Instalasi Pengolahan Air Limbah IPAL TPA Bantar Gebang Kerangka Penelitian

menjadi air lindi yang akan tertampung dalam Instalasi Pengolahan Air Limbah IPAL Nuryani et al., 2003.

2.2 Instalasi Pengolahan Air Limbah IPAL TPA Bantar Gebang

Tujuan utama pengolahan air limbah sampah ialah untuk mengurangi kandungan bahan pencemar di dalam air terutama senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen, dan senyawa organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme di alam. Proses IPAL yang dilakukan di TPA Bantar Gebang meliputi beberapa tahapan antara lain: pengolahan awal Pretreatment, tahap ini bertujuan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dalam tanah. Tahap kedua adalah pengolahan tahap pertama Primary Treatment, tahapan ini tidak jauh berbeda dengan tahap awal hanya saja pada tahap ini mulai dilakukan netralisasi, penambahan bahan kimia untuk koagulasi, pemisahan serta sedimentasi. Tahapan berikutnya ialah pengolahan tahap kedua Secondary Treatment, pengolahan pada tahap ini bertujuan untuk menghilangkan zat-zat terlarut yang tidak dapat dihilangkan dengan proses fisik biasa. Pengolahan ini menggunakan alat rotary biological contactor. Setelah air sampah diolah dalam rotating biological contractor air kemudian dipisahkan dengan lumpur melalui alat yang disebut clarifier biologi yang kemudian diproses secara kimia untuk proses koagulasi dan flokulasi. Proses ini, lumpur sludge yang terpisah akan disalurkan pada kolam penampung sludge, sedangkan airnya akan dialirkan ke kolam clean water treatment yang kemudian dialirkan kembali ke sungai setelah memenuhi baku mutu COD sebesar 300mgl dan BOD sebesar 150 mgl, serta setelah pH mencapai 6-7 Anonim, 2012. Keterangan: 1 Bak equalisasi 1 dan 2; 2 bak fakultatif; 3 Rotary biological denitrification; 4 bak aerasi; 5 clarifier kimia; 6 polishing pond; 7 bak pengendapan; 8 clarifier biologi; 9 clean water outlet; 10 bak penampung sludge Gambar 1 Proses IPAL TPA Bantar Gebang, Bekasi.

2.3 Sludge

Pengelolaan limbah cair di Indonesia sudah diberlakukan bagi setiap industri, sedangkan untuk limbah cair domestik belum berlaku secara menyeluruh Hidayat, 2008. Hasil residu IPAL sludge mungkin mengandung unsur-unsur dalam jumlah yang cukup tinggi, selain itu sludge juga sangat mungkin mengandung senyawa- senyawa yang berbahaya. Hasil penelitian Marinova 2005 menunjukan keberadaan unsur hara makro dalam sludge, seperti N, P, dan K. Hal tersebut menjadi dasar untuk memanfaatkan sludge dalam bidang pertanian sebagai pupuk dengan mengelolanya mengurangi kadar air terlebih dahulu.

2.3.1 Jenis dan Karakteristik

Sludge Berdasarkan sumbernya, sludge terdiri dari dua jenis yaitu : a. Sludge dari limbah rumah tangga Jenis sludge ini berasal dari kegiatan dan sanitasi dalam rumah tangga. Sumber dari sludge ini adalah limbah dari kegiatan rumah tangga membuat karakteristik dari sludge ini memiliki kandungan bahan-bahan organik yang cukup tinggi. Limbah rumah tangga dikelola dengan ditampung pada Tempat Pembuangan Akhir untuk kemudian diproses lebih lanjut. Penelitian yang dilakukan Marinova 2005 tentang pemanfaatan sludge untuk pertanian menunjukan bahwa sludge dari limbah rumah tangga memiliki kadar unsur-unsur hara seperti N, P,dan K yang tinggi. Namun, selain unsur-unsur hara, di dalam sludge juga ditemukan kadar logam berat seperti Pb, Cd, Cu, dan Cr. b. Sludge dari limbah industri Limbah cair dari kegitan industri harus dikelola dalam IPAL. Sludge limbah cair industri sangat sering menimbulkan masalah seperti kematian ikan, keracunan pada manusia dan ternak, kematian plankton, akumulasi dalam daging ikan dan moluska, terutama bila limbah cair tersebut mengandung As, CN, Cr, Cd, Cu, Fe, Hg, Pb, dan Zn Anonim, 2013.

2.3.2 Teknologi Pengelolaan

Sludge Karakteristik sludge yang memiliki kadar air yang tinggi membuat sludge lebih sulit untuk dikelola. Beberapa teknik pengeringan sudah diterapkan seperti sentrifusi, pengepresan, penyaringan, dan pembakaran. Pengelolaan lain ialah inaktivasi unsur atau senyawa berbahaya melalui penambahan bahan-bahan yang mampu merubah bentuk persenyawaan penyusun sludge menjadi bahan yang tidak berbahaya, inaktif, atau imobil Liang, 1976. Selain itu, ada satu teknologi yang dapat dijadikan alternatif yaitu elektrokinetik.

2.4 Elektrokinetik dan Pemanfaatannya

2.4.1 Elektrokinetik

Salah satu metode pengeringan media jenuh air adalah dengan teknologi elektrokinetik. Prinsip dasar teknik elektrokinetik adalah menyalurkan arus searah DC melalui elektroda anoda dan katoda dengan voltase rendah sebagai media porous dan lembab sehingga terjadi pergerakan massa di bawah medan listrik. Berdasarkan fenomena bahwa kontaminan yang bersifat mobil dapat bergerak melalui pergerakan massa di bawah pengaruh medan listrik, maka teknik elektrokinetik dapat digunakan untuk meremediasi tanah yang tercemar Acar dan Alshawabkeh, 1993. Metode ini menggunakan arus listrik yang dialirkan pada dua kutub elektroda, yaitu anoda dan katoda. Pada saat kedua elektroda ini ditanam di dalam proses tanah dan diberi beda potensial, maka akan terjadi proses a elektroosmosis, b elektrolisis, c elektromigrasi, dan d elektroforesis. a. Elektroosmosis Elektroosmosis adalah pergerakan air di bawah pengaruh potensial listrik yang berubah dari anoda ke katoda dan terutama dipengaruhi oleh porositas tanah dan zeta potensial dari media tanah Pamukcu, 1997. Pergerakan air seperti ini tidak disebabkan secara langsung karena kekuatan listrik menggerakan air, melainkan akibat terdorongnya molekul air oleh ion-ion positif maupun negatif yang bergerak menuju kutub berlawanan selama ada aliran listrik. Dalam sistem berpori dan lembab air mengisi pori-pori dan di dalam larutan pori tersebut jika terdapat ion-ion maka jika dialiri listrik akan bergerak menuju kutub yang sesuai, pada saat itu masa air terdorong mengikuti gerakan ion tersebut. Jika ion yang lebih banyak adalah kation dan karena kation tersebut terhidrolisis atau dikelilingi mantel air maka setiap kation akan menarik secara langsung sejumlah molekul air ke arah katoda dan pergerakan kation-kation bermantel air secara bersamaan dan akumulatif akan menghasilkan flux air secara net ke arah katoda b. Elektrolisis Selama proses elektrokinetik berlangsung terjadi juga proses elektrolisis dengan persamaan sebagai berikut : Anoda : 2H ₂O O₂ + 4H + 4e Katoda : 4H ₂O + 4e 2H₂ + 4OH Proses elektrolisis ini dapat mengakibatkan perubahan pH di elektroda. Hal tersebut disebabkan oleh proses oksidasi air yang terjadi di anoda dan menghasilkan ion-ion hidrogen H . Ion-ion H tersebut berpindah menuju katoda dan mengakibatkan penurunan pH. Sebaliknya, penurunan air terjadi pada katoda dan menghasilkan ion-ion hidroksil OH yang kemudian berpindah ke arah anoda sehingga mengakibatkan kenaikan pH Reddy, 2005. c. Elektromigrasi Elektromigrasi merupakan pergerakan kation dan anion karena pengaruh sifat listrik yang dihasilkan sistem tersebut pada tanah. Kation ion bermuatan + cenderung untuk berpindah ke arah katoda bermuatan negatif dan anion ion bermuatan - berpindah ke arah anoda bermuatan positif Acar dan Alshawabkeh, 1993. d. Elektroforesis Elektroforesis merupakan perpindahan dari partikel-partikel koloid di bawah pengaruh arus listrik Shenbagavalli, 2010. Ketika arus listrik searah DC dialirkan pada suatu media, akan terjadi pergerakan partikel-pertikel koloid secara elektrik ke arah elektroda yang berlawanan dengan muatan partikel. Partikel yang bemuatan positif kation akan bergerak ke arah katoda, sedangkan partikel bermuatan negatif anion akan bergerak ke arah anoda Ahmad, 2004. 2.4.2 Pemanfaatan Elektrokinetik

2.4.2.1 Pemanfaatan Elektrokinetik untuk Pengeringan dewatering Sludge

Penelitian Ma et al 2011 dengan menggunakan teknologi elektroosmosis dengan menggunakan voltase 10 V, 20 V, 30 V dapat menurunkan kadar air sludge dari awalnya 77 bb sampai 60 bb dengan konsumsi power yang digunakan 25 kWht, 41 kWht, 53 kWht dengan lama pemprosesan masing-masing 4.5 menit, 1.5 menit dan 0.8 menit. Demikian pula penelitian yang dilakukan oleh Sariningpuri 2012, pada skala meja bench scale rancangan sistem dewatering secara elektroosmosis yang paling efisisen adalah menggunakan pasangan elektroda grafit dan tembaga serta pasangan elektroda grafit dan stainless steel dengan tegangan 30 volt, karena mampu menurunkan kadar air paling maksimal.

2.4.2.2 Pemanfaatan Elektrokinetik untuk Remediasi tanah

Berbagai teknologi remidiasi tanah dapat dilakukan untuk perlakuan tanah dan air tanah terkontaminasi yang dibagi menjadi teknologi ex-situ dan in-situ Reddy et al., 1999. Teknologi ex-situ dilakukan pada tanah dan atau air tanah yang terkontaminasi setelah kontaminan dipindahkan dari permukaan, sedangkan teknologi in-situ dilakukan di dalam permukaan tanah yang terkontaminasi. Teknologi in-situ lebih banyak dipilih karena secara umum teknologi ini sedikit mengalami gangguan, sedikit menimbulkan pencemaran lingkungan, tingkat kerumitan yang kecil serta lebih ekonomis. Teknologi in-situ yang dapat dilakukan untuk remediasi tanah meliputi pencucian tanah, oksidasi kimia, pembakaran, bioremidiasi, elektrokinetik, dan phytoremidiasi. Salah satu teknologi yang banyak memberi keuntungan adalah elektrokinetik Reddy, 2002. Gambar 2 Skema teknologi elektrokinetik untuk remediasi tanah Reddy, 2002

2.4.2.3 Pemanfaatan Elektrokinetik Untuk Mengurangi Kadar Logam Berat

Pencemaran tanah pada site-site tertentu di daerah industri dan pertambangan biasanya terjadi pada tingkat pencemaran yang tinggi, sehingga tidak dapat dibiarkan. Salah satu teknik yang dikembangkan untuk mengatasinya adalah teknik elektrokinetik Reddy dan Parupudi, 1997. Keberadaan logam berat menyebar pada berbagai polusi yang terdapat di beberapa daerah perkotaan. Banyak penelitian yang dikembangkan untuk remediasi tanah dari logam berat dengan teknologi elektrokinetik. Penelitian Korolev 2006 menunjukkan bahwa ion Cadmium Cd² , Timbal Pb² , dan Zinc Zn² dapat dipindahkan secara elektrokinetik pada tanah liat. Perpindahan ion ini ditunjukan pada Tabel 1. Hal tersebut menunjukan interaksi antara logam berat dengan tanah mineral liat di bawah pengaruh pemberian arus listrik, dimana konsentrasi logam berat dapat diturunkan sebesar 50-90. Tabel 1 Perpindahan logam berat pada tanah liat secara elektrokinetik Korolev, 2006 Jumlah ion Mg Zn Pb Cd Dipindahkan dari tanah dengan filtrasi 20.5 - 41.2 42.3 Mengendap di elektroda 0.003 0.001 4.5 1.6 Dalam larutan 10.5 81.8 34.3 24.1 Dalam pertukaran kompleks 69.0 12.8 20.0 32.0 Total 100 94.6 100 100 2.4.2.4 Pemanfaatan Elektrokinetik di Bidang Teknik Sipil Rahim et al. 2012 menunjukkan bahwa metode elektroosmosis pulsa mampu mengurangi keberadaan air terperangkap dalam medium batu candi yang disususn bertumpuk. Demikian pula untuk pengeringan badan urugan jalan dan dasar bangunan Pamukcu, 1997. III BAHAN DAN METODE

3.1 Kerangka Penelitian

Penelitian ini terdiri atas perlakuan pemberian arus listrik searah DC dengan voltase rendah pada sludge untuk menurunkan kadar air sludge dan melihat karakteristik kimia khususnya logam berat dari sludge setelah dialiri arus listrik. Perlakuan dilakukan dalam skala semi lapang dengan dimensi besar 1,5 x 1 x 0,6 m dan dimensi sedang sebesar 1 x 0,5 x 0,4 m.

3.2 Waktu dan Tempat