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, Juni 2015 Hormat Saya, Komang Yogi Purnamawati v

7 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan atas Asung Kertha Wara Nugraha Ida Sang Hyang Widhi Wasa (Tuhan Yang Maha Esa), penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul Penurunan Kadar Rhodamin B Dalam Air Limbah Dengan Biofiltrasi Sistem Tanaman. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS selaku pembimbing I dan Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika,MS selaku pembimbing II yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran selama penulis mengikuti program magister, khususnya dalam penyelesaian penulisan tesis ini. Ucapan yang sama juga tujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp.PD-KEMD atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Ucapan terima kasih ini juga ditujukan kepada Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana yang dijabat oleh Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K) atas kesempatan yang diberikan pada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Tidak lupa pula penulis ucapkan terima kasih kepada seluruh dosen dan staf Program Studi Magister Ilmu Lingkungan Universitas Udayana, penguji tesis Prof. Dr. Ir. I Wayan Suarna, MS. dan Dra. Iryanti Eka Suprihatin, M.Sc, PhD. yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan, dan vi

8 koreksi sehingga tesis ini dapat terwujud seperti ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia Kementrian Pendidikan Nasional dan Kebudayaan yang telah memberikan bantuan finansial dalam bentuk Beasiswa Unggulan sehingga meringankan beban penulis dalam menyelesaikan studi ini. Ucapan terima kasih yang tulus kepada orang tua, Ayah dan Ibu serta keluarga, sahabat penulis, keluarga besar SMP Dirga Yusa Ungasan, seluruh teman-teman angkatan 2013 Program Studi Magister Ilmu Lingkungan atas motivasi, dukungan, dan bantuan yang telah diberikan selama ini. Semoga Ida Sang Hyang Widi Wasa selalau melimpahkan rahmat dan karunianya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini. Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari sempurna, karena itu penulis mengharapkan kritikan dan saran yang konstruktif guna perbaikan dan penyempurnaan tesis ini. Penulis berharap semoga tesis ini dapat manfaat bagi pembaca dan untuk pengembangan ilmu pengetahuan pada umumnya. Atas perhatiannya, penulis mengucapkan terima kasih. Denpasar, Juni 2015 Penulis vii

9 ABSTRACT THE DECREASE OF RHODAMINE B IN WASTEWATER USING BIOFILTRATION SYSTEM VEGETATION The textile industry is growing rapidly and as the result it s producing waste that can harm the environment. One of which is rhodamine B. The aim of this study determined effectiveness and capacity of Biofiltration System Vegetation in reducing concentrate of rhodamine-b, total dissolved solid (TDS), total suspended solid (TSS) and the ph stabilization in wastewater. This study contains two processes. The first process, a sample preparation. The last process is a determination of time effectiveness and capacity of Biofiltration System Vegetation in reducing rhodamine B, TSS, TDS and the ph stabilization by soaking for 0, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 and 48 hours. The result showed that biofiltration effectiveness in reducing rhodamine B, TDS and TSS concetrate were 51,70%; 47,60%; 50,44% while the ph obtained at 30 hours treatment time with ph value is 7,5. Capacity of biofiltration system vegetation with volume 0,06 m 3 can reduced rhodamine B, TDS and TSS by 0,2256 ppm; 278,0237 ppm and 9,4978 ppm respectively, while the optimum detention time of wastewater in the biosystem for reducing rhodamine B was 30 hours and for TSS and TDS was 36 hours. It can be concluded that biofiltration system vegetation was able to reduce rhodamine B, TDS, TSS and ph of wastewater. in the further research needs an additional microbial, use of rhodamine B sample with a neutral ph before it is processed and spread of rhodamine B in plants, natural materials, and microbial. Key words: biofiltration system vegetation, rhodamine B, effectiveness, capacity viii

10 ABSTRAK PENURUNAN KADAR RHODAMIN B DALAM AIR LIMBAH DENGAN BIOFILTRASI SISTEM TANAMAN Industri tekstil yang semakin berkembang pesat tidak hanya menghasilkan produk jasa tetapi juga limbah yang mencemari perairan. Salah satunya adalah limbah Rhodamin B. Pemanfaatan teknik biofiltrasi sistem tanaman pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas dan kapasitas biofiltrasi sistem tanaman dalam menurunkan kadar rhodamin B, Padatan Terlarut Total, Padatan Tersuspensi Total dan stabilisasi ph pada air limbah. Penelitian ini dilakukan dalam dua tahapan penelitian. Tahap pertama, penyiapan sampel. Tahap kedua adalah penentuan waktu efektif dan kapasitas biosistem sistem terhadap penurunan rhodamin B, TDS, TSS dan stabilitas ph dalam air dengan merendamnya selama 0, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, dan 48 jam. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa tingkat efektivitas biofiltrasi sistem tanaman dalam menurunkan kadar rhodamin B, TDS, dan TSS adalah 51,07%; 47,60% ; 50,44%. Sedangkan kestabilan ph diperoleh pada waktu perlakuan ke 30 jam dengan nilai ph sebesar 7,5. Kapasitas biofiltrasi sistem tanaman dengan volume 0,06 m 3, menurunkan kadar rhodamin B, TDS, TSS sebesar 0,2256 ppm; 278,0237 ppm dan 9,4978 ppm dengan waktu optimum penurunan rhodamin B ke 30 jam dan untuk TDS dan TSS pada waktu ke 36 jam. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa teknik biofiltrasi sistem tanaman mampu menurunkan kadar rhodamin B, TDS, TSS dan ph pada air limbah. Pada penelitian selanjutnya perlu penambahan jumlah mikroba, penggunaan limbah rhodamin B dengan ph netral sebelum diolah dan penyebaran rhodamin B pada tanaman, material alam, dan mikroba. Kata kunci : biofiltrasi sistem tanaman, rhodamin b, efektivitas, kapasitas ix

11 RINGKASAN PENURUNAN KADAR RHODAMIN B DALAM AIR LIMBAH DENGAN BIOFILTRASI SISTEM TANAMAN Rhodamin B adalah zat warna sintetik berbentuk serbuk kristal, mengandung gugus amino yang bersifat basa dan inti benzen. Zat warna rhodamin B banyak digunakan oleh industri tekstil. Salah satu alternatif penanganan limbah adalah dengan teknik biofiltrasi. Teknik ini memanfaatkan kemampuan aktifitas mikroba mendegradasi/ mengeliminasi senyawa polutan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas serta kapasitas biofiltrasi sistem tanaman dalam menurunkan kadar rhodamin B, Padatan Terlarut Total atau Total Dissolved Solid (TDS), Padatan Tersuspensi Total atau Total Suspended Solid (TSS) dan derajat keasaman (ph). Tahapan penelitian meliputi, tahap pertama menumbuhkan koloni mikroorganisme pada sistem media tersuspensi sampai fase puncak pertumbuhan mikroorganismenya, menyiapkan tanaman pada petak penyerap (ekosistem lahan basah). Tahap berikut adalah perlakuan dengan menentukan waktu efektif biofiltrasi sistem tanaman dan kinerja sistem terhadap penurunan rhodamin B dalam air. Dalam bak tersebut larutan /air limbah diperlakukan dengan merendamnya selama 0, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, dan 48 jam. Data yang diperoleh dalam penelitian ini dianalisis secara deskriptif kuantitatif berupa angka efektivitas dan kapasitas biofiltrasi sistem tanaman serta analisis regresi untuk melihat kurva penurunan konsentrasi rhodamin B terhadap lama waktu perendaman. Biofiltrasi sistem tanaman menyebabkan terjadinya penurunan rhodamin B. Waktu efektif penurunan diperoleh pada 30 jam pada sampel air limbah dengan persentase penurunan sebesar 51,07%. Penurunan kadar rhodamin B pada saat pengolahan disebabkan adanya beberapa proses yang terjadi pada biosistem tersebut. Adanya aktivitas mikroba yang ditambahkan, penyerapan oleh material alam (pasir dan koral), serta penyerapan oleh tanaman Ipomea crassicaulis. Aktivitas mikroba pendegradasi zat warna menyebabkan penurunan pada kadar rhodamin b melalui proses biodegradasi. Proses pengolahan fisika secara adsorpsi dilakukan oleh pasir dan koral, karena pasir dan koral memiliki kandungan silika. Penyerapan rhodamin B oleh tanaman Ipomea crassicaulis dengan aktivitas mikroba yang berada di sekitar akar melalui proses rhizodegradasi. Penurunan kadar TDS terlihat pada waktu perlakuan ke 36 jam dengan persentase penurunan sebesar 47,60%. Penurunan kadar TDS pada biofiltrasi sistem tanaman terjadi akibat adanya bakteri dalam air limbah menyebabkan bahan organik diubah menjadi senyawa/molekul yang lebih kecil. Peranan tanaman dalam menurunkan kadar TDS yaitu adalah proses penyerapan unsur hara oleh akar tanaman, pembusukan akar, distribusi debu dari udara ke dalam limbah. Efektivitas terbesar pada penurunan TSS terjadi pada waktu perlakuan ke 36 jam dengan persentase sebesar 50,44 %. Penurunan kadar TSS dapat disebabkan karena ketersediaan nutrien sebagai bahan makanan bagi bekteri, sehingga aktifitas metabolisme bakteri pun meningkat dan proses degradasi bisa berjalan maksimal. Selain x

12 bakteri, penurunan TSS melalui fitoremediasi dapat terjadi karena padatan tersuspensi yang berupa bahan organik digunakan oleh tumbuhan. Penurunan dan kestabilan nilai ph didapatkan pada waktu perlakuan ke 30 jam dengan nilai 7,5. Penurunan nilai ph disebabkan karena perubahan ph menunjukkan terjadinya proses biodegradasi bahan organik. Kapasitas pengolahan rhodamin B sebesar 0,2256 ppm/m 3 jam. Jadi selama waktu tinggal air limbah 30 jam, 0,06 m 3 bak pengolahan mampu menurunkan nilai rhodamin B sebanyak 0,2256 ppm. Kapasitas penurunan TDS 278,0237 ppm/m 3 jam, dan kapasitas penurunan TSS 9,4978 ppm/m 3 jam. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa biofiltrasi sistem tanaman mampu menurunkan kadar rhodamin B, TDS, TSS dan ph. Untuk penelitian selanjutnya perlu penambahan jumlah mikroba, menggunakan limbah rhodamin B dengan ph netral sebelum diolah, dan penyebaran rhodamin B pada tanaman, material alam dan mikroba xi

13 DAFTAR ISI Halaman SAMPUL DALAM... i PRASYARAT GELAR... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI... iv PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT... v UCAPAN TERIMA KASIH... vi ABSTRAK DAN RINGKASAN... viii DAFTAR ISI... xii DAFTAR TABEL... xv DAFTAR GAMBAR... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xvii BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 5 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Limbah Cair Tekstil Pengolahan Limbah Cair Tekstil Rhodamin B Biofiltrasi Rhizodegradasi Ipomea crassicaulis Peranan Mikroorganisme Dalam Pengolahan Biologis Parameter Kualitas Air Total Dissolved Solid (TDS) Total Suspended Solid (TSS) ph (Derajat Keasaman) BAB III. KERANGKA BERPIKIR, KONSEP, DAN HIPOTESIS PENELITIAN 3.1. Kerangka berpikir xii

14 3.2. Konsep penelitian Hipotesis penelitian BAB IV. METODE PENELITIAN 4.1. Rancangan Percobaan Lokasi dan Waktu Penelitian Ruang Lingkup Penelitian Penentuan Sumber Data Variabel Penelitian Bahan Percobaan Instrumen Penelitian Prosedur Penelitian Penyiapan sampel Penyiapan mikroba yang akan ditambahkan pada biosistem Pembuatan Air Limbah dengan Kandungan Rhodamin B 5 mg/l Penentuan kemampuan biosistem menurunkan kadar.. rhodamin B Penentuan efektivitas biosistem Penentuan kapasistas biosistem Penentuan padatan terlarut tersuspensi Penentuan padatan terlarut total Pengukuran ph Analisis Data BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1. Pembibitan Sedimen Kemampuan Biofiltrasi Sistem Tanaman Efektivitas Biofiltrasi Sistem Tanaman Efektivitas penurunan nilai rhodamin b Efektivitas penurunan nilai TDS (total dissolved solid) Efektivitas penurunan nilai TSS xiii

15 (total suspended solid) Penurunan ph Kapasitas Biofiltrasi Sistem Tanaman BAB VI. SIMPULAN DAN SARAN 6.1. Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA xiv

16 DAFTAR TABEL Tabel Judul Halaman 2.1. Karakteristik dan baku mutu limbah cair industri tekstil Pengaruh ph terhadap komunitas biologi perairan Jumlah koloni mikroba saat pembibitan Hasil pengukuran karakteristik awal limbah rhodamin B Kadar rhodamin B pada berbagai waktu berbeda Kadar TDS pada berbagai waktu berbeda Kadar TSS pada berbagai waktu berbeda ph saat pengolahan pada waktu berbeda Kapasitas biofiltrasi sistem tanaman dari berbagai parameter.. 56 xv

17 DAFTAR GAMBAR Gambar Judul Halaman 2.1. Proses pencelupan kain Reaksi pembentukan rhodamin B Proses rhizodegradasi Ipomea crassicaulis Kerangka konsep Susunan media dalam bak pengolahan biosistem tanaman Penurunan Kadar Rhodamin B Pada Selang Waktu Perlakuan Grafik penurunan kadar TDS pada selang waktu berbeda Grafik penurunan kadar TSS pada selang waktu berbeda Grafik penurunan ph pada selang waktu berbeda xvi

18 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman 1. Data Uji Pendahuluan Pembibitan Mikroba Sedimen Air Limbah Pencelupan Isolat dan Karakter Bakteri dari Rhizodegradasi Limbah Artificial Rhodamin B Analisis Data Foto-foto penelitian xvii

19 BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Rhodamin B adalah zat warna sintetik berbentuk serbuk kristal bewarna kehijauan, bewarna merah keunguan dalam bentuk terlarut pada konsentrasi tinggi dan bewarna merah terang pada konsentrasi rendah. Senyawa ini mengandung gugus amino yang bersifat basa dan memiliki inti benzen. Rhodamin B termasuk senyawa yang sulit didegradasi oleh mikroorganisme secara alami. Zat warna rhodamin B banyak digunakan oleh industri tekstil. Masuknya zat warna rhodamin B dalam perairan merupakan permasalahan lingkungan yang serius. Zat warna akan mempengaruhi ph air lingkungan yang menyebabkan terganggunya mikroorganisme dan hewan air (Laksono, 2009). Masuknya molekul rhodamin B dalam tubuh manusia dapat menimbulkan masalah serius karena dapat menyebabkan iritasi saluran pernafasan, iritasi kulit, iritasi pada mata, iritasi pada saluran pencernaan, keracunan dan kanker hati (Trestiati, 2003). Perkembangan dunia perindustrian di Indonesia terutama industri tekstil di Indonesia semakin meningkat. Dari data yang diperoleh Kementerian Perindustrian Republik Indonesia, usaha tekstil pada tahun 2011 mengalami kenaikan sebesar 7,51% (Kemenperin, 2011). Industri tekstil di Bali adalah salah satu sektor non migas yang menyumbang devisa terbesar. Pemerintah Kota Denpasar secara berkelanjutan meningkatkan produk ekspor salah satunya adalah pakaian jadi/industri garmen, di mana perkembangan dunia industri tekstil dan produk tekstil mengalami perkembangan yang pesat. Akibat dukungan 1

20 2 perkembangan teknologi yang memungkinkan pembuatan produk dengan biaya rendah serta mutu yang tinggi, maka konsekuensi persaingannya adalah untuk meningkatkan perekonomian yang berdampak pada meningkatnya permintaan. Menurut penelitian Sari (2013) jumlah perusahaan garmen di Kota Denpasar 157 buah dan yang tergabung dalam e-commerce sebanyak 44 buah. Ironisnya berkembangnya industri tekstil tidak sebanding dengan pengelohan limbah yang dihasilkan. Sangat jarang yang memperhatikan dan mengolah limbah yang dihasilkan sebelum dibuang ke lingkungan. Kegiatan pewarnaan kain (pencelupan) sangat banyak menggunakan air dan sebagian besar kemudian menjadi air limbah berwarna. Limbah tersebut telah mencemari dan banyak merubah fungsi ekosistem perairan yang menerima beban limbahnya. Pelepasan limbah ke lingkungan, dapat merusak ekosistem tanah, mencemari air tanah, meracuni dan terakumulasi dalam biota serta mengancam kesehatan manusia. Untuk mencegah timbulnya pencemaran lingkungan dan bahaya terhadap kesehatan manusia serta makhluk hidup lainnya, limbah bahan berbahaya dan beracun harus dikelola secara khusus agar dapat dihilangkan atau dikurangi sifat bahayanya. Salah satu alternatif penanganan limbah adalah dengan teknik biofiltrasi. Teknik ini memanfaatkan kemampuan aktifitas mikroba mendegradasi/ mengeliminasi senyawa polutan. Biofiltrasi merupakan suatu reaktor biologis film-tetap (fixed-film) menggunakan kerikil, plastik atau bahan padat lainnya dimana limbah cair dilewatkan. Adanya bahan isian padat menyebabkan mikroorganisme yang terlibat tumbuh dan melekat atau membentuk lapisan tipis

21 3 (biofilm) pada permukaan media tersebut (MetCalf dan Eddy, 1991). Biofiltrasi berupa filter dari medium padat tersebut diharapkan dapat melakukan proses pengolahan atau penyisihan bahan organik terlarut dan tersuspensi dalam limbah cair. Untuk memberikan alternatif pengolahan limbah pencelupan kain yang higenis, unit pengolahan filtrasi berlapis dari pasir dan bebatuan yang dipadukan dengan penyerapan tanaman maupun perombakan mikroba pada risosfir akar akan memberikan hasil efektif bagi pemanfaatan kembali air limbah. Sistem yang memadukan filtrasi secara fisik serta perombakan mikroba bahan organik penyusun warna dan detergen, diterapkan untuk mengolah limbah. Aplikasi metode biofiltasi telah banyak dilaporkan khususnya dalam pengolahan limbah cair, seperti limbah cair industri tahu (Husin, 2008), limbah pabrik alkohol (Suwarno, 2003). Menurut Rittmann dan McCarty (2001), biofiltrasi juga dapat diaplikasikan dalam pengolahan limbah cair bahan-bahan kimia, domestik, bahan makanan, soft drink, landfill leachate dan industri farmasi. 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 (Ulfin, 2001). Hasil penelitian Suyasa dan Dwijani (2007) menyatakan bahwa, pengolahan limbah dengan biosistem menggunakan saringan pasirtanaman mampu menurunkan nilai BOD sebesar 93,63% dan COD sebesar 56,50% pada limbah pencelupan.

22 4 Adopsi dari beberapa hasil penelitian tersebut tentunya dapat dicobakan untuk menurunkan kadar rhodamin B yang biasanya terdapat pada limbah tekstil, dengan memperhatikan beberapa variabel yaitu nilai Padatan Terlarut Total atau Total Dissolved Solid (TDS), Padatan Tersuspensi Total atau Total Suspended Solid (TSS) dan derajat keasaman (ph). Sehingga dapat diketahui bagaimana efektivitas serta kapasitas biofiltrasi sistem tanaman dalam menurunkan kadar rhodamin b dalam air limbah. Dari kombinasi sistem yang dirancang secara ekonomis dengan menggunakan bahan-bahan sederhana dengan teknologi yang aplikatif diharapkan sistem tersebut dapat diterapkan dengan mudah sehingga lingkungan dan pencemaran lingkungan dapat dihindari. 1.2.Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan permasalahan : 1. Bagaimana efektivitas biofiltrasi sistem tanaman dalam menurunkan kadar rhodamin B, Total Dissolved Solid (TDS), Total Suspended Solid (TSS) dan derajat keasaman (ph) pada air limbah? 2. Berapa kapasitas biofiltrasi sistem tanaman dalam menurunkan kadar rhodamin B, Total Dissolved Solid (TDS), dan Total Suspended Solid (TSS) pada air limbah?

23 5 1.3.Tujuan Penelitian 1. Untuk menentukan efektivitas biofiltrasi sistem tanaman dalam menurunkan kadar rhodamin B, Total Dissolved Solid (TDS), Total Suspended Solid (TSS) dan derajat keasaman (ph) pada air limbah. 2. Untuk menentukan kapasitas biofiltrasi sistem tanaman dalam menurunkan kadar rhodamin B, Total Dissolved Solid (TDS), dan Total Suspended Solid (TSS) pada air limbah. 1.4.Manfaat Penelitian 1. Manfaat ilmiah yaitu bahwa hasil penelitian ini dapat menjadi sumbangan ilmu pengetahuan dalam pengembangan biofiltrasi sebagai metode pengolahan limbah cair secara biologi dengan segala modifikasinya. 2. Manfaat praktis yaitu hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan solusi yang tepat bagi pengusaha industri tektil sehingga memungkinkan penerapannya untuk mengurangi limbah rhodamin B yang mencemari perairan.

24 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Limbah Cair Tekstil Setiap aktivitas yang dijalankan selalu menghasilkan limbah, yang berupa padat, cair ataupun gas. Limbah cair adalah sampah cair dari suatu lingkungan masyarakat, terdiri dari air yang telah dipergunakan dengan hampir 0,1%-nya berupa benda benda padat yang terdiri dari zat organik dan anorganik. Limbah cair yang dihasilkan oleh proses-proses pabrik dan industri yang mempergunakan air dalam jumlah sedang sampai banyak disebut sampah industri. Istilah sampah industri pada umumnya terbatas pada sampel cair yang karena alasan warna, isinya yang padat, kandungan anorganik atau organik, kadar garam, keasaman dan sifat-sifat khas mereka yang dapat menimbulkan masalah pencemaran air (Mahida, 1984). Menurut Peraturan Pemerintah RI No. 82 Tahun 2001 Pasal 1 ayat (11) tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia, sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak dapat berfungsi sesuai dengan peruntukannya. Adapun klasifikasi mutu air menurut PP Nomor 82 tahun 2001 Pasal 8 ayat (1) ditetapkan menjadi 4 (empat) kelas, yaitu

25 8 a. Kelas satu, air yang dapat digunakan untuk air baku air minum, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut b. Kelas dua, air yang dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. c. Kelas tiga, air yang dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. d. Kelas empat, air yang dapat digunakan untuk mengairi pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. Kandungan zat-zat pencemar dalam limbah tekstil tergantung pada proses yang dilakukan yaitu proses pemintalan benang, penenunan dan pencelupan. Pemintalan benang adalah proses pembuatan benang dari serat kapas, serat poliester atau bahan lainnya. Penenunan adalah penyusunan benang menjadi kain. Kain hasil penenunan selanjutnya mengalami proses pencelupan untuk meningkatkan nilai komersial kain. Proses pencelupan kain pada dasarnya meliputi penghilangan kanji (desizing), pelepasan wax (scouring), pengelantangan (bleaching), mercerising

26 9 dan pencelupan (dyeing). Secara garis besar tahapan dalam produksi tekstil disajikan pada Gambar 2.1 Air, Asam, dan enzim Kain Desizing NaOH/Na 2 CO 3 Bahan organik Scouring NaOCl/CaOCl 2 ph tinggi, deterjen Bleaching NaOH Bahan organik Mercerizing Zat Warna Silikon dan fungisida Dyeing Proses akhir ph tinggi Zat warna, bahan organik, dan panas Kain Jadi Bahan organik Gambar 2.1 Proses Pencelupan Kain (Rahmacandran, 2010) Desizing merupakan penghilangan sisa-sisa bahan seperti pati dan polivinil alkohol. Proses desizing dapat menggunakan asam atau enzim. Scouring merupakan penghilangan pengotor-pengotor alami yang terdapat pada kain

27 10 melalui proses saponifikasi pada ph tinggi. Sabun atau detergen ditambahkan selama proses scouring untuk mengendapkan kalsium, magnesium maupun besi yang terdapat pada kain. Bleaching merupakan penghilangan zat warna alami pada kain yang tidak diinginkan. Mercerising adalah pengolahan kain menggunakan larutan alkali pekat yang bertujuan untuk meningkatkan kemampuan serat mengikat zat warna dan penampakan kain yang lembut (Sunarto, 2008). Karakteristik limbah cair yang dihasilkan industri tekstil sangat erat hubungannya dengan bahan-bahan yang digunakan dalam tahapan proses pembuatan tekstil. Karakteristik dan baku mutu limbah cair industri tekstil disajikan seperti pada Tabel 2.1. di bawah ini. Tabel 2.1. Karakteristik dan Baku Mutu Limbah Cair Industri Tekstil Parameter Satuan Kadar Maksimum Menurut KepMen LH No. 51/MENLH/10/1995 Biological oxygen demand (BOD) mg/l 60,0 Chemical oxygen demand (COD) mg/l 150,0 Total suspended solid (TSS) mg/l 50,0 ph - 6,0-9,0 Warna Pt-Co - (Sumber : KepMen LH No. 51/MENLH/10/1995) 2.2. Pengolahan Limbah Cair Tekstil Pengolahan limbah cair dilakukan untuk mengurangi zat pencemar, seperti zat organik, senyawa mengandung nitrogen, padatan tersuspensi/terendapkan,

28 11 senyawa garam dan lain-lain. Kebayakan zat pencemar tersebut terutama zat organik, merupakan zat penyerap oksigen, sehingga mengurangi kadar oksigen terlarut di dalam air dan mengganggu kehidupan biota air. Hasil limbah cair dari penyempurnaan kapas biasanya langsung diproses secara biologi, karena proses kimia secara koagulasi dan flokulasi membutuhkan banyak koagulan untuk menghilangkan BOD yang tinggi. Limbah zat warna biasanya tidak dapat hilang pada proses biologi, maka perlu dilakukan proses koagulasi kimia atau absorpsi dengan karbon aktif. Untuk mencapai hasil yang baik secara ekonomis perlu dilakukan hal-hal berikut : a. Perlu dilakukan pemisahan untuk limbah pencelupan yang mengandung garam-garam krom atau tembaga yang digunakan untuk tahan luntur pada zat warna. Selanjutnya diolah secara proses pengendapan garam-garam logam berat dan diberlakukan secara khusus sebagai limbah dari bahan beracun berbahaya (B3). b. Limbah pencelupan lainnya juga dipisahkan sebelum proses pembilasan, untuk diolah khusus secara koagulasi dan flokulasi, baru kemudian dicampur dengan limbah lain untuk di proses secara biologi atau secara proses penyerapan oleh karbon aktif. c. Perlu dilakukan pengkondisian terhadap limbah cair sebelum pengolahan secara biologi antara lain suhu yang sesuai dengan suhu pembiakan mikroorganisme (sekitar 35ºC), ph antara 6,5 9,5 (Malik, 2005). Pengolahan limbah tekstil dapat dilakukan secara fisika, kimia, dan biologi. Proses fisika yang digunakan dalam pengolahan limbah adalah proses

29 12 penyaringan dan adsorpsi. Penyaringan merupakan proses pemisahan padat-cair melalui suatu alat penyaring, sedangkan proses adsorpsi dilakukan dengan penambahan adsorben seperti zeolit, karbon aktif, serbuk gergaji. Pengolahan limbah cair dengan cara adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu ukuran partikel, ph dan lama waktu kontak antara adsorben dengan bahan pencemar (Mattioli et al., 2002). Pengolahan limbah secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, dan zat organik beracun dengan menambahkan bahan kimia tertentu. Salah satu contoh pengolahan limbah secara kimia adalah koagulasi. Prinsip koagulasi adalah penambahan koagulan seperti MgSO 4 atau Al 2 (SO 4 ) 3 pada limbah sehingga terjadi interaksi antara bahan pencemar dengan koagulan membentuk endapan (Said, 2009). Pengkajian biodegradasi zat warna tekstil secara biologi lebih banyak diarahkan dengan menggunakan bakteri dan jamur. Beberapa bakteri pada kondisi anaerob dilaporkan mampu untuk mendegradasi zat warna azo di antaranya Aeromonas sp., Pseudomonas sp., dan Flavobacterium sp. Sebaliknya, ada beberapa bakteri yang dilaporkan mampu mendegradasi zat warna azo pada kondisi aerob diantaranya adalah Plesiomonas sp. dan Vibrio sp. (Sastrawidana, 2009). Pada kondisi anaerob degradasi zat warna tekstil menggunakan bakteri lebih cepat dibandingkan dengan kondisi aerob, namun kelemahannya yaitu menghasilkan amina aromatik yang bersifat lebih toksik dibandingkan dengan zat warna azo itu sendiri. Hasil uji toksisitas menunjukkan degradasi limbah tekstil

30 13 pada kondisi anaerob lebih toksik dibandingkan dengan limbah awal (Sastrawidana, 2009) Rhodamin B Rhodamin B merupakan zat warna yang digunakan pada industri tekstil dan kertas, sebagai pewarna kain, kosmetika, produk pembersih mulut, dan sabun. Nama lain rhodamin B adalah D and C Red no 19. Food Red 15, ADC Rhodamine B, Aizen Rhodamine, dan Brilliant Pink (O neil, 2006). Penggunaan rhodamin B dalam industri akan mengakibatkan senyawa tersebut banyak ditemukan dalam limbah cair hasil industri. Limbah cair hasil industri tanpa pengelolaan lebih lanjut kemudian dialirkan ke sungai-sungai yang akan dimanfaatkan oleh masyarakat untuk keperluan sehari-hari. Hal ini akan memberikan dampak yang fatal terhadap kehidupan masyarakat terutama dalam bidang kesehatan. Rhodamin B merupakan hasil reaksi antara satu molekul Ptalat anhidrat atau suksinat anhidrat dengan dua molekul meta dietilaminofenol seperti reaksi pada Gambar 2.2 berikut

31 14 CO CO O Ptahalat anhidrat atau + N(C 2 H 5 ) 2 OH m-dimetilaminophenol COOH CH 2 (C 2 H 5 ) 2 N O N OH + (C 2 H 2 ) Suksinat anhidrat COOH Cl - Rhodamin B Gambar 2.2 Reaksi pembentukan rhodamin B (Kusuma, 2006) Sifat-sifat fisik yang dimiliki oleh rhodamin B adalah sebagai berikut : Berat molekul Rumus molekul Titik leleh Kelarutan : 479 gr/mol :C 28 H 31 N 2 O 3 Cl :165 C :sangat larut dalam air dan alkohol, sedikit larut dalam asam klorid dan natrium hidroksida

32 15 Nama kimia :N-[9-(2-carboxyphenyl)-6-(diethylamino)-3H-xanthen-3 ylidene]-n-ethylethanaminium chloride Nama lain :tetraethylrhodamine; D & C Red No. 19; rhodamine B chloride; C.I. Basic Violet 10; C.I Bentuk :kristal bewarna hijau atau serbuk ungu kemerahan Rhodamin B berikatan dengan klorin ( Cl ). Atom klorin merupakan senyawa halogen yang berbahaya dan reaktif. Jika tertelan, maka senyawa ini akan berusaha mencapai kestabilan dalam tubuh dengan cara mengikat senyawa lain dalam tubuh, hal inilah yang bersifat racun bagi tubuh. Reaksi untuk mengikat ion klorida disebut sebagai sintesis zat warna. Disini dapat digunakan Reaksi Frield- Crafts untuk mensintesis zat warna seperti triarilmetana dan xentana. Reaksi antara ftalat anhidrida dengan resorsinol dengan keberadaan seng klorida menghasilkan fluoresein. Apabila resorsinol diganti dengan N-Ndietilaminofenol, reaksi ini akan menghasilkan rhodamin B (Purnamasari, 2013) Biofiltrasi Penanganan limbah cair perlu mendapatkan perhatian yang intensif oleh semua pihak. Penanganan limbah cair setidaknya dapat meminimalisasi kandungan zat-zat polutan terutama bahan organik yang berpotensi merusak lingkungan. Biofiltrasi merupakan salah satu proses pengolahan air limbah secara biologis yang pada prinsipnya melibatkan mikroba sebagai media penghancur bahan-bahan pencemar tertentu terutama senyawa organik (Muhamad, 2010).

33 16 Biofiltrasi memanfaatkan material hidup untuk menangkap dan secara biologis mendegradasi polutan didalamnya. Biofiltrasi air limbah domestik merupakan proses pengolahan yang unik dibandingkan dengan pengolahan biologis lainnya dimana mikroorganisme menempel pada media kontak dan air limbah dialirkan melewatinya untuk diolah. Teknologi biofiltrasi ini secara umum dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu (a) sistem konvensional dimana mikroorganisme menempel secara alami pada media kontak dan (b) penempelan mikroorganisme secara artifisial pada material polimer. Dalam sistem biofiltrasi modern, mikroorganisme ditempelkan pada media kontak atau diperangkap dalam suatu membran sehingga dapat lebih meningkatkan penyisihan BOD dan padatan tersuspensi dibandingkan dengan teknologi biofiltrasi konvensional. Lebih jauh lagi, penyisihan BOD dan padatan tersuspensi dalam air limbah dapat tercapai dengan baik apabila mekanisme dan parameter yang mempengaruhi kekuatan penempelan biofilm pada permukaan artifisial dapat diketahui dan dikontrol (Djonoputro et al, 2012). Proses pengolahan air limbah dengan proses biofilter dilakukan dengan cara mengalirkan air limbah ke dalam reaktor biologis yang telah diisi dengan media penyangga untuk pengembangbiakkan mikroorganisme dengan atau tanpa aerasi. Untuk proses anaerobik dilakukan tanpa pemberian udara atau oksigen. Biofiler yang baik adalah menggunakan prinsip biofiltrasi yang memiliki struktur menyerupai saringan dan tersusun dari tumpukan media penyangga yang disusun baik secara teratur maupun acak di dalam suatu biofilter. Adapun fungsi dari media penyangga yaitu sebagai tempat tumbuh dan berkembangnya bakteri yang

34 17 akan melapisi permukaan media membentuk lapisan massa yang tipis (biofilm) (Herlambang, 2003). Biofiltrasi telah banyak digunakan dalam pengolahan limbah cair, seperti limbah cair industri tahu, dimana COD turun hingga 62% (Husin, 2008), limbah pabrik alkohol (Suwarno et al, 2003) serta penelitian penelitian Suyasa dan Dwijani (2007) dimana sistem biofiltrasi mampu menurunkan nilai BOD sebesar 93,63% dan COD sebesar 56,50 % pada limbah pencelupan. Menurut Rittmann dan McCarty (2001), biofiltrasi juga dapat diaplikasikan dalam pengolahan limbah cair bahan-bahan kimia, domestik, bahan makanan, soft drink, landfill leachate dan industri farmasi. Selain limbah cair organik, metode biofiltrasi mampu menyerap logam berat Cr hingga 92% (Ulvin, 2005) Rhizodegradasi Rhizodegradasi merupakan bagian dari proses fitoremediasi dengan pelepasan produk ke zona akar. Rhizodegradasi yaitu penguraian zat-zat kontaminan oleh aktivitas mikroba (ragi, fungi atau bakteri) yang berada disekitar tumbuhan. Mikroba mengkonsumsi dan menguraikan atau mengubah bahan organik untuk dipergunakan sebagai bahan nutrient (Schnoor, 2005). Beberapa jenis mikroorganisme dapat menguraikan bahan organik seperti minyak atau larutan yang berbahaya bagi manusia dan mengubah bahan-bahan berbahaya tersebut menjadi bahan kurang berbahaya melalui proses degradasi. Senyawasenyawa alami yang dilepaskan oleh akar tumbuhan seperti zat gula, alkohol dan asam yang mengandung karbon organik berfungsi sebagai sumber nutrient bagi

35 18 mikrobia tanah dan penambahan nutrient akan memacu aktivitas mikrobia tersebut (Sudrajat, 2010). Gambar 2.3 Proses rhizodegradasi (EPA, 2000) Mekanisme rhizodegradasi yaitu dengan cara tumbuhan mengeluarkan dan mentransportasikan oksigen dan air ke dalam tanah. Tumbuhan juga menstimulasi biodegradasi melalui mekanisme lain seperti penyetopan metabolisme lain dan mentransportasikan oksigen atmosfer ke dalam daerah akar. Polutan diuraikan oleh mikroba dalam tanah, yang diperkuat/sinergis oleh ragi, fungi, dan zat-zat keluaran akar tumbuhan (eksudat) yaitu gula, alcohol, asam. Eksudat itu merupakan makanan mikroba yang menguraikan polutan maupun biota tanah lainnya. Proses ini adalah tepat untuk dekontaminasi zat organik (EPA, 2000).

36 Ipomea crassicaulis Ipomoea crassicaulis lebih dikenal di daerah Jawa dengan nama kangkungan. Tumbuhan yang berasal dari Amerika Tengah ini, dulunya banyak ditanam sebagai tanaman hias, namun kini telah mengalami naturalisasi dan tumbuh di sembarang tempat (Lingga, 1992). Tumbuh di daerah yang lembab, khususnya daerah yang memiliki kadar air yang tinggi. Di pinggiran sungai, pinggir jalan dan di areal persawahan. Pertumbuhannya yang cepat kadang membuat orang menganggap bahwa tanaman ini adalah tanaman pengganggu (gulma) sehingga harus dimusnahkan. Habitat Ipomea crassicaulis berupa semak, tumbuh tegak atau condong, bergetah putih seperti air susu. Tinggi dapat mencapai lebih dari 2 m., tumbuh pada ketinggian sekitar m dpl. Akar I.crassicaulis berkayu, kompak, ulet, bentuk kerucut, memanjang ke bawah, warna putih-coklat, panjang 0,15-1,0 m, diameter 1-2,5 cm. Batang I. crassicaulis berkayu, bulat, kompak, permukaan batang banyak lentisel, bergetah, tinggi batang 1,5-2,5 m, diameter 0,5-3 cm. Tangkai daun I. crassicaulis berongga, licin, panjang 5-7 cm, diameter 3-5 mm Helai daun I.crasssicaulis bentuk jantung, ujung runcing, pangkal berlekuk, pertulangandaun menyirip, permukaan licin, tepi rata,ukuran helai 5-20x4-14 cm (Suratman, 2000). Tanaman ini memiliki warna daun hijau, dengan daun berbentuk waru atau daun pada umumnya, bentuk bunga seperti trompet dengan warna bunga ungu. Ditunjukkan dalam Gambar 2.4

37 20 Gambar 2.4 Ipomea crassicaulis Tanaman ini dapat diperbanyak dengan cara mengambil sebagian rumpunnya, salah satunya dengan cara stek batang. Varietas Ipomea lainnya yang banyak dikenal yaitu Ipomoea horsfalliae, I. alba, I. leari, I. melanotricha, I. setosa, I. nil. Taksonomi tumbuhan Ipomoea crassicaulis adalah sebagai berikut : Divisi : Angiospermae Kelas : Dycotiledone Bangsa : Convolvuales Suku : Convolvulaceae Jenis : Ipomea Spesies : Ipomoea crassicaulis Beberapa penelitian sebelumnya menyebutkan pengolahan limbah dengan sistem biofiltrasi menggunakan tanaman Ipomea crassicaulis dapat menurunkan

38 21 COD 83,93%, nitrat 55,54%, ph 36,43% (Angraeni, 2014), BOD 83,30 %, TDS 87,02 % dan klorida 91,67 % (Sudyadnyana, 2012) Peranan Mikroorganisme Dalam Pengolahan Biologis Dalam pengolahan biologis keberadaan mikroorganisme sangat dibutuhkan karena proses tidak akan berlangsung tanpa kehadiran mikroorganisme pengurai. Bakteri, jamur, alga, protozoa, crustacea dan virus adalah mikroorganisme yang berperan penting dalam proses pengolahan air buangan. Diantara mikroorganisme yang memegang peranan terpenting adalah bakteri dan juga yang paling banyak digunakan dalam proses pengolahan air buangan, sehingga struktur sel mikroorganisme lainnya dapat disamakan dengan bakteri (Metcalf & Eddy, 1991). Untuk memperoleh hasil yang memuaskan dari suatu proses pengolahan air limbah secara biologis diperlukan desain sistem pengolahan yang efektif. Untuk mendapatkan desain yang efektif diperlukan faktor-faktor berikut : 1. Kebutuhan nutrisi mikroorganisme. 2. faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. 3. Metabolisme mikroorganisme Hubungan antara pertumbuhan mikroorganisme dan pemakaian substrat Berdasarkan temperatur untuk tumbuh dan berkembang biak, maka mikroorganisme dapat digolongkan menjadi 3 (tiga) jenis, yaitu : 1. Mikroorganisme Psikofilik, yaitu mikroorganisme yang hidup dan tumbuh pada temperatur (10 30)ºC, dengan temperatur optimal (12 18) ºC.

39 22 2. Mikroorganisme Mesofilik, yaitu mikroorganisme yang hidup dan tumbuh pada temperatur (20 50) ºC, dengan temperatur optimal (25 40) ºC. 3. Mikroorganisme Thermofilik, yaitu mikroorganisme yang hidup dan tumbuh pada temperatur (35 75) ºC, dengan temperatur optimal (55 65) ºC. (Kusnadi, 2003). Menurut BPPT, mikroorganisme mengalami proses metabolisme yang terdiri dari katabolisme dan anabolisme. Proses anabolisme memerlukan energi (reaksi endergonik) dan terjadi pada proses sintesa mikroorganisme. Sedangkan proses katabolisme yang terjadi pada proses oksidasi dan respirasi merupakan reaksi eksergonik karena melepaskan energi. Proses transformasi substrat berlangsung dalam suatu kelompok protein yang berperan sangat penting dalam proses biologis, yaitu enzim yang bersifat katalis Parameter Kualitas Air Total Dissolved Solid (TDS) TDS (Total Dissolved Solid) atau padatan terlarut total adalah bahan-bahan terlarut dalam air yang tidak tersaring dengan kertas saring Milipore dengan ukuran pori-pori 0,4µm (Bambang, 1996). Total padatan terlarut dapat pula merupakan konsentrasi jumlah ion kation (bermuatan positif) dan anion (bermuatan negatif) di dalam air. Analisa padatan terlarut total merupakan pengukuran kualitatif dari jumlah ion terlarut, tetapi tidak menjelaskan sifat atau hubungan ion. Selain itu, pengujian tidak memberikan wawasan dalam masalah kualitas air yang spesifik. Padatan terlarut total digunakan sebagai uji indikator

40 23 untuk menentukan kualitas umum dari air. Sumber padatan terlarut total dapat mencakup semua kation dan anion terlarut (Oram, B.,2010). Sumber utama untuk TDS dalam perairan adalah limpahan dari pertanian, limbah rumah tangga, dan industri. Unsur kimia yang paling umum adalah kalsium, fosfat, nitrat, natrium, kalium dan klorida. Banyak zat terlarut yang tidak diinginkan dalam air. Mineral, gas, zat organik yang terlarut mungkin menghasilkan warna, rasa dan bau yang secara estetis tidak menyenangkan. Beberapa zat kimia mungkin bersifat racun, dan beberapa zat organik terlarut bersifat karsinogen. Dua atau lebih zat terlarut khususnya zat terlarut dan anggota golongan halogen akan bergabung membentuk senyawa yang bersifat lebih dapat diterima daripada bentuk tunggalnya (Effendi, 2003) Total Suspended Solid (TSS) TSS (Total Suspended Solid) atau padatan tersuspensi total adalah bahanbahan tersuspensi dan tidak terlarut dalam air. TSS dapat juga diartika residu dari padatan total yang tertahan oleh saringan dengan ukuran partikel maksimal 2μm atau lebih besar dari ukuran partikel koloid. TSS menyebabkan kekeruhan pada air akibat padatan tidak terlarut dan tidak dapat langsung mengendap (Bambang, 1996). Semakin tinggi padatan tersuspensi yang terkandung dalam suatu perairan maka perairan tersebut semakin keruh. Kekeruhan pada perairan yang tergenang (lentik) lebih banyak disebabkan oleh bahan tersuspensi yang berupa koloid dan partikel-partikel halus, sedangkan pada sungai yang sedang banjir disebabkan karena adanya larutan tersuspensi yang terbawa arus air. TSS merupakan tempat

41 24 berlangsungnya reaksi-reaksi kimia yang heterogen, dan berfungsi sebagai bahan pembentuk endapan yang paling awal dan dapat menghalangi kemampuan produksi zat organik di suatu perairan (Tarigan dan Edward, 2003). TSS terdiri dari partikel-partikel yang ukuran maupun beratnya lebih kecil dari sedimen, misalnya tanah liat, bahan-bahan organik tertentu, sel-sel mikroorganisme, dan sebagainya (Nasution, 2008). Yang termasuk TSS adalah lumpur, tanah liat, logam oksida, sulfida, ganggang, bakteri dan jamur. TSS umumnya dihilangkan dengan flokulasi dan penyaringan. Material tersuspensi mempunyai efek yang kurang baik terhadap kualitas badan air karena dapat menyebabkan menurunkan kejernihan air dan dapat mempengaruhi kemampuan ikan untuk melihat dan menangkap makanan serta menghalangi sinar matahari masuk ke dalam air. Endapan tersuspensi dapat juga menyumbat insang ikan, mencegah telur berkembang. Ketika suspended solid tenang di dasar badan air, dapat menyembunyikan telur dan terjadi pendangkalan pada badan air sehingga memerlukan pengerukan yang memerlukan biaya operasional tinggi. Kandungan TSS dalam badan air sering menunjukan konsentrasi yang lebih tinggi pada bakteri, nutrien, pestisida, logam didalam air (Margareth, 2009). Kandungan TSS yang tinggi dapat dipengaruhi oleh kadar besi (Fe), Mangan (Mn), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), dan zat-zat lain yang tersuspensi dalam air.

42 ph (Derajat Keasaman) Derajat keasaman merupakan gambaran jumlah atau aktivitas ion hidrogen dalam perairan. Secara umum nilai ph menggambarkan seberapa besar tingkat keasaman atau kebasaan suatu perairan. Perairan dengan nilai ph = 7 adalah netral, ph < 7 dikatakan kondisi perairan bersifat asam, sedangkan ph > 7 dikatakan kondisi perairan bersifat basa (Effendi, 2003). Secara alamiah, ph perairan dipengaruhi oleh konsentrasi karbondioksida (CO 2 ) dan senyawa bersifat asam. Semakin banyak CO 2 yang dihasilkan dari hasil respirasi, reaksi secara bertahap melepaskan ion H + yang menyebabkan ph air turun. Reaksi sebaliknya terjadi pada peristiwa fotosintesis yang membutuhkan CO 2, sehingga menyebabkan ph air naik. Pada peristiwa fotosintesis, fitoplankton dan tanaman air lainnya akan mengambil CO 2 dari air sehingga mengakibatkan ph air meningkat pada siang hari dan menurun pada waktu malam hari. Larutan asam bersifat korosif. ph juga mempengaruhi toksisitas suatu senyawa kimia. Senyawa amoniak yang dapat terionisasi banyak ditemukan di perairan dengan ph rendah. Biota akuatik sensitif terhadap perubahan ph. Standar baku ph untuk kehidupan biota akuatik adalah sekitar (Mackereth et al, 1989). Adanya karbonat, bikarbonat dan hidroksida akan menaikkan kebasaan air, sementara adanya asam-asam mineral bebas dan asam karbonat menaikkan keasaman suatu perairan. Limbah buangan industri dan rumah tangga dapat mempengaruhi nilai ph perairan (Mahida, 1993).

43 26 Karena ph mempunyai pengaruh yang besar terhadap kehidupan tumbuhan dan hewan akuatik, maka ph suatu perairan seringkali dipakai sebagai petunjuk baik atau buruknya perairan sebagai lingkungan hidup Pengaruh ph terhadap komunitas biologi perairan dapat dilihat pada Tabel Tabel 2.2. Pengaruh ph terhadap komunitas biologi perairan Nilai ph Pengaruh Umum a. Keanekaragaman plankton dan bentos sedikit 6,0 6,5 menurun. b. Kelimpahan total, biomassa dan produktivitas tidak mengalami perubahan. a. Penurunan nilai keanekaragaman plankton dan bentos semakin tampak. 5,5 6,0 b. Kelimpahan total, biomassa dan produktivitas masih belum mengalami perubahan yang berarti. c. Alga hijau berfilamen mulai tampak pada zona litoral. a. Penurunan keanekaragaman dan komposisi jenis plankton, perifiton dan bentos semakin besar. 5,0 5,5 b. Terjadi penurunan kelimpahan total dan biomassa zooplankton dan bentos. c. Alga hijau berfilamen semakin banyak. d. Proses nitrifikasi terhambat. a. Penurunan keanekaragaman dan komposisi jenis plankton, perifiton dan bentos semakin besar. 4,5 5,0 b. Penurunan kelimpahan total dan biomassa zooplankton dan bentos. c. Alga hijau berfilamen semakin banyak. d. Proses nitrifikasi terhambat. (Sumber : Effendi (2003))

44 BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS PENELITIAN 3.1. Kerangka Berpikir Perkembangan dunia perindustrian di Indonesia terutama industri tekstil begitu pesat di Indonesia. Industri mempunyai pengaruh besar kepada lingkungan, karena mengubah sumber alam menjadi produk baru dan menghasilkan limbah produksi yang mencemari lingkungan. Limbah produksi bisa mencemarkan bahkan merusak lingkungan, baik untuk jangka waktu yang pendek maupun jangka waktu yang panjang. Industri tekstil mengeluarkan air limbah dengan BOD, COD, dan warna yang tinggi (Sunarto, 2008). Salah satu zat warna yang sering digunakan pada industri tekstil adalah zat warna Rhodamin b. Zat warna rhodamin b pada dasarnya adalah racun bagi tubuh manusia. Pencemaran akibat zat warna ke air lingkungan perlu mendapat perhatian yang sungguh-sungguh agar tidak sampai masuk ke dalam tubuh manusia melalui air minum. Zat warna akan mempengaruhi ph air lingkungan yang menyebabkan terganggunya mikroorganisme dan hewan air (Syukri, 2007).. Untuk mencegah timbulnya pencemaran lingkungan dan bahaya terhadap kesehatan manusia serta makhluk hidup lainnya, limbah bahan berbahaya dan beracun harus dikelola secara khusus agar dapat dihilangkan atau dikurangi sifat bahayanya. Salah satu alternatif penanganan limbah yang mudah dan efisien adalah dengan teknik biofiltrasi. Pada dasarnya prinsip biofiltrasi melibatkan mikroba sebagai media penghancur bahan-bahan pencemar tertentu terutama senyawa organik (Muhamad 2010). Pengembangan teknik biofiltrasi juga dapat 26

45 27 menggunakan unit pengolahan filtrasi berlapis dari pasir dan bebatuan yang dipadukan dengan penyerapan tanaman maupun perombakan mikroba pada risosfir akar (Suyasa dan dwijani, 2007) yang selanjutnya disebut dengan kolam biosistem. Penyerapan oleh akar atau rhizodegradasi menguraikan zat-zat kontaminan oleh aktivitas mikroba (ragi, fungi atau bakteri) yang berada disekitar tumbuhan. Mikroba mengkonsumsi dan menguraikan atau mengubah bahan organik untuk dipergunakan sebagai bahan nutrient (Schnoor, 2005). Diantara mikroba yang memegang peranan terpenting dan juga yang paling banyak digunakan dalam proses pengolahan air buangan adalah bakteri sehingga struktur sel mikroba lainnya dapat disamakan dengan bakteri (Metcalf & Eddy, 1991). Percobaan ini diawali dengan penyiapan tanaman sebagai media tanam yaitu Ipomea crassicaulis dan pembibitan bakteri yang diambil dari limbah pencelupan. Setelah itu dilanjutkan dengan melakukan pengolahan air limbah. Bak biosistem yang telah diisi pasir, koral, dan tanaman dialiri limbah buatan rhodamin B. Pengamatan yang dilakukan setiap selang waktu pengolahan adalah pengukuran ph, konsentrasi rhodamin B, TSS dan TDS. Perlakuan ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas dan kapasitas biofiltrasi sistem tanaman dalam menurunkan kadar rhodamin B.