BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Limbah Air dipergunakan untuk berbagai keperluan seperti untuk mandi, mencuci, membersihkan berbagai macam alat, dan lain sebagainya. Air tersebut akan mengalami pencemaran. Secara gampangnya, air yang telah tercemar ini (air limbah atau air bekas) bisa saja dibuang ke alam, artinya disingkirkan dari kehidupan manusia. Tetapi jika cara ini dilakukan, air kotor tersebut akan mencemari kelestarian alam, dan pada gilirannya keadaan ini akan menyulitkan kehidupan manusia sendiri, misalnya kesehatan terganggu, dan lain sebagainya (Azwar, 1996). Air limbah atau air buangan adalah sisa air yang dibuang yang berasal dari rumah tangga, industri maupun tempat-tempat umum lainnya, dan pada umumya mengandung bahan-bahan atau zat-zat yang dapat membahayakan bagi kesehatan manusia serta mengganggu lingkungan hidup. Batasan lain mengatakan bahwa air limbah adalah kombinasi dari cairan dan sampah cair yang berasal dari daerah pemukiman, perdagangan, perkantoran dan industri, bersama-sama dengan air tanah, air permukaan dan air hujan yang mungkin ada (Notoatmodjo, 2003). 2.1.1 Sumber Air Limbah Menurut Notoatmodjo (2003), air limbah ini berasal dari berbagai sumber, secara garis besar dapat dikelompokkan menjadi sebagai berikut:
1. Air buangan yang bersumber dari rumah tangga (domestic wastes water), yaitu air limbah yang berasal dari pemukiman penduduk. Pada umumnya air limbah ini terdiri dari ekskreta (tinja dan air seni), air bekas cucian dapur dan kamar mandi, dan umumnya terdiri dari bahan-bahan organik. 2. Air buangan industri (industrial wastes water), yang berasal dari berbagai jenis industri akibat proses produksi. Zat-zat yang terkandung di dalamnya sangat bervariasi sesuai dengan bahan baku yang dipakai oleh masing-masing industri, antara lain: nitrogen, sulfida, amoniak, lemak, garam-garam, zat pewarna, mineral, logam berat, zat pelarut, dan sebagainya. Oleh sebab itu, pengolahan jenis air limbah ini, agar tidak menimbulkan polusi lingkungan menjadi lebih rumit. 3. Air buangan kotapraja (municipal wastes water), yaitu air buangan yang berasal dari daerah: perkantoran, perdagangan, hotel, restoran, tempat-tempat umum, tempat-tempat ibadah, dan sebagainya. Pada umumnya zat-zat yang terkandung dalam jenis air limbah ini sama dengan air limbah rumah tangga. Menurut Chandra (2006), volume air limbah yang dihasilkan pada suatu masyarakat dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: a. Kebiasaan manusia Makin banyak orang menggunakan air, makin banyak air limbah yang dihasilkan. b. Penggunaan sistem pembuangan kombinasi atau terpisah pada sistem kombinasi, volume air limbah bervariasi dari 80-100 galon atau lebih per kapita, sedangkan pada sistem terpisah volume limbah mencapai rata-rata 25-50 galon perkapita.
c. Waktu Air limbah tidak mengalir merata sepanjang hari, tetapi bervariasi bergantung pada waktu dalam sehari dan musim. Di pagi hari, manusia cenderung menggunakan air yang menyebabkan aliran air limbah lebih banyak, sedangkan di tengah hari volumenya sedikit dan di malam hari agak meningkat lagi. 2.1.2 Karakteristik Air Limbah Ada beberapa karakteristik khas yang dimiliki air limbah menurut Chandra (2006): a. Karakteristik Fisik Air limbah terdiri dari 99,9% air, sedangkan kandungan bahan padatnya mencapai 0,1% dalam bentuk suspense padat (suspended solid) yang volumenya bervariasi antara 100-500 mg/l. Apabila volume suspensi padat kurang dari 100 mg/l air limbah disebut lemah, sedangkan bila lebih dari 500 mg/l disebut kuat. b. Karakteristik Kimia Air limbah biasanya bercampur dengan zat kimia anorganik yang berasal dari air bersih dan zat organik dari limbah itu sendiri. Saat keluar dari sumber air limbah bersifat basa. Namun air limbah yang sudah lama atau membusuk akan bersifat asam karena sudah mengalami kandungan bahan organiknya telah mengalami proses dekomposisi yang dapat menimbulkan bau tidak menyenangkan. Komposisi campuran dari zat-zat itu dapat berupa: a) Gabungan dengan nitrogen misalnya urea, protein, atau asam amino. b) Gabungan dengan non-nitrogen misalnya lemak, sabun, atau karbohidrat.
c. Karakteristik bakteriologis Bakteri patogen yang terdapat dalam air limbah biasanya termasuk golongan E.coli. 2.1.3 Macam Air Limbah Tergantung dari sumbernya menurut Azwar (1996), macam serta komposisi air limbah beraneka ragam. Pada lazimnya susunan air kotor terdiri tiga komponen yang utama, yakni: a. Bahan padat b. Bahan cair c. Bahan gas Kesemua bahan-bahan ini berada dalam air limbah dalam bentuk: a. Bahan yang mengapung (floating material) b. Bahan yang larut (dissolved solids) c. Bahan koloidal (colloids) d. Bahan mengendap (sediment) e. Bahan melayang (dispersed solids) 2.2 Air Limbah Industri Limbah industri adalah semua jenis bahan sisa atau bahan buangan yang berasal dari hasil samping suatu proses perindustrian. Limbah industri dapat menjadi limbah yang sangat berbahaya bagi lingkungan hidup dan manusia (Palar, 2004).
Menurut Mulia (2005), air limbah industri umumnya terjadi sebagai akibat adanya pemakaian air dalam proses produksi. Di industri, air umumnya memiliki beberapa fungsi berikut: 1. Sebagai air pendingin, untuk memindahkan panas yang terjadi dari proses industri 2. Untuk mentransportasikan produk atau bahan baku 3. Sebagai air proses, misalnya sebagai umpan boiler pada pabrik minuman dan sebagainya 4. Untuk mencuci dan membilas produk dan/atau gedung serta instalasi Limbah industri bersumber dari kegiatan industri baik karena proses secara langsung maupun proses secara tidak langsung. Limbah yang bersumber langsung dari kegiatan industri yaitu limbah yang terproduksi bersamaan dengan proses produksi sedang berlangsung, dimana produk dan limbah hadir pada saat yang sama. Sedangkan limbah tidak langsung terproduksi sebelum proses maupun sesudah proses produksi (Ginting, 2007). Jumlah aliran air limbah yang berasal dari industri sangat bervariasi tergantung dari jenis dan besar-kecilnya industri, pengawasan pada proses industri, derajat penggunaan air, derajat pengolahan air limbah yang ada. Puncak tertinggi aliran selalu tidak akan dilewati apabila menggunakan tangki penahan dan bak pengaman. Untuk memperkirakan jumlah air limbah yang dihasilkan oleh industri yang tidak menggunakan proses basah diperkirakan sekitar 50 m 3 /ha/hari. Sebagai patokan dapat dipergunakan pertimbangan bahwa 85 95% dari jumlah air yang
digunakan adalah berupa air limbah apabila industri tersebut tidak menggunakan kembali air limbah. Apabila industri tersebut memanfaatkan kembali air limbahnya, maka jumlahnya akan lebih kecil lagi (Sugiharto, 2008). Limbah yang dihasilkan harus memenuhi standar baku mutu limbah dan sesuai dengan baku mutu lingkungan yang berlaku bagi kondisi lingkungan dimana kegiatan industri sedang berlangsung. Karena itu setiap parameter harus tersedia nilainya sebelum masuk sistem pengolahan dan setelah limbah keluar system pengolahan harus diterapkan nilai-nilai parameter kunci yang harus dicapai. Artinya harus diungkapkan kualitas limbah sebelum dan sesudah limbah diolah dan apakah limbah ini memenuhi syarat baku mutu (Perdana, 2007). Menurut Azwar (1996), untuk menentukan derajat pengotoran air limbah industri, ada beberapa cara, yakni: 1. Mengukur adanya E.Coli dalam air. Ukuran yang dipakai biasanya jumlah E.Coli untuk setiap ml air limbah. Jelaslah yang diukur disini ialah bahan pengotor yang bersifat organis. 2. Mengukur suspended solid, yang biasanya dinyatakan dalam ppm. 3. Mengukur zat-zat yang mengendap dalam air limbah industri yang dinyatakan dalam ppm. 4. Mengukur kadar oksigen yang larut yang dinyatakan dalam ppm. Pengukuran kadar oksigen yang larut ini dianggap pokok karena dengan diketahuinya kadar oksigen, dapat ditentukan apakah air tersebut dapat dipakai untuk kehidupan, misalnya untuk memlihara ikan, tumbuhan dan lain sebagainya.
Ada beberapa cara yang dikenal untuk mengukur kadar oksigen dalam air limbah industri, antara lain yaitu Kebutuhan Oksigen Biologi (Biological Oxygen Demand), Kebutuhan Oksigen Kimia (Chemical Oxygen Demand), dan Oksigen Terlarut (Dissolved Oxygen). 2.2.1 Dampak Buruk Air Limbah Industri Sesuai dengan batasan dari air limbah yang merupakan benda sisa, maka sudah barang tentu bahwa air limbah merupakan benda yang sudah tidak dipergunakan lagi. Akan tetapi tidak berarti bahwa air limbah tersebut tidak perlu dilakukan pengelolaan, karena apabila limbah ini tidak dikelola secara baik akan dapat menimbulkan gangguan, baik terhadap lingkungan maupun terhadap kehidupan yang ada (Sugiharto, 2008). a. Ganguan kesehatan Air limbah dapat mengandung bibit penyakit yang dapat menimbulkan penyakit bawaan air (waterbone disease). Selain itu di dalam air limbah mungkin juga terdapat zat-zat berbahaya dan beracun yang dapat menimbulkan gangguan kesehatan bagi makhluk hidup yang mengkonsumsinya. Adakalanya, air limbah yang tidak dikelola dengan baik juga dapat menjadi sarang vektor penyakit (misalnya nyamuk, lalat, kecoa, dan lain-lain). b. Penurunan kualitas lingkungan Air limbah yang dibuang langsung ke air permukaan (misalnya sungai dan danau) dapat mengakibatkan pencemaran air permukaan tersebut.
Adakalanya, air limbah juga dapat merembes dalam air tanah, sehingga menyebabkan pencemaran air tanah. Bila air tanah tercemar, maka kualitasya akan menurun sehingga tidak dapat lagi digunakan sesuai peruntukannya. c. Gangguan terhadap keindahan Adakalanya air limbah mengandung polutan yang tidak mengganggu kesehatan dan ekosistem, tetapi mengganggu keindahan. Kadang-kadang air limbah dapat juga mengandung bahan-bahan yang bila terurai menghasilkan gas-gas yang berbau. Bila air limbah jenis ini mencemari badan air, maka dapat menimbulkan gangguan keindahan pada badan air tersebut. d. Gangguan terhadap kerusakan benda Adakalanya air limbah mengandung zat-zat yang dapat dikonversi oleh bakteri anaerobic menjadi gas yang agresif seperti H 2 S. Gas ini dapat mempercepat proses perkaratan benda yang terbuat dari besi dan bangunan air kotor lainnya. Dengan cepat rusaknya air tersebut maka biaya pemeliharaannya akan semakin besar juga, yang berarti akan menimbulkan kerugian material. Untuk menghindarkan terjadinya gangguan-ganguan diatas, air limbah yang dialirkan ke lingkungan hatus memenuhi ketentuan seperti yang disebutkan dalam Baku Mutu Air Limbah. Apabila air limbah tidak memenuhi ketentuan tersebut, maka
perlu dilakukan pengelolahan air limbah sebelum mengalirkannya ke lingkungan. (Ricki, 2005) 2.2.2 Pengendalian Pencemaran Air Limbah Industri Pengendalian pencemaran dapat dilakukan dengan berbagai cara antara lain menggunakan teknologi pengolahan limbah, perbaikan teknologi proses produksi, daur ulang, reuse, recovery dan juga penghematan bahan baku dan energi. Teknologi pengolahan limbah cair industri adalah salah satu alat untuk memisahkan, menghilangkan dan atau mengurangi unsur pencemar dalam limbah. Limbah boleh memenuhi syarat baku mutu limbah tapi belum tentu memenuhi syarat baku mutu lingkungan. Sebagaimana halnya teknologi proses produksi yang terdiri dari berbagai macam jenis demikian juga halnya dengan teknologi pengolahan limbah (Ginting, 2007). 2.3 Kebutuhan Oksigen Biologi (Biological Oxygen Demand) dan Kebutuhan Oksigen Kimia (Chemical Oxygen Demand) Kelarutan oksigen di dalam air adalah merupakan indikator kualitas air karena sangat dibutuhkan oleh organisme air dalam kelangsungan hidupnya. Kadar oksigen juga dapat digunakan sebagai indicator tingkat pencemaran, karena berkurangnya kadar oksigen di dalam air dapat terjadi dengan kehadiran zat-zat kimia yang menyebabkan reaksi kimia mengkonsumsi oksigen. Kadar oksigen juga digunakan sebagai indicator melimpahnya pertumbuhan mikroorganisme di dalam air seperti bakteri atau alga yang akan mengkonsumsi oksigen dalam jumlah banyak (Situmorang, 2007).
Oksigen Terlarut (Dissolved Oxygen) merupakan parameter penting untuk mengukur pencemaran air. Walaupun oksigen sulit larut dibutuhkan oleh semua jenis kehidupan di air. Tanpa adanya oksigen tidak ada kehidupan tanaman dan binatang di perairan seperti air sungai, danau, dan reservoir (Sutrisno, 2004). Pengertian Kebutuhan Oksigen Biologis, Kebutuhan Oksigen Kimia, dan Oksigen Terlarut timbul dengan masalah penggunaan dan cadangan oksigen dalam sistem air, dimana oksigen ini dalam arti kepentingan air merupakan sebagai suatu sumber potensial. Kebutuhan Oksigen Biologi dihubung-hubungkan tentang masalah oksigen dalam system air yang mempunyai suatu kaitan timbal balik dengan aktivitas mikroorganisme yang juga hadir di dalam air. Sebaliknya Kebutuhan Oksigen Kimia dihubungkan dengan kebutuhan oksigen untuk saling mengelola kehadiran bahanbahan kimia oleh berbagai sistem di dalam air. Sebaliknya dengan Oksigen Terlarut yang dihubung-hubungkan dengan sisa oksigen yang terlarut di dalam air sebagai suatu cadangan yang setiap saat masih akan digunakan (Ryadi, 1984). 2.3.1 Kebutuhan Oksigen Biologi (Biological Oxygen Demand) Kebutuhan Oksigen Biologi (Biological Oxygen Demand) adalah suatu analisa empiris yang mencoba mendekati secara global proses-proses mikrobiologis yang benar-benar terjadi di dalam air. Angka Kebutuhan Oksigen Biologi adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk menguraikan (mengoksidasikan) hampir semua zat organik yang terlarut dan sebagian zat-zat organik yang tersuspensi dalam air. Pemeriksaan Kebutuhan Oksigen Biologi diperlukan untuk menentukan beban pencemaran yang terdapat dalam air limbah industri yang disebabkan oleh zat-
zat organik. Penguraian zat organik adalah peristiwa alamiah, kalau sesuatu air limbah industri dicemari oleh zat organik, bakteri dapat menghabiskan oksigen terlarut dalam air selama proses oksidasi tersebut yang bisa mengakibatkan kematian ikan-ikan dalam air dan keadaan menjadi anaerobik yang dapat menimbulkan bau busuk pada air tersebut (Nainggolan, 2011). Kebutuhan Oksigen Biologi didefenisikan sebagai pengukuran pengurangan kadar oksigen di dalam air yang dikonsumsi oleh makhluk hidup (organisme) di dalam air selama periode 5 hari pada keadaan gelap (tidak terjadi proses fotosintesa). Pengurangan kadar oksigen ini adalah disebabkan oleh kegiatan organisme (bakteri) mengkonsumsi atau mendegradasi senyawa organik dan nutrient lain yang terdapat di dalam air. Air yang relatif bersih akan mengandung miroorganisme relatif sedikit, sehingga pengurangan oksigen di dalam air selama periode 5 hari akan sedikit, sedangkan untuk air yang terpolusi dan mengandung banyak mikroorganisme bakteri akan mengkonsumsi banyak oksigen dalam proses degradasi senyawa organic dan nutrient selama 5 hari, sehingga pengurangan kadar oksigen menjadi sangat besar (Situmorang, 2007). Pemeriksaan Kebutuhan Oksigen Biologi dalam limbah didasarkan atas reaksi oksidasi zat-zat organis dengan oksigen dalam air dimana proses tersebut dapat berlangsung karena ada sejumlah bakteri. Diperhitungkan selama dua hari reaksi lebih dari sebagian reaksi telah tercapai. Kebutuhan Oksigen Biologi merupakan kebutuhan oksigen bagi sejumlah bakteri untuk menguraikan (mengoksidasikan) semua zat-zat organik yang terlarut maupun sebagai tersuspensi dalam air menjadi
bahan organik yang lebih sederhana. Nilai ini hanya merupakan jumlah bahan organik yang dikonsumsi bakteri. Penguraian zat-zat organis ini terjadi secara alami. Aktifnya bakteri-bakteri menguraikan bahan-bahan organik bersamaan dengannya habis pula terkonsumsi oksigen (Ginting, 2007). Titrasi merupakan suatu metode untuk menentukan kadar suatu zat dengan menggunakan zat lain yang sudah diketahui konsentrasinya. Titrasi biasanya dibedakan berdasarkan jenis reaksi yang terlibat di dalam proses titrasi, sebagai contoh bila melibatkan reaksi asam basa maka disebut sebagai titrasi asam basa, titrasi redoks untuk titrasi yang melibatkan reaksi reduksi oksidasi, titrasi kompleksometri untuk titrasi yang melibatkan pembentukan reaksi kompleks dan lain sebagainya. Zat yang akan ditentukan kadarnya disebut sebagai titran dan biasanya diletakkan di dalam erlenmeyer, sedangkan zat yang telah diketahui konsentrasinya disebut sebagai titer dan biasanya diletakkan di dalam buret. Baik titer maupun titran biasanya berupa larutan. Larutan yang telah diketahui konsentrasinya disebut dengan titran. Titran ditambahkan sedikit demi sedikit (dari dalam buret) pada titrat (larutan yang dititrasi) sampai terjadi perubahan warna indikator baik titrat maupun titran biasanya berupa larutan. Saat terjadi perubahan warna indikator, maka titrasi dihentikan. Saat terjadi perubahan warna indikator dan titrasi diakhiri disebut dengan titik akhir titrasi dan diharapkan titik akhir titrasi sama dengan titik ekivalen. Semakin jauh titik akhir titrasi dengan titik ekivalen maka semakin besar kesalahan titrasi dan oleh karena itu, pemilihan indikator menjadi sangat penting agar warna
indikator berubah saat titik ekivalen tercapai. Pada saat tercapai titik ekivalen maka ph-nya 7 (netral) (Alamsyah, 2007). Penggunaan oksigen yang rendah menunjukkan kemungkinan air jernih, mikroorganisme tidak tertarik menggunakan bahan organik dan mikroorganisme mati. KOB dipengaruhi oleh berbagai temperature lain seperti temperature, waktu, dan sinar matahari. Pengukuran Kebutuhan Oksigen Biologi dilakukan melalui cara standarisasi dengan tes yang dilakukan di tempat gelap, pada temperatur tertentu dan periode waktu terbatas (Sutrisno, 2004). Dengan habisnya oksigen terkonsumsi membuat biota lainnya yang membutuhkan oksigen menjadi kekurangan dan akibatnya biota yang memerlukan oksigen ini tidak dapat hidup. Semakin tinggi angka Kebutuhan Oksigen Biologi semakin sulit bagi makhluk air yang membutuhkan oksigen bertahan hidup (Ginting, 2007). 2.3.2 Kebutuhan Oksigen Kimia (Chemical Oxygen Demand) Pengukuran kekuatan limbah dengan Kebutuhan Oksigen Kimia adalah bentuk lain pengukuran kebutuhan oksigen dalam air limbah. Metode ini lebih singkat waktunya dibandingkan dengan analisa Kebutuhan Oksigen Biologi. Pengukuran ini menekankan kebutuhan oksigen akan kimia dimana senyawasenyawa yang diukur adalah bahan-bahan yang tidak dipecah secara biokimia. Adanya racun atau logam tertentu dalam limbah pertumbuhan bakteri akan terhalang dan pengukuran Kebutuhan Oksigen Biologi menjadi tidak realistis. Untuk mengatasinya lebih tepat menggunakan analisis Kebutuhan Oksigen Kimia.
Kebutuhan Oksigen Kimia adalah sejumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat anorganis dan organis sebagaimana pada Kebutuhan Oksigen Biologi. Angka Kebutuhan Oksigen Kimia merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat anorganik (Ginting, 2007). Angka Kebutuhan Oksigen Kimia merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat-zat organik yang secara alamiah dapat dioksidasikan melalui proses mikrobiologis dan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut dalam air. Pemeriksaan Kebutuhan Oksigen Kimia diperlukan untuk mengetahui kandungan bahan organik yang terdapat dalam air limbah (Nainggolan, 2011). Analisis Kebutuhan Oksigen Kimia (Chemical Oxygen Demand) menggunakan alat spektrofotometer NOVA 60. Fotometer NOVA 60 adalah instrumen untuk analisis air rutin dan juga dapat digunakan sebagai tempat analisis yang bersifat mobil. Lebih dari 170 metode untuk uji sel dan reagen Spectroquant dapat diprogram, juga pengukuran fisik dan aplikasi yang diprogram sebelumnya. Sebagai tambahan model ini menggabungkan berbagai fitur canggih seperti pembacaan barcode untuk semua uji, pengenalan ukuran sel otomatis, baterai yang dapat diisi ulang dan AQA (Analytical Quality Assurance/Jaminan Kualitas Analitis) yang didukung instrumen (http://www.merckmillipore.com/indonesia/foodanalytics/photometer-nova-60-a/mda_chem-109752/p_uuid). Gambar spektrofotometer NOVA 60 dapat dilihat pada lampiran 2.
2.3.3 Kelebihan Analisis Kebutuhan Oksigen Kimia dibandingkan Analisis Kebutuhan Oksigen Biologi Menurut Nainggolan (2011), Keuntungan tes Kebutuhan Oksigen Kimia dibandingkan tes Kebutuhan Oksigen Biologi adalah sebagai berikut: 1. Analisis Kebutuhan Oksigen Kimia hanya memakan waktu kurang lebih 3 jam, sedangkan analisa Kebutuhan Oksigen Biologi (5) membutuhkan waktu 5 hari 2. Ketelitian dan ketepatan tes Kebutuhan Oksigen Kimia adalah 2 sampai 3 kali lebih tinggi dari tes Kebutuhan Oksigen Biologi 3. Untuk menganalisa Kebutuhan Oksigen Kimia antara 50 sampai 800 mg/l, tidak dibutuhkan pengenceran sampel sedangkan pada umumnya analisa Kebutuhan Oksigen Biologi selalu membutuhkan pengenceran 4. Gangguan dari zat yang bersifat racun terhadap mikroorganisme pada analisis Kebutuhan Oksigen Biologi, tidak menjadi soal pada analisis Kebutuhan Oksigen Kimia 2.3.4 Kekurangan Analisis Kebutuhan Oksigen Kimia dibandingkan Analisis Kebutuhan Oksigen Biologi Kebutuhan Oksigen Kimia hanya merupakan suatu analisis yang menggunakan suatu reaksi oksidasi kimia yang menirukan oksidasi biologis (yang sebenarnya terjadi di alam), sehingga merupakan suatu pendekatan saja. Karena hal tersebut maka analisis Kebutuhan Oksigen Kimia tidak dapat membedakan antara zat-zat yang
sebenarnya tidak teroksidasi (inert) dan zat-zat yang teroksidasi secara biologis (Nainggolan, 2011).