UPAYA PENINGKATAN KUALITAS AIR SUNGAI DENGAN MENGGUNAKAN BIOFILTER BERMEDIA BOTOL BEKAS MINUMAN PROBIOTIK STUDI KASUS AIR KALI SURABAYA (SETREN KALI JAGIR) IMPROVING THE QUALITY OF RIVER WATER BY USING BIOFILTER MEDIATED PROBIOTIC BEVERAGE BOTTLES CASE STUDY WATER RIVER OF SURABAYA (SETREN RIVER JAGIR) 1) Putra, M.Y.E., 2) Karnaningroem, N Institut Teknologi 10 November Surabaya Email : yuliardha.ekaputra@gmail.com Pendahuluan Sejalan dengan bertambahnya penduduk yang sangat pesat maka pembangunan sarana dan prasarana (Insfrastruktur) kota seperti saranan penyediaan air bersih perkotaan juga sangat diperlukan. Kebutuhan akan air bersih dari tahun ke tahun semakin meningkat, sedangkan pasokan air baku untuk air bersih semakin menurun baik dari segi kuantitas dan segi kualitas. Air baku merupakan bagian dari sumberdaya alam sekaligus juga sebagai bagian dari ekosistem. Kuantitas dan kualitasnya pada lokasi dan waktu tertentu tergantung dan dipengaruhi oleh berbagai hal, berbagai kepentingan dan tujuan. Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) merupakan instansi yang diharapkan oleh masyarakat dalam penyediaan air bersih. Dengan tingginya kadar pencemar dalam air baku (air sungai) mengakibatkan instalasi pengolahan oleh PDAM tidak dapat berfungsi secara maksimal. Hal ini menyebabkan efluen yang didistribusikan oleh PDAM memiliki kualitas masih belum memenuhi, alasan tersebut menyebabkan masyarakat membutuhkan suatu upaya yang dapat menurunkan kadar pencemar dalam air. Biofilter sebagai suatu proses, diyakini dapat menurunkan kadar pencemar dalam air dengan optimal (Hamdani,2005). Metode Penelitian Reaktor biofilter dibuat persegi panjang dengan jumlah 3 reaktor, salah satunya sebagai reaktor dengan tinggi media 40cm, dan reaktor yg kedua sebagai reaktor yang mempunyai beda tinggi media 50cm, dan reaktor yg ketiga mempunyai beda tinggi media 60cm. Pemilihan beda ketinggian sebesar 40 cm, 50 cm dan 60 cm ini berdasarkan pada penelitian sebelumnya yang menggunakan tinggi media sebesar 10, 20, 30 cm oleh kerena itu diberi variasi tambahan sebesar 40 cm, 50cm, dan 60 cm. Bahan unit filter yang dipergunakan adalah kaca berukuran 20cm x 20cm x 75cm, Dimensi reaktor ini di dapat dari dimensi penelitian sebelumnya (Rosalia, 2006). Dapat dilihat pada gambar berikut.
Valve Membran Filter Efluen Bak Pengatur Debit Valve Bak Penampung Efluen Skema Unit Filter Reaktor Biofilter Membran Filter Outlet 20 cm Perforated Plate Media 50 cm Perforated Plate Inlet 10 cm 20cm 20 cm Unit Filter
Prosedur pengaturan untuk debit rencana 72 ml/menit sebagai berikut : - Dibuat bak pengatur debit dan bak penampung limpahan dari debit - Diatur ketinggian muka air pada bak pengatur debit agar debit yg disalurkan ke reaktor tetap tidak berubah-ubah - Kemudian buka valve secara perlahan - Lalu tampung air yg keluar dari valve selama 1 menit, apabila air yg ditampung kurang atau lebih dari 72 ml prosedur dapat diulang kembali seperti diatas Prosedur pengoperasian reaktor biofilter adalah sebagai berikut: a. Terlebih dahulu dilakukan analisa awal parameter COD terlarut dan DO dari air sungai. b. Mengatur ketinggian media. Di reaktor pertama dengan ketinggian media 40cm, reaktor kedua dengan ketinggian 50cm, reaktor ketiga dengan ketinggian 60cm. c. Efluen yang keluar dari biofilter diambil dan dianalisis sesuai parameter yang diukur secara berkala. Untuk tiap variabel dilakukan analisis parameter sampai kondisi breakthrough. d. Dilakukan pengulangan prosedur diatas untuk variasi konsentrasi. Diketahui (alat) reaktor biofilter berbentuk persegi panjang Maka: Volume filter Sehingga: Volume rongga = volume total media dan rongga = (panjang x lebar x tinggi) = (0,2m x 0,2m x 0,8m) = 0,032 m 3 = volume air dalam biofiter = volume alat x porositas = 0,032 m 3 x 0,80 = 0,0259 m 3 Maka: Debit air = volume rongga : waktu tinggal air = 0,0259 m 3 : 6 jam = 0,00432 m 3 /jam = 4,32 lt/jam = 72 ml/menit Selanjutnya: Kec. Filtrasi = debit air : luas alas (permukaan) = 0,00432 m 3 /jam : (0,2m x 0,2m) = 0,108 m/jam Hasil dan Pembahasan Penurunan konsentrasi COD dan kekeruhan yang paling efektif terjadi pada konsentrasi COD sebesar 70 mg/l dengan tinggi media 60 cm adalah 80,98% dan 56,10%. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 1, tabel 2, dan tabel 3. Tabel 1 Efisiensi Penurunan Kadar COD Pada Ketinggian Media 60 cm Analisa Influen Efluen % Removal 1 70.22 13.67 80.53 2 70.08 13.45 80.81
Analisa Influen Efluen % Removal 3 70.11 14.03 79.99 4 70.71 13.45 80.98 5 70.53 32.49 53.93 6 71.14 41.84 41.19 7 70.19 49.36 29.68 8 70.3 59.64 15.16 9 70.24 60.12 14.41 10 70.39 59.87 14.95 Sumber : Hasil Analisa, 2011 Untuk penurunan kadar COD pada awal analisa efisiensinya mencapai 80,53% lalu pada analisa ke-2 sampai dengan analisa ke-4 efisiensinya relatif stabil sebesar 80,81%, 79,99%, 80,98%. Dan pada analisa ke-5 dan seterusnya efisiensi penghilangan COD turun dan semakin lama turun secara perlahanlahan sebesar 53,93%, 41,19%, 29,68%, 15,16%, 14,41%, 14,95%. Hal ini kemungkinan disebabkan karena biofilm yang terdapat dalam unit filter sudah mengalami pengelupasan yang dikarenakan ketebalan pada biofilm mencapai maksimum dimana kondisi ini, sumber makanan tidak mampu terdifusi sampai ke lapisan yang paling dalam. Akibat terhentinya suplai makanan, maka mikroorganisme pada lapisan dalam (yang menempel pada permukaan media) akan mengalami tahap respirasi endogenous, dimana mikroorganisme yang lapar akan memanfaatkan sitoplasmanya untuk mempertahankan hidup. Pada kondisi seperti ini, mikroorganisme akan kehilangan kemampuan untuk menempel pada media, sehingga mikroorganisme akan terlepas dan terbawa keluar dari sistem biofilter. Pada tabel 2 dibawah ini menunjukkan besarnya penurunan kadar kekeruhan pada ketinggian media 60 cm Tabel 2 Efisiensi Penurunan Kadar Kekeruhan Pada Ketinggian Media 60 cm analisa influen efluen % Removal 1 12.3 5.4 56.10 2 11.6 5.9 49.14 3 13.4 7.6 43.28 4 14.2 8.9 37.32 5 10.9 7.5 31.19 6 11 8.1 26.36 7 15.2 12.1 20.39 8 13.5 11.4 15.56 9 11.3 9.8 13.27 10 11.7 10.2 12.82 Sumber : Hasil Analisa, 2011 Untuk penurunan kekeruhan pada awal analisa efisiensinya mencapai 56,10%, hal ini dikarenakan dalam unit biofilter ini terdapat adanya proses mechanical straining yaitu penyaringan suspended matter yang terlalu kasar. Dan semakin lama analisa dilakukan, efisiensinya menurun sampai pada analisa ke-8 menjadi hanya 15,56%. Hal ini terjadi karena dalam media filter terdapat mekanisme filtrasi yaitu sedimentasi, kekeruhan pada air sampel bersifat terlarut dan kemudian setelah dilewatkan pada media botol plastik kekeruhan yang terlarut akan menjadi endapan dan menempel pada media.
Apabila filtrasi berjalan lebih lama maka endapan akan menutupi permukaan media dan akan mengurangi luas permukaan efektif untuk kontak dengan air sehingga efisiensi penyisihan kekeruhan akan menurun. Pada tabel 3 dibawah ini menunjukkan besarnya perubahan kadar DO pada ketinggian media 60 cm. Tabel 3 Efisiensi Perubahan Kadar DO Pada Ketinggian Media 60 cm analisa influen efluen 1 3.3 6.4 2 2.5 6.6 3 2.6 6.1 4 2.9 6.3 5 2.7 4.4 6 3.2 4 7 2.8 3.7 8 3.1 3.5 9 2.8 3.6 10 3 3.4 Sumber : Hasil Analisa, 2011 Untuk perubahan kadar DO pada awal analisa yang dari 3,3 mg/l menjadi 6,4 mg/l, hal ini dikarenakan adanya kesalahan dalam sampling yang sebenarnya menurut teori keadaan DO harusnya menurun bukan sebaliknya seperti data diatas, oksigen yang pada awalnya rendah disebabkan karena oksigen yg terlarut di dalam air sampel dikonsumsi oleh biofilm yang terdapat di permukaan media untuk mendegradasi zat organik. Setelah dilewatkan pada unit filter kadar DO menjadi turun. Tetapi karena terjadi kesalahan pada pengambilan sampel air efluen DO menjadi naik dikarenakan air efluen tersebut terjadi kontak udara, maka oksigen yang ada di udara dapat juga masuk ke dalam air sampel melalui proses difusi secara lambat menembus permukaan air. Tekanan udara dapat pula mempengaruhi kelarutan oksigen di dalam air karena tekanan udara mempengaruhi kecepatan difusi oksigen dari udara ke dalam air. Dikarenakan data untuk penurunan DO tidak ada maka untuk penelitian selanjutnya perlu juga diberi perlakuan control yaitu yang mana satu reaktor dengan media dan satu reaktor tidak menggunakan media, hal ini dilakukan untuk memberi kepastian apakah kadar COD dan DO memang turun dikarenakan aktivitas yang terjadi di biofilter atau karena perlakuan. Kesimpulan Dari penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Kadar COD, DO, dan kekeruhan dalam sampel air setelah dialirkan dalam unit filter bermedia botol plastik bekas minuman probiotik adalah : - Untuk penurunan COD efisiensinya yang dihasilkan berkisar antara 73,24% - 80,53%, - Untuk DO naik berkisar antara 95% - 98%, -Untuk penurunan kekeruhan yang dihasilkan berkisar antara 47,15% - 56,10%. 2. Penurunan konsentrasi COD dan kekeruhan yang paling efektif terjadi pada konsentrasi COD sebesar 70 mg/l dengan tinggi media 60 cm adalah 80,98% dan 56,10%.
Daftar Pustaka Alaerts, G., S.S. Santika, (1987). Metode Penelitian Air, Usaha Nasional, Surabaya Al-Layla, M.A., S. Ahmad, S.J. Middlebrooks, (1977). Water Supply Engineering Design 2 nd edition, Ann Arbor Science, Michigan-USA Anonim, 2008. Dissolved Oxygen. http://www.wikipedia.com. Anonim, 2008. Biofilm Basic. www.biofilm-basics.html Anonim, (1967). Water Treatment Plant Design AWWA, Mc Graw Hill Book Company, New York Hamdani, (2005). Studi Penurunan Nilai PV, Kekeruhan dan coliform Terhadap Air PDAM dengan Menggunakan Reaktor Komunal Upflow Slow Sand Filter Media Tunggal, Tugas Akhir. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS.Surabaya Hartono, 1992, Memahami Polimer, Andi Offset, Yogyakarta Huisman, L., and W.E Wood, (1974). Slow Sand Filtration, WHO. Genewa Indromarsudi, 2001. Uji Penurunan Beban Organik Limbah Cair Berkadar Organik Rendah Dengan Hybrid Upflow Anaerobic Filter Bermedia Pecahan Genting. Tugas Akhir. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS. Surabaya Metcalf and Eddy, Inc., 2004. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, 4 th edition. New York: Mc Graw-Hill. Okun D.A., and C.R. Schultz, (1984). Surface Water Treatment for Communities in Developing Countries, John Willey & Sons Inc, New York Reynold, T.D., (1982). Unit Operations and Processes in Environmental Engineering 2 nd edition, PWS, USA Rosalia. 2006. Unjuk Kerja Biofilter Aerobik Aliran Upflow Dengan Media Batu Apung (Studi Kasus: Penurunan BOD 5 Terlarut Pada Air Limbah Domestik. Tugas Akhir. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS. Surabaya Saputro, A. 2011. Aplikasi Filter Dengan Media Tembikar Dan Marmer Untuk Pengolahan Air Tanah Dekat Sungai. Tugas Akhir. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS. Surabaya Trihadiningrum, Y. 2006. Penuntun Praktikum : Mikrobiologi Lingkungan. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS.