KOMBINASI BAKTERI DAN TUMBUHAN AIR SEBAGAI BIOREMEDIATOR DALAM MEREDUKSI KANDUNGAN BAHAN ORGANIK LIMBAH KANTIN
TRI APRIADI
SKRIPSI
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN FAKUTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa Skripsi yang berjudul:
KOMBINASI BAKTERI DAN TUMBUHAN AIR SEBAGAI BIOREMEDIATOR DALAM MEREDUKSI KANDUNGAN BAHAN ORGANIK LIMBAH KANTIN adalah benar merupakan karya sendiri dan belurn diajukan dalam bentuk apapun ke perguruan tinggi manapun. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalarn D&ar Pustaka di bagian aMiu Skripsi ini. Bogor, Januari 2008
TRI APRIADI C24103024
TRI APRIADI. Kombinasi Bakteri dan Tumbuhan Air Sebagai Bioremediator dalam Mereduksi Kandnngan Bahan Organik Limbah Kantin. Dibimbing oleh NIKEN TUNJUNG MURTI PRATIWI dan MAJARIANA KRISANTI.
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan kandungan bahan organik l i i b a h kantin yang diolah secara biologi menggunakan kombinasi bakteri dan tumbuhan air. Bakteri yang digunakan adalah Bacillus sp. dan Chromobacterium sp., sedangkan tumbuhan air yang digunakan adalah Lemna sp. Penelitian dilakukan melalui percobaan menggunakan Rancangan Acak Kelompok dengan enam perlakuan dan tiga kali ulangan. Perlakuan meliputi kontrol, perlakuan Lemna, perlakuan Bacillus, perlakuan Chromobacterium, kombinasi Lemna-Bacillus, serta kombinasi Lemna-Chromobacterium. Selama enam hari akan dilihat penurunan kandungan bahan organik terhadap 15 liter media air liibah kantin (75% limbah dan 25% air sumur) pada masing-masing ~erlakuan.Setelah enam hari retensi., diueroleh hasil bahwa kandun~anbahan organik mengalami penurunan pada semua perlakuan. Perlakuan Lemna-Bacillus memiliki kemampuan tertinggi dalam menurunkan kandungan bahan organik, yaitu sebesar 86,15%, d i i i i perlakuan ~emna-~hromob&teriurn(81,54%), Lemna (79,99%), Bacillus (73,86%), Chromobacterium (70,77%), dan kontrol (64,62%). Nilai DO tertinggi pada akhu pengamatan ditemukan juga pada perlakuan Lemna-Bacillus diikuti oleh perlakuan Lemna-Chromobacterium. Penggunaan kombiiasi tumbuhan air dan bakteri terbukti lebii efektif untuk menurunkan kandungan bahan organik air limbah. A
-
Kata kunci: Bacillus sp., bahan organik, bioremediasi, Chromobacterium sp., Lemna sp.
KOMBINASI BAKTERI DAN TUMBUHAN AIR SEBAGAI BIOREMEDIATOR DALAM MEREDUKSI KANDUNGAN BAHAN ORGANIK LIMBAH KANTIN
Oleh: TRI APRLADI C24103024
SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN FAKUTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
SKRIPSI Bakteri dan Tumbuhan Air Sebagai Bioremediator dalam Mereduksi Kandungan Bahan Organik Limbah Kantin
Judul Skripsi
:Kombinasi
Nama Mahasiswa
: Tri Apriadi
Nomor Pokok
: C24103024
Program Studi
: Manajemen Sumberdaya Perairan
Menyetujui: I. Komisi Pembimbing Ketua
Anggota
Dr. Ir. Niken T.M. Pratiwi M.Si. NIP. 132008553
Maiariana Krisanti, S.Pi M.Si. NIP. 132133970 Mengetahui:
Tanggal Ujian: 20 November 2007
U T A PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadiuat Allah SWT karena atas rahrnatNya penulis bisa menyelesaikan skripsi ini. Shalawat dan salam semoga selalu t e r l i p a h kepada Rasulullah Muhammad SAW beserta keluarga dan para pengikutnya yang setia. Skripsi yang berjudul "Kombinasi Bakteri dan Tumbuhan Air Sebagai
Bioremediator dalam Mereduksi Kandungan Bahan Organik Limbah Kantin" ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan IPB. Penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Ir. Niken T.M. Pratiwi, M.Si. dan Majariana Krisanti, S.Pi, M.Si yang telah membimbiig dan membantu penulis dalam penyusunan skripsi ini.
2. Dr. Ir. Hefni Effendi, M, Phil. atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti penelitian mikrobiologi perairan serta atas nasihat dan motivasi yang diberikan. 3. Dr. Ir. M. Mukhlis Kamal, M.Sc. selaku penguji departemen dan Dr. Ir. Hefni Effendi, M. Phil selaku penguji tamu atas perbaikan dan saran yang diberikan.
4. Osaka Gas Foundation Jepang dan PPLH IPB yang telah mendanai penelitian.
5. Keluarga tercinta (Ayah, Ibu, Mas Ari, Mas Endik, dan Adek David) atas doa, kasih sayang, dan semangat kepada penulis.
6. T i penelitian mikrobiologi air (Mbak Ningsih, Kak Aan, Kak Zaenal, Mbak Desti, Devit, E m Ari, Yeyen, dan We) atas bantuan dan motivasi yang diberikan selama penelitian.
7. Staf di bagian produktivitas dan lingkungan perairan serta seluruh dosen dan staf Tata Usaha di Departemen MSP IPB. 8. Ternan-teman MSP angkatan 40 serta kakak kelas dan adii kelas yang telah memberikan pengalaman yang sangat berharga. Semoga karya ini bermanfaat. Bogor, Januari 2008 Penulis
DAFTAR IS1 Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................
ix
.......................................................................... DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................... I.PENDAHULUAN ........................................................................... A . Latar Belakang .......................................................................... B. Rumusan Masalah ..................................................................... C. Tujuan ...................................................................................... I1.TINJAUAN PUSTAKA ................................................................ A . Air Limbah ............................................................................. B . Bahan Organik ........................................................................... C. Biorernediasi ............................................................................. D. Bakteri ...................................................................................... E . Proses Penguraian Bahan Organik oleh Bakteri ........................... F. Reaksi Penguraian Bahan Organik.................................................. G . Perturnbuhan Bakteri ................................................................ H. Tumbuhan Air .......................................................................... I . Faktor Lingkungan ..................................................................... 1. Suhu ..................................................................................... 2. pH ......................................................................................... 3. Dissolved Oxygen (DO) ........................................................ 4 . Chemical Oxygen Demand (COD) ........................................ 5 . Kekeruhan ............................................................................ 6. Total Dissolved Solid (TDS) ................................................. 7. Amonia (NH31 ....................................................................... :............................... 8. Ortofosfat ( ~ 0 4 ~ 3.................................. nr.METODE PENELITIAN -~............................................................ A. Waktu dan Tempat Penelitian .................................................... B . Alat dan Bahan ......................................................................... C. Metode ...................................................................................... 1. Persiapan Wadah .................................................................. 2. Persiapan Bahan Uji .............................................................. 3. Pelaksanaan .......................................................................... 4. Pengukuran Parameter .......................................................... D. Analisis Data ............................................................................ 1.Persentase T i k a t Perubahan Konsentrasi Beberapa Parameter Lingkungan .............................................................................. 2. Rancangan Acak Kelompok (RAK) ..................................... 3 . Uji Lanjut BNT (Beda Nyata Terkecil) ................................. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ......... ........................................... ........................................ A. Perubahan Kandungan Bahan OF-
x
DAFTAR GAMBAR
L
xi 1 1
2 3
14 14 15 15 16 16 16
23 23
B . Koloni Bakteri .......................................................................... C. Tumbuhan Air (Lemna sp.) ....................................................... D . Kondisi Parameter L i n g k q a n .................................................. 1 . Suhu ...................................................................................... 2 . pH ........................................................................................ 3 . Dissolved Oxygen (DO) ........................................................ 4 . Kekeruhan ............................................................................ 5 . Total Dissolved Solid (TDS) ................................................. 6 . Arnonia (NH33 ...................................................................... 7. Ortofosfat PO^'.) .................................................................. E. Hubungan Bahan Qrganik Limbah Kantin, Bakteri, dan Tumbuhan Air .......................................................................... F. Alternatif Pengelolaan .............................................................. 1. Grit removal .............................................................................. 2 . Oil trap ................................................................................. 3 . Biological treatment ............................................................. V . KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... A. Kesimpulan ................................................................................ B. Saran .........................................................................................
DAFTAR PUSTAKA RIWAYAT HIDUP
......................................................................... ............................................................................
DAFTAR TABEL
1. Beberapa penelitian bioremediasi dalam mengolah limbah organik ...
6
..........................................
7
2. Keuntungan dan kerugian bioremediasi 3. Analisis sidik ragam RAK
..............................................................
4. Asumsi beberapa parameter yang terkait dengan penerapan rancangan bak pengolahan air liibah kantin ...................................................
21 43
DAFTAR GAMBAR Gambar
Halaman
1. Skema perumusan masalah kombinasi pemanfaatan tumbuhan air dan bakteri dalam menurunkan kandungan bahan organik limbah kantin ..........................................................................................
3
2 . Skema pengelompokkan bahan yang terkandung pada air limbah ....
4
3. Bacillus sp.....................................................................................
8
4 . Chromobacterium sp.......................................................................
9
........................................................... 6 . Lemna sp....................................................................................... 7. Perlakuan selama penelitian ............................................................ 8. Grafik nilai rataan COD selama penelitian ..................................... 9. G r a f i nilai rataan koloni bakteri selama penelitian ....................... 10. Grafik nilai rataan luas penutupan Lemna sp. selama penelitian ..... 11. Grafii nilai rataan suhu pengamatan pagi selama penelitian ........... 12. Grafik nilai rataan suhu pengamatan siang selama penelitian ......... 13. Grafik nilai rataan pH pengamatan pagi selama penelitian .............. 14. Grafik nilai rataan pH pengamatan siang selama penelitian ............ 15. Grafik nilai rataan DO pengamatan pagi selama penelitian ............. 16. Grafik nilai rataan DO pengamatan siang selama penelitian ........... 17. Grafik nilai rataan kekeruhan selama penelitian ................................ 18. Grafik nilai rataan TDS selama penelitian ....................................... 19. Grafik nilai rataan amonia selama penelitian .................................... 20. Grafik nilai rataan ortofosfat selama penelitian ................................. 21 . Skema hubungan limbah kantin, bakteri. dan tumbuhan air ............ 22. Rancangan bak pengolahan air limbah kantin (tanpa skala) ............. 23. Rancangan bak pengolahan air limbah kantin (tampak samping) .... 24. Rancangan bak pengolahan air limbah kantin (tampak atas) ...........
5. K w a pertumbuhan bakteri
11 13 19 23
25 26 28 28 29 29 31 31 33 34 35 37 39 41 41 44
DAFTAR LAMPIRAN
1 . Parameter liigkungan yang diukur serta peralatan yang digunakan selama penelitian ..........................................................................
............................................................... 3 . Data nilai suhu pengamatan pagi selama penelitian ....................... 4 . Data nilai suhu pengamatan siang selama penelitian .................... 5. Data nilai pH pengamatan pagi selama penelitian .......................... 6 . Data nilai pH pengamatan siang selama penelitian ..................... 7. Data nilai COD selama penelitian ............................................. 8. Data nilai kekeruhan selama penelitian ..................................... 9. Data nilai DO pengamatan pagi selama penelitian .................... 10. Data nilai DO pengamatan siang selama penelitian ................... 11. Data nilai TDS selama penelitian .............................................. 12. Data nilai amonia selama penelitian .......................................... 13. Data nilai ortofosfat selitlna penelitian ...................................... 14. Data jumlah koloni bakteri selama penelitian .............................. 15. Data persentase penutupan Lemna sp. selama penelitian ............. 16. Gambar bakteri pada media agar selama penelitian .......................... 17. Gambar pembentukan lapisan (selaput) pada permukaan media ..... 18. Gambar kondisi tumbulm air selama penelitian ............................. 19. Gambar kondisi air limbah selama penelitian .................................
2. Skema metode penelitian
54
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pertarnbahan jumlah
pendudulr, meningkatnya- industrialisasi, dan
meningkatnya aktivitas manusia, mengakibatkan bertambahnya limbah yang masuk ke lingkungan. Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi seperti kegiatan industri, pertanian, maupun domestik (rumah tangga) yang kehadirannya pada suatu tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan (www.wikipedia.org).
Buangan yang berasal dari sisa kegiatan kantin, rumah
tangga, atau pemukiman umumnya menghasilkan ,limbah cair yang mengandung bahan organik yang tinggi. Pada konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah organik ini dapat berdampak negatif bagi kualitas perairan dan kelangsungan hidup biota yang ada di perairan tersebut. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengolah limbah organik adalah metode biologi. Penggunaan metode biologi memiliii beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan metode fisika atau metode kimia. Dari segi biaya, metode biologi relatif lebii murah karena langsung memanfaatkan sumber daya (agen biologi) yang ada di alam. Metode biologi juga merupakan metode yang efektif untuk menghilangkan bahan pencemar (Ismanto, 2005) Pengolahan limbah secara biologi dapat dilakukan melalui pemanfaatan tumbuhan air dan aktivitas mikroorganisme (hakteri). Menuntt Widjaja (2004), tumbuhan air merupakan kumpulan dari berbagai golongan tumbuhan, sebagian kecil terdiii dari lumut dan paku-pakuan, sebagian besar terdiri dari spermatophyta atau tumhuhan yang sebagian atau seluruh daur hidupnya berada di air. Berdasarkan penelitian-penelitian terdahulu mengenai pengolahan air limbab menggunakan tumbuhan air, terdapat beberapa tumbuhan air yang dapat digunakan dalam pengolahan air limbah. Tumbuhan air tersebut antara lain adalah kayu apu (Pistia stratiotes), kangkung (Ipomoea aquatica), eceng gondok (Eichhornia crassipes), kiambang (Salvinia molests), gulma itik (Lentiza sp ), serta berbagai tipe tumbuhan air mencuat dan tenggelam Masing-
masing tumbuhan air tersebut memiliki kemampuan yang berbeda dalam mengolah air limbah. Lemna sp. sering digunakan dalam pengolahm air limbah karena ukurannya yang
kecil sehingga mernudahkan penanganan clan
pemanenannya. Bakteri mempunyai peranan penting dalam dekomposisi bahan organik. Secara umum terdapat dua tipe bakteri berdasarkan kebutuhan akan oksigen, yaitu bakteri aerob dan bakteri anaerob. Bacillus sp. merupakan salah satu jenis bakteri aerob atau fakultatif anaerob yang efektif sebagai agen biologi dalam pengolahan limbah organik.
Selain telah diapliisikan di lapangan, Bacillus sp. telah
diproduksi secara komersial (Poemomo, 2004).
Bakteri lain yang dapat
digunakan adalah Chromobacterium sp. yang bersifat fakultatif anaerob. Beberapa penelitian mengenai pengolahan limbah organik menggunakan metode biologi telah dilaksanakan, seperti yang dilakukan oleh Rudiyanto (2004), Sirait (2005), Ismanto (2005), Mursalin (2007), Muchtar (2007), serta beberapa peneliti lain. Umumnya para peneliti hanya menggunakan salah satu agen biologi, berupa tumbuhan air saja atau bakteri saja. Dari hasil penelitian tersebut telah diketahui beberapa jenis tumbuhan air atau bakteri yang efektif dalam mengolah limbah organik. Oleh karena itu, periu dilakukan penelitian mengenai kombiiasi pernanfaatan tumbuhan air dan bakteri yang efektif untuk mengolah limbah organik.
B. Rumusan Masalah Penurunan kandungan bahan organik pada suatu badan perairan disebabkan oleh dekomposisi bahan organik yang dilakukan mikroorganisme berupa bakteri.
Semakii efektif dekomposisi bahan organik, semakin besar
penurunan kandungan bahan organik di perairan tersebut. Hasil dekomposisi berupa unsur hara akan dimanfaatkan oleh organisme ototrof (contohnya tumbuhan air) dalam fotosintesis. Limbah kantin uinumnya memiliki kandungan bahan organik yang tinggi. Salah satu upaya untuk menurunkan kandungan bahan organik limbah kantin melalui pengolahan secara biologis yang dilakukan menggunakan bakteri dan 9 air Bahan ' P .
tumb(
organik yang terkandung dalam limbah kantin akan
diinfaatkan oleh bakteri sebagai sumber makanannya dan diubah menjadi bahan anorganik (unsur hara). Unsur hara ini selanjutnya dimanfaatkan oleh tumbuhan air dalam fotosintesis. Penurunan kandungan bahan organik pada limbah kantin tersebut dapat dilihat dari perubahan biomassa bakteri dan tumbuhan air. Hal tersebut secara skematis dapat disajikan pada Gambar 1.
-.-------------
.j
:
Biomass j Tanaman Air I
!---------------I
Penurunan bahan organik
Unsur hara A
___
A
C _ _ _..__ __._ _-8
Limbah kantin Bakteri
+ -
t Garnbarl. Skema perurnusan masalah kombinasi pemanfaatan tumbuhan air dan bakteri dalam menurunkan kandungan bahan organik limbah kantin.
C. Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan kandungan bahan organik limbah kantin yang diolah secara biologi menggunakan kombinasi tumbuhan air dan bakteri.
11. TINJAUAN PUSTAKA A. Air Limbah
Air limbah merupakan air buangan dari sisa kegiatan dotnestik, industri, m
h tangga, air tanah, serta buangan lainnya. Sesuai dengan sunlbernya, maka
air limbah mempunyai komposisi yang sangat bervariasi dari setiap tempat dan setiap saat. Menwut Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003, air limbah domestik adalah air limbah yang berasal dari usaha dan atau kegiatan peinukiman (real estate), rumah makan, perkantoran, pemiagaan, apartemen dan asranla. Secara garis besar, zat-zat yang terdapat dalam air limbah dapat dikelompokkan sebagaimana yang disajikan pada Gambar 2.
Bahan padat
1 Organik Protein (65%) Karbohidrat (25%) Lemak ( 10%)
Anorganik Butiran Garam Metal
Gambar 2. Skema pengelompokan bahan yang terkaudung pada air litnbah. Sumnber: Sugiharto (1987). Pengetahuan mengenai sifat-sifat limbah akan sangat membantu dalam penetapan metode penanganan dan pembuangan limbah yang efektif. Penanganan secara biologis cocok dilakukan pada limbah cair yang mengandung bahan padatan organik terlarut (Jenie dan Rahayu, 1993).
B. Bahan Organik Limbah organik merupakan limbah yang mengandung bahan-bahan seperti karbohidrat,
protein,
lemak,
minyak,
detergen,
atau
surfaktan
(Sugibarto, 1987: Garno, 2004). Semua bahan organik mengandung unsur karbon (C) berkombinasi dengan satu atau lebih elemen lainnya. Umumnya bahan organik tersusun oleh unsur-unsur C, H, dan 0, namun beberapa bahan 0~ganik ada yang mengandung N, S, P, dan Fe. Sumber utama baban organik di perairan adalah sampah organik dan limbah domestik (Abel, 1989). Bahan organik dalam air limbah berada dalam bentuk terlarut (dissolved), koloid, maupun partikulat (Suryadiputra, 1995). Bahan-bahan tersebut ada yang mudah temai (biodegradable) dan ada yang sukar terurai (non biodegradable).
Pada umumnya kandungan bahan organik yang
dijumpai dalam air limbah terdiri dari 40-60% protein, 25-50% karbobidrat, dan 10% lainnya berupa lemak atau minyak (Sugiharto, 1987).
C. Biorernediasi
Bioremediasi merupakan proses degradasi secara biologis bahan organik inenjadi senyawa lain misalnya CO2, CH4, H20, garam anorganik, biomassa, dan hasil samping yang sedikit lebih sederhana dari senyawa semula. Proses ini didasarkan pada siklus karbon, sehingga bentuk senyawa organik dan anorganik didaur ulang melalui reaksi oksidasi dan reduksi (Citroreksoko, 1996). Menurut Sa'id dan Fauzi (1996) bioremediasi diartikan sebagai proses penyehatan (remediasi) secara biologis terhadap komponen lingkungan yang telah tercemar. Proses bioremediasi bergantung pada kemampuan organisme yang digunakan (mikroba, tanaman, atau hewan) dan sistem yang dioperasikan pada jangka waktu tertentu. Proses bioremediasi akan berlangsung optimal pada pH dan subu tertentu, serta hams tersedianya cukup nutrisi dan oksigen bagi organisme yang memanfaatkan.
Perlakuan teknologi bioremediasi dapat
dilakukan melalui beberapa proses antara lain: bioaugmentasi, biofilter, biostimulasi,
bioreaktor,
bioventing,
pengomposan,
fitoremediasi,
landfarming (Bacher dan Herson, 1994 in Citroreksoko, 1996).
dan
Pengolahan limbah secara biologi yang telah dilakukan umumnya menggunakan teknik bioaugmentasi. Bioaugmentasi diartikan sebagai perlakuan bioremediasi dengan penambahan knltur bakteri terhadap medium yang terkontaminasi, sering digunakan dalam bioreaktor dan sistem ex situ (kontaminan atau limbah dipindahkan dari lokasi asal dan diperlakukan dengan bioreaktor sistem terbuka atau sistem tertutup). Penerapan proses bioremediasi lainnya yang telah dilakukan adalah fitoremediasi, yaitu proses remediasi yang menggnnakan tanaman hijau sebagai agen biologi. Aplikasi fitoremediasi umumnya digunakan untuk pengolahan air limbah dengan tingkat pencemaran sedang dengan nilai
BOD < 300 mg/l (Gray dan Biddlestone, 1995 in Subroto, 1996). Bioremediasi mempunyai aplikasi luas yang seringkali tidak dapat dilakukan oleh metode fisika dan kimia, terutarna untuk pengolahan limbah organik. Teknik bioremediasi yang telah dilakukan yaitu melalui pemanfiiatan agen biologi berupa tumbuhan air atau bakteri. Beberapa penelitian bioremediasi dalam mengolah limbah organik disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Beberapa penelitian bioremediasi dalam mengolah limbah organik.
No
1. 2.
Sumber limbah
Penurunan Bahan organik ?/.)
Agen Biologi
Deasidifikasi Eceng gondok nata de coco Rumah Kayu apu potong hewan
Waktu
retensi (hari)
BOD
COD
81,20
69,90
81,07
7333
Peneliti
Rudiyanto (2004)
Sirait (2005)
3.
Limbah cair tapioka
Kangkung
87,99
85,37
4.
Limbah kantin
Eceng gondok Kayu apu Kangkung Kayu apu Kiambang Gulma itik Alcagines sp. Bacillus sp.
46,79 26,92 22,69
68,04 32,22 3 1,69 91,OO 92,OO 89,OO 63,09 66,44 63,08
10
Siswoyo dan Kasam (2005)
5.
6.
Limbah kantin Limbah kantin
Chromobacteritrm sp.
55,73 59,71 54,45
3
Ismanto (2005)
Mursalin (2007) 3
Muchtar (2007)
Bioremediasi mempakan salah satu alternatif pengolahan limbah yang telah lama dikenal oleh masyarakat. Proses ini merupakan pengolahan secara biologi yang memiliii beberapa keuntungan dan kerugian dalam penerapannya. Pada Tabel 2 disajikan beberapa keuntungan dan kemgian dari bioremediasi.
Tabel 2. Keuntungan dan kerugian bioremediasi. F
Keuntungan Dauat dilaksanakan di lokasi. Memanfaatkan agen biologi yang ada di alam. Mencegah kemsakan lingkungan seminimal mungkin. Menghemat biaya. Masyarakat dapat menerima dengan baik. Penyisihan buangannya permanen. Menghapus biaya transportasi dan kendalanya. Dapat digabung dengan teknik pengolahan lain. Menghapus resiko jangka panjang. A
I
I
Kerugian Padat ilmiah. Tidak semua bahan k i i i a dapat diolah secara bioremediasi. Adanya batasan konsentrasi polutan yang dapat ditolerir oleh organisme. Pengotoran toksik. Membutuhkan pemantauan yang ekstensif. e Membutuhkan lokasi tertentu. a Berpotensi menghasilkan produk yang tidak dikenal. Persepsi sebagai teknologi yang belum teruji.
1
I
Sumber: Citroreksoko (1996), Wisjnuprapto (1996), dan Subroto (1996).
D. Bakteri Populasi mikroorganisme tertinggi yang berperan dalam pengolahan air limbah adalah bakteri. Bakteri mempakan kelompok protista bersel tunggal yang menggunakan
bahan
organik
terlarut
sebagai
bahan
makanannya
(Suryadiputra, 1995). Bakteri dapat digolongkan atas kemampuannya dalam menggunakan oksigen sebagai terminal penerima elektron dalam reaksi oksidasi atau reduksi.
Jika air limbah mengandung oksigen dan dapat mendukung
keberadaan bakteri aerob maka kondisi tersebut diiatakan sebagai aerobi, dan dikatakan anaerobik jika tidak mengandung oksigen (Suryadiputra, 1995). Salah satu bakteri yang bermanfaat dalam pengolahan air limbah adalah
Bacillus sp. yang bersifat aerob atau fakultatif anaerob (Pelczar and Reid, 1958). Bakteri ini merupakan bakteri gram positif dengan sel berbentuk batang. Ujung sel tampak persegi, bundar, memncing, atau lancip seperti ujung cerutu. Ujung sel
terpisah dan adakalanya tetap saliig melekat satu dengan lainnya (Pelczar dan Chan, 1986). Morfologi Bacillus sp. dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Bacillus sp. (Sumber: dokumentasi pribadi).
Klasifikasi Bacillus sp. m e n m t Cohn (1872) in www.wikipedia.org adalah sebagai berikut: Kingdom
: Animalia
Divisi
: Firmicates
Kelas
: Bacilli
Ordo
: Bacillales
Famili
: Bacillaceae
Genus
: Bacillus
Bacillus sp. merupakan organisme yang hidup bebas atau merupakan
organisme patogen. Pada kondisi liigkungan yang buruk, sel Bacillus sp. akan memproduksi endospora herbentuk oval yang dapat beristirahat (dorman) dalam jangka waktu yang panjang. Peran utama bakteri pada liigkungan perairan adalah menguraikan biomassa organik dan mendaur ulang berbagai elemen penting (nitrogen, posfor, dan sulfur) yang terdapat pada berbagai macam bahan organik yang masuk ke perairan (Sigee, 2005).
Bacillus sp. dapat mendekomposisi protein yang
menghasilkan bahan-bahan anorganik dan membentuk H2S. Bakteri jenis lain yang juga berperan dalam pengolahan air limbah adalah Chromobacterium sp.
Chromobacterium sp. merupakan hakteri gram negatif
dengan sel berbentuk batang kecil. Ukuran sel sekitar 0,6-0,9pm x 1,5-3,Opm. Morfologi Chromobacteriunz sp. dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Chromobacterium sp. (Sumber: dokumentasi pribadi).
Klasifikasi Chromobacteriunz sp. menurut www.gem.re.kr adalah sebagai berikut: Kingdom
: Bacteria
Intermediate rank 1
: Proteobacteria
Intermediate rank 2
: Betaproteobacteria
Intermediate rank 3
:Neisseriales
Intermediate rank 4
:Neisseriaceae
Genus
: Chronzobacterium
Bakteri ini tergolong bakteri yang inotil, pergerakannya dibantu oleh flagel tunggal yang terdapat pada ujung sel tubuh. Chromobacterium sp. termasuk dalam golongan fakultatif anaerob dengan kisaran pemimbuhan pada suhu 15-40°C. Pertumbuban optimum dicapai pada kisaran suhu 30-35OC (www.ebi.ac.uk). Dalam www.microbionet.comau dijelaskan bahwa bakteri ini berperan dalam mereduksi nitrat menjadi nitrit dan dapat memfermentasikan karbohidrat.
E. Proses Penguraian Bahan Organik oleh Bakteri Mekanisme penghilangan bahan organik dalam air limbah berlangsung melalui tiga proses penting yaitu (Suryadiputra, 1995): 1. Transfer Proses ini merupakan suatu usaha bakteri untuk mengubah bahan organik karbon di air limbah menjadi karbondioksida, air, amonia, dan energi (proses
katabolisnle). Bahan organik terlarut (dari jenis biodegradable) akan langsung masuklterserap ke dalam sel bakteri melalui dindiig sel atau membran bakteri (proses ini disebut juga absorbsi). Jika bahan organik di perairan dalam bentuk partikulat atau suspensi koloid inaka pengambilan bahan organik oleh bakteri berlangsung secara adsorbsi, yaitu lewat proses penempelan bahan organik di permukaan dinding sel bakteri.
2. Konversi Langkah ini mempakan kelanjutan dari proses transfer. Pada proses ini akan terjadi perubahan dari ketersediaan makanan di air limbah menjadi sel-sel bakteri baru, menggunakan energi yang diperoleh dari proses transfer. Proses ini dikenal dengan istilah anabolisme. 3. Flokulasi Langkah ini menggambarkan bahwa jika bakteri teiah kenyang dan aktivitasnya men-
maka mereka akan tenggelam pada kondisi air yang tenang
(stagnan). Berkumpulnya flok-flok bakteri pada dasar perairan dapat menjadi penyebab peningkatan bahan organik di perairan.
F. Reaksi Penguraian Bahan Organik Proses pengolahan air limbah yang memanfaatkan peranan bakteri sesungguhnya mempakan usaha pemindahan (transformasi) bahan pencemar di air ke
dalam
bentuk
biomassa
bakteri.
Menurut
Abel
(1989), aktivitas
mikroorganisme terhadap bahan organik menghasilkan bahan organik sederhana serta bahan anorganik seperti N dan P yang akan menjadi nutrien bagi fotosintesis tanaman. Reaksi yang dilakukan bakteri terhadap masukan bahan organik yaitu (Polprasert, 1989): Bahan organik (CHONS) + 0 2 + bakteri aerob -+ C02 + NH3 + energi ........ (1). Bahan organik + 0
2
+ bakteri aerob + energi -+ CsH70zN (bakteri barn) .. (2).
Dari reaksi 1, dapat dietahui bahwa hasil penguraian bahan organik dapat berupa COz dan NH,, serta produk lain untuk reaksi lebih lanjut.
Melalui
pernanfaatan bahan organik, bakteri dapat melakukan pertumbuhan sehingga terjadi peningkatan jumlah koloni bakteri di perairan. Bacillz~ssp. efektif dalam mendekomposisi
protein,
sedangkan
Chromobacterium
sp.
cenderung
mendekomposisi karhohidrat (Sigee, 2005). Pemecahan protein dan karbohidrat secara umum digambarkan pada diagram berikut: a. Protein 3 peptida 3 asam amino3 amonium 3 protoplasma bakteri dan amonia
........................(1).
b. Karbohidrat 3 gula sederhana 3 asam organik 3 protoplasma bakteri dan C02.............................. (2).
G. Pertumbuhan Bakteri Dalam pengolahan limbah dengan oksidasi biologis, bakteri adalah mikroorganisme utama yang mendegradasi limbah organik untuk mendapatkan energi. Energi tersebut dibutuhkan untuk membentuk sel baru. Pembentukan selsel baru tidak terlepas dari kebutuhan utama yang harus tersedia dalam jumlah yang memadai yaitu terminal penerima elektron, makronutrien, mikronutrien, serta lingkungan yang sesuai (Suryadiputra, 1995). Jika kondisi perairan mendukung untuk pembentukan sel baru, maka pertumbuhan bakteri akan berjalan optimal.
Kurva pertumbuhan bakteri dari
waktu ke waktu tersaji pada Gambar 5.
Log Jumlah Bakteri A
:
a '
b
I c i d i e
i f
ig
Gambar 5. Kurva Pertumbuhan Bakteri (Sumber: McKinney 2004). Keterangan : a Lag b. Log Growth c. Declining Growth d. Stationary
e. Accelerating Death f. Log Death g. Death
Selama lag phase, jumlah bakteri tidak mengalami peningkatan, akan tetapi terjadi adaptasi bakteri untuk memetabolisme substrat (bahan organik) yang baru. Setelah berhasil beradaptasi, bakteri mulai memasuki fase log growth. Pada fase ini, terjadi pertumbuhan bakteri secara cepat. Laju metabolisme bakteri maksimum, terjadi penggandaan bakteri yang dikenal dengan generation time. Bakteri mengalami fase log sampai mendekati batas akhir metabolisme. Produk akhir dari metabolisme diakumulasikan pada cairan di sekitar bakteri. Setelah beberapa waktu, laju metabolisme menjadi Iambat yang dikenal dengan fase declining growth. Pada akhir fase ini bakteri mencapai jumlah maksimum dan memasuki fase stationaly, yaitu jumlah bakteri akan konstan dalam jangka waktu yang lama. Selanjutnya akan mulai terjadi kematian bakteri yang diienal dengan fase accelerafing death. Jumlah bakteri menurun drastis akibat kematian pada fase log death. Akhirnya laju kernatian menjadi lambat dan bakteri mencapai fase akhir, yaitu death phase (Pelczar dan Chan, 1986; McKinney 2004).
H. Tumbuhan Air Salah satu jenis tumbuhan air yang dapat digunakan dalam mengolah limbah adalah Lemna sp. Menurut Brix (1993), makrofita yang berada di perairan dapat mengurangi bahan pencemar melalui asimilasi bahan-bahan tersebut ke dalam jaringan tubuh serta menyediakan lingkungan yang sesuai untuk mikroorganisme yang mendekomposisi bahan pencemar yang ada. Klasifiasi Lemna sp. adalah sebagai berikut (www.plants.usda.gov): Kingdom
: Plantae
Subkingdom : Tracheobionta Superdivisi
: Spennatophyta
Divisi
: Magnoliophyta
Kelas
: Liliopsida
Subkelas
: Arecidae
Ordo
:k a l e s
Famili
: Lemnaceae
Genus
: Lemna
Nama umum : Duckweeds, Gulma itik (lokal).
Lemna sp. inerupakan jenis tumbuhan air tipe mengapung bebas yang memiliki thallus yang tereduksi, dengan pertumbuhan vegetatif
yang cepat.
Estimasi dari kecepatan reproduksi Lemna sp. dari luas awal 6,4 cm2 dalam 55 hari akan menutupi hampir setengah hektar (Widjaja, 2004). Tumbuhan ini terdiri atas dam-daun yang datar berukuran kecil dan berbentuk oval. Ukuran diameter daun berkisar antara satu millimeter sampai beberapa millimeter (Novotny and Olem, 1994). Morfologi Lemna sp. dapat diliiat pada Gambar 6.
Gambar 6. Lemna sp. (Sumber: dokumentasi pribadi).
Lemna sp. merupakan tumbuhan air yang ditemukan di perairan tawar seluruh dunia.
Tumbuhan ini memiliki beberapa manfaat penting dari segi
ekologi maupun ekonomi.
Selain telah diaplikasikan sebagai agen pengolah
limbah, duckweeds dapat juga dimanfaatkan sebagai makanan ternak (itik dan babi), bahan pangan konsulnsi bagi manusia, pupuk organik, serta sebagai mulsa (penutup) pada lahan pertanian.
I. Faktor Lingkungan Kualitas air limbah dapat ditentukan melalui pengukuran beberapa faktor lingkungan yaitu parameter fisika dan kimia perairan. Beberapa faktor liigkungan yang dapat digunakan dalam penentuan kualitas perairan antara lain:
1. Suhu Air limbah umumnya memiliii suhu yang lebih tinggi disebabkan kegiatan
rumah tangga dan industri (Metclaf and Eddy, 2003).
Perubahan sul~u
berpengaruh terhadap proses fisika, kimia, dan biologi di suatu perairan.
Peningkatan suhu menyebabkan penurunan kelarutan gas dalam air, misalnya 0 2 , C02, N2, C&, dan sebagainya (Haslam, 1995 in Effendi, 2003). Peningkatan suhu juga menyebabkan terjadinya peningkatan dekomposisi bahan organik oleh mikroba (Effendi, 2003). Hindarko (2003) menyatakan bahwa kehidupan bakteri dalam air limbah sangat tergantung pada suhu. Aktivitas mikroorganisme umumnya berlangsung optimal pada kisaran suhu 15-35 "C.
Aktivitas biologis-fisiologis di dalam
ekosistem air saugat dipengaruhi oleh suhu.
Menurut hukum Van't Hoffs,
kenaikan temperatur sebesar 10 OC akan meningkatkan laju metabolisme, menyebabkan konsumsi oksigen meningkat, serta menyebabkan kelarutan oksigen dalam air menjadi berkurang (Barus, 2002).
2. pH Air limbah dengan konsentrasi limbah yang tidak netral akan menyulitkan proses biologis, sehingga mengganggu proses penjernihannya (Sugiharto, 1987). Nilai pH mempengarulli toksisitas suatu senyawa kimia. Pada perairan dengan pH rendah, banyak ditemukan senyawa amonium yang dapat terionisasi. Pada suasana alkalis (pH tinggi) lebii banyak ditemukan amonia yang tidak terionisasi dan bersifat toksik (Effendi, 2003). Bakteri pada umumnya tumbuh dengan baik pada pH netral dan alkalis. pH optimum untuk pertumbuhan bakteri berada pada kisaran 6,s-7,5. Umumnya bakteri tahan terhadap perubahan kecil pH dalam rentang 6-9 (Sidharta, 2000).
3. Dissolved Oxygen (DO)
Dissolved Oxygen (DO) merupakan konsentrasi gas oksigen yang terlarut dalam air. Kandungan oksigen terlarut sangat penting bagi biota perairan untuk melangsungkan metabolisme tubuhnya.
Selain ity oksigen terlarut juga
diperlukan untuk dekomposisi bahan organik. Jika kandungan bahan organik tinggi, maka oksigen terlarut yang dibutuhkan untuk mendekomposisi bahan organik tersebut juga tinggi.
Berdasarkan ketergantungan terhadap keberadaan DO, maka dapat dibedakan tiga kelompok mikroorganisme (Sidharta, 2000) yaitu: a. Mikroorganisme obligat aerob yang mampu menghasilkan energi hanya melalui respirasi dan melakukan dekomposisi pada kondisi aerob, sehingga sangat tergantung dengan keberadaan DO. b. Mikroorgankme obligat anaerob yang hanya dapat hidup dalam lingkungan bebas oksigen, biasanya bersifat toksik. c. Mikroorganisme fakultatif anaerob yang tumbuh dengan adanya oksigen, bersifat aerotoleran, tidak dapat memanfaatkan oksigen, serta memperoleh energi hanya dari proses peragian. 4. Chemical Oxygen Demand (COD)
Aii limbah yang memiliki kandungan bahan organik tinggi umurnnya akan memiliii nilai COD yang besar. Hariyadi et al. (1992) menyatakan bahwa COD merupakan banyaknya oksigen (mgtl) yang dibutuhkan dalam kondisi khusus untuk mengoksidasi zat-zat organik secara kimiawi, menghasilkan CO2 dan H2O. Nilai COD meningkat sejalan dengan meningkatnya kandungan bahan organik di perairan. Uji COD dapat mengoksidasi beberapa komponen yang tidak dapat dioksidasi oleh mikroorganisme secara biologis.
Hal inilah yang
menyebabkan nilai COD selalu lebih besar dibandingkan nilai BOD (Hindarko, 2003).
5. Kekeruhan Kekeruhan pada air limbah disebabkan oleh adanya bahan tersuspensi seperti bahan organik, mikroorgankme, dan partikel-partikel cemaran lain (Jenie dan Rahayu, 1993). Kekeruhan merupakan ukuran yang menggunakan efek cahaya sebagai dasar untuk mengukur keadaan air (Hindarko, 2003). Menurut Metcalf and Eddy (2003), pengukuran kekeruhan merupakan salah satu tes yang digunakan untuk mengindikasikan kualitas air limbah berdasarkan jumlah koloid dan bahan tersuspensi.
6. Total Dissolved Solid (TDS) TDS adalah bahan-bahan terlarut (diameter < 10"-10"
mm) bempa
senyawa-senyawa kimia dan bahan-bahan lainnya yang tidak tersaring pada kertas saring berdiameter 0,45 pm. Penyebab TDS biasanya bahan-bahan anorganik berupa ion-ion umurn yang dijunlpai di perairan (Effendi, 2003). Umumnya TDS pada air tawar berkisar antara 0-1000 mgll. Nilai TDS sangat dipengaruhi oleh pelapukan batuan, limpasan dari tanah, dan pengaruh antropogenik (bempa limbah industri dan domestik).
7. Amonia (NH;) Alnonia di perairan dapat berasal dari dekomposisi bahan organik yang banyak mengandung senyawa nitrogen (protein). Dekomposisi bahan organik yang mengandung nitrogen umumnya dilakukan oleh mikroba. Proses ini dikenal dengan amonifkasi (Hariyadi et al., 1992). Amonia dapat juga berasal dari ekskresi organisme, reduksi nitrit oleh bakteri, pemupukan, reduksi gas nitrogen (N2)
yang berasal dari difusi udara, limbah industri, dan limbah domestik. Jika oksigen terlarut di perairan tersedia, maka amonia akan mengalami
oksidasi melalui reaksi nitrifkasi sebagai berikut: 1. Proses nitritasi yang mengoksidasi amonium menjadi nitrit oleb bakteri Nitrosotnonas
NH4'
+30 2
Nilroso~?,on~~s
+
NO? + 2JT + Hz0
2
2. Proses nitratasi yaitu oksidasi nitrit menjadi nitrat oleh bakteri Nitrobacter NO?
+%0 2
Ninoboaer L
N03-
Toksisitas anonia terhadap organisme akuatik akan meningkat jika terjadi penurunan kadar oksigen terlarut, pH, dan suhu.
Konsentrasi amonia akan
meningkat seiriig dengan meningkatnya pH (Barus, 2002). Kadar amonia yang tinggi mempakan indikasi adanya pecemaran bahan organik (Effendi, 2003).
8. Ortofosfat (pod3') Fosfor terdapat dalam air limbah sebagai fosfat dalam bentuk ortofosfat dan polifosfat (Jenie dan Rahayu, 1993). Ortofosfat mempakan fosfor dalam bentuk anorganik yang dapat langsung dimanfaatkan dan mudah diserap oleh
organisme ototrof untuk pertumbuhannya (Effendi, 2003). Ortofosfat merupakan bagian dari total fosfat. Bila kadar ortofosfat dalam air rendah (< 0,01 mgll) maka perturnbuhan fitoplankton dan organisme ototrof l a i i y a akan terhambat. Senyawa ortofosfat merupakan faktor pembatas di perairan bila kadarnya <0,009 mgll. Kisaran ortofosfat optimum sebesar 0,09-1,80 mgll.
Pada air
limbah yang mengandung bakteri, pembentukan ortofosfat akan berlangsung lebih cepat dari pada air bersih. Bakteri memiliki peran penting dalam penyediaan ortofosfat di perairan (Sidharta, 2000).
111. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei 2007. Kegiatan penelitian bertempat di Bagian Produktivitas dan Lingkungan Perairan, Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, IPB.
B. Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan selama penelitian meliputi peralatan pengumpul air limbah, peralatan kultur bakteri, serta peralatan analisis kualitas air (Lampiran l a dan lb). Bahan yang digunakan antara lain: air limbah kantin, air sumur, Lemna sp., larutan KMn04, isolat bakteri uji (Bacillus sp. dan Chromobacterium
sp.), nutrient agar (NA), nufrient broth (NB), larutan pengencer, akohol, serta bahan-bahan kimia untuk analisis kualitas air. C. Metode
Secara skematis, metode penelitian disajikan pada Lampiran 2. Metode penelitian ini meliputi empat tahapan yaitu:
1. Persiapan Wadah Disiapkan 18 akuarium (ukuran akuarium 30x30~30cm) untuk enam perlakuan dengan masing-lasing perlakuan tiga kali ulangan. Setiap sisi akuarium dilapisi plastik gelap (berwarna hitam) untuk mencegah pertumbuhan fitoplankton yang dapat mengganggu pengamatan. Selanjutnya akuarium diletakkan di tempat dengan intensitas cahaya matahari yang cukup dan terlindung dari Ilujan. Urutan penempatan akuarium dilakukan secara acak untuk setiap perlakuan. 2. Persiapan Bahan Uji Air limbah berasal dari kantin FPIK IPB. Pengambilan air limbah
dilakukan pada pukul 12.00-13.00 WIB menggunakan ember berukuran 10 liter. Selanjutnya air limbah disaring menggunakan plankton net dengan mesh size
35 pm untuk memisahkan partikel-partikel besar dari air limbah.
Air yang
tersaring ditampung dalam tandon berukuran 500 liter. Lernna sp. yang akan digunakan direndam terlebih dahulu dalam larutan desinfektan KMn04 20 ppm selama satu jam (Lampiran 2). Hal ini dilakukan supaya tidak ada lagi organisme yang menempel pada akar tanarnan air tersebut. Lemna sp. yang digunakan dihitung berdasarkan luas penutupan terhadap permukaan air, yaitu sebesar 20% (sekitar 14x14 cmn) untuk masing-masing perlakuan. Bakteri yang akan digunakan dikultivikasi pada media broth (nuhient broth) di tabung reaksi (Lampiran 2). Volume masing-masing bakteri yaitu 7,5 ml untuk setiap perlakuan, ha1 ini mengacu pada penggunaan bakteri komersil
ZAP pada budidaya perikanan (0,5 ml bakteril 1 liter air). 3. Pelaksanaan Kegiatan penelitian bempa percobaan menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK), dengan enam perlakuan dan tiga kali ulangan pada setiap perlakuan. Perlakuan selama penelitian dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Perlakuan selama penelitian. Keterangan:
K : Kontrol L : Perlakuan Lemna B :Perlakuan Bacillus
: Perlakuan Chromobacteriznm C LB : Kombinasi Lemna-Bacillus LC : Kombimas Lemna-Chromobacterium
Catatan: angka setelah lambang huruf perlakuan menunjukkan ulangan ke-
Setelah semua komponen media uji siap, akuarium diisi dengan air limbah dengan komposisi 75% air limbah kantin (1 1,25 liter) dan 25% air sumur (3,75 liter). Selanjutnya dimasukkan bakteri Bacillus sp. atau Chromobacterium sp. sebanyak 7,5 rnl, serta Le~nnasp. ke dalam akuarium yang telah ditentukan (sesuai label perlakuan).
4. Pengukuran Parameter Pengukuran parameter dilakukan selama lirna kali pengamatan dari enam hari retensi. Pengamatan meliputi TO (awal perlakuan), TI (retensi 1 hari), T2 (retensi 2 hari), T4 (retensi 4 hari), dan T6 (retensi 6 hari). Parameter yang yang diukur antara lain: kekeruhan, COD, TDS, amonia, ortofosfat, jumlah koloni bakteri (pengambilan air sampel dilakukan sekitar pukul09.00 WIB pada setiap pengamatan); suhu, pH dan DO (dilakukan pengukuran sebanyak dua kali, sekitar pukul05.30 dan 14.00 WIB pada setiap pengamatan); serta luas akhiu penutupan Lemna sp. pada akhir pengamatan (T6). Peralatan serta metode yang digunakan selama pengdcwan parameter diajikan pada Lampiran Ib.
D. Analisis Data 1. Persentase Fase Tingkat Perubahan Konsentrasi Beberapa Parameter Lingkungan Perubahan konsentrasi beberapa parameter lingkungan dihitung untuk mengetahui persentase perubahan yang terjadi terhadap beberapa nilai parameter lingkungan pada awal pengamatan dan pada akhir pengamatan. Rumus persentase perubahan yang diacu dari Arifm (2000) adalah sebagai berikut:
1 % aentbahan
a-b
I
= -~ 1 0 0 %
Keterangan: a = nilai awal parameter b = nilai akhir parameter (setelah diolah)
2. Rancangan Acak Kelompok (RAK) Rancangan Acak Kelompok sangat baik jika keheterogenan unit percobaan berasal dari suatu sumber keragaman. Kelompok yang dibentuk harus merupakan kumpulan dari unit-unit percobaan yang relatif homogen sedangkan keragaman antar kelompok diharapkan cukup tinggi. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dan uji lanjut BNT. Enam media yang berbeda dengan tiga ulangan sebagai perlakuan dan enam hari pengamatan sebagai kelompok. Model linier aditif dari rancangan kelompok dapat dituliskan sebagai berikut (Mattjik dan Sumertajaya, 2000).
1 Yij =p-i+Pj+cij
Keterangan: (i = 1,2,3 ....) (i = 1,2,3, ...) j Yij = pengamatan pada perlakuan ke-i kelompok waktu ke-j p = rataan umum .ci = pengaruh perlakuan ke-i = pengaruh kelompok waktu ke-j j ~ i j = pengaruh acak pada perlakuan ke-i kelompok waktu ke-j I
= perlakuan
= kelompok waktu
Analisis data menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) biasanya disajikan dalam bentuk tabel sidii ragarn atau yang lebih dikenal dengan sebutan tabel anova (Tabel 3).
Tabel 3. Analis sidik ragam RAK Sumber keragaman
Derajat Bebas (DB)
Jumlah Kuadrat (JK) JKP
Perlakuan Kelompok Sisa
r-1 (t-1)(r-1)
JKK
Total
tr-1
IKT
t- l
JKS
Kuadarat Tengah O(T) KTP KTK KTS
F hlNng
Ftube~
KTPIKTS F(0,OS;DBP;DBS) KTWKTS
Hipotesis yang dapat diuji dari rancangan di atas yaitu pengamh perlakuan terhadap p e n m a n bahan organik serta terhadap beberapa parameter kualitas air. Bentuk hipotesis yang dapat diuji adalah sebagai berikut:
Pengaruh perlakuan: Ho: d =.....= zi
=
0 (perlakuan tidak berpengaruh terhadap penurunan bahan
organik serta terhadap pembahan beberapa parameter kualitas air). HI: paling sedikit ada satu perlakuan dimana t i # 0 (perlakuan memberikan pengaruh terhadap penurunan bahan organik serta terhadap pembahan beberapa parameter kualitas air). Penarikan kesimpulan dilihat dari tabel anova. Kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut: Jika nilai Fhitung> nilai Fab4 maka tolak HO, berarti minimal ada satu perlakuan yang memberikan pengaruh yang berbeda nyata pada taraf kepercayaan 0,05. Jika nilai Fsi,,,,, <: nilai Ftobelmaka gaga1 tolak HO, berarti tidak ada perlakuan yang memberikan pengaruh yang berbeda nyata pada taraf kepercayaan 0,05. Untuk melihat perlakuan yang memberikan pengaruh yang berbeda nyata, maka dilakukan uji lanjut BNT (Beda Nyata Terkecil).
3. Uji Lanjut BNT (Beda Nyata Terkecil) Hipotesis dari perbandingan metode BNT adalah sebagai berikut: Ho: PI= PI VS HI: plfpl, dinlana p = rataan umum. Nilai kritis BNT dinyatakan dengan
rumus:
Keterangan: BNT tat2 KTS n
= beda
nyata terkecil tabel pada selang kepercayaan d 2 ( a = 0,5) = kuadrat tengah sisa = jumlah ulangan = nilai t
Jika masing-masing perlakuan memiliki ulangan yang sama, maka untuk semua pasangan perlakuan hanya diperlukan satu nilai BNT.
Kriteria
pengambilan keputusannya adalah sebagai berikut: jika beda absolut dari dua perlakuan lebii besardari nilai BNT (IYi-Yi'I) > BNT maka dapat disimpulkan bahwa kedua perlakuan tersebut berbeda nyata pada tamfa.
IV.HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pernbahan Kandungan Bahan Organik Limbah kantin merupakan bahan organik yang umumnya terdiri dari unsur-unsur yang mudah terurai. Bahan organik yang terkandung dalam limbah kantin umumnya akan didekomposisi oleh mikroorganisme, salah satunya adalah bakteri (Bacillus sp., Chromobacterium sp., atau bakteri dari jenis lain) melalui proses oksidasi menjadi bahan yang lebih sederhana dan unsur hara. Bahan organik yang terdapat pada limbah kantin akan dimanfaatkan oleh bakteri heterotrof sebagai bahan makanan. Jumlah perubahan bahan organik yang terdekomposisi dapat dilihat dari perubahan nilai COD. Hasil yang didapatkan selama enam hari retensi memperlihatkan penurunan kandungan bahan organik limbah kantin. Perubahan nilai COD selama penelitian disajikan pada Gambar 8 dan Lampiran 7b.
TO
----.
Kontrol ---Bacillus ---Leima-Bacillus
TI
T2
T4
T6
Waktu pengamatan -Leima -Chrombacterium ---Lemna-Chrombacterium
Gambar 8. Grafik nilai rataan COD selama penelitian. Berdasarkan analisis statistik terhadap nilai rataan COD dan waktu pengamatan, didapatkan hasil bahwa Fhitung > Ftabel. Hal ini berarti bahwa terdapat
perbedaan antar tiap perlakuan dalam menwnkan kandungan bahan organik air limbah kantin (Lampiran 7c). Perlakuan Lemna-Bacillzis merupakan perlakuan yang memberikan perbedaan yang nyata terhadap nilai COD (Lampiran 7d). Perlakuan ini juga memiliki nilai COD terendah pada akhir pengamatan. Hal ini membuktikan bahwa perlakuan kombinasi Lemna-Bacillus memiliki kemampuan lebih besar untuk menurunkan nilai COD bila dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Penurunan COD pada perlakuan Lemna-Bacillus sebesar 86,15%, diiiuti Lemna-Chromobacterium (81,54%), Lemna (79,99%), Bacillzcs (73,86%), Chromobacterium (70,77%), dan kontrol(64,62%). Berdasarkan penelitian Muchtar (2007) tentang pemanfaatan bakteri untuk pengolah limbah kantin, bakteri jenis Bacillus sp. dapat menurunkan nilai COD sebesar 66,44% sedangkan Chromobacterium sp. sebesar 63,08%. Penelitian pemanfaatan tumbuhan air untuk pengolahan limbah yang dilakukan oleh Mursalii (2007) memberikan hasil bahwa Lemna sp. mampu menurunkan nilai
COD sebesar 89%. Hasil kedua penelitian tersebut dapat memberikan gambaran bahwa Bacillus sp. dan Lemna sp. cukup efektif dalam membantu menurunkan kandungan bahan organik pada limbah kantu~. Penurunan nilai COD sangat dipengaruhi oleh aktivitas bakteri. Reaksireaksi bakteri akan mengubah bahan organik menjad'i lebii sederhana membentuk bahan anorganik dan produk akhii lainnya, serta menghasilkan energi untuk sintesis sel bakteri itu sendiri.
B. Koloni Bakteri Keberadaan bakteri dihitung berdasarkan jumlah koloni per unit pada setiap 1 ml (cfdml). Pertumbuhan bakteri ditandai dengan adanya peningkatan jumlah koloni bakteri. Rata-rata jumlah koloni bakteri selama peneliiian disajikan pada Gambar 9 dan Lampiran 14b. Jumlah koloni bakteri terbanyak ditemukan pada perlakuan LemnaChromobacterium dari awal hiigga akhir pengamatan. Jumlah koloni bakteri dihitung menggunakan metode tuang dan dibiakkan pada media agar universal, sehingga jumlah bakteri yang terukur tidak hanya dari jenis Bacillus sp. atau Chromobacterium sp. saja.
TO
----
T2 T4 Waktu pengamatan
TI
Kontrol -Bacillus ---Lenna-Baanus
T6
-
-Lema ; Chlomsbacterium ----Lema-Chronnbacter~um
Gambar 9. Grafik nilai rataan koloni bakteri selama penelitian. Dari analisis statistik terhadap nilai rataan koloni bakteri dan waktu pengamatan selama enam hari retensi, didapatkan hasil nilai Fhitung< Ftabef.Hal ini berarti bahwa tidak terdapat perbedaan yang nyata antar perlakuan dilihat dari jumlah koloni bakteri yang dihitung. Pola pertumbuhan bakteri mengalami pe~~ingkatan pada awal pengamatan (TO) hingga T2, selanjutnya mulai mengalami p e n m a n sampai akhir pengamatan (Gambar 9). P e n m a n jumlah koloni bakteri dapat disebabkan oleh p e n m a n jurnlah bahan organik yang ada. Pemanfaatan bahan organik oleh bakteri dilakukan melalui konversi bahan organik menjadi sel-sel bakteri baru.
Hal ini dapat menyebabkan penambahan jumlah bakteri di perairan. Pembentukan bakteri baru dapat menimbulkan persaingan antar bakteri untuk memperoleh makanan. Bakteri yang tidak dapat berkompetisi akan kekurangan makan dan akhirnya mati.
Bakteri yang mati ini selanjutnya akan mengendap di dasar
perairan clan dapat menjadi sumber bahan organik di perairan tersebut.
C.Turnbuhan Air (Lemna sp.) Selama enam hari, Lemna sp. berhasil menutupi 65-73,33% permukaan perairan dari luas permukaan awal sebesar 20% (Lampiran 15). Perubahan persentase luas penutupan ini menandakan bahwa Lemna sp. mengalami
pertumbuhan yang cukup pesat (Gambar 10). Persentase penutupan tumbuhan air tertinggi pada akhir peugamatan ditemukan pada perlakuan Lemna-Bacillus, diikuti Lemna-Chromobacterium, dan perlakuan Lemna.
Analisis statistik
memberikan hasil bahwa tidak terdapat perbedaan yang nyata antar perlakuan
(Fhitung < Fael) dilihat dari rataan persentase luas penutupan Lenzna sp. pada akhir pengamatan (Lampiran 15b).
II
Lernna
Lemna-Badllus
LemnaChrornobacten'um
Perlakuan
II
Gambar 10. Grafik nilai rataan luas penutupan Lemna sp.se1ama penelitian.
Perbedaan nilai persentase luas penutupan Lenzna sp. dapat dipengaruhi oleh ketersediaan unsur hara yang ada di perairan tersebut. Perlakuan Lemna-
Bacillus diduga memiliki kandungan unsur hara tertinggi. Hal ini berdasarkan nilai COD perlakuan Lemna-Bacillus yang menunjukkan hasil terendah pada akhir pengamatan dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Nilai COD yang rendah &temukan di semua perlakuan pada akhir pengamatan. Hal ini diduga bahwa bahan organik di perairan telah berubah menjadi unsw hara sebagai hasil dekomposisi. Produk hasil penguraian oleh bakteri (berupa C02, amonia, dan nitrogen anorganik dalam bentuk lain) lebih lanjut akan dimanfaatkan oleh Leima sp. pada saat fotosintesis. Semakin banyak hasil penguraian bahan organik yang dimanfaatkan oleh Lemna sp., maka fotosintesis akan herlangsung semakin optimal.
Pertumbuhan Lemna sp. terjad'i akibat adanya fotosintesis dengan bantuan sinar matahari. Pertumbuhan ini didukung dengan ketersediaan nutrien sebagai hasil penguraian bahan organik oleh bakteri. Melalui fotosintesis, Lemna sp. dapat meningkatkan kandungan oksigen terlarut di perairan. Hal ini dapat dilihat berdasarkan nilai rata-rata kandungan oksigen terlarut selama pengamatan, terutama untuk
perlakuan Lemna-Bacillus
dan Lemna-Chromobacterium
(Gambar 15 dan Gambar 16). Secara tidak langsung, keberadaan bakteri dan tumbuhan air memiliki pengaruh yang besar dalam membantu nlenurunkan kandungan bahan organik pada air limbah.
D. Kondisi Parameter Lingkungan 1. Suhu
Suhu mempakan salah satu parameter lingkungan yang berpengaruh terhadap metabolisme organisme akuatik. Pengukwan nilai suhu dilakukan dua kali pada setiap waktu pengamatan, meliputi suhu pagi dan suhu siang. Suhu pada pengamatan pagi memiliki kisaran sebesar 23,l-26,3 OC (Gambar 11 dan Lampiran 3a), sedangkan suhu pada pengamatan siang memiliki kisaran sebesar 25,7-27,6 OC (Gambar 12 dan Lampiran 4a). Dari nilai rataan suhu selama pengamatan, terdapat perbedaan nilai suhu antara pengamatan pagi dengan siang hari. Akan tetapi setelah dilakukan analisis statistik, didapatkan hasil bahwa tidak terdapat perbedaaan yang nyata antar perlakuan (baik pengamatan pagi maupun pengamatan siang) terhadap nilai suhu (Lampiran 3c dan 4c).
Nilai suhu pengamatan siang lebih tinggi bila
dibandingkan dengan suhu pengamatan pagi, ha1 ini menyebabkan fluktuasi suhu pada saat pengamatan. Hasil pengamatan ini didukung oleh pemyataan Barus (2002) bahwa pada suatu ekosistem perairan akan terjadi fluktuasi suhu harian atau tahunan. Perbedaan kisaran suhu ini dipengarulli oleh kondisi suhu lingkungan. Pada siang hari, media perlakuan menerima panas dari cahaya matahari sehingga terjadi peningkatan suhu.
TO
TI
T2 T4 Waktti pengamatan
T6
Gambar 11. Grafik nilai rataan suhu pengamatan pagi selama penelitian.
TO
-ffintrol --Bacillus -Lenna-Bacillus
TI
T2 T4 Waktu pengamatan
T6
--~enna -Chrombacterium Lena-Chrombacteriurn
------
Gambar 12. Grafik nilai rataan suhu pengamatan siang selama penelitian. Secara m u m , kisaran suhu pada saat pengamatan merupakan kisaran suhu yang optimal untuk pengolahan limbah secara biologi menggunakan tumbuhan air dan bakteri.
Hal ini didukung oleh pemyataan Widjaja (2004) bahwa suhu
optimal untuk fotosintesis tumbuhan air adalah 25-30 OC. Selain itu, aktivitas mikroorganisme umumnya berlangsung optimal pada kisaran suhu 15-35 (Meutia, et al., 2002).
O C
2. pH Pengukuran nilai pH dilakukan dua kali pada setiap pengamatan. Pengamatan dilakukan pada pagi dan siang hari.
Nilai rataan pH pada
pengamatan pagi disajikan pada Gambar 13, sedangkan nilai rataan pH pada pengamatan siang disajikan pada Gambar 14.
Waktu pengamatan ----Kmb.o~ -Baciilus ---=-Lenna-Bacillus
-
Lerma -Chrombacterium ----Lma-Chrombacterium
Gambar 13. Grafik nilai rataan pH pengamatan pagi selama penelitian.
Waktu pengamatan -Kontrol -=-Baculis -Lenma-Bacillus
-Lerma -Chrombacterium ----Lenma-Chrombacterium
Gambar 14. Grafik nilai rataan pH pengamatan siang selama penelitian.
Nilai pH mengalami peningkatan dari pengamatan TO hingga T6. Peningkatan nilai pH terjadi pada saat pengamatan pagi maupun pengamatan siang. Nilai pH pada pengamatan pagi berkisar antara 5,17-6,97 (Lampiran 5a). Pada pengamatan siang, kisaran nilai pH sebesar 5,21-6,97 (Lampiran 6a). Berdasarkan analisis statistik yang disajikan pada Lampiran 5c dan 6c, didapatkan hasil hahwa Fhitung<
Ftabel
sehingga tidak terdapat perbedaan yang
nyata antar tiap perlakuan, baik pada pH pengamatan pagi maupun pH pengamatan siang hari. Peningkatan nilai pH mengindikasikan adanya kecenderungan pada setiap perlakuan untuk mencapai pH normal. Pada perlakuan yang memiliki komponen Lemna sp., peningkatan nilai pH dapat disebabkan adanya pemanfaatan C02 melalui fotosintesis. Semakin berkurangnya C02, maka nilai pH akan semakin meningkat.
3. Dissolved oxygen (DO)
Dekomposisi bahan organik dapat terjadi pada kondisi aerob maupun anaerob.
Keadaan anoksik merupakan gambaran bahwa pada suatu perairan
terjadi dekomposisi secara anaerob. Pada kondisi ini, mikroorganisme menggunakan oksigen yang terikat dengan unsur N atau S, baik dalam bentuk ion nitrat (NO?) maupun ion sulfat (sod2?.
Dekomposisi secara anaerob akan
menghasilkan senyawa-senyawa yang bersifat toksik bagi biota perairan, seperti H2S dan CH4. Berbeda dengan kondisi anaerob, pada kondisi aerob dekomposisi bahan organik sangat tergantung pada keberadaan oksigen yang terlarut di perairan. Jumlah oksigen terlarut yang ada di perairan hams dapat mencukupi kebutuhan mikroorganisme untuk mendekomposisi bahan organik yang ada. Hal ini terkait dengan kemampuan mikroorganisme tersebut dalam mendekomposisi bahan organik. Semakin banyak banyak organik yang masuk ke suatu perairan, maka semakin banyak pula oksigen terlarut yang dibutuhkan dalam proses dekomposisi. Nilai rataan oksigen terlarut selama pengamatan disajikan pada Gambar 15 dan Lampiran 9b untuk DO pengamatan pagi, serta Gambar 16 dan Lampiran lob
untuk DO pada pengamatan siang hari.
To
TI
T2
T4
T6
Waktu pengamatan
I -bntroi
----Leima ---Chrombacterium -Lena-Chmmbactetium
-------BaciUus -Lerma-Bacillus
Gambar 15. Grafik nilai rataan DO pengamatan pagi selama penelitian.
2.5 2
m = 1,s
-z 8
1 0,s
0 TO
TI
T2
T4
T6
Waktu pengamatan -Kontrol -Bacillus -Leima-Bacillus
---Lerma ---Chrombaclerium ---Lerma-Chrombacterium
Gambar 16 . Grafik nilai rataan DO pengamatan siang selama penelitian. Perubahan nilai DO yang disajikan pada Gambar 15 dan Gambar 16 memperlihatkan nilai yang berfluktuasi dari awal hingga akhir pengamatan. DO langsung mengalami p e n m a n drastis dari pengamatan TO pagi ke TO siang. Diduga bahwa DO langsung dipakai oleh bakteri untuk mendekomposisi bahan organik. Fluktuasi nilai DO pada pagi dan siang hari dapat disebabkan oleh dekomposisi bakteri serta respirasi bakteri dan tumbuhan air. Analisis statistik memberikan hasil bahwa tidak terdapat perbedaan yang nyata antar perlakuan
dilihat dari rataan nilai DO pada akhir pengamatan, baik untuk DO pengamatan pagi maupun DO pengamatan siang (Lampiran 9c dan 10c). Terhambatnya difusi oksigen yang berasal dari atmosfer dapat menyebabkan nilai DO yang rendah selama pengamatan.
Pada k e s e l d a n
permukaan media pengamatan terbentuk semacam lapisan (selaput). Lapisan tersebut diduga adalah minyak, dapat terbentuk karena adanya kandungan minyak pada air limbah kantin (Lampiran 17).
Minyak tersebut selanjutnya akan
inengapung pada permukaan perairan akibat massa jenisnya yang lebih kecil daripada massa jenis air. Pada perlakuan yang menggunakan Lemna sp., lapisan tadi sebagian besar terdapat pada akar dan bagian bawah daun. Setelah enam hari retensi, nilai DO akhir masih berada di bawah nilai DO pada awal pengamatan. Pada akhir pengamatan, nilai DO tertinggi ditemukan pada perlakuan Lemna-Bacillus (2,02 mgfl) diikuti oleh perlakuan Lemna-
Chromobacterium (1,64 mgtl). Hal ini menandakan bahwa perlakuan kombinasi bakteri dan tumbuhan air memiliki nilai DO yang lebih besar bila dibandingkan perlakuan lainnya.
4. Kekeruhan
Kekeruhan merupakai~ salah satu sifat fisika perairan yang menjadi indikator keberadaan paratikel-partikel dalam perairan baik yang terlarut atau tersuspensi. Rataan nilai kekeruhan selama penelitian tersaji pada Gambar 17 dan Lampiran 8b. Berdasarkan grafik nilai rataan kekeruhan (Gambar 17), diketahui bahwa terjadi p e n m a n nilai kekeruhan dari awal hingga akhir pengamatan. Berdasarkan hasil analisis statistik yang disajikan pada Lampiran 8c, terdapat perbedaan yang nyata (Fhltung > Fael) antar tiap perlakuan dalam menurunkan nilai kekeruhan.
P e n m a n kekeruhan tertinggi terdapat pada perlakuan Lemna
sebesar 86,09%, diikuti perlakuan Bacillus (84,65%), Cromobacterium dan
Lemna-Chromobacterium (83,93%), Lemna-Bacillus (83,69%), serta kontrol (81,53%).
0
i TO
TI
T2
T4
T6
WaMu pengametan
------ffintrol
---Bac~llus -Letma-Bacillus
-----
Lenna -----Chrambacteriurn -Lenna-Chrombacter~um
Garnbar 17. Grafik nilai rataan kekeruhan selama penelitian.
Dari persentase p e n m a n nilai kekeruhan, diketahui bahwa perlakuan
Lemna merupakan perlakuan yang paling efektif dalam menurunkan kekeruhan pada perairan. Hal ini didukung juga dengan hasil penelitian Meutia, el al. (2002) bahwa perlakuan Lemna sp. dapat menurunkan tingkat kekeruhan sebesar 85,7194,37% dari kekeruhan awal. Keberadaan Lemna sp. pada suatu badan perairan dapat menjadi media penjemih air limbah melalui mekanisme penghilangan bahan pencemar di perairan. Menurut Novotny and Olem (1994), kemampuan Lemna sp. untuk transfer oksigen sangat kecil dikarenakan akar yang kecil dan tidak luas. Meskipun demikian, perakaran Lemna sp. tetap dapat mengeluarkan oksigen sehingga akan terbentuk zona rizosfer di sekitar perakaran (Khiatuddin, 2003). Kondisi ini akan mendukung pertumbuhan mikroorganisme untuk menguraikan bahan organik yang ada. Melalui suatu mekanisme pertukaran ion antara bahan organik dan perakaran yang mengandung banyak oksigen terlarut serta mekanisme transportasi gas, maka dapat diduga bahwa di perairan yang terdapat Lemna sp. penghilangan bahan pencemar dapat berlangsung secara optimal (Brix, 1993). Hal ini pula yang dapat menyebabkan p e n m a n kekeruhan di perairan tersebut. Selain mekanisme pertukaran ion clan gas pada perakaran, p e n m a n nilai kekeruhan dapat juga
disebabkan adanya proses pengendapan pada dasar perairan yang terjadi sebagai pengaruh gravitasi bumi.
5. Total Dissolved Solid (TDS) Nilai TDS mencerminkan banyaknya jumlah keseluruhan partikel yang terlarut pada suatu perairan. Partikel yang terlarut dapat berupa bahan organik, anorganik (seperti unsur hara), dan lain-lain.
Perubahan nilai TDS selama
penelitian disajikan pada Gambar 18 dan Lampiran 11b.
TO
Tl
T2
T4
T6
Waktu pengamatan -Konlrol =-B -acH ius --Lenna-Bacillus
-
Lerma -Chrombacterium Lenna-Chronobacterium
Gambar 18. Grafik nilai rataan TDS selama penelitian.
Setelah dilakukan analisis statistik, didapatkan hasil bahwa
Fhihlng< Ftabel
sehingga tidak terdapat perbedaan yang nyata antar perlakuan berdasarkan nilai rataan TDS. Nilai rataan TDS yang terukur selama pengamatan berkisar antara 101,2-123,4 mgll. Nilai rataan TDS memiliki pola yang hampir sama pada keseluruhan perlakuan, yaitu mengalami p e n m a n pada pengamatan TI dan T2 dan meningkat pada pengamatan T4 hingga T6.
Nilai TDS pada akhir
pengamatan berada di bawah nilai TDS awal. Fluktuasi nilai TDS ini dapat disebabkan adanya fluktuasi bahan organik maupun unsur hara di perairan. Pada akhir pengamatan, nilai TDS terendah terdapat pada perlakuan Lemna. Hal ini
diduga jumlah partikel terlarut yang terdapat pada perlakuan Lemna sebih sedikit bila dibandingkan perlakuan lainnya.
6. Amonia Dekomposisi bahan organik yang mengandung nitrogen ditandai dengan terbentuknya amonia. Proses pembentukan amonia lebih dikenal dengan istilah amoilifikasi. Selama penelitian, amonia yang berada di perairan dapat berasal dari senyawa ekstraseluler (limbah kantin) yang mengandung senyawa nitrogen organik, dari sel-sel bakteri selama respirasi sel, serta dari sel-sel yang mati dan lisis (Ibrahim, et al., 2005).
Perubahan konsentrasi amonia disajikan pada
Gambar 19 dan Lampiran 12b.
I
TO
Ti
T2
T4
T6
Waktu pengamatan
Gambar 19. Grafik nilai rataan amonia selama penelitian.
Dari Gambar 19 dapat dilihat bahwa nilai amonia selama penelitian mengalami p e n m a n pada T1 dan kemudian mengalami peningkatan kembali lungga akhir pengamatan. Nilai rataan amonia yang terukur berkisar antara 0,126-2,679 mg/l. Peningkatan nilai amonia diduga sebagai hasil akumulasi dari penguraian amonia di perairan tersebut.
Amonia yang dihasilkan dari
dekomposisi pada saat TO kemungkinan tidak semuanya d i i f a a t k a n oleh
Lemna sp., sehingga masih ada yang berada di perairan. Pada hari berikutnya,
dekomposisi bahan organik tetap menghasilkan amonia sehingga dapat tejadi akumulasi amonia. Berdasarkan kandungan oksigen t e r l n ~ yang t kecil selama pengamatan, peningkatan amonia juga dapat diduga sebagai akibat proses nitrifikasi yang tidak optimal. Hal ini menyebabkan hanya sebagian amonia yang dapat dioksidasi menjadi nitrat. Semua perlakuan umumnya memiliki pola perubahan amonia yang serngam. Analisis statistik memberikan hasil bahwa Fhitung < Fhbel, sehingga tidak terdapat perbedaan yang nyata terhadap nilai amonia pada masing-masing perlakuan (Lampiran 12c). Nilai amonia tertinggi pada akhir pengamatan terdapat pada perlakuan Bacillus dan nilai terendah terdapat pada perlakuan Lemna. Terdapat suatu hubungan antara nilai amonia dengan nilai pH dan suhu. Konsentrasi amonia akan meningkat seiring dengan meningkatnya pH (Barus, 2002). Hal ini sejalan dengan nilai pH selama pengamatan yang semakin meningkat dari awal hingga akhir pengamatan. Amonia yang terbentuk dari hasil dekomposisi bahan organik selanjutnya dapat dimanfaatkan langsung oleh
Lemna sp. Selain itu, Lemna sp. juga dapat memanfaatkan dalam bentuk ion amonium atau nitrat selama fotosintesis. Pemanfaatan amonia, amonium, dan nitrat ditandai dengan penarnbahan persentase penutupan Lemna sp. di perairan. 7. Ortofosfat Fosfor merupakan faktor pembatas di perairan tawar. Fosfor yang dimanfaatkan oleh tumbuhan air adalah fosfor anorganik, berupa ortofosfat. Nilai rataan ortofosfat yang terukur berkisar antara 0,081-0,377 mgll (Lampiran 13b). Analisis statistik memberikan hasil bahwa Fl,iW,, < Fael, sehingga tidak terdapat perbedaan yang nyata terhadap nilai ortofosfat pada masing-masing periakuan (Lampiran 13c). Rataan nilai ortofosfat yang terukur selama penelitian disajikan pada Gambar 20 clan Lampiran 13b. Berdasarkan pengamatan Ren (1937) in Sidharta (2002) tentang kecepatan perombakan ortofosfat dari sel-sel bakteri mati setelah sel bakteri tumbuh melewati batas maksimum dalam medium yang diperkaya ortofosfat dan glukosa maka terjadilah perombakan ortofosfat, mula-mula cepat clan akhirnya terhenti pada waktu 14 hari. Perubahan nilai ortofosfat yang disajikan pada
Gambar 20 memperlihatkan penurunan kandungan ortofosfat di perairan dari TO hingga T4 dan selanjutnya mengalami peningkatan pada saat T6.
0
i TO
TI T2 T4 Waktu pengamatan
-----Kontrol --=Bac~llus ---Lenna-Baclllus
T6
-Lenna Chrombacterlum -Lenna-Chmmbactenum
-
Gambar 20. Grafik nilai rataan ortofosfat selama penelitian.
Berdasarkan hasil penelitian Dwiyanti dan Gunadi (2006) tentang biofilter
Lemna sp. terhadap pengolahan limbah budidaya ikan dengan sistem resirkuiasi, nilai ortofosfat pada awainya mengalami p e n m a n dan mengalami peningkatan pada hari keempat dari delapan hari retensi. Penurunan nilai ortofosfat dapat disebabkan adanya pemanfaatan ortofosfat oleh Lemna sp. untuk fotosintesis. Peningkatan nilai ortofosfat pada T6 disebabkan adanya perombakan sel-sel bakteri mati. Sel-sel bakteri mati ini ditandai dengan p e n m a n jumlah koloni bakteri yang dimulai pada T2 hingga T6. Perombakan sel-sel bakteri yang telah mati dapat menghasilkan fosfor anorganik dalam bentuk ortofosfat, sehiigga terjadi peningkatan jumlah ortofosfat di perairan pada akhir pengamatan. Hal ini didukung oleh pemyataan Sidharta
(2000) bahwa sel-sel bakteri umumnya kaya akan fosfat.
E. Hubungan Bahan Organik Limbah Kantin, Bakteri, dan Tumbuhan Air Masuknya limbah ke suatu badan perairan umumnya akan mengganggu sistem keseimbangan yang ada di perairan tersebut. Penambahan bahan organik yang terkandung dalam air limbah akan menjadi suatu pernasalahan tersendiri pada suatu ekosistem perairan.
Bahan organik dapat menyebabkan dampak
langsung maupun dampak tidak langsung yang bersifat merugikan bagi perairan. Secara langsung, keberadaan bahan organik dapat menurutIkan kandungan
DO di perairan. Hal ini menyebabkan terjadinya deplesi oksigen, bahkan dapat menghasilkan kondisi anaerob. Pada kondisi anaerob, umumnya akan dihasilkan gas H2S, NH3, dan C& yang sifatnya beracun sehingga sangat berbahaya bagi kehidupan biota perairan. Dampak secara tidak langsung yaitu bahan organik yang didekomposisi oleh mikroorganisme perairan akan menghasilkan senyawa nutrien N dan P yang dapat menyuburkan perairan. Apabila kondisi ini terjadi secara terus menerus, maka &an terjadi akumulasi nutrien yang dikenal dengan istilah eutrofikasi. Proses ini berdampak pada peristiwa blooming alga. Peningkatan jumlah alga yang ada di perairan akan meningkatkan konsumsi oksigen. Akhimya terjadi deplesi oksigen sehingga terjadi akumulasi kembali bahan organik yang disebabkan oleh kematian biota perairan. Deplesi oksigen dapat menyebabkan terjadinya kondisi anaerob di perairan. Dalam kondisi anaerob, gas-gas beracun seperti yang telah disebutkan sebelumnya akan terbentuk. Secara alami suatu ekosistem perairan mempunyai kemampuan untuk ~nengurangibahan pencemar yang masuk ke dalam badan perairan tersebut. Kemampuan pulih diri ini dikenal dengan istilah purifikasi.
Pengolahan air
limbah secara biologis yang dilakukan oleh manusia umumnya dilakukm untuk mempercepat serta mengoptimalkan proses pulih din yang telah ada. Penambahan agen biologi berupa bakteri dan tumbuhan air merupakan salah satu upaya yang dilakukan untuk mengolah limbah yang mengandung bahan organik. Percobaan pengolahan bahan organik limbah kantin dengan penambahan agen biologi berupa bakteri (Bacillus sp. dan Chromobacteriztm sp.) serta tumbuhan air (Lemna sp.) menunjukkan hasil yang cukup baik.
Pada akhir
pengamatan selama enam hari retensi, kombinasi pemanfaatan tumbuhan air dan
bakteri telah berhasil menurunkan kandungan bahan organik yang lebih tinggi dibandingkan perlakuan yang llanya memanfatkan satu agen biologi, tumbuhan air saja atau bakteri saja. Ketika akhir pengamatan, perlakuan kombinasi tumbuhan air dan bakteri memiliki nilai DO lebih besar bila dibandingkan dengan perlakuan tanpa kombinasi turnbuhan air dan bakteri. Hal ini mengindikasikan adanya asosiasi antara bakteri dan tumbuhan air. Bakteri dan tumbuhan air akan melakukan proses-proses biologi yang saling berhubungan antara keduanya. Secara skematis, hubungan tersebut dapat disajikan pada Gambar 21.
Gambar 21. Skema hubungan limbah kantin, bakteri, dan tumbuhan air. Proses-proses yang terjadi pada pengolahan limbah kantin pada saat percobaan merupakan proses biologis yang secara alami dilakukan oleh bakteri dan tumbuhan air.
Pemanfaatan terhadap bahan organik ditandai dengan
p e n m a n nilai COD serta peningkatan jumlah koloni bakteri. Pola pertumbuhan bakteri selama enam hari retensi pada awalnya berlangsung lambat, selanjutnya terjadi pertumbuhan yang sangat pesat dan menurun pada akhir pengamatan. Hal ini menandakan bahwa jumlah bahan organik yang ada memberikan pengaruh terhadap jumlah koloni bakteri.
Bahan organik yang telah didekomposisi selanjutnya akan menjadi bahan anorganik berupa unsur hara yang akan dimanfaatkan oleh Lemna sp. Pemanfaatan unsur hara ini ditandai dengan peningkatan biomass tumbuhan air yang diukur melalui penambahan luas penutupan Lemna sp. Keberadaan Lemna sp. sebagai tumbuhan air yang akan memanfaatkan unsur hara melalui
fotosintesis akan berdampak pada peningkatan oksigen terlarut di perairan tersebut. Selanjutnya oksigen ini dapat diianfatkan kembali ole11 bakteri dalam proses dekomposisi bahan organik. Siklus ini akan tejadi terus menerus selama semua komponen dalam keadaan seimbang. Selama enam hari retensi, beberapa parameter lingkungan yang diukur sebagai cerminan kualitas air juga memberikan hasil yang cukup baik. Nilai-nilai parameter lingkungan yang terukur memberikan hasil yang mendukung untuk proses pengolahan limbah secara biologis.
Berdasarkan hasil yang telah
didapatkan, maka dapat dikatakan bahwa pemanfaatan kombinasi tumbuhan air dan bakteri terbukti lebih optimal dalam pengolahan air limbah secara biologis.
F. Alternatif Pengelolaan Penerapan konsep pengolahan limbah kantin secara biologis dengan memanfaatkan tumbuhan air dan bakteri dapat dilakukan melalui pembuatan instalasi pengolahan air limbah (IPAL). Instalasi ini berupa bak-bak pengolahan limbah seperti halnya pada pengolahan limbah industri. Pembentukan bak-bak pengolahan ini diharapkan dapat mengoptimalkan proses-proses biologis yang dilakukan tumbuhan air dan bakteri. Hal lain yang mendasari pembentukan bak ini adalah agar memudahkan pemanenan biomass Lemna sp. yang memiliki pertumbuhan sangat cepat. Rancangan bak pengolahan limbah yang diusulkan dibuat secara bertingkat (Gambar 22) mengikuti prinsip gravitasi.
Bak pengolahan yang
diusulkan terdiri dari tiga tahap. Talmpan ini terdiri dari pengolahan secara fisika (grit removal dan oil trap) serta pengolahan secara biologis (biological treatment).
1. Grit removal
Tahapan ini merupakan tahapan awal pada pengolahan air limbah. Umumnya pada pengolahan limbah industri, tahap awal pengolahan dilakukan proses fisika berupa penyaringan bahan-bahan padat. Pada instalasi pengolahan air limbah industri dilakukan penyaringan sebanyak dua kali, yaitu: screening (penyaring kasar untuk bahan-bahan berukuran besar) dan grit removal (penyaring halus).
Oil tank (receiver)
Gambar 22. Rancangan bak pengolahan air limbah kantin (tanpa skala).
Dinding penyekat
Biological lreafment
Gambar 23. Rancangan bak pengolahan air limbah kantin (tampak samping).
Pengolahan liinbah kantin ini direncanakan hanya menggunakan satu sistem penyaringan, yaitu grit removal. Hal ini didasarkan atas pertimbangan karakteristik air limbah kantin serta pertimbangan biaya.
Pada tahapail grit
removal, akan terjadi penyaringan terhadap limbah kantin. Hal ini dimaksudkan agar bahan-bahan padatan besar seperti plastik maupun bahan padatan yang kecil, dapat dipisahkan dari air limbah dalam waktu yang bersamaan.
2. Oil trap dan oil tank (receiver) Minyak yang terdapat pada air limbah biasanya akan menlpersulit proses pengolahan secara biologi.
Keberadaan minyak pada suatu perairan akan
lnenyebabkail terhambatnya difi~sioksigen dari atmosfer.
Pada pengolahan
limbah yailg memanfaatkan tumbuhan air, minyak akan menempel pada bagian a k a atau bagian bawah daun tenltama pada turnbuhan air tipe mengapung seperti
Lemna sp. Diperlukan suatu tahapan untuk memisahkan minyak dari air limbah sebelum memasuki tahapan pengolahan secara biologis. Tahapan pengolahan minyak ini disebut sebagai perangkap minyak (oil trap). Minyak yang memiliki massa jenis lebih kecil daripada air akan terpisah dan mengapung di permukaan perairan. Minyak yang terapung tadi selanjutnya ditampung ke bak penampungan minyak (oil tank). Minyak yang tertampung ini dapat diolah kembali, salah satu alten~atif pengolahannya melalui proses biologis menggunakan mikrohngi akuatik. Melalui tdmpan perangkap minyak, aka1 terjadi pemisahan antara ininyak dengan air limbah. Hal ini diharapkan dapat mengoptimalkan proses pengolahan pada tahapan biological treatment. 3. Biological treatment
Tahapail ini merupakan proses terpenting pada pengolahan air limlbah secara biologis. Agen biologi yang digunakan adalah kombinasi dari tumbuhan air (Lenzna sp.) dan bakteri (Bacillus sp.). Pemilihan kedua agen biologi ini didasarkan atas hasil penelitian terhadap kemarnpuan kombinasi Lemna sp. dan
Bacillus sp. dalain ineimmkan kandungan ballan organik limbah kantin. Pengolahan secara biologis ini umumnya akan menghasilkan endapan lumpur
pada dasar bak pengolahan. Endapan ini dapat berupa sisa-sisa bakteri yang telah mati, bahan organik tersuspensi yang mengendap akibat gravitasi, atau dari daun Lemna sp. yang mati dan mengendap di dasar bak pengolahan. Melatui tahapan ini diharapkan homogenisasi limbah berlangsung secara optimal. Bak biological treatment yang dirancang dilengkapi dengan dinding penyekat atau sistem penyekat atas (Gambar 23). Air akan mengalir melalui celah pada bagian bawah diding penyekat. Dinding penyekat ini bertujuan untuk mencegah penumpukan Lemna sp. pada salah satu sisi bak biological treatment. Penerapan rancangan bak pengolahan air limbah kantin sangat erat kaitannya dengan beberapa parameter penting pada suatu instalasi pengolahan air limbah. Beberapa parameter tersebut antara lain: karakteristik air limbah, volume limbah yang dikeluarkan, serta ukuran bak pengolahan. Penerapan rancangan bak pengolahan air limbah kantin yang akan dibuat dapat didekati berdasarkan asumsi beberapa parameter yang terkait dengan instalasi pengolahan air limbah (Tabel 4).
Tabel 4. Asumsi beberapa parameter yang terkait dengan penerapan rancangan bak pengolahail air lirnbah kantin. 1.
Parameter Karakteristik limbah
2.
Rata-rata volume limbah yang dikeluarkan
3.
Aktivitas kantin
No.
Keterangan Limbah kantin dengan kandungan bahan organik cukup tinggi (pencemaran sedang, BOD < 300 mgll). 3000 Ilhari (3 m3/hari). Setiap hari, mulai pukul 08.00-14.00 WIB.
Berdasarkan asumsi beberapa parameter yang terkait dengan penerapan rancangan bak pengolahan air limbah kantin, maka didapatkan alternatif ukuran dari masing-masing bak pengolahan yang ada.
Alternatif ukuran bak yang
ditawarkan adalah sebagai berikut: Grit rentoval
=2mx2mx lm=4m3
Oil trap
=2mx2mx lm=4m3
Oil tank (receiver)
=
Biological treatment (untuk 1 bak)
= 3m x
l m x l m x l m = 1 m3 4m x l m = 12 n13
Ukuran dinding penyekat pada oil trap dan biological treatment ditawarkan sebesar 80 cm (0,8 m), sehingga celah di bawah dinding penyekat berukuran 20 cm (0,2 m). Hal ini berdasarkan volu~nelimbah yang masuk pada hari pertama pengisian bak biological teatment yaitu sebesar 3 mi.
Setelah
dilakukan perhitungan, didapatkan hasil bahwa tinggi air pada hari pertama pengisian bak biological treatment sebesar 25 cm (0,25 m). Berdasarkan nilai tersebut maka celah yang dibuat sebesar 20 cm (0,2 m), sehingga diharapkan adanya pemisahan Le~nna sp. oleh dinding penyekat pada saat hari pertama pengisian air di bak biological treatment. Pipa pembuangan pada bak biological
treatment disarankan dipasang 15 cm di atas dasar bak. Hal ini bertujuan untuk mencegah terbawanya endapan lumpur di dasar pada saat pembuangan air limbah yang telah diolah secara biologis. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, diperoleh beberapa nilai terkait dengan penerapan proses pengolahan secara biologis pada instalasi pengolahan limbah kantin. Nilai yang diperoleh antara lain: luas penutupan awal Lemna sp. sebesar 20%, volume bakteri (Bacillus sp.) yang ditambahkan sebesar 0,5 rnl per 1 liter air, serta waktu retensi enam hari.
Biologicrrl treatment (Lemna+Bacilltis)
Gambar 24. Rancangan bak pengolahan air limbah kantin (tampak atas).
Secara singkat, proses yang terjadi pada instalasi pengolahan air limbah kantin seperti rancangan pada Gambar 22 dapat dijelaskan sebagai berikut: limbah yang dihasilkan dari kegiatan kantin akan mengalami penyaringan pada bak grit removal. Selanjutnya limbah yang telah tersaring akan ditampung pada bak perangkap minyak (oil trap) dengan waktu retensi selama 1 lmi. Melalui tahapan ini diharapkan adanya pemisahan antara minyak dan air limbah. Selanjutnya minyak yang terapung pada permukaan, akan dialirkan ke oil tank (receiver) untuk dilakukan alternatif pengolahan selanjutnya (misalnya menggunakan mikrofungi atau bakteri). Dua buah bak biological treatment yang tersedia akan digunaka~lsecara bergantian. Bak biological treatment 1 akan diisi selama tiga hari. Volume air limbah per hari sebesar 3 m', sehingga volume setelah tiga hari sekitar 9 m'. Untuk mencegah terjadinya shock load, maka ditetapkan volun~etambahan pada bak tersebut sebesar 25% dari total volume, sehingga volume bak biological treatment yang diusulkan menjadi 12 m'. Pengolahan secara biologis pada bak biological treatment 1 berlangsung selama enam hari retensi, terhitung sejak hari pertama pengisian bak. Pada saat retensi di bak biological treatment 1, maka akan dilakukan pengisian pada bak biological treatment 2 (selama tiga hari) dan selanjutnya dilakukan retensi selama enam hari, terhitung sejak hari pertama pengisian bak.
Pola ini terjadi secara terus menems dan dilakukan secara
bergantian antar kedua bak biological treatment yang ada. Setelah retensi enam hari, air limbah yang telah mengalami pengolahan dapat dibuang ke perairan umuin serta dilakukan pergantian Lemna sp. pada masing-masing bak biological treatment. Pergantian yang dimaksudkan dapat berarti pelnanenan sebagian dari Lernna sp. hingga tersisa luas penutupan sekitar 20% yang akan digunakan untuk pengolahan selanjutnya, atau pemanenan keseluruhan Lemna sp. lalu diganti dengan Lemna sp. baru. Hasil panen ini selanjutnya dapat dimanfaatkan sebagai pakan bagi ternak (itik atau babi), mulsa (penutup pada lahan pertanian), atau sebagai pupuk organik. Selain dilakukan pergantian Lemna sp., dapat pula dilakukan penambahan bakteri (Bacillus sp.) pada bak pengolahan.
Hal ini bertujuan untuk mengoptimakan proses
pengolahan terhadap limbah organik baru yang akan diolah pada bak biological treatment.
Rancangal serta alternatif pengolahan limbah kantin pada Gambar 22 dan Tabel 4 hanya rnerupakan permodelan dasar. Ukuran bak yang ditawarkan diacu dari beberapa contoh desain instalasi pengolahan limbah domestik, terutama pada pengolahan limbah cair perumahan atau pemukirnan penduduk (Widiastuti et al., 2005; www.pikiian rakyat.corn). Untuk penerapan di lapangan, diperlukan penelitian lanjutan terkait dengan ukuran bak pengolahan, jumlah beban bahan organik yang masuk, waktu retensi yang optimal dala~npeilgolahan limbah rnelalui kombinasi tumbuhan air dan bakteri, serta estimasi waktu yang tepat untuk pembuangan eildapan lumpur pada dasar bak biological treatment.
V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan Setelah enam hari pengamatan didapatkan hasil bahwa kandungan bahan organik mengalami penurunan pada semua perlakuan. P e n m a n kandungan bahan organik ditandai dengan p e n m a n nilai COD. Perlakuan kombinasi
Lemna-Bacillus memiliii kemampuan tertinggi dalam menurunkan kandungan bahan organik limbah kantin. Pemanfaatan tumbuhan air dan bakteri juga dapat menurunkan nilai kekeruhan dan meningkatkan nilai DO pada pengolahan air limbah secara biologis. Penggunaan kombinasi tumbuhan air dan bakteri terbukti efektif untuk menurunkan kandungan bahan organik pada air limbah.
B. Saran Diperlukan penelitian lanjutan berupa penghitungan beban bahan organik maksimum yang dapat dimanfaatkan oleh bakteri serta tumbuhan air. Hasil yang diperoleh dapat digunakan untuk apliisi dalam skala lapang.
DAFTAR PUSTAKA Abel, P.D. 1989. Water pollution biology. Ellis Honvood Limited: England Arifin, M. 2000. Pengolahan limbah hotel berbintang. [Tesis]. Sekolah Pasca Sarjana, Institut Pertanian Bogor: Bogor. Barus, T. A. 2002. Pengantar limnologi. jurusan biologi FMIPA USU: Medan Brix, H. 1993. Wastewater treatment in constructed wetlands: system design, removal processes, and treatment performance. I??Moshiri, G.A. (editor), Constructed wetlands for water quality improvement. Lewis Publishers: London. Hal. 9-19. Citroreksoko, P. 1996. Pengantar bioremediasi. Prosiding pelatihan dan lokakarya: peranan bioremediasi dalam pengelolaan lingkungan (Cibinong, 24-28 Juni 1996). Puslitbang Bioteknologi LIPI, BBPT, dan Hanns Seidel Foundation: Cibinong, Bogor. Hal. 1-11. Dwiyanti, D. dan B. Gunadi. 2006. Efektivitas biofilter tanaman air terhadap pengoiahan limbah budidaya ikan dengan sistem resirkulasi. Prosiding seminar limnologi LIPI 2006. Pusat Penelitian Limnologi: Bogor. Hal. 302-309. Effendi, H. 2003. Telaah kualitas air bagi pengelolaan sumberdaya dan lingkungan perairan. Kanisius: Yogyakarta. 257 h. Garno, Y.S. 2004. Biomanipulasi, paradigma baru dalam pengendalian limbah organik budidaya perikanan di waduk dan tambak. Orasi ilmiah pengukuhan ahli peneliti utama bidang manajemen kualitas perairan BPPT. http://www.iptek.net.id. 23 Juii 2007. Hariyadi, S. N N Suryadiputra, dan B. Widigdo. 1992. Limnologi-metoda kualitas air . Lab Limnologi FPIK IPB: Bogor.
Hindarko, S 2003. Mengolah air limbah supaya tidak mencemari orang lain. Penerbit ESHA. Jakarta. http://www.ebi.ac.uk.9 Januari 2007 http://www.gem.re.kr. 7 Februari 2007. http:Nwww.microbionet.co.au.9 Januari 2007.
http:Nwww.wikipedia.org.9 September 2006
http://www.pikiranrakyat.com. 7 Desember 2007 http://www.plants.usda.gov. 10 Desember 2006. Ibrahim, B., A.C. Erungan, dan Uju. 2005. Kinetika reaksi denitrifikasi pada penyisihan nitrogen dalam limbah cair industri perikanan. Laporan akhir penelitian dasar. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor: Bogor. Ismanto, N.F. 2005. Pemanfaatan eceng gondok (Eichhonzin crnssipes), kayu apu (Pistin strntiotes), dan kangkung (Zponzoen npnticn) secara bertahap dalam memperbaiki kualitas air lirnbah kantin. [Skripsi]. Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor: Bogor. Jenie, B.S.L. dan W.P. Rahayu. 1993. Penanganan limbah industri pangan. Penerbit Kanisius: Yogyakarta. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik. 171 Himpunan peraturan pengelolaan lingkungan hidup 2002-2004. Penerbit CV. Eko Jaya: Jakarta. Hal. 372377. Khiatuddin, M. 2003. Melestarikan sumber daya air dengan teknologi rawa buatan. Gadjah Mada University Press: Yogyakarta. 253 h.
Mattjik, AA dan M. Sumertajaya. 2000. Perancangan percobaan dengan aplikasi SAS dan minitah. IPB Press. Bogor. Hal. 73-79. McKinney, R.E. 2004. Environmental pollution control microbiology. Marcel Dekker Inc: New York. Hal. 1-83. Metcalf and Eddy. 2003. Wastewater engineering treatment and use. 4" edition. McGraw-Hill Companies, Inc: New York. Hal 54-56. Meutia, A.A., Zuraida, Y. Mardiati, dan Sugiarti. 2002. Penyisihan padatan dalam air limbah laboratorium analisis kimia dengan lahan basah buatan. Prosiding seminar limnologi LIP1 2002. Pusat Penelitian Limnologi: Bogor. Muchtar, R.Z. 2007. Penggunaan hakteri kultur alami (Alcagii~essp., Bacillus sp., dan Chron~obacferi~inz sp.) dalam pengolahan air limbah rumah makan (kantin). [Skripsi]. Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor: Bogor. Mursalin. 2007. Pemanfaatan kayu apu (Pisfia stratiotes), kiambang (Salvi~lia molesfa), dan gulma itik (Lenrnaperpzrsila) dalam memperbaiki kualitas air limbah kantin. [Skripsi]. Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor: Bogor. Novotny, V and H. Olem. 1994. Water quality: prevention, identification, and management of diffuse sollution. Van Nostrand Reinhold: New York. Hal. 918-920. Pelczar, M.J. dan E.C.S. Chan. 1986. Dasar-dasar mikrobiologi. UI Press: Jakarta. 443 h. Pelczar, MJ and R.D. Reid. 1958. Microbiology. MC Grawhill Book Company, Inc. London. Poemomo, A. 2004. Teknologi probiotik untuk mengatasi permasalahan tambak udang dan lingkungan budidaya. Paper Symposium on Development and Scientific and Technology Innovation in Aquaculture, 27-29 Januari 2004: Semarang.
Polprasert, C. 1989. Organic waste recycling. John Willey & Sons Ltd: USA Rudiyanto, F. 2004. Tingkat kemampuan eceng gondok (Eichhortzia crassipes) dalam memperbaiki kualitas limbah cair hasil deasidifikasi nata de coco. [Skripsi]. Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor: Bogor. Sa'id, E.G. dan, A.M. Fauzi. 1996. Bioremediasi dengan mikroorganisme. Prosiding uelatihan dan lokakarva: ueranan bioremediasi dalam pengelolaan lingkungan (~ibinong, 24-28 Juni 1996). Puslitbang Bioteknologi LIPI, BBPT, dan Hanns Seidel Foundation: Cibinong,
-
A
Sidharta, B.R. 2000. Pengantar mikroba kelautan. Universitas Atmajaya Yogyakarta: Yogyakarta. Sigee, D C. 2005. Freshwater microbiology. John Wiley & Sons Ltd: England. Hal. 287-338. Sirait, R.M. 2005. Studi kemampuan kayu apu (Pislia slraliofes L.) dalam mengolah limbah cair Rumah Potong Hewaml (RPH). [Skripsi]. Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor: Bogor. Siswoyo, E. dan Kasam. 2005. Penumnan konsentrasi BOD, COD, TSS dan sianida (CN) limbah cair tapioka dengan co~zstnrcted wetlands menggunakan tanaman kangkung air. Jurnal Teknik Lingkungan Edisi Khusus, Oktober 2005. Departemen Teknik Lingkungan ITB: Bandung. Subroto. 1996. Fitoremediasi. Prosiding pelatihan dan lokakarya: peranan bioremediasi dalam peilgelolaan lingkungan (Cibinong, 24-28 Juni 1996). Puslitbang Bioteknologi LIPI, BBPT, dan Hanns Seidel Foundation: Cibinong, Bogor. Hal. 52-69. Sugiharto. 1987. Dasar-dasar pengolahan air limnbah. UI Press: Jakarta. Hal. 1-51. Suryadiputra, INN.1995. Pengolahan air limbah dengan metode biologi. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor: Bogor.
Widiastuti, Sudamo, dan Suparta. 2005. Desain sistem penyaluran dan pengolahan limbah cair domestik di Kelurahan Panggung Lor Kecamatan Semarang Utara. Jurnal Teknik Lingkungan Edisi Khusus, Oktober 2005. Departemen Teknik Lingkungan ITB: Bandung. Hal. 341-349. Widjaja, F. 2004. Tumhuhan air. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor: Bogor. 70 h.
Wisjnuprapto. 1996. Bioremediasi, manfaat dan pengembangannya. Prosiding pelatihan dan lokakarya: peranan hioremediasi dalam pengelolaan lingkungan (Cibinong, 24-28 Juni 1996). Puslitbang Bioteknologi LIPI, BBPT, dan Hanns Seidel Foundation: Cibinong, Bogor. Hal. 173-185.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Parameter lingkungan yang diukur serta peralatan yang digunakan selama penelitian
a. Peralatan pada kegiatan penelitian
I
Kegiatan Pengumpulan air limbah . Kultur bakteri
Analisis kualitas air
Peralatan I Ember, plankton net (mesh size 35 pm), I tandon air (500 it), gelas ukur 1 it, akuarium. Tabung reaksi, cawan petri, autoclave, oven, timbangan digital, labu erlenmeyer, j a m ose, pemanas bunsen, stirer. Termometer, DO meter, pH meter, TDS meter, turbidimeter, spektrofotometer, vacum pump, labu erlenmeyer, gelas piala, gelas arloji, pipet, alat titrasi, huhhle
b. Analisa parameter serta alatlmetode yang digunakan selama penelitian
I
Lampiran 2. Skema metode penelitian
k. Pengambiian sampel
j. Penambahan Lentna sp.'
T2, T4, dan T6 = dilakukan setiap 1 hari setelah pengambilan sampel = dilakukan pada hari terakhir pengamatan (T6)
= dilakukan pada TO, TI,
Lampiran 3. Data nilai suhu pengamatan pagi selama penelitian
1K
I
KT
I
Fhit
I
Ftah
I
F hit < F tabel berarti gaga1 tolak HO. Perlakuan tidak memberikan perbedaan yang nyata pada selang kepercayaan 95%.
Lampiran 4. Data nilai suhu pengamatan sinng selama penelitian
F hit < F tabel berarti gaga1 tolak HO. Perlakuan tidak memberikan perbedaan yang nyata pada selang kepercayaan 95%.
c. Tabel
F hit < F tabel berarti gaga1 tolak HO. Perlakuan tidak memberikan perbedaan
yang nyata pada selang kepercayaan 95%.
Lampiran 6. Data nilai pH pengamatan siang selama penelitinn
c.Tabel anova
F hit < F tabel berarti gaga1 tolak HO. Perlakuan tidak memberikan perbedaa
yang nyata pada selang kepercayaan 95%.
Lampiran 7. Data nilai COD selama penelitian
a. Data
F hit > F tabel berarti tolak HO. Minimal ada satu perlakuan yang memberikan perbedaan yang nyata terhadap nilai COD pada selang kepercayaan 95%.
Lampiran 7. (lanjutm) Untuk melihat perlakuan yang memberikan perbedaan yang nyata terhadap nilai COD, maka dilakukan uji lanjut BNT.
d. Uji Lanjut BNT
Nilai BNT = 5,532 Perlakuan yang memberikan perbedaan nyata terhadap nilai COD adalah perlakuan Le??znn-Bacillus(L-LB > BNT).
Lampiran 8. Data nitai kekeruhan selama penelitian a. Data
c. Tabel anova
F hit > F tabel berarti tolak HO. Minimal ada satu periakuan yang memberikan perbedaan yang nyata terhadap nilai kekeruhan pada selang kepercayaan 95%.
Lampiran 8. (lanjutan) Untuk melihat perlakuan yang memberikan perbedaan yang nyata terhadap nilai kekeruhan, maka dilakukan uji lanjut BNT.
d. Uji lanjut BNT
Nilai BNT = 2,386 Perlakuan K-C > BNT, maka perlakuan Chronlobacterizrm dan Kontrol memiliki perbedaan yang nyata terhadap nilai kekeruhan
Lampiran 9. Data nilai DO pengamatan pagi selama penelitian
a. Data
F hit < F tabel berarti gaga1 tolak HO. Perlakuan tidak memberikan perbedaan yang nyata pada selang kepercayaan 95%.
Lampiran 10. Data nilai DO pengamatan siang selama penelitian a. Dat
c. Tabel anova
F hit < F tabel berarti gaga1 tolak HO. Perlakuan tidak memberikan perbedaan yang nyata pada selang kepercayaan 95%.
Lampiran 11. Data nilai TDS selama penelitian
F hit < F tabel berarti gaga1 tolak HO. Perlakuan tidak memberikan perbedaan yang nyata pada selang kepercayaan 95%.
Lampiran 12. Data nilai amonia selama penelitian
c. Tabel anova SK Perlakuan Kelompok Sisa Total
DB
IK
KT
5 4 20 29
0,213 15,280 1,334 16,827
0,043 3,820 0,067
Fhit 0,674 57,253
Ftab 2,711
F hit < F tabel berarti gaga1 tolak HO. Perlakuan tidak memberikan perbedaan
yang nyata pada selang kepercayaan 95%.
Lampiran 13. Data nilai ortofosfat selama penelitian
F hit < F tabel berarti gaga1 tolak HO. Perlakuan tidak memberikan perbedaan yang nyata pada selang kepercayaan 95%.
Lampiran 14. Data jumlah koloni bakteri selama penelitian a. Stok awal bakteri
Bacillzis sp.
: 1,91x1013 cfdml
Chro~~~obactel-iz~n sp.
: 8,72x10" cWml
c. Tabel anova SK Perlakuan
Kelompok Sisa Total
DB 5 4 20 29
KT Fhit JK Ftab 1,037 2,711 2,743~10'~ 5,486~10" 21262x10Z0 5,654~10'~ 1,688 1 , 0 5 8 ~ 1 0 ~ ~ 5,290~10'~ 3:594s102'
F hit < F tabel berarti gaga1 tolak HO. Perlakuan tidak memberikan perbedaan yang nyata pada selang kepercayaan 95%.
Lampiran 15. Data persentase penutupan Len~nasp. selama penelitian a. Nilai rataan penutupan tanaman air (Lemrla sp.) selama pengamatan Penutupan (%) Waktu
pengamatan
L
LB
LC
t-0
20
20
20
t-6
65
73,33
66,67
b. tabel anova
I
Perlakuan / ~elompokI Sisa Tnt.tll 1
2 1 2
1
19,422 3504,167 19,422
5
I
?
1 1
1
/
1
9,711 3504,167 9,711
Ftab Fhit 1 360,841
19 18,513
F hit < F tabel berarti gaga1 tolak HO. Perlakuan tidak memberikan perbedaan yang nyata pada selang kepercayaan 95%.
Lampiran 16. Gambar bakteri pada media agar selama pengamatan
a. Gambar isoiat murni bakteri
b. Gambar kultur bakteri pada media agar pada saat pengamatan
Lampiran 17. Gambar pembentukan lapisan film (selaput) pada permukaan media
a. Gambar lapisan film pada permukaan media tanpa perlakuan tumbuhan air.
b. Gambar lapisan film pada permukaan media dengan perlakuan tumbuhan air.
Lampiran 18. Gambar kondisi tumbuhan air selrma penelitian
a. Tumbuhan air pada saat TO
b. Tumbuhan air pada saat T6
b. 1.Penutnpan tumbuhan air pada perlakuan Lenzna.
b.2. Penutupan tumbuhan air pada perlakuan Lemna-Bacillus
b.3. Penutupan tumbuhan air pada perlakuan Lemna-Chromobacterium.
Lampiran 19. Gambar kondisi air limbah selama penelitian
a. Air lixbah pada saat TO
b. Air limbah pada saat T6
b. 1. Kontrol
b.2. Lemna
b.3. Bacillus
b.4. Clzromobacterium
b.5. Lemna-Bacillus
b.6. Lemna-Chromobacterium
Penulis dilahirkan di Curup, Bengkulu, pada tanggal 2 April 1986. Penulis merupakan putra ketiga dari empat bersaudara, dari pasangan ayahanda Samsuri dan ibunda Juairiah. Pendidiian formal ditempuh di SDN 78 Curup (1997), SLTPN 1 Curup (2000), dan SMUN 1 Curup (2003). Pada tahun 2003 penulis diterima di IPB melalui jalur USMI di Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan. Beasiswa pendidikan yang pemah penulis dapatkan ketika menjalani masa perkuliahan antara lain: Beasiswa Yayasan Supersemar (2005), Beasiswa PT. Taspen (2006), dan Beasiswa Peningkatan Potensi Akademik (2007). Selama masa kuliah, penulis berkesempatan menjadi Asisten Praktikum Avertebrata Air (2005-2006, 2006-2007), Biologi Perikanan (2005-2006, 2006-2007), Planktonologi (2006-2007), Tumbuhan Air Terapan (2006-2007), (Pengendalian) Pencemaran Perairan (2007/2008), Pengolahan Air L i b a h (2007/2008), serta Pencemaran Perairan dan Pengolahan Air Limbah (2007/2008).
Penulis juga pernah aktif di Forum Keluarga Muslim FPIK
(FKM-C) dan Himpunan Profesi Mahasiswa MSP (HIMASPER).
