EFEKTIVITAS PENURUNAN Fe DAN Mn PADA AIR ASAM TAMBANG DENGAN TANAMAN PURUN TIKUS (Eleocharis...

8/10/2019 EFEKTIVITAS PENURUNAN Fe DAN Mn PADA AIR ASAM TAMBANG DENGAN TANAMAN PURUN TIKUS (Eleocharis dulcis

1/69

EFEKTIVITAS PENURUNAN Fe DAN Mn PADA AIR ASAM TAMBANG

DENGAN TANAMAN PURUN TIKUS ( El eochar is dulcis ), DAN KAYU

APU ( Pisti a str atiotes ) MENGGUNAKAN SISTEM LAHAN BASAH

BUATAN METODE BATCH BERTINGKAT

Dosen Pembimbing:

Dr. Qomariyatus Sholihah, Dipl.hyp, ST., M.Kes

19780420 200501 2 002

Disusun Oleh:

M. Wahyudin Saputra

Denny Dwi RamadaniRadhiatul Istiqamah

Denny Mahendra Jangkan

Frenaldo

Jimmy Mangasi Siahaan

Reza Roberto Maulana

M. Azwar Ramadhani

Sapta Ady Pratama

H1E109048

H1E110017H1E110032

H1E110035

H1E110036

H1E110037

H1E110068

H1E110069

H1E110202

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK LINGKUNGAN

BANJARBARU

2014


2/69

ii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa :

1. Karya tulis ini asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan

gelar akademik apapun, baik di Universitas Lambung Mangkurat

maupun d i perguruan tinggi lainnya.

2. Karya tulis ini adalah merupakan gagasan, rumusan dan

penelit ian saya sendiri, tanpa bantuan pihak lain kecuali arahan dari

Dosen Pembimbing.

3. Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat orang lain,

kecuali secara tertulis dengan jelas dicantumkan sebagai acuan dalam

naskah dengan disebutkan nama penulis dan dicantumkan dalam daftar

pustaka.

4. Program software komputer yang digunakan dalam penelitian ini

sepenuhnya menjadi tanggungjawab saya, bukan tanggungjawab

Universitas Lambung Mangkurat (apabila menggunakan software

khusus).

5. Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila

dikemudian hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya bersedia menerima sangsi akademik

dengan pencabutan gelar yang sudah diperoleh, serta sangsi

lainnya sesuai dengan norma yang berlaku di perguruan tinggi.

Banjarbaru, Desember 2014

Yang membuat pernyataan,

Tim Penulis


3/69

iii

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besar penurunan parameter uji(Fe dan Mn) air asam tambang menggunakan tanaman Purun tikus (Eleocharisdulcis) dengan sistem Lahan Basah Buatan Aliran Vertikal Bawah Permukaan(Vertical Subsurface-Constructed Wetland) serta waktu kontak efektif yangdibutuhkan pada sistem pengolahan tersebut. Metode penelitian ini meliputireaktor lahan basah buatan berbahan kayu yang dilapisi plastik dengan dimensi65 x 35 x 35 cm dengan sistem batch bertingkat menngunakan air asam tambang

sebagai objek penelitian, effluent air asam tambang yang kemudian diolah.tanaman yang digunakan pada penelitian ini adalah Purun tikus (Eleocharisdulcis) Kayu apu (Pistia stratiotes) yang merupakan jenis tumbuhan liar yangdapat tumbuh dan beradaptasi dengan baik pada lahan rawa pasang surut. Hasil

penelitian didapat, bahwa efisiensi penurunan konsentrasi Fe terjadi pada hari

ke-3 dengan persentasi sebesar 91,06%. Sedangkan efisiensi penurunankonsentrasi Mn terjadi pada hari ke 3 dengan persentasi sebesar 97,39%.

Kata Kunci: air asam tambang, kayu apu, lahan basah buatan , purun tikus


4/69

iv

ABSTRACT

The study was intended to determine the lower level parameters (Fe and Mn) of acid mine drainage by using Purun tikus plant ( Eleocharis dulcis), and

Kayu apu plant (Pistia stratiotes) as a construted wetland system with vertical subsurface flow and the decreasing of effective time in prosessing system. The study method include constructed wetland reactor made of wood and plasticinside with dimension 65x35x35 cm with a multilevel system of batch acid minedrainage is used as an object of study then processed. The plants that used in this

study were Purun tikus and kayu apu that lived and grow in cat clay. This studyresult obtained, that the efficiency decrease concentration of Fe in third day witha percentage of 91,06%. Whereas the efficiency decrease concentration of Mn inthird day with a percentage of 97,39%.

Key words : acid mine drainage, constructed wetland, kayu apu, purun tikus.


5/69

v

KATA PENGANTAR

Assalam ualaikum Wr. Wb.

Puji syukur senantiasa penyusun panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha

Esa yang telah melimpahkan karunia nikmat, rahmat, dan hidayah bagi umat-Nya.

Atas ridho-Nya jualah penulis dapat menyusun dan menyelesaikan makalah yang

berjudul Efektivitas Penurunan Fe Dan Mn Pada Air Asam Tambang

Dengan Tanaman Purun Tikus ( El eochari s Du lcis ), Dan Kayu Apu ( Pistia

Stratiotes ) Menggunakan Sistem Lahan Basah Buatan Metode Batch

Bertingkat ini tepat pada waktunya. Adapun penulisan makalah ini ber tujuanuntuk memenuhi tugas mata kuliah epidemiologi.

Tak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Qomariyatus

Sholihah selaku dosen mata kuliah epidemiologi.

Penyusun menyadari bahwa makalah ini masih mempunyai kekurangan.

Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati, penulis mengharapkan kritik,

saran, bimbingan, serta nasihat yang membangun demi kesempurnaan makalah

ini. Besar harapan penulis semoga makalah ini bermanfaat bagi penulis dan bagi pembaca dalam meningkatkan prestasi belajar, serta membina mental seorang

pelajar Indonesia seutuhnya. Amin.

Wassalamualaikum Wr. Wb.

Banjarbaru, Desember 2014

Penulis


6/69

v

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN .............................. Error! Bookmark not defined.

HALAMAN PERNYATAAN.............................................................................. ii

ABSTRAK ......................................................................................................... iii

ABSTRACT ....................................................................................................... iv

KATA PENGANTAR ......................................................................................... v

LEMBAR PERSEMBAHAN ............................... Error! Bookmark not defined.

DAFTAR ISI ....................................................................................................... vDAFTAR TABEL ............................................................................................. vii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ viii

DAFTAR SINGKATAN ..................................................................................... 1

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang....................................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah ............................................................................... 4

1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................... 41.4 Manfaat Penelitian ................................................................................. 4

1.5 Hipotesis Penelitian ............................................................................... 5

1.6 Batasan Masalah .................................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 6

2.1 Air Asam Tambang ( Acid Mine Drainage ) ......................................... 6

2.2 Logam Berat Fe dan Mn ..................................................................... 8

2.3 Tipe Lahan Basah Buatan ( Constructed Wetland) ............................. 12BAB III METODOLOGI PENELITIAN........................................................... 32

3.1 Rancangan Penelitian ........................................................................... 32

3.2 Bahan dan Peralatan Penelitian ............................................................ 32

3.3 Variabel Penelitian............................................................................... 34

3.4 Lokasi Penelitian ................................................................................. 34

3.5 Prosedur Penelitian dan Teknik Pengumpulan Data ............................. 34

3.6 Analisis Data ....................................................................................... 37


7/69

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 39

4.1. Hasil Penelitian .................................................................................... 39

4.1.1. pH pada Reaktor Purun Tikus dan Kayu Apu ................................ 41

4.1.2. Penurunan Fe ................................................................................ 43

4.1.3. Penurunan Mn .............................................................................. 44

4.2. Pembahasan ......................................................................................... 45

4.2.1. Penurunan Fe ................................................................................ 45

4.2.2. Penurunan Mn .............................................................................. 47

BAB V KESIMPULAN .................................................................................... 51

5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 51

5.2. Saran ....................................................................................................... 51

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 52


8/69

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Baku Mutu Limbah Cair Batubara .................................................... 8

Tabel 2.2 Kelebihan dan Kekurangan dari Sub Surface Flow Wetland ............ 19

Tabel 2.3 Kriteria Desain Untuk Pengolahan Pada Sub Surface Flow Wetland 20

Tabel 2.4 Karakteristik Media Pada Sistem Lahan Basah buatan ................... 22

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran pH Reaktor Purun tikus ...................................... 41

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran pH Reaktor Kayu Apu ........................................ 41

Tabel 4.3 Uji Karakteristik Awal Air Asam Tambang .................................... 42

Tabel 4.4 Efisiensi Penurunan Besi (Fe) ......................................................... 45

Tabel 4.5 Efisiensi Penurunan Mangan (Mn) .................................................. 48

Tabel 4.6 Efisiensi Penurunan Besi (Fe) dan Mangan (Mn) ............................ 50


9/69

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tipe Aliran Lahan Basah Buatan ................................................. 12

Gambar 2.2 Skema Penampang VSSF-CW .................................................... 13

Gambar 2.3 Lahan Basah Buatan Aliran Vertikal Menurun ............................ 13

Gambar 2.4 Lahan Basah Buatan Aliran Vertikal Menanjak .......................... 24

Gambar 2.5 Tipe Aliran Vertikal Menurun ..................................................... 16

Gambar 2.6 Tipe Aliran Vertikal Menanjak .................................................... 17

Gambar 3.1 Reaktor Penelitian ....................................................................... 35Gambar 3.2 Diagram Alir Prosedur Penelitian ................................................ 37

Gambar 4.1 Grafik Effluent Besi (Fe) ............................................................. 46

Gambar 4.2 Grafik Efisiensi Penurunan Besi (Fe)........................................... 46

Gambar 4.3 Grafik Effluent Mangan (Mn) ...................................................... 49

Gambar 4.4 Grafik Efisiensi Penurunan Mangan (Mn) ................................... 49


10/69

DAFTAR SINGKATAN

Singkatan Nama Halaman Pertama

Muncul

AAT Air Asam Tambang 1

CW Constructed Wetland 16

Fe Besi 2

HSSF-CW Horizontal Subsurface Flow-

Constructed Wetland

18

LSD Least Significant Difference 46

Mn Mangan 3

Ppm Part Per Million

SF Surface Flow 17

SNI Standart Nasional Indonesia 44

SSA Spektometri Serapan Atom 39

SSF Subsurface Flow 17

VSSF-CW Vertical Subsurface Flow-Constructed

Wetland

19


11/69

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pertambangan batubara tersebar luas di Indonesia. Salah satu yang terbesar

yaitu terdapat di Pulau Kalimantan khususnya di Kalimantan Selatan. Metode

eksploitasi batubara yang diterapkan oleh perusahaan adalah metode

penambangan terbuka. Penambangan dengan menggunakan metode

penambangan terbuka tersebut menghilangkan permukaan tanah dan bahan

organik tanah. Hasil dari penambangan terbuka ini adalah lapisan batuan yang

mengandung sulfur terbuka dan bereaksi dengan air dan oksigen sehingga

melepaskan sulfat ke lingkungan. Reaksi ini menyebabkan terjadinya

kemasaman pada air atau sering disebut air asam tambang.

Air asam tambang juga tercemar asam sulfat dan senyawa besi, yang dapat

mengalir ke luar daerah pertambangan. Air yang mengandung kedua senyawa

ini dapat berubah menjadi asam. Bila air yang bersifat asam ini melewati

daerah batuan karang/kapur akan melarutkan senyawa Ca dan Mg dari batuan

tersebut. Selanjutnya senyawa Ca dan Mg yang larut terbawa air akan

memberi efek terjadinya air sadah, yang tidak bisa digunakan untuk mencuci

karena sabun tidak bisa berbusa. Bila dipaksakan akan memboroskan sabun,

karena sabun tidak akan berbusa sebelum semua ion Ca dan Mg mengendap.

Limbah pertambangan yang bersifat asam bisa menyebabkan korosi dan

melarutkan logam-logam sehingga air yang dicemari bersifat racun dan dapat

memusnahkan kehidupan akuatik (Iman, 2012)

Air asam tambang (AAT) atau dalam bahasa Inggris dikenal sebagai acid

mine drainage (AMD) atau acid rock drainage (ARD) terbentuk saat

mineral sulphida tertentu yang ada pada batuan terpapar dengan kondisi

dimana terdapat air dan oksigen (sebagai faktor utama) yang menyebabkan

terjadinya proses oksidasi dan menghasilkan air dengan kondisi asam (Henny,

2012).

Penggunaan bahan kimia tertentu (seperti tawas, Poly Aluminium

Chloride /PAC, dan Kapur(CaCO 3)) untuk mengolah air asam tambang adalah


12/69

2

metode umum yang digunakan, namun metode ini memerlukan biaya yang

tidak sedikit. Pada saat ini banyak metode pengelolaan menggunakan vegetasi

alami yaitu tumbuhan yang berada di sekitar. Seperti pada penelitian

Risnawati dan Damanhuri (2010) yang meneliti tentang penyisihan logam

pada lindi menggunakan constructed wetland yang mana menggunakan purun

tikus untuk mendegradasi logam Fe. Pada literatur dan beberapa penelitian

pun banyak meneliti tentang purun tikus dan kayu apu, karena diketahui dapat

menurunkan kadar logam berat yang ada di air limbah. Selain mudah didapat,

pengolahan limbah dengan menggunakan vegetasi alami merupakan cara yang

efektif, efisien, dan ekonomis dimana tidak seperti penggunaan kapur yang

membutuhkan biaya besar untuk pembelian bahan baku, lain halnya dengan

tanaman. Pengelolaan limbah dengan tanaman membutuhkan biaya yang

relatif murah dan tentunya ramah lingkungan.

Salah satu alternatif pengolahan limbah cair yang mudah, murah, dan

efektif dalam pengaplikasiannya adalah dengan menggunakan lahan basah

buatan ( constructed wetland) . Lahan basah buatan merupakan sistem

pengolahan terencana atau terkontrol yang telah didesain dan dibangun

menggunakan proses alami yang melibatkan vegetasi, media, danmikroorganisme untuk mengolah air limbah. Lahan basah buatan memiliki

karakteristik performa yang baik, biaya pengoperasian dan investasi yang

minimum, sangat ekonomis dan bermanfaat bagi masyarakat dalam

menangani air limbah dan mekanisme penyisihan polutan merupakan dasar

yang penting pada desain teknik lahan basah buatan, dan dapat memberikan

keandalan dalam desain rekayasa dan operasi (Cheng, 2013).

Sistem Lahan Basah Aliran Bawah Permukaan ( Sub Surface Flow

Wetlands ) merupakan salah satu sistem pengolahan air limbah jenis Lahan

Basah Buatan ( Constructed Wetlands ), yang mana prinsip kerja sistem

pengolahan limbah tersebut dengan memanfaatkan simbiosis antara

tumbuhan air dengan mikroorganisme dalam media di sekitar sistem

perakaran ( Rhizosphere ) tanaman tersebut. Sistem Lahan Basah Aliran

Bawah Permukaan ( Sub Surface Flow Wetlands ) memiliki keuntungan dari

segi biaya dan ramah lingkungan, yaitu dapat mengolah limbah domestik,


13/69


14/69

4

1.2 Perumusan Masalah

Menurut latar belakang yang ada, maka dapat disusun rumusan masalah

sebagai berikut:

a. Seberapa besar penurunan (Fe dan Mn) pada pengolahan air asam

tambang menggunakan tanaman Purun tikus ( Eleocharis dulcis ), dan

Kayu Apu ( Pistia stratiotes ) dengan sistem Lahan Basah Buatan Aliran

Vertikal Bawah Permukaan ( Vertical Subsurface-Constructed Wetland)

menggunakan metode batch bertingkat tersebut?

b. Berapa interval waktu kontak efektif dan optimal yang dibutuhkan sistem

pengolah air asam tambang tersebut?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang hendak dicapai dari penelitian ini, meliputi:

a. Mengetahui besar penurunan (Fe dan Mn) pada pengolahan air asam

tambang dengan sistem Lahan Basah Buatan Aliran Vertikal Bawah

Permukaan VSSF-Constructed Wetlands menggunakan tanaman Purun

tikus ( Eleocharis dulcis ), dan Kayu Apu ( Pistia stratiotes ) menggunakan

metode Batch bertingkat. b. Mengetahui interval waktu kontak efektif dan optimal yang dibutuhkan

dalam pengolahan air asam tambang dengan tanaman Purun tikus

( Eleocharis dulcis ), dan Kayu Apu ( Pistia stratiotes ) pada sistem

pengolahan tersebut.

1.4 Manfaat Penelitian

Dengan melakukan penelitian lebih lanjut mengenai sistem Lahan BasahBuatan Aliran Vertikal Bawah Permukaan ( VSSF-Constructed Wetlands ), manfaat

yang didapat meliputi:

a. Memberikan sumbangan ilmu pengetahuan dan teknologi

penanggulangan pencemaran air asam tambang di Indonesia, khususnya

di Kalimantan Selatan, terutama untuk penggunaan sistem Lahan Basah

Buatan Aliran Vertikal Bawah Permukaan.


15/69

5

b. Sebagai informasi alternatif penggunaan tanaman Purun tikus

( Eleocharis dulcis ) dan Kayu apu ( Pistia stratiotes ) dalam upaya

penerapan sistem Lahan Basah Buatan Aliran Vertikal Bawah

Permukaan untuk pengolahan air asam tambang limbah cair batubara di

Indonesia, khususnya Kalimantan Selatan.

1.5 Hipotesis Penelitian

Hipotesis dalam penelitian ini, yaitu Kadar Fe dan Mn pada air asam

tambang dapat menurun dengan sistem Lahan Basah Buatan Aliran Vertikal

Bawah Permukaan menggunakan tanaman Purun tikus ( Eleocharis dulcis ),

dan Kayu Apu ( Pistia stratiotes ) menggunakan metode Batch bertingkat.

1.6 Batasan Masalah

Batasan masalah dari Penelitian ini adalah :

a. Menggunakan sampel air asam tambang di salah satu Pit di PT Arutmin

Indonesia Tambang Asam Asam

b. Menggunakan beberapa tanaman air yaitu tanaman Purun tikus

( Eleocharis dulcis ) dan Kayu apu ( Pistia stratiotes )

c. Paramater yang diuji dalam penelitian ini adalah kadar Fe dan Mn dalam

air asam tambang

d. Skala yang digunakan yaitu skala laboratorium di laboratorium Green

House Fakultas Kehutanan


16/69

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menjelaskan teori-teori tentang penelitian. Bab ini terdiri dari lima

sub bab. Pada sub bab pertama menjelaskan secara rinci mengenai air asam

tambang. Pada sub bab kedua menjelaskan tentang logam berat pada penelitian

yaitu besi (Fe) dan mangan (Mn). Pada sub bab ketiga menjelaskan berbagai tipe

lahan basah buatan ( constructed wetland ). Pada sub bab keempat menjelaskan

deskripsi umum tanaman Purun tikus ( Eleocharis dulcis ). Terakhir pada sub bab

kelima menjelaskan deskripsi umum tanaman Kayu apu ( Pistia stratiotes ).

2.1 Air Asam Tambang ( Acid M ine Drainage )

Air Asam Tambang (AAT) adalah istilah umum yang digunakan untuk

menyebutkan lindian, rembesan atau aliran yang telah dipengaruhi oleh oksidasi

alamiah mineral sulfida yang terkandung dalam batuan yang terpapar selama

penambangan. AAT terjadi akibat adanya reaksi antara air permukaan, baik air

limpasan hujan maupun genangan air, dengan lapisan batuan yang mengandung

mineral belerang. Mineral belerang yang paling umum ditemukan adalah pyrite (FeS). AAT biasanya ditemukan pada daerah tambang yang masih aktif atau

pertambangan yang terbengkalai.

Air asam tambang, menurut Keputusan Menteri Negara Lingkungan

Hidup Nomor 113 Tahun 2003 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha

dan/atau Kegiatan Pertambangan batubara disebutkan pada Pasal 1 ayat 5, bahwa

air limbah usaha dan atau kegiatan pertambangan batubara adalah air yang berasal

dari kegiatan penambangan batubara dan air buangan yang berasal dari kegiatan

pengolahan/pencucian batu bara. Berdasarkan keputusan Menteri Lingkungan

Hidup Nomor 113 Tahun 2003 tentang Baku Mutu Air Limbah bagi Usaha dan

atau Kegiatan Pertambangan Batubara bahwa kandungan Fe dan Mn total di

dalam limbah cair dibatasi yaitu 7 mg/l dan 4 mg/l.

Curah hujan yang tinggi dan sisa bahan galian yang tersusun atas mineral

merupakan penyebab utama tingginya fenomena air asam tambang di Indonesia.


17/69

7

Air asam tambang mengakibatkan air di sekitar lokasi penambangan tidak layak

untuk mendukung kehidupan masyarakat sekitar. Air asam tambang ditandai

dengan berubahnya warna air menjadi merah jingga karena ion ferro (Fe 2+) yang

terdapat pada mineral pirit teroksidasi menjadi ferri (Fe 3+) (Widyati, 2009)

Secara fisik, aktivitas penyingkiran lapisan tanah di atas batubara

sekaligus menggusur kantong-kantong aliran air seperti sungai dan mata air di

lokasi tersebut. Secara kimia, formasi batuan tempat terbentuknya batubara di

Indonesia umumnya tersusun atas mineral sulfidik. Mineral yang tersisa ketika

bersinggungan dengan udara dan air akan cepat teroksidasi menghasilkan asam

sulfat. Karena asam sulfat merupakan asam kuat, maka pH tanah dan air akan

mengalami penurunan secara drastis (Widyati, 2009).

Menurut Costelo (2003) terjadinya air asam tambang diawali dari oksidasi

pirit seperti digambarkan pada reaksi berikut ini :

2 Fe 2 (s) + 7 O 2 (aq) + 2 H 2O Fe 2+ + 4 SO 42- + 4 H +

Selanjutnya ion ferro sangat mudah teroksidasi menjadi ferri yang

memberi warna merah pada air reaksinya digambarkan sebagai berikut :

2 Fe 2+ + O 2 + 2 H + 2 Fe 3+ + H 2O

Dari reaksi tersebut terlihat bahwa logam (Fe) akan terakumulasi baik

pada tanah maupun air. Disamping Fe juga dijumpai logam-logam lain seperti

Mn, Zn, Cu, Ni. Pb, Cd, dan lain-lain. Hal ini karena mineral umum yang terdapat

pada lahan bekas tambang batubara selain pirit (FeS) antara lain spalerit (ZnS),

galena (PbS), milerit (NiS), grinokit (CdS), covelit (CuS), kalkopirit (CuFeS), dan

lain-lain (Costelo , 2003). Akibat air asam tambang inilah yang mengakibatkan

lahan bekas tambang batubara memerlukan penanganan yang serius terutama

untuk memperbaiki tingkat kemasaman dan menurunkan akumulasi logam-logam.

Faktor penting yang mempengaruhi terbentuknya AAT di suatu tempat

adalah:

1. Konsentrasi, distribusi, mineralogi dan bentuk fisik dari mineral sulfida


18/69

8

2. Keberadaan oksigen, termasuk dalam hal ini adalah asupan dari atmosfir

melalui mekanisme adveksi dan difusi

3. Jumlah dan komposisi kimia air yang ada

4. Temperatur

5. Mikrobiologi

Dengan memperhatikan faktor-faktor tersebut, maka dapat dikatakan

bahwa pembentukan AAT sangat tergantung pada kondisi tempat

pembentukannya. Perbedaan salah satu faktor tersebut diatas menyebabkan proses

pembentukan dan hasil yang berbeda. Oleh karena itu, terkait dengan hal-hal

tersebut maka karakteristik AAT di satu daerah pertambangan akan berbeda

dengan pertambangan di daerah lainnya.

Tabel 2.1 Baku Mutu Limbah Cair Batubara

Parameter Satuan Kadar Maksimum

pH 6-9

Residu Tersuspensi mg/l 400

Besi (Fe) mg/l 7

Mangan (Mn) mg/l 4Sumber : KEPMENLH No. 113 Tahun 2003

2.2 Logam Berat Fe dan Mn

Keberadaan logam berat di lingkungan dapat terjadi secara alami namun

sebagian besar berasal dari berbagai jenis kegiatan manusia (antropogenik).

Keberadaan logam berat yang melebihi ambang batas dapat menjadi sumber

pencemar atau polutan yang berbahaya. Pada dasarnya, polutan antropogenik

digolongkan menjadi dua kelompok besar. Pertama, senyawa senobiotik yaitu

bahan buatan yang merupakan benda asing dalam proses metabolism yang dapat

berbentuk molekul, ion larut air atau gas. Kedua, senyawa atau ion yang

merupakan bagian dari daur unsur tersebut dalam metabolisme dengan mudah

diubah menjadi molekul atau ion semacam itu (Hoffman, 2013).

Mangan paling banyak diserap dalam bentuk ion mangan. Keberadaan

unsur mangan biasanya bersama-sama dengan unsur besi dan unsur besi biasanya


19/69

9

terdapat di air tanah. Meskipun besi dan mangan pada umumnya terdapat dalam

bentuk terlarut bersenyawa dengan bikarbonat dan sulfat, juga ditemukan kedua

unsur tersebut bersenyawa dengan hidrogen sulfida (H 2S). Selain itu besi dan

mangan ditemukan pula pada air tanah yang mengandung asam yang berasal dari

humus yang mengalami penguraian dari tanaman atau tumbuhan yang bereaksi

dengan unsur besi untuk membentuk ikatan kompleks organik. Konsentrasi

mangan pada umumnya kurang dan 1,0 mg/l. Pada air permukaan yang belum

diolah ditemukan konsentrasi mangan rata-rata lebih dari 1 mg/l, walaupun

demikian dalam keadaan tertentu unsur mangan dapat timbul dalam konsentrasi

besar pada suatu reservoir/tandon atau sungai pada kedalaman dan saat tertentu.

Hal ini terjadi akibat adanya aktivitas mikroorganisme dalam menguraikan dan

mereduksi bahan organik dan mangan (IV) menjadi mangan (II) pada kondisi

hypolimnion (kondisi adanya cahaya matahari) (Septiandina, 2010).

Pada tanah masam yang kaya aktif Mn dan bahan organik akan

menghasilkan Mn 2+ terlarut yang tinggi pada 1-2 minggu setelah penggenangan

akan tetapi akan menurun kembali dan stabil pada 10 ppm sedangkan batas kritis

Mn pada tanah sebesar 15-60 ppm (Widowati, 2010).

Gejala keracunan zat besi pada tanaman :1. Daun tanaman menguning jingga

2. Pucuk daun mengering

3. Tanamannya kerdil

4. Hasil tanaman rendah.

Ciri-ciri tingginya kadar besi dalam tanah :

1. Tampak gejala keracunan besi pada tanaman

2. Ada lapisan seperti minyak di permukaan air

3. Ada lapisan merah di pinggiran saluran (Sitorus, 2011).

Lahan basah, berdasarkan Sistem Klasifikasi Ramsar, diklasifikasikan

menjadi tiga kelompok utama, yaitu: lahan basah pesisir dan lautan, lahan basah

daratan, dan lahan basah buatan. Diantara ketiga kelompok utama lahan basah

tersebut, lahan basah buatan ( human-made wetlands ) mungkin bisa dianggap

sebagai satu-satunya kelompok lahan basah yang memiliki posisi paling dilematis,

karena di satu sisi pembangunan lahan basah buatan memang perlu dilakukan


20/69

10

untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan tertentu (misal habitat mangrove diubah

jadi tambak) sementara di sisi lain pembangunan lahan basah buatan dianggap

menjadi penyebab berkurangnya (atau bahkan hilangnya) fungsi dan nilai

(manfaat) lahan basah alami (Puspita dkk., 2005).

Keberadaan lahan basah buatan dapat memberikan pengaruh yang baik

dan dapat pula memberikan pengaruh yang buruk bagi lingkungan sekitar.

Pembangunan lahan basah buatan sebagai ekosistem baru dapat mencegah

kepunahan serta meningkatkan populasi suatu jenis flora atau fauna. Sebagai

contoh pembangunan kolam atau situ dapat memberikan kesempatan bagi

berbagai jenis tumbuhan dan hewan air seperti teratai, kiambang, ikan, dan katak

untuk hidup dan berkembang biak. Di sisi lain tidak sedikit pula pembangunan

lahan basah buatan telah menyebabkan hilangnya habitat dan keanekaragaman

jenis flora fauna di dalamnya; salah satu contoh adalah pembangunan tambak

yang menjadi penyebab hilangnya hutan mangrove dan berbagai jenis biota

didalamnya (Puspita dkk., 2005).

Walaupun memiliki sejumlah keunggulan, teknologi lahan basah buatan

seperti teknologi pengolahan air limbah lainnya juga mempunyai keterbatasan

(Oktaviansyah, 2010). Keunggulan teknologi ini dibandingkan dengan fasilitas pengolahan limbah lainnya adalah sebagai berikut:

1. Biaya pembangunan dan operasi relatif lebih murah.

2. Mudah dioperasikan dan perawatan, sehingga tidak membutuhkan

karyawan yang berkeahlian tinggi.

3. Menyediakan fasilitas pembersih air limbah yang efektif dan dapat

diandalkan.

4.

Relatif toleran terhadap berbagai tingkat konsentrasi bahan pencemarsebagai akibat fluktuasi hidrolis dan jumlah bahan pencemar yang

memasuki sistem.

5. Dapat menghilangkan senyawa beracun (termasuk logam berat) yang tidak

dapat dibersihkan oleh fasilitas konvensional.

6. Bahan pencemar di dalam air dapat didaur ulang untuk menjadi biomassa

yang bernilai ekonomis.


21/69

11

7. Cocok dikembangkan di permukiman kecil dimana harga tanah relatif

murah dan air limbah berasal dari rumah tangga.

8. Menyumbangkan keuntungan yang tidak langsung bagi lingkungan seperti

kawasan hijau, habitat satwa liar, kawasan rekreasi dan pendidikan.

Beberapa kelemahan teknologi ini dibandingkan dengan fasilitas

pengolahan limbah lainnya adalah:

1. Memerlukan areal tanah yang luas untuk dapat menghasilkan air yang

relatif bersih.

2. Kompleksitas biologis dan hidrologis, serta masih kurangnya kemampuan

manusia memahami proses dinamis yang terjadi dalam pembersihan.

3. Kemungkinan berjangkitnya penyakit karena mikroba berkembang dalam

air ( wetland aliran atas permukaan).

4. Kemungkinan berjangkitnya penyakit yang mikroba pathogen atau

vektornya berkembang dalam lingkungan air, seperti malaria, demam

berdarah, dan lain lain.

5. Kemungkinan berpindahnya bahan pencemar ke biomassa yang

dikonsumsi manusia.

Berdasarkan klasifikasi lahan basah, rawa buatan termasuk didalamnya,dimana rawa buatan merupakan sebuah komplek rancangan manusia yang terdiri

dari substrat, tanaman, hewan, dan air yang meniru rawa alami untuk kegunaan

dan keuntungan manusia (Hammer dalam Puspita dkk., 2005 ). Ditinjau dari

fungsi rawa buatan yang pada umumnya digunakan bagi keperluan pengolahan air

tercemar, rawa buatan dapat didefinisikan sebagai ekosistem rawa buatan manusia

yang didesain khusus untuk memurnikan air tercemar dengan mengoptimalkan

proses-proses fisika, kimia, dan biologi dalam suatu kondisi yang saling berintegrasi seperti yang biasanya terjadi dalam sistem rawa alami. Rawa buatan

dalam bahasa Inggris diistilahkan sebagai constructed wetlands , walaupun

seharusnya terjemahan dari constructed wetlands adalah lahan basah buatan,

namun istilah rawa buatan dianggap lebih tepat digunakan karena jika kita

mengacu pada definisi lahan basah menurut Konvensi Ramsar, istilah lahan basah

memiliki makna yang sangat luas (tidak hanya mencakup rawa saja).


22/69

12

2.3 Tipe Lahan Basah Buatan ( Constructed Wetland)

Secara umum sistem pengolahan limbah dengan Lahan Basah Buatan

(Constructed Wetland ) ada 2 (dua) tipe, yaitu sistem aliran permukaan ( Surface

Flow Constructed Wetland ) atau FWS ( Free Water System ) dan sistem aliran

bawah permukaan ( Sub-Surface Flow Constructed Wetland ) atau sering dikenal

dengan sistem SSF-Wetlands (Leady dalam Supradata, 2009). Perbedaan sistem

aliran dari kedua sistem Lahan Basah tersebut dapat dilihat secara rinci pada

Gambar 2.1 berikut ini:

Gambar 2.1 Tipe Aliran Lahan Basah Buatan (Supradata, 2009)

Lahan basah buatan beraliran vertikal sering digunakan pada tahap awal sistem pengolahan air limbah setelah proses pra pengendapan air limbah dilakukan. Pada

lahan basah buatan tipe ini air limbah dialirkan di atas permukaan kolam sehingga

terjadi percikan air yang merembes/mengalir ke bawah melalui media dan sistem

perakaran tanaman dimana proses-proses penjernihan alami secara

aerobik berlangsung. Pengontrolan debit air perlu dilakukan agar tidak terbentuk

genangan air di bagian dasar sistem lahan basah buatan sehingga kondisi aerobik

dapat tercipta di seluruh bagian kolam (Meutia , 2003). Pada lahan basah buatandengan tipe aliran vertikal ini, air dialirkan di permukaan sistem lalu merembes

melalui substrat yang dipenuhi oleh akar tanaman hingga kemudian mencapai

dasar lahan basah untuk keluar dari sistem (Morel dan Diener, 2006).


23/69

13

Gambar 2.2 Skema Penampang Vertikal Bawah Permukaan

Lahan basah buatan aliran vertikal digolongkan menjadi:

1. Lahan basah buatan dengan tipe aliran vertikal menurun

Lahan basah buatan dengan tipe aliran vertikal menurun ini, air dialirkan di

permukaan sistem lalu merembes melalui substrat yang dipenuhi oleh akar

tanaman hingga kemudian mencapai dasar rawa untuk keluar dari sistem. Lahan

basah buatan dengan sistem aliran ini mudah mengalami penyumbatan ( clogging ).

Gambar 2.3 Lahan basah buatan beraliran vertikal menurun

(Puspita, 2005)

AIR

AIR


24/69

14

2. Lahan basah buatan dengan tipe aliran vertikal menanjak

Lahan basah buatan tipe ini air disalurkan melalui pipa ke dasar sistem lalu

naik pelan-pelan melalui substrat hingga kemudian keluar melalui saluran yangterletak di permukaan subtrat.

Gambar 2.4 Lahan basah buatan beraliran vertikal menanjak

(Puspita, 2005)

Sistem Aliran Bawah Permukaan ( Sub Surface Flow Wetlands ) merupakan

sistem pengolahan limbah yang relatif masih baru, namun telah banyak diteliti dan

dikembangkan oleh banyak negara dengan berbagai alasan. Menurut Tangahu

(2001), bahwa pengolahan air limbah dengan sistem tersebut lebih dianjurkan

karena beberapa alasan sebagai berikut :

1. Dapat mengolah limbah domestik, pertanian dan sebagian limbah industri

termasuk logam berat

2. Efisiensi pengolahan tinggi (80%).

3. Biaya perencanaan, pengoperasian dan pemeliharaan murah dan tidak

membutuhkan keterampilan yang tinggi.

Penelitian Yalcuk dan Ugurlu (2009) menyebutkan bahwa penyisihan Fe

pada reaktor vertikal menunjukkan nilai yang lebih besar dibandingkan reaktor

horizontal dengan efisiensi 40% sementara reaktor horizontal hanya 17%. Selain

itu dalam penelitian yang sama menyebutkan bahwa presentase berat Fe pada akar

tanaman dengan menggunakan reaktor vertikal lebih besar dibanding reakror

AIR

AIR


25/69

15

horizontal yaitu sebesar 88,10% pada aliran vertikal dan 84,65% pada aliran

horizontal.

Menurut Oktaviansyah (2010), terdapat tiga tipe utama yang bisadikategorikan sebagai lahan basah buatan:

1. Aliran Air Permukaan ( Free Water Surface )

Pada wetland tipe ini, air mengalir secara keseluruhan diatas

permukaan tanah, dalam hal ini air mengalir langsung dari satu kolam ke

kolam lain tanpa merembes terlebih dahulu kedalam tanah. Permukaan air

tidak terlindungi atau bersentuhan langsung dengan udara luar. Proses

pengendapan merupakan mekanisme pengolahan utama pada tipe ini.

Sistem aliran air permukaan ditandai dengan kolam yang berisi tanaman

terapung, lapisan tanah di dasar kolam berfungsi sebagai media akar serta

kedalam air berkisar dari hanya beberapa cm sampai 80 cm, tergantung

dari tujuan dibangunnya constructed wetland tersebut. Kedalaman lapisan

tanah atau media yang sering dipakai adalah 30 cm (Bendorrichio dalam

Oktaviansyah 2010). Pada rawa buatan tipe surface flow (SF), volume air

yang dialiri ke dalam rawa buatan cukup banyak (ketinggian paras air

biasanya sampai kurang dari 40 cm) (Fujita Research & Sim dalam

Puspita dkk., 2005).

Beberapa aspek dapat mempengaruhi bentuk dari kolam atau

saluran wetland antara lain kemiringan dari kolam atau dari wetland

sebaiknya mempunyai kemiringan ( slope ) kurang dari 1%. Hal ini

bertujuan untuk mengontrol aliran air ( run off ). Menurut Steiner, Freeman,

Mitsch dan Gosselink (2006) dalam Oktaviansyah (2010), bahwa untuk

surface flow wetland , kemiringan substrat dari inlet sampai outlet adalah

sebesar 0,5 % atau kurang, guna mengontrol aliran limbah.

2. Aliran Vertikal Bawah Permukaan ( Vertical Sub Surface Flow )

Aliran vertikal dapat dibuat melalui dua cara, yaitu dengan aliran

vertikal menurun dan vertikal menanjak. Pada aliran tipe vertikal

menurun, air dialirkan ke dalam lahan basah buatan dari lapisan atas media

dan saluran outlet dibuat di dasar media, sehingga air akan mengalir

kebawah dengan melewati zona akar dengan gaya gravitasi. Akan tetapi,


26/69

16

aliran air dari atas juga masih ada kemungkinan untuk mengalir langsung

ke bawah tanpa tersebar dengan merata di zona akar (Oktaviansyah, 2010).

Untuk rawa buatan tipe aliran vertikal bawah permukaan aliran air

di alirkan sampai setinggi sekitar 5 cm dibawah permukaan substrat yang

bertujuan agar aliran tetap berada di bawah permukaan tetapi air tetap

membasahi perakaran tanaman (Puspita, 2005). Rawa buatan dengan

sistem aliran bawah permukaan terdiri dari saluran-saluran atau kolam-

kolam dangkal yang berisi tanah, pasir, atau media porous (batu atau

kerikil) yang akan membantu proses penyaringan air. Dalam sistem

pengaliran air di bawah permukaan ini, mikroorganisme sangat berperan

dalam menghilangkan bahan pencemar. Mikroorganisme yang menempel

di dekat akar menguraikan bahan pencemar secara aerob; kondisi subtrat

yang aerob di dekat perakaran tumbuhan ini disebabkan oleh adanya

pasokan oksigen dari akar tanaman (Khiatuddin (2003) dalam Puspita

dkk., 2005).

Gambar 2.5 Tipe Aliran Vert ikal Menurun ( Puspita dkk., 2005)

Pada aliran vertikal menanjak, air limbah masuk dialirkan melalui

pipa ke dasar kolam, sedangkan saluran outlet di buat diatas media. Air

yang masuk akan menggenang di dasar untuk kemudian secara perlahan

naik dari lapisan bawah ke lapisan atas melalui zona akar. Jika genangan

sudah mencapai lapisan paling atas media dengan sendirinya air akan

keluar melalui saluran outlet. Sehingga pada sistem aliran vertikal

menanjak tersebut, air akan mempunyai kesempatan yang lebih lama

berkontak dengan zona akar Cooper (2003) dalam Oktaviansyah (2010).


27/69

17

Gambar 2.6 Tipe Aliran Vertikal Menanjak ( Puspita dkk., 2005)

3. Aliran Horizontal Bawah Permukaan ( Horizontal Sub Surface Flow )

Pada teknologi ini kedalaman media berkisar antara 30 60 cm.

vegetasi dari horizontal sub surface flow ini ditanam di media lapisan

paling atas. Tanaman yang sering digunakan adalah tanaman yang biasa

hidup di lingkungan basah seperti Typha sp , Scirpus sp , dan lain lain.

Tinggi permukaan berada disekitar 15 cm dibawah permukaan media

dengan mengatur ketinggian outlet agar berada dibawah permukaan

media. Keuntungan tipe ini adalah tidak adanya genangan air yang dapatmenimbulkan bau dan menjadi tempat bersarangnya nyamuk berkembang

biak.

Beberapa patokan yang perlu diperhatikan dalam perencanaan

lahan basah buatan ini adalah:

a. Lahan yang dibutuhkan cukup luas.

b. Tidak cocok digunakan untuk pengolahan air limbah yang mempunyai

beban padatan tersuspensi yang tinggi, oleh karena itu dianjurkanadanya unit pengolahan pendahuluan seperti bak sedimentasi, tangki

septik, tangki imhoff, dan lain lain.

c. Bila didesain dan dibuat konstruksi yang baik, operasinya akan mudah

dan proses pengolahnnya berjalan secara alamiah dan berfungsi

dengan sendirinya dalam kurun waktu yang cukup lama yaitu 15 20

tahun.


28/69

18

d. Perlu diatur agar aliran terdistribusi secara merata pada seluruh lebar

zona inlet tersebut (Oktaviansyah, 2010).

2.3.1 Sistem Aliran Vertikal Bawah Permukaan ( Verti cal Sub Sur face F low )

Sistem Aliran Bawah Permukaan ( sub surface flow - wetlands ) merupakan

sistem pengolahan limbah yang relatif masih baru, namun telah banyak diteliti dan

dikembangkan oleh banyak negara dengan berbagai alasan. Menurut Tangahu &

Warmadewanthi dalam Supradata (2009), bahwa pengolahan air limbah dengan

sistem tersebut lebih dianjurkan karena beberapa alasan sebagai berikut :

1. Dapat mengolah limbah domestik, pertanian dan sebagian limbah industri

termasuk logam berat.

2. Efisiensi pengolahan tinggi (80%).

3. Biaya perencanaan, pengoperasian dan pemeliharaan murah dan tidak

membutuhkan ketrampilan yang tinggi.

Alasan lain yang lebih teknis dikemukakan oleh Haberl dan Langergraber

dalam Supradata (2009), bahwa berdasarkan pendekatan teknis maupun

efektivitas biaya, sistem tersebut lebih banyak dipilih dengan alasan sebagai

berikut :1. Sistem lahan basah buatan seringkali pembangunannya lebih murah

dibandingkan dengan alternatif sistem pengolahan limbah yang lainnya.

2. Biaya operasional dan pemeliharaan yang rendah dan waktu

operasionalnya secara periodik, tidak perlu secara kontinyu.

3. Sistem lahan basah buatan ini mempunyai toleransi yang tinggi terhadap

fluktuasi debit air limbah.

4.

Mampu mengolah air limbah dengan berbagai perbedaan jenis polutanmaupun konsentrasinya.

5. Memungkinkan untuk pelaksanaan pemanfaatan kembali & daur ulang

(reuse & recycling ) airnya.

Selain itu Halverson (2004) mengungkapkan kelebihan dan kekurangan dari

sistem lahan basah buatan aliran bawah permukaan secara umum, yang disajikan

pada Tabel 2.2 berikut ini.


29/69

19

Tabel 2.2 Kelebihan dan Kekurangan Dari Sub Surface Flow Wetland

Kelebihan Kekurangan

Penghilangan kontaminan memiliki

persentasi yang sangat tinggi dari pada

sistem lahan basah buatan aliran

permukaan ( SF Wetland ), selain itu

membutuhkan lahan yang sedikit untuk

proses pengolahannya dibandingkan SF

Wetland .

Membutuhkan lahan yang lebih luas

dibandingkan dengan metode

pengolahan secara konvensional, jika

dilihat dari segi proses

pengolahannya.

Dari segi biaya yang dikeluarkan

berdasarkan total umur penggunaan

lebih rendah dibandingkan pengolahan

secara konvensional.

Proses persiapan lebih lambat

dibandingkan pengolahan secara

konvensional.

Biaya lebih sedikit dalam

pengoperasian dibandingkan dengan

sistem lahan basah buatan aliran

permukaan ( SF Wetland ).

Biaya lebih mahal untuk

pembangunannya dibandingkan

dengan sistem lahan basah buatan

aliran permukaan ( SF Wetland ).

Resiko kerusakan ekologi dapat

diminimalkan

Limbah yang mengandung TSS yang

tinggi dapat menyebabkan proses

penyumbatan dalam sistem.

Lebih mudah dalam hal perawatan

karena tidak ada air yang menggenang.

Serangga tidak menimbulkan masalah

sebab tinggi muka air berada di bawah

muka media.

Menyediakan habitat untuk tanaman

dan kehidupan makhluk hidup lainnya.

Sumber : Halverson (2004 )

Kriteria desain yang sering digunakan dalam sistem lahan basah buatan

aliran bawah permukaan tersaji dalam Tabel 2.3 berikut ini.


30/69

20

Tabel 2.3 Kriteria Desain Untuk Pengolahan Pada Sub Surface Flow Wetland

Kriteria

Desain

Metode atau Sumber Referensi

ITRC dan

Tchobanoglous

& Burton

WPCF WoodKadlec dan

Knight

HRT (hari) atau

waktu tinggal

4 15 - 2 7 2 4

HLR (cm/hari) atau

debit pengolahan

- 2 20 0.2 3.0 8 30

Kedalaman Media 49 79 - - 30 60

Jumlah Areal yang

Disediakan

(acre /m3/day)

0.001 0.008 0.001

0.01

0.002

0.017

0.0008

0.003

Sumber : Halverson (2004)

Mendukung penggunaan sistem lahan basah buatan aliran vertikal bawah

permukaan dalam penelitian ini, maka jika berdasarkan penelitian yang telah

dilakukan Risnawati & Damanhuri (2010) dapat disimpulkan bahwa penyisihan

logam Fe, Cu dan Zn pada lindi menggunakan constructed wetland dengan

tanaman Cyperus papyrus mencapai lebih dari 90%. Penyisihan Fe pada reaktor

horisontal sebesar 91,38% dan pada reaktor vertikal 95,44%. Penyisihan Cu pada

reaktor horisontal 98,15% dan pada reaktor vertikal 97,28%, dan penyisihan Zn

pada reaktor horisontal 97,71% sementara pada reaktor vertikal 97,54%.

Berdasarkan hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa reaktor vertikal

lebih efektif menyisihkan logam Fe, Cu dan Zn dibandingkan dengan reaktorhorisontal.

2.3.2 Proses Pengolahan dalam Vertical Sub Surface Flow Constructed

Wetland

Dalam sistem constructed wetland terjadi proses fisik, kimia, biologi

dengan adanya interaksi antara mikroorganisme, tumbuhan dan substrat

(Oktaviansyah, 2010). Proses yang terjadi dalam sistem pengolahan air limbah,


31/69

21

dengan lahan basah buatan adalah Novotny & Olem (2007) dalam Oktaviansyah,

2010):

1. Proses fisik yang terdiri dari sedimentasi dan filtrasi.

2. Proses fisik dan kimiawi, meliputi adsorpsi bahan polutan oleh tumbuhan

air, tanah dan substrat organik. Flok-flok yang terbentuk pada proses

sedimentasi akan mengadopsi partikel tersuspensi termasuk bahan organik.

3. Bahan biokimiawi, meliputi:

a. Penurunan bahan organik secara biokimiawi aerobik oleh bakteri

dalam air yang melekat pada tumbuhan, jaringan akar, serta dibagian

paling atas sedimen dan zona aerobik yang terletak di dekat aerah akar

maupun rhizome dari tumbuhan.

b. Proses nitrifikasi oleh bakteri nitrifikasi, yang dilakukan di bagian

paling atas dari sedimen pada daerah akar dan rhizome dari tumbuhan.

c. Proses denitrifikasi oleh bakteri anaerobik pada air dan sedimen.

d. Dekomposisi anaerobik terhadap bahan organik di sedimen dan air di

air pada kondisi anaerobik.

Dalam referensi lainnya dijelaskan bahwa proses pengolahan air limbah

dengan sistem ini, terdapat 4 (empat) faktor/komponen yang mempengaruhikinerja sistem tersebut, yaitu :

1. Media

Media yang digunakan dalam reaktor Lahan Basah Aliran Bawah

Permukaan ( SSF-Wetlands ) secara umum dapat berupa tanah, pasir, batuan

atau bahan bahan lainnya, namun khusus pada penelitian ini

menggunakan batuan pasir. Tingkat permeabilitas sangat berpengaruh

terhadap waktu detensi air limbah, dimana waktu detensi yang cukup akanmemberikan kesempatan kontak antara mikroorganisme dengan air

limbah, serta oksigen yang dikeluarkan oleh akar tanaman (Wood dalam

Supradata, 2009).

Pada tabel dibawah ini, disajikan karakteristik media yang umum

digunakan pada sistem Lahan Basah Buatan Aliran bawah Permukaan

yang terbagi menjadi 5 (lima) tipe, yaitu:


32/69

22

Tabel 2.4 Karakteristik Media Pada sistem Lahan Basah Buatan Aliran bawah

Permukaan

Tipe Media

Diameter

Butiran (mm)

Porositas

()

Konduktivitas

Hidrolik (ft/det)

Medium Sand

(pasir medium)

1 0,30 1640

Coarse Sand (pasir

kuarsa)

2 0,32 3280

Gravelly Sand

(pasir bergranular)

8 0,35 16400

Medium Gravel

(kerikil medium)

32 0,40 32800

Coarse Gravel

(kerikil kuarsa)

128 0,45 328000

Sumber : Crites & Tchobanoglous dalam Supradata (2009)

Peranan utama dari media pada Lahan Basah Buatan Aliran Bawah

Permukaan ( SSF-Wetlands ) tersebut adalah:

a. Tempat tumbuh bagi tanaman b. Media berkembang-biaknya mikroorganisme

c. Membantu terjadinya proses sedimentasi.

d. Membantu penyerapan (adsorbsi) bau dari gas hasil biodegradasi

Sedangkan peranan lainnya adalah tempat terjadinya proses

transformasi kimiawi, tempat penyimpanan bahan bahan nutrien yang

dibutuhkan oleh tanaman.

2. TanamanJenis tamanan yang sering digunakan untuk Lahan Basah Buatan

Aliran Bawah Permukaan adalah jenis tanaman air atau tanaman yang

tahan hidup diair tergenang ( submerged plants atau amphibiuos plants ).

Pada umumnya tanaman air tersebut dapat dibedakan menjadi 3 (tiga)

tipe/kelompok, berdasarkan area pertumbuhannya didalam air. Adapun

ketiga tipe tanaman air tersebut adalah sebagai berikut :


33/69

23

a. Tanaman yang mencuat ke permukaan air, merupakan tanaman air

yang memiliki sistem perakaran pada tanah di dasar perairan dan daun

berada jauh diatas permukaan air.

b. Tanaman yang mengambang dalam air, merupakan tanaman air yang

seluruh tanaman (akar, batang, daun) berada didalam air.

c. Tanaman yang mengapung di permukaan air, merupakan tanaman air

yang akar dan batangnya berada dalam air, sedangkan daun diatas

permukaan air.

3. Mikroorganisme

Mikroorganisme yang diharapkan tumbuh dan berkembang dalam

media SSF-Wetlands tersebut adalah jenis heterotropik aerobik, yaitu

dengan pasokan oksigen yang banyak, sehingga pengolahan berlangsung

lebih cepat dibandingkan dengan mikroorganisme anaerobik (Vymazal

dalam Supradata, 2009). Untuk menjamin kehidupan mikroorganisme

tersebut dapat tumbuh dengan baik, maka tranfer oksigen dari akar

tanaman harus dapat mencukupi kebutuhan untuk kehidupan

mikroorganisme. Kandungan oksigen dalam media akan disuplai oleh akar

tanaman, yang merupakan hasil samping dari proses fotosintesis tanamandengan bantuan sinar matahari. Dengan demikian, maka pada siang hari

akan lebih banyak terjadi pelepasan oksigen. Kondisi aerob pada daerah

sistem perakaran ( Rhizosphere ) dan ketergantungan mikroorganisme aerob

terhadap pasokan oksigen dari sistem perakaran tanaman yang ada dalam

SSF-Wetland , akan menyebabkan jenis-jenis mikroorganisme yang dapat

hidup pada Rhizosphere tersebut hanya jenis tertentu dan spesifik.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Bagwell et al. dalamSupradata (2009) terhadap mikroorganisme rhizosphere pada akar rumput-

rumputan yang terdapat pada daerah rawa ( wetland ) ditemukan 339

strains, yang termasuk dalam familia Enterobacteriaceae, Vibrionaceae,

Azotobacteraceae, Spirillaceae, Pseudomonadaceae, Rhizobiaceae.

Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Grieve et al. dalam Supradata

(2009), menyebutkan bahwa komposisi mikrobia yang terdapat dalam

effluent wetland constructed dengan analisis DGGE ( Denaturing Gradient


34/69

24

Gel Electrophoresis ) didominasi oleh jenis Bacillus, Clostridium,

Mycoplasma, Eubacterium, Nitrobacter dan Nitrosospira.

4. Temperatur

Temperatur/suhu air limbah akan berpengaruh pada akvititas

mikroorganisme maupun tanaman, sehingga akan mempengaruhi kinerja

pengolahan air limbah yang masuk ke bak/ cell SSF-Wetlands yang akan

digunakan. Menurut Suriawiria dalam Supradata (2009) menyebutkan

bahwa temperatur/suhu akan dapat mempengaruhi reaksi, dimana setiap

kenaikan suhu 10 OC akan meningkatkan reaksi 2 3 kali lebih cepat.

Disamping itu, suhu juga merupakan salah satu faktor pembatas bagi

kehidupan mikroorganisme.

Walaupun batas kematian mikroorganisme pada daerah suhu yang

cukup luas (0 OC 90 OC), namun kehidupan optimal untuk tiap tiap

jenisnya mempunyai kisaran tertentu. Berdasarkan hal tersebut, maka ada

3 (tiga) kelompok mikroorganisme, yaitu :

a. Mikroorganisme Psikrofil (Pertumbuhan optimal pada suhu 15 OC).

b. Mikroorganisme Mesofil (pertumbuhan optimal pada suhu 25 OC

37O

C).c. Mikroorganisme Termofil (pertumbuhan optimal pada suhu 55 OC

60OC).

Mengingat kondisi iklim di Indonesia secara umum memiliki iklim

tropis dengan kisaran perbedaan suhu (amplitudo) harian yang relatif kecil,

maka suhu bukan merupakan faktor pembatas lagi, sehingga kehidupan

mikrobia dapat optimal disepanjang tahun. Dengan demikian, maka

kinerja pengolahan limbah dengan sistem SSF-Wetlands di Indonesia,dapat berjalan secara optimal untuk sepanjang tahun.

2.3.3 Mekanisme Penghilangan Bahan Pencemar Pada Vertical Sub Surf aceF low Constructed Wetland

Mekanisme penyerapan polutan pada Lahan Basah Buatan, menurut

USDA and ITRC dalam Supradata (2009) menyebutkan bahwa secara umum

melalui proses abiotik (fisik dan kimia) atau biotik (mikrobia dan tanaman) dan


35/69

25

gabungan dari kedua proses tersebut. Proses pengolahan awal (primer) secara

abiotik, antara lain melalui :

1. Settling & sedimentasi, efektif untuk menghilangkan partikulat dan

padatan tersuspensi.

2. Adsorpsi dan absorpsi, merupakan proses kimiawi yang terjadi pada

tanaman, substrat, sediment maupun air limbah, yang berkaitan erat

dengan waktu retensi air limbah.

3. Oksidasi dan reduksi, efektif untuk mengikat logam-logam B3 dalam

Lahan Basah Buatan.

4. Fotodegradasi/oksidasi, degradasi (penurunan) berbagai unsure polutan

yang berkaitan dengan adanya sinar matahari.

5. Volatilisasi, penurunan polutan akibat menguap dalam bentuk gas.

Proses secara biotik, seperti biodegradasi dan penyerapan oleh tanaman

juga merupakan bentuk pengurangan polutan seperti halnya pada proses abiotik.

Beberapa proses pengurangan polutan yang dilakukan oleh mikrobia dan tanaman

dalam Lahan Basah, antara lain sebagai berikut :

1. Biodegradasi secara aerobik/anaerobik, merupakan proses metabolisme

mikroorganisme yang efektif menghilangkan bahan organik dalam LahanBasah.

2. Fitoakumulasi, proses pengambilan dan akumulasi bahan anorganik oleh

tanaman.

3. Fitostabilisasi, merupakan bentuk kemampuan sebagian tanaman untuk

memisahkan bahan anorganik pada akar tanaman.

4. Fitodegradasi, tanaman dapat menghasilkan enzim yang dapat memecah

bahan organik maupun anorganik dari polutan sebelum diserap, selama proses transpirasi.

5. Rizodegradasi, akar tanaman dapat melakukan penyerapan bahan polutan

dari hasil degradasi bahan organik yang dilakukan oleh mikrobia.

6. Fitovolatilisasi / evapotranspirasi, penyerapan dan transpirasi pada daun

tanaman terhadap bahan-bahan yang bersifat volatil.

Proses penurunan polutan dalam bentuk bahan organik tinggi, merupakan

nutrient bagi tanaman. Melalui proses dekomposisi bahan organik oleh jaringan


36/69

26

akar tanaman akan memberikan sumbangan yang besar terhadap penyediaan C, N,

dan energi bagi kehidupan mikrobia (Handayanto dan Hairiah (2006) dalam

Supradata, 2009).

2.4 Deskripsi Umum Tanaman Purun tikus (El eochar is dulcis)

Menurut Steenis (2006), purun tikus termasuk dalam divisi

Spermatophyta, subdivisi Angiospermae, kelas Monocotyledoneae, ordo

Cyperales, famili Cyperaceae, genus Eleocharis, spesies Eleocharis dulcis

(Burm.f.) Trinius ex. Henschel. Purun tikus termasuk tumbuhan terna menahun,

berimpang pendek dengan stolon memanjang berujung membulat gepeng,

berwarna kecoklatan sampai hitam. Batang berdiri tegak, tidak bercabang,

berwarna keabua-abuan hingga hijau mengkilat dengan panjang 50-200 cm

dengan ketebalan 2-8 mm. Daun mereduksi menjadi pelepah yang berbentuk

buluh, seperti membran yang menyelubungi pangkal batang, kadang-kadang

dengan helaian daun yang rudimenter, ujung daun tidak simetris, berwarna coklat

kemerahan sampai lembayung dan tidak memiliki lidah daun. Bunganya berbulir

majemuk, terletak terminal dari batang dengan panjang 2-6 cm dan lebarnya 3-6

mm, terdiri atas banyak buliran bentuk silinder dan bersifat hermaprodit. Buahmembulat telur sungsang, kuning mengkilat sampai coklat (Steenis, 2006). Purun

tikus termasuk jenis rumput yang tumbuh pada lahan marginal yang tergenang air

(Brecht, 1998).

2.4.1 Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Purun Tikus

Purun tikus merupakan salah satu tumbuhan air yang banyak ditemukan

pada tanah sulfat masam dengan tipe tanah lempung atau humus yang menempatiwilayah yang terbuka/terbakar. Pada umumnya tanah tersebut mengalami

pemasaman akut (Noor, 2004). Purun tikus dapat ditemukan di daerah terbuka

yang digenangi air asin, air payau dan air tawar pada ketinggian 0-1350 m di atas

permukaan laut. Tumbuhan ini juga banyak ditemukan di daerah persawahan dan

air tergenang. Purun tikus dapat tumbuh dengan baik pada temperatur 30-350C

dan kelembaban tanah 98-100%. Tanah yang lebih disukai untuk pertumbuhannya

adalah tipe tanah lempung atau humus dengan pH 6,9-7,3, namun juga mampu


37/69

27

tumbuh dengan baik pada tanah sedikit lebih asam (Flach & Rumawas, 1996).

Tumbuhan ini bersifat spesifik lahan sulfat masam karena tahanan terhadap

kemasaman tanah yang tinggi (pH 2,5-3,5) sehingga menjadi vegetasi indikator

untuk tanah sulfat masam (Noor, 2004). Menurut Priatmadi dkk (2006), vegetasi

purun tikus dapat tumbuh pada pH 3, dengan kandungan aluminium (Al) sebesar

5,35 me/100 g, kandungan sulfat larut (SO4 2-) sebesar 0,90 me/100 g, dan

kandungan besi larut (Fe2+) sebesar 1,017 ppm. Oleh karena itu, purun tikus

( Eleocharis dulcis ) mampu tumbuh dengan baik pada tanah yang memiliki

kandungan kimia tanah seperti tersebut di atas. Sebagian unsur hara yang

dibutuhkan tumbuhan diserap dari tanah melalui akar, kecuali karbon dan oksigen

yang diserap dari udara oleh daun. Sistem perakaran lebih dikendalikan oleh sifat

genetis dari tumbuhan tersebut, tetapi dapat juga dipengaruhi oleh kondisi tanah.

Faktor yang mempengaruhi pola penyebaran akar antara lain suhu tanah, aerasi,

ketersediaan air dan ketersediaan unsur hara. Jenis tumbuhan rumput-rumputan

memiliki sistem perakaran serabut yang menyebar dangkal dekat permukaan tanah

(Lakitan, 2001). Akar bergerak menuju ke daerah yang larutan tanahnya

mengandung unsur hara yang dapat ditransportasikan ke permukaan akar.

Transportasi unsur hara dari larutan tanah ke permukaan akar terjadi dengan duacara yaitu, aliran massa dan difusi. Mekanisme aliran massa adalah suatu

mekanisme gerakan unsur hara di dalam tanah menuju ke permukaan akar

bersama-sama dengan gerakan massa air. Selama proses transpirasi berlangsung,

terjadi proses penyerapan air oleh akar tumbuhan. Pegerakan massa air ke akar

membawa unsur hara yang terkandung dalam air tersebut (Agustina, 2004).

Purun tikus adalah salah satu tanaman air yang banyak ditemukan pada

tanah sulfat masam tipe tanah lempung atau humus yang menempati wilayah yangterbuka/ terbakar (Flach & Rumawas, 1996). Tanaman ini diperbanyak dengan

umbi atau biji. Untuk penanamannya, umbi diletakkan di tempat ternaungi

selama 2-3 hari, kemudian direndam dengan air bersih selama 2 hari. Kemudian

di tanam pada bedengan yang ternaungi, dengan jarak tanam berupa segi empat

berukuran 50-100 cm atau segitiga berukuran 45-60 cm x 45 cm. Setelah

penanaman, tanah digenangi air selama 24 jam dan dibiarkan (Wardiono, 2007).

Klasifikasi purun tikus menurut Steenis (2003) adalah sebagai berikut:


38/69

28

Divisi : Spermatophyta

Subdivisi : Angiospermae

Kelas : Monocotyledoneae

Ordo : Cyperales

Famili : Cyperaceae

Genus : Eleocharis

Spesies : Eleocharis dulcis (Burm.f.) Trinius ex. Henschel

Tanaman ini adalah tumbuhan herba menahun yang tegak, dengan stolon

memanjang, berwarna kecoklatan sampai hitam. Memiliki akar, batang, daun

yang mereduksi dan bunga. Batang tegak tidak bercabang, berwarna keabu-abuan

hingga hijau mengkilat dengan panjang 50-200 cm dengan ketebalan 2-8 mm.

Daun mengecil sampai ke bagian basal pelepahnya, seperti membran, ujung tidak

simetris, berwarna coklat kemerahan sampai lembayung. Bunga biasa diproduksi

tumbuhan mengalami pertumbuhan vegetatif terletak diterminal dari batang

dengan panjang 2-6 cm dan lebar 3-6 mm dan bersifat hermafrodit (Steenis,

2003). Pada ketinggian sampai 1.350 m dpl umbi akan bertunas pada media

tanah bertemperatur di atas 14 0C.

Purun tikus ( Eleocharis dulcis ) merupakan jenis tumbuhan liar yang dapattumbuh dan beradaptasi dengan baik pada lahan rawa pasang surut sulfat masam.

Tumbuhan ini banyak memiliki manfaat seperti air perasan umbinya mengandung

antibiotik puchiin,efektif untuk melawan Staphylococcus aureus ,Escherichia coli

dan aerobacter aerogenes. Tanaman ini berfungsi sebagai komponen pengendali

hama padi yaitu sebagai tanaman perangkap penggerek batang padi dan makanan

hama belalang. Hama penggerek batang padi putih banyak meletakan telurnya

pada batang bagian atas tumbuhan tersebut sebanyak >6000. Tumbuhan ini juga berfungsi sebagai tempat berlindungnya beberapa jenis serangga musuh

alami(predator dan parasitoid). Disamping itu pula tumbuhan liar purun tikus

(Eleocharis dulcis) berperan juga sebagai makanan bagi serangga hama jenis

belalang. Mengingat lahan rawa pasang surut sulfat masam merupakan lahan

marginal yang mempunyai beberapa aspek masalah seperti kemasaman tanah

yang tinggi,keracunan besi, pH rendah dan tata air yang umumnya belum dapat di

kontrol secara baik,varietas serta serangan hama dan penyakit .


39/69

29

Jenis tanaman ini banyak memiliki manfaat. Umbinya dapat digunakan

untuk sayuran mentah atau dimasak untuk berbagai macam masakan seperti

masakan berkuah, salad , omelet, masakan dengan daging atau ikan, bahkan

sebagai makanan atau kue. Umbi berukuran besar dapat dimakan segar sebagai

pengganti buah segar, umbi berukuran kecil dimanfaatan untuk diambil tepungnya

dan umbinya dibuat emping teki. Batangnya digunakan untuk membuat tikar

untuk alas tidur, baju, dan pakan ternak. Air perasan umbinya mengandung

antibioti k puchiin yang efektif untuk melawan Staphylococcus aureus,

Escherichia coli, dan Aerobactoer aerogenes (Wardiono, 2007).

Tumbuhan ini banyak memiliki manfaat yaitu, air perasan umbinya

mengandung antibiotik `puchiin', efektif untuk melawan Staphylococcus aureus,

Escherichia coli dan Aerobacter aerogenes. Di China, Indo-China, Thailand dan

negara lainnya di Asia Tenggara, jenis ini dimanfaatkan umbinya untuk sayuran

baik mentah atau dimasak untuk berbagai macam masakan lokal seperti omelet,

masakan berkuah, salad, masakan dengan daging atau ikan dan bahkan sebagai

makanan atau kue. Di Indonesia batang Purun tikus digunakan untuk membuat

tikar untuk alas tidur (Wardiono, 2007). Menurut Hardiansyah (1995)

menyebutkan bahwa Purun tikus merupakan salah satu pakan ternak alternatif, jenis tumbuhan ini di sukai kerbau rawa ( Bulbalus bubalis Linn) di desa Pandak

daun, Kal-Sel sebagai makanannya.

Tumbuhan liar rawa seperti Purun tikus, menurut Ariwibawa (2001)

merupakan sumber bahan organik memberikan manfaat yang baik bagi tanah dan

tanaman. Hal ini disebabkan karena bahan organik dari Purun tikus selain dapat

mensuplai unsur hara makro dan mikro yang diperlukan tanaman juga dapat

mencegah terjadinya degradasi lahan akibat kesalahan dalam mengelola lahan.Besarnya kandungan unsur hara dari bahan organik Purun tikus adalah N (3,36%),

P (0,43%), K (2,02%), Ca (0,26%), Mg (0,42%), S (0,76%) dan Al (0,57%) serta

Fe (142,20 mg.L -1).

Menurut hasil penelitian Priatmadi, dkk. (2006) Purun tikus memiliki

adaptasi yang lebih baik terhadap sifat kimia tanah sulfat masam yang buruk,

kemudian diiukuti oleh paku-pakuan, galam, dan padi-padian varietas lokal. Purun

tikus mampu tumbuh pada kondisi sifat kimia tanah yang ekstrim buruk seperti


40/69

30

pH yang rendah dan kandungan Al-dd, SO 42-, serta Fe terlarut yang tinggi. Purun

tikus sering kali menjadi indikator bahwa produktivitas tanah sangat rendah.

Manfaat lain Purun tikus, menurut Asikin & Thamrin (1991) berfungsi

sebagai tanaman perangkap penggerek batang padi dan Purun tikus tersebut dapat

memerangkap telur mencapai 6.000 lebih dibandingkan tanaman padi hanya

sekitar 200 butir. Purun tikus juga berpotensi sebagai sumber bahan attraktan

penggerek batang padi. Selain Purun tikus ditemukan juga jenis tanaman

perangkap lainnya yaitu Scirpus grosus , Stenochlaena palutris , Lepironea

articulata dan Phragmites karka , tetapi dari jenis tumbuhan tersebut yang paling

banyak memerangkap telur penggerek batang padi adalah Purun tikus. Selain itu

pula Purun tikus , Scirpus grosus , Stenochlaena palutris , Lepironea articulata dan

Phragmites karka , berfungsi sebagai habitat musuh alami serangga hama padi

yaitu dari ordo Arachnida, Odonata, Coleoptera, Orthoptera, Diptera dan

Hymenoptera

2.5 Deskripsi Umum Tanaman Kayu Apu ( Pistia str atiotes)

Kayu apu ( Pistia stratiotes L ) merupakan tumbuhan air yang mengapung

pada permukaan air. Kayu apu memiliki batang sangat pendek, bahkan terkadang

tidak tampak sama sekali. Tumbuhan ini berakar serabut dan akar rimpang yang

bergantungan dalam air dengan panjang 20-40 cm tumbuhan ini didominasi oleh

warna daun yang hijau. Daun berbentuk solet dengan ujung membulat dan

pangkalnya runcing, tepi daun berlekuk, panjang 2-10 cm, dan lebar 2-6 cm.

Warna daunnya hijau muda makin ke pangkal makin putih.. Buah buninya bila

telah masak pecah sendiri serta berbiji banyak. Selain dengan biji, kayu apu

berkembang biak dengan selantar atau stolonnya. Nama daerah dari kayu apu

beraneka ragam. Di Jawa, kayu apu bernama Kayu apu, di Sunda bernama Ki apu.

Sementara di Batak kayu apu dikenal sebagai Gajambang, di Melayau disebut

dengan Kikambang. Taksonomi Kayu apu :

Kerajaan : Plantae

Subkerajaan : Tracheobionta

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Liliopsida


41/69

31

Ordo : Arales

Famili : Araceae

Genus : Pistia

Spesies : Pistia stratiotes L.

Kayu apu ( Pistia stratiotes L.) merupakan salah satu jenis gulma air yang

mempunyai potensi untuk dijadikan herba. Khasiat kayu apu adalah daun kayu

apu berkhasiat sebagal obat batuk rejan, demam dan untuk pelancar air seni.

Kandungan kimia kayu apu ( Pistia stratiotes L) yaitu flavonoid dan polifenol.

Menurut Arisandi (2006), kayu apu mengandung berbagai macam mineral Na, K,

Mg, Ca, Fe, Cu, Zn dan P. Kayu apu sebagai tumbuhan air yang memiliki potensi

dalam menurunkan kadar pencemaran air limbah, memiliki kadar bahan

organik tinggi. Kayu apu ( Pistia stratiotes L. ) merupakan salah satu tanaman

fitoremediator greywater (limbah domestik) (Ratih, 2009).

Manfaat tumbuhan air seperti kayu apu dapat mengurangi konsentrasi

limbah cair dalam limbah dapat dilakukan dengan proses fitoremediasi. Dari hasil

penelitian oleh Ulfin (2000) diketahui bahwa tanaman air ternyata seperti kayu

apu dapat menurunkan kadar pencemaran logam berat Fe dalam limbah cair.


42/69

32

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini terdiri dari enam sub bab. Pada sub bab pertama menjelaskan

rancangan penelitian, pada sub bab kedua menjelaskan bahan dan peralatan

penelitian. Pada sub bab ketiga menjelaskan variabel penelitian, pada sub bab

keempat menjelaskan lokasi penelitian. Pada sub bab kelima menjelaskan

prosedur penelitian dan teknik pengumpulan data. Terakhir pada sub bab keenam

menjelaskan analisis data pada penelitian.

3.1 Rancangan PenelitianDalam penelitian ini akan digunakan 16 buah reaktor yang menggunakan

Sistem Aliran Vertikal Bawah Permukaan ( vertical subsurface flow ). 16 buah

reaktor akan digunakan sebagai alat pengujian. Reaktor sendiri berbahan kayu

yang dilapisi dengan plastik dengan dimensi reaktor berukuran 65 cm x 35 cm x

35 cm. Sedangkan aliran yang digunakan adalah aliran batch bertingkat. Untuk

proses batch bertingkat, seluruh bahan reaksi dicampur pada awal proses. Selama

terjadi reaksi, perubahan variabel menurut masa dan reaksi dihentikan serta hasildikeluarkan apabila pertukaran mencapai ke tahap yang diinginkan (Masyitah,

2004).

Analisis data kandungan logam Fe dan Mn pada effluent reaktor, disajikan

dalam tabulasi data berupa tabel dan grafik serta analisis deskriptif, yaitu dengan

membandingkan data hasil analisis kandungan Fe dan Mn pada air asam tambang

batubara sebelum perlakuan dengan setelah perlakuan pada reaktor.

3.2 Bahan dan Peralatan Penelitian

3.2.1 Bahan Penelitian

Bahan-bahan yang dibutuhkan dalam penelitian ini, meliputi:

a. Media tanam/tanah sulfat masam, sesuai dengan habitat dari tanaman purun

tikus.

b. Tanaman purun tikus (Eleocharis dulcis) dengan tinggi rata-rata 15 cm, dan

kayu apu ( Pistia stratiotes) .


43/69

33

c. Air asam tambang batubara PT. Arutmin Indonesia Tambang Asam Asam,

daerah Jorong, Kabupaten Tanah Laut, Provinsi Kalimantan Selatan.

d. Bahan kimia untuk analisis parameter uji Fe dan Mn, meliputi air bebas

mineral; asam nitrat (HNO 3) pekat; larutan standar logam besi (Fe); logam

mangan (Mn) dengan kemurnian minimum 99,0%; gas asetilen (C 2H2) HP

dengan tekanan minimum 100 psi; larutan pengencer HNO 3 0,05 M; larutan

pencuci HNO 3 5%; larutan kalsium.

3.2.2 Peralatan Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

a. Jerigen penampung sampel terbuat dari plastik dengan kapasitas 35 liter

sebanyak 5 buah.

b. Drum plastik dengan kapasitas 130 liter sebanyak 1 buah untuk

menghomogenkan sampel.

c. Pipa PVC inch sebagai pipa outlet pada bagian bawah reaktor sepanjang

10 cm.

d. Reaktor penelitian berbahan kayu dengan dimensi 65 cm x 35 cm x 35 cm.

Dimensi tersebut dipilih berdasarkan penelitian yang dilakukan Risnawati &

Damanhuri (2010).e. Plastik sebagai bahan pelapis bagian dalam reaktor kayu.

f. Gayung plastik sebagai alat menyiram tanaman

g. Ember plastik sebagai alat penampung air sebelum dipindahkan kedalam

reaktor.

h. Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) sebagai alat untuk mengukur kadar

besi dan mangan.

i.

Botol plastik sebagai tempat menampung sampel air yang akan diuji. j. Kain sebagai alat penahan antara tanah dengan pipa agar tidak terjadi

penyumbatan.

k. Kamera digital sebagai alat dokumentasi penelitian.


44/69

34

3.3 Variabel Penelitian

3.3.1 Variabel bebas

Variabel bebas pada penelitian ini adalah interval waktu kontak efektif

optimal.

3.3.2 Variabel terikat

Variabel terikat dalam penelitian ini adalah kadar besi dan mangan effluent

pada reaktor lahan basah buatan Sistem Aliran Vertikal Bawah Permukaan

(vertical subsurface flow ) menggunakan tanaman purun tikus (Eleocharis dulcis) ,

dan kayu apu.

3.4 Lokasi Penelitian

Lokasi-lokasi yang digunakan sebagai tempat penelitian ini adalah:

a. PT. Arutmin Indonesia Tambang Asam Asam

Lokasi pengambilan contoh air asam tambang batubara di salah satu kolam pit

PT. Arutmin Indonesia Tambang Asam Asam.

b. Desa Puntik Tengah

Lokasi pengambilan contoh tanaman purun tikus (Eleocharis dulcis) dan tanah

sulfat masam.

c. Rawa di daerah desa Tungkaran untuk mengambil tanaman kayu apu ( Pistia stratiotes )

d. Laboratorium Green house Fakultas Kehutanan

Tempat aklimatisasi tanaman purun tikus dan pengujian reaktor lahan basah

buatan aliran vertikal bawah permukaan.

e. Laboratorium Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Lambung Mangkurat.

Merupakan tempat pengujian kadar Fe dan Mn menggunakan

Spektrofotometri Serapan Atom (SSA)

3.5 Prosedur Penelitian dan Teknik Pengumpulan Data

3.5.1 Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian sebagai berikut:

1. Persiapan Tanaman

a. Menyiapkan media tanam tanah sulfat masam dengan membersihkan tanah

dari bahan-bahan yang tidak diinginkan seperti daun, akar tanaman, batu,


45/69

35

dll. Setelah bebas dari bahan-bahan yang tidak diinginkan kemudian

memasukkannya ke dalam bak reaktor.

b. Mengisi media tanam tanah sulfat masam pada masing-masing bak reaktor

sampai mencapai ketinggian 30 cm dari tinggi bak reaktor tersebut.

Ketinggian media 30 cm diambil berdasarkan kriteria desain yang

disajikan pada Tabel 2.2, metode Kadlec dan Knight.

c. Menyiapkan dan memilih tanaman purun tikus (Eleocharis dulcis) yang

memiliki ketinggian batang rata-rata 15 cm, dengan jumlah batang tiap-

tiap rumpun relatif sama ( 18 batang) dan kayu apu ( Pistia Stratiotes) .

Menanam tanaman purun tikus (Eleocharis dulcis) yang telah dipilih

kedalam reaktor dengan jarak tanam masing-masing rumpun adalah 10 x

10 cm.

d. Merangkai reaktor penelitian seperti pada Gambar 3.1 berikut ini :

Gambar 3.1 Reaktor Penelitian

e. Melakukan aklimatisasi tanaman dengan cara memberikan air sungai

selama 3 hari, ditandai dengan penambahan tinggi tanaman sekitar 1-2 cm

serta kondisi tanaman yang tidak kering.

f. Melakukan pengoperasian reaktor setelah 3 hari dengan mengaliri reaktor

dengan air asam tambang batubara. Volume air didapat dari persamaan:


46/69

36

2. Pengoperasian Reaktor

a. Memasukkan air asam tambang batubara PT. Arutmin Indonesia Tambang

Asam Asam ke dalam drum plastik dan melakukan pengadukan, hal ini

berfungsi untuk menghomogenkan air asam tambang batubara.

b. Setelah air asam tambang batubara homogen, kemudian memasukkan air

asam tambang batubara kedalam masing-masing reaktor.

c. Mengisi air asam tambang batubara sampai batas ketinggian reaktor atau

sekitar 11 liter air asam tambang batubara.

d. Mengambil sampel air effluent dari reaktor dan menempatkannya dalam

botol plastik berkapasitas 330 ml untuk pengujian parameter Fe dan Mn.

e. Melakukan analisis laboratorium terhadap parameter air asam tambang

batubara dan media tanah sesuai dengan standar, yaitu :

1. Untuk air Fe sesuai dengan SNI 6989.4:2009

2. Untuk air Mn sesuai dengan SNI 6989.5:2009

f. Melakukan pengujian di Laboratorium Dasar, Fakultas MIPA, Universitas

Lambung Mangkurat.g. Melakukan analisis data yang disajikan dalam tabulasi data berupa tabel

dan grafik serta analisis deskriptif, yaitu dengan membandingkan data

hasil analisis kandungan Fe dan Mn pada air asam tambang batubara

sebelum perlakuan dengan setelah perlakuan pada reaktor.

3. Teknik Pengumpulan Data

Data didapatkan dari hasil pengujian laboratorium dengan pengukuran

nilai kadar Besi dan Mangan pada air sebelum dan sesudah pengoperasian setiapharinya, selama 14 hari penelitian.


47/69

37

Gambar 3.2 Diagram Alir Prosedur Penelitian

3.6 Analisis Data

Analisis hasil untuk mengetahui efisiensi penurunan kadar besi danmangan digunakan rumus berikut.

x 100% ................................................................ (3.1)

Dimana:

E = Persen penurunan (%)

C0 = Kadar besi dan mangan awal (mg/l)

Ce = Kadar besi dan mangan akhir (mg/l)

Studi Literatur

Ide Studi

Observasi Awal

IdentifikasiMasalah

Pengumpulan Data Primer

Pengamatan langsung di lapangan

Pengambilan sampel air asam tambang

(Fe & Mn)

Purun tikus, dan Kayu Apu

Penelitian Laboratorium

Design reaktor VSSF-Wetlands

Analisis data sebelum penggunaan sistem VSSF-Wetlands

Penggunaan sistem VSSF-Wetlands dan tanaman Purun tikusdan ka u a u

Analisis data setelah penggunaan sistem VSSF-Wetlands

Kesimpulan & Saran


48/69

38

Data-data yang diperoleh tersebut harus diringkas dengan baik dan teratur,

baik dalam bentuk tabel atau presentasi grafik sebagai dasar untuk pengambilan

keputusan. Penyajian data yang digunakan dalam statistik deskriptif seperti:

1. Tabel

2. Presentasi grafis seperti scatter , line chart dan lain sebagainya.

Untuk mengetahui pengaruh perlakuan maka dilakukan analisis ragam (Uji

F), selanjutnya jika perlakuan berpengaruh terhadap parameter yang diukur maka

dilanjutkan dengan uji LSD pada taraf kesalahan 5%.


49/69

39

BAB VI

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini menjelaskan hasil dan pembahasan dari penelitian yang telah

dilakukan. Terdiri dari dua sub bab. Pada sub bab pertama menjelaskan hasil

penelitian. Pada sub bab kedua menjelaskan hasil yang didapat selama proses

penelitian dilakukan, terdapat nilai besi (Fe) dan mangan (Mn) baik itu dari data

inffluent maupun hasil effluent dari reaktor penelitian.

4.1. Hasil Penelitian

Penelitian ini menggunakan metode sistem Lahan Basah Buatan AliranVertikal Bawah Permukaan menggunakan tanaman Purun Tikus (Eleocharis

dulcis) dan Kayu Apu ( Pistia stratiotes ) sebagai biofilter. Dimensi reaktor adalah

65 cm x 35 cm x 35 cm, yang mana didasari dari penelitian sebelumnya oleh

Risnawati & Damanhuri (2010). Ketinggian media yaitu berupa tanah sulfat

masam yang digunakan adalah 30 cm yang mana merupakan kriteria desain

minimal yang diperbolehkan oleh Kadlec dan Knight dalam Halverson (2004).

Volume air yang akan diolah yaitu berupa air asam tambang digunakan sebanyak

11 liter, air asam tambang itu sendiri diambil dari salah satu settling pond di PT.

Arutmin Asam Asam. Pengaliran alir pada reaktor ini menggunakan sistem

vertikal menurun dengan memanfaatkan gaya gravitasi secara batch bertingkat.

Tanaman yang digunakan adalah tanaman purun tikus (Eleocharis dulcis)

dan kayu apu ( Pistia stratiotes ) yang telah dipilih dan diaklimatisasi terlebih

dahulu selama 3 hari, yang ditandai dengan pertambahan tinggi batang pada purun

tikus dan kelopak daun segar pada kayu apu. Media tanam yang digunakan adalah

tanah sulfat masam. Baik tanaman Purun Tikus dan tanah sulfat masam, keduanya

diambil di daerah Puntik Tengah, Kabupaten Barito Kuala. Sedangkan tanaman

Kayu Apu diambil di derah rawa Tungkaran, Martapura.

Pengambilan sampel dilakukan pemilihan secara sengaja dengan

pertimbangan tertentu yang dianggap penting dan dapat mewakili keadaan

(Siegel,2009). Tanaman purun tikus dan kayu apu yang diambil merupakan

anakan, dengan pertimbangan tingkat penyerapan Fe dan Mn yang cukup tinggi.


50/69

40

Sedangkan untuk sampel tanah diambil pada kedalaman 20 cm dari

permukaan tanah, dengan asumsi bahwa panjang akar tanaman purun tikus tidak

lebih dari 20 cm, yang kemudian selanjutnya dimasukkan kedalam karung untuk

dibawa menuju laboratorium Green house Fakultas Kehutanan UNLAM.

Reaktor yang digunakan pada penelitian ini sebanyak 16 buah. 4 reaktor

digunakan untuk purun tikus dengan interval 1, 3, 5, 7 dengan dua kali

pengulangan, sedangkan 4 buah reaktor lainnya untuk kayu apu dengan interval

yang sama juga dengan dua kali pengulangan. Konsentrasi awal ( influent) Besi

(Fe) sebesar 76,40 ppm dan Mangan (Mn) sebesar 10,87 ppm.

Sistem lahan basah buatan aliran vertikal bawah permukaan pada dasarnya

terdiri dari tipe aliran vertikal menurun dan menanjak. Pada penelitian ini, sistem

aliran vertikal yang digunakan adalah aliran vert ikal menurun yang memanfaatkan

gaya gravitasi atau downflow . Pada aliran tipe vertikal menurun, air dialirkan ke

dalam lahan basah buatan dari lapisan atas media dan saluran outlet dibuat di

dasar media, sehingga air akan mengalir kebawah dengan melewati zona akar

dengan gaya gravitasi. Pada sistem aliran vertikal menurun ini diharapkan adanya

kontak langsung antara zona perakaran tanaman purun tikus dengan air asam

tambang batubara. Sehingga proses penurunan Fe dan Mn dapat tercapai. Selainitu mikroorganisme juga diharapkan dapat berperan dalam sistem ini.

Sampel uji yang berupa air olahan dari lahan bas

EFEKTIVITAS PENURUNAN Fe DAN Mn PADA AIR ASAM TAMBANG DENGAN TANAMAN PURUN TIKUS (Eleocharis...

Documents

Transcript of EFEKTIVITAS PENURUNAN Fe DAN Mn PADA AIR ASAM TAMBANG DENGAN TANAMAN PURUN TIKUS (Eleocharis...