1. Aplikasi Data1.1 Metode Pengolahan BOD dengan menggunakan Model ProgrammingKebutuhan air bagi mayoritas warga banyak bergantung pada pasokan air sumber perairan seperti sungai atau danau. Air Sungai atau danau biasanya digunakan oleh Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) sebagai bahan baku air minum. Namun, konsentrasi limbah dan beban pencemaran yang diterima oleh sungai atau danau ini meningkat karena adanya berbagai aktifitas warga, sedangkan daya dukung SDA dan daya tampung beban pencemaran semakin menurun. 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 dukung dan daya tampungnya.Besarnya kapasitas beban (daya dukung) sungai agar tidak tercemar dihitung dengan mengalikan besarnya beban BOD limbah yang tidak mencemari sesuai baku mutu sungai (dalam mg/l) dengan debit aliran sungai (dalam m3/detik). Dari hasil perkalian ini setelah dikonversi akan diperoleh satuan kapasitas beban BOD dalam ton/hari. Sedangkan beban pencemaran dihitung dengan mengalikan BOD limbah yang masuk ke sungai (dalam mg/l) dengan besarnya debit aliran sungai (dalam m3/detik). Dari hasil perkalian ini setelah dikonversi pada akhirnya akan diperoleh satuan beban pencemaran BOD dalam ton/hari (Razif dan Yuniarto, 2004 dalam Maulidya 2008).Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 110 Tahun 2003, daya tampung beban pencemaran air adalah kemampuan air pada suatu sumber air untuk menerima masukan beban pencemaran tanpa mengakibatkan air tersebut menjadi cemar. Penetapan daya tampung beban pencemaran air dapat dilakukan dengan menggunakan perhitungan neraca massa komponen-komponen sumber pencemaran atau menggunakan model matematik yang dikembangkan oleh Streeter-Phelps.1.1.1 Perhitungan Beban Cemaran BOD dengan Aplikasi Program Qual2ePerhitungan beban cemaran dikembangkan oleh Streeter-Phelps (1925) dimana penentuan beban pencemaran air didasarkan pada kurva defisit DO (Disolved Oxygen) dengan anggapan bahwa kebutuhan oksigen (BOD) di air diperlukan untuk kehidupan perairan sehingga kebutuhan oksigen di air ini dapat digunakan untuk mengukur terjadinya pencemaran.Pemodelan Streeter-Phelps hanya terbatas pada dua fenomena, yaitu proses pengurangan oksigen terlarut oleh proses bakteri dan proses kelarutan oksigen dalam air oleh proses aerasi. Selanjutnya model ini pada tahun 1970 dikembangkan oleh Texas Water Development Board yang disebut paket software DOSAG1. Program DOSAG1 selanjutnya oleh Texas Water Development Board dikembangkan kemampuannya untuk menghitung DO, BOD, Temperatur dengan pengaturan Temperatur dilakukan secara internal selama simulasi dilakukan, paket software ini disebut sebagai Qual I. Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (US Environmental Protect Agency) akhirnya mengambil alih pengembangan Qual I dikembangkan menjadi paket program Qual II, yang lebih mampu untuk melaksanakan simulasi pada badan air sungai yang lebih kompleks dan mampu mensimulasikan interaksi dengan lingkungan yang berhubungan dengan fotosintesa, simulasi berbagai macam nutrient dan keterkaitannya dengan oksigen terlarut. Simulasi dapat dilakukan dalam aliran steady dan unsteady. yang dapat menjalankan pada sistem operasi Windows 98 dan paket program Qual2e bersifat public domain.(Wiwoho,2005)USEPA telah merangkum persamaan dinamika internal menjadi modul-modul persamaan model matematik yang diintegrasikan dengan persamaan model aliran satu dimensi. Persamaan tersebut oleh USEPA digunakan untuk menghitung perubahan : BOD, DO, Nitrogen sebagai nitrat-nitrit-amoniak, posphat sebagai phospat organic dan coliform.Persamaan perubahan BOD dapat dituliskan sebagai berikut :

= (K1 BOD K3 BOD)

dimana :BOD = Biological Oxygen Demand (mg BOD/L)K1 = Koefisien Deoksigenasi (hari-1)K3 = Koefisien Peluruhan BOD (hari-1)t = waktuPemrograman linier menggunakan model matematika untuk menggambarkan suatu masalah. Sifat linier di sini berarti semua fungsi matematika harus berupa fungsi linier. Kata pemrograman di sini bukan berarti program komputer, melainkan perencanaan (Hillier dan Lieberman, 2008). Model linear programming (LP) telah banyak diaplikasikan untuk mengoptimalkan masalah alokasi sumber daya. Seperti namanya, model LP mempunyai dua karakteristik dasar, yaitu fungsi tujuan dan kendala yang merupakan fungsi linear dari variabel keputusan (Maulidya, 2008)

1.1.2 Perhitungan Tingkat Persebaran Pencemaran dengan Menggunakan Aplikasi Sistem Informasi Geografis (SIG) Perkembangan industri yang tinggi berpotensi untuk terjadinya pencemaran lingkungan hidup dan turut berkontribusi terhadap penurunan kualitas air. Pencemaran air perlu dikendalikan, karena dapat mengganggu ekosistem lingkungan hidup. Pengendalian yang baik dapat menjaga ketersediaan air yg berkualitas untuk makhluk hidup. Salah satu cara untuk melakukan pengendalian terhadap pencemaran air adalah dengan menganalisisa tingkat kualitas air di sekitar kawasan-kawasan industri. SIG adalah aplikasi yang digunakan untuk menentukan tingkat pencemaran air melalui analisis cluster untuk mengelompokkan tingkat pencemaran yang terjadi dan mengolah data spasial.1.1.2.1 Pencemaran AirAir sebagai salah satu komponen sumber daya alam terpenting yang harus dipergunakan untuk sebesar-besarnya bagi kemakmuran rakyat. Untuk itu air perlu dikelola secara baik agar tersedia dalam jumlah yang aman, baik kuantitas maupun kualitasnya dan bermanfaat bagi kehidupan manusia serta makhluk hidup lainnya agar tetap berfungsi secara ekologis, guna menunjang pembangunan yang berkelanjutan.Pencemaran air dapat diindikasikan dengan turunnya kualitas air sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak dapat berfungsi sesuai dengan peruntukannya. Tingkat tertentu yang dimaksud adalah baku mutu air yang ditetapkan dan berfungsi sebagai tolok ukur untuk menentukan telah terjadinya pencemaran air, juga merupakan arahan tentang tingkat kualitas air yang akan dicapai atau dipertahankan oleh setiap program kerja pengendalian pencemaran air. Secara umum proses terjadinya pencemaran air dapat dikelompokkan ke dalam dua kategori, yaitu :a) Pencemaran yang berasal dari sumber-sumber langsung (direct contaminant sources), yaitu buangan (effluent) yang berasal dari sumber pencemar limbah hasil pabrik atau suatu kegiatan dan limbah. b) Pencemaran yang berasal dari sumber-sumber tak langsung (indirect contaminant sources), yaitu kontaminan yang masuk dan bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah atau pori-pori tanah dan bebatuan.

1.1.2.2 Analisis ClusterAnalisis cluster adalah suatu metode untuk mengelompokkan data set ke dalam beberapa kelompok yang memiliki karakteristik yang sama atau serupa. Metode pengelompokan yang konvensional membatasi setiap titik dari data yang diatur tepat ke satu cluster.Tujuan dari analisis cluster adalah untuk mempartisi suatu set data menjadi dua kelompok atau lebih dengan berdasarkan kesamaan karakteristik khusus yang dimilikinya. Berikut adalah salah satu gambar contoh hasil dari perhitungan kebutuhan BOD dalam perairan pada suatu daerah dengan menggunakan aplikasi SIG (Muziburrahman, dkk 2013)

Gambar. Distribusi Spasial dari BOD1.1.3 Aplikasi Transformasi LaplacePenentuan Biochemical Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen dipakai sebagai tambahan penentuan DO, karena tes BOD merupakan salah satu metode untuk mengevaluasi kebutuhan oksigen secara biokimia. BOD didefinisikan sebagai jumlah oksigen yang diperlukan oleh bakteri untuk mendekomposisikan bahan organic (hingga stabil) pada kondisi aerobik. Oleh karena itu, tujuan pemeriksaan BOD adalah untuk menentukan pencemaran air akibat limbah domestik atau limbah industri. Umumnya makin tinggi BOD makin tinggi tingkat pencemarannya.Metode transformasi Laplace adalah suatu metode operasional yang dapat digunakan secara mudah untuk menyelesaikan persamaan diferensial linier. Persamaan empiris BOD orde pertama pada model DO dalam suatu aliran telah dikembangkan secara luas pada tahun 1925 oleh Streeter dan Phelps. Kemudian dikembangkan lagi untuk reaksi BOD orde 3/2 dan multiorde. Jika ditinjau dari kejadian alam sebenarnya, fenomena kejadian disungai sangatlah rumit. Untuk itu diperlukan beberapa penyederhanaan dengan asumsi sebagai berikut :a) Penentuan persamaan DO digunakan persamaan BOD, yaitu persamaan DO dengan reaksi BOD orde pertama dan orde 3/2.b) Kondisi aliran yang terjadi adalah mantap dan seragam sehingga pengaruh dispersi pada BOD dan DO pada sungai diabaikan.c) Konstanta laju reaksi dan konstanta laju reaerasi merupakan parameter yang tetap dan tidak dipengaruhi oleh kondisi lingkungan serta parameterparameter lain.

1.1.3 Persamaan BOD Orde Pertama model dasar dari konsentrasi BOD pada sungai dijelaskan oleh Streeter dan Phelps. Model BOD mendeskripsikan penguraian dari organic biodegradable yang dinyatakan sebagai persamaan BOD orde pertama disajikan dalam persamaan berikut : = - K1LdenganL = konsentrasi BOD (g/m3)k1 = konstanta laju reaksi orde pertama (hari-1), dengan k1 >0 (Yuliastuti, 2010)

1.2 Metode Pengolahan BOD dengan Reaktor1.2.1 Metode Konstruksi Surbsurface-Flow Wetland an Biofilter Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air bahwa pengelolaan limbah harus dilakukan agar kualitas air terjamin dan dalam kondisi alamiahnya. Status mutu air dalam kondisi tercemar apabila mutu air tidak memenuhi baku mutu air maka limbah yang akan dibuang ke perairan harus memenuhi standar baku mutu yang ada agar tidak mencemari lingkungan hidup. Suatu kegiatan yang tidak melakukan kegiatan penanggulangan pencemaran air maka dikenakan biaya penanggung jawab usaha dan atau kegiatan yang bersangkutan.Untuk mengatasi hal ini maka akan direncanakan suatu proses pengolahan limbah dengan biofilter dan konstruksi wetland menggunakan tumbuhan. Menggunakan konsep fitoteknologi karena metode ini murah. Selain itu, lahan yang digunakan untuk pengolahan limbah juga dapat dimanfaatkan sebagai taman sehingga mempunyai nilai estetika untuk lingkungan.Metode dilakukan di laboratorium dengan menguji kemampuan reaktor subsurface-flow wetland menggunakan tumbuhan dan biofilter dalam menurukan konsentrasi BOD dan COD air limbah. Metode ini dapat digunakan untuk mendapatkan nilai efisiensi removal BOD dan COD yang optimum pada outlet air limbah, mendapatkan rasio BOD/COD yang stabil, dan mendapatkan waktu detensi dan kerapatan tanam tumbuhan yang optimum pada pengolahan limbah menggunakan metode wetland dan biofilter menggunakan tumbuhan dalam mereduksi konsentrasi BOD dan COD.Tahapan proses metode tersebut adalah sebagai berikut :1. Penelitian pendahuluan mengenai karakteristik awal air limbah yang digunakan. 2. Aklimatisasi tumbuhan. Dilakukan sebagai proses adaptasi tumbuhan di lingkungan yang mengandung air limbah 3. Analisis penurunan BOD dan COD inlet dan outlet. Analisis COD menggunakan metode analisis Closed Reflux Titimetri. Sedangkan analisis BOD menggunakan metode 5-days BOD test 1.2.2 Metode Biologis Dalam beberapa dasawarsa telah berkembang berbagai metode pengolahan biologi dengan segala modifikasinya. Reaktor pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu: 1. Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reaktor); 2. Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reaktor). Di dalam reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaan tersuspensi. Proses lumpur aktif yang banyak dikenal berlangsung dalam reaktor jenis ini. Proses lumpur aktif terus berkembang dengan berbagai modifikasinya, antara lain: oxidation ditch dan kontak-stabilisasi. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa kelebihan, yaitu efisiensi penurunan BOD dapat mencapai 85%-90% (dibandingkan 80%-85%) dan lumpur yang dihasilkan lebih sedikit. Selain efisiensi yang lebih tinggi (90%-95%), kontak stabilisasi mempunyai kelebihan yang lain, yaitu waktu detensi hidrolis total lebih pendek (4-6 jam). Proses kontak-stabilisasi dapat pula menyisihkan BOD tersuspensi melalui proses absorbsi di dalam tangki kontak sehingga tidak diperlukan penyisihan BOD tersuspensi dengan pengolahan pendahuluan. Kolam oksidasi dan lagoon, baik yang diaerasi maupun yang tidak, juga termasuk dalam jenis reaktor pertumbuhan tersuspensi. Untuk iklim tropis seperti Indonesia, waktu detensi hidrolis selama 12-18 hari di dalam kolam oksidasi maupun dalam lagoon yang tidak diaerasi, cukup untuk mencapai kualitas efluen yang dapat memenuhi standar yang ditetapkan. Di dalam lagoon yang diaerasi cukup dengan waktu detensi 3-5 hari saja. Di dalam reaktor pertumbuhan lekat, mikroorganisme tumbuh di atas media pendukung dengan membentuk lapisan film untuk melekatkan dirinya. Berbagai modifikasi telah banyak dikembangkan selama ini, antara lain: 1. trickling filter 2. cakram biologi 3. filter terendam 4. reaktor fludisasi Seluruh modifikasi ini dapat menghasilkan efisiensi penurunan BOD sekitar 80%-90%. Ditinjau dari segi lingkungan dimana berlangsung proses penguraian secara biologi, proses ini dapat dibedakan menjadi dua jenis: 1. Proses aerob, yang berlangsung dengan hadirnya oksigen; 2. Proses anaerob, yang berlangsung tanpa adanya oksigen. Apabila BOD air buangan tidak melebihi 400 mg/l, proses aerob masih dapat dianggap lebih ekonomis dari anaerob. Pada BOD lebih tinggi dari 4000 mg/l, proses anaerob menjadi lebih ekonomis (Arif, 2010)

ReferensiMuhammad Arif, Latar, 2010. Pengolahan Limbah Cair dengan Metode Biologis. FKM.Universitas Esa Unggul.Maulidya, Ichda, dkk.2009.Studi Daya Dukung dan Daya Tampung Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir dengan Metode Linear Programming. Teknik Lingkungan. FTSP. ITS. SurbayaNita, Saraswaty Merdinia, dkk.2013.Analisis Daya Tampung Beban Pencemaran Sungai Mangetan Kanal Kabupaten Sidoarjo dengan Metode QUAL2Kw.Teknik Lingkungan. ITS. SurabayaRahman Hakin, Arief,2013. Penurunan BOD dan COD pada Air Limbah Katering Menggunakan Konstruksi Surbsurface-Flow Wetland dan Biofilter dengan Tumbuhan Kana (Canna indica).Teknik Lingkungan. FTSP. ITS.Surabaya.JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 2, No.1, (2013) 2337-3520 (2301-928X Print)