Analisis Daya Tampung Beban Pencemar Kali Buduran,Kabupaten Sidoarjo Dengan Metode. Qual2kw

Transkripsi

1 Analisis Daya Tampung Beban Pencemar Kali Buduran,Kabupaten Sidoarjo Dengan Metode Qualkw Desy Aviliani Wulandari, dan Nieke Karnaningroem dan Didik Bambang S Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya Indonesia nieke@enviro.its.ac.id Abstrak Pencemaran Kali Buduran berasal dari limbah domestik, limbah industri dan persawahan di sekitar bantaran sungai. Penelitian ini adalah untuk mengaplikasikan dan mengevaluasi dengan metode Qualkw dengan menggunakan simulasi skenario kualitas air, serta menghitung daya tampung beban pencemaran Kali Buduran. Sedangkan parameter yang di uji meliputi DO, BOD, COD, TSS, Fosfat (PO - ), Nitrat (NO ) dan Amonium (NH ). Wilayah studi dimulai dari hulu hingga depan IPA Siwalanpanji sepanjang, km. Berdasarkan perhitungan daya tampung beban pencemar maka didapatkan daya tampung minimum dan daya tampung maksimum pada tiap segmen. Hasil perhitungan daya tampung beban pencemaran dapat disimpulkan bahwa kondisi badan air Kali Buduran tercemar. Kata Kunci Kali Buduran, Kualitas Air, Daya Tampung, Qualkw I. PENDAHULUAN Objek yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah perlindungan dan pengelolaan kualitas lingkungan pada Kali Buduran, Kabupaten Sidoarjo. Perlu diketahui bahwa Kali Buduran merupakan pasokan air bahan baku untuk salah satu cabang dari PDAM Delta Tirta Sidoarjo yaitu cabang Instalasi Pengolahan Air (IPA) dari Siwalanpanji. Untuk itu perlu upaya untuk menjaga dan memantau kualitas sungai. Sumber pencemaran yang masuk ke badan air berasal dari persawahan serta buangan industri dari beberapa pabrik industri seperti pabrik sosis, pencucian untuk plastik, pabrik tahu serta beberapa industri kecil di sekitar bantaran sungai. Limbah domestik dari permukiman berasal dari kegiatan warga yang termasuk kebiasaan warga yang buang air besar (tinja) pada sungai dan membuang sampah pada bantaran sungai yang terlihat jelas dengan cukup banyak jamban di pinggir sungai. Berdasarkan pengamatan langsung kondisi fisik Kali Buduran akibat pencemaran tersebut adalah warna sungai tidak lagi jernih melainkan berwarna hijau kecoklatan. Berdasarkan hal ini, maka perlu pengelolaan sungai sebagai dasar perbaikan kondisi lingkungan pada sungai dengan cara menentukan daya tampung beban pencemaran. Dari penentuan daya tampung beban pencemaran maka dapat menentukan batas maksimum limbah yang dapat dimasukan ke dalam sungai agar sungai mampu memperbaiki kondisi kualitas airnya secara alami (self purification). Penentuan daya tampung beban pencemaran di Kali Buduran dengan program QualKw, dimana sangat efesien serta mampu memodelkan kualitas air sungai dari hulu ke hilir (Rusnogroho,). Selain itu dapat mensimulasikan parameter, memaksimalkan atau meminimalkan tergantung dengan baku mutu yang diberlakukan dan menyederhanakan suatu kejadian (Cho,). Parameter uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah ph, Suhu, DO, BOD,COD,TSS, Fosfat (PO - ), Nitrat (NO ) dan Amonium (NH ). Progam Qualkw ini juga mempresentasikan sebuah sungai berdasarkan dampak dari dua sumber yaitu yang berasal dari point sources dan non point sources (Pelletier, ). Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk mengaplikasikan metode Qualkw dalam mengevaluasi kualitas air Kali Buduran dengan simulasi skenario. Serta menghitung daya tampung beban pencemaran di Kali Buduran. II. METODE PENELITIAN Metode yang digunakan dalam penelitian ini langkah awal adalah sebagai berikut : A.Observasi lapangan Observasi ini bertujuan untuk mengetahui keadaan sekitar bantaran sungai serta hal-hal yang mempengaruhi beban pencemaran sungai sehingga dapat menentukan titik point source dan non point source. B. Penentuan Ruas/Segmen Kali Buduran memiliki panjang dari hulu hingga hilir sebesar km, dan dalam penelitian ini panjang objek yang akan digunakan dari hulu hingga IPA Siwalanpanji sekitar, km. Penentuan segmen berdasarkan dari kondisi hidrolik (kecepatan aliran air, kedalaman), masukan dari anak sungai Kali Wilayut serta adanya terjunan di sepanjang aliran air. Dalam penelitian ini Kali Buduran terbagi menjadi segmen dengan pembagian segmen dapat dilihat pada Gambar..

2 Hulu Sungai, km., km, km, km Hilir Sungai, km, km, km,..... Gambar. Segmentasi Kali Buduran C. Sampling Air Kualitas Air Sampling air pada penelitian ini dilakukan guna mengetahui kondisi kualitas badan air dari hulu hingga hilir. Pengambilan sampel dilakukan pada jembatan di tiap segmen. Penentuan titik pengambilan sampel dilakukan berdasarkan SNI.: yang berdasarkan debit < m /detik dengan range lebar sungai antara - m diambil pada satu titik. D. Pengumpulan Data Pengumpulan data dibagi menjadi data primer dan data sekunder. Untuk data primer meliputi data hidrolik (debit, kecepatan aliran,dan kedalaman) serta sumber pencemar point source yang berasal dari industri dan non point source yang berasal dari limbah domestik dan persawahan. Data sekunder meliputi peta dasar Kabupaten Sidoarjo, jumlah penduduk tahun terakhir, data klimatologi (kecepatan angin) dan data kualitas air berupa parameter sungai seperti ph, DO, BOD, COD,TSS, (PO - ), Nitrat (NO ). E. Penggunaan Model Qualkw Langkah awal untuk menggunakan model program Qualkw adalah mengentry data primer dan sekunder pada lembar kerja Qualkw. Dilanjutkan dengan verifikasi model atau kalibrasi data, tujuannya agar data model (hasil Qualkw) sesuai data yang sebenarnya. Lalu dilanjutkan dengan analisis data pada program Qualkw. Analisis data ini dibagi berdasarkan model simulasi skenario dengan tujuan untuk mendapatkan daya tampung serta mengetahui kondisi badan air sumber pencemar dari berbagai kondisi. Teknik simulasi yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel.. Tabel. Skenario Teknik Simulasi Skenario Kondisi Air di Hulu Sumber Pencemar Kondisi Air Sungai Eksisting Eksisting Model Eksisting Estimasi Tahun Model Baku Mutu Kelas I Kondisi Awal Model Baku Mutu Kelas I Trial and Error Baku Mutu Air Kelas I Sumber : Hasil Analisis,Tahun Perhitungan daya tampung beban pencemaran di Kali Buduran menggunakan simulasi skenario dan skenario. Pada skenario merupakan kondisi awal tanpa adanya beban pencemar dengan menghilangkan sumber pencemar limbah industri, limbah domestik, dan persawahan terkecuali masukan dari anak sungai Kali Wilayut. Sedangkan pada skenario merupakan kondisi dimana hasil model sesuai dengan baku mutu badan air kelas satu dikarenakan Kali Buduran digunakan sebagai salah satu bahan baku PDAM. Sumber pencemar dari point source dan non point source di trial and error hingga data model mendekati hasil baku mutu kelas satu. III. HASIL DAN DISKUSI A. Pembuatan Model Diawali dengan mengentry data dalam program Qualkw dalam pembentukan model. Lembar kerja pertama yang diinput adalah lembar kerja QualK, pada lembar kerja tersebut yang diinput berupa identitas dan serta pilihan koefisien untuk menjalankan program ini. Langkah kedua adalah mengentry kualitas air di lembar kerja Headwater, dimana kualitas air di hulu berdasarkan dari hasil sampling air. Begitu juga mengentry hasil sampling di tiap titik segmen pada lembar kerja WQ Data. Hasil sampling tersebut dapat dilihat pada Tabel.. Tabel. Data Kualitas Air di Tiap Titik Segmen Kualitas Air Satuan Hasil Sampling ke - Fisika Temperatur C.... Residu Tersuspensi mg/l Kimia ph BOD mg/l COD mg/l DO mg/l Fosfat (P) Nitrat (NO ) Amonium (NH -N) mg/l ug/l mg/l ug/l mg/l ug/l Sumber :Hasil Analisis Langkah ketiga adalah mengentry data hidrolik berupa debit, kecepatan aliran dan kedalaman. Data hidrolik didapatkan dari hasil sampling di lapangan untuk hasil data dapat dilihat pada Tabel. berikut ini Tabel. Data Hidrolik Kali Buduran H-data V-data Jarak (km) Debit m/detik m m/s Sumber : Hasil Analisa,Tahun Data sumber pencemar berupa debit dan kualitas air dari point source yang berasal dari limbah industri dan anak sungai juga dientry pada lembar kerja Point Source di Qualkw sedangkan untuk non point source diasumsikan sesuai

3 banyaknya jumlah limbah domestik yang masuk ke badan air. Untuk data sumber pencemar point source dapat dilihat pada Tabel.-. Berikut ini: Tabel. Data Debit Sumber Pencemar Sumber Pencemar Debit (m /detik ) depth (m).... Kali Buduran (//) Pabrik Sosis,. Kali Wilayut, Pabrik Tahu,. Intake PDAM, Sumber Hasil Analisis,Tahun. H, m Sumber Pencemar ph Tabel. Data Kualitas Sumber Pencemar Suhu DO BOD COD Amonium Nitrat Phospat TSS Pabrik Sosis,,,,,,,, Kali Wilayut,,,, Pabrik Tahu,,,,, Sumber Hasil Analisis,Tahun B. Kalibrasi Data dan Teknik Simulasi Kalibrasi data hidrolik digunakan untuk pembentukan model data hidrolik berupa debit, kecepatan aliran dan kedalaman. Dari hasil data yang di entry pada lembar kerja data hidrolik dan reach maka didapatkan hasil grafik debit,kecepatan aliran dan kedalaman yang dapat dilihat pada Gambar... Selanjutnya kalibrasi kualitas air, kalibrasi ini ditentukan oleh koefisien dari masing masing parameter dengan cara trial and error pada lembar kerja reach rates. Setelah proses kalibrasi kualitas air maka dilanjutkan dengan simulasi skenario kualitas air. Gambar. Grafik Kedalaman Kali Buduran Simulasi skenario merupakan simulasi sesuai dengan kondisi eksisiting saat ini tahun, dimana data yang diinput sesuai dengan hasil dari pembentukan model. Lalu running dilakukan dengan mengklik [Run VBA] pada program Qualkw. Run VBA menggunakan program excel Visual Basic For Application. Hasil dari simulasi skenario adalah grafik dari parameter uji, sebagai contoh hasil grafik DO dan BOD dapat dilihat pada Gambar.. berikut. Kali Buduran (//)... flow (m^/s)... Gambar. Parameter DO Skenario.... Q, m/s Gambar. Grafik Debit Kali Buduran. Kali Buduran (//). velocity (m/s) U, mps Gambar, Grafik Kecepatan Aliran Air Kali Buduran Gambar. Parameter BOD Skenario Dari hasil simulasi skenario dapat disimpulkan bahwa adanya fluaktuasi peningkatan dan penurunan dari grafik model Qualkw. Hal tersebut dikarenakan adanya inputan dari sumber pencemar begitu juga untuk parameter uji yang lain. Simulasi skenario merupakan simulasi estimasi jumlah penduduk hingga tahun.estimasi tersebut hanya untuk limbah domestik sedangkan limbah industri dan persawahan diasumsikan tidak berubah.

4 Selanjutnya Kecamatan Buduran, Sukodono dan Wonoayu dihitung berdasarkan pada pertambahan jumlah penduduk dengan berdasarkan luas desa/kelurahan yang terlewati sungai. Pada Kecamatan Buduran dengan penduduk sebesar,% dan debit limbah, m /detik, Sukodono sebesar, % dan debit limbah, m/detik dan Wonoayu sebesar,% dan debit limbah, m /detik. Hasil simulasi skenario ini tidak jauh berbeda dengan simulasi skenario dikarenakan sumber pencemar yang tidak berubah. Hasil grafik dari skenario dapat dilihat pada Gambar. dan. dissolved oxygen (mg/l) Kali Buduran (//) DO(mgO/L) DO (mgo/l) data DO(mgO/L) Min DO(mgO/L) Max Minimum DO-data Maximum DO-data DO sat Gambar. Parameter DO Skenario Kali Buduran (//). fast-reacting CBOD (mg/l). Gambar. Parameter DO Skenario. CBODf (mgo/l) CBODf (mgo/l) data CBODf (mgo/l) Min CBODf (mgo/l) Max Gambar. Parameter BOD Skenario Kali Buduran (//) dissolved oxygen (mg/l) Gambar. Parameter BOD Skenario Simulasi skenario adalah kualitas badan air dari hulu hingga hilir dikondisikan tidak tercemar oleh sumber pencemar baik point source maupun non point source. Kondisi di hulu di asumsikan telah memenuhi baku mutu lingkungan dan masukan dari Kali Wilayut disesuaikan dengan baku mutu badan kelas satu. Hasil dari simulasi ini dapat diketahui kondisi self purification sungai, sebagai pada grafik Gambar.-. berikut. Simulasi skenario adalah sumber pencemar yang masuk pada kondisi telah memenuhi baku mutu lingkungan guna mendapatkan data model sesuai dengan baku mutu kelas satu. Selanjutnya agar kondisi kualitas air sesuai dengan baku mutu, dengan cara mengubah ubah (trial and error) besar konsentrasi parameter dari sumber point source dan non point source. Hasil dari simulasi skenario ini dapat dilihat pada contoh Gambar. -. berikut. DO(mgO/L) DO (mgo/l) data DO(mgO/L) Min DO(mgO/L) Max Minimum DO-data Maximum DO-data DO sat Gambar. Parameter DO Skenario fast-reacting CBOD (mg/l) Kali Buduran (//)... CBODf (mgo/l) CBODf (mgo/l) data CBODf (mgo/l) Min CBODf (mgo/l) Max Gambar. Parameter BOD Skenario

5 C. Penentapan Daya Tampung Beban Pecemaran Perhitungan daya tampung beban pencemaran untuk kondisi sungai kelas satu menggunakan perbandingan dari simulasi skenario dan skenario. Pada skenario merupakan kondisi sungai tanpa adanya beban pencemaran dengan menghilangkan semua masukan sumber pencemar. Sedangkan simulasi skenario merupakan kondisi beban pencemaran yang dikondisikan sesuai dengan baku mutu sungai kelas satu. Perhitungan dapat ditulis dengan rumus sebagai berikut Daya Tampung = Beban pencemar penuh Beban Kondisi Awal Dari kedua simulasi tersebut didapatkan hasil berupa debit dan besarnya konsentrasi di tiap segmen pada lembar kerja source summary dengan contoh perhitungan beban pencemaran pada skenario sebagai berikut: Debit =, m /detik =, l/detik Beban Pencemar ISS = Debit x Konsentrasi Skenario =, l/detik x, mg/l Beban Pencemar = mg/detik =, kg/hari Begitu pula untuk perhitungan beban pencemaran pada skenario. Untuk hasil daya tampung Kali Buduran dapat dilihat pada Tabel. berikut Tabel. Daya Tampung Beban Pencemar Kali Buduran D. Penurunan Beban Pencemar Berdasarkan dari hasil perhitungan beban pencemaran dapat diketahui bahwa kondisi kualitas air di kali Buduran telah melebihi batas baku mutu sungai yang diperbolehkan. Untuk itu perlu adanya penurunan kualitas dari kondisi eksisting agar sesuai dengan baku mutu kelas satu. Penurunan dengan membandingkan simulasi skenario yang merupakan kondisi eksisting dengan simulasi skenario yang sesuai dengan baku mutu lingkungan. Hasil penurunan Kali Buduran dapat dilihat pada Tabel.. Tabel. Penurunan Konsentrasi Parameter Kali Buduran Sumber Hasil Analisis, Tahun Tabel. Persentase Penurunan Parameter Kualitas Air Sumber Hasil Analisis, Tahun Dari Tabel. hasil perhitungan daya tampung beban pencemaran maka dapat diketahui bahwa pada daya tampung minimum dan maksimum tiap parameter. Untuk parameter BOD daya tampung minimum sebesar, kg/hari pada segmen sedangkan maksimum, kg/hari pada segmen. Hasil daya tampung untuk parameter BOD dapat dilihat dalam bentuk grafik pada Gambar. berikut Sumber Hasil Analisis, Tahun Hasil perhitungan persentase penurunan beban pencemar maka dapat disimpulkan bahwa pada semua parameter mengalami persentase penurunan yang tinggi. Hal tersebut membuktikan bahwa kondisi kualitas air di Kali Buduran tercemar yang sesuai dengan kondisi badan air saat ini, sehingga diperlukan upaya pengolahan dan pencegahan agar kondisi kualitas di masa yang akan datang dapat lebih baik. IV. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan dari penelitian ini adalah. Kondisi kualitas air Kali Buduran dapat dimodelkan dengan menggunakan program Qualkw. Dengan menggunakan simulasi skenario sebagai berikut: a) Simulasi scenario, parameter BOD, COD, TSS dan Amonium (NH ) yang telah melebihi baku mutu kelas satu. b) Simulasi skenario, parameter BOD, COD, TSS dan Amonium (NH ) yang telah melebihi baku mutu sungai kelas satu sama dengan simulasi skenario. Gambar. Grafik Daya Tampung BOD

6 c) Simulasi skenario, kondisi kualitas air pada simulasi skenario lebih baik daripada skenario dan. d) Simulasi skenario, kondisi kualitas air sesuai dengan baku mutu sungai kelas satu. Daya tampung beban pencemaran di Kali buduran untuk tiap parameter terbagi menjadi daya tampung maksimum dan minimum sebagai berikut: a) Parameter TSS daya tampung minimum sebesar, kg/hari dan maksimum, kg/hari b) Parameter BOD daya tampung minimum sebesar, kg/hari dan maksimum, kg/hari c) Parameter COD daya tampung minimum sebesar -, kg/hari dan maksimum kg/hari d) Parameter Amonium (NH ) daya tampung minimum sebesar -, kg/hari dan maksimum, kg/hari e) Parameter Nitrat (NO ) daya tampung minimum sebesar -, kg/hari dan maksimum, kg/hari f) Parameter Phospat (PO - ) daya tampung minimum sebesar -, kg/hari dan maksimum, kg/hari Saran untuk penelitian ini adalah. Adanya kajian daya tampung beban pencemaran yang lebih lanjut di Kali Buduran dengan penambahan simulasi skenario kondisi kualitas air yang berbeda seperti a) Simulasi kualitas air dengan debit maksimum di kali Buduran. b) Simulasi kualitas air sesuai baku mutu kelas satu dengan debit maksimum di Kali Buduran.. Dengan kondisi kualitas air di Kali Buduran agar dapat digunakan sebagai bahan baku maka perlu adanya intalasi pengolahan yang lebih baik pada IPA Siwalanpanji UCAPAN TERIMA KASIH Penulis Desy Aviliani Wulandari mengucapkan terima kasih kepada PT.Angkasa Pura II yang telah memberikan bantuan finansial melalui beasiswa tahun. DAFTAR PUSTAKA [] Anonim, Peraturan Pemerintahan No. Tahun tentang Kualitas dan Pengendalian Pencemaran Air [] Anonim, Keputusan Gubernur Jawa Timur No Tahun tentang Baku Mutu Limbah Cair Bagi Industri Atau Kegiatan Usaha Lainnya di Jawa Timur [] Anonim.. SNI.. Metode Pengambilan Contoh Air Permukaan [] American Public Health Association,, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater : th Edition. Washington DC. American Water Works Association. [] Cho, J and Sung ryong H.. Parameter Optimization Of The Qualkw Model For A Multiple Reach Using An Influence Coefficient Algorithm.Science of The Enviromental Volume, Issue. Pages -B. [] Effendi,H.. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan. Yogyakarta. Penerbit Kanisus. [] Fadly,N.. Daya Tampung Dan Daya Dukung Sungai Ciliwung Serta Strategi Pengelolaannya. Tesis.Program Studi Teknik Sipil Fakultas Universitas Indonesia. [] Harsono,E..Evaluasi Kemampuan Pulih Diri Oksigen Terlarut Air Sungai Citarum Hulu.Jurnal LIMNOTEK halaman -. [] Hendrasarie, N dan Cahyarani.. Kemampuan Self Purification Kali Surabaya Ditinjau Dari Parameter Organik Berdasarkan Model Matematis Kualitas Air. Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan Vol no. Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jawa Timur [] Kannel, P.R and et al.. Application of Automated Qualkw For Water Quality Modelling and Management in The Bagmati river, Nepal. Journal Ecology Modelling page -. [] Nugraha, W. D dan Lintang Cahyorini.. Identifikasi Daya Tampung Beban Cemaran BOD Sungai Dengan Model QualE (Studi Kasus Sungai Gung, Tegal Jawa Tengah ).Jurnal Presipitasi Volume [] Pelletier, G and S. Chapra.. QUALKw Theory and Documentation.Washington State Of Ecology page. Environmental Assessment Program Olympia Washinton. [] Rusnugroho,A..Penentuan Daya Tampung Beban Pencemaran Kali Madiun ( Segmen Wilayah Kota Madiun ) Menggunakan Qualkw. Teknik Lingkungan.Institut Sepuluh November Surabaya. [] Radojevic, M. dan, V. N. Bashkin.. Practical Environmental Analysis. RSC Publishing. UK. h. [] Sawyer,C.N.. Chemistry for Enviromental Engineering th Edition. New York. Mc. Mc. Grawhill Books Comapany. [] Suryanto.. Daya Dukung Lingkungan Daerah Aliran Sungai Untuk Pengembangan Kawasan Permukiman (Studi Kasus Das Beringin Kota Semarang). Tesis. Program PascaSarjana Magister Teknik Pembangunan Wilayah dan Kota. Universitas Doponegoro Semarang