BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Limbah cair atau yang biasa disebut air limbah merupakan salah satu jenis limbah yang keberadaannya kerap menjadi masalah dalam kehidupan masyarakat. Sifatnya yang memiliki mobilitas cukup tinggi mengakibatkan limbah jenis ini dengan mudah mencemari lingkungan, khususnya perairan. Terlebih lagi, dengan banyaknya pihak yang membuang limbah ini tanpa penanganan yang baik semakin memperparah tingkat pencemaran lingkungan perairan. Menurut Peraturan Pemerintah No 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, menjelasakan bahwa tidak diperkenankan membuang limbah cair ke dalam perairan atau tanah, kecuali mendapat izin tertulis dari bupati/wali kota terkait dan berdasarkan hasil pengkajian. Hal tersebut dikarenakan dapat menyebabkan terganggunya keseimbangan lingkungan sehingga mengubah kualitas lingkungan. Adanya perubahan komponen lingkungan sebagai akibat masuknya bahan pencemar akan menyebabkan perubahan kualitas lingkungan. Limbah cair yang berasal dari industri umumnya mengandung senyawa kimia, logam berat, bahan berbahaya dan beracun (B3), serta berbagai senyawa organik dalam konsentrasi yang tinggi. Tingginya intensitas dari kegiatan dan/atau usaha akan menghasilkan debit limbah yang banyak dan apabila tidak dikelola dengan baik akan mengakibatkan terjadinya degradasi lingkungan. 1
2 Sementara itu, untuk limbah cair dari pemukiman penduduk (domestik) komponen terbesarnya berupa padatan, baik dalam bentuk terlarut (dissolved solid) atau tersuspensi (suspended solid). Padatan ini mengandung zat-zat organik, seperti: karbohidrat, protein, lemak dan minyak, maupun zat anorganik, yang berupa: kalsium, klorida, besi dan lain-lain. Zat-zat organik terlarut dapat mengurangi kadar oksigen di dalam perairan serta akan menimbulkan bau yang tidak sedap. Selain itu, bahan organik juga berbahaya apabila bahan tersebut merupakan bahan beracun, seperti fenol. Limbah organik yang biasanya tersusun oleh karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, fosfor, sulfur dan mineral lainnya yang masuk ke dalam perairan dalam bentuk padatan yang terendap, koloid, tersuspensi maupun terlarut. Nitrogen dan fosfor (nutrien perairan) merupakan dua jenis bahan pencemar yang sering menjadi perhatian karena pada kadar tertentu justru menimbulkan dampak yang kurang baik bagi beberapa makhluk hidup. Nitrogen dan fosfor dalam limbah cair biasanya berada dalam bentuk amonia, nitrat dan fosfat. Kadar ketiga pencermar ini jika berlebihan dapat menyebabkan terjadinya pertumbuhan algae yang cepat di perairan (algae bloom) sehingga berakibat menggeser keseimbangan ekosistem. Kandungan amonia yang tinggi dalam perairan dapat juga bersifat racun bagi organisme yang ada di perairan. Hal inilah sebagai alasan pentingnya upaya penurunan kadar nitrogen dan fosfor dari limbah cair. Penanganan limbah cair pada dasarnya dapat dilakukan dengan cara fisik, kimia maupun biologi. Pengolahan limbah secara fisik dan kimia biasanya memerlukan biaya yang relatif cukup mahal dan kadang masih menimbulkan
3 masalah baru dari hasil pengolahan. Sedangkan pengolahan secara biologi sering digunakan sebagai alternatif cara yang paling efektif dan murah karena karena hasilnya tidak memerlukan perlakuan (treatment) khusus. Salah satu teknik pengolahan limbah secara biologi yang memanfaatkan kemampuan mikroorganisme adalah submerged biofilter. Submerged biofilter merupakan alat pengolahan limbah cair dengan menggunakan mikroorganisme yang ditumbuhkan dalam suatu media biakan (attached culture) dan cairan yang diolah tersebut dilewatkan melintasi media tersebut secara kontinyu. Pada penelitian ini akan dicoba untuk mengolah limbah cair simulasi yang mengandung amonia, nitrat dan fosfat dalam jumlah tinggi dengan menggunakan submerged biofilter. 1.2 Keaslian Penelitian Penelitian yang berhubungan dengan pengolahan limbah yang mengandung amonia, nitrat dan fosfat telah banyak dilakukan. Susanto (2004) meneliti proses penyisihan (removal) amonia dengan mengkombinasi sistem koagulasi-biofilter anaerobik menunjukkan bahwa amonia dapat diturunkan sampai dengan 93,3% untuk waktu tinggal 3 jam di dalam bak biofilter anaerobik. Hasil ini dapat mencapai kadar di bawah standar baku mutu lingkungan, sebagaimana diatur melalui SK Gubernur DIY, Nomor: 281/KPTS/1998 tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri di Yogyakarta, yaitu 5 mg/l. Sementara itu, Fahri (2002) meneliti penurunan toksisitas limbah cair industri
4 tahu dengan Rotating Biological Contactor (RBC), berhasil menurunkan kadar fosfat dan amonia setelah 6 jam, masing-masing 85% dan 25%. Penelitian yang terkait dengan pemanfaatan submerged biofilter untuk pengolahan limbah cair juga pernah dilakukan oleh Mardiyanti, (2011) pada limbah cair (leachate) Tempat Pemrosesan Akhir (TPA). Dengan mengoptimasi HRT, porositas, dan tinggi packing untuk mengolah leachate TPA Wonosobo, menunjukkan adanya penurunan untuk BOD 5 dan COD pada perlakuan HRT 24 jam, porositas 0,32, dan tinggi packing 500 mm dengan memenuhi persyaratan Lampiran V Peraturan Daerah (PERDA) Propinsi Jawa Tengah No. 10 Tahun 2004 tentang Baku Mutu Limbah Golongan II yang dimanfaatkan untuk aktivitas pertanian dan perikanan. Clabaugh (2001) juga meneliti pemanfaatan biofilter untuk penyisihan nitrogen dari landfill leachate dengan mengambil tiga parameter perlakuan, yaitu tipe media packing, HLR dan konsentrasi influent. Hanya variasi tipe media packing dan HLR yang secara dominan mempengaruhi efisiensi removal amonia, sedang variasi konsentrasi tidak terlalu berdampak besar pada kecepatan removal amonia. Dari penelusuran pustaka di atas, tinjauan tentang mekanisme removal amonia, nitrat dan fosfat dengan submerged biofilter kombinasi aerob-anaerob belum pernah dilakukan. Hal inilah yang membedakan penelitian yang penulis lakukan dengan penelitian-penelitian sebelumnya.
5 1.3 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian yang diharapkan dari penelitian ini adalah: 1. Memberikan informasi mengenai alternatif cara pengolahan limbah cair mengandung amonia, nitrat dan fosfat degan menggunakan submerged biofilter. 2. Menjadi acuan dalam mengkaji atau melakukan penelitian lebih lanjut. 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Menentukan parameter operasi submerged biofilter untuk menyisihkan kandungan amonia, nitrat dan fosfat di dalam limbah cair. 2. Mengembangkan model persamaan untuk mengestimasi laju penyisihan amonia, nitrat dan fosfat dalam limbah cair secara biologi.