repositori.unud.ac.id filementeri negara lingkungan hidup nomor 112 tahun 2003, yaitu 100 mg/l....

Prosiding Konferensi Nasional Teknik Sipil 9 (KoNTekS 9) Komda VI BMPTTSSI - Makassar, 7-8 Oktober 2015

Kelompok Peminatan

Teknik Lingkungan


Paper ID : TL04 Teknik Lingkungan

923

RANCANGAN PENGOLAH LIMBAH CAIR KANTIN DENGAN FITOREMEDIASI

Yenni Ciawi

1, Aliza Hana Oktavia

2 dan I Putu Gustave Suryantara

3

1Program Studi Teknik Sipil, Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Bali

email: [email protected]

ABSTRAK

Limbah cair kantin banyak mengandung bahan organik dan kuantitasnya relatif kecil sehingga dapat

diolah dengan fitoremediasi. Waktu tinggal air limbah ditentukan dengan mengukur COD dan BOD

limbah. Dimensi IPAL dan diameter pipa masuk dan keluarnya dihitung berdasar volume harian air

limbah. Didapat waktu tinggal limbah 2 hari dengan penurunan kadar COD dari 630,707 mg/l

menjadi 65,434 mg/l, yang sudah memenuhi baku mutu air limbah domestik menurut Keputusan

Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003, yaitu 100 mg/l. Debit limbah

maksimum adalah 907,2 liter/hari serta debit harian rata-rata limbah sebesar 640,7 liter/hari.

Dimensi kolam WWG adalah panjang 3 meter, lebar 1 meter, dan kedalaman 0,6 meter. Diameter

pipa masuk dan keluar IPAL adalah 0,5 inci.

Kata kunci: disain, fitoremediasi, air limbah, kantin

1. PENDAHULUAN

Limbah cair kantin mengandung banyak bahan organik yang dapat mencemari lingkungan jika tidak diolah. Salah

satu cara pengolahan limbah cair secara aerob adalah dengan memanfaatkan tanaman atau fitoremediasi (UNEP, tt),

yang dilakukan dalam sebuah konstruksi lahan basah (wetland) buatan atau dikenal sebagai waste water garden

(WWG). Berbagai tanaman dapat digunakan untuk kegiatan ini, seperti cattail (Typha domingensis), papirus

(Cyperus papyrus), rumput gajah (Pennisetum purpureum) atau tanaman lainnya. Dalam WWG, bahan organik

dalam air limbah akan diserap oleh tanaman dan mikroorganisme yang hidup di sekitarnya. Sistem lahan basah

dibuat dengan tanaman yang ditata indah sehingga disebut sebagai waste water garden (WWG) (Irawanto, 2010).

Fitoremediasi memiliki beberapa keuntungan (Irawanto, 2010) seperti biaya pembuatan dan operasional yang

murah, tidak memerlukan teknologi yang rumit, memanfaatkan sumber daya alam yang ada di sekitar, dapat dibuat

dalam berbagai ukuran, menyediakan ekosistem baru, tidak berbau, tidak dapat digunakan sebagai tempat

perkembangbiakkan nyamuk, serta memperindah lingkungan. Sistem ini juga memiliki beberapa kekurangan

(Widyawati, 2008), seperti kemampuan fitoremediasi hanya terbatas pada permukaan tumbuhan, akar, dan area

sekitar akar dalam mengikat polutan sehingga diperlukan tanaman dengan sistem perakaran yang kuat, tanaman

memiliki keterbatasan dalam menetralkan polutan tergantung dari tingkat polutan dalam air limbah sehingga waktu

pengolahan menjadi tidak tentu, tidak semua tanaman memiliki kemampuan yang sama dalam tumbuh dan

berkembang sehingga harus dipilih tanaman-tanaman yang cepat tumbuh untuk sistem ini.

Banyak penelitian fitoremediasi yang dilakukan untuk berbagai jenis kontaminan dalam air limbah (Desta et al.,

2014; Zhang, 2015) dan dengan berbagai tanaman, contohnya: Echinacea purpurea, Festuca arundinacea Schred,

Fire Phoenix (turunan F. arundinacea), and Medicago sativa L. untuk kontaminasi hidrokarbon poliaromatik (Liu et

al., 2015), barley (Hordeum vulgaris), kubis (Brassica juncea), bayam (Spinacea oleracea), sorghum (Sorgum

vulgare), kacang (Phaseolus vulgaris), tomat (Solanum lycopersicum), and ricinus (Ricinus communis) untuk

kontaminasi nikel (Giordani et al., 2005). Sistem seperti ini juga digunakan untuk mengolah limbah tinja seperti

yang dilakukan oleh Mbuligwe (2005), untuk melengkapi IPAL perkotaan (Rossi et al., 2013).

2. MATERI DAN METODE

Pembuatan WWG skala laboratorium

Air limbah yang digunakan dalam penelitian ini adalah air limbah kantin Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana

Kampus Bukit Jimbaran, Bali. Kolam WWG menggunakan ember plastik yang berkapasitas 21 liter. Kolam diisi

dengan tanah setinggi 15 cm sebagai media tumbuh tanaman air. Untuk skala laboratorium, digunakan cattail

(Typha domingensis), yang sudah diaklimatisasi terlebih dahulu selama 3 bulan agar tidak mati saat menyerap bahan



924

organik yang banyak. Sampel limbah diambil setiap hari dari hari ke-0 hingga hari ke-4 untuk diukur kadar BOD

dan CODnya.

Tanaman yang digunakan di lapangan

Tanaman yang digunakan adalah, berturut-turut, cattail (Typha domingensis), papirus (Cyperus papyrus), eceng

gondok (Eichhornia crassipes), dan rumput gajah (Pennisetum purpureum).

Penentuan waktu tinggal

Volume harian limbah diukur secara langsung dengan menampung air limbah kantin. Waktu tinggal limbah

diperkirakan dari percobaan degradasi limbah dalam pot dengan tanaman cattail berdasar harga COD yang diukur

setiap hari.

Perhitungan dimensi kolam WWG

Panjang dan lebar kolam WWG ditetapkan sepanjang 3 dan 1 meter, sehingga kedalaman kolam dihitung berdasar

rumus berikut ini.

dengan:

Qt = volume total limbah (liter)

= volume rata-rata limbah (liter/hari)

p = panjang kolam (m)

l = lebar kolam (m)

h = kedalaman kolam (m)

Perhitungan saluran inlet

Saluran inlet menggunakan pipa PVC. Dengan asumsi saluran terbuka dan tinggi maksimum aliran sebesar 0,8

diameter pipa, kecepatan aliran dihitung dengan rumus Manning sebagai berikut:

V =

R =

A =

P =

Q =

dengan:

V = kecepatan aliran dalam pipa (m/s)

I = perbandingan beda tinggi saluran dengan panjang saluran

A = luas tampang basah (m2)

P = keliling tampang basah (m)

D = diameter pipa (m)

Q = debit saluran (m/s3)

Kontrol tegangan tanah

Tanah lokasi pembangunan kolam merupakan tanah kapur yang keras. Kontrol tegangan tanah akan dilakukan pada

kondisi kolam kosong (Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan, 1983).



925

Fa1

Fa2

Ph1Ph2

h Fa1

Fa2

Ph1 Ph2

h

Gambar 1. Tegangan tanah yang terjadi

dengan:

Ph1 = Tekanan akibat pengaruh beban merata (N/m2)

Ph2 = Tekanan tanah aktif (g/m2)

Ph3 = Tekanan akibat air tanah (dalam keadaan banjir) (g/m2)

Q = Beban merata (N/m2)

H = tinggi kolam (m)

Ka = Koefisien tanah aktif

Fa1 = Gaya tekan akibat pengaruh beban merata (N)

Fa2 = Gaya tekan akibat pengaruh tanah aktif (N)

Fa3 = Gaya tekan akibat pengaruh air tanah (banjir) (N)

γtanah = Berat jenis tanah (g/cm3)

γair = Berat jenis air (g/cm3)

Kontrol kuat tekan batako

Berdasarkan SNI 03-0348-1989 (Badan Standarisasi Nasional, 1989) mengenai bata beton pejal, mutu, dan cara uji,

klasifikasi bata beton pejal (batako) menurut kuat tekannya adalah sebagai berikut: bata beton pejal mutu B25; kuat

tekannya tidak kurang dari 25 kg/cm2, B40 tidak kurang dari 40 kg/cm

2, B70 tidak kurang dari 70 kg/cm

2, B100

tidak kurang dari 100 kg/cm2. Kontrol dilakukan menggunakan beban tekan yang diakibatkan oleh tekanan tanah per

luas bidang dinding kolam dan dibandingkan dengan kuat tekan beton pejal minimum, yakni 25 kg/cm2. Bila kuat

tekan beton pejal ternyata lebih besar, maka beton pejal layak digunakan.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pemilihan tanaman

Pada awal penelitian, tanaman yang direncanakan adalah cattail, yang dapat tumbuh dengan baik dalam skala

laboratorium dan mudah diperoleh di Denpasar. Tanaman ini termasuk dalam keluarga tanaman padi-padian yang

bisa mencapai ketinggian hingga 2 meter. Tanaman ini memiliki sistem akar serabut serta mudah tumbuh di tempat

lembab atau basah. Namun, setelah sebulan dalam WWG skala lapangan, cattail ternyata tidak dapat berkembang

dan mati perlahan-lahan, diduga karena kadar lemak yang sangat tinggi dalam air limbah. Berturut-turut tanaman

diganti dengan papirus, eceng gondok, dan rumput gajah. Yang terakhir yang berhasil tumbuh dengan subur.

Waktu tinggal

Nilai BOD dan COD air limbah awal dan baku mutu air limbah domestik menurut Keputusan Menteri Negara

Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003 ditampilkan dalam Tabel 1.

Tabel 1. Nilai BOD dan COD

Parameter Konsentrasi (mg/l) Baku mutu (mg/l)

BOD 4,64 100

COD 630,707 100



926

Harga BOD air limbah kantin sudah memenuhi baku mutu air limbah domestik, sedangkan nilai COD cukup tinggi,

yang diduga karena kadar lemaknya sangat tinggi. Selanjutnya, nilai BOD tidak diukur lagi. Dalam skala

laboratorium, dengan menggunakan tanaman cattail, nilai BOD air limbah dalam WWG diukur dan hasilnya

ditampilkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Kandungan COD akhir

Hari ke- Kadar COD (mg/l)

0 630,707

1 121,779

2 65,434

3 54,528

4 38,17

Kadar COD air limbah sudah memenuhi baku mutu air limbah domestik pada hari ke-2 percobaan sehingga

ditetapkan waktu tinggal limbah adalah 2 hari untuk menentukan dimensi kolam WWG.

Perhitungan dimensi kolam WWG

Volume limbah harian diukur selama 5 hari berturut-turut dan dirata-ratakan dan didapat nilai 640,7 liter per hari

( ). Volume kolam (Qt) diperoleh diperoleh 1.28 m3 . Berdasarkan luas lahan yang tersedia, ditentukan luas kolam 2

x 1 m2 , diperoleh kedalaman 0,65 m dan ditambah 20 cm sebagai tinggi jagaan untuk mengantisipasi apabila terjadi

fluktuasi volume air limbah sehingga kedalaman kolam adalah 0,85 m.

Perhitungan saluran inlet

Gambar 2. Tampak Belakang Kantin

Gambar 3. Rencana saluran pipa

Data-data perencanaan saluran antara lain:

Diameter pipa sal. 1 = 0,5 inci = 0,0127 m

Diameter pipa sal. 2 = 0,5 inci = 0,0127 m

Diameter pipa sal. 3 = 1 inci = 0,0254 m

Koefisien roughness (n) = 0,011

Elevasi awal pipa 1 = 0,9 meter

Elevasi awal pipa 2 = 0,3 meter

Elevasi akhir = 0 meter

Jarak antar saluran outlet kantin 1 dan 2 = 3,25 m

Hasil perhitungan masing-masing saluran akan disajikan dalam tabel di bawah ini.



927

Tabel 3. Hasil kontrol kapasitas pipa

Sal. 1 Sal. 2 Sal.3

A (m2) 1,087.10

-4 1,087.10

-4 1,087.10

-4

P (m) 2,812.10-2

2,812.10-2

2,812.10-2

R 3,866.10-3

3,866.10-3

3,866.10-3

I 0,26 0,291 0,0499

V (m/hari) 99970 104400 43219

Q (m3/hari) 10,867 11,348 4,698

Q limbah 0,1715 0,4692 0,6407

(m3/hari)

Kontrol OK OK OK

Kontrol tegangan tanah

Data-data perhitungan:

γtanah (γs) = 2,625 ton/m3

γair = 1 t/m3

Sudut geser tanah(ɸ) = 350

σijin tanah = 5 kg/cm2 (PPIUG 1983)

Faktor kohesi tanah (c) = 0

Tinggi bak kontrol (h) = 0,3 meter

Tinggi bak pengolahan = 0,6 meter

Hasil perhitungan disajikan dalam Tabel 4.

Tabel 4. Hasil perhitungan tegangan tanah

Bak Kontrol Bak Pengolahan

Ka 0,271 0,271

q (t/m2) 1 1

Ph1 (t/m2) 0,271 0,271

Ph2 (t/m2) 0,213 0,427

Fa1 (t) 0,0813 0,1626

Fa2 (t) 0,032 0,1281

Ftotal (t) 0,1133 0,2907

Kontrol kuat tekan batako

-Bak kontrol Data-data yang tersedia:

Kuat tekan batako = 25 kg/cm2

Gaya tekan akibat tanah (F) = 0,1133 t = 113,3 kg

Dimensi bak = 30 x 30 x 30 cm

Gaya tekan akibat tanah akan dibagi dengan luas permukaan dinding bak kontrol. Hasil dari perhitungan harus

lebih kecil daripada kuat tekan batako.

-Bak pengolahan Data-data yang tersedia:

Kuat tekan batako = 25 kg/cm2

Gaya tekan akibat tanah (F) = 0,2907 t= 290,7 kg



928

Dimensi bak = 300 x 100 x 60 cm

Gaya tekan akibat tanah akan dibagi dengan luas permukaan dinding paling kecil pada bak pengolahan. Hasil

dari perhitungan harus lebih kecil daripada kuat tekan batako.

4. SIMPULAN

Rumput gajah ternyata lebih tahan terhadap kandungan air limbah kantin dibandingkan dengan cattail, papirus, dan

eceng gondok, walaupun menurut skala laboratorium cattail mampu menurunkan nilai COD dari 600 menjadi 65,4,

yang memenuhi baku mutu air limbah domestik menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 112 tahun

2003, yakni sebesar 100 mg/l. Dengan debit harian rata-rata sebesar 640,7 liter/hari, dimensi kolam WWG yang

dibutuhkan adalah 3 x 1 x 0,6 m3. Kolam WWG akan dilengkapi dengan 1 bak kontrol sebagai pemisah padatan pada

air limbah dengan dimensi 0,3 x 0,3 x 0,3 m3. Saluran inlet dan outlet kolam menggunakan pipa PVC dengan

diameter 0,5 inci.

5. UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih disampaikan kepada Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana yang telah mendanai penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Standarisasi Nasional. (1989). Bata Beton Pejal, Mutu, dan Cara Uji SNI 03-0348-1989. Standar Nasional

Indonesia.

Desta, A. F., Assefa, F., Leta, S., Stomeo, F., Wamalwa, M., Njahira, M., & Appolinaire, D. (2014). “Microbial

community structure and diversity in an integrated system of anaerobic-aerobic reactors and a constructed

wetland for the treatment of tannery wastewater in Modjo, Ethiopia”. PLoS One Vol.9(12).

Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. (1983). Peraturan pembebanan Indonesia untuk gedung. Edisi 2.

Yayasan lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung.

Giordani, C., Cecchi, S., and Zanchi, C. (2005). “Phytoremediation of soil polluted by nickel using agricultural

crops”. Environmental Management Vol.36(5): 675-81.

Irawanto, R. (2010). “Fitoremediasi Lingkungan dalam Taman Bali”. Jurnal LIPI Vol II(4): 29-35.

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 112 (2003). Baku mutu air limbah domestik.

Liu, R., Dai, Y., and Sun, L. (2015). “Effect of rhizosphere enzymes on phytoremediation in PAH-contaminated soil

using five plant species”. PLoS One Vol.10 (3).

Mbuligwe, S. E. (2005). “Applicability of a septic tank/engineered wetland coupled system in the treatment and

recycling of wastewater from a small community”. Environmental Management Vol.35(1), 99-108.

Rossi, L., Queloz, P., Brovelli, A., Margot, J., & Barry, D. A. (2013). “Enhancement of micropollutant degradation

at the outlet of small wastewater treatment plants”. PLoS One Vol.8(3).

UNEP (tt). Phytoremediation: An environmentally sound technology for pollution prevention, control and

remediation. An introductory guide to decision-makers. Newsletter and Technical Publications. Freshwater

Management Series No. 2. http://www.unep.or.jp/Ietc/Publications/Freshwater/F.

Widyawati, E. (2008). Peranan mikroba tanah pada kegiatan rehabilitasi lahan bekas tambang. Pusat Litbang

Hutan dan Konservasi Alam Bogor.

Zhang, Y., Wang, L., Hu, Y., Xi, X., Tang, Y., Chen, J., Sun, Y. (2015). “Water organic pollution and

eutrophication influence soil microbial processes, increasing soil respiration of estuarine wetlands: Site study in

Jiuduansha wetland”. PLoS One Vol.10(5).

yenni ciawi-konteksby Yenni Ciawi

FILE

TIME SUBMITTED 04-FEB-2016 04:44PM

SUBMISSION ID 627705264

WORD COUNT 2264

CHARACTER COUNT 12503

PROSIDING_KONTEKS_9_3.PDF (341.04K)

16%SIMILARITY INDEX

15%INTERNET SOURCES

11%PUBLICATIONS

10%STUDENT PAPERS

1 2%

2 2%

3 2%

4 2%

5 1%

yenni ciawi-konteks

ORIGINALITY REPORT

PRIMARY SOURCES

Giordano, Cesira, Francesco Spennati, Anna

Melone, Giulio Petroni, Franco Verni, Giulio

Munz, Gualtiero Mori, and Claudia Vannini.

"Biological Sulfur-Oxidizing Potential of

Primary and Biological Sludge in a Tannery

Wastewater Treatment Plant", Water Air &

Soil Pollution, 2015.Publicat ion

eprints.undip.ac.idInternet Source

journals.plos.orgInternet Source

Zhang, Yue, Lei Wang, Yu Hu, Xuefei Xi,

Yushu Tang, Jinhai Chen, Xiaohua Fu, and

Ying Sun. "Water Organic Pollution and

Eutrophication Influence Soil Microbial

Processes, Increasing Soil Respiration of

Estuarine Wetlands: Site Study in

Jiuduansha Wetland", PLoS ONE, 2015.Publicat ion

www.ecohyd.orgInternet Source

6 1%

7 1%

8 1%

9 1%

10 <1%

11 <1%

12 <1%

13 <1%

14 <1%

15 <1%

Submitted to Glasgow Caledonian UniversityStudent Paper

r4d.dfid.gov.ukInternet Source

Shafiq, Muhammad. "Effect of Composting

on Phytoextraction of Heavy Metals from

Tannery Solid Waste Amended Soil", Journal

of Solid Waste Technology &

Management/10881697, 20100201Publicat ion

Cesare Giordani. "Phytoremediation of Soil

Polluted by Nickel Using Agricultural Crops",

Environmental Management, 11/2005Publicat ion

www.pip2bdiy.orgInternet Source

www.pu.go.idInternet Source

Submitted to iGroupStudent Paper

eprints.upnjatim.ac.idInternet Source

tapiokapati.comInternet Source

www.polines.ac.idInternet Source

16 <1%

17 <1%

18 <1%

19 <1%

20 <1%

EXCLUDE QUOTES OFF

EXCLUDE

BIBLIOGRAPHY

ON

EXCLUDE MATCHES OFF

puslit2.petra.ac.idInternet Source

stiepena.ac.idInternet Source

jurnal.sttn-batan.ac.idInternet Source

xa.yimg.comInternet Source

gemawan.orgInternet Source

repositori.unud.ac.id filementeri negara lingkungan hidup nomor 112 tahun 2003, yaitu 100 mg/l....

Documents