PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DOMESTIK DENGAN BIOFILTER

AEROB MENGGUNAKAN MEDIA BIO-BALL DAN TANAMAN

TERATAI (Nymphaea nouchali Brum F)

A. Latar Belakang

Penurunan kualitas lingkungan hidup, salah satunya disebabkan oleh

pencemaran yang melebihi ambang batas. Sumber pencemar yang besar saat ini

umumnya dihasilkan oleh air limbah aktifitas rumah tangga, meskipun tidak

mengesampingkan air limbah industri yang semakin hari semakin dirasakan

peningkatan pencemarannya di dalam badan air (Sunanisari, 2008).

Limbah cair domestik atau limbah cair rumah tangga adalah air buangan

yang berasal dari penggunaan untuk kebersihan yaitu gabungan limbah dapur,

kamar mandi, toilet, cucian, dan sebagainya (Puji dan Nur Rahmi, 2009). Air

limbah domestik menurut keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 112 Tahun

2003 adalah air limbah yang berasal dari usaha dan atau kegiatan permukiman

(real estate), rumah makan (restauran), perkantoran, perniagaan, apartemen dan

asrama.

Berdasarkan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 112 Tahun 2003,

Tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik, air limbah domestik terdiri dari

parameter BOD, TSS, pH, minyak dan lemak. Komposisi limbah cair domestik

rata-rata mengandung bahan organik dan senyawa mineral yang berasal dari sisa

makanan, urin, dan sabun. Limbah cair domestik atau limbah ciar rumah tangga

memiliki karakteristik yaitu TSS 25-183 mg/l, COD 100-700 mg/l, BOD 47-466

mg/l, Total Coliforms 56-8,03x107 CFU/100 ml (Li, 2009). Air limbah yang

mengandung bahan-bahan pencemar tersebut apabila tingkat konsentrasinya

cukup tinggi akan mengganggu pengguna air, membuat kehidupan manusia

menjadi tidak nyaman, atau merusak ekosistem (Agustina. 2006). Oleh karena itu

sebelum dibuang ke badan penerima air, harus diolah terlebih dahulu sehingga

dapat memenuhi standar air yang baik. Hal ini diperkuat oleh adanya himbauan

dari pemerintah menurut Peraturan Perundang-Undangan saat ini yang

mewajibkan semua limbah cair domestik harus diolah terlebih dahulu sebelum

Pengolahan Limbah Cair Domestik 1

dibuang ke saluran umum (PP No. 20 Tahun 1990 dan PP No. 82 Tahun 2001

tentang Pengendalian Pencemaran Air).

Salah satu upaya mengolah limbah cair domestik (grey water) dengan cara

sederhana yaitu dengan pengolahan biofilter aerob menggunakan media Bio-ball

dan tanaman teratai (Nymphaea nouchali Brum F). Teknik pengolahan limbah

biofilter aerob merupakan suatu istilah dari reaktor yang dikembangkan dengan

prinsip mikroba tumbuh dan berkembang kemudian menempel pada suatu media

filter dan membentuk biofilm (attached growth). Biofilter dapat digunakan untuk

air limbah dengan beban BOD yang cukup besar dan dapat menghilangkan

padatan tersuspensi (SS) dengan baik (Wijeyekoon et al, 2000).

Teratai (Nymphaea nouchali Brum F) merupakan jenis tumbuhan air yang

termasuk kedalam kelompok floating leaves yaitu akar berada di dasar perairan

sedangkan daunnya berada di permukaan air (Sunanisari, 2008).

Tanaman air memiliki kemampuan secara umum untuk menetralisir

komponen-komponen tertentu di dalam perairan, dan hal tersebut sangat

bermanfaat dalam proses pengolahan limbah cair (Stowell 2000). Hal ini

diperkuat oleh Reed et al (1985) yang mengemukakan bahwa kehadiran tanaman

air di dalam kolam pengolahan limbah sangat potensial untuk menyaring dan

menyerap bahan yang terlarut di dalam limbah, melangsungkan pertukaran dan

penyerapan ion, serta memelihara kondisi perairan dari pengaruh angin, sinar

matahari dan suhu. Di negara-negara seperti Inggris, Jerman, Denmark dan Cina,

tumbuhan air telah digunakan sebagai media utama dalam suatu sistem

pengolahan limbah cair yang dikenal dengan istilah lahan basah buatan

(constructed wetland) (Sunanisari, 2008).

B. Tujuan

Tujuan dikembangkannya pengolahan limbah ciar domestik dengan metode

biofilter aerob menggunakan media Bio-ball dan tanaman teratai (Nymphaea

nouchali Brum F) adalah:

1. Mengurangi kadar polutan organik dan anorganik di dalam limbah cair

domestik agar mikroorganisme tidak dapat tumbuh dan senyawa toksik

Pengolahan Limbah Cair Domestik 2

dapat dielimininasi sehingga memenuhi standar air yang baik sebelum

dialirkan ke saluran umum, dengan mengacu pada baku mutu air limbah

domestik menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No.112 Tahun

2003.

2. Mengolah limbah cair domestik menjadi air yang memenuhi standar sesuai

dengan peraturan pemerintah dan dapat dialirkan ke saluran umum tanpa

menimbulkan pencemaran.

C. Manfaat

1. Manfaat bagi industri

Memberikan informasi kepada pelaku kegiatan industri agar dapat

melaksanakan swakelola limbah cair yang berada dilingkungan industri dengan

metode biofilter aerob menggunakan media Bio-ball dan tanaman teratai

(Nymphaea nouchali Brum F), sehingga pencemaran air dapat diminimalisasi.

2. Manfaat Bagi Masyarakat

Sebagai referensi bagi masyarakat dalam rangka membuka wawasan tentang

pengolahan limbah cair domestik atau limbah cair rumah tangga dengan cara

sederhana yaitu menggunakan teknik biofilter aerob menggunakan media Bio-ball

dan tanaman teratai (Nymphaea nouchali Brum F). Teratai (Nymphaea nouchali

Brum F) memiliki potensi untuk menjernihkan air limbah rumah tangga secara

alami, tetapi air tersebut masih belum aman di konsumsi. Selain itu, dapat

mengurangi polusi air sebagai tempat perkembangbiakan nyamuk dan bakteri

penular penyakit. Pengolahan dengan teknik biofilter aerob menggunakan media

Bio-ball dan tanaman teratai (Nymphaea nouchali Brum F) adalah pengolahan

yang sangat mudah dan sangat murah dari segi operasional, sehingga diharapkan

teknik ini dapat menjamin kebersihan dan kenyamanan tempat tinggal

masyarakat, mencegah berkembangbiaknya hama penyakit akibat bahan pencemar

yang terdapat pada limbah cair akibat aktifitas rumah tangga dan masyarakat lebih

mudah mendapatkan air bersih, karena lingkungan yang bersih membuat kualitas

air menjadi baik.

Pengolahan Limbah Cair Domestik 3

3. Manfaat Bagi Lingkungan

Lingkungan yang bebas dari pencemaran limbah dapat mencitpakan

kenyamanan bagi ekosistem yang berada di sekitarnya, udara menjadi lebih segar,

sehat dan bebas dari polusi yang merugikan.

D. Metode

1. Alat

Alat yang digunakan adalah kaca akuarium, media Bio-ball, drum, ember,

aerator, pompa, keran ¾”, dan selang. Berikut adalah spesifikasi media bioball

yang digunakan, dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel.1 Spesifikasi Media Bio-ball yang digunakanTipe Bio-ball

Material PVCBentuk BolaUkuran Diameter 3 cmWarna Hitam

2. Bahan

Bahan yang digunakan adalah limbah cair rumah rumah tangga (greywater)

dengan pengambilan limbah setiap harinya sebanyak 30 L, media Bio-ball

sebanyak ± 500 buah dan tanaman teratai (Nymphaea nouchali Brum F) ¾ luas

permukaan.

3. Biofilter

Proses pengolahan air limbah dengan proses biofilter dilakukan dengan cara

mengalirkan air limbah ke dalam reaktor biologis yang telah diisi dengan media

penyangga untuk pengembangbiakkan mikroorganisme dengan atau tanpa aerasi.

Untuk proses anaerobik dilakukan tanpa pemeberian udara atau oksigen. Biofiler

yang baik adalah menggunakan prinsip biofiltrasi yang memiliki struktur

menyerupai saringan dan tersusun dari tumpukan media penyangga yang disusun

baik secara teratur maupun acak di dalam suatu biofilter. Adapun fungsi dari

media penyangga yaitu sebagai tempat tumbuh dan berkembangnya bakteri yang

Pengolahan Limbah Cair Domestik 4

akan melapisi permukaan media membentuk lapisan massa yang tipis (biofilm)

(Herlambang dan Marsidi, 2003).

4. Bio-ball

Media Bio-ball mempunyai keunggulan antara lain mempunyai luas spesifik

yang cukup besar, pemasangannya mudah (random), sehingga untuk paket

Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) kecil sangat sesuai. Keunggulan dari

media Bio-ball yaitu karena ringan, mudah dicuci ulang, dan memiliki luas

permukaan spesifik yang paling besar di bandingkan dengan jenis media biofilter

lainnya, yaitu sebesar 200-240 m2/m3. Sedangkan jenis Bio-ball yang dipilih

adalah yang berbentuk bola dengan diameter 3 cm karena Bio-ball jenis ini yang

memiliki diameter paling kecil dan dengan bentuknya yang seperti bola (random

packing) dapat meminimalkan terjadinya clogging (tersumbat). Bio-ball ini

berfungsi sebagai tempat hidup bakteri-bakteri yang diperlukan untuk menjaga

kualitas air (Said, 2005).

5. Biofilm

Biofilm adalah kumpulan sel mikroorganisme, khususnya bakteri yang

melekat di suatu permukaan dan diselimuti oleh pelekat karbohidrat yang

dikeluarkan oleh bakteri. Biofilm terbentuk karena mikroorganisme cenderung

menciptakan lingkungan mikro dan relung mereka sendiri. Biofilm memerangkap

nutrisi untuk pertumbuhan populasi mikroorganisme dan membantu mencegah

lepasnya sel-sel dari permukaan pada sistem yang mengalir.

Apabila pada media terbentuk lapisan lendir yang berwarna hitam

kecoklatan-coklatan serta tidak mudah terlepas dari media, maka dapat dipastikan

bahwa telah tumbuh mikroorganisme pada media. Sampai mikroorganisme

tumbuh diperlukan waktu selama 2 minggu. Hal tersebut dilakukan untuk

didapatkan hasil sampai terjadi steady state pada kondisi air limbah. (Herlambang,

2002).

Pengolahan Limbah Cair Domestik 5

6. Teratai (Nymphaea nouchali Brum F)

Gambar Teratai (Nymphaea nouchali Brum F)

Klasifikasi tanaman teratai (Nymphaea nouchali Brum F) :

Kingdom : Plantae (Tumbuhan)

Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)

Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji)

Divisi : Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)

Kelas : Magnoliopsida (Berkeping dua/dikotil)

Sub Kelas : Magnoliidae

Ordo : Nymphaeales

Famili : Nymphaeaceae

Genus : Nymphaea

Spesies : Nymphaea nouchali Brum F

Teratai (Nymphaea nouchali Brum F) merupakan jenis tumbuhan air yang

termasuk kedalam kelompok floating leaves yaitu akar berada di dasar perairan

sedangkan daunnya berada di permukaan air. Oleh karena itu batang-batang

teratai dapat mengurangi kecepatan aliran air, sehingga padatan yang tersuspensi

mempunyai kesempatan lebih baik untuk mengendap. Nutrien yang biasanya

terbawa oleh padatan tersuspensi akan mengendap pula, yang kemudian akan

terurai dan diserap oleh akar tumbuhan. Selain itu, bentuk daun dan bunga teratai

yang indah dapat menunjang fungsi estetika lingkungan bila tumbuhan ini

digunakan dalam lahan basah buatan untuk pengolahan air limbah.

Tumbuhan air dapat menurunkan kadar pencemar secara langsung, yaitu

dengan menyerap unsur-unsur pencemar sebagai sumber nutrien, atau secara tidak

langsung dengan cara menyediakan tempat tumbuh bagi mikroorganisme yang

akan mengurai bahan pencemar serta memasok oksigen untuk proses-proses

Pengolahan Limbah Cair Domestik 6

penguraian yang bersifat aerobik. Logam berat yang bersifat toksik akan terikat

pada biosolid, baik akar tanaman atau mikroba (Mc Cutcheon & Schnoor, 2003).

7. Proses Pengembangbiakan Mikroorganisme (Seeding)

Pembiakan (seeding) mikroorganisme dilakukan secara alami yaitu dengan

cara mengalirkan air limbah yang akan diolah ke dalam reaktor yang telah terisi

media Bio-ball sampai terbentuknya lapisan biofilm pada media biofilternya,

proses pembiakan dilakukan selama dua minggu, hal tersebut dilakukan untuk

didapatkan hasil sampai terjadi steady state pada kondisi air limbah. Tujuan

dilakukan seeding selain untuk membenihkan dengan cara memasukkan kedalam

air limbah yang akan dilakukan pengolahan supaya media mampu melakukan

oksidasi pada zat pencemar organik dalam air limbah tersebut dan

menumbuhkanatau mengembangbiakan mikroorganisme agar dikondisikan

dengan tempat beradaptasinya lingkungan awal, untuk tempat berkembang

biaknya mikroorganisme yang akan di ujikan direaktor.

Setelah proses seeding selesai, dilakukan aklimatisasi atau pergantian

limbah baru di dalam reaktor selama 3 hari pada reaktor biofilter yang di

dalamnya terdapat media Bio-ball dan tanaman teratai (Nymphaea nouchali Brum

F) untuk mendapatkan suatu kultur yang bagus dan mikroorganisme yang mampu

beradaptasi dengan air limbah. Aklimatisasi atau proses pergantian limbah ini

dilakukan dengan cara mengalirkan air limbah ke dalam reaktor secara kontinyu

selama 3 hari dengan debit 0,34 mL/detik.

Pengolahan Limbah Cair Domestik 7

8. Rancangan Reaktor Penelitian Biofilter Aerob Menggunakan Media

Bio-Ball dan Tanaman Teratai (Nymphaea nouchali Brum F)

E. Kelebihan

Pengolahan air limbah dengan proses biofilter mempunyai beberapa

keunggulan, antara lain:

1. Pengoperasiannya mudah

Di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm tanpa

dilakukan sirkulasi lumpur, tidak terjadi masalah “bulking” seperti pada proses

lumpur aktif. Karena itu pengolahannya sangat mudah.

2. Dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan konsentrasi rendah

maupun konsentrasi tinggi.

Karena di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm

mikroba melekat pada permukaan media penyangga, maka pengontrolan terhadap

mikroorganisme atau mikroba lebih mudah. Proses biofilm tersebut cocok

digunakan untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi rendah maupun

konsentrasi tinggi.

3. Tahan terhadap fluktuasi jumlah air limbah mayoun fluktuasi konsentrasi

Di dalam proses biofilter, mikroorganisme melekat pada permukaan media,

akibatnya konsentrasi biomassa mikroorganisme per satuan volume relatif besar

Pengolahan Limbah Cair Domestik 8

Media Bio-ball Teratai

Reaktor

sehingga relatif tahan terhadap fluktuasi beban organik maupun fluktuasi beban

hidrolik.

4. Pengaruh penurunan suhu terhadap efisiensi pengolahan kecil.

Jika suhu air limbah turun, maka aktifitas mikroorganisme juga berkurang.

Tetapi, karena di dalam proses biofilm substrat maupun enzim dapat terdifusi

sampai ke bagian biofilm dan juga lapisan biofilm bertambah tebal, maka

pengaruh penurunan suhu (suhu rendah) tidak begitu besar (Said, 2005).

Kelebihan metode biofilter dengan menggunakan media Bio-ball yaitu

mempunyai luas spesifik yang cukup besar, pemasangannya mudah (random),

sehingga untuk paket Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) kecil sangat sesuai.

Keunggulan lain dari media Bio-ball yaitu karena ringan, mudah dicuci ulang, dan

memiliki luas permukaan spesifik yang paling besar dibandingkan dengan jenis

media biofilter lainnya, yaitu sebesar 200-240 m2/m3. Media Bio-ball bentuknya

seperti bola (random packing) dapat meminimalkan terjadinya penyumbatan

(clogging).

F. Kekurangan

Kekurangan metode biofilter dalam pengolahan air limbah yaitu pada

keadaan dimana substrat dari media biofilter tertutup oleh kotoran dari limbah

yang lebih besar seperti batu dan kayu, maka kemampuan daya serapnya akan

berkurang.

Media Bio-ball merupakan tempat tinggal bakteri pengurai (biology),

sebagai penyaring kotoran dengan tidak memerlukan perawatan yang rumit, harga

satuan tidak terlalu mahal, akan tetapi harus diperlukan dalam jumlah yang

banyak sehingga harus menyisihkan perhatian yang khusus terhadap proses

perawatan media Bio-ball.

Pengolahan Limbah Cair Domestik 9