PENDAHULUAN
Sungai Citarum adalah sungai terpanjang dan terbesar di Provinsi Jawa Barat, Indonesia. Sungai ini sejak tahun 2007 menjadi salah satu sungai dengan tingkat pencemaran tertinggi di dunia. Jutaan orang menggantungkan hidupnya dari sungai ini. Sekitar 500 pabrik berdiri di sekitar alirannya dan tiga waduk PLTA dibangun di alirannya.
Keadaan lingkungan sekitar Sungai Citarum telah banyak berubah sejak pertengahan tahun 1980-an. Industrialisasi yang pesat di kawasan sekitar sungai ini sejak akhir 1980-an telah menyebabkan menumpuknya sampah buangan pabrik-pabrik di sungai ini.
Setiap musim hujan di sepanjang Sungai Citarum di wilayah Bandung Selatan selalu dilanda banjir, oleh karena itu pemerintah membuat proyek normalisasi Sungai Citarum dengan mengeruk dan melebarkan sungai bahkan meluruskan alur sungai yang berkelok. Tetapi hasil proyek itu sia-sia karena sejak itu tidak ada sosialisasi terhadap masyarakat sekitar sehingga sungai tetap menjadi tempat pembuangan sampah bahkan limbah pabrik pun mengalir ke sungai Citarum.
Daerah yang dilalui oleh sungai ini salah satunya yaitu kampung Daraulin yang terletak di Desa Nanjung-Kecamatan Margaasih, Bandung. Kampung Daraulin terdiri dari 2 RW yaitu RW 06 dan 07 yang masing-masing RW terdiri dari 6 RT. Kampung Daraulin dibatasi oleh bagian Sungai Citarum yang berkelok maupun Sungai Citarum yang sudah diluruskan. Bagian Sungai Citarum yang berkelok saat ini sudah tidak berfungsi lagi karena sudah ditutup oleh pemerintah, sehingga pada bagian tersebut air hanya menggenang dan sudah tidak mengalir lagi. Air tersebut sering digunakan warga untuk kegiatan rumah tangga yaitu seperti mencuci pakaian, piring kotor dan lain sebagainya. Selain itu sebagian buangan septic tank dari warga dibuang ke bagian sungai yang berkelok tersebut. Hal ini menyebabkan lingkungan perairan dan sekitarnya menjadi tercemar.
Kampung Daraulin dikelilingi oleh Sungai Citarum yang sudah tercemar yang diperkirakan mengandung beberapa parameter tercemar seperti BOD, COD, Total Nitrogen, Total Fosfat, serta TSS. Maka diperlukan suatu solusi untuk memulihkan sumber daya lingkungan di sana. Salah satu konsep yang dapat digunakan adalah ekoteknologi, yaitu menggunakan constructed wetland yang melibatkan vegetasi, media, dan mikroorganisme dalam mengolah air sungai yang tercemar.
Constructed wetland dirancang dan dibuat oleh manusia yang menggunakan tanaman akuatik ( tanaman reed yang paling sering digunakan) dan bertujuan untuk mengolah air buangan yang akan dibuang ke badan air. Constructed wetland mempurifikasi air dengan menyisihkan zat organik (BOD), mengoksidasi ammonia, menurunkan kadar nitrogen dan fosfat (Zhen, 2002).
Constructed wetland diklasifikasikan berdasarkan alirannya menjadi dua tipe yaitu horizontal flow system (HFS) dan vertical flow system (VFS). HFS mempunyai dua tipe yaitu surface flow (SF) dan Sub-surface Flow sistem (SSF). SSF wetland atau sering juga disebut vegetated submerged bed atau microbial rock plant filter merupakan sistem yang paling sesuai untuk diterapkan untuk mengolah air limbah yang memilki kondisi aliran seragam. Komponen constructed wetland adalah media dan vegetasi. Media pada constructed wetland berfungsi sebagai filter untuk menghilangkan solid di dalam air limbah, sebagai tempat menempelnya bakteri, dan juga sebagai tempat tumbuh tanaman (Putri, 2010).
Beberapa jenis tanaman telah menunjukkan kemampuannya dalam membantu menyisihkan polutan pada air limbah. Typha sp. dan Scirpus grossus adalah salah satu contoh tanaman yang baik dari spesies rawa yang efektif menyisihkan nutrien.
METODOLOGI
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Teknik Lingkungan Institut Teknologi Bandung. Reaktor constructed wetland terletak di Teknik Ligkungan, analisis, dan pengujian sampel dan efluen reaktor dilakukan di Laboratorium Penelitian Kualitas Air Teknik Lingkungan. Penelitian dilaksanakan bulan Mei-Juli 2011. Diagram alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 1:
Gambar 1. Diagram alir metodologi penelitian
Penentuan Parameter Pencemar
Parameter pencemar yang diperiksa didapatkan dari hasil wawancara dan kuisioner langsung kepada warga Desa Daraulin. Dari wawancara dan kuisioner didapatkan bahwa sekitar 20% dari total warga membuang air limbah domestik langsung ke sungai, sehingga didapatkan parameter yang diperiksa BOD, COD, NTK, nitrit, nitrat, ammonium, total fosfat, dan TSS.
Pemilihan Tanaman dan Media
Tanaman yang digunakan pada penelitian ini adalah Scirpus grossus dan Typha latifola. Alasan pemilihan tanaman memiliki potensi produksi dan daya serap hara yang tinggi, penyebarannya luas, tumbuh pada daerah yang disinari matahari sehingga cocok dengan iklim Indonesia, dan toleran terhadap berbagai macam kondisi lingkungan.
Media yang digunakan terdiri dari ijuk sebagai unit penyaring atau filtrasi, kerikil sebagai media tumbuh mikroorganisme disamping sebagai filter. Pada bagian atas reaktor media yang digunakan adalah tanah lembang.
Penentuan Titik Sampling
Metode sampling yang dipakai adalah composite sample, dari sungai sepanjang 3 kilometer dibagi menjadi 8 titik pengambilan sampel air yang menggambarkan kualitas air sungai secara keseluruhan. Alat yang digunakan saat sampling yaitu pH meter dan DO meter.
Reaktor Constructed Wetland
Pada penelitian ini digunakan 2 reaktor constructed wetland dengan jenis aliran horizontal subsurface flow (HSF) dengan tanaman Scirpus grossus dan Typha latifola dengan media ijuk, kerikil, dan tanah. Bahan reaktor ini adalah bahan flexy glass, dengan ukuran 120x50x60, dengan ketinggian masing-masing media 15 cm yang terlihat pada Gambar 2. Sepanjang reaktor dipasang 3 buah perforated pipe dengan jarak 40 cm untuk mengecek homogenitas penyisihan wetland.
Gambar 2. Potongan reaktor
Pengoperasian Reaktor
Sistem constructed wetland yang digunakan pada penelitian ini adalah batch, dimana limbah akan dimasukkan pada hari pertama running dan dilakukan pengambilan sampel setiap hari untuk melihat penurunan konsentrasi Chemical Oxygen Demand (COD) sampai penurunannya pada kondisi stabil/steady, lalu dilakukan pengambilan sampel pada hari pertama running (H 0) dan hari terakhir dimana penurunan COD sudah stabil. Pada penelitian ini dilakukan 2 kali percobaan atau running dengan nilai beban yang berbeda.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemeriksaan parameter limbah dilakukan setelah reaktor dan tanaman mengalami aklimatisasi yang bertujuan untuk membuat media dalam reaktor jenuh serta tanaman dan mikroorganisme pun telah beradaptasi. Pada Tabel 1 ditampilkan data konsentrasi influen dan efluen dari running pertama dan kedua untuk setiap parameter, data efluen pada kedua running diambil pada hari ke-5 saat penurunan COD telah stabil. Karakteristik sampel awal influen mempunyai nilai pH 8,28, temperature 25,7 o C, dan DO sebesar 6,74.
Tabel 1. Data konsentrasi dan efisiensi setiap parameter
| Reaktor | Running 1 | Running 2 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Parameter | Influen | efluen | efisiensi | Influen | efluen | efisiensi | |
| (mg/l) | (mg/l) | (%) | (mg/l) | (mg/l) | (%) | ||
| Nitrit | I | 0,03 | 0,0024 | 93,04 | 0,06 | 0,007 | 88,05 |
| II | 0,0012 | 96,52 | 0,0048 | 91,68 | |||
| Nitrat | I | 0,39 | -0,43 | 100 | 0,54 | 0,0541 | 89,94 |
| II | 0,12 | 69,37 | 0,0007 | 99,86 | |||
| Ammonium | I | 2,87 | 7,18 | -150,37 | 2,81 | 6,59 | -134,41 |
| II | 6,32 | -120,5 | 6,27 | -123,32 | |||
| Phosfat | I | 0,29 | 0,12 | 58,67 | 0,24 | 0,032 | 86,71 |
| II | 0,19 | 32 | 0,019 | 92,08 | |||
| NTK | I | 5,6 | 4,48 | 20 | 4,90 | 2,8 | 42,86 |
| II | 5,04 | 10 | 2,8 | 42,86 | |||
| TSS | I | 290 | 12 | 95,86 | 242 | 12 | 95,04 |
| II | 20 | 93,1 | 20 | 91,74 | |||
| BOD 3 | I | 1,30 | 84,7 | 9,68 | 0,92 | 90,52 | |
| II | 8,52 | 1,80 | 78,9 | 2,07 | 78,62 | ||
| BOD 5 | I | 7,90 | 1,07 | 86,5 | 5,81 | 0,75 | 87,07 |
| II | 1,63 | 79,4 | 3,02 | 48,00 | |||
| BOD 7 | I | 7,14 | 1,17 | 83,6 | 2,97 | 0,36 | 87,83 |
| II | 1,66 | 76,7 | 2,00 | 32,61 | |||
| COD | I | 160 II | 26,67 | 83,33 | 120 | 4,71 | 96,08 |
| 33,33 | 79,17 | 4,71 | 96,08 | ||||
Penyisihan COD
Nilai COD (Chemical Oxygen Demand) menunjukkan kadar organik dalam air sampel yang dapat dioksidasi secara kimiawi, baik yang dapat didegradasi secara biologis maupun yang sukar didegradasi secara biologis. Pada Gambar 3 dapat dilihat penyisihan COD masingmasing reaktor untuk running 1 dan untuk running 2 pada Gambar 4.
Gambar 3 Penyisihan COD running 1
Gambar 4. Penyisihan COD running 2
Zat organik yang terdapat dalam air sungai ini tersisihkan oleh adanya tanaman dan media di reaktor wetland. Kondisi penyisihan COD pada running 1 dan 2 mulai stabil pada hari ke-4 dan 5, oleh karena itu pemeriksaan efluen dilakukan pada hari tersebut. Efisiensi penyisihan COD pada running 1 dan 2 dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 5. Diagram perbandingan efisiensi penyisihan COD running 1 dan 2
Dari diagram di atas efisiensi penyisihan paling tinggi pada reaktor I dan II pada running kedua yaitu sebesar 96.08 %. Jika dilihat dari running 1 dan 2, kedua reaktor stabil dalam proses penyisihan COD, perbedaannya tidak terlalu jauh antara running 1 dan 2.
Penyisihan NTK
Mekanisme penyisihan nitrogen pada constructed wetland dapat berupa ammonifikasi, nitrifikasi atau denitrifikasi, penyerapan oleh tanaman dan adsorpsi oleh media tanaman. Beberapa penelitian telah membuktikan bahwa penyisihan pencemar terbanyak berada di proses nitrifikasi atau denitrifikasi (Vymazal et al., 1998 dalam van Bruggen et al., 2008). Selain itu penyisihan nitrogen juga disebabkan adanya proses sedimentasi, proses sedimentasi dipengaruhi oleh keberadaan akar dan tanaman pada wetland. Pada Gambar 6 dapat dilihat penyisihan total NTK
Gambar 6. Penyisihan konsetrasi NTK running 1 dan 2
Perbandingan efisiensi setiap reaktor untuk running 1 dan 2 diperlihatkan pada Gambar 7.
Gambar 7. Diagram perbandingan efisiensi penyisihan NTK running 1 dan 2
Dari diagram efisiensi di atas didapatkan efisiensi penyisihan yang tidak terlalu besar. Nilai efisiensi tertinggi yaitu 40% untuk kedua jenis tanaman pada percobaan running ke-2.
Penyisihan Nitrit
Penyisihan nitrit terjadi karena adanya Nitrobacter yang merubah nitrit (NO<sub>2</sub>) menjadi nitrat (NO<sub>3</sub>) yang merupakan salah satu dari proses nitrifikasi. Pada Gambar 8 diperlihatkan penyisihan dari parameter nitrit.
Gambar 8. Penyisihan konsentrasi nitrit running 1 dan 2
Perbandingan efisiensi untuk setiap reaktor pada running 1 dan 2 diperlihatkan pada Gambar 9.
Gambar 9. Diagram perbandingan efisiensi penyisihan nitrit running 1 dan 2
Dari diagram efisiensi penyisihan di atas, dapat dilihat rentang penyisihan berada di antara 85%-95. Penggunaan kedua tanaman ini sangat baik dalam menyisihkan nitrit. Nilai efisiensi tertinggi yaitu 96.5% pada reaktor dua saat percobaan running ke-2.
Penvisihan Nitrat
Nitrat merupakan salah satu dari kelompok nitrogen yang dapat teroksidasi, yang merupakan hasil akhir dari nitrifikasi yang akan diangkut oleh tanaman atau akan terdifusi menuju akar yang akan dikonversi menjadi \(N_2\) dan \(N_2O\) pada proses denitrifikasi . Pada Gambar 10 diperlihatkan penyisihan dari parameter nitrat.
Gambar 10. Penyisihan konsentrasi nitrat running 1 dan 2
Perbandingan efisiensi penyisihan nitrat untuk setiap reaktor pada running 1 dan 2 diperlihatkan pada Gambar 11.
Gambar 11. Diagram perbandingan efisiensi penyisihan nitrat running 1 dan 2
Dari diagram efisiensi penyisihan di atas, dapat dilihat penyisihan nitrat lebih dari 50%. Penggunaan kedua tanaman ini sangat baik dalam menyisihkan nitrat. Nilai efisiensi tertinggi yaitu 100% terjadi dua kali pada reaktor I saat percobaan running ke-1 dan reaktor II saat percobaan running ke-2.
Penyisihan Ammonium
Ammonium dapat tersisihkan jka terjadi proses nitrifikasi, sedangkan syarat terjadinya nitrifikasi adalah terdapat lapisan oksigen hasil difusi dari tanaman pada akar (aerobic) dan adanya bakteri pengkonversi ammonium menjadi nitrit yaitu bakteri Nitrosomonas (Sim, 2003). Pada Gambar 12 diperlihatkan nilai penyisihan Ammonium.
Gambar 12. Penyisihan konsentrasi ammonium running 1 dan 2
Perbandingan efisiensi penyisihan untuk setiap reaktor pada running 1 dan 2 diperlihatkan pada Gambar 13.
Gambar 13. Diagram perbandingan efisiensi penyisihan ammonium running 1 dan 2
Efisiensi yang didapatkan negatif, karena pada kedua reaktor di setiap running mengalami peningkatan. Hal tersebut untuk sementara diduga karena tidak tercapainya syarat nitrifikasi yaitu tidak adanya lapisan oksigen pada akar dan adanya bakteri Nitrosomonas.
Penyisihan Fosfat
Penyisihan total fosfat dapat melalui proses adsorpsi dan desorpsi, penyerapan ke tanah, penyerapan oleh tanaman dan mikroba, fragmentasi dan leaching, mineralisasi, dan sedimentasi (Kropfelova, 2008). Pada Gambar 14 dapat dilihat diagram penyisihan total fosfat untuk kedua reaktor pada dua kali running.
Gambar 14. Diagram penyisihan konsentrasi total fosfat running 1 dan 2
Perbandingan efisiensi penyisihan total fosfat untuk setiap reaktor pada running 1 dan 2 diperlihatkan pada Gambar 15.
Gambar 15. Diagram perbandingan efisiensi penyisihan total fosfat running 1 dan 2
Dari diagram di atas, dapat dilihat bahwa efisiensi penyisihan total fosfat di setiap reaktor pada setiap running beragam. Efisiensi penyisihan tertinggi yang dapat dicapai sebesar 92.08 % dan yang terendah sebesar 32%.
Penvisihan TSS
Penyisihan suspended solid sangat bergantung pada media yang digunakan yang akan berpengaruh pada besarnya konduktivitas hidrolik. Konduktivitas hidrolik tidak boleh terlalu besar dan kecil, jadi pemilihan media sangat penting agar air dapat mengalir sempurna dan memberikan kesempatan pada suspended solid untuk mengendap. Pada Gambar 16 dapat dilihat diagram penyisihan TSS untuk kedua reaktor pada dua kali running reaktor.
Gambar 16. Diagram penyisihan konsentrasi TSS running 1 dan 2
Perbandingan efisiensi penyisihan TSS untuk setiap reaktor pada running 1 dan 2 diperlihatkan pada Gambar 17.
Gambar 17. Diagram perbandingan efisiensi penyisihan TSS running 1 dan 2
Efisiensi penyisihan di semua reaktor pada setiap running sangatlah baik dengan ratarata efisiensi sebesar 93% . Hal ini dikarenakan ijuk merupakan unit filtrasi yang baik dan kerikil dapat memperlambat aliran sehingga solid dapat mengendap.
Penyisihan BOD
Penurunan konsentrasi bahan organik dalam sistem wetlands terjadi karena adanya mekanisme aktivitas mikroorganisme dan tanaman, melalui proses oksidasi oleh bakteri aerob yang tumbuh disekitar rhizosphere tanaman maupun kehadiran bakteri heterotrof didalam air limbah. Pada Gambar 18 dapat dilihat diagram penyisihan BOD untuk kedua reaktor pada dua kali running reaktor.
Gambar 18. Diagram penyisihan konsentrasi BOD running 1 dan 2
Perbandingan efisiensi penyisihan BOD untuk setiap reaktor pada running 1 dan 2 diperlihatkan pada Gambar 19.
Gambar 19. Diagram perbandingan efisiensi penyisihan BOD running 1 dan 2
Efisiensi penyisihan BOD berkisaran 60%-85%, penyisihan tertinggi pada reaktor I saat running kedua sebesar 89%. Angka tersebut merupakan rata-rata dari perhitungan BOD dengan angka pengencer 3, 5, dan 7.
KESIMPULAN
Efisiensi penyisihan rata-rata pada constructed wetland untuk parameter COD adalah 89,7% untuk reaktor I dan 87.6% untuk reaktor II; untuk parameter NTK sebesar 31,4% untuk reaktor I dan sebesar 26,4% untuk reaktor II; untuk parameter nitrit adalah sebesar 90,5% untuk reaktor I dan sebesar 94,1% untuk reaktor II; untuk parameter nitrat sebesar 94,9% untuk reaktor I dan sebesar 84.6% untuk reaktor II; untuk parameter ammonium mengalami kenaikan sebesar 142,4% untuk reaktor I dan sebesar 121,9% untuk reaktor II ; untuk parameter total fosfat sebesar 72,7% untuk reaktor I dan sebesar 62,04% untuk reaktor II; untuk parameter TSS sebesar 95,5% untuk reaktor I dan sebesar 92,4% untuk reaktor II; untuk parameter BOD sebesar 86,9% untuk reaktor I dan sebesar 69,9 untuk reaktor II. Nilai efluen reaktor sangat baik karena sudah berada di bawah baku mutu PP No. 82 Tahun 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air untuk kelas II yang digunakan sebagai air baku untuk prasaranana /sarana rekreasi, pembudidayaan ikan air tawar, air untuk mengairi
pertanaman. Hasil tersebut menunjukkan bahwa constructed wetland dapat diterapkan sebagai sarana perbaikan kualitas lingkungan di sodetan Sungai Citarum.