JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
1
Pengaruh Penambahan Kompos dan EDTA Terhadap Efisiensi Pengolahan Lindi TPA Sidoarjo Menggunakan Scirpus grossus Renayanti Nurul Aisyah dan Sarwoko Mangkoedihardjo Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail:
[email protected]
Abstrak—Pencemaran air tanah oleh lindi merupakan masalah terberat dalam pengelolaan sampah di LPA. Dari masalah tersebut maka muncul ide penelitian untuk mengolah air lindi yang bertujuan mengurangi dan mencegah dampak negatifnya pada lingkungan dengan teknik fitoremediasi. Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis pengaruh kombinasi media tanam pasir dan kompos dengan kerikil sebagai media penyangga dan penambahan EDTA dengan konsentrasi berbeda terhadap efisiensi terbaik untuk mengolah air lindi TPA Sidoarjo dengan teknik fitoremediasi menggunakan Scirpus grossus. Parameter yang akan diuji dalam penelitian ini adalah BOD, COD, dan NH 4 -N serta pH, suhu, fisik pertumbuhan tanaman, evapotranspirasi, dan biomassa. Efisiensi fitoremediasi lindi yang baik, mampu menghasilkan tingkat biodegradibiltas untuk mendegradasi limbah. Hasil yang terbaik adalah pada kombinasi pasir dan kompos 3:1 dan penambahan EDTA sebanyak 27 mg. Hal ini ditunjukkan dengan nilai BOD/COD rasio 0,67 pada hari ke-8 dengan C/N rasio 29,7 pada suhu 28oC, pH 7,78, biomassa 0,1. Kata Kunci—EDTA, Fitoremediasi, Kompos, Lindi, Scirpus grossus.
I. PENDAHULUAN
L
okasi Pembuangan Akhir (LPA) yang menampung sampah dari perkotaan akan mengalami proses dekomposisi. Selama proses dekomposisi berlangsung menyebabkan terjadinya perubahan fisik, kimia dan biologis secara simultan. Salah satu hasil dari dekomposisi sampah yaitu air lindi (leachate). Sebagai efek dekomposisi biologis timbulan lindi (leachate) dari sampah memiliki potensi yang besar dalam mencemari badan air sekelilingnya, terutama air tanah di bawahnya. Pencemaran air tanah oleh lindi merupakan masalah terberat yang mungkin dihadapi dalam pengelolaan sampah [1]. Perlu adanya pengolahan air lindi yang bertujuan mengurangi dan mencegah dampak negatifnya pada lingkungan. Salah satu teknik pengelolaan yang dapat digunakan adalah teknik fitoremediasi dengan menggunakan sistem reed bed. Scirpus grossus merupakan salah satu tumbuhan hiperakumulator yang dapat digunakan untuk fitoremediasi logam berat seperti Pb [2] dan limbah cair industri karet dan
hotel yang memberikan efisiensi penyisihan relatif tinggi terhadap pencemar yaitu BOD 5 sebesar 82-98%, COD 8797%, dan nitrogen total 90-93% serta amoniak total 87-91% [3]. Air limbah dan kombinasi kompos tidak stabil dapat menambah kemampuan tumbuhan dalam menyerap polutan dan meningkatkan biodegradabilitas limbah. Campuran lindi toksik dan kompos tidak stabil dapat menghasilkam bahan yang biodegradable [4]. Kelat sintetik yang biasa digunakan adalah EDTA untuk meningkatkan ekstraksi Pb, Cu, Ni, dan Zn [5]. Selain logam, menurut penelitian terdahulu menyebutkan bahwa konsentrasi radionuklida 134Cs dalam tanah yang berpindah ke tanaman bayam lebih besar dengan penambahan EDTA. Pada penelitian ini limbah lindi berasal dari TPA Sidoarjo tepatnya terletak di Kecamatan Jabon, Kabupaten Sidoarjo, Jawa Timur. Besarnya kadar BOD, COD, NH 4 air lindi TPA Sidoarjo dari hasil laboratorium berturut-turut sebesar 2864 mg/l, 4620 mg/l, 1608,76 mg/l sehingga air lindi perlu diolah. Penelitian dimaksudkan untuk menganalisis pengaruh kombinasi kompos pada media dan penambahan EDTA yang efisien untuk mengolah lindi yang mampu menghasilkan tingkat biodegradabilitas menggunakan dengan tumbuhan Scirpus grossus dalam menyerap polutan. II. METODE Pada penelitian ini dilakukan di laboratorium dengan tahapan penelitian seperti dibawah ini. A. Persiapan Alat dan Bahan Pada tahap ini dilakukan persiapan alat-alat dan bahanbahan yang diperlukan untuk penelitian,. Alat-alat yang dipersiapkan berupa reaktor kaca berukuran 30x30x50, ember bervolume 30L untuk aklimatisasi dan 5L untuk range finding test, serta alat-alat lain yang diperlukan selama analisis. Sementara bahan-bahan yang dipersiapkan adalah air Lindi TPA Sidoarjo, tumbuhan Scirpus grossus, kompos, EDTA, pasir dan kerikil, serta bahan-bahan kimia yang diperlukan selama analisis.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
D. Pelaksanaan Penelitian Pelaksanaan penelitian digunakan media kombinasi pasir dan kompos dengan kerikil sebagai media penyangga dengan total tinggi media adalah 30 cm, tinggi media penyangga kerikil 10 cm dan sisanya variasi perbandingan tinggi pasir dan kompos 1:3, 1:1, 3:1. Serta dilakukan penambahan EDTA dengan variasi konsentrasi 17, 22, 27 mg. Variasi dilakukan untuk mendapatkan efisiensi terbaik untuk mengolah lindi menggunakan Scirpus grossus dengan sistem batch reaktor.
Perbandingan Pasir : Kompos 3:1
50
5 30
15
50
10 10
Perbandingan Pasir : Kompos 1:1
10
Kerikil
10
Pasir
30
5
Air Lindi Kompos
50
Tumbuhan Scirpus grossus
15 30
C. Aklimatisasi dan Range finding Test Tahap aklimatisasi adalah tahap awal pada penelitian ini yang bertujuan agar tumbuhan uji yang digunakan untuk penelitian dapat menyesuaikin diri dengan media tanam dan kondisi lingkungan selama uji percobaan. Tumbuhan Scirpus grossus yang digunakan berasal dari Mojokerto dan Sidoarjo. Tumbuhan diambil mulai dari akar dan batang dipotong setengahnya. Tumbuhan kembali ditanam pada ember plastik dengan volume 30 liter menggunakan media tanam berupa pasir dan kerikil dengan perbandingan 2:1. Tumbuhan pada media tanam dibiarkan dalam keadaan tergenang air. Air yang digunakan adalah air PDAM karena Scirpus grossus merupakan tumbuhan lahan basah yang hidup di daerah rawa-rawa yang tergenang air tawar. Tahap aklimatisasi tumbuhan berlangsung selama sebulan. Tumbuhan yang digunakan untuk penelitian dikondisikan sama menggunakan tunas baru dan memiliki umur dan tinggi yang sama sehingga tumbuhan memiliki kemampuan yang sama saat mendegradasi polutan selama uji coba. Range finding Test bertujuan untuk menetapkan rentang konsentrasi maksimum air lindi yang dapat diproses secara fitoremediasi oleh tumbuhan Scirpus grossus. Air lindi diambil pada tanggal 1 Mei 2013 pada siang hari. Media tanam yang digunakan untuk range finding test yaitu pasir dan kerikil berbanding 2:1 dalam ember dengan volume 10 liter. Setiap ember ditanam 3 tumbuhan Scirpus grossus, dilakukan secara duplo. Air lindi diencerkan menggunakan air PDAM dan variasi rentang konsentrasi lindi yang digunakan adalah 0% (kontrol) 25%, 50%, 75%, 100% berdasarkan nilai konsentrasi COD dengan nilai berturut-turut 0 ; 994,5 ; 1989 ; 2983 ; 3978 mg/L. Range finding Test dilakukan selama 1 minggu dan dianalisa secara analisa fisik dari tumbuhan Scirpus grossus pada media tanam. Penentuan konsentrasi air lindi yang digunakan selama uji coba berdasarkan analisa fisik dan kondisi tumbuhan yang tetap hidup dengan konsentrasi maksimum pada hari ke-7 dibandingkan dengan reaktor kontrol. Berdasarkan hasil pengamatan analisa fisik tumbuhan pada tahap range finding test, konsentrasi lindi yang dapat diterima oleh tumbuhan Scirpus grossus adalah konsentrasi 25%. Tumbuhan terlihat hijau segar tanpa ada batang yang layu sama seperti reaktor control. Sehingga variasi konsentrasi COD air lindi yang
digunakan saat melakukan penelitian agar bertahan sampai 10 hari adalah 8,3%, 16,6% dan 25%.
10
B. Analisis Karakter Sampel Sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah air lindi yang berasal dari TPA Sidoarjo di Kecamatan Jabon, Kabupaten Sidoarjo, Jawa Timur. TPA Sidoarjo telah beroperasi sejak tahun 2004 menggunakan sistem open dumping. Sampel diambil dari penampungan air lindi. Parameter air lindi yang digunakan dalam penelitian ini adalah mengacu pada SK Gubernur Jatim no.45 tahun 2002 tentang baku mutu limbah cair untuk industri. Hasil uji karakteristik sampel air lindi pada bulan Maret 2013 yang didianalisa di Laboratorium Teknik Lingkungan ITS yaitu BOD 2804 mg/L, COD 4620 mg/L, NH 4 -N 1608,76 mg/L. Sedangkan baku mutu Golongan II yaitu BOD 50 mg/L, COD 100 mg/L, dan NH 4 -N 1 mg/L.
2
Perbandingan Pasir : Kompos 1:3
Gambar. 1. Reaktor fitoremediasi
Reaktor bersifat batch dengan menggunakan kaca berukuran 30x30x50 cm. Pada dasar reaktor dimasukkan kerikil dengan range diameter 0,05-0,2 cm, pasir dengan range ukuran 0,5-1 cm dan kompos dengan perbandingan yang telah disebutkan sebelumnya, setelah dilakukan perbandingan tinggi, pasir dan kompos dicampur. Kemudian ditanam tumbuhan Scirpus grossus dengan rata-rata tinggi 50 cm dan dalam 1 reaktor digunakan 4 tumbuhan Scirpus grossus dengan 4 reaktor kontrol dan 12 reaktor uji dalam setiap variasi. Scirpus grossus ditanam 15 cm dari permukaan tanah dan diletakkan pada reaktor yang berbeda dengan 4 variasi konsentrasi yang didapat dari hasil range finding test. Air lindi diencerkan menggunakan air PDAM sesuai dengan konsentrasi dari hasil range finding test. Setelah air lindi diencerkan, dimasukkan ke dalam reaktor sebanyak 13 liter dan dilakukan penambahan EDTA dengan konsentrasi yang berbeda. E. Analisis Data dan Kesimpulan Analisis data dan pembahasan dilakukan terhadap data yang diperoleh selama penelitian. Hasil penelitian ditampilkan dalam bentuk tabel, grafik dan penjelasan untuk memudahkan pemahaman. Kesimpulan disusun berdasarkan hasil analisis data dan merupakan jawaban dari tujuan penelitian. III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Rasio BOD/COD kombinasi pasir dan kompos 3:1 Analisa BOD (Biochemical Oxygen Demand) dilakukan untuk mengukur jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk mengoksidasi zat organik pada sampel air lindi. Analisa
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) COD (Chemical Oxygen Demand) dilakukan untuk mengukur jumlah oksigen yang dibutuhkan dalam mengoksidasi zat-zat organik pada sampel air lindi. Level degradasi untuk suatu limbah adalah menggunakan rasio BOD/COD. Rasio didapatkan dengan membagi antara konsentrasi BOD hasil dan COD hasil. Rasio BOD/COD sebuah indikator untuk dampak output dari zat organik yang berada pada air, limbah, lindi, kompos dan lain-lain baik dari alam maupun buatan [6]. Rasio BOD/COD yang diperlukan adalah rasio yang optimal, efektif untuk mendegradasi limbah agar aman dibuang ke badan air. Analisis BOD dilakukan dengan metode 5 Days BOD Test dan analisis COD dilakukan dengan metode Closed Reflux Titimetric setiap 2 hari sekali selama 10 hari yaitu pada hari ke 2, 4 ,6, 8 dan 10. Rasio BOD/COD dengan biodegradabilitas yang paling besar pada perbandingan pasir dan kompos 3:1 yaitu lindi dengan konsentrasi 25% dengan penambahan EDTA 27 mg.
3
C. Rasio BOD/COD kombinasi pasir dan kompos 1:3 Garis berwarna merah pada Gambar 4 menunjukan rasio BOD/COD paling tinggi sebesar 0,63 yaitu lindi 16,6% dengan tumbuhan dan 17 mg EDTA pada hari ke-8.
Gambar. 4. Rasio BOD/COD lindi 8,3%
Gambar. 2. Rasio BOD/COD lindi 25%
Pada Gambar 2 ditunjukkan pada garis berwarna hijau pada hari ke-8 yaitu lindi konsentrasi 25% dengan tumbuhan dan EDTA 27 mg menunjukan rasio BOD/COD paling tinggi yang pada hari kedua pada titik 0,44 hingga mampu mencapai titik 0,67 pada hari ke-8 dalam mendegradasi limbah. Kemudian mulai stabil pada hari ke-10. Pada garis merah yaitu penambahan EDTA 17 mg berada di bawah garis reaktor kontrol berwarna biru, ini dapat terjadi karena nitrifikasi oleh bakteri yang meningkatkan pengambilan oksigen sehingga menurunkan biodegradasi [7]. B. Rasio BOD/COD kombinasi pasir dan kompos 1:1 Pada perbandingan pasir dan kompos 1:1 rasio BOD/COD dengan biodegradabilitas yang paling besar adalah konsentrasi 8,3% dengan penambahan EDTA 27 mg pada hari ke-10 sebesar 0,46.
Rasio BOD/COD limbah lindi TPA Sidoarjo adalah sebesar 0,6. Sehingga dari ketiga kombinasi kompos efisiensi terbaik adalah kombinasi pasir dan kompos 1:3 konsentrasi lindi 25% dengan penambahan EDTA 27 mg memiliki nilai biodegradabilitas yang meningkat yaitu sebesar 0,67 pada hari ke-8. Pada grafik terdapat penurunan kemudian dilanjutkan kenaikan rasio BOD/COD merupakan hasil pengadaptasian tumbuhan terhadap bahan pencemar. Rasio naik disebabkan oleh adanya penyerapan zat organik oleh tumbuhan lebih kecil dibanding dengan penyerapan zat kimia. Untuk kombinasi pasir dan kompos 3:1 dan 1:3 pada hari ke-10 terjadi penurunan rasio disetiap konsentrasi. Hal ini menunjukkan air limbah dalam reaktor berada pad kondisi stabil dimana mikroorganisme sudah tidak lagi mendegradasi senyawa organik. Pada kombinasi pasir dan kompos 1:1 pada hari ke-10 rasio BOD/COD rata-rata antara 0,26-0,46 yang berarti pada kombinasi ini membutuhkan waktu yang lama dalam mendegradasi limbah. Efisiensi penyisihan kandungan air limbah bergantung pada konsentrasi dan lamanya waktu penahanan di dalam reaktor. Pada kombinasi pasir dan kompos 3:1 diperoleh efisiensi yang baik karena adanya pengaruh tumbuhan Scirpus grossus, kompos ,dan penambahan EDTA. Adanya akar tumbuhan memberikan tempat bagi mikroorganisme untuk berkembang biak. Selain itu, rizosfer memberikan oksigen yang dibutuhkan untuk proses degradasi secara aerob [8]. Sehingga kombinasi pasir, kompos, lindi, adanya tumbuhan serta karena adanya penambahan EDTA mampu mengurangi zat toksik sehingga bakteri dapat tetap hidup dan meningkatkan biodegradabilitas air lindi. D. Rasio C/N Rasio C/N adalah perbandingan jumlah karbon (C) dan nitrogen (N) yang terkandung dalam suatu bahan organik. Bagi tanaman, karbon adalah bahan baku pembentuk energi sedangkan nitorgen adalah pembentukan jaringan. Rasio C/N juga berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroorganisme untuk memasok hara. Sumber C pada perhitungan rasio C/N pada perhitungan ini adalah COD sedangkan sumber N adalah dari hasil analisa ammonium.
Gambar. 3. Rasio BOD/COD lindi 8,3%
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) Rasio C/N konsentrasi lindi 25% dan penambahan EDTA sebanyak 27 mg adalah sebesar 29,7.
4
F. Hasil Analisis Biomassa Biomassa yaitu berat kering atau berat basah dari bagianbagian yang hidup dari organisme, populasi atau komunitas per satuan luas tertentu. Biomassa termasuk semua tanaman dengan bagian akarnya. Data yang diperoleh akan memberikan informasi mengenai jumlah tumbuhan yang diperlukan untuk menyerap pencemar dari kawasan tercemar yang akan diremediasi. Untuk menghitung biomassa pada penelitian ini yaitu dengan membagi berat basah tumbuhan dalam satu reaktor dengan luas area permukaan reaktor. Tabel 1. Biomassa Tumbuhan Kombinasi Pasir dan Kompos 3:1
Konsentrasi (Lindi%:EDTA mg)
Gambar. 5. Rasio C/N lindi 25%
Proses pengomposan yang baik rasio C/N antara 20 – 40, namun rasio C/N yang ideal bagi kehidupan mikroorganisme adalah sebesar 30 sehingga bakteri dapat bekerja sangat cepat. Pada titik dimana C/N mengalamai penurunan pada grafik menunjukkan penurunan C lebih besar daripada penurunan N. Jika nilai rasio C/N yang terlalu kecil dapat menghambat pertumbuhan bakteri karena keterbatasan nitrogen sedangkan jika terlalu besar menyebabkan proses pengasaman yang menghambat pertumbuhan bakteri. Rasio C/N semakin tinggi bersama dengan nilai rasio BOD/COD, sehingga penguraian oleh bakteri dapat berlangsung. Berdasarkan efisiensi dari biodegradabilitas perhitungan rasio BOD/COD konsentrasi lindi 25% dengan EDTA 27 mg memiliki nilai C/N rasio sebesar 29,7. Berdasarkan analisa pH dan suhu pada reaktor tersebut memiliki nilai pH sebesar 7,78 dan suhu 28, karena faktor lingkungan juga mempengaruhi aktivitas mikroorganisme dalam menguraikan air limbah. Pengukuran pH dan suhu dapat mempengaruhi kinerja reaktor dalam menyisihkan bahan pencemar organik. Nilai pH dan suhu masih dalam range memungkinkan terjadinya pertumbuhan bakteri. E. Hasil Analisis Evapotranspirasi Evapotranspirasi merupakan proses hilangmya air melalui permukaan air dan tumbuhan. Pada penelitian ini analisis evapotranspirasi dilakukan dengan mengukur tinggi air pada reaktor setiap harinya untuk mengetahui besarnya kemampuan tumbuhan dalam menyerap air lindi. Laju evapotranspirasi berhubungan dengan besarnya kemampuan tumbuhan dalam menyerap air limbah. Semakin banyak yang diserap tumbuhan, maka debit air yang diolah dapat berkurang, sehingga hal ini dapat menambah kapasitas debit pengolahan. Berdasarkan perhitungan dari penurunan air dalam reaktor dikalikan dengan luas permukaan reaktor, reaktor kontrol memiliki nilai evaporasi paling besar dibanding reaktor menggunakan tumbuhan Scirpus grossus yang mengalamai evapotranspirasi. Hal ini dipengaruhi oleh kadar air pada tumbuhan uji juga faktor transpirasi tumbuhan yaitu kemampuan tumbuhan sebagai pompa alam. Faktor transpirasi praktiknya mengukur kemampuan tumbuhan sebagai pompa alam. ET/E > 1 berarti tumbuhan tersebut mampu bertindak sebagai pemompa air tercemar [9].
Berat Basah Tumbuhan Hari ke-10 (g)
Luas permukaan (m2)
Biomass a (g/m2)
0;17
156
0,2
0;22
138
0,2
0;27
112
0,1
8,3;17
126
0,1
8,3;22
176
0,2
8,3;27
70
16,6;17
86
0,1
16,6;22
68
0,1
16,6;27
92
0,1
25;17
100
0,1
25;22
92
0,1
25;27
116
0,1
900
0,1
IV. KESIMPULAN/RINGKASAN Berdasarkan analisis data dan pembahasan dari penelitian ini, didapatkan kesimpulan yaitu kombinasi kompos dan pasir serta penambahan EDTA menghasilkan biodegradabilitas paling besar dengan nilai BOD/COD rasio 0,67 pada hari ke-8 dengan C/N rasio 29,7 pada suhu 28oC, pH 7,78, biomassa 0,1 pada : 1) Kombinasi pasir dan kompos 3:1 2) Penambahan EDTA sebanyak 27 mg. DAFTAR PUSTAKA [1] [2]
[3] [4]
Damanhuri, Enri dan Padmi, Tri. 2010. Pengelolaan Sampah. Bandung : ITB. Tangahu, B. V., Abdullah, S. R. S., Basri, H., Idris, M., Anuar, N., Mukhlisin, M., 2011. Review Article: A Review on HeavyMetals (As, Pb, and Hg) Uptake by Plants through Phytoremediation. International Journal of Chemical Engineering Volume, Article ID 939161, 31 pages. doi:10.1155/2011/939161 Hindawi Publishing Corporation. Komala, PS., Primasar, Budhi. 2005. Pengolahan Limbah Cair dengan Tumbuhan Scirpus grossus L. 018/SPPP/PP/DP3M/IV/2005. Mangkoedihardjo, S., Maghriba, Y., dan Boedisantoso, R. 2009. Composition of Toxic Leachate and Unstable Compost to Produce Biodegradable Material. Journal of World Applied Science Vol. 7 : 731 – 734.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) [5]
[6]
Huang JW, Chen J, Berti WB, Cunningham SD. 1997. Phytoremediation of lead-contaminated soils: role of synthetic chelates in lead phytoextraction. Environ Sci Technol 31:800-805. Mangkoedihardjo, Sarwoko., Samudro, Ginanjar. 2010. Fitoteknologi Terapan. Yogyakarta : Graha Ilmu.
[7]
Erpina, Epi. 2007. Evaluasi Konsentrasi Senyawa Uji pada Prosedur Operasional Standar Biodegradasi Bahan Kimia dengan Metode Botol Tertutup. ITB : Bandung.
[8]
Vymazal, J & Kropfelova,L. 2009. Removal of organics in horizontal sub-surface flow: a review of the field experience. Science of the total Env. 407. 3911-3922 Priambodo, G., Yetrie, L., Rachmat, B., dan Sarwoko, M. 2011. "Transpiration Factor, Peaking Factor, and Plants Capacity of Jatropha in Phytoremediation of Mercury Polluted Soil". International Journal of Academic Research Vol. 3 : 1 – 3
[9]
5
