upaya peningkatan kualitas air sungai dengan

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 : [email protected]
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
Bak Penampung Efluen
Valve
Reaktor Biofilter
Skema Unit Filter
Membran Filter
Outlet
Perforated Plate
20 cm
Media
50 cm
Perforated Plate
Inlet
20cm
10 cm
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 = volume total media dan rongga
= (panjang x lebar x tinggi)
= (0,2m x 0,2m x 0,8m)
= 0,032 m3
Sehingga:
Volume rongga = volume air dalam biofiter
= volume alat x porositas
= 0,032 m3 x 0,80
= 0,0259 m3
Maka:
Debit air = volume rongga : waktu tinggal air
= 0,0259 m3 : 6 jam
= 0,00432 m3/jam
= 4,32 lt/jam
= 72 ml/menit
Selanjutnya:
Kec. Filtrasi = debit air : luas alas (permukaan)
= 0,00432 m3/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
59.87
70.39
Sumber : Hasil Analisa, 2011
14.95
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
Sumber : Hasil Analisa, 2011
12.82
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
1.
2.
Dari penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut :
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%.
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 2nd 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, 4th 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 2nd edition,
PWS, USA
Rosalia. 2006. “Unjuk Kerja Biofilter Aerobik Aliran Upflow Dengan Media Batu Apung (Studi
Kasus: Penurunan BOD5 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.