proposal penelitian - Universitas Kristen Duta Wacana

LAPORAN PENELITIAN
Studi Alternatif Pengolahan Air Limbah Rumah Tangga dengan Sistem
Constructed Wetland menggunakan Tanaman Hias
Dra. Haryati Bawole Sutanto, Dipl. EST, MSc.
FAKULTAS BIOTEKNOLOGI
UNIVERSITAS KRISTEN DUTA WACANA
YOGYAKARTA
2015
HALAMAN PENGESAEAN
: Studi
Altematif Pengolahan Air Limbah Rumah Tangga
Dengan sistem Constructed Wetland Menggunakan
Tanaman Hias
,,
Thema
Linglungan
: Pengelolaan
Pengusul:
a-
NamaLengkap
Haryati Bawole Sutanto
b.
Jenis Kelamin
Percmpuan
c.
NIK
894E099
d.
Disiplin Iknu
Biologi Lingkungan
e.
Pangkar/golongan
Penata,
f.
Jabdan
AA
FakultaVJurusan
Bioteknologi
IIIld
IOO
h.
Alamal
:Jl.Dr.Wahidin25 Yoryakarta
i.
TpHP/Fax
:563929 pxtr454
j.
E Mail
:haryati [email protected]
k.
Alamat Rumah
: Jl. Kaliurang km 21,3
TpHP/Fax
:OBl22723U0ll
;
5. Lokasi Kegiatan
: Universitas Kristen Duta Wacana
6. Lama Penelitian
: 6 bulan
30 November 2015,
'Y',"*
Peneliti,
Dm. Haryati Bawole Sutanto, Dipl. EST, MSc.
NIP:894E099
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..............................................................................................
HALAMAN PENGESAHAN.................................................................................
DAFTAR ISI …………………………………………………………………......
RINGKASAN..........................................................................................................
i
ii
iii
iv
BAB
I. PENDAHULUAN....................................................................................
1.1. Latar Belakang Masalah .......................................................................
1.2. Perumusan Masalah ..............................................................................
1.3. Tujuan Penelitian ..................................................................................
1.4. Manfaat Penelitian ................................................................................
1
1
4
4
4
BAB
II. TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 5
2.1. Limbah Cair Domestik ......................................................................... 5
2.2. Penanganan Limbah Cair ...................................................................... 6
2.3. Sistem Lahan Basah Buatan ………………......................................... 8
2.4. Tanaman Iris pseudacorus ………………... ………………………… 9
2.5. Tanaman Echinodorus palaefolius … ………………………………... 11
BAB
III. METODE PENELITIAN ...................................................................
3.1. Tempat Penelitian ................................................................................
3.2. Waktu Penelitian....................................................................................
3.3. Alat &Bahan Penelitian.........................................................................
3.4. Cara Pelaksanaan Penelitian .................................................................
BAB
BAB
BAB
IV.Hasil &Pembahasan ............................................................................. 16
V. Kesimpulan & Saran ........................................................................... 19
VI. Daftar Pustaka ……………………………………………………… 20
12
12
12
13
13
iii
RINGKASAN
proses
Air limbah dari suatu komunitas sering kali dibuang ke badan air tanpa melewati
pengolahan terlebih dahulu.Hal ini akan menimbulkan dampak negatif yang tidak
diinginkan pada ekosistem perairan. Upaya mengolah limbah cair sebelum dibuang ke badan
air atau ke tempat lainnya adalah tindakan yang sangat perlu diperhatikan. Kendala yang
sering terjadi dalam sistem pengolahan limbah adalah besarnya biaya konstruksi,
operasional maupun perawatan, dan kadang dibutuhkan keahlian tertentu untuk menjalankan
sistem pengolahan limbah. Pencarian desain altematif suatu sistem pengolahan limbah yaag
sederhana mudah diterapkan dalam skala rumah tangga atau individual dengan manfaatkan
sumber daya yang ada di negara Indonesia perlu ditingkatkan, sejalan dengan pentingnya
peningkatan kesadaran masyarakat akan arti pentingnya lingkungan.
Untuk memecahkan masalah iru,Constructed Wetland dapat mewakili sebuah
teknologi yang efisien dan hemat biaya untuk meningkatkan kualitas air limbah domestik.
Constructed Wetland merupakan suatu tiruan dari lahn basah alami dengan menerapkan
kontrol pada sistem unhrk menghilangkan beberapa kontaminan. Penelitian ini dilakgkan
dengan tujuan untuk menguji apakah kombinasi sistem constructed wetland derlgan
menggunakan tanaman hias, Iris (Iris pseudacorus) dan Melati
dapat digunakan sebagai altematif pengolahan
ai
(Echinodorus pataefolius)
air limbah rumah tangga ditinjau
dari
penurunan kandtmgan BOD, COD, dan nutrien (nitrat dan phospat) dalam limbah.
Hasil yang diperoleh menunjukan bahwa tanaman kis dan melati air mempunyai
kemampuan sebagai tanaman hias yang digunakan dalam system constructed wetland :rrrfi;Ir
mengolah limbah domestik, baik diterapkan sebagai single species maupun multi species.
Tanaman iris lebih dapat bertahan dalam kondisi yang tersaturasikan dengan air limbah dan
mencapai efisiensi penurunan BOD sebesar 30,15 %
.
Bab I. PENDAHULUAN
Permasalahan lingkungan perairan dapat menjadi masalah yang serius jika dikaitkan
dengan pertumbuhan penduduk di Indonesia yang berarti juga meningkatnya volume
air limbah domestik yang berasal dari pemukiman . Jika tidak ditangani dengan
baik, masalah air limbah domestik dapat menjadi ancaman potential terhadap
kualitas suatu perairan dan menjadi ancaman yang serius sebagai penyebab
pencemaran perairan. Salah satu penyebab timbulnya masalah pencemaran air di
kota – kota besar adalah banyaknya limbah yang berasal dari rumah tangga maupun
dari industri atau kegiatan lainnya yang dibuang ke badan air tanpa melewati sistem
pengolahan limbah.
60 % - 70 % air yang digunakan akan terbuang sebagai air limbah yang pada
umumnya akan masuk ke badan air tanpa upaya pengolahan terlebih dahulu,
sehingga memberikan kontribusi pencemaran dalam badan air. Upaya mengolah
limbah cair sebelum dibuang ke badan air atau ke tempat lainnya adalah tindakan
yang sangat perlu diperhatikan. Kendala yang sering terjadi dalam sistem pengolahan
limbah adalah besarnya biaya konstruksi, operasional maupun perawatan, dan
kadang dibutuhkan keahlian tertentu untuk menjalankan sistem pengolahan limbah.
Pencarian desain alternatif suatu sistem pengolahan limbah yang sederhana mudah
diterapkan dalam skala rumah tangga atau individual dengan manfaatkan sumber
daya yang ada di negara Indonesia perlu ditingkatkan, sejalan dengan pentingnya
peningkatan kesadaran masyarakat akan arti pentingnya lingkungan.
Jika badan air menerima limbah melampaui daya dukung lingkungan dan
mengganggu daya pemurnian diri secara alamiah, maka hal ini dapat mengakibatkan
pencemaran lingkungan yang dampaknya akan meluas terhadap lingkungan
sekitarnya seiring berjalannya waktu. Secara traditional suatu perairan senantiasa
dianggap sebagai tempat pembuangan limbah, sekaligus juga sebagai sumber utama
kebutuhan air. Jika semakin banyak buangan yang dikeluarkan dan masuk ke
1
perairan tanpa diolah terlebih dahulu, pada akhirnya dapat diperkirakan bahwa suatu
perairan tidak mungkin lagi dimanfaatkan untuk keperluan sesuai dengan
peruntukannya karena sudah tercemar.
Semakin banyak ragam jenis kegiatan yang berkembang di daerah perkotaan sebagai
akibat dari pertambahan penduduk di perkotaan dan tuntutan kenyamanan yang
meningkat menyebabkan bertambah pula volume dan karakter air limbah yang
dibuang ke badan air. Upaya untuk mengembangkan suatu desain pengolahan limbah
yang dapat mengatasi kendala penerapan suatu sistem pengolahan limbah dari segi
biaya dan ketersediaan lahan di daerah perkotaan khususnya di daerah padat
penduduk menjadi suatu kebutuhan yang mendesak.
Perlindungan sumber-sumber air dari pencemaran merupakan salah satu aspek
penting dalam pertumbuhan ekonomi. Peningkatan kesadaran masyarakat, termasuk
para pengusaha dan industriwan, untuk menangani suatu buangan dengan baik juga
erat kaitannya dengan usaha penanggulangan pencemaran. Proses pembenahan air
buangan yang dikembangkan di negara-negara maju yang secara teknologi sudah
maju menggunakan mekanisasi tinggi atau energi yang besar, bukan saja tidak cocok
bila ditinjau dari segi keuangan, juga ada kemungkinan tidak cocok bagi negaranegara yang sedang berkembang. Pengembangan proses yang sederhana dan murah
merupakan pemecahan paling cocok. Pemecahan demikian disamping memecahkan
masalah pencemaran air juga pada waktu yang bersamaan melestarikan sumbersumber air (Mahida, 1984).
Penanganan air limbah yang akan dibuang dalam suatu perairan dapat dilakukan
dengan berbagai cara yaitu secara fisik, kimia maupun secara biologi. Banyak
penelitian yang sangat intensif dilakukan untuk meningkatkan proses-proses yang
berlangsung dan penerapannya. Penerapan penanganan limbah secara biologi dipilih
sebagai obyek pengamatan karena merupakan cara yang efektif dan murah dengan
2
memanfaatkan kemampuan mikrobia yang banyak terdapat di alam. (Insam, et al.,
2010)
Salah satu upaya untuk mencari alternatif pengolahan limbah dengan aspek-aspek
tersebut adalah dengan menggunakan sistem lahan basah buatan (Constructed
Wetland) yang dapat menjadi sebuah alternatif solusi permasalahan. Dari mulai
penyediaan bahan-bahan, keefektifan dan kecocokan sistem kerja dengan iklim yang
ada di Indonesia, terjangkaunya biaya operasional yang dibutuhkan, serta mekanisme
konsep yang dapat diterapkan dan dimengerti bagi setiap lapisan masyarakat karena
teknologinya bersifat alami, menjadikan keunggulan tersendiri bagi sistem yang
meniru konsep lahan basah alam tersebut. (Bawole, 1999; Bawole 2000; Bawole &
Prihatmo 2011; Bawole & Prihatmo, 2012; Widianingsih, 1988)
Selain mikrobia, tumbuhan air juga dapat digunakan pada sistem pengolahan limbah
secara biologi ini. Beberapa tanaman air sering diterapkan dalam sistem pengolahan
lmbah memanfaatkan lahan basah baik yang alami maupun buatan. Komponen
wetland dalam desain penelitian dapat mulai dipertimbangkan menggunakan
tanaman hias dalam sistem pengolahannya untuk menampilkan faktor estetika dalam
desain pengolahan limbah. Ada beberapa tanaman hias yang dapat tumbuh di
lingkungan seperti wetland yaitu selalu dicirikan dengan kehadiran air dalam system.
Kualitas limbah rumah tangga yang telah melalui proses bioremediasi dengan
simulasi tanaman air, pada umumnya telah memenuhi syarat untuk dilepas ke
lingkungan, baik ditinjau dari kualitas fisik dan kimia, maupun kualitas
mikrobiologis (Yusuf, 2008)
Mempertimbangkan aspek ekonomis dan ketersediaan lahan di daerah pemukiman ,
dipandang perlu untuk mendesain suatu system
kombinasi wetland buatan dan
tanaman air yang sekaligus juga merupakan tanaman hias yang hidup dengan dengan
prinsip mikroba tumbuh dan melekat pada media filter dan mendapat suply oksigen
yang cukup dan dapat diterapkan untuk mengolah limbah skala individual.
3
1.2.PERUMUSAN MASALAH
Dari uraian tersebut diatas dapat dirumuskan masalah: bagaimana tingkat perbaikan
kualitas air limbah rumah tangga ditinjau dari tingkat penghilangan kadar nutrien dan
kandungan bahan organik, dengan menggunakan kombinasi sistem constructed
wetland dan tanaman hias.
1.3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk menguji apakah kombinasi sistem constructed wetland
dengan menggunakan tanaman hias dapat digunakan sebagai alternatif pengolahan air
limbah rumah tangga ditinjau dari penurunan kandungan BOD, COD, dan nutrien
(nitrat dan phospat) dalam limbah.
1.4. MANFAAT PENELITIAN
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat mengembangkan suatu bentuk alternative
pengolahan air limbah rumah tangga yang sederhana, tidak membutuhkan biaya besar,
dapat diterapkan pada skala individual, mudah pengoperasiannya tetapi tetap
diharapkan mempunyai efektifitas perbaikan air limbah yang tinggi.
4
Bab II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Limbah Cair Domestik
Air limbah adalah cairan buangan dari rumah tangga, indutri maupun tempattempat umum lainnya yang mengandung bahan-bahan yang dapat membahayakan
kehidupan manusia maupun makhluk hidup lainnya, sehingga dapat mengganggu
kelestarian lingkungan. (Metcalf & Eddy, 1991)
Seperti diketahui air penting sekali bagi kehidupan manusia. Tanpa adanya air
maka kehidupan tidak akan berlangsung. Dalam Kasmidjo (1991) dikatakan
bahwa peran utama air bagi kehidupan manusia adalah untuk memenuhi
kebutuhan tubuhnya, misalnya minum dan sebagai media segala macam kimiawi
tubuh. Penggunaan air untuk keperluan domestik umumnya terdiri atas
penggunaan untuk minum, mandi, mencuci, dan keperluan sanitasi. Pola
pengunaan air untuk keperluan domestik berbeda-beda karena pengaruh taraf
hidup, profesi masyarakat, adat istiadat dan kebiasaan lainnya.
Limbah cair merupakan salah satu bentuk limbah yang umumnya dihasilkan oleh
industri yang dalam prosesnya banyak menggunakan air. Limbah cair yang
dihasilkan dapat sebagai sumber pencemar lingkungan tergantung jumlah, jenis
dan kualitas dari bahan pencemaran yang dikandungnya, baik yang bersifat fisik,
kimia maupun biologi serta kualitas dan kuantitas lingkungan sebagai penerima
(Ginting, 1995).
Air limbah rumah tangga pada dasarnya berasal dari ekskresi tubuh yaitu feses
dan urine, maupun cairan lain yang berasal dari mandi, cuci, penyediaan makanan
maupun pembersihan dapur. Limbah domestik biasanya mengandung bahanbahan yang terdiri dari berbagai bahan kimia deterjen, sabun, lemak, dan minyak,
5
sisa makanan dan lainnya. Dalam Mason (1991) dikatakan bahwa perubahan
kualitas air yang disebabkan oleh pencemaran limbah dalam air akan
mempengaruhi organisme yang hidup dalam peraiaran, baik secara langsung
maupun tidak langsung melalui rendahnya kandungan oksigen terlarut,
meningkatnya kekeruhan air yang menyebabkan intensitas cahaya yang masuk air
turun, dan selanjutnya akan merubah kondisi substrat.
Sifat dan keadaan limbah cair tergantung atas macam bahan yang terkandung
didalamnya. Hal ini erat hubungannya dengan asal limbah cair tersebut, yaitu
sumber kegiatannya. Macam-macam bahan yang terkandung dalam limbah cair
terdapat dalam bentuk larut dan tersuspensi. Bahaya yang mungkin ditimbulkan
oleh limbah cair sebenarnya sangat tergantung atas sifat dan keadaan limbah cair
tersebut, yang berarti juga tergantung atas macam bahan pencemar yang
tergantung di dalamnya. Pada prinsipnya timbulnya bahaya ini dapat
dikelompokkan menjadi dua, yaitu timbulnya bahaya langsung dan bahaya tidak
langsung oleh komponen pencemar yang dapat mengakibatkan gangguan
lingkungan. (Kasmidjo, 1991)
Perubahan kualitas air yang disebabkan oleh pencemar limbah dalam air akan
mempengaruhi organisme yang hidup dalam perairan tersebut baik secara
langsung maupun tidak langsung melalui rendahnya kandungan O2 terlarut,
meningkatnya kekeruhan air yang menyebabkan intensitas cahaya yang masuk
dalam air turun dan selanjutnya akan merubah kondisi substrat (Mason, 1991)
2.2 Penanganan Limbah Cair
Sumber air limbah pada dasarnya berasal dari domestik, pertanian dan industry.
Limbah dari rumah tangga disebut sebagai limbah domestik. Limbah dari
restaurant dan hotel karena sifatnya menyerupai limbah rumah tangga sering juga
disebut limbah domestik. Limbah, terutama limbah domestik sebenarnya
merupakan sumber makanan bagi organisme tertentu. Di daerah pedesaan orang
6
sengaja menggunakan limbah untuk makanan ikan dan ternak lainnya.
(Soemarwoto, 1989)
Limbah secara umum, baik itu limbah domestik maupun limbah non domestik,
sebelum dibuang ke badan air harus diolah terlebih dahulu, karena jika langsung
dibuang akan mengakibatkan timbulnya berbagai epidemi penyakit dan
menyebabkan turunnya kualitas lingkungan khususnya perairan dan lebih jauh
lagi akan mengakibatkan terganggunya proses-proses ekologi. Indonesia sebagai
Negara berkembang menghasilkan banyak limbah domestik sehingga perlu
pembangunan instalasi pengolahan air limbah. Metode pengolahan air limbah
terdiri dari beberapa macam, secara umum proses yang digunakan yaitu fisik,
kimia, biologi maupun kombinasi diantara ketiganya untuk meningkatkan
efisiensi proses pengolahan limbah. Proses pengolahan air limbah dengan
aktivitas mikroorganisme disebut sebagai proses biologis(Metcalf & Eddy, 1991)
Pengolahan air limbah secara biologis pada umumnya dapat dibagi menjadi tiga
yaitu proses biologis dengan biakan tersuspensi. Beberapa contoh sistem ini
antara lain lumpur aktiv dan kolam oksidasi. Proses biologis dengan biakan
melekat dengan memanfaatkan media sebagai tempat perlekatan mikroorganisme.
Proses ini juga disebut sebagai proses biofilm. Pengolahan air limbah dengan
sistem trickling filter dan “Rotating Biological Contactor” (RBC) termasuk dalam
proses ini. Proses biologis lainnya dengan menggunakan sistem lagoon atau
kolam yang membutuhkan lahan yang luas dan waktu tinggal yang cukup lama
dengan aktivitas mikroorganism yang alami. Untuk mempercepat proses
penguraian senyawa polutan dan memperpendek waktu tinggal biasanya
ditambahkan aerasi dalam sistem ini.Salah satu contoh proses pengolahan limbah
dengan sistem ini adalah kolam aerasi atau kolam stabilisasi. Proses pengolahan
limbah dengan sistem lagoon kadang dikategorikan sebagai proses biologis
dengan biakan tersuspensi.(Metcalf & Eddy, 1991)
7
Cara lain yang dapat dilakukan untuk pengolahan air limbah menjadi air yang
sesuai dengan baku mutu limbah cair adalah dengan menggunakan system lahan
basah. Lahan basah dapat digunakan sebagai media pengolahan limbah cair yang
berasal dari rumah tangga atau kegiatan domestik, serta limbah industri yang
beban BOD nya rendah, yaitu dengan menggunakan tanaman air atau yang
disebut
juga
tumbuhan
makrofit.
Tumbuhan
makrofit
ini
mempunyai
pertumbuhan yang sangat cepat untuk pengolahan limbah. Jenis-jenis tanaman air
yang dapat tumbuh pada lahan basah ini adalah rumput bebek (Lemna sp.), teratai
(Nymphaea nouchali), kayambang (Salvinia molesta). (Koottatep & Polpraset,
1997)
Pada umumnya tumbuhan akan menyerap unsure-unsur hara yang larut dalam air
maupun dalam tanah melalui akarnya baik sebagai bahan nutrisi untuk
pertumbuhannya maupun unsur lain yang merupakan bahan pencemar. Tumbuhan
air memberi tempat sebagai medium bagi mikrobia untuk melekat dan tumbuh
pada akar dan batangnya yang berfungsi mengurai senyawa organic yang
terkandung dalam limbah cair. Secara alami mikrobia pathogen perusak akan
terhambat pertumbuhannya karena adanya panas yang dihasilkan oleh tumbuhan
air. (Green & Dhobie, 1996)
2.3.Sistem Lahan Basah Buatan (Constructed Wetland / CW)
Lahan basah buatan
merupakan teknologi pengolahan, dirancang dengan meniru
proses yang ditemukan di ekosistem lahan basah alami, dibangun dengan biaya murah,
air limbah diolah secara biologis. Sistem CW ini sekarang diterapkan sebagai alternatif
pengolahan limbah yang sangat potensial atau dapat juga diterapkan sebagai sistem
tambahan untuk pengolahan air limbah.
Lahan basah buatan didefinisikan sebagai cekungan dangkal yang terisi dengan
semacam substrat filter, biasanya pasir atau kerikil, dan ditanami dengan vegetasi yang
toleran terhadap air limbah. Air limbah ini dimasukkan ke dalam CW dengan sistem
aliran di atas permukaan (Free Water Surface / FWS) atau melalui substrat (Subsurface
Flow Wetland / SSF), dan dibuang keluar dari sistem melalui struktur yang mengontrol
8
kedalaman air limbah di lahan basah yang tersaturasi dengan air limbah. Sebuah lahan
basah buatan terdiri dari lima komponen utama berupa ruang cekungan, susbtrat,
vegetasi, saluran dan system pengaturan inlet dan outlet (UN Habitat, 2008)
Gambar 2. Potongan desain CW dengan aliran horizontal
Gambar 3. Potongan desain CW dengan aliran vertical
(UN Habitat, 2008)
2.4. Tanaman Iris pseudacorus
Tanaman Iris termasuk tanaman bunga “perennial” yang dapat hidup lebih dari 2
tahun dan dapat tumbuh di darat maupun di air. Sehingga dimungkinkan untuk
ditanam dalam system CW.
9
Gambar 4. Tanaman Iris (Iris pseudacorus)
Tanaman Iris termasuk kelompok tumbuhan dari family Iridaceae yang berasal
dari Eropa dan Asia. Tumbuh di tanah yang lembap dan tak tahan kering. Dapat
difungsikan sebagai pembatas maupun pengisi taman minimalis. Ada juga yang
menanamnya dalam pot. (Kompas, 2011). Keunggulan dari bunga Iris adalah Bunga
yang sangat cocok untuk taman rumah ini tahan terhadap penyakit. Sangat jarang terkena
hama dan virus yang dapat mengganggu pertumbuhannya (Anonim, 2011).
Haimin Wu et al. (2006) dalam Suswati dkk., 2012 menyatakan bahwa dari
beberapa data empiris hasil kinerja tanaman Iris p. dalam constructed wetland
yang dilakukan di China Utara, menunjukan bahwa serapan hara oleh tanaman
maksimum adalah 51,89% untuk penghapusan N dan 34,17% untuk penghapusan
P selama percobaan. Tanaman Scirpus validus dan Iris pseudacorus memiliki
kapasitas serapan hara lebih tinggi dibandingkan Typha orientalis, Phragmites
australis.
Suswati dkk. (2012) juga mengutip hasil penelitian Wibisono dan Masrevaniah
(2008) yang menunjukan penurunan N sebesar 60% dan P 25% dengan hanya
menggunakan tanaman Iris p. yang dilakukan di kabupaten Malang. Sementara
dari Zhang Xiao –bin et al., 2007 dalam Suswati dkk (2012) menyatakan bahwa
Iris p. juga merupakan pilihan yang baik untuk menurunkan BOD5, COD, TN, TP
dan logam berat (Cr,Pb,Cd) dalam air limbah.
10
2.5. Tanaman Echinodorus palaefolius
(Perdana, 2015)
Gambar 5. Tanaman Melati Air (Echinodorus palaefolius)
Salah satu tanaman hias yang rajin berbunga adalah Melati Air / Echinodorus
palaefolius. Bunga tanaman melati air ini memiliki warna putih dan berbunga
sepanjang waktu. Penempatan tanaman hias ini dapat di mana saja. Tanaman
Melati Air ini dapat ditanam di seluruh areal rumah (Anonim, 2012). Kekurangan
dari tanaman ini karena karat di daun atau munculnya bercak kuning karena
tetesan air hujan. Tanaman ini juga tidak disarankan untuk dibongkar secara
sembarangan karea memiliki tingkat stress yang tinggi. ( Anonim, 2010)
Dari beberapa penelitian, tanaman ini dalam system CW menunjukan kemampuan
yang tinggi untuk menurunkan nilai BOD dan COD ( Prayitno, 2013; Sasono,
2013)
11
Bab III. METODE PENELITIAN
3.1. TEMPAT PENELITIAN
Penelitian dilakukan di laboratorium Ekologi dan Kimia Fakultas Biologi
Universitas Kristen Duta Wacana
3.2. WAKTU PENELITIAN
Penelitian berlangung selama 4 bulan dan dilakukan dalam 3 tahapan yaitu :
1. Tahap persiapan dan pembuatan sistem biofilter skala laboratorium yang
dikombinasikan dengan tanaman air dan mengkondisikannya sampai
mencapai “steady state”.
2. Tahap analisis influen dan efluen dari sistem yang dilakukan secara kontinyu,
tahap ini dilakukan di laboratorium
3. Tahap analisis data
Kegiatan
Jan.
Feb.
Aprl. Mei
JuniJuliJ
Agst.
Sept.
Mrt.
1. Penyusunan
xx
xxxx
Proposal
2. Persiapan
alat
xxxx
dan
bahan
3. Penelitian
4. Tahap I
xxxx
Tahap II
5. Olah
xxxxxx
data
xxxx
dan
Penulisan
xxxx
Laporan
12
3.3.ALAT DAN BAHAN PENELITIAN
1. Limbah cair rumah tangga yang berasal dari IPAL Sewon – Bantul
2. Tanaman hias melati air (Echinodorus palaefolius) dan Iris (Iris pseudacorus)
3. Reaktor constructed wetland dari
kaca dengan waktu tinggal 3 hari per
reaktor
4. Multi media penyanggah terdiri dari : pasir, kerikil kecil dengan ukuran
diameter ± 3 mm, kerikil kasar diameter ± 5 mm dan batu zeolit
5. Timbangan
6. Termometer air raksa
7. Tabung digesti
3.4.CARA PELAKSANAAN PENELITIAN
1. Desain Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimental, dengan memberikan perlakuan terhadap
sampel dengan melewatkan ke dalam sistem CW dengan media : pasir, kerikil
dan batu kecil dikombinasikan dengan tanaman hias : Iris dan melati air
Dalam penelitian ini media yang digunakan sebagai media penyanggah dan
menumbuhkan tanaman bambu air terdiri atas batu zeolit dengan diameter± 1
cm, kerikil dengan diameter ± 4 cm, dan batu kecil berdiameter ± 8 cm,
kerikil dan pasir dengan perbandingan 3 : 2 : 3 : 1, yang disesuaikan dengan
volume reaktor, dengan waktu tinggal 3 hari. Konsep aliran pada sistem
adalah aliran dibawah permukaan media (SSF).
13
2. Cara Kerja
Penyiapan Reaktor Biofilter
Percobaan dilakukan dengan mengoperasikan reactor biofilter dari bak kaca
dengan volume efektif 32 liter yang diisi dengan media penyanggah disusun
dari bawah ke atas terdiri dari batu kecil dengan diameter 8 cm, kerikil
berdiameter 4 cm, kerikil dengan diameter 1 cm dan lapisan atas terdiri dari
pasir & tanah sawah. Bagian atas di tanami dengan Iris atau melati air.
Air limbah yang digunakan berasal dari IPAL Sewon Bantul yang mewakili
air limbah domestic. Air limbah yang diambil adalah air limbah yang telah
melewati primary treatment. Aliran air limbah diatur supaya tercapai waktu
tinggal 3 hari. Debit air yang keluar (efluent) juga diatur hingga memperoleh
kecepatan sama dengan kecepatan influent. Diharapkan tanaman hias akan
beradaptasi dengan system CW selama 5-7 hari. Efluent diukur nilai DO nya
selama kurang lebih 2 minggu sampai mencapai kestabilan. Setelah 2 minggu,
dilakukan sampling, tiap minggu dilakukan sebanyak 2 kali pengukuran.
Masing-masing pengukuran dilakukan 2 kali ulangan.
14
Melati air (Echinodorus palaefolius)
pasir
kerikilӨ 1 cm
Kerikil Ө 4 cm
Batu Ө 8 cm
Gambar 6. Desain CW menggunakan tanaman hias
Parameter-parameter yang diamati dan diukur sebagai karakteristik air limbah
yang masuk dan keluar sistem meliputi BOD, COD, phospat dan Nitrat
15
Bab IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil efisiensi penurunan beberapa parameter terukur BOD, COD, Nitrat dan
phospat pengolahan air limbah domestik dari IPAL sewon Bantul dengan teknologi
pengolahan CW menggunakan tanaman hias : Iris dan / atau melati air dapat dilihat pada
table 1 di bawah ini.
Tabel 1. Efisiensi penurunan parameter terukur (%)
Parameter
Perlakuan
Kontrol
Single species:
Single species:
I. pseudacorus
E. palaefolius
Multi species
BOD5
-5,05
30,15
-40,15
6,25
COD
32,73
-18,91
-27,8
50,76
Nitrat
-38,88
51,36
58,06
46,13
23,2
87
99,5
95,3
Phospat
Proses pengolahan air limbah dalam system CW dapat terjadi melalui proses kimia, fisika
dan biologis yang merupakan hasil simbiosis antara tumbuhan dalam system CW dan
mikroorganisme. Proses pengolahan dengan adanya komposisi media dalam CW
memungkinkan adanya proses filtrasi dan sedimentasi. Proses adsorbsi dapat oleh media,
mikroorganisme maupun system perakaran dimungkinkan terjadi.
Dibandingkan tanaman melati air, tanaman Iris lebih mampuh menurunkan parameter
BOD. Tanaman Iris mempunyai daya tahan yang cukup kuat dan lebih tahan terhadap
fluktuasi konsentrasi air limbah. Hal in ditunjukan dengan terjadinya efisiensi penurunan
BOD mencapai 30,15%. Tetapi efisiensi penurunan ini lebih rendah dibandingkan
kemampuan tanaman wetland lainnya dalam menurunkan BOD5. Kemungkinan
16
permasalahan ini terjadi karena untuk tanaman hias dibutuhkan waktu adaptasi untuk
berada dalam system CW lebih lama dibandingkan tanaman lainnya.
Proses bioremidiasi dalam system CW tidak terjadi secara langsung melalui proses
penyerapan oleh tanaman, tetapi melalui tahapan proses penguraian terlebih dahulu oleh
mikroorganisme yang kemudian dilanjutkan dengan proses penyerapan oleh tanaman
(Suriawira, 2003).
Melalui proses filtrasi, penguraian dan penyerapan ini, bahan-bahan organic sebagian
akan mengalami bentuk yang lebih sederhana sementara yang lain akan diserap oleh
tanaman. Tanaman memegang peranan dalam penyediaan oksigen yang secara prinsip
terjadi karena adanya proses fotosintesis. Oksigen akan mengalir ke akar tumbuhan
melalui batang setelah berdifusi melalui pori-pori daun sehingga akan terbentuk zona
rizosfer yang kaya akan oksigen diseluruh permukaan akar. (Suprihatin, 2014)
Pelepasan oksigen oleh akar tanaman air mnyebabkan air atau media di sekitar rambut
akar memiliki oksigen terlarut yang lebih tinggi, sehingga meungkinkan menjadi mikro
habitat untuk mikroorganisme aerob melakukan aktivitas penguraian. Hal ini terlihat
dengan adanya efisiensi penurunan parameter organic.
(Suprihatin,2014)
Gambar 7. Zona aerob dan Anaerob pada system perakaran tanaman
Kemampuan masing-masing jenis tanaman menurunkan kadar polutan tidak sama. Daya
tahan tanaman terhadap kondisi system CW yang tersaturasi dengan air limbah akan
17
mempengaruhi proses yang terjadi dalam system, karena tanaman selain berperan
penyedia mikro habitat juga berperan sebagai penyuplai oksigen yang nantinya akan
digunakan oleh mikroorganisme dalam proses penguraian bahan organik.
Tanaman Iris lebih toleran dibandingkan tanaman melati air yang mudah mati sehingga
menambah beban organik dalam system, hal ini terlihat dari hasil persentasi efisiensi
penghilangan BOD. Hal ini didukung oleh pernyataan Jacobs & Mangold (2010) bahwa
tanaman Iris dapat tumbuh di berbagai jenis tanah misalnya pada tanah berkerikil di
pantai dimana akar-akar menembus ke dasar tanah, hingga pada tanah liat yang
tergenang. Biasanya, tanaman tersebut tumbuh di daerah-daerah yang memiliki
kandungan air tanah yang cukup tinggi, tetapi tidak harus terendam, serta dapat tumbuh
pada tanah berpasir yang kering. Keunggulan dari tanaman Iris adalah tahan terhadap
penyakit,
sangat
jarang
terkena
hama
dan
virus
yang
dapat
mengganggu
pertumbuhannya.
Sebaliknya karena akar yang tumbuh sangat lebat pada tanaman melati air membuat
unsure hara yang terserap oleh tanaman sangat besar pada system CW dengan
menggunakan tanaman melati air. Lokasi penempatan CW juga perlu diperhatikan terkait
dengan tanaman hias yang digunakan. Lokasi penempatan system ikut menentukan
pemilihan jenis tanaman hias yang cocok untuk tunbuh dalam CW. Sebagai contoh,
tanaman Iris dapat digunakan untuk lokasi yang teduh.
18
Bab V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Tanaman Iris dan melati air mempunyai kemampuan sebagai tanaman hias
yang digunakan dalam system Constructed wetland untuk mengolah limbah
domestik, baik diterapkan sebagai single species maupun multy species
2. Tanaman iris lebih dapat bertahan dalam kondisi yang tersaturasikan dengan
air limbah dan mencapai efisiensi penurunan BOD sebesar 30,15 %
4.2.
Saran
Perlu penelitian lanjutan untuk mengeksplorasi jenis tanaman hias yang tahan
terhadap kondisi tersaturasi air limbah dengan mempertimbangan lokasi
penempatan yang kaya atau miskin cahaya matahari. Sehingga kedepannya
dapat diterapkan suatu desain CW indoor maupun outdoor
19
Bab VI. DAFTAR PUSTAKA
1. Anonim,2010.repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/1135/3/tanahmukhlis.pdf
.txt.Diakses 6Januari 2015 pada pukul 17.00 WIB
2. Anonim,2010.http://nasional.kompas.com/read/2011/09/02/18490483/Tanaman.
Pemanis.di.Taman Minimalis.diakses 6 Januari 2015 pada pukul 17.15 WIB.
3. Anonim, 2012.http://plants.ifas.ufl.edu/node/205. Diakses 6 Januari 2014 pada
pukul 19.15 WIB
4. Bawole, H., 2000. Lahan Basah Buatan, Suatu Alternatif Pengolahan Limbah
Domestik.
3. Bawole, H. & Prihatmo, G. , 2011. Lahan Basah Buatan, Sebuah Alternatif Penerapan
Pengolahan Limbah Pasar Ikan Pantai Depok, Parangtritis, Bantul DIY.
4. Ginting, P., 1995. Mencegah dan Mengendalikan Pencemaran Industri, Pustaka
Sinar Harapan, Jakarta
5. Green, M.B., P.Griffin and D. Dhobie, 1996. Removal of Bacteria in Subsurface
Flow Wetlands, Elsevier Science Ltd. Oxford, UK.
6. Hammer
& Hammer, 2012. Water and Wastewater Technology, Pearson
Education International, USA.
7. Insam, H., LF. Whittle, N. Goberna, 2010. Microbes at Work, Springer, Germany
8. Kasmidjo, R.B., 1991. Penanganan Limbah Pertanian, Perkebunan dan Industri
Pangan, Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi, Proyek Peningkatan Perguruan
Tinggi UGM
9. Komariyah S. & Sugito, 2011. Perencanaan IPAL Biofilter di UPTD Kesehatan
Puskesmas Gondangwetan Kabupaten Pasuruan, Jurnal Teknik WAKTU Vol.9
No.2.
10. Koottatep, T. and C. Polpraset, 1997. Role of Plant uptake on Nitrogen Removal
in Constructed Wetlands Located in the Tropics, Elsevier Science Ltd, Great
Britain
11. Mahida. U.N.,1984. Pencemaran Air dan Pemanfaatan Limbah Industri. CV
Rajawali, Jakarta
12.Mason, 1991. Biology of Fresh Water Pollution, Longman Inc., New York
20
13.Metcalf and Eddy, 1991. Waste Water Engineering Treatment, Disposal and
Reuse, Mc. Graw-Hill, Inc., New York
14. Prayitno, 2013. Pengurangan COD dan BOD Limbah Cair Terolah Industri
Penyamakan Kulit Menggunakan Tanaman Air dengan Tanaman Melati Air.
Balai Besar Kulit, Karet,dan Plastik, Yogyakarta.
16. Said N., 2000. Teknologi Pengolahan Air Limbah dengan Proses Biofilm
Tercelup. Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol.1 No. 2
17. Sasono, Endro. 2013. Penurunan Kadar BOD dan COD Air Limbah UPT
PUSKESMAS JANTI Kota Malang dengan Metode Constructed Wetland.
18. Suprihatin, H., 2014. Penurunan Konsentrasi BOD Limbah Domestik
menggunakan Sistem Wetland dengan Tanaman Hias Bintang Air (Cyperus
alternifolius). Dinamika Lngkungan Indonesia, Volume 1, Nomor2
19. Soemarwoto, 1989. Ekologi Lingkungan Hidup dan Pembangunan, Djambatan,
Jakarta
20. Widianingsih, I. 1998,Alternatif Pengolahan Limbah Domestik dengan Sistem
Lahan Basah Buatan.
21
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS KRTSTEN DUTA WACANA
Jl. Dr. Wahidin Sudirohusodo 5-25 yogyakarta - 55224 lndonesia
Telp. +62 274563929 Ext.273-274 Fax. +62 2745L3235
E-mail : perpustakaan @staff.ukdw.ac.
id
URL :
http://libra ry.ukdw.ac.id
No :O42/ H.Ol / P erpus/ 2016
Kepala Perpustakaan Universitas Kristen Duta Wacana (UKDW) dengan ini menerangkan
bahwa Laporan Penelitian yang ditulis oleh :
Nama
: Dra. Haryati Bawole Sutanto, Dipl. EST, MSc
Jabatan
: Dosen Program Studi Biologi
Fakultas : Bioteknologi Universitas Kristen Duta Wacana
telah diarsip*an dan menjadi koleksi Perpustakaan UKDW dengan deskripsi sebagai
berikut:
I{o
Judul
Tahun
1
Studi Alternatif Pengolahan Air Limbah Rumah Tantga dengan
Sistem Consfructed Wetldnd Men*unakan Tanaman Hias
2015
Demikian surat keterangan ini dibuat untuk dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.
Yogyakarta, 13 Januari 2016
Rachmat Chrismanto, S,Kom.,
M.G