fadhila muhammad lt envronmental geotechnics parameter leachate

UNIVERSITAS INDONESIA

PARAMETER KONSTITUEN LOGAM DALAM

PENGARUHNYA DALAM ASPEK GEOTEKNIK

Disusun

Mata Kuliah Geoteknik Lingkungan

Fadhila Muhammad LT

PROGRAM

KONSENTRASI GEOTEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

PARAMETER KONSTITUEN LOGAM DALAM LEACHATE

PENGARUHNYA DALAM ASPEK GEOTEKNIK

Disusun untuk memenuhi tugas

Mata Kuliah Geoteknik Lingkungan

oleh:

Fadhila Muhammad LT – 1406508193

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

KONSENTRASI GEOTEKNIK

2015

LEACHATE DAN

Departemen Teknik SipilDepartemen Teknik SipilDepartemen Teknik SipilDepartemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Fakultas Teknik Fakultas Teknik Fakultas Teknik –––– Universitas IndonesiaUniversitas IndonesiaUniversitas IndonesiaUniversitas Indonesia

Geoteknik lingkunganGeoteknik lingkunganGeoteknik lingkunganGeoteknik lingkungan | 2

1. LATAR BELAKANG

Masalah utama yang dijumpai dalam aplikasi penimbunan/pengurugan sampah atau

limbah padat lainnya ke dalam tanah adalah kemungkinan pencemaran air tanah oleh

lindi, terutama di daerah yang curah hujan dan muka air tanahnya tinggi. Timbulan

(debit) lindi serta kualitasnya yang keluar dari timbunan sampah sangat berfluktuasi

karena bergantung pada curah hujan serta karakter sampah yang ditimbun. Kaitan antara

banyaknya hujan dan timbulan lindi perlu ditentukan bila hendak merancang kapasitas

penanganan lindi, demikian juga beban cemaran lindi yang akan digunakan dalam

perancangan. (Damanhuri, 2008)

Didasarkan atas komponen limbah padat yang ditimbun, maka kemungkinan terlepasnya

komponen-komponen pencemar dari sebuah landfill adalah sebagai berikut:

a. Komponen sisa makanan (organik), kayu dan kertas:

• Dapat terbilas dalam lindi: CO2, asam organik, fenol, N-NH4, N-NO2, N-NO3,

SO4, fosfat, karbonat dsb.

• Sebagai protoplasma mikrobial: C, NH4, P dan K

• Muncul ke atmosfer sebagai: CO2, CH4, volatil berantai pendek dari asam lemak,

NH3, H2S, merkaptan, dsb.

b. Komponen plastik dan karet:

• Plastik tidak terdegradasi

• Karet sintesis praktis tidak terdegradasi

• Karet alamiah terdegradasi secara lambat

c. Kain dan tekstil:

• Materi-materi sintesis : sulit terdegrasi

• Sebagai biomassa: NH4, S, C, P dan K

• Terlarut dalam lindi: CO2, asam-asam organik, fosfat, N-NH4, N-NO2, N-NO3

• Muncul sebagai gas: CO2, CH4, asam-asam volatil, NH3, H2S, merkaptan dsb

d. Komponen logam:

• Berbentuk oksida logam, termasuk logam berat, seperti: Al2O3, Al(OH)3, CrO2,

Cr2O3, HgO, dsb.

• Dapat terlarut dalam lindi : senyawa sulfat dari Ca, Mg, senyawa bikarbonat dari

Fe, Ca, Mg serta senyawa oksida dari Sn, Zn, Cu dan seterusnya.

2. TIMBULAN LINDI

Lindi adalah limbah cair yang timbul akibat masuknya air eksternal ke dalam timbunan

sampah, melarutkan dan membilas materi-materi terlarut, termasuk juga materi organik

hasil proses dekomposisi biologis. Dari sana dapat diramalkan bahwa kuantitas dan

kualitas lindi akan sangat bervariasi dan berfluktuasi (Lihat gambar 1). Dapat dikatakan

bahwa kuantitas lindi yang dihasilkan akan banyak tergantung pada masuknya air dari

luar, sebagian besar dari air hujan, disamping dipengaruhi oleh aspek operasional yang

diterapkan seperti aplikasi tanah penutup, kemiringan permukaan, kondisi iklim, dan

sebagainya. Kemampuan tanah dan sampah untuk menahan uap air dan kemudian

menguapkannya bila memungkinkan, menyebabkan perhitungan timbulan lindi agak

rumit untuk diprakirakan.

Dalam kaitannya dengan perancangan prasarana sebuah landfill, paling tidak terdapat

dua besaran debit lindi yang dibutuhkan dari sebuah lahan urug, yaitu:




• Guna perancangan saluran penangkap dan pengumpul lindi, yang mempunyai skala

waktu dalam orde yang kecil (biasanya skala jam), artinya saluran tersebut

hendaknya mampu menampung lindi maksimum yang terjadi pada waktu tersebut.

• Guna perancangan pengolahan lindi, yang biasanya mempunyai orde dalam skala

hari, dikenal sebagai debit rata-rata harian.

Gambar 1. Skema terjadinya lindi (Vesilind, 2002, dalam Damanhuri, 2008)

Rancangan praktis yang sering digunakan di Indonesia untuk perancangan antara lain

adalah:

a. Debit pengumpul lindi:

• Dihitung dari rata-rata hujan maksimum harian dari data beberapa tahun

• Assumsi bahwa curah hujan akan terpusat selama 4 jam sebanyak 90 %

b. Debit pengolah lindi:

• dihitung dari rata-rata hujan maksimum bulanan, dari data beberapa tahun, atau

• dihitung dari neraca air, kemudian diambil perkolasi kumulasi bulanan yang

maksimum.

Produksi lindi bervariasi tergantung pada kondisi tahapan pengoperasian landfill, yaitu:

a. Dalam tahap pengoperasian (terbuka sebagian): dalam tahapan ini, bagian-bagian

yang belum ditutup tanah penutup akhir, baik lahan yang sudah dipersiapkan

maupun sampah yang hanya ditutup tanah penutup harian, akan meresapkan

sejumlah air hujan yang lebih besar.

b. Setelah pengoperasian selesai (tertutup seluruhnya): dalam kondisi ini sampah

telah dilapisi tanah penutup akhir. Tanah penutup akhir berfungsi untuk

mengurangi infiltrasi air hujan, sehingga produksi juga akan berkurang.

3. KUALITAS LINDI

Kualitas lindi akan tergantung dari beberapa hal, seperti variasi dan proporsi komponen

sampah yang ditimbun, curah hujan dan musim, umur timbunan, pola operasional, waktu

dilakukannya sampling. Tipikal kualitas lindi di luar negeri tercantum dalam Tabel.1,

terlihat bahwa lindi tersebut mempunyai karakter yang khas, yaitu:

• lindi dari landfill yang muda bersifat asam, berkandungan organik yang tinggi,

mempunyai ion-ion terlarut yang juga tinggi serta rasio BOD/COD relatif tinggi




• lindi dari landfill yang sudah tua sudah mendekati netral, mempunyai kandungan

karbon organik dan mineral yang relatif menurun serta rasio BOD/COD relatif

menurun.

• lindi landfill sampah kota yang berumur di atas 10 tahunpun ternyata mempunyai

BOD dan COD yang tetap relatif tinggi.

Tabel 1. Rentang Kualitas Lindi (Damanhuri, 2008)

Pemantauan lindi di beberapa TPA telah dilakukan di Indonesia sejak tahun 1988. Beberapa

rekapitulasi hasil dari pemantauan tersebut tersaji dalam tabel-tabel di bawah ini. Tabel 2.

merupakan kualitas lindi dari beberapa TPA di Indonesia. Berdasarkan hasil analisa lindi

tersebut dapat disimpulkan bahwa kekhasan lindi sampah Indonesia adalah berkarakter tidak

asam dan mempunyai nilai COD yang tinggi.

Walapun pengambilan sampling pada TPA tersebut tidak dilakukan pada saat yang

bersamaan, namun hasil yang didapat dapat menggambarkan permasalahan yang ada. Dapat

dikatakan bahwa kandungan karbon organik (dinyatakan dalam COD) yang terkandung

melebihi baku mutu efluen limbah cair yang berlaku, yang menyiratkan bahwa penanganan

lindi merupakan suatu keharusan bila akan dilepas ke lingkungan. Terlihat pula bahwa

terdapat variasi yang cukup besar antara sebuah TPA dengan TPA yang lain, bahkan dalam

sebuah TPA itu sendiri terdapat variasi yang cukup besar.

Tabel 2. Gambaran variasi kualitas lindi dari beberapa TPA di Indonesia (Damanhuri, 2008)




4. PARAMETER LINDI DAN PENGARUH TERHADAP ASPEK GEOTEKNIK

Dalam melakukan analisa modeling menggunakan EPACMTP (EPA's Composite Model

for Leachate Migration with Transformation Products) dipelukan input data berupa

parameter konstituen-spesifik lindi. Masukan data tersebut dapat dibagi menjadi 3 (tiga)

kategori:

1) Masukan parameter umum dan konstitutif, seperti berat molekular, difusi molekular,

dan peraturan standar air minum.

2) Masukan parameter spesifik konstituen organik, untuk mendeskripsikan tendensi

konstituen dalam berdegradasi, dan untuk menghitung mutu konstituen dalam

menyerap komponen organik.

3) Masukan parameter konstituen logam geokimia non-linear, untuk mendeskripsikan

pergerakan konstituen logam di dalam tanah.

EPAMCTP model mensimulasikan pergerakan konstituen limbah dengan menggunakan

properti dari setiap parameter di dalam tanah.

Tabel 3. Parameter konstituen Limbah Cair (EPA, 2003)




Tabel 3. Parameter konstituen Limbah Cair (EPA, 2003) (lanjutan)

Dalam makalah ini, pembahasan materi akan dibatasi pada parameter konstituen logam

non-linear, yang terdiri dari Nomor Identifikasi Logam, kandungan hidroksida besi

(FeOH) tingkat keasaman tanah dan air tanah (pH), dan konsentrasi asam organik.

a. Nomor Identifikasi Logam

Di bawah permukaan tanah, konstituen logam dapat mengalami reaksi dengan air,

dimana logam dapat terikat dengan komponen hidroksida air. Perbandingan antara

konsentrasi logam terserap dengan konsentrasi logam pada fase bebas dinyatakan

dengan Koefisien Partisi (Kd). Penggunaan Kd dalam model transport EPACMTP

mengasumsikan bahwa kesetimbangan lokal diantara larutan sedang terjadi, yang

berarti bahwa tingkat reaksi penyerapan relatif cepat.

Nilai Kd secara empiris dapat digunakan dalam pergerakan logam dengan

menggunakan linear isotherm. Data Kd dikompilasi dari survey literatur terbaru atau

dari pH-based isotherm. Korelasi antara jenis logam dengan koefisien partisi (Kd)

diperlihatkan dalam tabel.4.

Tabel 4. Korelasi unsur logam dengan nilai Kd (Loux, et all 1990 dalam EPA, 2003)




Nomor Identifikasi Logam (metal ID) menyatakan nomor yang ditujukan kepada

setiap jenis logam untuk memudahkan spesifikasi jenis logam saat dimodelkan.

Logam kontaminan yang nilai Kd nya telah dihitung meliputi Arsenik (As), Antimon

(Sb), Barium (Ba), Berilium (Be), Kadmium (Cd), Kobalt (Co), tembaga (Cu),

Kromium (Cr), Fluoride (F), Raksa (Hg), Mangan (Mn), Molibdenum (Mo), Timbal

(Pb), Nikel (Ni), Selenium (Se), Perak (Ag), Tallium (Tl), Vanadium (V), dan seng

(Zn). Nomor identifikasi untuk setiap jenis logam diperlihatkan pada tabel. 5.

Tabel 5. Nomor Identifikasi Logam (EPA, 2003)

b. Derajat Keasaman (pH) tanah dan lapisan akuifer

Derajat Keasaman (pH) adalah besaran tingkat keasaman atau kebasaan dari lapisan

air tanah. pH dihitung pada skala 0 sampai 14, dimana pH 7 menyatakan tingkat yang

netral. Nilai yang lebih kecil dari 7 disebut asam, dan harga lebih tinggi dari 7

menyatakan sifat basa. Tabel sebaran empiris nilai pH pada tanah diperlihatkan

dalam tabel.6.

Tabel 6. Sebaran tanah dan pH akuifer (EPA, 2003)




c. Kandungan Hidroksida Besi (FeOx)

Hidroksida Besi (FeOx) merepresentasikan adsorben dominan untuk serapan logam

di sistem lingkungan, dan merupakan variabel yang digunakan ahli geokimia untuk

menghitung isotherm penyerapan non-linear, walaupun bahan penyerap lain seperti

mineral lempung, mineral karbonat, alumunium hidros, mangan oksida dan silica

dapat menyerap logam di bawah permukaan, menghitung FeOx dan material organik

tertetu dirasa cukup untuk mendapatkan nilai yang realistis dalam permodelan

transport mineral dalam aliran air bawah permukaan. Tabel sebaran fraksi FeOx


Tabel 7. Sebaran fraksi besi hidroksida (EPA, 2003)

d. Material Organik Lindi (Leachate Organic Material/LOM)

Selain kontaminan logam, leachate yang dihasilkan dari landfill juga banyak

mengandung material organik. Material organik ini dapat terdiri dari berbagai jenis

senyawa, termasuk di dalamnya asam organik yang merupakan hasil dari pemecahan

substansi organik yang lebih kompleks. Pengaruh material organik dalam penyerapan

logam dapat dipresentasikan dengan menggunakan nilai distribusi tetap yang


Tabel 8. Sebaran Material Organik Lindi (EPA, 2003)

e. Persentase Material Organik (%OM)

Kuantitas dan sifat material organik tertentu yang dapat menarik logam (adsorben)

sangatlah penting dalam menentukan sejauh mana konstituen partikel dapat terbawa

di dalam air. Material organik partikulat yang ada di dalam zona tak-jenuh

(direpresentasikan sebagai %OM) adalah adsorben dominan yang diperhitungkan

sebagai permodelan transport logam.




Tabel 9. Sebaran Persentase Material Organik pada lapis tanah tak-jenuh (EPA, 2003)

f. Fraksi Karbon Organik (foc)

Jumlah material organik partikulat di lapisan tanah jenuh air (saturated soil) dapat

direpresentasikan sebagai Fraksi Karbon Organik (foc).

Tabel 10. Sebaran Fraksi Karbon Organik (foc)pada lapis tanah tak-jenuh (EPA, 2003)

Parameter konstituen logam dan sebaran kumulatif dari fraksi organik yang telah

dijelaskan di atas merupakan parameter kuantitatif dari tingkat polutan pada lindi yang

berbahaya bagi lingkungan biotik dan abiotik. Jenis logam tertentu memiliki tingkat

toksisitas yang sangat tinggi (seperti Arsen [As], Merkuri [Hg], dan Timbal [Pb]). Juga

dapat merusak stabilitas struktur lapisan liner akibat pH yang rendah. Dampak lain dari

material ikatan senyawa logam-organik adalah terbentuknya endapan lumpur di dalam

drainase lindi yang pada akhirnya dapat mengakibatkan penyumbatan saluran. (George.

M., Beena K.S., 2011).

Pada tabel.10. diperlihatkan konsentrasi parameter logam di dalam leachate dan di air

tanah pada suatu landfill di West Tennessee. Konsentrasi logam di dalam air tanah sangat

sedikit yang dapat dideteksi,




Tabel 11. Konsentrasi logam pada leachate dan air tanah (Johnson, 2011)

5. PENANGANAN LINDI (LEACHATE) DI LANDFILL

Penanganan lindi yang dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain:

a. Memanfaatkan sifat-sifat hidrolis dengan pengaturan air tanah sehingga aliran lindi

tidak menuju ke arah air tanah. Pengaturan hidrolis dilakukan dengan membuat

tembok penghalang (barrier) sekeliling landfill sehingga air tanah sekitarnya lebih

tinggi dibanding air tanah di bawah landfill. Barrier tersebut dapat dibangun dari

soil bentonite atau dengan steel sheetpile.

b. Mengisolasi lahan-urug tersebut agar air eksternal tidak masuk dan lindinya tidak ke

luar, misalnya pada landfill bahan berbahaya dengan menggunkan liner dari

geomembran.

c. Mencari lahan yang mempunyai tanah dasar dengan kemampuan baik untuk

menetralisir cemaran.

d. Mengembalikan lindi (resirkulasi) ke arah timbunan sampah.

e. Mengalirkan lindi menuju pengolah air buangan domestik.

f. Mengolah lindi dengan pengolahan sendiri.

Di negara maju biasanya masalah lindi ini ditangani dengan diolah seperti halnya air

limbah biasa. Beberapa jenis pengolahan yang biasa digunakan adalah:

a. pengolahan kimia fisika, biasanya koagulasi-flokulasi-pengendapan.

b. pengolahan secara aerobik: proses lumpur aktif, kolam stabilisasi atau kolam aerasi.

c. pengolahan secara anaerobik, biasanya kolam stabilisasi.

d. pemanfaatan sifat-sifat sorpsi seperti karbon aktif.

6. MONITORING PENCEMARAN LINDI TERHADAP AIR TANAH

Lapisan air di bawah permukaan tanah dapat terkontaminasi oleh polutan lindi yang

melewati lapisan liner. Tingkat penyebaran leakage dipengaruhi oleh faktor-faktor

sebagai berikut:

a) Kondisi hidrogeologi, seperti jenis tanah, ketebalan lapisan tanah, kedalaman muka

air tanah, tingkat presipitasi, kegempaan dan permeabilitas tanah.

b) Desain landfill, meliputi jenis liner, ketebalan liner, drainase lindi, masa layan

landfill, penampungan dan pengolahan lindi.




Kontaminasi air tanah oleh lindi dapat terjadi akibat rusaknya lapisan liner, baik akibat

kesalahan desain maupun akibat bencana alam (force majeur). Sebagai langkah

pencegahan terhadap pencemaran tersebut, perlu dilakukan pemantauan terhadap kualitas

air tanah di sekitar lokasi landfill.

Gambar 2. Ilustrasi leakage pada sebuah landfill (Johnson, 2011)

Pemantauan dapat dilakukan dengan membuat dan memeriksa kualitas air di sumur

pantau yang dibuat pada jarak tertentu dari lokasi landfill. Pada Gambar 3. diperlihatkan

ilustrasi penempatan sumur pantau pada suatu landfill. Sedangkan gambar.4

memperlihatkan kondisi sumur pantau dengan perawatan yang ideal, dilengkapi dengan

penutup beton, casing pelindung dan label nama.

Gambar 3. Penempatan sumur pantau pada suatu landfill (Johnson, 2011)




Gambar 4. Penempatan sumur pantau pada suatu landfill (Johnson, 2011)

Pemeriksaan kualitas dari pada sumur pantau dilakukan secara berkala. Hasil pemeriksaan

tingkat kontaminasi sumur pantau di landfill yang terletak di Western Tenessee, AS

diperlihatkan pada tabel 11. Gambar. 4 memperlihatkan trend pergerakan kuantitas polutan

berupa Natrium (Na), Chlor (Cl), Kalsium (Ca), dan Ammonia (NH4) dari tahun 1988 –

2006.

Tabel 11. Indikator konsentrasi Leachate dan Air Tanah Tennessee tahun 1999 (Johnson, 2011)




Gambar 4. Grafik konsentrasi komponen Leachate Tennessee tahun 1988 - 2006 (Johnson, 2011)

7. KESIMPULAN

Dari tulisan di atas dapat disimpulkan bahwa:

1. Komponen lindi terdiri dari air, material organik, dan material anorganik (logam dan

non-logam).

2. Komponen logam dalam lindi dapat terlarut dan dapat terbawa ke dalam lapisan air

tanah. Transport konstituen lindi dapat dimodelkan dengan EPAMCTP dengan

menyesuaikan properti dari parameter konstituen lindi.

3. Lapisan air di bawah permukaan tanah dapat terkontaminasi oleh polutan lindi yang

melewati lapisan liner, pemantauan leakage dilakukan dengan membuat sumur

pantau di lokasi sekitar landfill.

REFERENSI

1. Damanhuri, 2008. Pengelolaan Leachate (Lindi), Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan

Institut Teknologi Bandung.

2. George. M., Beena K.S., 2011. Geotechnical characteristics of leachate-contaminated

lateritic Soil, Proseeding of Indian Geotechnical Conference. Kochi.

3. Rowe, et al. 1988. Laboratory Determination of Diffusion and Distribution Coefficients

of Contaminants using Undisturbed Clayey Soil.

4. Johnson, 2011. Groundwater Monitoring and Effective Parameter Selection, 1st Annual

Lanfill Operator Conference, Waste Management New York.

5. US Environmental Protection Agency, 2003. EPA’s Composite Model for Leachate

Migration with Transformation Products (EPACMTP), Parameter/Data Background

Document. Washington D.C.

6. US Environmental Protection Agency, 2003. EPA’s Composite Model for Leachate

Migration with Transformation Products (EPACMTP), Waste and Constituent

Parameters. Washington D.C.

fadhila muhammad lt envronmental geotechnics parameter leachate

Documents