Lahan Basah Buatan Sebagai Sistem Pengolah Air Limbah Budidaya Udang Vaname (Litopenaeus Vannamei) Pada Kondisi Mesohaline
LAHAN BASAH BUATAN SEBAGAI SISTEM PENGOLAH
AIR LIMBAH BUDIDAYA UDANG VANAME (Litopenaeus
vannamei) PADA KONDISI MESOHALINE
SYAFRUDIN RAHARJO
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Lahan Basah Buatan
sebagai Sistem Pengolah Air Limbah Budidaya Udang Vaname (Litopenaeus
vannamei) pada Kondisi Mesohaline adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor,
Agustus 2015
Syafrudin Raharjo
NRP P062100151
RINGKASAN
SYAFRUDIN RAHARJO. Lahan Basah Buatan sebagai Sistem Pengolah
Air Limbah Budidaya Udang Vaname (Litopenaeus vannamei) pada Kondisi
Mesohaline. Dibimbing oleh Suprihatin, Nastiti S. Indrasti dan Etty Riani.
Budidaya udang membutuhkan air dalam jumlah yang sangat banyak
dengan persyaratan kualitas air yang sangat baik. Namun sisi lain, ketersediaan air
dengan kualitas sangat baik semakin berkurang, sementara budidaya udang harus
dikelola secara berkelanjutan. Oleh karena itu, pengolahan air limbah budidaya
udang (ALBU) adalah hal yang harus dilakukan. Teknologi yang murah, mudah
dan efektif dalam pengendalian ALBU adalah teknologi lahan basah buatan
(LBB). Sistem LBB memadukan penggunaan tanaman dan aktivitas mikroba.
Rumput vetiver (C. zizanioides, L) berpotensi digunakan dalam sistem LBB
karena vetiver mempunyai kemampuan hidup dalam cakupan kondisi yang sangat
beragam, baik terhadap kondisi iklim, habitat, dan kualitas air serta perairan
bersalinitas. Rumput vetiver juga memiliki kemampuan penyerapan yang tinggi
untuk N dan P.
Tujuan utama penelitian ini adalah menghasilkan suatu desain sistem lahan
basah buatan tipe aliran air permukaan untuk pengolahan air limbah budidaya
udang vaname yang ramah lingkungan. Penelitian dilakukan dengan cara studi
pustaka, percobaan, pengamatan langsung di lapangan dan di laboratorium,
pendekatan model sistem dinamik dan memperhitungkan model kelayakan
ekonomi lingkungan.
Rumput vetiver yang ditanam di dalam LBB-AAP digunakan sebagai media
fitoremediasi untuk air limbah asal budidaya udang vaname. Indikator mampu
tidaknya tumbuhan melakukan penghilangan limbah dari tambak yang
terkontaminasi adalah dengan melihat pertumbuhan dan kemampuan mengambil
pencemar oleh rumput vetiver pada kondisi mesohaline. Hasil pengamatan
menunjukkan bahwa selama penelitian terjadi pertumbuhan yang diindikasikan
dengan bertambahnya jumlah tunas rumput vetiver dari rata-rata tiga tunas
menjadi 25 tunas dan adanya pertambahan tinggi tanaman rumput vetiver hingga
mencapai 4.5 kali lipat dari tinggi awal tanam. Rumput vetiver masih mampu
beradaptasi dengan kondisi salinitas mesohaline, ditunjukkan dengan tingkat
korelasi yang rendah antara pertambahan jumlah tunas versus tingkat salinitas
mesohaline (R=0.363), begitu pula dengan pertambahan tinggi tanaman versus
tingkat salinitas mesohaline (R=0.599). Kemampuan rumput vetiver per m2 per
hari atau sebanding dengan 18 rumpun rumput vetiver mampu mengambil
pencemar NO3- sebanyak 853.44 mg, NH4 sebanyak 1 461.51 mg, dan P sebanyak
1 155.72 mg. Serapan NH4+ oleh rumput vetiver lebih tinggi dibandingkan dengan
NO3-, ini karena rumput vetiver lebih memilih sumber nitrogen dari NH4+.
LBB yang digunakan dalam penelitian ini dibuat dengan konstruksi bambu
berlapis plastik dari bahan vinyl/sintetis semi plastik. Bahan vinyl bersifat kedap
air atau memiliki permeabilitas yang baik. Tipe LBB yang digunakan adalah lahan
basah buatan tipe aliran air permukaan atau dikenal dengan sistem flow water
surface (FWS). Porositas material (tanah media) yang digunakan harus baik,
sehingga pori-pori media bisa ditumbuhi mikroba yang berfungsi sebagai
pengurai (dengan proses ammonifikasi, nitrifikasi dan denitrifikasi). Media yang
digunakan dalam penelitian adalah pasir-koral (sirtu). Permeabilitas sirtu
diestimasi sebesar 2.57x10-4 m/detik atau setara dengan 22.22 m/hari. Ini
menunjukkan bahwa penggunaan sirtu sebagai media tanam dan media tumbuh
mikroba sudah memadai.
Performa penghilangan pencemar yang diamati, yakni NH3, NH4+, NO2-,
NO3 , PO43- dan TSS masing-masing nilainya sebesar 37–44%, 42–52%, 51–91%,
59–78%, 14–18% dan 24–37%. Hasil perhitungan RaP terhadap semua parameter,
yakni NH3, NH4+, NO2-, NO3-, PO43- dan TSS, diperoleh bahwa tipe desain terbaik
yang dapat dikembangkan sebagai media penghilangan pencemar adalah LBBAAP sistem Hidroponik. Namun demikian tipe desain lainnya tetap bisa
diterapkan untuk pengendalian air limbah budidaya udang vaname dengan
melakukan perubahan-perubahan tertentu.
Model penghilangan nitrogen dalam sistem budidaya udang vaname sistem
RAS dengan kondisi mesohaline disimulasikan dengan menggunakan program
simulasi VENSIM PLE versi 6.3, dan untuk eliminasi nitrogen dilakukan dengan
struktur pemodelan berlapis. Simulasi difokuskan untuk melihat dinamika kualitas
air khususnya TAN dan NOx yang merupakan produk sampingan dari kegiatan
budidaya udang vaname akibat feses dan sisa pakan yang mengalami penguraian
dan oksidasi oleh bakteri. Hasil perhitungan kesalahan dari nilai rata-rata (Ei)
diperoleh bahwa nilai validasi TAN sebesar 2.38% dan NOx sebesar 2.43%. Hal
ini menunjukkan bahwa model sistem dinamik yang dibangun dapat mewakili
kondisi kegiatan budidaya udang vaname yang sebenarnya karena nilai persentase
kesalahan
AIR LIMBAH BUDIDAYA UDANG VANAME (Litopenaeus
vannamei) PADA KONDISI MESOHALINE
SYAFRUDIN RAHARJO
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Lahan Basah Buatan
sebagai Sistem Pengolah Air Limbah Budidaya Udang Vaname (Litopenaeus
vannamei) pada Kondisi Mesohaline adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor,
Agustus 2015
Syafrudin Raharjo
NRP P062100151
RINGKASAN
SYAFRUDIN RAHARJO. Lahan Basah Buatan sebagai Sistem Pengolah
Air Limbah Budidaya Udang Vaname (Litopenaeus vannamei) pada Kondisi
Mesohaline. Dibimbing oleh Suprihatin, Nastiti S. Indrasti dan Etty Riani.
Budidaya udang membutuhkan air dalam jumlah yang sangat banyak
dengan persyaratan kualitas air yang sangat baik. Namun sisi lain, ketersediaan air
dengan kualitas sangat baik semakin berkurang, sementara budidaya udang harus
dikelola secara berkelanjutan. Oleh karena itu, pengolahan air limbah budidaya
udang (ALBU) adalah hal yang harus dilakukan. Teknologi yang murah, mudah
dan efektif dalam pengendalian ALBU adalah teknologi lahan basah buatan
(LBB). Sistem LBB memadukan penggunaan tanaman dan aktivitas mikroba.
Rumput vetiver (C. zizanioides, L) berpotensi digunakan dalam sistem LBB
karena vetiver mempunyai kemampuan hidup dalam cakupan kondisi yang sangat
beragam, baik terhadap kondisi iklim, habitat, dan kualitas air serta perairan
bersalinitas. Rumput vetiver juga memiliki kemampuan penyerapan yang tinggi
untuk N dan P.
Tujuan utama penelitian ini adalah menghasilkan suatu desain sistem lahan
basah buatan tipe aliran air permukaan untuk pengolahan air limbah budidaya
udang vaname yang ramah lingkungan. Penelitian dilakukan dengan cara studi
pustaka, percobaan, pengamatan langsung di lapangan dan di laboratorium,
pendekatan model sistem dinamik dan memperhitungkan model kelayakan
ekonomi lingkungan.
Rumput vetiver yang ditanam di dalam LBB-AAP digunakan sebagai media
fitoremediasi untuk air limbah asal budidaya udang vaname. Indikator mampu
tidaknya tumbuhan melakukan penghilangan limbah dari tambak yang
terkontaminasi adalah dengan melihat pertumbuhan dan kemampuan mengambil
pencemar oleh rumput vetiver pada kondisi mesohaline. Hasil pengamatan
menunjukkan bahwa selama penelitian terjadi pertumbuhan yang diindikasikan
dengan bertambahnya jumlah tunas rumput vetiver dari rata-rata tiga tunas
menjadi 25 tunas dan adanya pertambahan tinggi tanaman rumput vetiver hingga
mencapai 4.5 kali lipat dari tinggi awal tanam. Rumput vetiver masih mampu
beradaptasi dengan kondisi salinitas mesohaline, ditunjukkan dengan tingkat
korelasi yang rendah antara pertambahan jumlah tunas versus tingkat salinitas
mesohaline (R=0.363), begitu pula dengan pertambahan tinggi tanaman versus
tingkat salinitas mesohaline (R=0.599). Kemampuan rumput vetiver per m2 per
hari atau sebanding dengan 18 rumpun rumput vetiver mampu mengambil
pencemar NO3- sebanyak 853.44 mg, NH4 sebanyak 1 461.51 mg, dan P sebanyak
1 155.72 mg. Serapan NH4+ oleh rumput vetiver lebih tinggi dibandingkan dengan
NO3-, ini karena rumput vetiver lebih memilih sumber nitrogen dari NH4+.
LBB yang digunakan dalam penelitian ini dibuat dengan konstruksi bambu
berlapis plastik dari bahan vinyl/sintetis semi plastik. Bahan vinyl bersifat kedap
air atau memiliki permeabilitas yang baik. Tipe LBB yang digunakan adalah lahan
basah buatan tipe aliran air permukaan atau dikenal dengan sistem flow water
surface (FWS). Porositas material (tanah media) yang digunakan harus baik,
sehingga pori-pori media bisa ditumbuhi mikroba yang berfungsi sebagai
pengurai (dengan proses ammonifikasi, nitrifikasi dan denitrifikasi). Media yang
digunakan dalam penelitian adalah pasir-koral (sirtu). Permeabilitas sirtu
diestimasi sebesar 2.57x10-4 m/detik atau setara dengan 22.22 m/hari. Ini
menunjukkan bahwa penggunaan sirtu sebagai media tanam dan media tumbuh
mikroba sudah memadai.
Performa penghilangan pencemar yang diamati, yakni NH3, NH4+, NO2-,
NO3 , PO43- dan TSS masing-masing nilainya sebesar 37–44%, 42–52%, 51–91%,
59–78%, 14–18% dan 24–37%. Hasil perhitungan RaP terhadap semua parameter,
yakni NH3, NH4+, NO2-, NO3-, PO43- dan TSS, diperoleh bahwa tipe desain terbaik
yang dapat dikembangkan sebagai media penghilangan pencemar adalah LBBAAP sistem Hidroponik. Namun demikian tipe desain lainnya tetap bisa
diterapkan untuk pengendalian air limbah budidaya udang vaname dengan
melakukan perubahan-perubahan tertentu.
Model penghilangan nitrogen dalam sistem budidaya udang vaname sistem
RAS dengan kondisi mesohaline disimulasikan dengan menggunakan program
simulasi VENSIM PLE versi 6.3, dan untuk eliminasi nitrogen dilakukan dengan
struktur pemodelan berlapis. Simulasi difokuskan untuk melihat dinamika kualitas
air khususnya TAN dan NOx yang merupakan produk sampingan dari kegiatan
budidaya udang vaname akibat feses dan sisa pakan yang mengalami penguraian
dan oksidasi oleh bakteri. Hasil perhitungan kesalahan dari nilai rata-rata (Ei)
diperoleh bahwa nilai validasi TAN sebesar 2.38% dan NOx sebesar 2.43%. Hal
ini menunjukkan bahwa model sistem dinamik yang dibangun dapat mewakili
kondisi kegiatan budidaya udang vaname yang sebenarnya karena nilai persentase
kesalahan