PENURUNAN KADAR CHEMICAL OXYGEN DEMAND (COD) …

1

PENURUNAN KADAR CHEMICAL OXYGEN DEMAND (COD) DAN

AMONIA PADA AIR LINDI DENGAN METODE CONSTRUCTED

WETLAND ALIRAN SUBSURFACE FLOW MENGGUNAKAN TANAMAN

SCIRPUS GROSSUS (Studi Kasus : TPST Bantar Gebang)

Diza Rahmania Zawatki

1 dan Cindy Rianti Priadi

2

1,2

Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok 1624, Indonesia

E-mail : [email protected]

Abstrak

Lindi hasil pengolahan IPAS III TPST Bantar Gebang yang dibuang ke badan air masih mengandung zat pencemar

COD dan amonia dengan konsentrasi yang tinggi. Konsentrasi COD dan amonia akan menurukan kualitas badan air

dan ekosistemnya jika tidak dilakukan pengolahan terlebih dahulu sebelum dibuang. Penelitian skala laboratorium

menggunakan lahan basah buatan dilakukan menurunkan konsentrasi COD dan amonia pada air lindi IPAS III TPST

Bantar Gebang. Penelitian dilakukan menggunakan reaktor (50x25x40 cm) yang ditanami 6 batang Scirpus grossus

dengan media tanam kerikil dan tanah merah, dengan variasi waktu tinggal 2 4, 6, 8, dan 10 hari. Nilai k (laju

penurunan) dari perhitungan kinetika orde-1 untuk COD dan amonia adalah 0,1044 hari-1

dan 0,1108 hari-1

. Hasil

penelitian menunjukkan efisiensi penyisihan COD dan amonia yang paling baik pada lahan basah buatan didapatkan

pada hari ke-10 penelitian dengan efisiensi sebesar 70,4% dan 75,8%. Lahan basah buatan dapat digunakan sebagai

pengolahan lanjutan yang tepat untuk menurunkan konsentrasi COD dan amonia pada air lindi IPAS III TPST Bantar

Gebang, dengan waktu tinggal optimum untuk menurunkan konsentrasi keduanya sesuai baku mutu berdasarkan

hasil perhitungan kinetika orde-1 adalah 12 hari dan 24 hari.

Kata Kunci : Scirpus grossus, Air Lindi, Waktu Tinggal, COD, Amonia

DECREASED LEVELS OF CHEMICAL OXYGEN DEMAND (COD) AND AMMONIA

IN LEACHATE WITH SUBSURFACE FLOW CONSTRUCTED WETLAND METHOD

USING SCIRPUS GROSSUS (Case Study: Bantar Gebang Landfill)

Abstract

Leachate from IPAS III Bantar Gebang that discharged into the stream still contain of COD and ammonia in high

concentrations. Both concentrations will decreased the quality of the stream and ruined the aquatic ecosystems if it’s

not processed well before discharged. A laboratory-scale research using constructed wetland has been done to

reduced the concentration of COD and amonia that contain in landfill leachate from IPAS III TPST Bantar Gebang.

This research used a reactor with the dimension of 50x25x40 cm which was planted by 6 stems of (Scirpus grossus)

plant on the growing media that consists of gravel and red soil, with variation of time 2, 4, 6, 8, and 10 days. The

value of k (decrease rate) for COD and ammonia was 0,1044 day-1

and 0,1108 day-1

. The results show that the best

removal efficiency of COD and ammonia in this study was in the tenth day with the efficiency of 70,4% and 75,8%.

Constructed wetlands can be used as an appropriate advanced treatment to reduce COD and ammonia that contain in

leachate IPAS III TPST Bantar Gebang, with the optimum time to reach the quality standard based on the first-order

kinetics calculations is 12 days and 24 days.

Keywords : Scirpus grossus, Leachate, Hydraulic Retention Time (HRT), COD, Ammonia

Penurunan kadar..., Diza Rahmania Zawatki, FT UI, 2015

mailto:[email protected]

2

Pendahuluan

TPST Bantar Gebang mulai dioperasikan pada tahun 1988 untuk menangani sampah yang

sebagian besar berasal dari Jakarta. Pengolahan akhir sampah yang diterapkan pada TPST Bantar

Gebang adalah sistem sanitary landfill. Timbulan sampah pada sanitary landfill akan

menghasilkan limbah cair yang disebut dengan lindi sebagai hasil dari penetrasi air hujan atau air

yang berada di sekitar timbulan sampah (Farquhar, 1989). Air lindi mengandung zat pencemar

yang tinggi, sehingga berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan apabila mencemari air tanah atau

badan air. Air lindi yang tidak melalui proses pengolahan juga berbahaya bagi kesehatan

manusia. Terganggunya kesehatan dan pencemaran harus dicegah, salah satunya dengan

menerapkan sistem pengolahan air lindi.

TPST Bantar Gebang sudah memiliki 4 zona Instalasi Pengolahan Air Sampah (IPAS) untuk

mengolah air lindi, namun zona IPAS III masih belum maksimal dalam mengolah air lindinya.

Air lindi hasil pengolahan IPAS III TPST Bantar Gebang masih tinggi kandungan pencemar pada

kolam efluen, sehingga dibutuhkan pengolahan lanjutan untuk mengolah air lindi sebelum

dibuang ke badan air. Terdapat beberapa metode alternatif pengolahan yang digunakan sebagai

pengolahan lanjutan untuk mengolah air lindi. Metode alternatif pengolahan air lindi terbagi ke

dalam tiga jenis proses, yaitu secara biologis, fisika, dan kimiawi (Tchnobanoglous, et. al., 1998).

Pengolahan secara fisika dan kimia cenderung lebih mahal untuk dijadikan pengolahan lanjutan

sebuah instalasi pengolahan air lindi. Selain itu, teknologi pengolahan dengan proses fisika dan

kimiawi akan membutuhkan energi besar serta tenaga ahli yang cukup handal dalam

pengoperasiannya.

Sementara itu, pengolahan biologis adalah pengolahan air lindi yang relatif murah dibandingkan

dengan pengolahan fisika/kimia, dan umumnya melibatkan makhluk hidup seperti

mikroorganisme atau tumbuhan untuk keberlangsungan prosesnya. Lahan basah buatan

(constructed wetlands) adalah teknologi pengolahan air lindi secara biologis yang akan

digunakan pada penelitian ini. Penerapan teknologi pengolahan secara biologis yang relatif

mudah dan murah menjadikan lahan basah buatan dipilih sebagai pengolahan lanjutan air lindi di

IPAS III TPST Bantar Gebang.


3

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisa efisiensi penyisihan konsentrasi COD dan

amonia terhadap waktu tinggal, menggunakan metode constructed wetland. Constructed wetland

akan diterapkan sebagai pengolahan lanjutan pada IPAS III TPST Bantar Gebang menggunakan

tanaman Lingi (Scirpus grossus). Tanaman Scirpus grossus dipilih dengan tujuan untuk

memberikan alternatif tanaman yang dapat digunakan pada lahan basah buatan, sehingga tidak

lagi menggunakan tanaman yang umumnya dikonsumsi oleh manusia. Selain itu pemilihan

tanaman juga didasarkan terhadap kemudahan dalam memperoleh tanamannya, dimana Scirpus

grossus banyak ditemukan tumbuh liar di tepi kolam dan di rawa-rawa. Pemilihan tanaman juga

didasarkan pada nilai ekonomis, dimana Scirpus grossus sering digunakan sebagai pupuk,

benang, sumber pati, bahan baku tikar dan tali, dan obat tradisional di India.

Tinjauan Teoritis

Lahan basah buatan (constructed wetlands) menjadi alternatif metode pengolahan air lindi

dengan proses biologis yang membutuhkan biaya operasi yang murah dan mudah untuk

perawatanya. Constructed wetland adalah sistem pengolahan secara alami yang melibatkan alam

dalam prosesnya, seperti tumbuhan dan mikroorganisme (EPA, 2000). Constructed wetland

terbagi menjadi empat tipe aliran, yaitu Free Water Surface (FWS), Subsurface-Flow, Floating

Aquatic Plant Systems, dan Combination Systems (Tchnobanoglous et, al., 1998).

Penelitian kali ini akan menggunakan lahan basah buatan dengan tipe subsurface-flow (aliran

bawah permukaan) dengan aliran horizontal. Metode ini dipilih karena pada sistem ini air lindi

akan mengalir di bawah permukaan, sehingga air lindi tidak memiliki kontak langsung terhadap

manusia, hewan, dan tidak terbentuk sarang nyamuk atau serangga lainnya (EPA, 2000). Selain

itu, penerapan sistem lahan basah buatan aliran horizontal ini juga dapat mencegah timbulnya bau

yang tidak sedap akibat air yang tergenang pada permukaan media tumbuh (Kopec, 2007; EPA,

1993).

Penelitian terdahulu menunjukkan bahwa efisiensi penurunan kandungan pencemar pada air lindi

dengan sistem lahan basah buatan aliran secara vertikal mencapai presentase 63,4% untuk COD,

57,6% untuk nitrit, dan 59% untuk nitrat (Gunawan, et. al, 2012). Efisiensi penurunan ini juga

dibuktikan oleh Satya et al. (2011), dimana efisiensi penyisihan kandungan pencemar pada


4

limpasan air lindi mencapai angka 93,88% untuk NH3, 85,82% untuk TN, 50,76% untuk COD,

dan 29,8%-53,8% untuk BOD5. Meskipun dibutuhkan waktu tinggal yang cukup lama untuk

menurunkan kandungan pencemar terutama kandungan organik, namun efisiensi penurunannya

menggunakan lahan basah buatan dapat mencapai 80-90% (Yalcuk dan Ugurlu, 2009).

Beberapa hal yang harus diperhatikan pada penerapan lahan basah buatan ini adalah media dan

jenis tanaman. Media yang akan digunakan harus memiliki ukuran yang sama, hal ini untuk

menghindari pengendapan material di antara celah antar media (Kopec, 2007). Pemilihan ukuran

dan tipe media juga dilakukan untuk menghindari penyumbatan pada zona inlet, yang seringkali

menyebabkan terjadinya luapan air lindi di permukaan lahan basah. Penyumbatan pada zona inlet

dari reaktor pengolahan dapat diatasi dengan media kerikil berdiameter ±50 mm yang diletakkan

di sekitar zona inlet (Suswati dan Wibisono, 2013).

Tanaman yang dipilih haruslah yang dapat tumbuh di hampir segala kondisi, dan bukan

merupakan tanaman yang dikonsumsi oleh manusia. Scirpus grossus adalah sebuah tanaman

yang tegak, kuat, dan berbentuk segitiga dengan tinggi sekitar 1,5-2 m. Tanaman ini banyak

ditemukan tumbuh di tepi kolam dan di rawa-rawa. Scirpus grossus memiliki daun yang panjang

antara 50-80 cm dengan lebar 1,5-2 cm yang berbentuk runcing pada bagian ujungnya. Batang

tanaman ini berumbai dan pangkal berbentuk umbi kecil.

Metode Penelitian

Penelitian skala laboratorium ini dilaksakan pada bulan Desember 2014 hingga Maret 2015

dengan penempatan reaktor yang berlokasi di Gedung Engineering Center, dan pengujian

dilakukan di Laboratorium Penyehatan Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

Penelitian ini akan dilakukan secara duplo untuk mengamati efisiensi penyisihan konsentrasi

COD dan amonia yang terdapat pada air lindi efluen IPAS III TPST Bantar Gebang, dengan

variasi waktu tinggal yang telah ditentukan. Pengumpulan data dan analisis data akan dilakukan

secara kuantitatif.

Penyediaan alat dan bahan


5

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kerikil, tanah merah, air lindi dari

kolam efluen IPAS III TPST Bantar Gebang, dua buah reaktor, dan tanaman Scirpus grossus.

Tanaman Scirpus grossus dikenal dengan Lingi di Indonesia merupakan tanaman dengan tinggi

sekitar 1,5-2 m yang banyak ditemukan tumbuh di tepi kolam dan di rawa-rawa. Pada penelitian

ini digunakan tanaman dengan ketinggian ±30 cm sebanyak 6 buah untuk masing-masing reaktor.

Tanaman Scirpus grossus ditunjukkan pada Gambar 1.

Pembuatan reaktor

Reaktor lahan basah terbuat dari kaca dengan tebal 8 mm yang berdimensi 50 cm x 25 cm x 40

cm. Pada penelitian ini digunakan dua buah reaktor dengan jenis aliran bawah permukaan, yang

diberi nama reaktor A dan reaktor B. Reaktor A merepresentasikan running pertama, dan reaktor

B merepresentasikan running kedua. Zona inlet dan outlet dari reaktor diisi dengan media kerikil

(diameter 30-50 cm) setebal 30 cm. Sementara untuk media tanamnya disusun media kerikil

(diameter 10-25 cm) setebal 10 cm dan tanah merah setebal 20 cm, yang kemudian ditanami

Scirpus grossus dengan jarak antar tanaman adalah 10 cm. Reaktor lahan basah ditunjukkan pada

Gambar 2.

Gambar 1. Scirpus grossus


6

Pengoperasian reaktor

Penelitian dilakukan secara batch, dimana air lindi yang dialirkan ke dalam reaktor kemudian

didiamkan hingga waktu tinggal yang direncanakan dan kemudian diuji di laboratorium. Tahap

awal pengoperasian reaktor adalah tahap aklimatisasi yang dilakukan selama 30 hari, dengan

penggantian air lindi secara bertahap (dicampur dengan air bersih dengan penambahan volume

air lindi sebesar 25%) setiap 2 hari. Pada tahap aklimatisasi diamati efisiensi penurunan COD

serta kondisi pH dan suhu. Efisiensi penurunan COD yang stabil menunjukkan reaktor lahan

basah siap untuk melanjutkan ke tahap penelitian. Variasi waktu tinggal pada tahap penelitian

adalah 2, 4, 6, 8, dan 10 hari. Sampel yang akan diuji diambil secara grab sample dari kran efluen

reaktor. Parameter utama yang diuji adalah COD dan amonia, dengan parameter kontrolnya

adalah pH dan suhu.

Analisis data

Gambar 2. Reaktor Lahan Basah


7

Data yang dianalisa berasal dari pengumpulan data untuk dua kali percobaan, yang kemudian

diambil rata-rata efisiensinya. Persentase penurunan kandungan COD dan amonia dalam sistem

lahan basah buatan dapat dihitung menggunakan rumus efisiensi sebagai berikut :

Keterangan :

Co : Konsentrasi awal

Ct : Konsentrasi akhir

Perhitungan waktu tinggal optimum untuk menurunkan konsentrasi COD dan amonia dilakukan

dengan reaksi kinetika orde-1 sebagai berikut :

Keterangan :

Co : Konsentrasi influen

t : Durasi periode pengamatan

k : Laju penurunan konsentrasi

Hasil penelitian

Karakteristik Air Lindi

Air lindi yang menjadi objek studi pada penelitian ini berasal dari efluen IPAS III TPST Bantar

Gebang. Sebelum melakukan penelitian, penting untuk diketahui bagaimana karakteristik dari air

lindi tersebut. Pengujian laboratorium dilakukan terhadap air lindi IPAS III TPST Bantar Gebang

pada bulan Januari hingga April 2015. Hal ini dilakukan untuk melihat fluktuasi data

karakteristik air lindi ini pada bulan tersebut, dengan musim yang berbeda. Hasil pengujian

( )

(1)

(

) (2)


8

karakteristik air lindi efluen IPAS III TPST Bantar Gebang bulan Januari-April 2015 dapat

dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Karakteristik Air Lindi Efluen IPAS III TPST Bantar Gebang

No. Parameter Satuan Baku

Mutu

Januari

2015

Februari

2015

Maret

2015 April 2015

1 pH - 6,0-9,0 6 6,5 6 5,3

2 Temperatur oC 38 27,8 27,2 27,6 27,1

3 Zat padat suspensi

(TSS) mg/L 200 13 - - 15

4 BOD5 mg/L 50 207 - - 43

5 COD mg/L 100 597 303 402 133

6 Amonia-nitrogen

(NH3-N) mg/L 5 <0,01 120 120 82

7 Nitrat (NO3-N) mg/L 20 113,3 - - 124

8 Nitrit (NO2-N) mg/L 1 0,725 - - 14

9 Kadmium (Cd) mg/L 0,05 <0,002 - - <0,002

10 Khromium VI

(Cr6+

) mg/L 0,1 <0,01 - - <0,01

12 Khromium total

(Cr) mg/L 0,5 <0,003 - - <0,003

13 Tembaga (Cu) mg/L 2 <0,009 - - <0,009

14 Seng (Zn) mg/L 5 <0,008 - - 0,1

15 Besi terlarut (Fe) mg/L 5 <0,003 - - <0,003

16 Mangan terlarut

(Mn) mg/L 2 1 - - 1

Berdasarkan Tabel 1, dapat dilihat bahwa konsentrasi BOD dan COD pada air lindi efluen IPAS

III ini sangat fluktuatif dari bulan Januari-April 2015. Pengambilan sampel di bulan Januari 2015

dilakukan pada cuaca yang cerah dengan paparan matahari yang sangat terik. Kondisi cuaca

sedang tidak hujan pada bulan Januari yang berarti tidak ada pencampuran air hujan dengan air

lindi, sehingga konsentrasi COD mencapai 597 mg/L, dan BOD sebesar 207 mg/L. Pada bulan

Februari, pengambilan sampel dilakukan pada kondisi hujan sehingga konsentrasi COD sempat


9

mengalami penurunan akibat adanya pengenceran air lindi oleh air hujan. Konsentrasi COD

mengalami peningkatan di bulan Maret, sebesar 402 mg/L. Sementara itu, hasil pengujian

karakteristik di bulan April menunjukkan konsentrasi BOD dan COD yang menurun secara

signifikan dan hampir memenuhi baku mutu, dimana saat dilakukan pengambilan sampel sedang

turun hujan. Hujan yang turun berlangsung kurang lebih hampir setiap hari dalam seminggu,

dengan intensitas yang tinggi. Hal ini menyebabkan terjadi pencampuran air lindi dengan air

hujan, sehingga konsentrasi BOD dan COD sangat rendah masing-masing sebesar 43 mg/L dan

133 mg/L.

Parameter lain yang diuji untuk melihat karakteristik air lindi pada penelitian ini adalah

kandungan Total Suspended Solids (TSS). Hasil pengujian menunjukkan kandungan TSS pada air

lindi efluen ini sudah memenuhi baku mutu di bulan Januari dan April 2015. Untuk konsentrasi

amonia diperoleh hasil pengujian di bulan Januari sangat rendah, yaitu sebesar <0,01 mg/L dan

pada bulan April sebesar 82 mg/L. Pengujian karakteristik ini juga memeriksa kandungan nitrat

dan nitrit pada air lindi efluen IPAS III. Berdasarkan hasil pengujian, dapat dilihat bahwa

konsentrasi nitrit lebih rendah pada bulan Januari dibandingkan dengan bulan April. Sementara

itu, pengujian nitrat menunjukkan hasil konsentrasi nitrat yang tinggi dan melebih baku mutu

yang ditetapkan.

Hasil pengujian terhadap konsentrasi logam berat menunjukkan hampir semua logam berat yang

diuji berada di bawah 1 mg/L kecuali konsentrasi mangan yang bernilai 1 mg/L. Sementara untuk

pH berada pada rentang yang asam dari bulan Januari-April, yaitu berada pada rentang 5,3-6,5.

Suhu air lindi pada bulan Januari-April dipengaruhi oleh kondisi cuaca, yang berada pada rentang

27,1-27,8°C.

Penelitian dilakukan sebanyak 2 kali running untuk memperoleh variasi data yang kemudian

dihitung rata-rata efisiensi penyisihannya untuk dianalisa. Dua kali running pada penelitian ini

dilakukan dengan 2 reaktor, dimana running 1 direpresentasikan dengan reaktor A dan running 2

direpresentasikan dengan reaktor B. Hasil penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3.


10

Berdasarkan Gambar 3, efisiensi penyisihan COD dan amonia terus meningkat dari waktu tinggal

2 hari hingga 10 hari. Efisiensi penyisihan amonia mencapai lebih dari 50% pada waktu tinggal 2

hari, sedangkan untuk COD berada dibawah 50%. Namun, pada waktu tinggal 4 hari hingga 10

hari, peningkatan efisiensi yang signifikan terjadi pada penyisihan COD. Peningkatan efisiensi

penyisihan COD semakin tinggi setiap harinya, berbeda dengan efisiensi amonia yang

peningkatannya tidak terlalu signifikan.

Gambar 3. Hasil Penelitian


11

Untuk parameter pH dan suhu berdasarkan Gambar 3, keduanya berada pada rentang yang stabil

dan tidak mengalami peningkatan atau penurunan secara signifikan. Parameter kontrol ini tidak

berpengaruh terhadap efisiensi penyisihan COD dan amonia. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 3,

dimana efisiensi penyisihan COD dan amonia terus meningkat dengan kondisi pH dan suhu yang

stabil. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa efisiensi penyisihan COD dan amonia

dipengaruhi oleh variasi waktu tinggal. Semakin lama waktu tinggal, efisiensi penyisihan COD

dan amonia semakin meningkat.

Pembahasan

Penurunan Konsentrasi COD efluen terhadap waktu tinggal

Berdasarkan Gambar 3, didapatkan rata-rata efisiensi penyisihan COD selama penelitian

berlangsung. Rata-rata efisiensi penyisihan COD paling rendah adalah pada waktu tinggal 2 hari

sebesar 40,5%. Peningkatan yang terjadi pada penyisihan COD ini sangat signifikan. Pada waktu

tinggal 10 hari, efisiensi penyisihan COD mencapai kondisi optimum dengan persentase

penyisihan mencapai 70,6%. Hal ini menunjukkan bahwa semakin lama waktu tinggal, efisiensi

penyisihan COD akan semakin meningkat.

Hasil penelitian kali ini lebih baik jika dibandingkan dengan penelitian yang dilakukan oleh

Gunawan, et al. (2012), yang menurunkan konsentrasi air lindi influen TPA Ngronggo

menggunakan Scirpus grossus dengan pencapaian efisiensi penyisihan kandungan COD sebesar

48,2% untuk waktu tinggal 3 hari; 60,4% untuk waktu tinggal 6 hari; dan 63,4% untuk 9 hari. Hal

ini disebabkan konsentrasi COD influen pada penelitian sebelumnya lebih tinggi yaitu sebesar

1.911,67-2119,87 mg/L, sehingga diperlukan waktu yang lebih lama untuk mencapai efisiensi

yang lebih baik. Selain itu, pada penelitian tersebut konsentrasi COD influen lahan basah buatan

lebih besar dibandingkan dengan yang mampu diterima oleh tanaman Scirpus grossus, yaitu 994

mg/L (Widiyanti, 2015). Kondisi ini menyebabkan tanaman sulit untuk beradaptasi dengan air

lindi dan ditambah dengan kondisi tanaman yang sudah jenuh.

Tingginya efisiensi penyisihan dengan waktu tinggal 10 hari belum dapat menurunkan

konsentrasi COD efluen sesuai baku mutu yang ditetapkan oleh Permen LH No. 5 tahun 2014


12

tentang Baku Mutu Air Limbah, sehingga dilakukan perhitungan waktu tinggal optimum dengan

rumus kinetika orde-1 yang ditunjukkan pada Gambar 4.

Berdasarkan Gambar 4, didapatkan waktu tinggal yang dapat menyisihkan kandungan COD

hingga memenuhi baku mutu adalah 12 hari dengan nilai k sebesar 0,1044 hari-1. Hal ini

dibuktikan dengan trendline perkiraan pada waktu 12 hari yang ditunjukkan secara langsung pada

Gambar 4, dimana penurunan konsentrasi COD mencapai 4,5. Nilai tersebut kemudian

dikonversi menggunakan rumus eksponensial, dan didapatkan konsentrasi COD yang sudah

berada di bawah baku mutu, yaitu sebesar 90 mg/L.

Penurunan Konsentrasi Amonia Efluen terhadap Waktu Tinggal

Berdasarkan Gambar 4, dapat dilihat bahwa efisiensi penyisihan amonia semakin meningkat

seiring dengan lamanya variasi waktu tinggal. Rata-rata efisiensi hasil penelitian running pertama

y = -0.1044x + 5.8603 R² = 0.9213

0.0000

2.0000

4.0000

6.0000

8.0000

10.0000

0 2 4 6 8 10 12 14

ln C

Waktu Tinggal (Hari)

COD Linear (COD)

Gambar 4 Hubungan Penurunan Konsentrasi COD efluen dengan Waktu Tinggal


13

dan kedua menunjukkan bahwa efisiensi penyisihan amonia terendah diperoleh pada waktu

tinggal 2 hari, yaitu sebesar 67,7%. Efisiensi penyisihan ini terus mengalami peningkatan pada

waktu tinggal 4 hari hingga 10 hari, namun tidak teralu signifikan peningkatannya. Pada

penelitian ini, efisiensi tertinggi yang merupakan waktu tinggal optimum untuk penyisihan

amonia adalah 10 hari dengan persentase penyisihan sebesar 75,8%.

Hasil penelitian ini lebih rendah jika dibandingkan dengan penelitian yang dilakukan oleh

Anggraeni et al. (2013), dimana penyisihan amonia mencapai 86% dengan waktu tinggal 15 hari.

Namun, penelitian ini lebih tinggi bila dibandingkan dengan penelitian yang dilakukan oleh

Akinbile et al. (2012), dimana efisinsi penyisihan amonia hanya mencapai rentang 29,8%-53,8%

dengan waktu penelitian selama 3 minggu. Perbedaan ini dapat dikarenakan tingginya

konsentrasi amonia influen untuk penelitian sebelumnya, dimana, influen pada penelitian ini

berasal dari air lindi yang telah melalui proses pengolahan pada IPAS III. Waktu tinggal 10 hari

ternyata belum dapat menurunkan konsentrasi amonia yang memenuhi baku mutu, sehingga

dilakukan perhitungan waktu tinggal optimum dengan kinetika orde-1 yang ditunjukkan pada

Gambar 5.

y = -0.1108x + 4.2929 R² = 0.6247

0

2

4

6

8

10

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

ln c

Waktu Tingal (Hari)

Amonia Linear (Amonia)

Gambar 5 Hubungan Penurunan Konsentrasi Amonia Efluen dengan Waktu


14

Berdasarkan Gambar 5, grafik linier didapatkan hanya pada waktu tinggal 2 hari. Sementara itu,

pada waktu tinggal 4-10 hari tidak didapatkan grafik linier. Hal ini menunjukkan bahwa

penurunan konsentrasi amonia pada waktu tinggal 2 hari terjadi melalui proses degradasi biologis

oleh mikroorganisme. Namun, pada waktu tinggal 4-10 hari ketersediaan oksigen sudah mulai

menurun sehingga penyisihan amonia tidak lagi mengandalkan mikroorganisme.

Plot reaksi kinetika orde-1 ini menghasilkan nilai k sebesar 0,1108 hari-1, dengan waktu tinggal

yang sesuai untuk menyisihkan kandungan amonia hingga memenuhi baku mutu adalah 24 hari.

Hal ini dibuktikan langsung dengan prediksi pada Gambar 5, yang menunjukkan konsentrasi

amonia mencapai 1,5. Nilai tersebut kemudian dikonversikan menggunakan rumus eksponensial,

yang kemudian diperoleh konsentrasi amonia pada waktu tinggal 24 hari, yaitu sebesar 4,5

mg/L. Konsentrasi tersebut sudah memenuhi baku mutu yang diizinkan, dimana untuk

konsentrasi amonia maksimalnya adalah sebesar 5 mg/L.

Mekanisme Penyisihan COD

Penurunan konsentrasi COD pada lahan basah buatan berlangsung dengan proses degradasi

secara biologis dengan proses biokonversi oleh bakteri fakultatif dan anaerob (Tchnobanoglous,

et. al., 1998). Konsentrasi COD pada air lindi mengandung nutrisi yang kemudian dikonsumsi

oleh mikroorganisme sebagai sumber energi. Aktivitas mikroorganisme tersebut dipengaruhi oleh

kondisi pH dan suhu, dimana pada penelitian kali ini kondisi keduanya berada pada rentang yang

baik untuk mendukung aktivitas mikroorganisme pengurai.

Mekanisme penyisihan konsentrasi COD oleh mikroorganisme didukung dengan keberadaan akar

tanaman pada lahan basah buatan yang akan menghasilkan enzim untuk mempercepat proses

degradasi COD (Pivetz, 2001). Akar tanaman juga berperan sebagai tempat tumbuhnya

mikroorganisme dan sebagai penyedia oksigen (Villalobos, et. al., 2013). Ketersediaan oksigen

pada tanaman berasal dari proses difusi secara langsung dari atmosfer menuju bagian akarnya

(Vymazal, 1998). Penggunaan media juga mempengaruhi proses penyisihan COD. Penggunaan

media campuran (mixing substrates) meningkatkan jumlah mikroba (microbial carbon) yang

terdapat pada media, tidak seperti jumlah mikroba pada media tunggal (Li, et. al., 2013). Media


15

komposit jauh lebih baik dalam mengadsorpsi senyawa organik bila dibandingkan dengan media

tanpa campuran (Li, et. al., 2013).

Mekanisme Penyisihan Amonia

Mekanisme penyisihan amonia pada lahan basah buatan aliran bawah permukaan terjadi melalui

proses nitrifikasi, volatilisasi dan plant uptake (Tchnobanoglous, et. al., 1998). Namun, proses

volatilisasi tidak terjadi secara signifikan pada kondisi pH di bawah 8 (Koottatep & Polprasert,

1997). Selain itu, proses nitrifikasi juga jarang sekali terjadi pada lahan basah buatan aliran

bawah permukaan karena minimnya oksigen yang tersedia, kecuali adanya difusi oksigen dalam

jumah yang besar melalui tanaman (Crites, et. al., 2006).

Mekanisme penyisihan amonia pada penelitian ini juga didukung oleh proses plant uptake.

Penurunan konsentrasi amonia dengan plant uptake ini salah satunya dipengaruhi oleh

kemampuan akar tanaman untuk tumbuh dan menyebar pada media tumbuhnya. Kemampuan

tanaman Scirpus grossus untuk menyisihkan kandungan amonia adalah sebesar 94% dengan

penetrasi akar yang mampu dicapai hingga kedalaman 0,8 m (Gersberg, et. al., 1985 dalam

Crites, et. al., 2006). Proses plant uptake dapat dilihat dari proses pertumbuhan tanaman yang

cepat, kandungan nutrisi yang tinggi pada jaringan tanaman, dan kemampuan tanaman untuk

tumbuh tinggi dengan tegak (Vymazal, 1998).

Kesimpulan

Penelitian mengenai efisiensi penurunan konsentrasi COD dan amonia terhadap variasi waktu

tinggal, dengan lahan basah buatan sebagai pengolahan lanjutan menghasilkan nilai k (laju

penurunan) dari perhitungan kinetika orde-1 untuk COD dan amonia adalah 0,1044 hari-1

dan

0,1108 hari-1

. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, diperoleh efisiensi penyisihan COD

dan amonia yang paling baik pada lahan basah buatan didapatkan pada hari ke-10 penelitian

dengan efisiensi sebesar 70,4% dan 75,8%. Lahan basah buatan dapat digunakan sebagai

pengolahan lanjutan yang tepat untuk menurunkan konsentrasi COD dan amonia pada air lindi

IPAS III TPST Bantar Gebang, dengan waktu tinggal optimum untuk menurunkan konsentrasi


16

keduanya sesuai baku mutu, berdasarkan hasil perhitungan kinetika orde-1 adalah 12 hari dan 24

hari.

Saran

Saran yang diberikan untuk pengembangan lanjutan dari penelitian ini adalah melakukan

pemeriksaan lebih lanjut terkait dengan kandungan oksigen terlarut (DO) pada lahan basah, dan

melakukan penggunaan campuran media. Selain itu, juga diperlukan penelitian mengenai

mekanisme penyerapan polutan oleh tanaman serta akumulasinya di setiap bagian tanaman,

dengan variasi jumlah dan jarak dari tanaman untuk dapat mengetahui pengaruhnya terhadap

kinerja lahan basah buatan.

.

Referensi

Akinbile, C. O., Yusoff, M. S., & Zuki, A. A. (2012). Landfill leachate treatment using sub-

surface flow constructed wetland by Cyperus haspan. Waste management, 32(7), 1387-

1393.

Anggraeni, M., Sunoko, H. R., & Hadiyanto, H. (2013, October). Pengolahan Effluent dari IPAL

Industri Farmasi dengan Sistem Lahan Basah Buatan Aliran Bawah Permukaan (Studi

Kasus: PT. PHAPROS Tbk., Semarang). In Prosiding Seminar Biologi (Vol. 10, No. 2).

Crites, R. W., Middlebrooks, E. J., & Bastian, R. K. (2006). Natural wastewater treatment

systems. CRC Press.

Crites, R., & Tchnobanoglous, G. (1998). Small and decentralized wastewater management

systems. McGraw-Hill.

EPA. (2000). Wastewater Technology Fact Sheet Free Water Surface Wetlands. Washington,

D.C.: Environmental Protection Agency (EPA)

Farquhar, G. J. (1989). Leachate: production and characterization. Canadian Journal of Civil

Engineering, 16(3), 317-325.


17

Gersberg, R. M., Elkins, B. V., Lyon, S. R., & Goldman, C. R. (1986). Role of aquatic plants in

wastewater treatment by artificial wetlands. Water research, 20(3), 363-368.

Gunawan, I., Oktiawan, W., & Hadiwidodo, M. (2013). Studi Kemampuan Vertical Subsurface

Flow Constructed Wetlands Dalam Menyisihkan Cod, Nitrit, Dan Nitrat Pada Air Lindi

(Studi Kasus: Tpa Ngronggo, Salatiga). Jurnal Teknik Lingkungan, 2(2), 1-6.

EPA. (1993). Subsurface Flow Constructed Wetlands for WasteWater Treatment. United States

of America (USA): Environmental Protection Agency (EPA).

Kopec, D. A. (2007). Guidance Document for Small Subsurface Flow Constructed Wetlands with

Soil Dispersal System. Ohio: Environmental Protection Agency (EPA).

Koottatep, T., & Polprasert, C. (1997). Role of plant uptake on nitrogen removal in constructed

wetlands located in the tropics. Water Science and Technology,36(12), 1-8.

Li, G., Cui, L., Xu, Q., Liu, Z., Fan, J., & Cui, H. (2013). COD Removal Mechanism of Different

Compound Substrates in Vertical Flow Constructed Wetland. Frontier of Environmental

Science, 2(4).

Pivetz, B. E. (2001). Phytoremediation of Contaminated Soil and Ground Water at Hazardous

Waste Sites. United States Environmental Protection Agency.

Suswati, A. C. S. P., & Wibisono, G. (2013). Pengolahan Limbah Domestik Dengan Teknologi

Taman Tanaman Air (Constructed Wetlands). The Indonesian Green Technology

Journal, 2(2), 70-77.

Satya, A., Puspita, L., Sunanisari, S., & Sulawesty, F. (2011). Kemampuan Sub Surface Flow

Constructed Wetland untuk Memperbaiki Kualitasi Air Limpasan Lindi. Prosiding

Simposium Nasional Ekohidrologi, 248-263.

Villalobos, R. M., Zúñiga, J., Salgado, E., Schiappacasse, M. C., & Maggi, R. C. (2013).

Constructed wetlands for domestic wastewater treatment in a Mediterranean climate

region in Chile. Electronic Journal of Biotechnology, 16(4), 1-13.


18

Vymazal, J., Brix, H., Cooper, P. F., Haberl, R., Perfler, R., & Laber, J. (1998). Removal

mechanisms and types of constructed wetlands. Constructed wetlands for wastewater

treatment in Europe, 17-66.

Widiyanti, A. (2015). Selenium Effect and Scirpus grossus on Efficiency of Leachate Treatment

at Final Disposal Sidoarjo District with Different Media Composition. Digilib ITS Master,

1-4.

Yalcuk, A., & Ugurlu, A. (2009). Comparison of horizontal and vertical constructed wetland

systems for landfill leachate treatment. Bioresource Technology, 100(9), 2521-2526.


PENURUNAN KADAR CHEMICAL OXYGEN DEMAND (COD) …

Documents