INDUSTRI AIR KEMASAN (STUDI KASUS : INDUSTRI AIR KEMASAN XYZ)

Transkripsi

1 PERENCANAAN SUBSURFACE FLOW CONSTRUCTED WETLAND PADA PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI AIR KEMASAN (STUDI KASUS : INDUSTRI AIR KEMASAN XYZ) DESIGN OF SUBSURFACE FLOW CONSTRUCTED WETLAND WASTEWATER TREATMENT IN THE BOTTLED WATER INDUSTRY (CASE STUDY : THE XYZ BOTTLED WATER INDUSTRY) Zulisnaini Sokhifah Jurusan Teknik Lingkungan-FTSP-ITS * zulisnaini@enviro.its.ac.id Abstrak Dari hasil penelitian diperoleh prosentase removal tertinggi pada reaktor subsurface flow constructed wetland yaitu prosentase removal total phosphat dapat mencapai 93%, prosentase removal MBAS mencapai 85%, prosentase removal TKN mencapai 81%, dan prosentase removal rasio C/N mencapai 95%. Sedangkan perencanaan unit pengolah limbah diperoleh volume unit bak pengumpul yaitu 0,6 m 3, volume unit subsurface flow constructed wetland yaitu 7,3 m 3, dan volume unit bak penampung yaitu 0,4 m 3. Kata kunci: Subsurface flow constructed wetland, MBAS, Aspek Teknologi, dan Aspek Ekonomi Abstract Based on the research result, the highestthe highest removal percentage obtained from the analysis of subsurface flow constructed wetland, the percentage of the total phosphat removal is 93%, the percentage of MBAS removal is 85%, the percentage of TKN removal is 81%, and the percentage of C/N ratio removal is 95%. While the volume of the collecting pond is 0.6 m 3, the volume of subsurface flow constructed wetland is 7.3 m 3, and the volume of the reservoir is 0.4 m 3. Key words : Subsurface flow constructed wetland, MBAS, technological aspects, and economic aspects 1

2 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Industri air kemasan XYZ merupakan salah satu industri di Indonesia yang menerapkan sistem manajemen lingkungan untuk menjaga kualitas lingkungan. Dalam proses produksi dan pengoperasiannya, industri ini menghasilkan limbah yang dapat berdampak terhadap lingkungan, sehingga memerlukan penanganan yang tepat berupa inovasi terhadap unit-unit pengolahan limbah yang telah ada agar dampak lingkungan dapat diminimalkan. Di antara limbah produksi yang dihasilkan industri air kemasan adalah air limbah yang berasal dari pencucian galon. Pada kondisi sebenarnya, industri air kemasan belum memiliki pengolahan air limbah. Perencanaan pengolah air limbah pada proses tersebut sangat diperlukan untuk meminimalkan dampak lingkungan yang dapat timbul. Berbagai cara untuk meminimalkan dampak terhadap lingkungan. Analisis data yang diperlukan terkait dengan dampak yang ditimbulkan harus dilakukan dalam jangka waktu tertentu, misalnya data tentang sumber limbah, debit limbah pada jangka waktu tertentu, jenis dan karakteristik limbah. Data kondisi lapangan, proses produksi serta peraturan standar baku mutu yang diterapkan juga diperlukan guna mendukung analisis yang dilakukan. Peraturan yang digunakan adalah Keputusan Gubernur Nomor 45 Tahun 2002 tentang Baku Mutu Limbah Cair Industri dan Kegiatan Usaha Lainnya, Peraturan Daerah Jawa Timur No. 2 Tahun 2008 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, serta Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 10 Tahun 1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri. Berdasarkan peraturan tersebut terdapat beberapa parameter air limbah yang melebihi baku mutu yaitu Total Phosphat, Total Kjeldahl Nitrogen, dan MBAS. Air limbah tersebut dapat mencemari badan perairan jika dibuang secara kontinyu. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengolahan air limbah sebelum dibuang ke badan air penerima. 2

3 Beberapa laporan tugas akhir yang mendukung penelitian dan perencanaan Subsurface Flow Constructed wetland ini. Di antara laporan tugas akhir tersebut menjelaskan bahwa berbagai macam jenis tanaman yang digunakan pada constructed wetland. Jenis tanaman yang digunakan pada constructed wetland dengan sistem free water surface adalah cattail (typha), reed (phramingtes), rush (juncus), bulrush (scirpus), arrowhead, dan sedges, (Herumurti, 2005). Sedangkan salah satu jenis tanaman yang digunakan pada subsurface flow constructed wetland adalah tanaman kana (Ningrum, 2008). Tanaman kana memiliki tingkat adaptasi yang relatif baik terhadap kelembaban media tanam yang cukup tinggi. Selain itu, tanaman kana juga mudah ditemukan dan mudah dikembangbiakkan, (Herumurti, 2005). Pemanfaatan kembali air limbah dapat diaplikasikan dalam sistem Subsurface Flow Constructed Wetland. Berbagai kandungan di dalam air limbah akan dapat dimanfaatkan oleh tanaman yang ditanam pada Subsurface Flow Constructed Wetland. Senyawa nitrogen dan fosfor yang secara alami dibutuhkan oleh tanaman akan dipenuhi oleh air limbah yang digunakan, sehingga air limbah dapat diasosiasikan sebagai pupuk cair alami. Hal ini juga menghemat air untuk pengairan taman, karena perencanaan Subsurface Flow Constructed Wetland ini akan diperuntukkan sebagai lahan untuk taman Perumusan Masalah Perumusan masalah dalam perencanaan ini adalah: 1. Bagaimanakah efisiensi penyisihan terhadap karakteristik air limbah hasil pencucian galon? 2. Bagaimanakah desain subsurface flow constructed wetland untuk mengolah air limbah hasil pencucian galon? 1.3. Tujuan Penulisan Tujuan penulisan ini adalah: 3

4 1. Mengetahui efisiensi penyisihan terhadap karakteristik air limbah hasil pencucian galon dengan sistem Subsurface Flow Constructed Wetland 2. Mendesain Subsurface Flow Constructed Wetland untuk mengolah air limbah hasil pencucian galon 1.4. Landasan Teori Constructed wetland ialah suatu rawa buatan yang dibuat untuk mengolah air limbah domestik, untuk aliran air hujan dan mengolah lindi. Pada constructed wetland terdapat tiga faktor utama (Novotny dan Olem dalam Putri, 2007): Area yang digenangi air dan mendukung kehidupan aquatic plant jenis hydrophyta, media tumbuh berupa tanah yang selalu digenangi air, dan media jenuh air. a) Free Water Surface System (FWS) Free Water Surface System (FWS) berupa kolam atau saluran-saluran yang dilapisi dengan lapisan impermeable di bawah saluran atau kolam yang berfungsi untuk mencegah merembesnya air keluar kolam atau saluran. Kemudian kolam ini berisi tanah sebagai tempat hidup tanaman yang hidup pada air tergenang, (Novotny dan Olem dalam Putri, 2007). Gambar 1.1 Free Water Surface System Constructed Wetland b) Subsurface Flow System (SSF) Subsurface Flow System (SSF) merupakan rawa buatan dengan aliran di bawah permukaan tanah. Air limbah mengalir melalui tanaman yang ditanam pada media yang 4

5 berpori, misalnya batu pecah, kerikil, dan tanah yang berbeda. Proses pengolahan air limbah yang terjadi adalah filtrasi, absorpsi oleh mikroorganisme, dan adsorpsi terhadap tanah dan bahan organik oleh akar-akar tanaman, (Novotny dan Olem dalam Putri, 2007). Gambar 1.2 Subsurface Flow System Constructed Wetland 2. GAMBARAN UMUM WILAYAH STUDI Kegiatan produksi industri air kemasan yaitu menghasilkan air mineral dalam bentuk kemasan, baik itu dalam bentuk kemasan gelas, botol maupun galon. Berikut merupakan diagram alir produksi industri. I II INCOMING BOTOL RUSAK DITOLAK PENERIMAAN BOTOL DARI PELANGGAN RUSAK DITERIMA BOTOL BARU LABELING DITERIMA VISUAL CONTROL TIDAK BAIK KOTOR PRE TREATMENT BOTOL KOTOR / BAU BAIK AIR BAKU PRE WASH POMPA WASHING MACHINE DETERGENT RINSE STORAGE TANK POMPA BUFFER TANK Air Limbah FINAL RINSE FILTER 5 µm, 1 µm OZONISASI FINISHED TANK A 5

6 A FILLING & CAPPING (Pengisian Air & Tutup Galon) INCOMING CAP CODING (Pemberian Kode Expired) VISUAL CONTROL PROSES SEALING CAP SEAL PENEMPATAN PADA PALLET GUDANG PRODUK MUAT Gambar 2.1 Diagram Alir Produksi Industri 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan hasil analisa diperoleh konsentrasi air limbah pencucian galon, yaitu: Tabel 3.1 Kualitas Air Limbah Pencucian Galon Parameter Satuan Konsentrasi Baku Mutu (SK Gub Jatim No. 45 Tahun 2002) COD mg/l O BOD mg/l O Total P mg/l 1,42 0.2* TKN mg/l 22,83 7** Surfaktan mg/l 2,63 0.2* Temperatur 0 C ph - 8, Rasio C/N - 44,88 - Sumber: Hasil analisa laboratorium, 2009 Keterangan : * Peraturan Daerah Jawa Timur No. 2 Tahun 2008 ** KepMenLH No. 10 Tahun

7 Berdasarkan Tabel 3.1 analisa konsentrasi air limbah dari pencucian galon menunjukkan bahwa beberapa parameter air limbah yaitu Total P, TKN, dan MBAS tidak memenuhi baku mutu yang ditetapkan dalam Surat Keputusan Gubernur Jawa Timur No. 45 Tahun 2002 tentang Baku Mutu Limbah Cair Industri dan Kegiatan Usaha Lainnya untuk air golongan II, Peraturan Daerah Jawa Timur No. 2 Tahun 2008 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, serta Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 10 Tahun 1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri. a) Removal Kandungan Total Phosphat Kontaminan berupa fosfor dapat direduksi dengan pengolahan Subsurface Flow constructed wetland () (Kadlec, 2009). Tabel berikut menjelaskan prosentase removal total phosphat pada reaktor dengan menggunakan tanaman Canna, reaktor dengan menggunakan tanaman Cyperus, dan reaktor kontrol (tanpa tanaman). Tabel 3.1 Removal Total Phosphat pada Canna Tabel 3.2 Removal Total Phosphat pada Cyperus Tabel 3.3 Removal Total Phosphat pada Kontrol Selanjutnya hasil analisis pada Tabel 3.1 sampai dengan Tabel 3.3 ditampilkan dalam bentuk grafik pada Gambar 3.1 berikut. 7

8 Grafik Removal Total Phosphat % Removal Canna Cyperus Kontrol Pengamatan I Pengamatan II Pengamatan III Jenis Tanaman Gambar 3.1 Grafik Removal Total Phosphat Keterangan : = Subsurface Flow Constructed Wetland Berdasarkan Gambar 3.1 di atas, pada pengamatan pertama (I) prosentase removal tertinggi terjadi pada reaktor kontrol sebesar 68%. Pada pengamatan kedua (II) prosentase removal tertinggi terjadi pada reaktor kontrol sebesar 93%. Pada pengamatan ketiga (III) prosentase removal tertinggi terjadi pada reaktor Cyperus sebesar 88%. Jadi, prosentase removal total phosphat tertinggi pada reaktor kontrol adalah sebesar 93%. b) Removal Kandungan MBAS Constructed wetland dapat digunakan untuk mengolah air limbah domestik. Namun, sistem ini tidak hanya terfokus pada limbah tertentu tetapi juga pada spesial parameter seperti linear alkylbenzensulfonates (LAS) (Vymazal, 2009). Tabel di bawah ini menjelaskan prosentase removal MBAS pada masing-masing reaktor yaitu reaktor dengan menggunakan tanaman Canna, reaktor dengan menggunakan tanaman Cyperus, dan reaktor kontrol (tanpa tanaman). Tabel 3.4 Removal MBAS pada Canna

9 Tabel 3.5 Removal MBAS pada Cyperus Tabel 3.6 Removal MBAS pada Kontrol Selanjutnya hasil analisis pada Tabel 3.4 sampai dengan Tabel 3.6 ditampilkan dalam bentuk grafik pada Gambar 3.2 berikut. Grafik Removal MBAS % Removal Canna Cyperus Kontrol Pengamatan I Pengamatan II Pengamatan III Jenis Tanaman Gambar 3.2 Grafik Removal MBAS Keterangan : = Subsurface Flow Constructed Wetland Berdasarkan Gambar 3.2 di atas, pada pengamatan pertama (I) prosentase removal tertinggi terjadi pada reaktor Canna sebesar 85%. Pada pengamatan kedua (II) prosentase removal tertinggi terjadi pada reaktor Cyperus sebesar 18%. Pada pengamatan ketiga (III) prosentase removal tertinggi terjadi pada reaktor Canna 46%. Jadi, prosentase removal MBAS tertinggi pada reaktor Canna sebesar 85%. c) Removal Kandungan Total Kjeldahl Nitrogen Mekanisme pereduksian senyawa nitrogen pada pengolahan wetland melibatkan aktivitas mikroba. Faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan dan aktivitas mikroba yaitu siklus 9

10 nitrogen (termasuk temperatur, ph, salinitas, jenis tanaman, serta keberadaan organic carbon dan senyawa inhibitor), (Faulwetter, 2009). Tabel di bawah ini menjelaskan prosentase removal TKN pada masing-masing reaktor yaitu reaktor dengan menggunakan tanaman Canna, reaktor dengan menggunakan tanaman Cyperus, dan reaktor kontrol (tanpa tanaman). Tabel 3.7 Removal TKN pada Canna Tabel 3.8 Removal TKN pada Cyperus Tabel 3.9 Removal TKN pada Kontrol Selanjutnya hasil analisis pada Tabel 3.7 sampai dengan Tabel 3.9 ditampilkan dalam bentuk grafik pada Gambar 3.3 berikut. Grafik Removal TKN % Removal Canna Cyperus Kontrol Pengamatan I Pengamatan II Pengamatan III Jenis Tanaman Gambar 3.3 Grafik Removal TKN 10

11 Keterangan : = Subsurface Flow Constructed Wetland Berdasarkan Gambar 3.3 di atas, pada pengamatan pertama (I) prosentase removal tertinggi terjadi pada reaktor SSF Kontrol sebesar 41%. Pada pengamatan kedua (II) prosentase removal tertinggi terjadi pada reaktor kontrol sebesar 55%. Pada pengamatan ketiga (III) prosentase removal tertinggi terjadi pada reaktor Canna sebesar 81%. Jadi, prosentase removal TKN tertinggi pada reaktor Canna sebesar 81%. d) Removal Kandungan Rasio C/N Proses kinerja mikroba pada constructed wetland tergantung pada kandungan air limbah termasuk keberadaan dan kualitas substrat dan nutrien, material filter atau tipe tanah, tanaman, dan biomassa mikroba (rasio C/N) yang terjadi pada horizontal dan vertical subsurface flow serta surface flow constructed wetlands (Truu, 2009). Tabel di bawah ini menjelaskan prosentase removal rasio C/N pada masing-masing reaktor yaitu reaktor dengan menggunakan tanaman Canna, reaktor dengan menggunakan tanaman Cyperus, dan reaktor kontrol (tanpa tanaman). Tabel 3.10 Removal Rasio C/N pada Canna Pengamatan Influent Effluent %R Tabel 3.11 Removal Rasio C/N pada Cyperus Pengamatan Influent Effluent %R Tabel 3.12 Removal Rasio C/N pada Kontrol Pengamatan Influent Effluent %R

12 Selanjutnya hasil analisis pada Tabel 3.10 sampai dengan Tabel 3.12 ditampilkan dalam bentuk grafik pada Gambar 3.4 berikut. Grafik Removal Rasio C/N % Removal Canna Cyperus Kontrol Pengamatan I Pengamatan II Pengamatan III Jenis Tanaman Gambar 5.4 Grafik Removal Rasio C/N Keterangan : = Subsurface Flow Constructed Wetland Berdasarkan Gambar 5.4 di atas, pada pengamatan pertama (I) prosentase removal tertinggi terjadi pada reaktor Canna sebesar 95%. Pada pengamatan kedua (II) prosentase removal tertinggi terjadi pada reaktor Cyperus sebesar 85%. Pada pengamatan ketiga (III) prosentase removal tertinggi terjadi pada reaktor Cyperus sebesar 68%. Jadi, prosentase removal rasio C/N tertinggi pada reaktor Canna adalah hingga 95%. Dari perencanaan ini diperoleh desain unit pengolah air limbah yang direncanakan yaitu bak pengumpul dengan dimensi panjang 3,6 m, lebar 1,8 m, tinggi 1,2 m. Unit Subsurface Flow Constructed Wetland dengan dimensi panjang 7 m, lebar 2,3 m, tinggi 0,7 m. Bak penampung dengan dimensi panjang 1,32 m, lebar 0,66 m, tinggi 0,7 m. 4. KESIMPULAN Berikut merupakan kesimpulan dari perencanaan ini adalah sebagai berikut: a) Efisiensi penyisihan pencemar air limbah pada total phosphat dapat mencapai 93% oleh reaktor kontrol, penyisihan MBAS mencapai 85% oleh reaktor Canna, penyisihan TKN mencapai 81% oleh reaktor Canna, dan penyisihan rasio C/N mencapai 95% oleh reaktor Canna. 12

13 b) Desain unit pengolah air limbah yang direncanakan yaitu bak pengumpul dengan dimensi panjang 3,6 m, lebar 1,8 m, tinggi 1,2 m. Unit dengan dimensi panjang 7 m, lebar 2,3 m, tinggi 0,7 m. Bak penampung dengan dimensi panjang 1,32 m, lebar 0,66 m, tinggi 0,7 m. DAFTAR KEPUSTAKAAN Anonim, Constructed Wetland. Anonim, Peralatan RumahTangga: Pompa Celup. Anonim, Tata cara perhitungan harga satuan pekerjaan beton untuk konstruksi bangunan gedung dan perumahan. websisni.bsn.go.id/index.php?/sni_main/sni/unduh/7745 APHA, AWWA, AWEF., Standard Methods for The Examination of Water and Wastewater, 21 st edition. Washington. Campbell, Craig S, Constructed Wetlands in The Sustainable Landscape. New York: John Wiley and Sons, Inc. Crites, R., Tchobanoglous, G., Small and Desentralized Wastewater Management Systems, Singapore : McGraw-Hill. Faulwetter, J L., Gagnon, V., Sunberg, C, Microbial Processes Influencing Performance of Treatment Wetlands : A review. Ecological Engineering, 35: Herumurti, W., Studi Penurunan Senyawa Nitrogen dan Fosfor Air Limbah Domestik dengan Menggunakan Subsurface (SSF) Constructed Wetland (Studi Kasus Di Kampus Teknik Lingkungan ITS). Tugas Akhir. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan ITS. 13

14 Kadlec, R H, Comparison of Free Water and Horizontal Subsurface Treatment Wetlands. Ecological Engineering, 35: Khiatuddin, M., Melestarikan Sumber Daya Air dengan Teknologi Rawa Buatan. Yogyakarta : Gajah Mada University Press. Kusuma, T., Studi Penurunan Kandungan COD dan BOD 5 Air Limbah Domestik dengan Menggunakan Tanaman Kana (Canna Sp) dalam Sistem Subsurface Flow Constructed Wetland (Studi Kasus Gedung TL ITS Surabaya). Tugas Akhir. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan ITS. Mayangriani, T., Studi Penurunan Kandungan Suspended Solid, Kekeruhan, dan MBAS Air Limbah Domestik dengan Sistem Subsurface Flow Constructed Wetland dengan Menggunakan Tanaman Kana (Canna Sp) (Studi Kasus Gedung TL ITS Surabaya). Tugas Akhir. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan ITS. Metcalf and Eddy, Inc., Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, 4 th edition. New York: Mc Graw-Hill. Ningrum, A. V Perencanaan Subsurface Flow Constructed Wetland dalam Pengolahan Grey Water Skala Rumah Tangga secara Individu di Perkotaan (Studi Kasus : Perumahan Puri Mas Surabaya). Tugas Akhir. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan ITS. Noerbambang, Soufyan Moh., dan Morimura, Takeo Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing. Jakarta: Pradnya Paramita. Prasetyaningtyas, D., Evaluasi Sistem Subsurface Flow Constructed Wetland pada IPAL Domestik Tlogo Mas Malang. Tugas Akhir. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan ITS. Putri, O N, Perencanaan Constructed Wetland untuk Pengolahan Air Limbah Domestik (Studi Kasus : Saluran Sidomulyo). Tugas Akhir. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan ITS. 14

15 Rukmana, R., Bunga Kana. Yogyakarta : Kanisius. Tahara, Haruo, Pompa dan Kompresor: Pemilihan, Pemakaian, dan Pemeliharaan. Jakarta: Pradnya Paramita. Tangahu, B. V. Dan Warmadewanthi, I.D.A.A., Pengolahan Limbah Rumah Tangga dengan Memanfaatkan Tanaman Cattail (Thypa latifolia) dalam sistem Constructed Wetland. Jurnal Publikasi. Voume 3. No.3 Mei 2001: Truu, M., Juhanson, J., Truu, J, Microbial Biomass, Activity, and Community Composition in Constructed Wetlands. Science of The Total Environment, 407: Utomo, Dr. Ir. Wani Hadi. Dan Islami, Ir. Titiek. Ms Hubungan Tanah, Air, dan Tanaman. Semarang: IKIP Semarang Press. Vymazal, J, The Use Constructed Wetlands with Horizontal Subsurface Flow for Various Types of Wastewater. Ecological Engineering, 35: