PENGARUH AERASI DAN PENAMBAHAN BAKTERI Bacillus sp. DALAM MEREDUKSI BAHAN PENCEMAR ORGANIK AIR LIMBAH DOMESTIK WAHYU AMY ISHARTANTO SKRIPSI

Transkripsi

1 PENGARUH AERASI DAN PENAMBAHAN BAKTERI Bacillus sp. DALAM MEREDUKSI BAHAN PENCEMAR ORGANIK AIR LIMBAH DOMESTIK WAHYU AMY ISHARTANTO SKRIPSI DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

2 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul Pengaruh Aerasi dan Penambahan Bakteri Bacillus sp. dalam Mereduksi Bahan Pencemar Organik Air Limbah Domestik adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini. Bogor, Januari 2009 Wahyu Amy Ishartanto C

3 Wahyu Amy Ishartanto. C Pengaruh Aerasi dan Penambahan Bakteri Bacillus sp. dalam Mereduksi Bahan Pencemar Organik Air Limbah Domestik (Dibimbing oleh I Nyoman Ngurah Suryadiputra dan Hefni Effendi) RINGKASAN Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Produktivitas dan Lingkungan Perairan, Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor, pada bulan Juli sampai September Tujuan penelitian ini adalah mengetahui tingkat reduksi (removal) bahan pencemar organik air limbah domestik dengan adanya perlakuan penambahan bakteri Bacillus sp. dan lama waktu aerasi yang berbeda-beda. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai kemampuan bakteri Bacillus sp. sebagai bioremediator dalam menurunkan kandungan bahan pencemar organik (diukur dari nilai BOD dan COD) dalam air limbah ditinjau dari lamanya waktu kontak (retensi) bahan pencemar dengan bakteri. Penelitian ini menggunakan sistem Sequential Bacth Reactor (SBR) dimana dalam wadah pengolahan limbah akan diberikan perlakuan aerasi (dengan lama waktu aerasi 12, 24, 48, dan 72 jam) dan penambahan bakteri Bacillus sp. (1ml/l air limbah) serta perlakuan yang lain dimana air limbah diolah tanpa pemberian aerasi (dengan waktu yang sama) dan tanpa penambahan bakteri Bacillus sp.. Kandungan bahan organik yang terkandung dalam air limbah domestik (pada penelitian ini digunakan sampel air limbah domestik yang diambil dari outlet Perumnas Bantar Kemang, Bogor) tergolong tinggi dilihat dari nilai TSS, BOD, dan COD. Tingginya kandungan bahan organik menggambarkan tingginya tingkat pencemaran air limbah domestik yang akan memberikan dampak peningkatan pencemaran di badan air penerimanya. Kisaran nilai TSS, BOD, dan COD air limbah domestik sebelum pengolahan masing-masing adalah mg/l, mg/l, dan mg/l. Setelah pengolahan didapatkan hasil air limbah olahan dengan kualitas yang lebih baik. Nilai TSS, BOD, dan COD masingmasing tereduksi sekitar 60 %, 96 %, dan 82 % serta telah memenuhi baku mutu yang ditetapkan pemerintah hanya dalam waktu aerasi 12 jam. Hasil ini menunjukkan bahwa pemberian aerasi dan penambahan bakteri Bacillus sp. sangat efektif dan optimal dalam mengolah air limbah domestik. Pengolahan air limbah dengan metode biologi sistem SBR lebih menguntungkan dari segi penyediaan lahan dan biaya. Selain itu, hasil air olahannya tidak menimbulkan peningkatan pencemaran badan air penerima dan dapat menjadi sumber air baku untuk berbagai kegiatan rumah tangga. Kata kunci: aerasi, Bacillus sp., bahan organik, air limbah domestik, SBR

4 PENGARUH AERASI DAN PENAMBAHAN BAKTERI Bacillus sp. DALAM MEREDUKSI BAHAN PENCEMAR ORGANIK AIR LIMBAH DOMESTIK WAHYU AMY ISHARTANTO C Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

5 LEMBAR PENGESAHAN Judul Skripsi : Pengaruh Aerasi dan Penambahan Bakteri Bacillus sp. dalam Mereduksi Bahan Pencemar Organik Air Limbah Domestik Nama Mahasiswa : Wahyu Amy Ishartanto NIM : C Program Studi : Manajemen Sumberdaya Perairan Menyetujui, I. Komisi Pembimbing Ir. I Nyoman Ngurah Suryadiputra Dr. Ir. Hefni Effendi, M.Phil NIP NIP Mengetahui, II. Dekan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc NIP Tanggal Lulus: 22 Desember 2008

6 KATA PENGANTAR Kegiatan domestik seperti rumah tangga (pemukiman) menghasilkan buangan berupa air limbah. Air limbah domestik merupakan salah satu sumber pencemar terbesar bagi perairan. Tingginya kandungan bahan organik dalam air limbah domestik meningkatkan pencemaran pada badan air penerima. Peningkatan pencemaran berdampak pada kehidupan organisme perairan dan penurunan kualitas perairan sehingga tidak sesuai dengan peruntukkannya. Pengolahan air limbah domestik dengan metode biologi merupakan salah satu upaya untuk mengembalikan kualitas air limbah menjadi lebih baik dan sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan oleh pemerintah. Penggunaan bakteri sebagai bioremediator merupakan salah satu alternatif pengolahan air limbah dengan metode biologi. Hasil penelitian ini, diharapkan dapat memberikan informasi mengenai efektivitas penggunaan aerasi dan bakteri Bacillus sp. dalam mengolah air limbah organik. Semoga hasil penelitian ini dapat diterapkan sebagai salah satu cara untuk mengolah air limbah domestik. Penulis menyadari skripsi ini masih jauh dari sempurna sehingga kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, besar harapan penulis terharap karya sederhana ini agar dapat bermanfaat bagi berbagai pihak. Bogor, Januari 2009 Penulis

7 UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah mengarahkan, membantu serta mendukung kegiatan penelitian yang telah berlangsung di Laboratorium Produktivitas dan Lingkungan Perairan, Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada: 1. Ir. I Nyoman Ngurah Suryadiputra dan Dr. Ir. Hefni Effendi, M.Phil selaku dosen pembimbing yang telah bersedia memberikan arahan, masukan, bimbingan, dan semangat selama penulis melakukan penelitian dan penulisan skripsi. 2. Ir. Santoso Rahardjo, M.Sc. sebagai penguji tamu dan Dr. Ir. Yunizar Ernawati, MS sebagai wakil dari Departemen MSP yang telah memberikan saran dan masukan bagi penulis. 3. Para dosen FPIK yang telah memberikan pengetahuannya kepada penulis. 4. Staf dan pegawai Tata Usaha MSP atas perhatian dan bantuan kepada penulis selama menempuh pendidikan di MSP serta Staf Laboratorium Produktivitas dan Lingkungan Perairan atas bantuan dan kerja sama kepada penulis. 5. Keluarga terkasih (Ayah, Mama, Mbak Ati, Mbak Ani, Adji, Ardi, Andri, Aisah, serta Ibu) yang telah memberi doa, dukungan, dan semangat pada penulis. 6. Sahabat-sahabat DR (PaCool, Rifi, Spy, Irwan, dan Aris) dan Ar-Rozzaq (Ipin, Habib serta Shelly) atas pelajaran, bantuan, dan kebersamaannya kepada penulis. 7. Saudara-saudara TBF (Dhany, Anggun, Ari, Angga, Wino, Adni, Icdham, Prima, dan Renna) serta Ria dan Oki atas dukungan dan kebersamaanya selama ini dan untuk selanjutnya. 8. Sahabat-sahabat di MSP 41 (Widia, Aay, Mira, Faiz, Aloy, Dewul, Ahmad, Reza, Aryo, Feri dan Bach), teman-teman MSP angkatan yang lain serta semua pihak yang telah membantu.

8 DAFTAR ISTILAH Absorbsi Adsorbsi Aerasi Aerator Aerob Anabolisme Proses penyerapan bahan organik terlarut ke dalam sel bakteri melalui dinding sel atau membran bakteri. Proses penempelan bahan organik partikulat di permukaan dinding sel bakteri. Proses pemberian udara (oksigen) ke dalam kolom air. Alat pemasok udara (oksigen). Kondisi dimana terdapat oksigen terlarut. Proses pembentukan sel-sel baru. Anaerob/Anoksik Kondisi dimana tidak terdapat oksigen terlarut. Anion Anorganik Autoclave Badan Air Bakteri Baku Mutu Bioaugmentasi Biodegradable Bioreaktor Ion bermuatan negatif, yang menangkap satu atau lebih elektron. Senyawa kimia yang molekulnya tidak memiliki ikatan karbon-hidrogen. Alat untuk mensterilkan media dan peralatan analisis mikrobiologi dengan suhu dan tekanan tertentu. Daerah yang tergenang air, meliputi permukaan, kolom, dan dasar perairan. Kelompok organisme hidup berukuran mikroskopis dan sebagian besar uniseluler (bersel tunggal) dengan struktur sel yang relatif sederhana. Batas atau kadar makhluk hidup, zat, energi, atau komponen lain yang ada atau harus ada dan atau unsur pencemar yang dapat ditenggang dalam lingkungan tertentu, sesuai untuk peruntukkannya. Penambahan satu atau beberapa jenis mikroorganisme baik alami maupun yang non alami dalam proses degradasi pencemar lingkungan. Limbah yang dapat/mudah terurai secara biologi. Sistem pengolahan limbah secara biologi. i

9 Bioremediasi Bioremediator Blooming BOD Bulb Bunsen Buret C Cawan Petri CH 4 CO 2 COD Debit Degradasi Dekomposisi DHL Proses degradasi bahan organik menjadi senyawa lain misalnya CO 2, CH 4, H 2 O, garam anorganik, biomassa, dan hasil samping yang sedikit lebih sederhana dari senyawa semula secara biologis. Makhluk hidup yang digunakan sebagai agen biologi dalam proses reduksi bahan organik. Peningkatan jumlah/kelimpahan individu organisme dengan jumlah yang besar dalam waktu yang singkat. Biochemical Oxygen Demand Jumlah oksigen yang dibutuhkan mikroorganisme untuk mendekomposisi bahan organik yang biodegradable. Alat bantu (biasanya berbahan karet) dalam penggunaan pipet untuk menghisap cairan. Alat berupa wadah minyak/spirtus dengan sumbu untuk nyala api yang digunakan dalam analisis mikrobiologi untuk meminimalisasi kontaminan. Alat gelas yang digunakan dalam proses titrasi. Karbon Alat gelas yang biasa digunakan sebagai tempat media dalam pembiakan mikroorganisme. Metana Karbondioksida Chemical Oxygen Demand Jumlah oksigen yang dibutuhkan mikroorganisme untuk mendekomposisi bahan organik yang nonbiodegradable. Volume air yang mengalir per satuan waktu. Proses pengurangan/penghilangan jumlah/konsentrasi suatu zat. Proses pengubahan bahan organik menjadi bahan anorganik. Daya Hantar Listrik Gambaran numerik dari kemampuan air untuk meneruskan aliran listrik, dilihat dari banyaknya garam-garam terlarut yang dapat terionisasi. ii

10 DO Domestik Dosis Ekologi Ekualisasi Eutrofikasi Fakultatif Flokulasi Fotosintesis H 2 S Heterotropik Inokulan IPAL Isolat Jarum Ose Dissolved Oxygen Jumlah oksigen terlarut yang terkandung dalam perairan. Segala sesuatu yang berhubungan dengan kegiatan manusia, rumah tangga, maupun pemukiman. Rasio volume inokulan dan volume media uji. Ilmu yang mempelajari interaksi antara organisme dengan lingkungannya dan yang lainnya. Proses pencampuran (pengadukan) air limbah dalam suatu wadah sebelum proses aerasi dengan tujuan menghomogenkan karakter air limbah. Problem lingkungan hidup (pencemaran air) yang disebabkan oleh munculnya nutrien yang berlebihan ke dalam ekosistem air. Sifat dari organisme, yaitu dapat hidup pada kondisi aerob dan anaerob. Proses perubahan partikel-partikel warna, kekeruhan, dan bakteri yang berukuran sangat kecil menjadi lebih besar (flok). Suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. 6H 2 O + 6CO 2 + cahaya C 6 H 12 O 6 (glukosa) + 6O 2 Asam Sulfida Organisme yang tidak mampu menyediakan/mensintesis makanan sendiri. Zat atau organisme dengan konsentrasi atau jumlah tertentu yang menjadi bahan yang digunakan/dimasukkan paling awal ke media uji dalam suatu perlakuan. Instalasi Pengolahan Air Limbah Kultur murni dari suatu organisme. Alat berupa tangkai yang melingkar di salah satu ujungnya dan memiliki pegangan tahan panas di ujung yang lain, digunakan dalam teknik penggoresan analisis mikrobiologi. iii

11 Katabolisme Kation Koagulasi Konsentrasi Kontaminan Kultivasi Kultur Limbah Lumpur Aktif Media Broth Proses pengurai/pemecahan senyawa kompleks menjadi lebih sederhana. Ion bermuatan positif, yang kehilangan satu atau lebih elektron. Proses perubahan koloid-koloid bermuatan negatif sehingga bisa saling menempel (menggumpal). Rasio antara massa dan volume. Bahan yang bersifat asing bagi lingkungan sehingga menggangu peruntukkan lingkungan tersebut. Pembiakkan mikroorganisme dalam media tertentu. Pembudidayaan suatu organisme. Buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga, yang lebih dikenal sebagai sampah), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Teknik pengolahan air limbah secara biologi, dimana air limbah dan lumpur biologi (mikroorganisme) diaduk dan diaerasi. Salah satu media yang digunakan dalam proses kultivasi bakteri. Merkaptan Jenis gas yang merupakan turunan dari H 2 S. Metabolisme Mikroorganisme N NH 3 Proses perubahan suatu bahan atau zat menjadi lebih sederhana atau lebih kompleks yang terjadi dalam tubuh organisme. Organisme yang berukuran sangat kecil (biasanya kurang dari 1 mm) sehingga untuk mengamatinya diperlukan alat bantuan. Nitrogen Amonia Nonbiodegradable Limbah yang tidak dapat/sangat sulit terurai secara biologi. iv

12 Organisme Kumpulan molekul-molekul yang saling mempengaruhi sedemikian sehingga berfungsi secara stabil dan memiliki sifat hidup. Organik Golongan besar senyawa kimia yang molekulnya mengandung karbon, kecuali karbida, karbonat, dan oksida karbon. Outlet P Partikulat Pencemaran ph Pipet PLN Purifikasi RAS Reduksi Retensi Salinitas Salah satu sisi bagian yang merupakan tempat keluar air (hilir/muara) dari suatu badan perairan. Phosphate/Fosfor Padatan tersuspensi yang tidak larut dalam air. Masuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia sehingga kualitas air menurun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan tidak lagi berfungsi sesuai dengan peruntukkannya. Derajat keasaman. Gambaran konsentrasi ion hidrogen suatu perairan. Alat bantu (biasanya berbahan kaca) dalam mengambil cairan dengan berbagai volume tertentu. Perusahaan Listrik Negara BUMN yang mengurusi semua aspek kelistrikan yang ada di Indonesia. Kemampuan suatu lingkungan untuk pulih diri dengan mengurangi bahan pencemar yang masuk ke dalam lingkungan tersebut. Returned Activated Sludge. Sebagian lumpur aktif pada bak pengendapan yang dikembalikan ke bak aerasi. Penurunan/pengurangan jumlah atau konsentrasi suatu zat atau parameter. Lama waktu tinggal volume air pada suatu badan air. Jumlah garam (dalam gram) dalam 1 kilogram air laut. v

13 Sampel SBR Sedimentasi Septic Tank Supernatan Transfer Toksik Toksisitas TSP TSS Vacum Pump WAS Suatu bagian dari populasi statistik yang sifat-sifatnya diteliti untuk memperoleh informasi mengenai keseluruhan. Sampel merupakan sebagian dari populasi yang dianggap mewakili populasi. Sequential Batch Reactor Sistem pengolahan air limbah dimana proses aerasi dan sedimentasi dilakukan dalam wadah yang sama. Suatu proses pengendapan material yang ditransport oleh media air, angin, es, atau gletser di suatu cekungan. Tangki/wadah yang dibangun di dalam tanah untuk menampung hasil kegiatan kakus. Bagian (air) dari hasil proses pengendapan. Proses yang dilakukan oleh bakteri dalam mengubah bahan organik karbon di air limbah menjadi karbondioksida, air, amonia, dan energi. Bersifat racun/merusak. Daya rusak/racun suatu zat. Tri Sodium Phosphate Total Suspended Solid Jumlah partikel tersuspensi berukuran lebih dari 1 µm yang tertahan pada kertas saring dengan diameter pori 0,45 µm. Alat bantu dalam proses penyaringan sampel air dengan teknik tekanan udara. Wasting Activated Sludge Sebagian lumpur aktif pada bak pengendapan yang dibuang. vi

14 DAFTAR ISI DAFTAR ISTILAH... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... Halaman I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Masalah... 2 C. Tujuan... 3 D. Manfaat... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 A. Karakteristik Air Limbah Domestik... 4 B. Bioremediasi... 6 C. Bakteri Bacillus sp D. Bahan Organik... 9 E. Proses Penguraian Bahan Organik oleh Bakteri F. Sequential Bacth Reactors (SBR) dan Pengolahan Konvensional III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian B. Alat dan Bahan C. Metode Persiapan wadah Penelitian pendahuluan Persiapan bahan uji Pelaksanaan teknis Analisis parameter kualitas air D. Analisis Data Persen perubahan konsentrasi beberapa parameter kualitas air Rancangan Acak Lengkap (RAL) Uji lanjut Beda Nyata Terkecil (BNT) Uji nilai tengah (uji-t) IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian Pendahuluan B. Kualitas Fisika Kimia Air Limbah Domestik sebelum Pengolahan C. Koloni Bakteri D. Kualitas Fisika Kimia Air Limbah Domestik setelah Pengolahan i vii ix x xi vii

15 1. Suhu ph Oksigen terlarut/dissolved Oxygen (DO) Daya Hantar Listrik (DHL) Total Suspended Solid (TSS) Biological Oxygen Demand (BOD) Chemical Oxygen Demand (COD) E. Hubungan antara Air Limbah Domestik, Bakteri, dan Aerasi F. Keuntungan Aplikasi Pengolahan Air Limbah Metode Biologi G. Potensi Aplikasi IPAL Metode SBR di Perumnas Bantar Kemang 35 V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP viii

16 DAFTAR TABEL Halaman 1. Karakteristik badan air penerima limbah domestik dan baku mutu kelayakannya menurut berbagai peraturan yang berlaku di Indonesia Analisis sidik ragam untuk rancangan acak lengkap Kualitas fisika kimia air limbah domestik Perumnas Bantar Kemang sebelum pengolahan ix

17 DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Skema perumusan kegiatan pengolahan air limbah organik Skema pengelompokan zat-zat pada air limbah (Sugiharto, 1987) Bakteri Bacillus sp Mekanisme penghilangan BOD (BOD Removal) Skema kegiatan sistem pengolahan air limbah (metode SBR) dengan lumpur aktif Skema kegiatan sistem pengolahan air limbah konvensional (Metclaf dan Eddy, 1991) Peta lokasi pengambilan sampel air Perumnas Bantar Kemang (Sumber: Software Map of Jakarta, 2005) Debit rata-rata harian saluran outlet Perumnas Bantar Kemang Denah pembagian wadah berdasarkan perlakuan Penurunan bahan organik oleh beberapa dosis bakteri Bacillus sp Rata-rata koloni bakteri selama penelitian Rata-rata suhu selama penelitian Rata-rata ph selama penelitian Rata-rata DO selama penelitian Rata-rata DHL selama penelitian Rata-rata TSS selama penelitian Rata-rata BOD selama penelitian Rata-rata COD selama penelitian x

18 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Peralatan, bahan, serta metode yang digunakan selama penelitian Data jumlah koloni bakteri Bacillus sp. selama penelitian Data nilai suhu selama penelitian Data nilai ph selama penelitian Data nilai DO selama penelitian Data nilai DHL selama penelitian Data nilai TSS selama penelitian Data nilai BOD selama penelitian Data nilai COD selama penelitian Sketsa tempat pengambilan sampel air Foto tempat pengambilan sampel air Foto air limbah olahan Sketsa contoh instalasi pengolahan air limbah domestik Sketsa IPAL domestik terpadu di Bali (pemprovbali.go.id/ipal/2008) 66 xi

19 I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Aktivitas manusia pada umumnya menghasilkan limbah buangan. Peningkatan populasi dan kegiatan manusia berdampak pada semakin bertambahnya jumlah limbah yang dihasilkan. Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari kegiatan-kegiatan jasa (misalnya laundry, rumah makan, rumah sakit, pencucian mobil, dan sebagainya) serta proses-proses produksi (misalnya industri pertanian, tekstil, kertas, dan sebagainya) maupun berbagai kegiatan rumah tangga/domestik (pemukiman) yang kehadirannya pada suatu tempat tertentu tidak dikehendaki atau mencemari lingkungan. Di negara-negara berkembang termasuk Indonesia air limbah domestik yang mengandung kontaminan organik pada umumnya langsung dibuang ke suatu badan perairan (misalnya sungai) tanpa diolah terlebih dahulu. Pada limbah dengan jenis dan konsentrasi tertentu, keberadaan kontaminan organik ini dapat berdampak negatif terhadap kualitas perairan dan kelangsungan hidup biota yang ada di perairan. Air limbah domestik (domestic sewage) adalah air buangan yang sebelumnya telah dipergunakan untuk berbagai kegiatan rumah tangga atau pemukiman termasuk di dalamnya yang berasal dari kegiatan kamar mandi, tempat cuci, serta tempat masak. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk mengolah air limbah yang tercemar bahan organik adalah melalui metode biologi. Bioremediasi merupakan salah satu cara untuk menurunkan (mereduksi) kandungan bahan organik dalam air limbah secara biologi. Metode biologi relatif lebih murah karena langsung memanfaatkan sumber daya (misalnya mikroorganisme) yang ada di alam dan tidak memerlukan banyak bahan kimia seperti halnya dalam pengolahan air limbah secara kimia melalui metode koagulasi dan flokulasi. Bacillus sp. merupakan salah satu jenis bakteri aerob yang dapat dijumpai di alam dan telah diproduksi secara komersial serta efektif sebagai agen biologi dalam pengolahan limbah organik (Poernomo, 2004 dalam Apriadi, 2008). Beberapa penelitian mengenai pemanfaatan mikroorganisme (bakteri) dalam menurunkan kandungan bahan organik pada air limbah domestik telah dilakukan

20 2 oleh berbagai pihak, di antaranya Muchtar (2007), Apriadi (2008), Efrilia (2008), serta beberapa peneliti lain. Dari hasil penelitian tersebut telah diketahui bakteri Bacillus sp. merupakan agen biologi yang efektif dalam menurunkan kandungan bahan organik pada air limbah domestik. Berdasarkan hal di atas, maka penulis tertarik untuk mengetahui kemampuan bakteri Bacillus sp. (dengan dosis tertentu) yang ditambahkan ke dalam air limbah organik dalam menurunkan kandungan bahan pencemar organik di dalamnya jika air limbah tersebut diberi perlakuan lama aerasi yang berbeda. B. Rumusan Masalah Proses dekomposisi bahan organik yang dilakukan oleh mikroorganisme bakteri dapat menyebabkan penurunan kandungan bahan organik pada suatu perairan. Komposisi air limbah domestik secara umum adalah bahan organik dan bahan anorganik. Air limbah domestik umumnya memiliki kandungan bahan organik yang tinggi dan salah satu upaya untuk menurunkan kandungan bahan organik ini dapat dilakukan melalui pengolahan secara biologis misalnya dengan menggunakan jasa mikroorganisme seperti bakteri. Bahan organik yang terkandung dalam air limbah domestik dimanfaatkan oleh bakteri sebagai sumber makanan yang kemudian diubah menjadi biomassa bakteri dan senyawa-senyawa anorganik seperti N, P, dan CO 2. Keberhasilan proses bioremediasi (secara aerobik) sangat tergantung pada besarnya beban pencemar organik, lamanya waktu kontak (retensi) antara bahan pencemar dan bakteri serta keberadaan oksigen terlarut di dalam air limbah. Salah satu upaya untuk memasok oksigen ke dalam air adalah dengan aerasi, sedangkan upaya untuk meningkatkan lamanya waktu kontak (retensi) dapat dilakukan dengan memperbesar volume bak pengolahan (bak aerasi) dan memperkecil debit air limbah yang masuk ke dalam bak aerasi. Namun hal tersebut akan mempengaruhi biaya operasional pengolahan. Metode Sequential Batch Reactor (SBR) memiliki konsekuensi yang sama, namun dari sisi pemanfaatan lahan dan konstruksi instalasi pengolahan air limbah, SBR jauh lebih efisien dan sederhana. Perumusan masalah kegiatan pengolahan air limbah melalui metode SBR dapat dilihat pada Gambar 1.

21 3 Air Limbah Domestik Bak pengolahan berisi air limbah dan diberi berbagai perlakuan Air Limbah Olahan - + Tidak Memenuhi Baku Mutu Memenuhi Baku Mutu Biomasa bakteri Bacillus sp. Badan Air Penerima Gambar 1. Skema perumusan kegiatan pengolahan air limbah organik C. Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat reduksi (removal) bahan pencemar organik air limbah domestik dengan adanya perlakuan penambahan bakteri Bacillus sp. dan lama waktu aerasi yang berbeda-beda. D. Manfaat Manfaat penelitian ini adalah memberikan informasi mengenai kemampuan bakteri Bacillus sp. sebagai bioremediator dalam menurunkan kandungan bahan pencemar organik (diukur dari nilai BOD dan COD) dalam air limbah ditinjau dari lamanya waktu kontak (retensi) bahan pencemar dengan bakteri. Informasi yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi salah satu alternatif/acuan dalam pembangunan instalasi pengolahan air limbah domestik.

22 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Karakteristik Air Limbah Domestik Air limbah adalah buangan dari kegiatan rumah tangga dan juga berasal dari industri, air tanah, air permukaan serta buangan lainnya (Salvato, 1972 dalam Sugiharto, 1987), sedangkan menurut Suryadiputra (1995) air limbah merupakan suatu limbah yang berbentuk cair, dimana di dalamnya mengandung porsi air dalam jumlah yang lebih dominan dibandingkan dengan bahan kontaminan yang terdapat di dalamnya. Berdasarkan asalnya, jenis air limbah dapat digolongkan menjadi empat, yaitu air limbah domestik, air limbah industri, air infiltrasi, dan air hujan yang telah terkontaminasi. Menurut Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003, air limbah domestik adalah air limbah yang berasal dari usaha dan atau kegiatan pemukiman (real estate), rumah makan, perkantoran, perniagaan, apartemen dan asrama. Sesuai dengan sumber asalnya, air limbah mempunyai komposisi yang sangat bervariasi dari setiap tempat dan setiap saat. Akan tetapi, secara garis besar zat-zat yang terdapat di dalam air limbah dapat dikelompokkan seperti yang digambarkan pada Gambar 2. Air Limbah Air (99,9%) Bahan Padat (0,1%) Organik Protein Karbohidrat Lemak Anorganik Butiran Garam Metal Gambar 2. Skema pengelompokan zat-zat pada air limbah (Sugiharto, 1987)

23 5 Air limbah memiliki sifat fisika, kimia, dan biologi yang berbeda-beda. Menurut Sugiharto (1987), secara fisika air limbah dikelompokkan menjadi tiga jenis, yaitu yang mengandung padatan mudah mengendap, padatan sulit mengendap, dan padatan terlarut. Secara kimia, air limbah dapat ditinjau dari adanya kandungan bahan organik dan bahan anorganik. Bahan organik terdiri atas protein, lemak, karbohidrat, minyak, dan sebagainya, sedangkan bahan anorganik terdiri atas berbagai mineral, gas-gas terlarut dan logam berat. Dilihat dari sifat peruraiannya, limbah dibagi ke dalam dua jenis, yaitu limbah yang dapat terurai secara biologi (biodegradable) dan limbah yang tidak dapat/sangat sulit terurai secara biologi (nonbiodegradable). Sifat biologi air limbah terkait dengan kandungan mikroorganisme di dalamnya. Karakteristik badan air penerima limbah domestik dapat dilihat dari pengukuran beberapa paremeter fisika kimia perairan seperti yang dijelaskan pada Tabel 1. Tabel 1. Parameter Karesteristik badan air penerima limbah domestik dan baku mutu kelayakannya menurut berbagai peraturan yang berlaku di Indonesia Inlet IPA Pejompongan (1) Sungai Cimanuk (2) Sungai Ciliwung (3) KepMen LH No.112 Tahun 2003 Baku Mutu PPRI No. 82 Tahun 2001 Perda Jabar No. 39 Tahun 2000 ph 5,7 7,6 6,5 9, 1 6,9 7, DHL (µs/cm) TSS (mg/l) BOD (mg/l) COD (mg/l) DO (mg/l) - 0,6 8,4 3 3 > 3 Sumber: (1). Beni (2003), (2). Meidiana (2003), (3). Cordova (2008) Dari tabel di atas, badan air penerima limbah domestik mengandung oksigen terlarut (DO) yang sangat rendah hingga mencapai kondisi anoksik (0,6 mg/l), ph yang sedikit asam (5,7) hingga basa (9,1), nilai konduktivitas (DHL) yang bervariasi, jumlah partikulat/padatan tersuspensi yang tinggi (dapat mencapai mg/l), dan kandungan bahan organik (BOD dan COD) yang tinggi (nilai BOD dapat mencapai 111 mg/l dan COD mg/l). Dari semua parameter tersebut, hampir seluruhnya memiliki nilai yang melebihi baku mutu

24 6 yang ditetapkan pemerintah. Nilai parameter-parameter tersebut menunjukkan tingginya tingkat pencemaran organik pada perairan, namun demikian variasi nilai-nilai di atas juga sangat dipengaruhi oleh aktivitas di sekitar perairan, musim atau tingkat pengenceran air. Tingginya bahan organik (dilihat dari nilai BOD dan COD) dalam tabel di atas menyebabkan banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme dalam proses dekomposisi aerob, sehingga akhirnya akan mengurangi kandungan oksigen terlarut dalam perairan. Pada kondisi anaerob/anoksik, akibat sangat rendahnya oksigen di air, selain berdampak pada terganggunya proses pertumbuhan dan metabolisme. Kondisi ini juga dapat membunuh sebagian besar biota akuatik serta akan menyebabkan air berbau busuk karena terbentuknya H 2 S, metana atau merkaptan. Pada kisaran ph netral sebagian besar biota akuatik dapat hidup dengan baik, namun nilai ph yang rendah akan meningkatkan toksisitas logam (Effendi, 2003). Rendahnya nilai ph pada tabel di atas, diduga terkait dengan adanya proses dekomposisi bahan organik (BOD/COD) yang akhirnya melepaskan senyawa CO 2 yang bersifat asam. Sedangkan tingginya nilai ph diduga oleh adanya bahan-bahan pencemar yang bersifat basa masuk ke dalam badan perairan (seperti deterjen, atau senyawa-senyawa basa dari industri di sekitarnya). Nilai DHL yang rendah pada tabel di atas diduga akibat rendahnya mineral anorganik pada daerah tangkapan badan air penerima atau rendahnya garam-garam (kation/anion) yang masuk ke badan air. Badan air penerima limbah organik umumnya juga memiliki jumlah partikel tersuspensi (TSS) yang tinggi. Kondisi demikian dapat berdampak pada pendangkalan badan perairan tersebut. B. Bioremediasi Bioremediasi merupakan proses degradasi bahan organik menjadi senyawa lain misalnya CO 2, CH 4, H 2 O, garam anorganik, biomassa, dan hasil samping yang sedikit lebih sederhana dari senyawa semula secara biologis. Proses bioremediasi bergantung pada kemampuan organisme yang digunakan dan sistem yang dioperasikan pada jangka waktu tertentu. Proses ini didasari oleh dekomposisi bahan organik yang dilakukan misalnya oleh bakteri atau jamur heterotropik. Mikroorganisme ini memiliki kemampuan memanfaatkan senyawa

25 7 organik alami (misalnya hidrokarbon minyak bumi, fenol, aseton, kresol, dan selulosa buangan) sebagai sumber karbon. Proses bioremediasi akan berjalan optimal pada suhu dan ph tertentu serta harus tersedia nutrisi dan oksigen yang cukup bagi organisme yang digunakan (Citroreksoko, 1996). Pengolahan limbah secara biologi yang telah dilakukan umumnya menggunakan teknik bioaugmentasi. Bioaugmentasi merupakan perlakuan bioremediasi dengan penambahan kultur bakteri terhadap media yang terkontaminasi. Bioaugmentasi sering digunakan dalam bioreaktor dan sistem ex situ (kontaminan atau limbah dipindahkan dari lokasi asal dan diperlakukan/diolah melalui suatu bioreaktor sistem terbuka atau sistem tertutup). Proses bioremediasi merupakan salah satu alternatif dalam mengolah limbah yang sudah dikenal masyarakat dan dalam penerapannya memiliki keuntungan dan kerugian. Proses bioremediasi bergantung pada kemampuan organisme yang digunakan dan sistem yang dioperasikan (apakah secara terus-menerus/kontinyu selama 24 jam per hari dan tujuh hari per minggu). Biaya sarana dan operasional bergantung pada kadar (konsentrasi) dan beban kontaminan organik yang akan diolah, kondisi lokasi pengolahan, dan target hasil olahan yang akan dicapai. Biaya utama dari bioremediasi ini terutama digunakan untuk memindahkan bahan yang terkontaminasi (cairan atau tanah) ke bioremediator, penyediaan oksigen dalam sistem aerobik, dan pemberian nutrisi yang dibutuhkan (Cookson, 1995 dalam Citroreksoko, 1996). C. Bakteri Bacillus sp. Bacillus sp. bersifat aerob dan fakultatif anaerob serta merupakan salah satu bakteri yang bermanfaat dalam proses pengolahan air limbah (Pelczar dan Reid, 1958). Bacillus sp. merupakan bakteri gram positif dengan sel berbentuk batang. Ujung sel persegi, bundar, meruncing, atau lancip seperti ujung cerutu seperti terlihat pada Gambar 3. Ujung sel terpisah dan adakalanya tetap saling melekat dengan yang lainnya (Pelczar dan Chan, 1986). Bacillus sp. sangat resisten terhadap kondisi yang kurang baik seperti suhu, ph, dan salinitas sehingga distribusinya di alam sangat luas.

26 8 Klasifikasi Bacillus sp. menurut Chon (1972) dalam (2008) adalah sebagai berikut: Kingdom : Animalia Divisi : Firmicates Kelas : Bacilli Ordo : Bacillales Famili : Bacillaceae Genus : Bacillus Gambar 3. Bakteri Bacillus sp. Peran utama bakteri pada lingkungan perairan adalah menguraikan biomassa organik dan mendaur ulang berbagai elemen penting (nitrogen, fosfor, dan sulfur) yang terdapat pada berbagai macam bahan organik yang masuk ke perairan (Sigee, 2005 dalam Apriadi, 2008). Bacillus sp. dapat memproduksi enzim ekstraseluler pengurai selulosa dan hemiselulosa.

27 9 D. Bahan Organik Bahan organik yang terkandung dalam suatu air limbah umumnya terdiri dari % protein, % karbohidrat, serta 10 % lainnya berupa lemak atau minyak (Sugiharto, 1987). Bahan organik dalam air limbah ada dalam bentuk terlarut, padatan/partikulat, maupun koloid. Bahan-bahan organik tersebut ada yang mudah terurai (biodegradable) dan ada yang sulit terurai (nonbiodegradable). Oksidasi bahan organik di perairan dipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut (Boyd, 1988): 1. Suhu Aktivitas mikroorganisme memerlukan suhu optimum yang berbeda-beda. Kecepatan dekomposisi meningkat pada kisaran suhu 5 35 C. Pada kisaran ini setiap peningkatan suhu sebesar 10 C akan meningkatkan proses dekomposisi dan konsumsi oksigen menjadi dua kali lipat. 2. ph Secara umum, bakteri tumbuh dengan baik pada ph netral dan alkalis. Oleh karena itu, proses dekomposisi bahan organik berlangsung lebih cepat pada kondisi ph netral dan alkalis. 3. Pasokan Oksigen Proses dekomposisi bahan organik secara aerob memerlukan pasokan oksigen secara terus-menerus dan dalam jumlah yang memadai. 4. Jenis Bahan Organik Gula lebih cepat mengalami dekomposisi daripada selulosa. Selulosa lebih cepat mengalami dekomposisi daripada lignin. Namun demikian, semuanya ini akan mengalami proses dekomposisi lebih cepat pada awal proses. 5. Rasio Karbon dan Nitrogen Berdasarkan berat keringnya, bakteri tersusun atas 50 % karbon dan 10 % nitrogen. Oleh karena itu, sejumlah nitrogen diperlukan bagi pertumbuhan mikroorganisme. Dekomposisi tidak dapat berlangsung pada kondisi tanpa nitrogen. Bahan organik dengan rasio 40 % C dan 0,5 % N akan lebih lambat mengalami dekomposisi daripada bahan organik dengan rasio 40 % C dan 4 % N.

28 10 E. Proses Penguraian Bahan Organik oleh Bakteri Mekanisme penghilangan bahan organik dalam air limbah berlangsung melalui tiga proses (Gambar 4), yaitu: 1. Transfer Proses ini merupakan suatu usaha bakteri untuk mengubah bahan organik karbon di air limbah menjadi karbondioksida, air, amonia, dan energi (proses katabolisme). Bahan organik terlarut (dari jenis biodegradable) akan langsung terserap ke dalam sel bakteri melalui dinding sel atau membran bakteri (proses absorbsi). Jika bahan organik di perairan dalam bentuk partikulat atau suspensi koloid maka pengambilan bahan organik oleh bakteri berlangsung secara adsorbsi, yaitu lewat proses penempelan bahan organik di permukaan dinding sel bakteri. Produk sintesis Sel baru Penyimpanan Membran sel SEL H 2 O Bahan organik terserap Produk respirasi CO 2 Lapisan lendir Oksigen Partikel terabsorbsi Bahan organik terlarut Partikel bebas Air limbah Gambar 4. Mekanisme penghilangan BOD (BOD Removal) 2. Konversi Proses ini merupakan kelanjutan dari proses transfer. Pada proses ini, energi yang dihasilkan oleh bakteri dari proses transfer akan digunakan untuk membentuk sel-sel baru/berkembang biak (proses anabolisme).

29 11 3. Flokulasi Proses ini menggambarkan bahwa jika bakteri telah kenyang dan aktivitasnya menurun maka mereka akan tenggelam pada kondisi air yang tenang. Dalam instalasi pengolahan air limbah kejadian ini berlangsung dalam bak pengendap. F. Sequential Batch Reactor (SBR) dan Pengolahan Konvensional Sequential Batch Reactor (SBR) merupakan metode pengolahan air limbah dalam satu wadah, yaitu dengan menambahkan lumpur aktif (berisikan mikroorganisme bakteri) ke dalam air limbah lalu diaerasi dalam jangka waktu tertentu. Setelah periode aerasi mencukupi, kemudian aerator dihentikan dan dilanjutkan dengan proses pengendapan lumpur aktif pada wadah yang sama. Selanjutnya air limbah olahan ini (kecuali endapannya), setelah memenuhi baku mutu air olahan yang ditetapkan pemerintah, dibuang ke badan air penerima (Gambar 5). Gambar 5. Skema kegiatan sistem pengolahan air limbah (metode SBR) dengan lumpur aktif

30 12 Pada instalasi pengolahan air limbah (IPAL) konvensional, dimana air limbah yang dihasilkan berlangsung secara terus-menerus (24 jam sehari, 7 hari seminggu) proses aerasi dan pengendapan lumpur aktif dilakukan secara serentak dan berlangsung terus-menerus pada wadah-wadah yang berbeda. Pada cara ini sebagian lumpur aktif pada bak pengendap (clarifier) harus dikembalikan ke dalam bak aerasi (sebagai RAS, Returned Activated Sludge) dan sebagian dibuang (sebagai WAS, Wasting Activated Sludge) (Gambar 6). Influent Tangki Aerasi Tangki Pengendapan Effluent Gambar 6. RAS WAS Skema kegiatan sistem pengolahan air limbah konvensional (Metclaf dan Eddy, 1991) Keunggulan sistem SBR dibandingkan sistem konvensional di atas adalah pada sistem SBR tidak perlu ada pemisahan bak aerasi dengan bak pengendap, sehingga tidak perlu melakukan pengembalian lumpur (RAS/Return Activated Sludge) ke dalam bak aerasi, karena proses aerasi dan pengendapan dilakukan pada tempat yang sama. Selain itu, cara SBR juga akan menghemat biaya investasi, diantaranya untuk lahan, listrik dan tenaga kerja.

31 III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juli sampai September Pengambilan sampel air limbah dilakukan di saluran outlet Perumnas Bantar Kemang, Bogor (Gambar 7). Perumnas Bantar Kemang memiliki rumah sehat sederhana dengan jumlah penduduk mencapai orang (Data Kelurahan Baranang Siang, 2008 dalam Cordova, 2008). Saluran drainase Perumnas Bantar Kemang yang dipergunakan untuk menampung air hujan menyatu dengan saluran pembuangan dari hasil kegiatan mandi dan cuci. Sedangkan hasil kegiatan kakus langsung masuk ke septic tank. Limbah hasil kegiatan rumah tangga dari kegiatan mandi dan cuci yang masuk ke saluran drainase langsung mengalir ke badan air penerima yakni Sungai Ciliwung tanpa ada pengolahan terlebih dahulu (Lampiran 10 dan 11). Gambar 7. Peta lokasi pengambilan sampel air Perumnas Bantar Kemang Sumber: Software Map of Jakarta (2005)

32 14 Waktu pengambilan sampel air adalah jam dimana pada saat itu debit air saluran outlet Perumnas Bantar Kemang mencapai kondisi maksimum (0,0032 m 3 /detik) seperti terlihat pada Gambar 8. Volume sampel air yang diambil sekitar 100 liter, untuk selanjutnya digunakan sebagai bahan percobaan pengolahan air limbah di Laboratorium Produktivitas dan Lingkungan Perairan, Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor DEBIT (m 3 /detik) WAKTU PENGAMATAN (Jam ) Gambar 8. Debit rata-rata harian saluran outlet Perumnas Bantar Kemang B. Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan selama penelitian meliputi peralatan pengumpul sampel air limbah, peralatan pengolahan air limbah, serta peralatan analisis kualitas air (Lampiran 1). Bahan yang digunakan antara lain sampel air limbah domestik (saluran air bagian outlet Perumnas Bantar Kemang, Bogor), isolat bakteri uji (Bacillus sp.), serta bahan-bahan kimia untuk analisis kualitas air (APHA, 2005) (Lampiran 1). C. Metode Percobaan ini menggunakan metode Sequential Batch Reactor, yaitu air limbah (dengan konsentrasi bahan pencemar tertentu) dimasukkan ke dalam bak reaktor pengolahan (stoples) yang kemudian masing-masing diaerasi selama 12,

33 15 24, 48, dan 72 jam. Setelah masing-masing waktu aerasi tercapai, kemudian mesin aerator dimatikan dan air limbah terolah beserta partikel tersuspensi di dalamnya diendapkan selama sekitar 30 menit. Dalam waktu 30 menit ini diharapkan hampir seluruh partikel tersuspensi telah mengendap. Selanjutnya supernatan pada masing-masing perlakuan diukur kadar DO, BOD, COD, ph, TSS, DHL serta suhu. Parameter yang sama juga diukur pada seluruh wadah percobaan sebelum dilakukan aerasi. Metode penelitian ini terdiri dari empat tahap, yaitu: 1. Persiapan wadah Wadah yang digunakan adalah 32 stoples kaca yang berukuran masingmasing 3 liter. Wadah-wadah tersebut dikelompokkan menjadi dua berdasarkan perlakuan (Aerasi/A dan Kontrol/K) dengan waktu perlakuan masing-masing 12, 24, 48, dan 72 jam serta masing-masing perlakuan dengan empat ulangan (Gambar 9). Kelompok pertama merupakan perlakuan aerasi dimana air limbah (sebanyak 2 liter) dimasukkan ke dalam masing-masing wadah dan diberi penambahan isolat Bacillus sp. dengan dosis 1 ml/l air limbah, serta diberi perlakuan aerasi. Setiap wadah akan diberi satu buah selang aerasi dengan kekuatan yang sama untuk setiap wadah yang berfungsi memasok udara dari aerator ke dalam media uji. 12 JAM 24 JAM 48 JAM 72 JAM A1 K1 A1 K1 A1 K1 A1 K1 A2 K2 A2 K2 A2 K2 A2 K2 A3 K3 A3 K3 A3 K3 A3 K3 A4 K4 A4 K4 A4 K4 A4 K4 A : PERLAKUAN AERASI K : PERLAKUAN KONTROL Gambar 9. Denah pembagian wadah berdasarkan perlakuan

34 16 Kelompok ke dua merupakan perlakuan kontrol dimana air limbah dimasukkan ke dalam wadah tanpa penambahan isolat Bacillus sp. dan tanpa perlakuan aerasi. Wadah-wadah tersebut diletakkan pada tempat dengan intensitas cahaya yang cukup dan terlindung dari hujan. 2. Penelitian pendahuluan Penelitian pendahuluan dilakukan untuk menentukan dosis bakteri (volume bakteri/liter air limbah) sebagai inokulan penambahan pada setiap perlakuan. Dosis bakteri sebesar 0,5 ml/l, 1 ml/l, 2 ml/l, dan 3 ml/l diuji pada air limbah domestik masing-masing sebanyak 2 liter dengan lama waktu aerasi masing-masing 12, 24, 48, dan 72 jam. Dosis bakteri yang paling efektif dalam menurunkan bahan organik air limbah domestik digunakan sebagai dosis pada penelitian utama. 3. Persiapan bahan uji Air limbah domestik berasal dari saluran air outlet Perumnas Bantar Kemang, Bogor. Air limbah yang tersaring ditampung dalam tandon berukuran 250 liter. Penyaringan dilakukan dengan saringan kasar untuk mengeliminasi partikel-partikel besar seperti daun, plastik, cangkang, lembaran kertas, batang kayu, dan lain-lain. Limbah domestik yang telah tersaring tersebut (belum diolah) selanjutnya dianalisis beberapa parameter kualitas airnya (suhu, ph, DHL, TSS, DO, BOD, dan COD). Sebelum diolah, kandungan BOD, N, dan P air limbah yang telah ditampung tersebut dianalisis terlebih dahulu. Jika rasio BOD:N:P mendekati 100:5:1 maka percobaan dapat langsung dilakukan. Namun, jika rasionya sangat menyimpang dari 100:5:1 (misal kekurangan N atau P), maka ke dalam air limbah perlu ditambahkan N dalam bentuk urea atau P dalam bentuk TSP. Bakteri yang digunakan adalah isolat Bacillus sp. yang telah diidentifikasi dan diisolasi dari air limbah kantin Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan pada penelitian sebelumnnya. Isolat bakteri tersebut dikultivasi (dibiakkan) pada media broth (nutrient broth) di tabung reaksi. Volume bakteri yang digunakan adalah dosis yang didapatkan pada penelitian pendahuluan.

35 17 4. Pelaksanaan teknis Kegiatan penelitian ini merupakan percobaan pengolahan air limbah domestik menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL), dengan empat perlakuan lama aerasi dan empat kali ulangan untuk setiap perlakuan. Setelah seluruh komponen media uji siap, ke dalam masing-masing stoples (dengan berbagai perlakuan dan ulangan di atas) kemudian diisi dengan air limbah sebanyak 2 liter dan dimasukkan bakteri Bacillus sp. sebanyak 2 ml (dosis 1 ml/l). Selanjutnya pada masing-masing stoples dilakukan aerasi selama 12, 24, 48, dan 72 jam. Sedangkan pada perlakuan kontrol, wadah yang masing-masing telah berisi 2 liter air limbah didiamkan (tanpa diaerasi) selama waktu perlakuan 12, 24, 48, dan 72 jam. 5. Analisis parameter kualitas air Efektivitas waktu aerasi pada penambahan bakteri Bacillus sp. dalam mengolah limbah domestik kawasan pemukiman Perumnas Bantar Kemang, ditentukan berdasarkan hasil pengukuran beberapa parameter kualitas air yang menggambarkan kandungan bahan organik air limbah. Pengukuran parameter kualitas air untuk setiap perlakuan dilakukan saat sebelum aerasi (awal perlakuan) dan setelah air limbah diaerasi selama 12, 24, 48, dan 72 jam. Pengukuran kualitas air limbah pada perlakuan kontrol bertujuan untuk melihat perbedaan kualitas air limbah yang diolah dan air limbah yang tidak diolah. Pengambilan sampel air hasil olahan (supernatan) untuk dianalisis parameter fisika dan kimianya dilakukan setelah masing-masing air limbah dalam stoples diaerasi sesuai lama perlakuannya dan mesin aerator telah dihentikan selama 30 menit (Lampiran 1). D. Analisis Data 1. Persen perubahan konsentrasi beberapa parameter kualitas air Perubahan konsentrasi beberapa parameter kualitas air dapat dilihat dengan menghitung persentase perubahan beberapa parameter kualitas air pada awal perlakuan dan akhir perlakuan. Rumus yang digunakan untuk menghitung persentase perubahan parameter kualitas air adalah:

36 18 % perubahan = (a-b)/a x 100% Keterangan: a: nilai awal kadar/konsentrasi parameter tertentu di air limbah sebelum pengolahan b: nilai akhir kadar/konsentrasi parameter tertentu di air limbah olahan setelah pengolahan 2. Rancangan Acak Lengkap (RAL) Analisis statistika terhadap parameter kualitas air dilakukan untuk menguji efektivitas perlakuan waktu aerasi dalam memberikan pengaruh yang nyata pada peningkatan kualitas air limbah domestik. Analisis statistika tersebut didasarkan pada percobaan yang menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan waktu aerasi sebagai perlakuan dengan empat ulangan. Model rancangan acak lengkap (Matjik dan Sumertajaya, 2000) adalah sebagai berikut: Y ij = µ + τi + εij Keterangan: τi : rataan perlakuan ke-i εij : galat pada perlakuan ke-i ulangan ke-j Yij : pengamatan pada perlakuan ke-i ulangan ke-j µ : rataan umum Hipotesis yang dapat diuji dari rancangan di atas yaitu pengaruh perlakuan waktu aerasi (Tabel 2). Bentuk hipotesis: Pengaruh perlakuan setiap waktu aerasi: H 0 : τ 1 = τ 2 =... = τ t atau τi = 0, untuk i = 1,2,3,..., t H 1 : minimal ada satu perlakuan waktu aerasi 0 Tabel 2. Analisis sidik ragam untuk rancangan acak lengkap Sumber Derajat Jumlah Kuadrat F hitung F tabel Keragaman Bebas (DB) Kuadrat (JK) Tengah (KT) Perlakuan t 1 JKP KTP KTP/KTS F (0,05;DBP:DPS) Sisa T(r-1) JKS KTS Total Tr 1

37 19 Kesimpulan yang dapat diambil dari hipotesis di atas: 1. Jika nilai F hitung < F tabel, maka tolak H 0 yang berarti minimal ada satu perlakuan yang memberikan pengaruh yang berbeda nyata pada taraf kepercayaan 95%. 2. Jika nilai F hitung > F tabel, maka gagal tolak H 0 yang berarti tidak ada perlakuan yang memberikan perngaruh yang berbeda nyata pada taraf kepercayaan 95%. Untuk melihat perlakuan yang memberikan pengaruh yang berbeda nyata, maka dilakukan uji lanjut Beda Nyata Terkecil (BNT). 3. Uji lanjut Beda Nyata Terkecil (BNT) Uji BNT digunakan untuk menguji perlakuan secara berpasang-pasangan. Jika masing-masing perlakuan memiliki ulangan yang sama, maka untuk semua pasangan perlakuan hanya diperlukan satu nilai BNT. Kriteria pengambilan keputusannya adalah jika beda absolut dari dua perlakuan lebih besar dari BNT ( Yi-Yi > BNT) maka dapat disimpulkan bahwa kedua perlakuan tersebut berbeda nyata pada taraf α. Persamaan uji BNT adalah (Walpole, 1995): BNT ( t 2, dbs).( / KTS 2 ) n Keterangan: t α/2 = nilai t pada selang kepercayaan α/2 (α = 0,05) KTS = kuadrat tengah sisa n = jumlah ulangan 4. Uji nilai tengah (uji-t) Uji nilai tengah (uji-t) dilakukan untuk menguji perbedaan antara dua perlakuan dilihat dari nilai tengah perlakuan. Hipotesis: H 0 : Perlakuan aerasi = Perlakuan kontrol H 1 : Perlakuan aerasi Perlakuan kontrol t = s / n Kesimpulan: 1. t hitung > t tabel, maka tolak H 0, berarti terdapat perbedaan yang nyata antara perlakuan aerasi dengan perlakuan kontrol. 2. t hitung < t tabel, maka gagal tolak H 0, berarti tidak terdapat perbedaan yang nyata antara perlakuan aerasi dengan perlakuan kontrol.

38 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian Pendahuluan Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mengetahui dosis bakteri Bacillus sp. yang paling efektif mereduksi bahan organik. Hasil penelitian pendahuluan menunjukkan dosis 1 ml/l bakteri Bacillus sp. mampu menurunkan bahan organik (dilihat dari nilai COD) sebesar 83% dengan waktu aerasi 12 jam dan telah memenuhi baku mutu yang ditetapkan Pemerintah Republik Indonesia No. 82 Tahun 2001 (100 mg/l). Hasil pengolahan air limbah dengan dosis Bacillus sp. sebesar 1 ml/l ternyata lebih baik dari dosis 0,5 ml/l (56%), namun tidak lebih efektif dari dosis 2 ml/l (88%) dan 3 ml/l (90%). Karena dengan dosis Bacillus sp. sebesar 1 ml/l telah memenuhi baku mutu, meskipun dosis 2 ml/l dan 3 ml/l juga menghasilkan reduksi bahan organik yang lebih tinggi, namun dalam penelitian utama akan digunakan dosis 1 ml/l. COD(mg/l) ,5 ml/l 1 ml/l 2 ml/l 3 ml/l BAKU MUTU 0 AWAL 12 JAM 24 JAM 48 JAM 72 JAM WAKTU PERLAKUAN Gambar 10. Penurunan bahan organik oleh beberapa dosis bakteri Bacillus sp. Penelitian pendahuluan juga dilakukan untuk mengetahui rasio BOD:N:P air limbah yang digunakan sama dengan atau mendekati rasio 100:5:1. Hasil penelitian pendahuluan menunjukkan rasio BOD:N:P air limbah domestik yang digunakan telah mendekati rasio 100:5:1, dimana rata-rata nilai BOD, total-n, dan total-p yang diperoleh pada penelitian pendahuluan ini masing-masing adalah