PENGGUNAAN METODE WETLAND UNTUK MENINGKATKAN

KINERJA IPAL SALAH SATU RUMAH SAKIT

DI KOTA MALANG

JURNAL ILMIAH TEKNIK PENGAIRAN

KONSENTRASI KONSERVASI SUMBER DAYA AIR

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

memperoleh gelar Sarjana Teknik

Disusun Oleh:

CANDRA WIDARUSANTO NIM. 125060400111013

UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK

MALANG 2017

Penggunaan Metode Wetland Untuk Meningkatkan Kinerja IPAL Salah Satu Rumah Sakit di Kota Malang

Candra Widarusanto¹, Moh. Sholichin ², Gunawan Wibisono 3 ¹Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya

²Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya 3Dosen Teknik Sipil Universitas Merdeka Malang

Teknik Pengairan Universitas Brawijaya-Malang, Jawa Timur, Indonesia Jalan MT. Haryono 167 Malang 65145 Indonesia

e-mail : widarusanto.candra@gmail.com

ABSTRAK Limbah cair merupakan bahan buangan dalam bentuk cairan yang berdampak negatif apabila dibuang langsung ke badan sungai. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui kesesuaian nilai pada parameter pencemar dengan peraturan yang berlaku, mengetahui efisiensi penurunan parameter dan kesesuaian bangunan meliputi volume, luasan, dan waktu tinggal di wetland. Parameter yang diuji pada penelitian ini adalah parameter NH3 dan PO4 Dikarenakan kedua parameter ini belum memenuhi standar baku mutu yang berlaku untuk limbah rumah sakit. Pengambilan sampel dilakukan dengan menggunakan waktu tinggal existing pada wetland yakni selama 1,11 hari atau 1 hari 2 jam 40 menit sehingga pada inlet dilakukan pada pukul 07.30 dan pada outlet dilakukan pada pukul 10.40 keesokan harinya. Jumlah sampel yang diambil sebesar 1 liter yang ditempatkan pada wadah yang tertutup dan dimasukkan ke dalam kontainer yang berisi es batu yang kemudian dikirimkan ke Perum Jasa Tirta guna mengidentifikasi nilai bahan pencemar. Ada tiga metode yang dapat digunakan untuk mengetahui luasan dan waktu tinggal wetland yang diperlukan yakni metode Metode Reeds, Metode Metode Kadlec dan Knight dan Metode Crites dan Tchobanoglous. Dari ketiga metode diatas, dalam penelitian ini menggunakan metode Metode Crites dan Tchobanoglous untuk menghitung luasan wetland dan waktu tinggal wetland dikarenakan metode yang paling mudah dalam aplikasinya serta metode yang sesuai untuk digunakan pada daerah tropis dan keterbatasan data yang dimiliki. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan didapatkan hasil sebagai berikut: efisiensi penurunan nilai parameter NH3 sebesar 88,062% dan efisiensi penurunan nilai parameter PO4 sebesar 79,653%. Bak wetland yang tersedia memiliki luasan 25,703 m2, dengan volume maksimum bak wetland sebesar 17,992 m3 yang mampu mengurangi kadar PO4 hingga berada dibawah baku mutu yang berlaku. Kadar PO4 pada outlet 0,375 mg/lt, namun untuk NH3 masih ada sampel yang belum memenuhi baku mutu yang berlaku dengan kadar NH3 outlet 0,215 mg/lt. Waktu tinggal dalam bak wetland yang optimal adalah selama 2,517 hari atau selama 2 hari 12 jam 25 menit. Luas bak wetland yang diperlukan untuk memenuhi debit maksimum seluas 507,805 m2. Kata kunci: limbah Cair, rumah sakit, wetland, NH3, PO4.

ABSTRACT Waste water is waste materials that took liquid form which has negative impact if thrown directly to the river. The purpose of this research is to know the appropriateness of pollutant parameters with regulation, knowing the efficiency of the decreasing parameter and the suitability of the building include the volume, the area, and the residence time in wetland. The parameters tested in this study are NH3 and PO4 Due to these two parameters have not met the standard quality applicable to hospital waste. Sampling is done by using the existing residence time in wetland that is 1.11 days or 1 day 2 hours 40 minutes so that the inlet sampling is done at 07.30 and at the outlet sampling is done at 10.40 the next day. The number of samples taken are 1 liter placed in a closed container and inserted into containers containing ice cubes then sent to Perum Jasa Tirta to identify the value of pollutants. There are three methods that can be used to determine the extent and residence time wetland which is Reeds Method, Kadlec and Knight Method and Crites and Tchobanoglous Method. From the three methods above, this study using Crites and Tchobanoglous Method to calculate the area of wetland and wetland residence due to the easiest method in its application and the appropriate method for use in the tropic area and limited data. From the result of research which have been done, got result as follows: efficiency of degradation value of NH3 parameter equal to 88,062% and efficiency of PO4 parameter value 79,653%. The available wetland basin has an area of 25.703 m2, with a maximum volume of wetland tubs of 17.992 m3 that can reduce PO4 levels to below the applicable standard. PO4 levels at 0.375 mg / lt outlet, but for NH3 there are still samples that have not met the applicable quality standard with NH3 outlet 0,215 mg / lt. Optimal residence time in a wetland tub of 2,517 days or for 2 days 12 hours 25 minutes. Wetland tub area required to meet the maximum discharge of 507,805 m2. Keywords: waste water, hospital, wetlands, NH3, PO4.

1. PENDAHULUAN Limbah cair merupakan bahan buangan

dalam bentuk cairan yang berdampak negatif apabila dibuang langsung ke badan sungai. Segala bentuk limbah yang dihasilkan dari kegiatan rumah sakit dalam bentuk cair dan padat disebut limbah rumah sakit (KepMenkes RI No. 1204/Menkes/ SK/X/2004). Sedangkan menurut (Depkes, 2006) limbah yang dihasilkan dari kegiatan Rumah Sakit dalam bentuk cair, padat, gas maupun pasta (gel) yang mengandung bahan kimia beracun, sebagian bersifat radioaktif dan mikroorganisme pathogen bersifat infeksius disebut sebagai limbah rumah sakit. Berdasarkan karakteristiknya limbah dibedakan menjadi empat macam yaitu limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun), limbah padat, limbah cair, dan limbah gas (partikel).

Rumah sakit merupakan salah satu penghasil limbah cair yang ada pada suatu daerah, sehingga diperlukan penanganan yang baik dan benar dalam pengeloaan limbah cair yang ada di rumah sakit. Pada limbah rumah sakit ada beberapa parameter yang harus memenuhi syarat sesuai dengan Peraturan Gubernur Jawa Timur No. 72 Tahun 2013 diantaranya, BOD, COD, TSS, pH, e. Coli, NH3 dan PO4.

Pengolahan limbah cair yang mengandung bahan organik dapat dilakukan secara biologis yaitu secara aerob, anaerob maupun gabungan antara aerob dan anaerob. Penggunaan tumbuhan air dengan sistem constructed wetland merupakan salah satu alternatif yang dapat digunakan dalam pengolahan limbah cair, salah satunya limbah cair rumah sakit.

Salah satu metode pengolahan limbah cair yang dapat digunakan adalah Constructed Wetlands (CWs). Constructed wetlands sendiri merupakan sistem pengolahan terencana yang dibangun dengan menggunakan proses alami dan melibatkan vegetasi serta mikroorganisme untuk mengolah limbah cair. Menurut (Campbell and Ogden, 1999) wetland adalah area yang setidaknya tergenangi air secara intermiten. Sedangkan menurut

Menurut (EPA,2006) lahan basah adalah suatu area dimana air selalu menutupi tanah, baik dimasa saat ini maupun di sebagian besar waktu dalam setahun, termasuk pada musim pertumbuhan. Menurut Novotny dan Olem, 1994 wetland dapat dibedakan menjadi dua tipe, yaitu Wetland dengan aliran diatas permukaan tanah (Free Water Surface System) dan Wetland dengan aliran dibawah permukaan tanah (Sub-surface Flow System). Constructed wetlands bertujuan untuk menigkatkan kualitas air dan mengurangi efek bahaya dari limbah serta sebagai salah satu bentuk upaya konservasi.

Oleh karena itu, skripsi ini dilakukan untuk mengetahui hasil dari pengolahan limbah cair rumah sakit dengan menggunakan metode Constructed Wetlands (CWs) dalam upaya menurunkan kadar NH3, dan PO4 sehingga aman untuk dibuang ke saluran pembuangan maupun sungai. 2. METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan pada salah satu rumah sakit yang ada di Kota Malang. Peta lokasi sebagai berikut:

Gambar 1. Lokasi salah satu rumah sakit Kota Malang Sumber: https://www.google.com/maps

Untuk mencapai tujuan yang diharapkan maka diperlukan suatu langkah pengerjaan secara sistematis. Adapun langkah-langkah pengerjaan studi sebagai berikut :

1. Mengumpulkan data terkait seperti: a. Data debit limbah cair. b. Parameter pencemaran limbah

cair. c. Ukuran dimensi pengolah

limbah yang ada d. Pipa distribusi.

2. Perbandingan data kualitas air dengan standar kualitas air yang ada.

3. Menghitung efisiensi pengurangan limbah cair.

4. Menghitung debit limbah cair. 5. Menghitung beban limbah. 6. Menghitung anisis dimensi serta

kemampuan peralatan pengolah limbah cair.

7. Menghitung dimensi pengolah limbah baru.

8. Gambar denah dan potongan memanjang serta melintang dari pengolah limbah

9.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Limbah

Limbah salah satu rumah sakit kota Malang masuk ke dalam kategori limbah cair dimana limbah yang dihasilkan terdiri dari bahan buangan organik dan bahan buangan anorganik sisa dari hasil produksi (dapur) sedangkan limbah domestik yang biasa dihasilkan berupa air kotor dari pemakian mandi, cuci, toilet dan laboratorium. Data Laporan Kualitas Air

Dari hasil analisis Laboratorium IPAL salah satu rumah sakit Kota Malang diperoleh data kualitas air. Data yang didapat dibandingkan dengan baku mutu pada daerah jawa timur yakni Peraturan Gubernur Jatim Nomor 72 Tahun 2013, sehingga diperoleh sebagai berikut: Tabel 1. Data Kualitas Air Parameter NH3

Sumber: Data dan Perhitungan

Tabel 2. Data Kualitas Air Parameter PO4

Sumber: Data dan Perhitungan Prediksi Air Limbah Tabel 3. Perhitungan Debit Limbah

Sumber: Data dan Perhitungan

Perhitungan debit air buangan tahun 2017. Dari data diatas diketahui debit maksimum tahun 2017 pada bulan januari sebesar 201,7 m3/hari. Maka debit air buangan adalah sebesar 80% dari debit maksimum yaitu sebesar 161,4 m3/hari. Debit yang masuk ke wetland exixting adalah sebesar 10% debit air buangan sebesar 16,1 m3/hari.

Beban Limbah Rumah Sakit Beban NH3 tahun 2017 L = Q x C inlet x 86,4 = 0,000187 x 1,884 x 86,4 = 0,030 kg/hari Beban PO4 tahun 2017 L = Q x C inlet x 86,4 = 0,000187 x 5,19 x 86,4 = 0,084 kg/hari Efektivitas NH3 Tabel 4. Perhitungan efisiensi pengurangan parameter NH3

Sumber: Data dan Perhitungan

Perhitungan efisiensi pengurangan parameter NH3, menggunakan rumus:

ηNH = NH − NH

NH x 100%

NH = 1,884 − 0,075

1,884 x 100%

NH = 96,019 % Efektivitas PO4 Tabel 5. Perhitungan efisiensi pengurangan parameter PO4

Sumber: Data dan Perhitungan

Perhitungan efisiensi pengurangan parameter NH3, menggunakan rumus:

ηPO = PO − PO

PO x 100%

PO = 5,19 − 0,073

5,19 x 100%

ηPO = 98,593 % Tabel 6. Rekapitulasi Perhitungan Efisiensi Parameter Kulaitas Air

Sumber: Data dan Perhitungan Analisis Volume terpasang Wetland

Gambar 2. Tampak Atas Wetland Sumber: Data PT. Tridaya Alam Lestari

Volume wetland existing dihitung berdasarkan kedalaman dikali dengan luasan wetland yakni 0,7m x 25,703m2 sehingga didapatkan nilai sebesar 17,992 m3. Sedangkan dari perhitungan air limbah yang masuk perhari sebesar 16,1 m3/hari sehingga kapasitas yang terpakai hanya 90,04% dari kapasitas yang tersedia. Waktu Tinggal (Hydraulic Retention Time)

Waktu Tinggal (Hydraulic Retention Time) adalah lama nya waktu limbah berada dalam sistem pengolahan limbah yang ada. Waktu tinggal dapat dihitung dengan persamaan:

HRT = VQ

HRT = 17,992

16,1

= 1,11 hari = 1 hari 2 jam 40 menit Analisis Luasan Wetland

Luasan yang dibutuhkan dapat dihitung dengan persamaan:

A = Q. HRT

d

= 161,4.1,11

0,7

= 179,82

0,7

= 255,934 m

Kesesuaian Media Tanam Media Tanam merupakan bagian yang

tidak terpisahkan dari constructed wetland, yaitu sebagai penyaring limbah yang berupa padatan, tempat tumbuhnya tanaman air (makrofita) dan tempat menempelnya mikroorganisme. Substrat atau media yang juga merupakan komponen yang berpengaruh pada kesuksesan dari constructed wetland dalam meningkatkan kualitas air.

Substrat atau media tanam seperti tanah, pasir dan kerikil berperan langsung dalam penghilangan polutan dengan interaksi fisika-kimia seperti filtrasi dan sedimentasi dari suspended solid, filtrasi organisme patogen, sebagai permukaan reaktif untuk penyerapan dan pelepasan ion-ion yang sederhana dan kompleks, penyerapan materi organik, nitrogen dan logam berat.

Media yang digunakan campuran kerikil dengan diameter tertentu (4-8 cm). Penggunaan media ini akan membantu peredaran larutan unsur hara dan udara serta pada prinsipnya tidak menekan pertumbuhan akar. Sehingga media tanam ini sesuai untuk digunakan dalam wetland tersebut, namun kerikil akan mudah ditumbuhi oleh alga sehingga perlu untuk dibersihkan dalam jangka waktu tertentu (operasi dan pemeliharaan). Kesesuaian Tanaman

Tanaman yang digunakan pada wetland di salah satu rumah sakit kota Malang ada 2 jenis yakni Equisetum hyemale (bambu air) dan Echinodorus paleafolius (Melati air). Kedua tanaman diatas merupakan salah satu tanaman emergent yang memiliki zona perakaran yang dalam (0,4-0,8 m).

Dari hasil penelitian yang didapat, menunjukkan bahwa kedua tanaman tersebut telah terbukti mampu membantu menurunkan kadar polutan dan banyak digunakan sebagai tanaman sebagai media pada lahan basah. Kemampuan tanaman bambu air untuk mengurangi kadar NH3 adalah sebesar 2,4 mg/l dan kadar PO4 sebesar 0,6 mg/l (Danista, 2012), sedangkan

kemampuan tanaman melati air untuk mengurangi kadar NH3 sebesar 0,8 mg/l dan kadar PO4 sebesar 1,1 mg/l (siswandari,2016).

Keberadaan tanaman air tersebut, sangat membantu dalam proses pengolahan limbah. Ketika bahan pencemar memasuki reaktor, bakteri yang ingin memperoleh energi mengurai bahan pencemar yang kompleks untuk dijadikan unsur hara yang lebih sederhana dan dapat diserap oleh tanaman pada siang hari dengan bantuan sinar matahari melalui proses fotosintesis.

Media tanaman air yang digunakan, memberikan keuntungan selain dapat menurunkan kadar polutan air limbah juga memiliki nilai estetika yang tinggi. Namun perawatan yang kurang tepat dapat menimbulkan masalah sehingga diperlukan operasi dan pemeliharaan yang sesuai. Jarak antar tanaman yang digunakan juga sudah sesuai yaitu antara 20-30cm antar tanaman. Perhitungan dan desain wetland

Rumah sakit ini menyediakan lahan seluas 678 m2, namun dapat dioptimalkan penggunaan lahan yang ada sehingga dapat mengurangi biaya dalam pembangunan, biaya pemeliharaan serta menghemat waktu pemeliharaan. Berikut ini merupakan perhitungan yang optimal. Tabel 7. Karakteristik Tipikal Media Untuk SFS

Sumber: Metcalf & Eddy, 2003 1. influen NH3 = 1,884 mg/L 2. efluen NH3 = 0,1 mg/L 3. influen PO4 = 5,19 mg/L 4. efluen PO4 = 2 mg/L 5. Q = 161,4 m3/hari 6. Tipe vegetasi = melati air dan bambu air 7. Temperatur air minimum = 23,2 oC 8. Media basin = Gravelly sand

Kedalaman basin (dw) Kedalaman basin ditentukan

berdasarkan jenis vegetasi yang akan digunakan pada sistem wetland yang direncanakan. Dalam hal ini, vegetasi yang akan digunakan adalah melati air dan bambu air yang mempunyai kemampuan penetrasi rizoma sedalam 80 cm. Oleh karena itu, kedalaman basin untuk perencanaan adalah sedalam 80 cm, dw = 0,8 m.

Nilai K20

Nilai K20 tergantung dari media yang digunakan, yaitu gravelly sand. Nilai-nilai tersebut dapat dilihat pada tabel 5. K20 = 0.86 KT

Nilai KT pada temperatur air minimal sebesar 23,2 0C dapat dihitung dengan persamaan:

KT = K20 (1.1)(T-20), T dalam oC K23,2 = 0.86 (1.1)(23,2-20) K23,2 = 1,167

Waktu tinggal untuk NH3 (HRT) Nilai HRT diperoleh berdasarkan

persamaan : Desain Wetland Baru

Gambar 3. Denah tampak atas wetland Sumber: Data dan Perhitungan

HRT = −ln Ce

CoK

HRT = −ln 0,1

1,8841,167

HRT = 2,517 hari Waktu tinggal untuk PO4 (HRT)

Nilai HRT diperoleh berdasarkan persamaan :

HRT = −ln Ce

CoK

HRT = −ln 2

5,191,167

HRT = 0,817 hari

Luas permukaan (A) Berdasarkan perhitungan waktu tinggal

efektif digunakan waktu tinggal sebesar 2,517 hari sehingga luas permukaan diperoleh dengan persamaan:

A = Q. HRT

d

A = 161,4.2,517

0,8

A = 406,244

0,8

A = 507,805 m

Gambar 4. Potongan A-A Sumber: Data dan Perhitungan

Gambar 5. Potongan B-B Sumber: Data dan Perhitungan

Gambar 6. Potongan C-C Sumber: Data dan Perhitungan 4. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Limbah salah satu rumah sakit Kota

Malang ini masuk ke dalam kategori limbah cair.

2. Dari hasil analisis kualitas air yang telah dilakukan dari hasil pengolahan IPAL Salah satu rumah sakit Kota Malang dan dibandingkan dengan ketentuan baku mutu limbah rumah sakit yang berlaku (Peraturan Gubernur No. 72 Tahun 2013) terdapat parameter yang berada diatas baku mutu yakni

parameter NH3. Sedangkan dari hasil perhitungan efisiensi penurunan parameter kualitas air (NH3 dan PO4) didapat data sebagai berikut: Efisiensi penurunan nilai

parameter NH3 sebesar 88,062% Efisiensi penurunan nilai

parameter PO4 sebesar 79,653% Dari nilai yang didapat diatas efisiensi pengolahan berjalan cukup optimal.

3. Dari hasil analisis volume tampungan pengolahan limbah didapat kesimpulan sebagai berikut:

Debit maksimum yang masuk ke dalam instalasi pada tahun 2017 sebesar 161,4 m3/hari.

Debit yang masuk ke dalam bak wetland hanya sebesar 10% dari debit maksimum sebesar 16,1 m3/hari/

Bak wetland yang tersedia memiliki luasan 25,703 m2, dengan volume maksimum bak wetland sebesar 17,992 m3 yang mampu mengurangi kadar PO4 hingga berada dibawah baku mutu yang berlaku. Kadar PO4 pada outlet 0,375 mg/lt, namun untuk NH3 masih ada sampel yang belum memenuhi baku mutu yang berlaku dengan kadar NH3 outlet 0,215 mg/lt.

Waktu tinggal dalam bak wetland optimal sebesar 2,517 hari atau selama 2 hari 12 jam 25 menit.

Luas bak wetland yang diperlukan untuk memenuhi debit maksimum seluas 507,805 m2.

4. Disarankan beberapa alternatif penyelesaian untuk mengatasi penurunan kinerja IPAL salah satu rumah sakit Kota Malang diantara nya: Untuk menjaga kemempuan IPAL

agar dapat beroperasi secara maksimal seharusnya dilakukan upaya operasi dan pemeliharaan aset secara berkala (alat-alat, tanaman, serta bangunan).

Mengatasi kebocoran yang terjadi pada bangunan dengan cara perbaikan bangunan wetland.

Desain ulang dan Perluasan wetland agar dapat menampung debit maksimum limbah rumah sakit dan menambah waktu tinggal pada wetland untuk meningkatkan proses pengolahan sehingga didapatkan hasil yang sesuai dengan baku mutu yang berlaku.

Saran 1. Diharapkan adanya perubahan operasi

dan maintenance serta monitoring

IPAL sesuai dengan ketentuan yang telah ditetapkan sebelumnya, misalkan pemeriksaan kualitas air limbah dilakukan setiap bulannya untuk mengetahui penurunan kualitas air oleh hasil pengolahan IPAL.

2. Seharusnya IPAL salah satu rumah sakit Kota Malang dilengkapi dengan alat pengukur debit agar memudahkan kegiatan operasional dan evaluasi.

3. Menambah tenaga yang ahli pada bidangnya, seperti operator, perawat mesin, maupun penguji kualitas air pada IPAL tersebut.

4. Bagi teman-teman yang akan mengambil tugas akhir dengan tema yang sejenis diharapkan untuk memperbanyak pengambilan data primer untuk menunjang pengolahan data yang ada.

DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2013. Peraturan Gubernur Jawa

Timur No.72 tentang baku Mutu Air Limbah Industri dan Kegiatan Usaha Lainnya di Jawa Timur. Bidang Pengendalian Dampak Lingkungan Badan Lingkungan Hidup Kota Surabaya.

Anonim. 2017. https://www.google.com/ maps. (Diakses 22 Juni 2017).

Campbell, C.S. dan Ogden, M.H. 1999. Constructed wetlands in sustainable landscape. John Wiley & Sons, Inc. Toronto. Canada.

Danista, Ratna Widya. 2012. Penggunaan Bambu Air (Equisetum Hyemale) dan Bambu Rejeki (Dracaena Sanderiana) Untuk Penyisihan Nitrogen dan Fosfor pada Grey Water dengan Sistem Constructed Wetland. ITS. Surabaya.

Departemen Kesehatan Republik Indonesia, 2006. Profil Kesehatan 2005. Jakarta.

Menteri Kesehatan Republik Indonesia. 2004. Keputusan Menteri Nomor: 1204/MENKES/SK/X/2004 tentang Persyaratan Kesehatan Lingkungan Rumah Sakit. Jakarta: Departemen Kesehatan.

MetCalf & Eddy. 2003. Wastewater Engineering : Treatment, Disposal and Reuse, 4th ed. McGraw Hill Book Co. New York.

Novotny, V. and H. Olem. 1994. Water Quality, Prevention, Identification, and management of diffuse Pollution. Van Nostrans Reinhold, New York.

Siswandari, Ayu Maharani., Hindun, Iin., Sukarsono. 2016. Fitoremediasi Phospat Limbah Cair Laundry Menggunakan Tanaman Melati Air ( echinodorus paleafolius) dan Bambu Air (Equisetum Hyemale) Sebagai Sumber Belajar Biologi. Jurnal Pendidikan Biologi Indonesia.

US.EPA. 2006. Voluntary Estuary Monitoring Manual. Chapter 12: Contaminants and Toxic Chemicals Heavy metals, Pesticides, PCBs, and PAHs. Akses internet: http ://www.epa.gov/owow/estuaries/moni-tor/.