PEMANFAATAN TANAH DAN BIOMATERIAL MENJADI IPAL (Instalasi Pengolah Limbah Cair) UNTUK PEMURNIAN ZAT POLUTAN DARI LIMBAH CAIR DOMESTIK
Aflizar
Jurusan Teknologi Pertanian Politeknik Pertanian Universitas Andalas
Payakumbuh, 26271 .
e-mail: Aflizar_melafu@yahoo.com
Penelitian ini di danai oleh DUE-LIKE Politeknik Pertanian Negeri Payakumbuh
Abstrak
Tanah Vulkanik dan biomaterial seperti tempurung kelapa, kulit kemiri, sekam geotekstil dibuat menjadi IPAL untuk mengolah limbahcair Domestik (Rumah Tangga) dengan metoda Multy Soil Layering system (MSL) dan alatnya diberi nama MSL-Melafu (MSL-M)
MSL-M merupakan modifikasi dari MSL-sistem yang telah dikembangkan oleh T.Wakatsuki dan T.Masunaga di Shimane University Japan.MSL-Melafu terdiri dari balok campuran tanah dan lapisan permeabel berupa campuran kerekel, arang. Komponen campuran tanah sangat tergantung dari komponen sumber alam lokal tetapi diperkaya dengan pelet besi. Limbah cair domestik yang belum diolah dimasukan dalam MSL-M dengan tenaga gravitasi.
Kondisi aerobik terjadi pada lapisan permeabel sedangkan kondisi anaerobik berlangsung di balok campuran tanah. Kondisi aerobik dan anaerobik yang terjadi silih berganti dalam MSL-M baik untuk efisiensi pemurnian limbah cair Domestik.Nitrogen dipindahkan dengan 2 (dua) cara yaitu Nitrifikasi (aerobik) dan reduksi dibawah kondisi anaerobik. Pospat dipindahkan dengan pembentukan senyawa tidak larut dan bahan organik dipindahkan melalui dekomposisi dan absorbsi.
Hasil menunjukan bahwa MSL-M3 adalah cara efisien dalam pemurnian limbah cair domestik. Pengaturan dan lamanya aerasi kunci dalam meningkatkan efektivitas MSL-M.
Key word : MSL-M3. Tanah Campuran, Limbah cair Domestik, Kerekel-arang,
PENDAHULUAN
Metoda MSL meningkatkan kemampuan tanah secara langsung untuk memurnikan Limbah Cair (Wakatsuki, et al,1933). MSL-M umumnya terdiri dari balok campuran tanah dan isi antaranya adalah campuran kerekel-arang yang disusun berpola batubata.
MSL-M dapat dibagi dalam dua zone, aerobik dan anaerobik. aerobik kondisi terjadi pada lapisan antara yaitu campuran kerekel-arang yang mana tinggi proporsi total ruang pori. Balok tanah campuran berkemampuan tinggi mengasorbsi dan terisi penuh atau dijenuhi limbah cair sebagai tempat berkembangnya kondisi anaerobik.
Efisiensi MSL sistim dalam memurnikan limbah cair pada dasarnya tergantung pada distribusi kondisi aerobik dan anaerobik (Attananda et al, 2000, Wakatsuki et al, 2000).Kondisi aerobik meningkatkan nitrifikasi, dekomposisi bahan organik dan mengoksidasi besi ferro menjadi besi ferri, mempercepat penyerapan pospor. Tanah campuran ini didalamnta terdapat zone anaerobik, sehinga nitrat ditransformasi kedalam bentuk nitrit oksida dan gas Nitrogen (Wakatsuki et al, 1993).
Jika MSL sistim digunakan terus-menrus tanpa diberikan aerasi maka kondisi anaerobik akan dominan. Kondisi anaerobik yang kuat akan mengurangi efisiensi MSL sistim dalam memindahkan substansi organik, dan pospor (Luanmanee et al, 2001) sehingga aerasi esensial sekali untuk meningkatkan efektivitas MSL sistim untuk mengolah limbah cair Domestik (Luanmanee et al, 2005).
Alat yang dibuat dinamakan MSL-Melafu. Penelitian ini bertujuan (1) Mengetahui struktur terbaik Ipal MSL-Melafu mengolah limbah cair Domestik dari Rumah Tangga, (2) Mengetahui Efisiensi MSL-Melafu Mengolah Limbah Cair Domestik
BAHAN DAN METODA
MSL-M dari Tanah dan Biomaterial
Penelitian ini dilakukan secara bertahap, 1) tahap pertama adalah peumbukan biosorben tempurung kemiri; Arang Kulit kelapa, dan Sekam Padi serta pengambilan tanah vulkanis di sekitar Payakumbuh 2) tahap kedua merekayasa bahan Bio materaial dan tanah dalam suatu alat sesuai dengan gambar . 3) tahap ketiga Pengambilan Limbah cair dari Rumah Tangga di Payakumbuh. 3) analisa Kulalitas ait limbah cair domestik di payakumbuh sebelum dan sesuadah di proses dalam MSL-Melafu. Limbah Cair Domestik yang diambil dari beberapa sumber yaitu Limbah cair Rumah tangga (Domestik) dari keluarga sederhana dengan komposisi 1 ayah, 1 ibu dan 1 anak . Limbah Cair domestik sebelum dan sesedah diolah dilakukan dilakukan analisa pH, ORP, suhu, (BOD, COD, TSS, T-N yang dianalisa dilaboratorium Litbang Perindustrian Padang), Ikan survival dan kecepatan loading. Data dianalisa dengan statistik Korelasi yang diolah dengan Ms. Exel.
HASIL DAN PEMBAHASAN
MSL-M dari Tanah dan Biomaterial
MSL-M dibuat sama ukuranya dan bentuk box juga susunan baloknya dan posisi letak geotekstilnya sama persis dengan MSL-M2. Perbedaanya terletak pada tanah campuran penyusun balok tanah campuran dan material pengisi ruang antara permeabel balok. Balok tanah campuran terdiri dari tanah vulkanik, Arang kelapa, Abu sekam, arang kemiri dan pelet besi dengan komposisi pada tabel 1. Geotekstil diletakkan secara horizontal setebal 0,5 cm diantara balok campuran tanah sedangkan material pengisi ruang horizontal diatas dan bawah geotekstil diberi campuran kerekel, sekam dam arang kemiri . Aerasi bersumber dari pompa aquarium yang disalurkan dengan pipa berdiameter 1,5 cm yang ditanamkan ditengah MSL-M maksudnya agar udara mengalir merata dalam box MSL-M saat aerator dihidupkan.
Tabel 1. Komposisi Material Penyusun MSL-M dalam persentase berat
Limbah cair rumah tangga bersumber dari tempat yang sama sebelumnya dilakukan pra-pengolahan dalam septik tank. Limbah dialirkan ke MSL-M melalui pipa bentuknya segi empat agar merata mengalirkan limbah cair dalam bok MSL-M dengan kecepatan loading pada Tabel 2.
Tabel 2. Kecepatan Loading MSL-M
Dari Tabel 3 tergambar bahwa 1 keluarga sederhana terdiri dari 1 ayah , 1 ibu dan 1 anak dalam sehari mengahsilkan limbah cair domestik (rumah tangga) adalah 0,54 m3 /hari. Angka ini adalah kisaran minimum perhari,
Tabel 3. Sumber dari limbah cair Domestik
Mengolah limbah cair domestik dengan MSL-M meningkatkan secara nyata bibit ikan kalai survival dan alat MSL-M terbaik adalah MSL-M3 dengan 2250 kali daya tahan ikan kalai dalam limbah domestik tanpa diolah (Tabel 3)
Tabel 4. Ikan kalai survival dalam limbah cair Domestik diolah dengan MSL-M
Survival ikan kalai dalam MSL-M3 adalah indikator alat ini baik dan efisien, apa yang menyebabkan efisiensi ini bisa dijawab dari komposisi alat MSL-M3 dan parameter kualitas air yang akan dibahas. Untuk melihat kelebihan komposisi MSL-M3 dibandingkan dengan MSL-M4 pada Tabel 5 disimpulkan bahwa lapisan tanah campuran MSL-M3 mengandung arang kemiri dan lebih banyak dari MSL-M4 dan lapisan permeabilitasnya mengandung arang kelapa dan sekam lebih banyak dimana sifat kulit kemiri ini menurut Munaf (1997) dapat mengikat logam berat seperti Zn, Pb dan hg sedangkan Masunaga (1999) Tanah Entisol (pasir) sangat efektif menurunkan nilai T-N dan T-P. Tabel 5 ini ditarik kesimpulan bahwa material Arang Kemiri dan abu sekam memiliki korelasi positif nyata dengan survival ikan kalai (r = 0,71 dan r = 0,85)
Tabel 5. Korelasi komposisi campuran tanah MSL-M dengan survival ikan kalai
artinya arang kemiri dan abu sekam dalam campuran tanah menyebabkan kulaitas air limbah olahan menjadi baik dan meningkatkan survival ikan
Sedangkan hubungan lapisan permeabel dengan survival ikan disajikan pada tabel 6 yangmenggambarkan bahwa korelasi positif nyata dari sekam dan arang kelapa pada lapisan permeabel terhadap ikan survival artinya terjadinya peningkatan ikan survival setelah air limbah domestik diolah dalam MSL-M3 dikarenakan oleh kerja Sekam dan arang kelapa menyerap zat polutan dalam limbah.
Tabel 6. Korelasi Lapisan permeabel MSL-M dengan survival ikan
Dari Tabel.7 dan 8 digambarkan bahwa aerasi memiliki hubungan erat dengan kualitas air olahan karena MSL-M3 memiliki kondisi olahan terbaik dengan aerasi 43633 l/m3/hr.
Tabel 7 . Aerasi yang diberikan pada MSL-M
Hal ini desebabkan oleh aerasi merupakan memberikan oksigen dan itu energi bagi terjadi reaksi oksidasi yang berpengaruh baik untuk menciptakan kondisi sanitasi yang baik ditunjukan oleh berkorealsi positif nyata dengan ikan survival (r = 0,49) .artinya sebab meningkatnya volume aerasi diberikan pada MSL-M mengakibatkan 49% meningkatkan ikan survival dalam air limbah olahan (Hermansah, et al. 2003).
Tabel 8. Korelasi Indikator dan Parameter air olahan MSL-M
Nilai pH dan % penghilangan ion H+ juga ORP datanya disajikan pada gambar 1 dan 2. Dari Gambar 1. dapat ditarik kesimpulan bahwa secara umum pH limbah cair domestik basa sebelum dan sesudah diolah dalam MSL-M. Yang penting air olahan terjadinya perubahan pH dari sebelum diolah dan hal ini menyatakan bahwa MSL-M3 mampu menurunkan kebasaan dari limbah domestik tanpa menambah bahan kimia apapun dalam limbah cair. Hal ini sangat berarti karena tercapainya tujuan efisiensi biaya dan operasional. terjadinya perubahan pH menurun karena kemampuan MSL-M mengabsorbsi ion OH- dalam limbah cair domestik. Proses yang sama diperkirakan juga terjadi pada ORP limbah cair domestik.
Efisiensi MSL-Melafu mengolah Limbah Cair Domestik
Penurunan Bahan Organik
MSL-M3 efektif menurunkan BOD5 dari limbah cair domestik dengan konsentrasi inlet 316,16 mg/l setelah diolah di MSL-M3 jadi 169,5 mg/l, efisiensi pemindahan atau penurunan BOD5 adalah 46,39% .
Bahan organik dalam limbah cair sumber karbon penting bagi Mikroorganisme. kandungan bahan organik yang tinggi atau BOD5 dalam limbah cair meningkatkan efektifitas mikroorganisme secara nyata. maksud kata ini, mikroorganisme lebih mudah membentuk bio film sekeliling tanah dan partikel kerekel dan arang kelapa. adanya biofilm maka mikroba ini menyerap dan kemudian mendekomposisikan bahan organik dalam limbah cair (Luanmannee. S. et al, 2001).
Aerasi itu masih berdampak pada penurunan COD dari limbah cair Domestik . MSL-M3 lebih efisien mengurangi COD selama aerasi . COD inlet 1322 mg/ldan setelah dilewatkan dalam MSL-M3 jadi 234 mg/l jadi BOD berkurang 82,3% . Makanya COD menggambarkan bahan organik yang terdekomposisi dengan lambat, aeras yang intensif bermanfat mengurangi COD (Luanmanee, S., et al, 2001). Baku mutu BOD dan COD adalah 60 dan 200 mg/l maka hasil olahan ini diatas baku mutu namun kualitas air masih bisa ditingkatkan dengan menambah tinggi dan jumlah lapisan tanah alat MSL-M sebab dengan tinggi 30 cm dengan kemampuan diatas sudah sangat bagus.
TSS ( Total padatan Terlarut) dalam limbah cair domestik sebelum diolah 281 mg/l dan setelah diolah MSL-M jadi 59 mg/l jadi terjadi pengurangan 79% dari data ini mengambarkan bahwa MSL-M sangat efisien dalam mengolah Limbah cair Domestik.
Pemindahan Nitrogen
Efisiensi MSL-M memindahkan Nitrogen dari limbah sangat nyata dipengaruhi oleh aerasi dan suhu (Attanandana T. et al, 2002). Kecepatan pemindahan tertinggi ketika tidak ada aerasi dalam MSL-M Nitrogen yang dipindahkan pada dasarnya tergantung pada Intensitas dari nitrifikasi dan denitrifikasi. Ketika MSL-M3 beroperasi dengan aerasi limbah domestik inlet mengandung N Total 39,457 mg/l dan setelah diolah dalam MSL-M3 menjadi 12,659 mg/l jadi N-total berkurang 67,92%.
Konsentrasi nitrat tertinggi selama periode aerasi disebabkan oleh oksidasi NH4+ - N dan inhibisi NO3-N (Nitrat reduksi) akan tetapi, dan total nitrogen penurunannya berkurang selama periode tanpa aerasi dibandingkan selama periode aerasi. (Wakatsuki T. et al, 1993).
Efisiensi MSL-M dalam pemindahan total nitrogen tergantung pada apakah kondisi sistim aerobik atau anaerobik aerasi meningkatskan efisiensi MSL memindahkan N organik sampai 100%.(Attanandana, et al, 1997)
Pemindahan Pospor
Aerasi MSL-M juga faktor berpengaruh nyata terhadap peningkatan pemindahan pospor dari limbah cair domestik dimana T-P inlet 4,068 mg/l setelah diolah dalam MSL-M jadi T-P 2,846 mg/l sehingga pospor yang dipindahkan cukup cepat selama periode aerasi sekitar 30%
MSL-M efektif memindahkan pospor sebab kapasitas tanah dan pelet besi untuk adsobsi atau/ presipitasi pospor dari limbah cair(Attanandana, T. et al, 2000). Aerasi meningkatkan pemindahan pospor dengan membentuk ferri hydroksida yang sangat kuat mengikat pospor dari limbah cair.
setelah aerasi dihentikan , kondisi anaerobik berkembang di MSL-M. hal ini meningkatkan pembentukn ion Ferrous yang tidak efektif mengikat pospor (Masunaga & Wakatsuki 1999, wakatsuki 2000).
Kesimpulan
Hasil menunjukan bahwa MSL-M3 adalah cara efisien dalam pemurnian limbah cair domestik. Pengaturan dan lamanya aerasi kunci dalam meningkatkan efektivitas MSL-M. Efisiensi MSL-M3 dalam menghilangkan BOD, COD, TSS, Niotrogen Total dan Pospor Total secara berturut-turut adalah 46,39%; 82,3%; 79%; 67,92% dan 30%
Saran
Untuk meningkatkan kemampuan MSL-M dalam mengolah limbah cair perlu dilakukan penelitian lanjutan terhadap menambah jumlah lapisan tanah campuran sampai > 6 lapisan dan menambah tinggi media MSL-M.
Ucapan Terima Kasih
Terima Kasih kami persembahkan kepada Due-Like politani yang telah mendanai penelitian ini dan kepada seluruh civitas akademika di politani Payakumbuh yang secara langsung dan tidak langsung membantu kelancaran penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
Attanandana, T., B. Saithiti, S. hongpae, S. Kritapirom, T. Wakatsuki. 1997. Wastewaater treatment study, using the Multy-Soil-Layring system. In: Soil Quality Management and Agro-Ecosystem Health. proceedings of the Fourth International Conference of East and Southeast Asia Federation of Soil Science Societies, Nov. 1997. Cheju, Korea. pp 417-426
Attanandana, T., B. Saithiti, S. hongpae, S. Luanmanee, Kritapirom, T. Wakatsuki. 2000.Multi-media-layering system for food service wastewater treatment. Ecol. Eng. 15:133-138.
Hermansah, Masunaga.T., Wakatsuki.T., and Aflizar. 2003. Dynamics of litter production and its quality in relation to climatic factor in super wet tropical rain forest, west Sumatera. Indonesia.Tropics 12. 115 – 130.
Luanmanee, S., T. Attanandana, T. Masunaga, T.Wakatsuki. 2001. the Efficiency of Multy –Soil-Layering system on domestic wastewater treatment during the ninth and tent year of operation. Ecol. Eng. 18, 2: 185-199.
Masunaga, T., T. Wakatsuki. 1999. High quakity water remediation by the Multy Soil Layering method. In : Chemistry for Protection of the Environment. Proceeding of the 12 th International Conference on Chemistry for Protection of the Environment, Nanjing University Press, Nanjing, China, pp. 303-309.
Munaf, E and R. Zein. 1997. The use of rice husk for removal of toxic metals fromwastewater, Environ. Technol., 18:359-362.
Wakatsuki, T., S. Luanmanee, T. Masunaga, T. Attanandana. 2000. High grade on-site treatment of domestic wastewater and poluited river water by Multy-Soil-Layering method. In: Managing Water and Waste in the New Millinium. Proceeding of the IWA (Int. Water Association) Conference, May 2000, Johannesburg south Africa.
Wakatsuki, T., H. Esumi, S. omura. 1993. Hight performance and N&P removable on-site domestic wastewater treatment system by Multy-Soil-Layering Method. Wat. Sci. Tech. 27, 1: 31-40
Thursday, April 17, 2008
Subscribe to:
Posts (Atom)
