Aerasi dan Biorack Wetland sebagai Pengolah Limbah Laundry

Transkripsi

1 1 dan Biorack sebagai Pengolah Limbah Laundry Wima Umaya dan Nieke Karnaningroem Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya Indonesia Abstrak dan wetland telah lama dikenal sebagai salah satu alternatif untuk mengolah limbah. Dua unit proses pengolahan tersebut kemudian digabungkan untuk diteliti efektifitasnya dalam mengolah limbah laundry. Pada unit aerasi volume reaktor adalah 50 Liter yang dilengkapi dengan pompa udara. Unit pengolahan selanjutnya adalah biorack wetland yang merupakan modifikasi dari wetland konvensional dengan tanaman yang digunakan adalah kangkung air (Ipoema aquatica). Biorack wetland menggunakan pipa PVC 2,5 inchi dengan lubang perforasi. Biorack disusun pada reaktor dengan volume 50 Liter. Biorack berfungsi untuk menyangga tanaman. Parameter yang diukur adalah fosfat (PO4), Biological Oxygen Demand (BOD) dan Chemical Oxygen Demand (COD). Hasil penelitian menunjukan pada unit aerasi konsentrasi BOD, COD, dan fosfat dapat diturunkan, namun pada unit wetland justru mengalami kenaikan. Kenaikan ini diduga disebabkan oleh tanaman kangkung yang membusuk. Proses aerasi yang digabungkan dengan biorack wetland yang menggunakan tanaman kangkung tidak efektif untuk mengolah limbah laundry, dikarenakan ketahanan tanaman kangkung yang kurang (cepat membusuk) 20 justru menyebabkan bertambahnya konsentrasi fosfat, BOD 5 dan COD pada outlet wetland, yang sebelumnya dapat diturunkan pada unit aerasi. Kata Kunci, Biorack, Kangkung Air, Limbah Laundry I. PENDAHULUAN IMBAH laundry mengandung kandungan surfaktan dan Lbahan organik yang cukup tinggi [1]. Bahan yang digunakan dalam deterjen dapat dikelompokan menjadi 4 yaitu, 1) Surfaktan, 2) Builders, 3) Bleaching agents dan 4) additives [2]. Limbah laundry yang dihasilkan sebagian besar langsung dibuang ke selokan atau badan air tanpa pengolahan terlebih dahulu. Air limbah laundry megandung deterjen yang merupakan derivatik zat organik, sehingga akumulasinya di lingkungan dapat menyebabkan kandungan organik di lingkungan menjadi tinggi yang berakibat toxic pada kehidupan di air. Kandungan utama pada deterjen adalah natrium tripolyfosfat yang berperan sebagai surfaktan (Surface Avtive Agent). Fosfat yang berlebihan di air akan menyebabkan eutrofikasi sehingga menyebabkan tertutupnya permukaan air. Permukaan air yang tertutup akan menyebabkan oksigen di udara sulit masuk ke dalam air. Air yang memiliki kandungan oksigen rendah akan bersifat septik dan menjadi berbau tidak sedap dengan warna kehitam-hitaman. Oleh karena itu dibutuhkan teknologi yang mudah, efektif dan efisien untuk mengolah limbah laundry sehingga dapat digunakan oleh pengusaha laundry untuk mengolah limbah mereka sebelum dibuang ke badan air. Constructed wetland menjadi salah satu pilihan karena kemampuannya untuk mengolah limbah domestik yang baik [4]. Salah satu penelitian dilakukan dengan menggunakan constructed wetland menggunakan biorack untuk mengolah limbah domestik menunjukkan hasil kualitas hasil olahan yang cukup baik. dengan biorack tidak menggunakan media tanah sebagai root zone system, namun menggunakan pipa PVC sebagai biorack (media attached growth) yang digunakan untuk menyangga agar tanaman tetap berdiri tegak. Hasil penelitian menunjukkan biorack wetland yang menggunakan tanaman Phragmites,sp ini mampu menurunkan konsentrasi COD, BOD dan fosfat sebesar 75,15% COD, 86,59% BOD 5, 31,7% fosfat. Selanjutnya wetland ini disebut biorack wetland [5]. Tanaman yang digunakan pada penelitian kali ini adalah kangkung air (Ipomoea aquatica). Tanaman kangkung dipilih karena mudah berkembang biak. Untuk menambah efisiensi pengolahan maka pada penelitian ini akan didahului oleh proses aerasi yang dilanjutkan dengan biorack wetland. Pemilihan proses aerasi karena kemampuan dari proses ini untuk menurunkan kadar organik dalam air limbah. II. METODE PENELITIAN A. Merancang Bak, Bak Penampung dan Bak Overflow Bak aerasi terbuat dari kotak plastik dengan volume 50 Liter. Waktu tinggal limbah pada bak aerasi adalah 5 jam. Bak aerasi dilengkapi dengan pompa udara yang menyuplai udara untuk proses aerasi. Pompa udara dilengkapi dengan difuser pada outletnya. Bak aerasi dapat dilihat pada Gambar 1. Nilai Gambar. 1. Reaktor unit aerasi yang dilengkapi dengan pompa udara dan difuser pada outlet pompa udara.

2 2 kebutuhan oksigen pada penelitian ini dihitung dengan menggunakan patokan nilai BOD yang ingin diturunkan. Kandungan BOD pada limbah laundry adalah berkisar 195 mg/l. Perhitungan kebutuhan oksigen adalah sebagai berikut: Debit limbah 120 L/hari BOD 5 masuk 195 mg/l Efisiensi 94% BOD 5 keluar 12 mg/l Beban BOD 5 di dalam air limbah: 100L/hari x195 mg/l mg/hari kg/hari Jumlah BOD5 yang dihilangkan: 0,94 x kg/hari kg/hari Kebutuhan Teoritis : Jumlah BOD 5 yang dihilangkan kg/hari Faktor keamanan 2 Kebutuhan oksigen teoritis: 2 x kg/hari kg/hari Temperatur udara rata-rata 28 o C Berat udara pada Suhu : 28 o C; Elevasi: 5 m (16,4 ft) 1,17245 kg/m 3 [7] Diasumsikan jumlah oksigen di dalam udara 23,2 % Jumlah kebutuhan udara teoritis: 0,036 kg hari 1,7245 0,232g O gram 2 0,128 m 3 /hari Efisiensi difuser 3% Kebutuhan Udara Aktual: KebutuhanUdaraTeoritis Efisiensi 3 0,128m / hari 0,03 4,28 m 3 /hari 0,0029 m 3 /menit 2,9 liter/menit 174 L/jam Bak penampung menggunakan bak plastik dengan volume 120 L. Bak penampung dilengkapi dengan bak overflow yang berfungsi untuk menjaga muka air pada bak penampung sehingga debit tidak berubah. Bak overflow menggunakan bak plastik dengan volume 150 L. Limbah yang ditampung pada bak overflow kemudian dipompa menggunakan pompa akuarium menuju bak penampung yang telah di beri lubang overflow. Setiap harinya gabungan unit aerasi dan unit biorack wetland ini dapat mengolah limbah sebanyak 120 L/hari. B. Persiapan Unit Biorack Waktu tinggal limbah di reaktor wetland selama 5 jam. Pada percobaan ini jumlah pipa yang digunakan adalah sebanyak 24 buah. Unit biorack wetland diletakan setelah unit aerasi. Unit biorack wetland dapat dilihat pada Gambar 3. Rangkaian reaktor dapat dilihat pada Gambar 4. Gambar. 2. Biorack berupa pipa PVC yang telah dilubangi dengan diameter dua cm, diameter pipa PVC adalah 2,5 inchi. Jumlah pipa tergantung dari luasan reaktor. Gambar. 3. Unit biorack wetland dengan tanaman kangkung air. C. Persiapan Tanaman Tanaman yang digunakan pada unit biorack wetland adalah kangkung air. Secara alami tanaman ini dapat tumbuh menjalar pada tempat yang tergenang air. Tanaman kangkung dibudidayakan dengan stek atau biji. Tanaman kangkung telah diteliti untuk menyerap pencemaran logam dalam air, hasilnya disebutkan bahwa tanaman kangkung kurang efektif untuk penyerapan pencemar logam berat [8]. Pada penelitian yang lain bahwa tanaman kangkung dengan dipadukan dengan Bacillus sp dan aerasi, dapat mengolah limbah domestik dengan efisiensi removal sebesar TSS, BOD 5, dan COD berturut-turut sebesar 98.07%, 96,68% dan 74,39%. Pada awal penelitian dilakukan proses aklimatisasi tanaman kangkung dengan menggunakan media air limbah laundry. Aklimatisasi dilakukan selama dua minggu dengan konsentrasi air limbah yang berbeda-beda, yaitu 25%, 50%, 75% dan 100%. Pada penelitian ini digunakan 3 buah batang kangkung pada setiap biorack. Reaktor kemudian diletakan pada rumah kaca Jurusan Teknik Lingkungan ITS Surabaya. Pada rumah kaca reaktor mendapatkan sinar matahari yang cukup. Hal ini untuk menunjang kebutuhan sinar matahari tanaman, pada wetland fotosintesis menjadi salah satu proses untuk menunjang performa dalam mengolah air limbah [8].

3 3 D. Sampling dan Analisis Sampling dilakukan pada 3 titik, yaitu outlet bak penampung, outlet aerasi dan outlet wetland. Sampel diukur nilai COD, BOD, dan fosfat. Sampel diambil pada pagi dan Gambar. 4. Rangkaian alat pengolah limbah laundry sore hari selama 7 hari berturut-turut. COD diukur dengan metode Close Refluks, kandungan BOD diukur dengan Metode Winkler, fosfat diukur dengan Metode Klorid Timah. A. Aklimatisasi Tanaman III. HASIL DAN DISKUSI Aklimatisasi tanaman dilakukan selama 2 minggu. Proses aklimatisasi akan memberikan kesempatan pada bakteri yang banyak hidup pada rizosfer untuk tumbuh dan beradaptasi Aklimatisasi dilakukan pada reaktor biorack wetland. Pada proses aklimatisasi ditambahkan ZPT (Zat Perangsang Tumbuh) yang merupakan hormon pertumbuhan tanaman. Tujuannya adalah untuk menunjang pertumbuhan daun dan akar. Hasil pengamatan menunjukan bahwa tanaman mengalami pertumbuhan yang baik pada konsentrasi air limbah 25% dan 50%. Pada konsentrasi air limbah 75% hingga 100% pertumbuhan sedikit mengalami gangguan, yaitu daun yang mulai menguning. Pada proses aklimatisasi kebutuhan akan sinar matahari juga harus diperhatikan agar pertumbuhan dari tanaman tidak terganggu. Pada awal aklimatisasi kerapatan tanaman memang rendah, kemudian secara berangsur angsur akan tumbuh [5]. B. Fosfat Pada bak penampung, konsentrasi fosfat berfluktuasi, hal ini disebabkan setiap harinya limbah diisi kembali, sedangkan kualitas limbah yang dihasilkan pengusaha laundry kualitasnya berbeda beda setiap harinya. Konsentrasi awal fosfat berkisar antara 0,35 1,34 mg/l. Pada unit aerasi, yaitu unit sebelum biorack wetland, efisiensi pengolahan sebesar 25,12 ± 2,92%, seperti yang tercantum pada Tabel 1. Unit pengolahan selanjutnya adalah biorack wetland, pada biorack wetland efisiensi removal bernilai negatif, seperti yang terlihat pada Tabel 2. Efisiensi negatif berarti terjadi kenaikan konsentrasi fosfat pada outlet wetland. Pada Tabel 2 nilai removal yang dihitung adalah removal total, yaitu nilai removal dari awal (bak penampung), melewati unit aerasi hingga outlet wetland. Removal tertinggi yaitu sebesar 50,15%, sedangkan kenaikan konsentrasi fosfat tertinggi adalah sebesar 50% dari konsentrasi awal. Pada hari ke dua hingga hari ke empat kangkung mampu menurunkan konsentrasi fosfat kemudian pada hari ke empat pada sore hari hingga hari ke tujuh fosfat kemudian dikeluarkan oleh kangkung kembali ke air [7]. Eksudat dari tanaman juga dapat berpengaruh terhadap kenaikan konsentrasi fosfat, yaitu dimana secara spontan tanaman akan mengeluarkan zat organik dari dalam tubuhnya. Kandungan surfaktan yang tinggi menyebabkan terganggunya kehidupan mikroorganisme yang hidup dalam wetland. Jika kehidupan mikroorganisme dalam air terganggu maka dapat Tabel 1. Konsentrasi fosfat pada inlet dan outlet aerasi dan efisiensi removal oleh unit aerasi KONSENTRASI FOSFAT (mg/l) EFISIENSI Sampel 1 Sampel 2 Sampel 1 Sampel 2 Sore Sore 1 1,21 0,90 0,93 0,66 25,81 29,41 2 1,30 1,02 1,02 0,80 21,39 21,15 3 1,17 0,88 1,34 0,97 25,33 27,19 4 1,33 0,96 0,98 0,70 27,57 28,00 5 0,39 0,30 0,55 0,43 23,00 21,43 6 0,50 0,36 0,55 0,43 27,56 21,99 7 0,54 0,41 0,49 0,35 23,91 28,00 Tabel 2. Konsentrasi fosfat pada inlet dan outlet aerasi dan efisiensi removal oleh unit biorack wetland Awal ( Bak Penampung) Konsentrasi Fosfat (mg/l) Sampel 1 Sampel 2 Awal ( Bak Penampung) EFISIENSI (%) Sampel I Sampel 2 1 1,21 1,23 0,93 1,11-1,61* -18,91 2 1,30 0,64 1,02 1,00 50,60 1,54 3 1,17 1,00 1,34 0,70 15,00 47,37 4 1,33 0,66 0,98 1,18 50,15-20,80 5 0,39 0,59 0,55 0,64-50,00-16,43 6 0,50 0,64 0,55 0,64-28,35-17,02 7 0,54 0,62 0,49 0,35-14,49 28,00 *terjadi kenaikan konsentrsai fosfat pada outlet wetland menyebabkan menurunya kemampuan mikroorganisme tersebut dalam mengolah polutan dalam air limbah, termasuk dalam mengolah fosfat. C. BOD Pada unit aerasi nilai removal berkisar nilai 34,08%-61,87%, seperti yang ditampilkan pada Tabel 3. Sedangkan untuk removal total ditampilkan pada Tabel 4 berkisar 27,94% - 61,05%. Hal ini menunjukan bahwa kandungan BOD dapat diturunkan pada unit aerasi namun justru mengalami kenaikan pada unit biorack wetland setelah sebelumnya pada proses aerasi mampu diturunkan, namun kenaikan ini tidak melebihi konsentrasi BOD awal pada bak penampung. Akar kangkung yang rapuh dan adanya pembusukan pada batang diduga menambah konsentrasi BOD. Pada wetland jumlah akar

4 4 berperngaruh pada ketersediaan oksigen, pada tanaman yang memiliki jumlah akar yang jauh lebih banyak dan susunan sangat rapat akan berpengaruh pada oksigen yang disalurkan akar ke air akan lebih banyak pula, akibatnya efluen BOD akan lebih rendah [8]. Selain hal tersebut, kandungan surfaktan yang tinggi dari deterjen diduga dapat menyebabkan kematian pada mikroorganisme di reaktor wetland, sehingga kemampuan dari wetland menurun. Penggunaan tanaman kangkung pada wetland memang menghasilkan presentase penurunan polutan yang kecil, hal ini dapat diminimalisir dengan perawatan yang tepat, dengan memperhatikan kondisi nutrisi yang dibutuhkan tanaman untuk tumbuh dan juga kondisi lingkungan, misalnya adalah ketersediaan sinar matahari. Sangat disarankan untuk melakukan range finding test untuk mengetahui beban pencemar maksimal yang dapat diterima oleh tanaman kangkung dalam mengolah limbah, khususnya limbah laundry. Tabel 6 didapatkan nilai removal tertinggi untuk COD adalah 92,86% dan terendah adalah 30,77%. Tabel 5. Konsentrasi COD pada inlet dan outlet aerasi dan efisiensi removal oleh unit aerasi. NILAI COD Sore % Removal , , , , , , Tabel 6. Konsentrasi COD pada outlet bak penampung dan outlet unit biorack wetland. Tabel 3. Konsentrasi BOD 5 20 pada inlet dan outlet aerasi dan efisiensi removal oleh unit aerasi Bak Penampung COD (mg/l) % Removal , , , , , , ,94 Tabel 4. Konsentrasi BOD 20 5 pada outlet bak penampung dan outlet wetland Bak Penampung BOD (mg/l) BOD (mg/l) % Removal % Removal , , , , , , ,66 C. COD (Chemical Oxygen Demand) Pada unit aerasi konsentrasi parameter COD dapat diturunkan dengan nilai removal berkisar 62,78 ± 13,9 %, seperti yang ditampilkan pada Tabel 5. Nilai COD yang cukup tinggi pada limbah laundry pada unit aerasi dapat diturunkan, namun belum memenuhi baku mutu yaitu 100 mg/l [3]. Pada proses aerasi nilai presentase removal dapat ditingkatkan dengan menambah suplai dari oksigen yang dikontakan. Unit pengolahan selanjutnya adalah biorack wetland. Setelah Removal total dapat dilihat pada Tabel 6. Removal total dihitung dari bak penampung hingga outlet wetland. Pada , , , , , , ,90 IV. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan Proses aerasi yang digabungkan dengan biorack wetland yang menggunakan tanaman kangkung tidak efektif untuk mengolah limbah laundry, dikarenakan ketahanan tanaman kangkung yang kurang (cepat membusuk) justru menyebabkan 20 bertambahnya konsentrasi fosfat, BOD 5 dan COD pada outlet wetland, yang sebelumnya dapat diturunkan pada unit aerasi B. Saran 1. Perlu diteliti kembali pengaruh kangkung terhadap laju pertambahan fosfat dalam air limbah. 2. Pada biorack wetland tidak disarankan untuk menggunakan kangkung untuk mengolah limbah laundry, dikarenakan ketahanan tanaman yang kurang (cepat membusuk). 3. Perlu dilakukan range finding test untuk mengetahui kemampuan dari tanaman kangkung untuk menerima beban pencemar. 4. Pada penggunaan wetland dengan media tanaman dalam mengolah limbah, kebutuhan cahaya tanaman harus terpenuhi. 5. Kebutuhan C, N, P perlu diperhatikan agar kebutuhan nutrisi bagi mikroorganisme dapat terpenuhi, sehingga menghasilkan efisiensi removal yang tinggi.

5 V. DAFTAR PUSTAKA [1] Hudori, & Soewondo Pengolahan Air Limbah Laundry Dengan Menggunakan Elektrokougulasi, Seminar Nasional Ke 4 Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi. [2] Smulders, E.2002, Laundry Detergent, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany [3] Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No.82 tahun 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. [4] Converse, James Aeration Treatment Of Domestic Wastewater For On-Site Treatment Of Domestic Waste, University of Wisconsin. Madison [5] Valipour, A.,Raman, V.K. dan Ghole, V.S A New Approach In System For Domestic Wastewater Treatment Using Phragmites sp, Ecological Engineeering, (35) (12) : [6] Reynolds, T. D., dan Paul A. R Unit Operation and Processes in Environmental Engineering, second edition. Boston: PWS. [7] Seregeg, I Gede. Efektivitas Saringan Bioremidiasi Tanaman Mendong (Scirpus Littolaris Schard), Kangkung (Ipomoea Aquatica Forks) dan Tales-Talesan (Typhonium javanicum Miq). Disertasi, Program Studi Ilmu Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan, IPB, Bogor. [8] Tangahu, B.V. dan Warmadewanthi, I.D.A.A. 2001, Pengelolaan Limbah Rumah Tangga Dengan Memanfaatkan Tanaman Cattail (Typha angustifolia) dalam Sistem Constructed. Jurnal Purifikasi, Volume 2 Nomor 3, ITS Surabaya. 5