aplikasi model simulasi komputer qual 2kw pada … · yang berasal dari alam itu sendiri yang...

APLIKASI MODEL SIMULASI KOMPUTER QUAL 2Kw PADA STUDI PEMODELAN KUALITAS AIR KALI SURABAYA

Syafi’I M, Masduqi Ali

Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

ABSTRAK Akhir-akhir ini pencemaran terhadap Kali Surabaya semakin meningkat seiring dengan

pesatnya perkembangan industri yang ada di Surabaya. Hal ini menyebabkan kualitas air kali Surabaya semakin menurun, apalagi banyak limbah yang masuk ke kali Surabaya tanpa ada pengolahan terlebih dahulu. Seperti limbah rumah tangga dan beberapa industri yang effluen limbahnya belum memenuhi baku mutu yang ditetapkan.

Penelitian ini menggunakan bantuan aplikasi program Qual 2Kw untuk menghitung beban pencemaran yang masuk ke sungai. Pada awal pembangunan model dilakukan trial and error hingga diperoleh hasil model yang sesuai (mendekati) kondisi yang sebenarnya. Setelah model tervalidasi, maka model dapat digunakan untuk menghitung berbagai macam skenario.

Hasil simulasi Qual 2Kw menunjukkan bahwa Kali Surabaya segmen Krian-Jagir telah tercemar karena dari parameter BOD telah melebihi baku mutu sungai yang ditetapkan (kelas II). Dari simulasi yang telah dilakukan perlu adanya penurunan beban pencemaran pada tiap segmen agar kualitas air Kali Surabaya bisa menjadi lebih baik atau mampu melakukan self purification. Besarnya penurunan beban bervariasi untuk tiap parameter dan tiap segmen. Penurunan beban BOD per segmen berkisar 28,27% hingga 99,49%, NO3-N 0% hingga 85,90%, dan PO4-P berkisar 74,63% hingga 97,73%. Kata Kunci: Kali Surabaya, Qual 2Kw, Self Purification

ABSTRACT Lately on the Surabaya River pollution is increased along with the rapid development of

industry in Surabaya. The pollution affected a lot of waste going to Kali Surabaya without any processing. For several example houshold wastewater & industrial wastewater did not meet established quality standards.

This study using program Qual 2kW to calculate pollution load entering the rivers. At the start of construction of a model made trial and error to obtain the corresponding model results (close to) the actual condition. Once the model is validated, then the model can be used to calculate various scenarios. Qual 2Kw simulation results show that the Kali Surabaya Krian-Jagir segments have been polluted because of the BOD parameter has exceeded the quality standard specified river (class II). From the simulation has been done to a decrease in pollution load on each segment to Surabaya River water quality could be better or able to perform self-purification. The amount of load reduction varied for each parameter and each segment. Decrease in BOD load per segment ranged from 28,27% to 99,49%, NO3-N ranged from 0% to 85,90%, and PO4-P ranged from 74,63% to 97,73%. Key words: Kali Surabaya,Qual 2Kw, Self Purification.

1. PENDAHULUAN

Kali Surabaya merupakan anak sungai Kali Brantas yang ada di bagian hilir yang memiliki luas daerah aliran sungai (DAS) 630,7 km2, terdiri dari DAS kali Marmoyo 289,7 km2, DAS kali Watudakon seluas 99,4 km2, dan DAS beberapa anak sungai seluas 227,3 km2. Keberadaan

kali Surabaya, kali Wonokromo dan kali Mas merupakan suatu sistem sungai yang tidak dapat dipisahkan.

Berdasarkan Peratutan Gubernur Jawa Timur Nomor 61 Tahun 2010 kualitas air Kali Surabaya masuk dalam kelas II. Ironisnya, dalam beberapa parameter seperti BOD tidak masuk dalam kelas II dari standar maksimum 3 mg/l, diketahui konsentrasinya lebih dari 5 mg/lt. Berdasar PP 82/2001, kualitas air kelas II hanya layak digunakan untuk sarana-prasarana rekreasi air, pembudidayaan ikan tawar, peternakan, dan mengairi pertamanan. Dengan kata lain, air Kali Surabaya sebenarnya tidak layak digunakan sebagai bahan baku air minum.

Untuk mencapai tingkat kualitas air sesuai dengan standar yang telah ditetapkan, maka perlu upaya pengelolaan. Hal ini dapat dilakukan dengan menetapkan beban pencemaran yang boleh dibuang ke sungai, yang disesuaikan dengan debit air sungai yang ada agar sesuai dengan daya tampungnya. Salah satu cara yang sudah teruji secara ilmiah adalah dengan menggunakan aplikasi Qual 2Kw versi 5.1, dengan harapan hal ini dapat meminimisasi beban pencemar di Kali Surabaya dengan cara mensimulasikan data-data sebelumnya serta estimasi hingga 5 tahun mendatang. Nantinya diharapkan air Kali Surabaya kualitasnya bisa kembali menjadi lebih baik.

2. TINJAUAN PUSTAKA

Menurut UU No. 32 Tahun 2009 tentang Pengelolaan Lingkungan Hidup, pencemaran lingkungan didefinisikan sebagai masuknya atau dimasukkannya mahluk hidup, zat, energi dan/atau komponen lain ke dalam lingkungan hidup oleh kegiatan manusia sehingga kualitasnya turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan lingkungan hidup tidak dapat berfungsi sesuai peruntukkannya. Industrialisasi dan urbanisasi telah membawa dampak pada lingkungan. Pembuangan limbah industri dan domestik ke badan air merupakan penyebab utama polusi air. Pencemaran air didefinisikan sebagai pembuangan substansi dengan karakteristik dan jumlah yang menyebabkan estetika, bau, dan rasa menjadi terganggu dan atau menimbulkan potensi kontaminasi (Suripin, 2002).

Bahan Pencemar air ( Polutan) mengakibatkan polusi atau pencemaran didalam air. Ciri-ciri air yang mengalami pencemaran

sangat bervariasi, tergantung dari jenis air dan polutannya. Polusi air dapat disebabkan oleh sumber dan jenis polutan yang sangat bervariasi (Sunu, 2001).

Bahan pencemar atau polutan adalah bahan-bahan yang bersifat asing bagi alam atau bahan yang berasal dari alam itu sendiri yang memasuki suatu tatanan ekosistem sehingga menggangu peruntukan ekosistem tersebut. Menurut Miller (1975) terdapat 2 bentuk pencemar, yaitu :

1. Point Sources; merupakan sumber pencemar yang membuang efluen (limbah cair) melalui pipa, selokan atau saluran air kotor ke dalam badan air pada lokasi tertentu. Misalnya pabrik, tempat-tempat pengolahan limbah cair (yang menghilangkan sebagian tapi tidak seluruh zat pencemar), tempat-tempat penambangan yang aktif dan lain-lain. Karena lokasinya yang spesifik, sumber-sumber ini relatif lebih mudah diidentifikasi, dimonitor dan dikenakan peraturan-peraturan.

2. Non-point sources; terdiri dari banyak sumber yang tersebar yang membuang efluen, baik ke dalam badan air maupun air tanah pada suatu daerah yang luas. Contohnya adalah limpasan air dari ladang-ladang pertanian, peternakan, lokasi pembangunan, tempat parkir dan jalan raya. Pengendaliaan sumber pencemar ini cukup sulit dan membutuhkan biaya yang tinggi untuk mengidentifikasi dan mengendalikan sumber-sumber pencemar yang tersebar tersebut. Oleh kerena itu, dibutuhkan suatu pendekatan terpadu dengan penekanan pada pencegahan pencemar. Pencegahan tersebut dapat dilakukan salah satunya melalui penataan ruang yang

baik.

Kualitas Perairan Sungai

Kualitas air pada dasarnya dapat dilakukan dengan pengujian untuk membuktikan apakah air itu layak dikonsumsi. Penetapan standar sebagai batas mutu minimal yang harus dipenuhi telah ditentukan oleh standar Internasional, standar Nasional, maupun standar perusahaan. Di dalam peraturan Pemerintah Republik Indanesia Nomor 82 Tahun 2001 tentang kualitas dan pengendalian pencemaran air disebutkan bahwu mutu air telah diklasifikasikan menjadi 4 kelas, yang terdiri dari :

a. Kelas I, air yang peruntukan dapat digunakan untuk air baku air minum, dan untuk peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegiatan tersebut.

b. Kelas II, air yang diperuntukan dapat digunakan untuk prasarna/sarana rekreasi air. pembudidayaan ikan air tawar. peternakan, air untuk mengairi pertanian, dan peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.

c. Kelas III, yang diperuntukan dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertamanan, dan peruntukan lain yang persyaratan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.

d. Kelas IV, air yang diperuntukan untuk mengairi pertamanan dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.

Self Purification

Self Purification sungai adalah kemamouan sungai untuk mempertahankan dan membersihkan diri dari polutan ataupun zat pencemar yang ada yang ada di dalam sungai tersebut.

Secara umum apabila sungai menerima beban pencemaran (beban organik) maka aka nada 4 tahap (zona) yang dialami selama proses self purification (Razif, 2004).

- Zona degradasi - Zona dekomposisi aktif - Zona pemulihan - Zona air bersih

Adapun karakteristik dari tiap zona adalah sebagai berikut:

Zona degradasi:

- Zona pada kondisi aerobik sejak limbha memasuki sungai - Terjadi penurunan DO secara drastis akibta dekomposisi materal organik. - Timbul kekeruhan yang mempengaruhi masuknya sinar matahari ke dalam air. - Hilangnya tumbuhan air (green plants) - Air mulai berwarna abu-abu - Mulai terjadi pengendapan lumpur pada dasar sungai - DO turun sampai tinggal 40% DOS (Dissolved Oxygen Saturation)

Zona dekomposisi aktif

- Zona ada kondisi anaerobic dengan pencemaran terberat - DO minimum - DO dapat mencapai nol

- Kadang-kadang terjadi dekomposisi anaerobik pada dasar sungai dan dapat menimbulkan bau

- Spesies ikna banyak yang mati atau pingsan - Bakteri dan jamur tumbuh subur dengan adanya penguraian zat organik, konsentrasi

ammonia bertambah. - Air berwarna hitam - Sludge blanket terangkat ke permukaan sungai oleh gas hasil dekomposisi - Akhir zona ditandai dengan aerasi alamiah lebih besar dari deoxygenasi - DO kembali hingga 40% DOS.

Zona pemulihan

- Reaerasi lebih besar dari deoxygenasi sehingga DO meningkat - Ammonia menjadi NO3 (proses nitrifikasi) - Rotifier, crustacean dan beberapa jenis ikan mulai tampak - Ganggang tumbuh subur dengan bertambahnya stabilisasi material organik.

Zona air bersih

- Zona ini ditandai dengan adanya kehidupan air seperti semula - DO kembali normal - BOD dieliminasi - Bertambahnya senyawa organik (NO3, PO4 dan garam terlarut lainnya) - Memungkinkan eutrofikasi berlebihan

Model Qual 2Kw

Qual 2Kw adalah kerangka untuk simulasi kualitas air di sungai dengan menggunakan pendekatan aliran satu dimensi dengan pola tunak (steady). Qual 2Kw adalah versi terbaru dari model Qual 2E (Brown, 1987). Qual 2Kw diadaptasi dari model Qual 2K yang awalnya dikembangkan oleh Dr Steven C. Chapra dari Tufts University (Chapra, 2003).

Kode yang digunakan untuk pengimplementasian perhitungan pada Qual 2Kw adalah Visual Basic For Application (VBA). Walaupun demikian, fortran juga tersedia sebagai pilihan. Sedangkan excel hanya bertindak sebagai input dari user. Satu set worksheet dalam Qual 2Kw digunakan untuk memasukkan parameter-paramater yang perlu untuk menghasilkan model yang siap untuk di-running. Worksheet ini ditandai dengan warna biru muda. Beberapa parameter yang mampu disimulasikan oleh Qual 2Kw adalah suhu, BOD, DO, fitoplankton dan beberapa parameter yang lain (Tabel 2.1).

Tabel 2.1 Variabel dalam qual 2Kw Variable Unitsa

Temperature Conductivity Inorganic suspended solids Dissolved oxygen Slowly reacting CBOD Fast reacting CBOD Organic nitrogen Ammonia nitrogen Nitrate nitrogen Organic phosphorus Inorganic phosphorus Phytoplankton Detritus Pathogen Alkalinity Total inorganic carbon Bottom algae biomass Bottom algae nitrogen Bottom algae phosphorus

0C mhos

mg D/L mg O2/L mg O2/L mg O2/L

g N/L g N/L g N/L g P/L g P/L g A/L

mg D/L cfu/100 mL CaCO3/L mole/L g D/m2

mg N/m2 mg P/m2

a mg/Lhg/m3 (Pelletier, 2008)

2.6.1 Kebutuhan Data

Untuk menjalankan simulasi secara lengkap, model Qual 2Kw memerlukan data sebagai berikut :

1. Temperatur udara; 2. Tutupan awan; 3. Kecepatan angin; 4. Elevasi dan koordinat setiap ujung ruas sungai (reach); 5. Lebar sungai, kelerengan sungai dan tebing sungai (slope dan side slope); 6. Koefisien hambatan aliran sungai; 7. Zona waktu (berkaitan denngan lamanya penyinaran matahari); 8. Panjang dan debit aliran sungai utama; 9. Lokasi pemantauan kualitas air sungai (kilometer); 10. Rincian aliran sungai yang masuk dan keluar sungai utama beserta debit aliran dan lokasi

(kilometer); 11. Lokasi (kilometer) setiap sumber pencemaran beserta debit aliran dan kualitas

limbahnya; 12. Pemantauan kualitas air limbah dengan parameter yang sama dengan parameter kualitas

air namun pada tahap input data disesuaikan dengan jenis sumber pencemarnya;

3. METODOLOGI PENELITIAN

Pembangunan Model

Kegiatan pembangunan model meliputi:

Entry data; data 5 tahun yang telah dianalisis dimasukkan ke dalam sel-sel model Qual 2Kw ver 5.1 dalam format Microsoft Excel berdasarkan peta yang telah dibuat,

Penentuan koefisien model; model di-running berulang-ulang hingga diperoleh hasil model sesuai dengan (mendekati) kondisi yang sebenarnya. Penyesuaian model dilakukan dengan “trial and error” nilai koefisien model,

Verifikasi model; model yang telah sesuai dengan kondisi sebenarnya dijalankan lagi dengan seri data baru, yaitu data 1 tahun terakhir. Model dianggap telah sesuai dan bisa digunakan bila hasil model sesuai dengan (mendekati) kondisi yang sebenarnya berdasarkan data yang baru. (gambar 3.1)

Teknik Simulasi

Secara umum simulasi dilakukan untuk merepresentasikan tahun 2011 (existing) serta estimasi 5 (lima) tahun yang akan datang (2016) yang terbagi ke dalam 4 skenario agar tujuan pemodelan dapat dicapai sebagaimana disajikan dalam Tabel 3.1 berikut:

Gambar 3.2. Diagram alir pembangunan model

Skenario Kualitas Air di

Hulu Data Sungai

Sumber

Pencemar Kualitas air

1 Existing Existing Existing Model

2 Existing Existing BMAL Model

3 Existing Existing Estimasi

tahun 2016 Model

4 Existing Existing Tidak ada

sumber pencemar

Model

5 Existing BMA Kelas

II Trial & error

Mutu Air Sasaran kelas II

6 Memenuhi baku

mutu kelas II Existing Existing Model

7 Memenuhi baku

mutu kelas II Existing BMAL Model

8 Memenuhi baku

mutu kelas II Existing

Tidak ada sumber

pencemar Model

9 Memenuhi baku

mutu kelas II BMA Kelas

II Trial & error

Mutu Air Sasaran kelas II

10 Memenuhi baku

mutu kelas I Existing Existing Model

11 Memenuhi baku

mutu kelas I Existing BMAL Model

12 Memenuhi baku

mutu kelas I Existing

Tidak ada sumber

pencemar Model

13 Memenuhi baku

mutu kelas I BMA Kelas I Trial & error

Mutu Air Sasaran kelas I

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Kondisi Kualitas Air di Hulu Eksisiting (2006-2010)

Daya tampung beban pencemaran air Kali Surabaya untuk skenario kualitas air di Jrebeng sesuai data eksisting (2006-2010) disusun berdasarkan hasil simulasi skenario 4 dan 5. Simulasi skenario 4 mengasumsikan bahwa Kali Surabaya tidak menerima beban pencemaran dari limbah indsutri dan limbah domestik. Hasil simulasi skenario 4 menunjukkan bahwa dalam kondisi tanpa pencemaran, masih ada inflow pencemaran yang berasal dari anak sungai dan dari non point sources. Besarnya daya tampung dapat dihitung dari selisih inflow beban pencemaran hasil simulasi skenario 5 dan hasil simulasi skenario 4. Parameter yang digunakan adalah BOD, NO3-N dan PO4-P.

Simulasi yang telah digunakan dalam skenario 4, yaitu diasumsikan tidak ada beban pencemaran yang masuk ke Kali Surabaya, menunjukkan bahwa terdapat inflow pencemaran tiap segmen. Besarnya debit dan konsentrasi pencemar yang masuk ke setiap reach dapat dilihat pada Tabel 4.13. beban pencemaran di setiap segmen dihitung dengan hasil seperti pada Tabel 4.14. simulasi skenario 5, yaitu penentuan beban pencemaran yang boleh dibuang ke Kali Surabaya, menunjukkan bahwa terdapat inflow pencemaran tiap segmen dengan debit dan konsentrasi yang lebih besar (Tabel 4.15). Beban pencemaran di setiap segmen dapat dilihat pada Tabel 4.16. selisih antara inflow beban pencemaran hasil simulasi skenario 5 dan simulasi skenario 4 merupakan daya tampung beban pencemaran di setiap segmen Kali Surabaya (Tabel 4.17).

Tabel 4.13 Konsentrasi Inflow Pencemar Di Kali Surabaya Hasil Simulasi Skenario 4

Reach KM Debit m3/det

BOD mg/l

NO3-N µg/l

PO4-P µg/l

Reach 1 24.5-21.7 0.12 48.59 1291.45 1456.74

Reach 2 21.7-11.9 0.53 45.04 1081.61 1415.82

Reach 3 11.9-5.6 2.77 13.46 2230.16 992.93

Reach 4 5.6-2.6 2.93 4.09 77.12 94.10

Reach 5 2.6-0.0 5.77 3.74 33.73 44.75

Tabel 4.14 Inflow Beban Pencemaran Air Kali Surabaya Hasil Simulasi Skenario 4

Reach KM BOD

kg/hari NO3-N kg/hari

PO4-P kg/hari

Reach 1 24.5-21.7 515.35 13.70 15.45

Reach 2 21.7-11.9 2061.19 49.50 64.79

Reach 3 11.9-5.6 3223.73 534.09 237.79

Reach 4 5.6-2.6 1035.33 19.51 23.80

Reach 5 2.6-0.0 1862.29 16.81 22.30

Tabel 4.15 Konsentrasi Inflow Pencemar di Kali Surabaya Hasil Simulasi Skenario 5


BOD mg/l

NO3-N µg/l

PO4-P µg/l

Reach 1 24.5-21.7 0.05 4.07 10000.00 201.78

Reach 2 21.7-11.9 1.01 17.06 16634.62 333.01

Reach 3 11.9-5.6 2.67 37.26 16285.13 325.78

Reach 4 5.6-2.6 3.35 31.78 8501.40 170.06

Reach 5 2.6-0.0 5.74 2.37 10900.02 218.02


Reach KM BOD


PO4-P kg/hari

Reach 1 24.5-21.7 18.08 44.40 0.90

Reach 2 21.7-11.9 1488.89 1451.39 29.06

Reach 3 11.9-5.6 8606.14 3761.19 75.24

Reach 4 5.6-2.6 9208.21 2463.42 49.28

Reach 5 2.6-0.0 1176.90 5409.80 108.20

Tabel 4.17 Daya Tampung Beban Pencemaran Kali Surabaya Pada Kualitas Air Di Hulu Eksisting

Reach KM BOD


PO4-P kg/hari

Reach 1 24.5-21.7 -497.26 30.70 -14.56

Reach 2 21.7-11.9 -572.30 1401.90 -35.74

Reach 3 11.9-5.6 5382.41 3227.10 -162.55

Reach 4 5.6-2.6 8172.88 2443.92 25.47

Reach 5 2.6-0.0 -685.39 5392.99 85.90

Kondisi Kualitas Air Di Hulu Memenuhi Baku Mutu Air Kelas II

Daya tampung beban pencemaran air Kali Surabaya untuk skenario kualitas air di Jrebeng memenuhi baku mutu air kelas II disusun berdasarkan hasil simulasi skenario 8 dan skenario 9. Penentuan daya tampung untuk skenario ini dilakukan dengan cara yang sama seperti pada penentuan daya tampung untuk skenario kualitas air di hulu eksisting. Hasil simulasi dan perhitungan daya tampung dapat dilihat pada Tabel 4.18 hingga Tabel 4.22.



BOD mg/l

NO3-N µg/l

PO4-P µg/l

Reach 1 24.5-21.7 0.12 48.59 1291.45 1456.74

Reach 2 21.7-11.9 0.53 45.04 1081.61 1415.82

Reach 3 11.9-5.6 2.77 13.46 2230.16 992.93

Reach 4 5.6-2.6 2.93 4.09 77.12 94.10

Reach 5 2.6-0.0 5.77 3.74 33.73 44.75


Reach KM BOD


PO4-P kg/hari

Reach 1 24.5-21.7 515.35 13.70 15.45

Reach 2 21.7-11.9 2061.19 49.50 64.79

Reach 3 11.9-5.6 3223.73 534.09 237.79

Reach 4 5.6-2.6 1035.33 19.51 23.80

Reach 5 2.6-0.0 1862.29 16.81 22.30



BOD mg/l

NO3-N µg/l

PO4-P µg/l

Reach 1 24.5-21.7 0.14 14.06 9963.50 279.37

Reach 2 21.7-11.9 1.40 18.90 15151.44 330.50

Reach 3 11.9-5.6 3.25 36.18 15861.32 324.83

Reach 4 5.6-2.6 3.44 31.45 8541.05 174.23

Reach 5 2.6-0.0 5.80 2.60 10891.71 219.59


Reach KM BOD


PO4-P kg/hari

Reach 1 24.5-21.7 166.34 117.92 3.31

Reach 2 21.7-11.9 2282.12 1829.66 39.91

Reach 3 11.9-5.6 10155.07 4451.92 91.17

Reach 4 5.6-2.6 9360.58 2542.19 51.86

Reach 5 2.6-0.0 1300.13 5456.00 110.00

Tabel 4.22 Daya Tampung Beban Pencemaran Kali Surabaya Pada Kualitas Air Di Hulu memenuhi baku mutu air kelas II

Reach KM BOD


PO4-P kg/hari

Reach 1 24.5-21.7 -349.01 104.22 -12.14

Reach 2 21.7-11.9 220.93 1780.17 -24.88

Reach 3 11.9-5.6 6931.34 3917.83 -146.62

Reach 4 5.6-2.6 8325.25 2522.69 28.06

Reach 5 2.6-0.0 -562.16 5439.19 87.70

Kondisi Kualitas Air Di Hulu Memenuhi Baku Mutu Air Kelas I

Daya tampung beban pencemaran air Kali Surabaya untuk skenario kualitas air di Jrebeng memenuhi baku mutu air kelas I disusun berdasarkan hasil simulasi skenario 12 dan skenario 13. Penentuan daya tampung untuk skenario ini dilakukan dengan cara yangsama seperti pada penentuan daya tampung untuk skenario kualitas air di hulu eksisting. Hasil simulasi dan perhitungan daya tampung dapat dilihat pada Tabel 4.23hingga Tabel 4.27.

Tabel 4.23 Konsentrasi Inflow Pencemar di Kali Surabaya Hasil Simulasi Skenario 12


BOD mg/l

NO3-N µg/l

PO4-P µg/l

Reach 1 24.5-21.7 0.12 48.59 1291.45 1456.74

Reach 2 21.7-11.9 0.53 45.04 1081.61 1415.82

Reach 3 11.9-5.6 2.77 13.46 2230.16 992.93

Reach 4 5.6-2.6 2.93 4.09 77.12 94.10

Reach 5 2.6-0.0 5.77 3.74 33.73 44.75



BOD kg/hari

NO3-N kg/hari

PO4-P kg/hari

Reach 1 24.5-21.7 0.26 515.35 13.70 15.45

Reach 2 21.7-11.9 1.93 2061.19 49.50 64.79

Reach 3 11.9-5.6 3.22 3223.73 534.09 237.79

Reach 4 5.6-2.6 3.08 1035.33 19.51 23.80

Reach 5 2.6-0.0 5.92 1862.29 16.81 22.30



BOD mg/l

NO3-N µg/l

PO4-P µg/l

Reach 1 24.5-21.7 0.14 87.81 4119.19 114.64

Reach 2 21.7-11.9 1.40 43.62 13530.76 281.46

Reach 3 11.9-5.6 3.25 10.82 18999.68 384.54

Reach 4 5.6-2.6 3.44 22.71 9330.87 190.35

Reach 5 2.6-0.0 5.80 2.56 10807.68 217.93



BOD kg/hari

NO3-N kg/hari

PO4-P kg/hari

Reach 1 24.5-21.7 0.26 2580.12 121.04 3.37

Reach 2 21.7-11.9 1.93 13341.77 4138.83 86.09

Reach 3 11.9-5.6 3.22 5070.56 8904.75 180.23

Reach 4 5.6-2.6 3.08 6424.71 2640.23 53.86

Reach 5 2.6-0.0 5.92 1272.66 5364.42 108.17

Tabel 4.27 Daya Tampung Beban Pencemaran Kali Surabaya Pada Kualitas Air Di Hulu memenuhi baku mutu air kelas I

Reach KM BOD


PO4-P kg/hari

Reach 1 24.5-21.7 2064.77 107.34 -12.08

Reach 2 21.7-11.9 11280.58 4089.33 21.30

Reach 3 11.9-5.6 1846.82 8370.66 -57.57

Reach 4 5.6-2.6 5389.38 2620.72 30.06

Reach 5 2.6-0.0 -589.63 5347.61 85.87

Berdasarkan Tabel 4.17, Tabel 4.22 dan Tabel 4.27 dapat diketahui bahwa besarnya daya tampung beban pencemaran beragantung pada asumsi kondisi kualitas air di hulu sungai dan bervariasi di setiap segmen. Kualitas air di hulu pada kondisi eksisting (BOD 4.5 mg/l) menghasilkan daya tampung yang terkecil, daya tampung terbesar kedua dihasilkan oleh kondisi kualitas air di hulu sesuai baku mutu air kelas II (BOD 3 mg/l) dan yang terbesar adalah apabila kualitas air di hulu sesuai baku mutu air kelas I (BOD 2 mg/l). besarnya beban pencemaran yang dapat diterima oleh air Kali Surabaya untuk semua parameter kualitas air dapat diketahui dari besar daya tampung di setiap segmen sungai.

Penurunan Beban Pencemaran

Mengingat beban pencemaran pada kondisi eksisiting telah melampaui baku mutu, maka diperlukan penurunan beban pencemaran pada setiap segmen Kali Surabaya. Penentuan beban pencemaran disusun berdasarkan hasil simulasi skenario 1 dan skenario 5. Simulasi skenario 1 adalah Kali Surabaya menerima beban pencemaran dari limbah industri dan domestik sesuai data tahun 2006-2010 (Tabel 4.28 dan Tabel 4.29). Besarnya persen penurunan beban pencemaran dapat dihitung dari persentase selisih inflow beban pencemaran hasil simulasi skenario 1 dan hasil simulasi skenario 5. Simulasi skenario 5 adalah limbah yang masuk ke kali Surabaya memenuhi baku mutu. Hasil perhitungan besarnya persen penurunan beban pencemaran yang harus diturunkan agar air Kali Surabaya tidak tercemar dapat dilihat pada Tabel 4.30. Paramater yang dihitung adalah BOD, NO3-N dan PO4-P.



BOD mg/l

NO3-N µg/l

PO4-P µg/l

Reach 1 24.5-21.7 0.26 157.40 13867.53 1741.65

Reach 2 21.7-11.9 1.93 228.88 6953.06 1699.32

Reach 3 11.9-5.6 3.22 43.17 4365.71 1067.13

Reach 4 5.6-2.6 3.08 17.85 1285.98 186.46

Reach 5 2.6-0.0 5.92 9.73 583.83 105.55

.



BOD mg/l

NO3-N µg/l

PO4-P µg/l

Reach 1 24.5-21.7 0.05 4.07 10000.00 201.78

Reach 2 21.7-11.9 1.01 17.06 16634.62 333.01

Reach 3 11.9-5.6 2.67 37.26 16285.13 325.78

Reach 4 5.6-2.6 3.35 31.78 8501.40 170.06

Reach 5 2.6-0.0 5.74 2.37 10900.02 218.02

Tabel 4.30 Persen Penurunan Beban Pencemaran Air Kali Surabaya Agar Kali Surabaya Tidak Tercemar

Reach KM BOD NO3-N PO4-P

Reach 1 24.5-21.7 99.49% 85.90% 97.73%

Reach 2 21.7-11.9 96.11% - 89.77%

Reach 3 11.9-5.6 28.27% - 74.63%

Reach 4 5.6-2.6 - - -

Reach 5 2.6-0.0 76.34% - -

Keterangan: tanda “-“ menunjukkan kondisi eksisting tidak menyebabkan pencemaran

5. SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Kesimpulan yang dapat diambil pada tugas akhir ini adalah:

1. a. Daya tampung Kali Surabaya pada kondisi eksisting (kualitas di hulu eksisting): - Parameter BOD berkisar antara 5382,41 kg/hr hingga 8172,88 kg/hr pada reach 3 dan 4. - Parameter NO3 dari reach 1 sampai 5 masih memiliki daya tampung berkisar antara 30,7

kg/hr hingga 5392,99 kg/hr. - Parameter PO4 pada reach 4 dan 5 masih memiliki daya tampung berkisar antara 25,47

kg/hr hingga 85,9 kg/hr. b. Daya tampung Kali Surabaya ketika di hulu memenuhi mutu air kelas II:

- Parameter BOD berkisar antara 220 kg/hr hingga 8325 kg/hr pada reach 2, 3 dan 4. - Parameter NO3 dari reach 1 sampai 5 masih memiliki daya tampung berkisar antara

104,22 kg/hr hingga 5439,19 kg/hr. - Parameter PO4 pada reach 4 dan 5 masih memiliki daya tampung berkisar antara 28,06

kg/hr hingga 87,7 kg/hr. c. Daya tampung Kali Surabaya ketika di hulu memenuhi mutu air kelas I:

- Parameter BOD pada reach 2, 3 dan 4 berkisar antara 767,73 kg/hr hingga 3128,46 kg/hr. - Parameter NO3 dari reach 1 sampai 5 masih memiliki daya tampung berkisar antara

103,87 kg/hr hingga 5397,1 kg/hr. - Parameter PO4 pada reach 4 dan 5 masih memiliki daya tampung berkisar antara 34,89

kg/hr hingga 86,86 kg/hr.

2. Dengan bantuan aplikasi pemodelan Qual 2Kw dapat diketahui bahwa jumlah beban pencemar yang masuk ke Kali Surabaya telah melampaui baku mutu yang ditetapkan (kelas II). Sehingga diperlukan penurunan beban pencemaran agar air Kali Surabaya tidak tercemar, besarnya penurunan beban bervariasi untuk tiap parameter dan tiap segmen. Penurunan beban BOD per segmen berkisar 28,27% hingga 99,49%, NO3-N 0% hingga 85,90%, dan PO4-P berkisar 74,63% hingga 97,73%.

Saran

Saran yang dapat direkomendasikan untuk studi pemodelan kualitas air pada masa mendatang

adalah:

1. Beberapa data debit dan kualitas dari beberapa industri masih banyak yang belum diketahui oleh pengelola sungai, sehingga hasil dari penentuan daya tampung belum mampu mendekati hasil yang sebenarnya.

2. Sebaiknya dilakukan penelitian lanjutan dengan parameter yang lebih banyak sehingga hasil yang diharapkan lebih representatif.

DAFTAR PUSTAKA

Alaerts, G. dan Santika, S.S. 1987. Metode Penelitian Air. Penerbit Usaha Nasional. Surabaya. Aminah.2003.Penerapan Qual2Kw Untuk Simulasi Konsentrasi DO Dan BOD di Sungai

Ciliwung, Jawa Barat Serta Upaya Pengendaliannya Secara Teknis. Department of_Environmental Engineering UI Jakarta.

Boyd, 1982. Water quality management for pond fish culture. Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam, Oxford, New York.

Brown, L.C., and Barnwell, T.O. 1987. The Enhanced Stream Water Quality Models QUAL2E and QUAL2E-UNCAS, EPA/600/3-87-007, U.S. Environmental Protection Agency, Athens, GA, 189 pp.

Chapra, S.C. and G.J. Pelletier. 2003. QUAL2K: A modeling Framework for Simulating River and Stream Water Quality (Beta Version): Documentation and Users Manual. Civil and Environmental Engineering Dept., Tufts University.

Faust SD, Osman MA (1981), Chemistry of Natural Waters. Ann Arbor Science Publishers, Inc. Gower, A. M. 1980. Water Quality in Catchment Ecosystems. John Willey & Sons. New

York. Hefni Effendi. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan

Perairan. Penerbit Kanisisus, Yogyakarta. Kristianto, P. 2002. Ekologi Industri. Penerbit ANDI. Yogyakarta. Kumar De. 1987. Environmental Chemistry. Willey Eastern Limited. New Delhi. Mahida. 1981. Water Pollution and Disspossal of Waste Water on Land. Mc Graw Hill.

Publishing Company Limited. Environmental Masduqi, Ali dan E. Apriliani.2008. Estimation of Surabaya River Water Quality Using Kalman

Filter Algoritm.IPTEK.The Journal For Technology And Science.Vol 19 Agustus Surabaya ITS.

Miller, G. T. Jr., 1975: Living in the Environment; Concepts, Problems, and Alternatives, Wadsworth Publishing & Co., Belmont.

Nurmayanti. 2002. Kontribusi Limbah domestik terhadap Kualitas Air. Program Pasca Sarjana Universitas Gajahmada. Yogyakarta.

Pelletier,G dan Steve Chapra.2008.QUAL2Kw Theory and Documentation. Environmental Assessment Program Olympia, Washington 98504-7710

Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air.

Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 01 Tahun 2010 Tentang Tata Laksana Pengendalian Pencemaran Air

Perkins, H.R, 1974. The presence of acidic polysaccharides and muramic acid phosphate in the walls of Corynebacterium poinsettiae and Corynebacterium betae. Jurnal General Microbiology 80, 533-539.

Razif,. M dan Yuniarto. A.2004. Modul Ajar Pengelolaan Kualitas Air. Jurusan Teknik Lingkungan FTSPP-ITS, Surabaya Indonesia.

Riyadi, S. 1984. Pencemaran Air. Karya Anda, Surabaya. Sunu, P. 2001. Melindungi Lingkungan dengan Menerapkan ISO 14001. PT. Grasindo. Jakarta Suripin. 2002. Pelestarian Sumberdaya Tanah dan Air. Penerbit ANDI. Yogyakarta. Suriawiria, Unus. 1996. Air dalam Kehidupan dan Lingkungan yang Sehat. Penerbit Alumni.

Bandung. Sastrawijaya, T. 2000. Pencemaran Lingkungan . Rineka Cipta. Bandung. Winata, I. N. A, et. al. 2000. Perbandingan Kandungan P dan N Total dalam Air Sungai di

Lingkungan Perkebunan dan Persawahan.Jurnal ILMU DASAR, Vol. 1 No.I. Universitas Jember. Jember.

aplikasi model simulasi komputer qual 2kw pada … · yang berasal dari alam itu sendiri yang...

Documents