pi_sw5_imas_15305079
TRANSCRIPT
SW5 - 1
PENYISIHAN LOGAM PADA LINDI MENGGUNAKAN CONSTRUCTED
WETLAND
METAL REMOVAL FROM LEACHATE IN CONSTRUCTED WETLAND
Imas Risnawati1 dan Tri Padmi Damanhuri
2
Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan
Institut Teknologi Bandung
Jl. Ganesa 10 Bandung 40132 [email protected],
Abstrak : Pengolahan lindi merupakan salah satu permasalahan operasional TPA di Indonesia. Kandungan organik
lindi (COD) yang tinggi (dapat mencapai 10.000 mg/L) menjadi masalah ketika lindi tersebut diolah, karena
pengolahan tersebut tidak mampu mengolah lindi dengan efisiensi 100% sehingga nilai COD setelah pengolahan
masih tersisa paling tidak sekitar 1000 mg/L COD. Nilai COD ini masih harus diolah dengan pengolahan lanjutan
sehingga kualitas efluen lindi memenuhi baku mutu untuk dibuang ke badan air. Parameter lain yang konsentrasinya
tinggi pada lindi di Indonesia adalah logam, mengingat sampah di Indonesia belum terpilah dengan baik. Constructed
wetland merupakan salah satu alternatif pengolahan yang dapat digunakan untuk mengolah lindi dengan konsentrasi
1000 mg/L tersebut. Constructed wetland ini telah banyak digunakan untuk mengolah lindi di beberapa negara, selain
harganya yang relatif murah bila dibandingkan dengan pengolahan lain, operasionalnya pun cenderung lebih mudah
karena tidak butuh pengawasan yang kontinu selama pengoperasian berjalan. Dalam penelitian ini digunakan
constructed wetland sistem aliran horisontal dan vertikal bawah permukaan dengan waktu detensi 9 hari. Tujuannya
adalah untuk membandingkan sistem mana yang lebih baik dalam menyisihkan logam pada lindi. Logam yang akan
dianalisis pada penelitian ini adalah Fe, Cu dan Zn. Tanaman yang digunakan dalam penelitian ini adalah Cyperus
papyrus yang termasuk kelompok sedges. Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi penyisihan logam Fe, Cu dan
Zn menggunakan constructed wetland pada reaktor horisontal masing-masing 91,38%, 98,15% dan 97,71%, sementara
untuk reaktor vertikal masing-masing 95,44%, 97,28% dan 97,54%. Reaktor dengan aliran vertikal bawah permukaan
memberikan efisiensi yang sedikit lebih baik dibandingkan reaktor horisontal bawah permukaan.
Kata kunci : penyisihan logam, lindi, constructed wetland, Cyperus papyrus
Abstract: Leachate treatment is one of the landfill operational problems in Indonesia. Organic content of leachate
(COD) was being high (can reach 10,000 mg L) becomes a problem when the leachate is treated, because this
treatment is not able to treat leachate with 100% efficiency so that the COD value after processing the remaining at
least approximately 1000 mg/L COD. COD value must still processed with the advanced processing so that the quality
effluent leachate qualified to disposes into water bodies. Another parameter that high concentration in the leachate in
Indonesia is a metal, because waste in Indonesia has not divided properly. Constructed wetland is one of the alternative
treatment that can be used to treat leachate with concentrations of 1000 mg/L. Constructed wetland has been widely
used to treat the leachate in some countries. It possess the merits of low cost and low maintenance and are capable of
removing various pollutants including heavy metals, nutrients, organic matters, etc. from various contaminated waters
including leachate. This study used constructed wetland with horizontal and vertical flow system and the detention time
is 9 days. The purpose of the experiment is to compare which system is better to remove metals. Metals which were
analyzed in this study are Fe, Cu and Zn. Plants used in this research is Cyperus papyrus, it is sedges groups. The
results showed that the efficiency of metal removal for Fe, Cu and Zn using constructed wetland in horizontal system
reactor are 91.38%, 98.15% dan 97.71%, respectively, meanwhile in vertical system reactor are 95.44%, 97.28% dan
97.54%, respectively. Vertical flow system reactor showe slightly better performance than the horizontal one to remove
Fe, Cu and Zn in leachate
Key word: metal removal, leachate, constructed wetland, Cyperus papyrus
SW5 - 2
PENDAHULUAN
Constructed wetland merupakan sistem pengolahan terencana atau terkontrol yang telah
didesain dan dibangun menggunakan proses alami yang melibatkan vegetasi, media, dan
mikroorganisme untuk mengolah air limbah. Constructed wetland memiliki karakteristik performa
yang baik, biaya pengoperasian dan investasi yang minimum, sangat ekonomis dan bermanfaat
secara bagi masyarakat dalam menangani air limbah dan mekanisme penyisihan polutan merupakan
dasar yang penting pada desain teknik constructed wetland, dan dapat memberikan keandalan
dalam desain rekayasa dan operasi (Mengzhi, 2009). Aplikasi wetland saat ini telah banyak
digunakan di berbagai negara baik untuk mengolah limbah cair domestik maupun nondomestik. Di
beberapa negara seperti Turki, Ceko, Amerika, Kanada dan negara lain, wetland digunakan untuk
mengolah lindi. Namun karena kemampuan constructed wetland terbatas dalam mengolah lindi
dengan konsentrasi pencemar yang tinggi, maka diperlukan pengolahan pendahuluan sebelum lindi
tersebut diolah menggunakan constructed wetland terutama dengan karakteristik lindi di Indonesia
dengan nilai COD yang cukup tinggi (mencapai 10.000 mg/L).
Jenis constructed wetland yang akan digunakan dalam penelitian ini yaitu subsurface
constructed wetland (SSF). Constructed wetland sistem SSF mengolah air limbah saat mengalir
secara horizontal melalui celah-celah media, yang dijaga tetap di bawah permukaan media.
Tumbuhan yang ditanam pada media yang berkisar antara kerikil kasar sampai pasir. Sistem SSF ini
terbagi menjadi dua aliran yaitu aliran vertikal dan aliran horisontal. Perbedaan kedua jenis aliran
ini terletak pada arah aliran dan lubang inlet. Pada constructed wetland dengan sistem aliran
vertikal, inlet ditempatkan di bagian atas, air limbah dituangkan pada permukaan wetland dengan
sistem dosing. Dosing ini dilakukan secara intermiten (sekitar empat sampai 10 kali sehari). Air
mengalir secara vertikal melalui matriks filter. Constructed wetland dengan sistem aliran horizontal
bawah permukaan merupakan wetland dengan media kerikil besar dan saluran berisi pasir yang
ditanami dengan tanaman air. Permukaan air pada constructed wetland dengan aliran horisontal
bawah permukaan dijaga pada kedalaman 5 sampai 15 cm di bawah permukaan untuk memastikan
aliran di bawah permukaan.
Tujuan penggunaan tanaman pada constructed wetland adalah untuk menyediakan oksigen
di zona akar dan untuk menambah luas permukaan bagi pertumbuhan mikroorganisme yang tumbuh
di zona akar selain itu tanaman juga dapat menyerap logam dari air limbah yang diolah. Tanaman
yang akan digunakan merupakan jenis sedges yaitu Cyperus papyrus. Tanaman ini merupakan jenis
tanaman yang dapat hidup pada tanah yang lembab, sehingga cocok digunakan untuk wetland
dengan sistem aliran bawah permukaan. Sebuah penelitian menunjukkan bahwa pengendapan
logam meningkat dengan tajam karena pengaruh tanaman. Konsentrasi logam dalam sedimen
tanaman lebih tinggi daripada sedimen yang bukan tanaman (Yeh, 2008).
Awalnya constructed wetland digunakan untuk mengolah air limbah domestik, namun
akhir-akhir ini constructed wetland telah banyak digunakan untuk mengolah limbah cair yang
memiliki kandungan logam seperti lindi, limbah cair industri, drainase pertambangan, dan lain-lain
(Yeh, 2008). Mekanisme penyisihan logam dalam constructed wetland dapat berupa adsorpsi,
kompleksasi, presipitasi, dan uptake tanaman. (Jindal et al, 2005)
Tujuan penelitian ini adalah untuk membandingkan kedua aliran bawah pemukaan tersebut
(aliran vertikal dan horizontal) mana yang lebih efektif menyisihkan logam dalam lindi (Fe, Zn, dan
Cu), serta membuktikan bahwa tanaman mampu menyerap logam dari lindi yang dialirkan.
METODOLOGI
Penelitian ini merupakan penelitian laboratorium yang dilakukan di Green house dan
Laboratorium Bahan Berbahaya dan Beracun (B3).
SW5 - 3
Penyediaan alat dan bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah pasir dari Sungai Cikapundung,
tanah Lembang, kerikil dari Sungai Cikapundung, tanaman, limbah (lindi), tangki pembuat lindi, air
pengencer.
Pemilihan tanaman
Vegetasi yang dipilih dalam penelitian ini adalah Cyperus papyrus. Tanaman ini merupakan
tanaman air dan dapat hidup dalam tanah yang lembab. Umur tanaman yang digunakan sekitar 1
bulan, dengan tinggi tanaman rata-rata sekitar 30-40 cm. Gambar 1 di bawah ini memperlihatkan
gambar Cyperus papyrus.
Gambar 1. Cyperus papyrus
Pembuatan reaktor
Reaktor constructed wetland terbuat dari kotak plastik dengan dimensi 65 cm x 35 cm x 35
cm. Dalam penelitian ini akan digunakan empat buah reaktor. Reaktor pertama merupakan reaktor
yang ditanami Cyperus papyrus dengan sistem aliran horizontal bawah permukaan (horizontal
subsurface flow). Reaktor kedua dengan aliran yang sama namun tidak ditanami vegetasi. Reaktor
ketiga merupakan reaktor yang ditanami tanaman dengan sistem aliran vertikal bawah permukaan
(vertical subsurface flow). Reaktor keempat merupakan reaktor dengan sistem aliran vertikal bawah
permukaan tanpa tanaman. Dua buah reaktor yang tidak ditanami tanaman berfungsi sebagai
kontrol, untuk mengetahui kemampuan tanaman menyerap logam Fe, Cu dan Zn. Tabel 1 di bawah
ini menunjukkan karakteristik untuk kedua macam aliran. Tabel ini menerangkan perbedaan antara
reaktor sistem aliran horisontal dan vertikal pada reaktor yang digunakan dalam penelitian ini.
Tabel 1. Karakteristik Reaktor
Reaktor Volume
air
(liter)
Debit
pengaliran
(ml/menit)
Media Ketebalan
media
(cm)
Keterangan
Horisontal 26 12,5 Campuran tanah
dan pasir
20 -
Kerikil (1-2 cm) 10 -
Kerikil (3-5 cm) 25 Pada zona inlet
dan outlet
Vertikal 18,5 8,4 Campuran tanah
dan pasir
20 -
Kerikil (1-2 cm) 10 -
Kerikil (3-5 cm) 25 Pada zona outlet
saja
Penjenuhan reaktor
Tahap ini dilakukan pada awal pengaliran lindi. Reaktor yang telah siap digunakan diisi
dengan air kran, untuk melarutkan tanah. Tahap ini selesai jika muka tanah pada reaktor tidak lagi
mengalami penurunan meskipun ditambahkan air lagi. Waktu yang dibutuhkan pada tahap
SW5 - 4
penjenuhan ini adalah sekitar 1-2 hari. Setelah itu pada reaktor dialirkan lindi dari tangki influen
dengan debit pengaliran yang dikehendaki untuk setiap reaktor.
Pembuatan lindi
Lindi dibuat dengan cara seperti di bawah ini:
1. Sampel sampah dimasukkan ke dalam tangki pembuat lindi sampai memenuhi kira-kira sampai
tiga per empat tangki. Sampel sampah diambil dari PPS Sabuga dan kantin.
2. Tangki diisi air sampai penuh kemudian didiamkan selama 3-5 hari.
3. Kemudian setiap hari ditambahkan air beberapa mililiter berdasarkan perhitungan curah hujan.
Pembuatan lindi ini merupakan simulasi terbentuknya lindi di TPA.
Pengolahan lindi secara aerob yang biasa dilakukan ternyata tidak mampu menurunkan
kandungan organik dengan efisiensi 100%, maksimal hanya 90%, mengingat kandungan organik
(COD) lindi di Indonesia dapat mencapai 10.000 mg/L, maka hasil pengolahan lindi secara aerob
ini masih akan menghasilkan lindi dengan COD 1000 mg/L. Nilai inilah yang menjadi acuan dalam
pengolahan lindi menggunakan constructed wetland. Sehingga lindi yang terbentuk dari proses di
atas kemudian disesuaikan COD nya agar bernilai 1000 mg/L. Penyesuaian COD ini dilakukan pada
tangki influen. Karena dalam sampel sampah tidak mengandung logam-logam seperti Fe, Cu dan
Zn, maka perlu ditambahkan garam-garam seperti FeSO4.7H2O, ZnO, dan CuSO4.5H2O agar dalam
lindi terdapat logam-logam tersebut. Umumnya lindi mengandung logam Fe sekitar 60 mg/L
(Damanhuri, 2008), Cu maksimal 10 mg/L (Bean, 1995) dan Zn sekitar 10-50 mg/L (Bean, 1995).
Pengoperasian Reaktor
Reaktor yang telah mengalami tahap penjenuhan kemudian dialiri lindi yang berasal dari
tangki influen. Lindi yang berasal dari tangki influen ini memiliki kandungan organik (COD)
sekitar 1000 mg/L. Waktu detensi yang digunakan pada penelitian ini adalah 9 hari. Dasar
pemilihan waktu detensi 9 hari adalah untuk mengetahui efisiensi penyisihan logam pada waktu
tersebut, karena berdasarkan penelitian yang pernah dilakukan oleh Jindal et al (2005), logam
sebagian besar masih terakumulasi dalam tanah, sekitar 91,33%.
Untuk mengatur debit agar waktu detensi 9 hari dapat tercapai maka pengaliran lindi
menggunakan pompa yang mampu mengatur debit yang kecil. Dalam penelitian ini digunakan
pompa peristaltik. Pada penelitian lindi dialirkan secara intermitten 8 kali sehari setiap 30 menit.
Pengambilan dan Pengukuran Sampling
Metode sampling yang digunakan pada penelitian ini adalah sampel sesaat yaitu sampel
diambil langsung dari satu titik pada waktu tertentu. Sampel lindi diambil pada awal pengaliran di
tangki influen dan pada akhir pengaliran pada masing-masing reaktor constructed wetland selain itu
diukur pula tanah dan tanaman pada akhir penelitian. Parameter yang diukur yaitu Fe, Zn, dan Cu.
Untuk mengetahui pengaruh pola pertumbuhan tanaman dengan efisiensi pengolahan, maka
pertumbuhan tanaman tersebut diamati dan diukur selama penelitian berlangsung. Pertumbuhan
tanaman yang diamati adalah tinggi tanaman dan jumlah batang.
Metode Analisis
Analisis logam pada penelitian ini yaitu dengan ekstraksi menggunakan aqua regia yang
kemudian kandungan logam pada sampel dianalisis menggunakan AAS.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebelum reaktor dioperasikan, dilakukan karakterisasi awal lindi untuk tiga parameter
logam yaitu Fe, Cu, dan Zn serta pH dan temperatur. Tabel 2 di bawah ini menunjukkan
karakterisasi awal lindi
SW5 - 5
Tabel 2. Karakterisasi awal lindi
Parameter Satuan Nilai
pH - 6,41
Temperatur 0C 28,6
Besi (Fe) mg/L 75,92
Tembaga (Cu) mg/L 4,271
Seng (Zn) mg/L 22,18
Lindi dialirkan pada keempat reaktor dengan debit tertentu agar lindi ada dalam reaktor
selama 9 hari. Setelah 9 hari dilakukan pengukuran terhadap efluen lindi pada keempat reaktor
dengan parameter-parameter seperti, pH, temperatur, Fe, Cu dan Zn. Pada hari ke-9 sampel diambil
dari efluen keempat reaktor. Sampel tersebut kemudian diukur parameter pH, temperatur, Fe, Cu,
dan Zn.
Lindi yang dialirkan memiliki pH sekitar 6,41 dan temperatur 28,60C. Temperatur yang
direkomendasikan untuk Cyperus papyrus adalah 23-280C (http://www.desert-
tropicals.com/Plants/Cyperaceae/Cyperus_papyrus.html) dan menurut sumber yang lain tanaman ini
tidak cukup kuat untuk bertahan pada temperatur yang sangat rendah di musim dingin dan
pertumbuhannya akan lebih cepat pada musim semi
(http://www.provenwinners.com/plants/detail.cfm?photoID=8475). pH yang dapat ditoleransi oleh
tanaman ini adalah 6-8,5. Berdasarkan kondisi di atas, dapat disimpulkan bahwa lingkungan sekitar
mendukung tanaman Cyperus papyrus untuk tumbuh.
Setelah pengoperasian reaktor selama 9 hari, maka diperoleh data pH dan temperatur efluen
lindi hasil pengolahan yang ditunjukkan oleh Tabel 3 di bawah ini. Berdasarkan data pada tabel di
bawah ini diketahui bahwa constructed wetland mampu menaikkan pH dan menurunkan
temperatur.
Tabel 3. pH dan temperatur efluen lindi
Reaktor pH Temperatur (oC)
Aliran horisontal 7,56 27,7
Blanko aliran horisontal 7,59 27,5
Aliran vertikal 7,36 27,4
Blanko aliran vertikal 7,26 27,4
Penyisihan logam (Fe, Cu dan Zn)
Data yang diperoleh setelah pengoperasian selama 9 hari dapat dilihat pada Gambar 2,
Gambar 3 dan Gambar 4 di bawah ini. Secara keseluruhan efisiensi penyisihan yang ditunjukkan
oleh ketiga grafik yaitu di atas 90%. Bahkan efisiensi penyisihan untuk Cu dan Zn di atas 95%.
Penyisihan Fe pada reaktor vertikal menunjukkan nilai yang lebih besar dibandingkan
reaktor horizontal. Hasil yang sama ditunjukkan pula oleh penelitian yang pernah dilakukan oleh
Arda Yalcuk dan Aysenur Ugurlu (2009) bahwa reaktor vertikal mampu menyisihkan besi dengan
efisiensi 40% sementara reaktor horizontal hanya 17%.
Penyisihan Cu dan Zn pada reaktor horizontal menunjukkan nilai yang lebih tinggi
dibandingkan reaktor vertikal. Grafik di bawah ini juga menunjukkan bahwa reaktor dengan dan
tanpa tanaman memberikan efisiensi hampir sama.
SW5 - 6
Gambar 2. Grafik penyisihan besi (Fe) Gambar 3. Grafik penyisihan tembaga (Cu)
Keterangan:
H : reaktor sistem aliran horisontal
BLH : reaktor blanko sistem aliran horisontal
V : reaktor sistem aliran vertikal
BLV : reaktor blanko sistem aliran vertikal
Gambar 4. Grafik penyisihan seng (Zn)
Tabel 4. Konsentrasi awal dan akhir logam pada media tanah
Reaktor Konsentrasi Fe (mg/g) Konsentrasi Cu (mg/g) Konsentrasi Zn (mg/g)
Awal Akhir Awal Akhir Awal Akhir
Horisontal
785,70
1047,00
1,25
1,69
10,11
13,58
Blanko horisontal 996.13 1,60 12,95
Vertikal 845.52 1,36 10,93
Blanko vertikal 814.91 1,31 10,55
H BLH V BLV
Efluen 6.542 6.728 3.46 4.272
Influen 75.92 75.92 75.92 75.92
Efisiensi 91.38 91.14 95.44 94.37
88
89
90
91
92
93
94
95
96
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Efis
ien
si (
%)
Ko
nse
ntr
asi
(mg/
l)
Jenis reaktor
H BLH V BLV
Efluen 0.079 0.083 0.116 0.14
Influen 4.271 4.271 4.271 4.271
Efisiensi 98.15 98.06 97.28 96.72
96
97
97
98
98
99
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
Efis
ien
si (
%)
Ko
nse
ntr
asi
(mg/
l)
Jenis reaktor
H BLH V BLV
Efluen 0.509 0.518 0.545 0.555
Influen 22.18 22.18 22.18 22.18
Efisiensi 97.71 97.66 97.54 97.50
97
97
97
98
98
98
98
98
98
0
5
10
15
20
25
Efis
ien
si (
%)
Ko
nse
ntr
asi (
mg/
l)
Jenis reaktor
SW5 - 7
Penyisihan logam oleh media tanah
Pada penelitian ini media yang digunakan adalah campuran tanah Lembang dan pasir dari
Sungai Cikapundung. Media tanah yang digunakan dianalisa kandungan logamnya terlebih dahulu
untuk mengetahui seberapa banyak logam yang terdapat dalam media sebelum digunakan dalam
penelitian. Konsentrasi awal dan akhir logam dari media tanah yang digunakan ditunjukkan oleh
Tabel 4 di atas.
Setelah pengoperasian reaktor selama 9 hari, media tanah dari masing-masing reaktor
dianalisis kandungan logamnya. Sampel tanah diambil dari reaktor secara acak. Untuk menentukan
berat logam dalam media tanah diperlukan data berat basah dan kadar air media tanah dari masing-
masing reaktor yang digunakan karena kondisi media tanah sebelum dan setelah pengaliran lindi
berbeda. Tabel 5 di bawah ini menunjukkan berat basah sebelum dan setelah lindi dialirkan serta
kadar air (%) media tanah untuk masing-masing reaktor.
Tabel 5. Berat basah dan kadar air pada masing-masing reaktor
Reaktor Berat basah
awal (kg)
Berat basah
akhir (kg)
Kadar Air
(%)
Aliran horisontal 15 50 84,60
Blanko aliran horisontal 15 50 83,81
Aliran vertikal 17,5 20 44,38
Blanko aliran vertikal 17,5 20 42,28
Gambar 5 di bawah ini memperlihatkan penambahan jumlah logam dalam media
constructed wetland. Nilai ini merupakan selisih antara berat logam sebelum dan setelah pengaliran
lindi. Hal ini sesuai dengan pernyataan dalam sebuah sumber yang menyebutkan bahwa tanah pada
sistem wetland secara potensial efektif memerangkap logam, yang disebabkan oleh imobilitas relatif
sebagian besar logam dalam tanah (Jindal et al, 2005). Konsentrasi logam pada reaktor blanko lebih
tinggi dibandingkan reaktor tanaman, hal ini disebabkan dalam reaktor hanya terdapat media,
sehingga logam hanya akan terakumulasi dalam media tanah.
Outlet Outlet
Aliran horizontal Aliran vertikal
Gambar 6. Denah reaktor Keterangan:
a: lubang inlet
b: pipa inlet
c: lubang inlet
Gambar 5. Penambahan jumlah logam dalam media
tanah
Penyerapan logam oleh tanaman Cyperus papyrus
Gambar 6 di atas menunjukkan denah reaktor dan posisi tanaman yang ditanam pada
masing-masing reaktor. Tabel 6 dan Tabel 7 di bawah ini memperlihatkan jumlah logam yang
terdapat dalam setiap organ tanaman Cyperus papyrus. Pada reaktor horisontal, persentase berat Fe
yang terdapat dalam akar tanaman adalah 84,65%, pada batang 10,67% dan pada daun 4,86%.
0.55
2.35
0.68
1.81
0.18 0.13 0.10 0.09
0.841.06
0.570.69
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
Horisontal Blanko horisontal
Vertikal Blanko vertikal
Be
rat
loga
m (
g)
Penambahan Logam dalam Media
Penambahan Fe
Penambahan Cu
Penambahan Zn
SW5 - 8
Persentase berat Cu pada akar adalah 40,86%, pada batang 33,65% dan pada daun 25,49. Persentase
berat Zn pada akar adalah 51,08%, pada batang 43,47% dan pada daun 5,45%. Persentase berat
besi yang terdapat pada akar pada reaktor horizontal adalah 88,10%, pada batang 8,14% dan pada
daun 3,76%. Persentase berat Cu pada akar 55,23%, pada batang 34,83% dan pada daun 9,94%.
Persentase berat Zn pada akar adalah 68,85%, pada batang 20,28% dan pada daun 10,87%.
Dari kedua tabel ini terlihat bahwa secara umum logam paling banyak terdapat dalam akar
dibandingkan organ bagian atas. Hasil yang sama ditunjukkan oleh penelitian yang dilakukan oleh
Jindal et al (2005), Lesage et al (2007) dan Yalcuk et al (2009) bahwa pada umumnya kandungan
logam tertinggi terdapat dalam akar dibandingkan organ bagian atasnya. Organ bagian atas hanya
sedikit memberikan kontribusi dalam menyerap logam. Hal ini disebabkan akar bersentuhan
langsung dengan lindi yang mengandung logam sementara organ di bagian atasnya mengandalkan
translokasi, dimana kemampuan translokasi setiap logam berbeda-beda.
Menurut B.J. Alloway (1995) logam Fe dan Cu termasuk logam yang immobile dalam
tanaman, artinya jika daun tanaman dipotong maka unsur ini tidak akan berpindah pada daun yang
baru tumbuh. Unsur ini hanya akan terdapat dalam daun yang lama. Daun yang hijau dapat
mengakumulasi Cu2+
dalam konsentrasi yang tinggi dan selanjutnya tidak diteruskan pada daun dan
jaringan lain yang baru. Sementara Zn termasuk unsur yang mobile, yang terakumulasi dalam
tanaman. Zn merupakan unsur yang diklasifikasikan mudah ditranslokasikan ke bagian atas
tanaman sementara Cu merupakan unsur yang kemampuan translokasinya di kelas menengah.
Mekanisme absorpsi Cu dan Zn sama sehingga absorpsi kedua unsur ini bersifat antagonis.
Tabel 6. Berat logam yang terakumulasi di setiap organ tanaman pada reaktor horisontal
Tanaman
Berat besi (mg) Berat tembaga (mg) Berat seng (mg)
Dalam
akar
Dalam
batang
Dalam
daun
Dalam
akar
Dalam
batang
Dalam
daun
Dalam
akar
Dalam
batang
Dalam
daun
Tanaman 1 860,57 59,97 20,83 1,31 1,08 0,46 20,02 11,87 1,07
Tanaman 2 424,97 64,06 24,47 0,45 0,37 0,60 16,05 11,09 1,85
Tanaman 3 657,26 75,99 49,90 0,90 0,25 0,55 14,04 12,16 1,33
Tanaman 4 218,39 72,45 24,18 0,88 1,21 0,59 6,29 12,88 1,77
Total 2161,18 272,46 119,37 3,53 2,91 2,20 56,40 48,00 6,02
Tabel 7. Berat logam yang terakumulasi di setiap organ tanaman pada reaktor vertikal
Adanya logam yang terdapat dalam organ tanaman (akar, batang dan daun) membuktikan
bahwa tanaman Cyperus papyrus menyerap logam dari lindi yang dialirkan pada reaktor dan logam
dapat ditranslokasikan pada organ batang dan daun. Setelah diketahui efluen yang keluar dari
reaktor, pertambahan logam dalam media serta jumlah logam dalam tanaman, maka dapat dibuat
kesetimbangan massa dari ketiga logam yang dianalisis. Tabel 8, Tabel 9 dan Tabel 10 di bawah
ini menggambarkan kesetimbangan massa dari ketiga logam yang dianalisis untuk tiap-tiap reaktor.
Tanaman
Berat besi (mg) Berat tembaga (mg) Berat seng (mg)
Dalam
akar
Dalam
batang
Dalam
daun
Dalam
akar
Dalam
batang
Dalam
daun
Dalam
akar
Dalam
batang
Dalam
daun
Tanaman 1 881,17 30,75 21,67 1,59 0,66 0,38 18,36 6,92 2,85
Tanaman 2 439,10 66,92 26,24 0,73 1,55 0,44 11,71 3,57 1,58
Tanaman 3 832,88 109,79 26,77 1,99 2,31 0,40 31,79 6,61 3,00
Tanaman 4 975,80 43,88 45,66 5,79 1,14 0,45 10,79 2,43 2,25
Tanaman 5 348,39 70,03 28,20 1,35 1,56 0,40 3,89 3,03 2,40
Total 3477,33 321,38 148,53 11,45 7,22 2,06 76,55 22,55 12,08
SW5 - 9
Tabel 8. Kesetimbangan massa Fe Tabel 9. Kesetimbangan massa Cu
Komponen Aliran horisontal Aliran vertikal
Berat
(mg) %
Berat
(mg) %
Lindi masuk 4099,68 2754,98
Penambahan
di tanah 553,80 13,51 680,33 24,69
Akar 2161,18
62,27
3477,33
143,28 Batang 272,46 321,38
Daun 119,37 148,53
Lindi keluar 353,27 8,62 125,56 4,56
Kehilangan 639,61 15,60 - -
Komponen Aliran horisontal Aliran vertikal
Berat
(mg) %
Berat
(mg) %
Lindi masuk 230,63 154,99
Penambahan
di tanah 179,83 77,97 102,90 66,40
Akar 3,53
3,75
11,45
13,38 Batang 2,91 7,22
Daun 2,20 2,06
Lindi keluar 4,27 1,85 4,21 2,72
Kehilangan 37,89 16,43 27,14 17,51
Tabel 10. Kesetimbangan massa Zn
Komponen Aliran horisontal Aliran vertikal
Berat
(mg) %
Berat
(mg) %
Lindi masuk 1197,72 804,87
Penambahan
di tanah 839,60 70,10 565,12 70,21
Akar 56,40
9,22
76,55
13,81 Batang 48,00 22,55
Daun 6,02 12,08
Lindi keluar 27,49 2,29 19,78 2,46
Kehilangan 220,22 18,39 108,78 13,52
Tabel di atas memperlihatkan bahwa logam dari lindi sebagian besar terdapat dalam tanah,
kecuali untuk kesetimbangan massa Fe. Kesetimbangan massa Fe relatif terhadap total lindi yang
masuk pada reaktor aliran horisontal menunjukkan bahwa logam yang diambil oleh tanaman adalah
62,27% sementara yang terakumulasi dalam media tanah 13,51%. Hal ini membuktikan bahwa
tingkat penyerapan Fe oleh tanaman cukup tinggi. Kehilangan Fe pada reaktor aliran horisontal
adalah 15,60% dan logam yang keluar sebagai efluen adalah 8,62%. Kesetimbangan massa Fe pada
reaktor aliran vertikal tidak seperti kesetimbangan massa logam yang lain. Pada sistem aliran ini
tanaman Cyperus papyrus mampu menyerap logam dengan daya yang sangat tinggi, yang
menyebabkan berat Fe dalam tanaman melebihi berat logam dari lindi yang dialirkan. Hal ini dapat
terjadi karena media tanah yang digunakan dalam constructed wetland telah memiliki kandungan
besi yang cukup tinggi sebelum reaktor dialiri lindi yang mengandung logam. Alloway (1995)
menemukan hubungan antara konsentrasi besi dalam tanah dan dalam tanaman adalah sebanding,
semakin besar konsentrasi Fe dalam tanah maka konsentrasi logam dalam tanaman akan semakin
tinggi.
Pada reaktor aliran horisontal, logam Cu yang dapat diserap oleh tanaman adalah 3,75%,
yang terdapat dalam media tanah 77,97%, yang keluar sebagai efluen 1,85% dan kehilangan logam
ini adalah 16,43%. Zn yang dapat diserap oleh tanaman adalah 9,22%, yang terdapat dalam media
tanah 70,10%, yang keluar sebagai efluen 2,29% dan kehilangan Zn pada sistem ini adalah 18,39%.
Pada reaktor aliran vertikal, logam Cu yang dapat diserap oleh tanaman adalah 13,38%,
yang terdapat dalam media tanah 66,40%, yang keluar sebagai efluen 2,72% dan kehilangan logam
ini adalah 27,14%. Zn yang dapat diserap oleh tanaman adalah 13,81%, yang terdapat dalam media
tanah 70,21%, yang keluar sebagai efluen 2,46% dan kehilangan Zn pada sistem ini adalah 13,52%.
Dari ketiga logam yang dianalisis, logamCu merupakan logam yang paling kecil daya
absorpsinya, hal ini terlihat pada kesetimbangan massa pada reaktor horisontal dimana persentase
Cu hanya 3,75%, begitupula pada reaktor vertikal, Cu yang diambil oleh tanaman adalah 13,38%.
Hal ini berkaitan dengan kemampuan translokasi Cu yang rendah selain itu karena adanya unsur
lain yang bersifat antagonis. Menurut Alloway (1995) terkait hubungan antara konsentrasi logam
dalam tanah dan tanaman, untuk Cu dan Zn pun berlaku hubungan sebanding, namun Cu akan lebih
SW5 - 10
banyak terdapat dalam tanah dibandingkan dalam tanaman. Sementara untuk Zn, berlaku
kebalikannya, Zn akan lebih banyak terdapat dalam tanaman dibandingkan dalam tanah. Hal ini
terkait dengan kemampuan transfer logam dari tanah ke tanaman Zn lebih tinggi dibandingkan Cu.
Tingkat penyerapan yang masih rendah terutama untuk Cu dan Zn yang ditunjukkan oleh Tabel 9
dan Tabel 10 dapat pula disebabkan oleh umur tanaman yang masih muda, karena laju dan luas
pergerakan logam dalam tanaman tergantung pada logam yang bersangkutan, organ tanaman, dan
umur tanaman atau karena tanaman ini kurang cocok dalam menyisihkan logam dalam lindi.
Berdasarkan kesetimbangan massa tersebut dapat disimpulkan bahwa reaktor aliran vertikal
lebih efektif dalam menyisihkan logam dalam lindi, karena logam yang diserap oleh tanaman lebih
tinggi dibandingkan reaktor aliran horisontal. Hal ini terkait dengan jumlah rumpun yang
digunakan, semakin banyak tanaman maka penyisihan logam akan semakin baik. Tentu saja dengan
memperhatikan jarak tanam antar tanaman yang mempengaruhi ruang gerak tanaman untuk
tumbuh.
Pola Pertumbuhan Cyperus papyrus
Tabel 11 di bawah ini menunjukkan penambahan jumlah batang Cyperus papyrus setelah
pengaliran lindi selama 9 hari pada masing-masing reaktor. Setelah 9 hari terjadi penambahan
jumlah batang pada setiap tanaman yang ditanam pada kedua reaktor, kecuali tanaman 4 pada
reaktor vertikal. Batang tanaman nomor 4 pada reaktor vertikal jumlahnya tetap setelah 9 hari
pengaliran lindi. Hal ini terjadi karena kondisi setiap tanaman berbeda, meskipun tidak terjadi
penambahan jumlah batang pada tanaman ini, tetapi tinggi tanaman bertambah. Penambahan batang
tanaman juga terjadi pada tanaman blanko yaitu Cyperus papyrus yang ditanam pada wadah lain
menggunakan air kran. Fungsi tanaman blanko adalah sebagai pembanding untuk mengetahui
pengaruh lindi terhadap pertumbuhan Cyperus papyrus.
Tabel 11. Jumlah batang Cyperus papyrus pada masing-masing reaktor
Tabel 12 menunjukkan pola pertumbuhan tanaman selama 9 hari pada reaktor dengan
sistem aliran horizontal dan vertikal. Tinggi awal tanaman hampir sama yaitu sekitar 30-40 cm.
Tinggi tanaman pada kedua reaktor mengalami penambahan. Tanaman pada reaktor horizontal
mengalami penambahan tinggi yang lebih cepat dibandingkan tanaman pada reaktor vertikal.
Kemungkinan hal ini terjadi karena tanaman pada reaktor vertikal menyerap logam (terutama Fe)
lebih banyak dibandingkan reaktor horisontal,yang menyebabkan pertumbuhan tanaman terganggu,
karena keberadaan logam tersebut dalam tanaman.
Reaktor
Jumlah batang Penambahan
jumlah batang
setelah 9 hari
(batang) Hari ke-0 Hari ke-9
Reaktor horizontal
Tanaman 1 40 43 3
Tanaman 2 49 51 2
Tanaman 3 41 42 1
Tanaman 4 36 38 2
Reaktor vertikal
Tanaman 1 35 36 1
Tanaman 2 38 40 2
Tanaman 3 30 32 2
Tanaman 4 42 42 0
Tanaman 5 39 40 1
Blanko 37 38 1
SW5 - 11
Tanaman blanko mengalami penambahan tinggi yang tidak terlalu signifikan selama
pengoperasian reaktor. Penambahan tinggi tanaman blanko hanya sekitar 1,1 cm selama 9 hari. Hal
ini disebabkan tanaman pada kedua reaktor yang dialiri lindi nutrientnya terjaga sehingga dapat
tumbuh lebih baik dibandingkan tanaman yang hanya menggunakan air kran.
Tabel 12. Pola pertumbuhan Cyperus papyrus
Jenia aliran pada reaktor Tinggi batang (cm)
Hari ke-
0
Hari ke-
2
Hari ke-
4
Hari ke-
6
Hari ke-
8
Hari ke-
9
Aliran horizontal
Tanaman 1 30 31,3 32 33,5 36 39
Tanaman 2 35,1 35,6 36,5 38,4 40,4 42,5
Tanaman 3 35 35,7 36,8 38,5 40,3 41,3
Tanaman 4 38,6 39,8 41 41,8 43,5 45,3
Aliran vertikal
Tanaman 1 40,7 40,9 41,1 41,3 41,7 42
Tanaman 2 41,3 41,7 42,3 43,5 44 45,5
Tanaman 3 40,9 41,5 42,2 42,7 43,3 44
Tanaman 4 39,6 40 40,5 40,9 41,5 42
Tanaman 5 39,4 39,9 40,4 40,8 41,5 42,1
Blanko 42,6 42,8 43 43,3 43,5 43,7
KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa penyisihan logam Fe,
Cu dan Zn pada lindi menggunakan constructed wetland mencapai lebih dari 90%. Penyisihan Fe
pada reaktor horisontal sebesar 91,38% dan pada reaktor vertikal 95,44%. Penyisihan Cu pada
reaktor horisontal 98,15% dan pada reaktor vertikal 97,28%, dan penyisihan Zn pada reaktor
horisontal 97,71% sementara pada reaktor vertikal 97,54%. Untuk logam Cu dan Zn, sebagian besar
logam terakumulasi dalam tanah, lain halnya dengan Fe, pada reaktor horisontal 62,27% Fe terdapat
dalam tanaman, bahkan pada reaktor vertikal jumlah Fe dalam tanaman melebihi jumlah Fe yang
masuk dari lindi. Secara keseluruhan, logam yang terdapat dalam tanaman sebagian besar
terakumulasi dalam akar tanaman.
Selama lindi dialirkan pada reaktor, Cyperus papyrus dapat tumbuh. Hal ini ditandai dengan
adanya penambahan jumlah batang dan tinggi tanaman. Penambahan tinggi tanaman pada reaktor
dengan sistem aliran horizontal lebih besar dibandingkan reaktor dengan sistem aliran vertikal.
Kemungkinan hal ini terjadi karena tanaman pada reaktor vertikal menyerap logam (terutama Fe)
lebih banyak dibandingkan reaktor horisontal,yang menyebabkan pertumbuhan tanaman terganggu,
karena keberadaan logam tersebut dalam tanaman.
Berdasarkan hasil penelitian ini disimpulkan bahwa reaktor vertikal lebih efektif
menyisihkan logam Fe, Cu dan Zn dibandingkan dengan reaktor horisontal. Selain itu, jenis
tanaman Cyperus papyrus kurang cocok digunakan untuk menyisihkan logam karena sebagian
besar logam masih terakumulasi dalam tanah (media).
UCAPAN TERIMA KASIH Penelitian ini didukung oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI) pada tahun 2009.
SW5 - 12
DAFTAR PUSTAKA
Alloway, B.J., 1995, Heavy Metals in Soils, Blackie Academic & Professional, Glasgow.
Bean, Mc., 1995, Solid Waste Landfill Engineering & Design, Mc. GRaw Hill, New York.
Jindal, R., N., Samorkhom, Cadmium Removal from Wastewater in Constructed Wetlands, 2005,
Practice Periodical of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste Management.
Lesage, E., D.P.L., Rousseau, E., Meers, A.M.K., Van de Moortel, G., Du Laing, F.M.G., Tack, N.,
De Pauw, M.G., Verloo, Accumulation of Metals in the Sediment and Reed Biomass of a
Combined Constructed Wetland Treating Domestic Wastewater, 2007, Water, Air, & Soil
Pollution Volume 183 Number 1-4, Pages 253-264.
Mengzhi, Chen, Yingying Tang, Xianpo Li, Zhaoxiang Yu, Study on the Heavy Metals Removal
Efficiencies of Constructed Wetlands with Different Substrates, 2009, J. Water Resources
and Protection Volume 1, Pages 1-57.
Reeds, S.C., Crites, R.W., 1995, Natural Systems for Waste Management and Treatment, McGraw
Hill.Inc, New York.
Yalcuk, Arda, Aysenur,Ugurlu, 2009, Comparison of horizontal and vertical constructed wetland
systems for landfill leachate treatment, Biosource Technology, Pages 2521-2526.
Yeh, T.Y., 2008, Removal of Metals in Constructed Wetlands, Practice Periodical of Hazardous,
Toxic, and Radioactive Waste Management, Pages 96-101.
http://www.akvo.org/wiki/index.php/Free-Water_Surface_Constructed_Wetland
http://www.akvo.org/wiki/index.php/Vertical_Flow_Constructed_Wetland
http://www.akvo.org/wiki/index.php/Horizontal_Subsurface_Flow_Constructed_Wetland
http://www.desert-tropicals.com/Plants/Cyperaceae/Cyperus_papyrus.html, 14 Januari 2010
http://www.provenwinners.com/plants/detail.cfm?photoID=8475, 14 Januari 2010