IDENTIFIKASI PENYEBARAN LIMBAH CAIR DENGAN MENGGUNAKAN METODE TAHANAN JENIS 3D (MODEL LABORATORIUM)

Transkripsi

1 IDENTIFIKASI PENYEBARAN LIMBAH CAIR DENGAN MENGGUNAKAN METODE TAHANAN JENIS 3D (MODEL LABORATORIUM) ABSTRACT Karyanto Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung Jl. S. Brojonegoro No. 1, Bandar Lampung Diterima 18 April 2005, disetujui untuk diterbitkan.28 Juli 2005 The research on the identification of the liquid waste distribution has been performed using the resistivity method. A laboratory scale experiment has been performed using a glass tube filled with a variety of media representing a layered earth-layer which was then injected with the liquid pollutant. The 3D data was taken using pole-pole configuration in a 7x7 grid size; with the distance of each measurement was 10 cm. The result showed that the distribution pattern of the pollutant in this model was tend to be horizontal which centered on the gravel clay in m depth. The pollutant was also tend to distribute along the center of measurement in the layer used. Keywords: resistivity, pole-pole, pollutant 1. PENDAHULUAN Limbah cair adalah sampah cair dari suatu lingkungan masyarakat dan terutama terdiri dari air yang telah dipergunakan dengan ± 0,1% berupa benda-benda padat yang terdiri atas zat organik dan bukan organik 1. Limbah cair tersebut dapat berasal dari sisa kegiatan rumah tangga maupun industri yang mengandung berbagai zat berbahaya seperti kandungan logam berat dan kuman penyakit. Jika tidak ditangani dengan baik maka limbah tersebut dapat meresap ke dalam tanah dan mencemari sumber air tanah. Hal ini banyak terjadi di sekitar Tempat Pembuangan Akhir (TPA) limbah. Untuk mengetahui tingkat pencemaran air tanah dapat dilakukan dengan pemeriksaan kualitas air secara kimia dan fisika. Namun, sangat penting juga untuk mengontrol adanya rembesan limbah tersebut terutama pada TPA limbah seperti penampungan sampah maupun penampungan limbah-limbah industri. Dengan mengetahui adanya rembesan limbah cair, maka akan dapat membantu dalam upaya penanganannya secara baik. Pengontrolan terhadap penyebaran limbah cair di tanah sulit dilakukan, karena umumnya limbah melarut dalam tanah. Sebagai alternatip dalam mengidentifikasi kemungkinan adanya rembesan limbah cair dapat dilakukan dengan pengukuran resistivitas listrik media dengan menggunakan metode tahanan jenis. Metode ini pernah dipakai untuk meneliti migrasi fluida di zona vadose oleh Park 2. Untuk mereduksi kemungkinan kesalahan pengukuran di lapangan, maka perlu diadakan pemodelan dalam skala laboratorium yang mendekati model lapangan. Dan untuk mendapatkan model penyebaran limbah ke arah vertikal dan horisontal untuk tiap kedalaman, maka dapat dilakukan dengan pengukuran secara 3D (3 dimensi). Metode ini akan mampu mencitrakan kondisi bawah permukaan secara vertikal tiap blok/lintasan dan secara horizontal untuk tiap-tiap kedalaman yang dikehendaki Metode Geolistrik Tahanan Jenis 3D Metode geolistrik tahanan jenis 3D merupakan metode geolistrik yang mempelajari sifat tahanan jenis (resistivitas listrik) dari lapisan batuan di dalam bumi. Prinsip metode ini, yaitu dengan menginjeksikan arus listrik ke dalam bumi melalui dua buah elektroda arus, dan melakukan pengukuran beda potensial yang dilakukan melalui dua buah elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial listrik tersebut, akan dapat dihitung variasi harga resistivitas listrik pada lapisan di bawah titik ukur (sounding point). Survey geolistrik tahanan jenis 2005 FMIPA Universitas Lampung 79

2 Karyanto Identifikasi Penyebaran Limbah Cair tiga dimensi (3D) sangat jarang dilakukan dibandingkan dengan resistivitas tahanan jenis 1D ataupun 2D. Hal ini disebabkan oleh jumlah pengukuran atau data yang dibutuhkan cukup besar dan ketiadaan program inversi dalam mengolah data-data tersebut 3. Pada hal geolistrik tahanan jenis 3D akan memberikan gambaran struktur geologi daerah survey dalam bentuk 3 dimensi, yaitu ke arah horisintal 2 arah (x dan y) dan ke arah vertikal/kedalaman (z). Pengukuran survei 3 D berupa susunan beberapa elektroda yang berupa petak berbentuk persegi baik bujur sangkar atau dapat juga persegi panjang 4. Lintasan pengukuran untuk survei geolistrik tahanan jenis 3D berupa susunan beberapa elektroda yang merupakan bentuk petak persegi. Secara ilustrasi seperti ditunjukkan Gambar 1 untuk grid data 5x5. arah-y arah-x Gambar 1. Susunan elektroda untuk survei tahanan jenis 3D 3. Dalam proses pengambilan data terdapat 2 cara yaitu complete data set survey dan cross diagonal survey. Cara yang pertama complete data set survey adalah teknik pengambilan data lengkap pada tiap elektrodanya sehingga akan membutuhkan waktu yang lama. Sedangkan cara yang kedua cross diagonal survey merupakan teknik yang lebih singkat daripada teknik pertama sehingga memerlukan waktu yang juga lebih singkat, dimana pengukuran potensial hanya dilakukan sepanjang sumbu-x, sumbu-y dan sumbu diagonal yang membentuk sudut 45 o terhadap sumbu-x atau sumbu-y METODE PENELITIAN 2.1. Alat dan bahan a. 1 set Resistivity meter NAINURA 22 NRD SS b. Accu sebagai sumber arus DC c. Kabel-kabel penghubung d. Bak kaca 2.2. Pengambilan Data Bak kaca diisi dengan beberapa lapisan berturutturut, yaitu: (1) Tanah Penutup (2) Kerikil Lempung (3) Pasir (4) Lempung Pasiran Kemudian ke dalam lapisan tersebut diinjeksikan polutan cair. Pada survei tahanan jenis 3D dengan teknik complete data set survey ini menggunakan konfigurasi pole-pole. Pada konfigurasi pole-pole, elektroda arus C 2 dan elektroda potensial P 2 diletakkan di jauh tak terhingga ( ) dari elektroda-elektroda lainnya. Dengan harga tahanan jenis semunya dapat dihitung dengan Persamaan (1) 3,5,6. = a R (1) ρ 2π dengan a adalah jarak antar elektroda arus C 1 dan elektroda potensial P 1 (m), R adalah tahanan terukur ( Ω ). Pada survei ini dipilih konfigurasi pole-pole dengan alasan disamping untuk mendapatkan penetrasi yang cukup dalam juga karena alasan teknis lapangan, karena dengan menggunakan konfigurasi pole-pole ini akan sangat mempermudah pengambilan data sebab dua elektroda yang lain yaitu elektroda arus 2 (C 2 ) dan elektroda potensial 2 (P 2 ) diletakkan di jauh tak hingga yang tidak membutuhkan perpindahan, sehingga secara teknis akan sangat mendukung dan banyak mereduksi waktu yang diperlukan dalam pengambilan data. Kemudian daerah survei kita buat grid 7x7, sedangkan cara pengambilan datanya adalah dengan teknik complete data set survey seperti pada Gambar 2. Urutan pengambilan datanya adalah sebagai berikut: 1. Menempatkan C2 dan P2 di jauh tak berhingga. 2. Elektroda arus C1 diinjeksikan pada titik 1 dan elektroda potensial P1 diinjeksikan pada titik 2. Kemudian arus diinjeksikan dan beda potensial diukur. 3. Dilakukan pengukuran seperti pada langkah 2, namun posisi P1 digeser ke titik 3, 4, dan seterusnya sampai titik 49, sedangkan C1 tetap di titik Langkah 2 dan 3 dilakukan kembali, dengan menggeser C1 ke indeks yang lebih besar jika P1 sudah sampai ke titik Langkah 4 dilakukan kembali sampai elektroda arus C1 ke titik Sebagai catatan bahwa pengukuran dilakukan untuk nomor indeks posisi elektroda potensial (P1) lebih besar dari pada indeks posisi elektroda arus (C1) FMIPA Universitas Lampung

3 x x x x ket: + x : elektroda arus : elektroda potensial : elektroda yang sudah diukur Gambar 2. Pengambilan data tahanan jenis 3D dengan teknik complete data set survey Pengolahan Data Pengolahan data dilakukan dengan menghitung resistivitas semu hasil pengukuran di lapangan dengan menggunakan Persamaan (1). Kemudian dilanjutkan dengan pembuatan model bawah permukaan berdasarkan data lapangan yang telah dihitung dengan menggunakan perangkat lunak Res3dinv yang akan menggambarkan pola penyebaran anomali pada tiap kedalaman yang ditentukan secara horisontal dan tiap lintasan survei yang ditentukan pula secara vertikal Analisis Data Analisis dilakukan terhadap hasil pemodelan inversi untuk menentukan pola penyebaran batuan basal berdasarkan harga-harga tahanan jenis lapisan di bawah titik ukur. Analisis ini dilakukan terhadap tiap kedalaman dan blok daerah yang ditentukan. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Volume polutan yang diinjeksikan adalah 2 liter dan diinjeksikan pada titik ukur ke 25 (SP 25). Sedangkan pengukuran potensial dan arus dilakukan setelah 3 jam dari proses injeksi polutan. Karena grid pengukuran adalah 7x7 dan menggunakan complete data set survey maka jumlah data yang didapat sebanyak 1176 buah. Model hasil inversi yang didapatkan dengan menggunakan program Res3dinv terbagi atas 2 model yaitu model lapisan tiap kedalaman yang ditentukan secara horizontal dan model penampang lintang (cross section) tiap blok/lintasan yang ditentukan secara vertikal berdasarkan data-data terukur yang menggambarkan model bumi berlapis yang direpresentasikan oleh harga-harga tahanan jenis lapisannya, seperti ditunjukkan pada Gambar 3 dan Gambar 4. Dari hasil pemodelan secara inversi (ke belakang), daerah penelitian dibagi dalam blok-blok yang dipotong secara vertikal yang diperlihatkan menjadi 6 penampang lintang dengan lebar tiap bloknya adalah 0,1 meter (Gambar 3). Penampang 1 (titik ukur 1 7 dan 8-14) mempunyai arah sumbu x sejauh 0,6 meter sumbu y 0 0,1 meter dan sumbu z (kedalaman) 0,69 meter. Penampang 2 (titik ukur 8 14 dan 15-21) dengan arah sumbu x sejauh 0,6 meter, sumbu y sejauh 0,1 0,2 meter dan sumbu z sampai kedalaman 0,69 meter. Penampang 3 (titik ukur dan 22 28) dengan arah sumbu x sejauh 0,6 meter, sumbu y 0,2 0,3 meter dan sumbu z samapai kedalaman 0,69 meter. Penampang 4 (titik dan 29 35) dengan arah sumbu x 0,6 meter, sumbu y sejauh 0,3 0,4 meter dan sumbu z sampai kedalaman 0,69 meter. Penampang 5 (titik ukur dan 36 42) dengan arah sumbu x sejauh 0,6 meter, sumbu y sejauh 0,4 0,5 meter dan sumbu z sampai kedalaman 0,69 meter. Penampang 6 (titik ukur dan 43 49) dengan arah sumbu x sejauh 0,6 meter, sumbu y sejauh 0,5 0,6 meter dan sumbu z dengan kedalaman sampai 0,69 meter FMIPA Universitas Lampung 81

4 Karyanto Identifikasi Penyebaran Limbah Cair Gambar 3. Model Penampang Lintang (vertikal) tiap blok/lintasan Gambar 4. Model Lapisan Tiap Kedalaman Secara Horisontal Pada penampang vertikal (Gambar 3) memperlihatkan peta penyebaran polutan (limbah cair) yang menyebar dari titik ukur 25. Keberadaan rembesan polutan ditunjukkan oleh tanda panah. Polutan menyebar hanya secara horisontal ke segala arah sampai jarak 0,3 meter dari titik injeksi polutan (titik ukur 25) pada lapisan lempung kerikil yang berada di kedalaman sekitar 0,09 0,21 meter. Sedangkan dari penampang model horisontal (Gambar 4) diperlihatkan bahwa distribusi polutan terpusat pada kedalaman 0,07 0,15 meter pada lapisan lempung kerikil. Hal disebabkan oleh FMIPA Universitas Lampung

5 perbedaan besar butir dan densitas dari lapisan lempung yang sangat memungkinkan terciptanya rongga, sehingga polutan akan lebih mudah untuk mengalir di dalam lapisan tersebut. Maka dari hasil pengolahan data dan pemodelan yang dibuat didapatkan hasil bahwa penyebaran polutan dalam hal ini limbah cair cenderung menyebar ke arah horisontal (mendatar), hal ini terjadi karena disamping faktor injeksi polutan yang kurang dalam dan volume polutan terbatas (2 liter) juga disebabkan injeksi polutan tepat di lapisan yang mempunyai perbedaan butir yang signifikan (lempung kerikil), sehingga polutan akan terkonsentrasi di lapisan tersebut. 4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil interpretasi terhadap model, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Dari model vertikal, terlihat bahwa polutan menyebar ke segala arah namun menuju ke arah titik injeksi polutan. Penyebaran rembesan polutan terlihat pada semua titik ukur (sounding point). 2. Dari model horisontal, nampak bahwa distribusi polutan terpusat pada lapisan lempung kerikil dengan kedalaman 0,07 0,15 meter. 3. Metode geolistrik tahanan jenis 3D dapat dipergunakan untuk mengidentifikasi penyebaran limbah cair. DAFTAR PUSTAKA 1. Mahida, U.N Pencemaran Air dan Pemanfaatan Limbah Industri, PT. Raja Grafindo Persada, Jakarta. 2. Park, S.K Fluid migration in the vadose zone from 3D inversion of resistivity data, Geophysics, 63, Loke.M.H RES3DINV ver for Windows 3.1, 95 & NT ; Rapid 3D Resistivity & IP Inversion using the least-squares method. Geophysical Prospecting ( 4. Loke, M.H., and Barker, R.D Practical techniques for 3D resistivity surveys and data inversion, Geophys. Prospecting, 4, Telford, W.M., Geldart, L.P., and Sheriff, R.E Applied Geophysics, 2 nd Edition, Cambridge University Press, New York. 6. Reynold, J.M An Introduction to applied and environmental geophysics, John Wiley and sons Inc., New York. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada DP3M DIKTI Republik Indonesia yang telah membiayai penelitian sampai keluarnya artikel ini melalui Penelitian Dosen Muda. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada Yahya Darmawan, S.Si. yang telah mengambil data pada penelitian tersebut FMIPA Universitas Lampung 83