Kajian Penggunaan Enceng Gondok (Eichhornia crassipes) pada Penurunan Senyawa Nitrogen Efluen Pengolahan Limbah Cair PT. Capsugel Indonesia

(1)

KAJIAN PENGGUNAAN ECENG GONDOK (Eichhornia crassipes) PADA PENURUNAN SENYAWA NITROGEN EFLUEN PENGOLAHAN

LIMBAH CAIR PT. CAPSUGEL INDONESIA

Oleh

HANNI DAYLISTIO RAHMANINGSIH F34101095

2006

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

Hanni Daylistio.R. F34101095. Kajian Penggunaan Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) Pada Penurunan Senyawa Nitrogen Efluen Pengolahan Limbah Cair PT. Capsugel Indonesia. Di bawah bimbingan. Ir. Andes Ismayana, MT. 2006

RINGKASAN

Eceng gondok (Eichhornia Crassipes) merupakan tanaman air yang dapat tumbuh dengan cepat di daerah tropis. Tanaman ini mampu beradaptasi dengan baik, sehingga penyebarannyapun sangat cepat. Eceng gondok (Eichhornia Crassipes) mampu menyerap berbagai zat yang terkandung dalam air, baik terlarut maupun tersuspensi.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan tanaman eceng gondok (Eichhornia crasipes) untuk tumbuh dan berkembang biak dalam effluen limbah cair. Selain itu, bertujuan pula untuk mengetahui kemampuan tanaman dalam menurunkan senyawa nitrogen yang terdapat dalam eflluen limbah. Pada kolam percobaan diberikan dua perlakuan, yaitu perbedaan bobot basah tanaman eceng gondok dan perbedaan beban nitrogen yang terdapat dalam air kolam percobaan. Hal tersebut dilakukan untuk mengetahui pengaruh keduanya terhadap kemampuan tumbuh tanaman dan kemampuan tanaman menyerap senyawa nitrogen dari dalam air. Namun sebelumnya dilakukan karakterisasi efluen limbah cair untuk mengetahui sifat dari efluen yang akan dijadikan bahan utama dalam penelitian. Kemudian data yang diperoleh diolah dengan menggunakan rancangan acak lengkap faktorial dengan tiga factor dan Microsoft Excell 2003.

Selama penelitian berlangsung, terjadi perubahan kandungan senyawa nitrogen yang terdapat pada kolam percobaan. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh data bahwa penurunan total nitrogen terbesar terjadi pada kolam A1 (73.05%), kemudian kolam A2 (67.04%), kolam B1 (65.93%) dan penurunan total nitrogen terendah terjadi pada kolam B2 (60.66%). Persen penurunan ammonia tertinggi terdapat pada kolam B1 (72.7%), kemudian kolam B2 (36.4%), dan kolam A1 (27.3%), sedangkan pada kolam A2 terjadi peningkatan jumlah ammonia sebesar 54.5%. Dengan demikian kondisi kolam B1 sesuai dengan kondisi yang dibutuhkan tanaman untuk menurunkan jumlah ammonia. Persentase penurunan nitrat terbesar terdapat pada kolam A1 (71.43%),kemudian kolam A2 (70.86%), kolam B1 (65.14%) dan presentase penurunan nitrat terendah pada kolam B2 (61.43%). Dilihat dari presentase penurunan, senyawa nitrat memiliki kecenderungan penurunan yang sama dengan total nitrogen, dimana penurunan keduanya optimum berada pada kolam A1.

Penurunan senyawa nitrogen disebabkan karena kemampuan tanaman dalam menyerap senyawa-senyawa tersebut sebagai unsur hara yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. Hal ini dibuktikan dengan adanya pertambahan bobot (basah) tanaman eceng gondok, laju pertumbuhan rata-rata tanaman (RGR) yang berada pada selang 0.95-1.17%/hari dan kemampuannya untuk berganda (DT), dimana waktu tercepat yang dibutuhkan adalah 0.49 hari dan 1.27 hari untuk tanaman yang memiliki nilai RGR yang rendah.

(3)

Hanni Daylistio.R. F34101095. Study of Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) at Degradation Nitrogen Compound Effluent Waste Water PT. Capsugel Indonesia. Di bawah bimbingan. Ir. Andes Ismayana, MT. 2006

SUMMARY

Eceng gondok (Eichhornia crassipes) is a water hyacinth that can grow fast in tropical area. This plant have a good adaptation and have a certain capacity to absorp suspended solid and soluble solid.

The purpose of the research is to identify the ability of this plant to grow in a effluent waste water and to identify the ability of this plant to reduce the nitrogen compound in the effluent waste water. There are two kinds of methods that used in the research pool, which is two give a weighter of the plant and two give a more nitrogen compound. Two kind of methods are used to identify the effect of boths methods in the way the plant grows and the ability to absorp nitrogen in a effluent waste water. But before that, there was a pre research to know the characteristics of the effluent waste water that will be used. The data produced was processed with complete random design with three factor and Microsoft Excell 2003

During the research there are differences in a nitrogen compound. Total Kjeldahl Nitrogen (TKN) test show the value equal to 0.06%. According to the research is known the biggest reduce of nitrogen happen in A1 (73.05%) than A2 (67.04%), B1 (65.93%), and B2 (60.66%). The biggest reduce of ammonia (NH3) happen in B1 (72.7%) than B2 (36.4%), and A1 (27.3%). But in A2 pool that are increasing in ammonia for 54.5%. So we can conclude that B1 pool is suitable condition for the plant to reduce the ammonia. The biggest nitrat (NO3) reducement happen in A1 pool (71.43%) than A2 (70.86%), B1 (65.14%), and B2 (61.43%). From the data, we can conclude that the nitrat have the same reducement possibility with the total nitrogen which optimal in A1 pool.

The reducement of the nitrogen is caused by the ability of the plant to absorp those compound as nutrients to grow. This is proof with the increasing of the eceng gondok weight. The grow rate of eceng gondok (RGR) is at 0.95-1.17%/day and the day to be doubled (DT) where quickest time required is at 0.49-1.27 day.

(4)

KAJIAN PENGGUNAAN ECENG GONDOK (Eichhornia crassipes) PADA PENURUNAN SENYAWA NITROGEN EFLUEN PENGOLAHAN

LIMBAH CAIR PT. CAPSUGEL INDONESIA

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

HANNI DAYLISTIO RAHMANINGSIH F34101095

2006

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(5)

(6)

SURAT PERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul “Kajian Penggunaan Eceng Gondok (Eichhornia Crassipes) Pada Penurunan Senyawa Nitrogen Efluen Pengolahan Limbah Cair Pt. Capsugel Indonesia adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan dosen Pembimbing Akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.

Bogor, Februari 2006 Yang membuat pernyataan

Hanni Daylistio Rahmaningsih F34101095

(7)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 26 Oktober 1983. Penulis merupakan anak pertama dari enam bersaudara yang merupakan anak dari pasangan M. Dawam Yusuf dan Sri Lestari.

Pada tahun 1989 Penulis memulai pendidikan di SDN Ciampea I dan lulus pada tahun 1995. Kemudian pada tahun 1995 Penulis melanjutkan pendidikan di SMP Negeri 4 Bogor dan lulus pada tahun 1998. Pada tahun 1998 Penulis melanjutkan pendidikan di SMU Negeri 2 Bogor dan lulus pada tahun 2001. Tahun 2001 Penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Pada tahun 2004 Penulis melakukan kegiatan praktek lapang di PTPN VIII Cianjur dengan judul “Mempelajari Proses Produksi Teh Hitam Orthodoks dan Penanganan Limbah Industri”. Selanjutnya pada tahun 2005 Penulis melaksanakan penelitian dengan judul “Kajian Penggunaan Eceng Gondok (Eichhornia Crassipes) Pada Penurunan Senyawa Nitrogen Efluen Pengolahan Limbah Cair Pt. Capsugel Indonesia” di bawah bimbingan Ir. Andes Ismayana, MT.

(8)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT, Tuhan semesta alam yang senantiasa melimpahkan nikmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini. Sholawat serta salam semoga selalu tercurah bagi Rasulullah mulia Nabi Muhammad SAW.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar sarjana pada Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Penulis menyadari bahwa skripsi ini terselesaikan atas bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan rasa tulus dan hormat, Penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Ir. Andes Ismayana, MT. selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan arahan, nasehat dan bimbingannya selama ini.

2. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti dan Ika Amalia.Kartika, STP. MS selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran untuk penyempurnaan skripsi ini

3. Ibu, Bapak, dan adik-adikku tercinta atas doa, dukungan, motivasi, cinta dan kasih sayangnya yang menguatkan dan meringankan langkah perjalanan ini. 4. Bapak Edi Suyadi selaku Plant Manager PT. Capsugel Indonesia, Bapak

Idwan selaku QE. Manager, dan Bapak Steven yang telah mengizinkan penulis melakukan penelitian

5. Bapak Maryudi selaku operator IPAL atas segala bantuan dan bimbingannya selama penulis melakukan penelitian

6. Keluarga besar Lab TML, terimakasih atas segala bantuan yang diberikan 7. TINers 38 atas persaudaraan dan persahabatannya selama ini.

8. Semua pihak yang telah memberi dukungan dan bantuan yang tidak dapat Penulis sebutkan satu persatu.

Penulis berharap semoga hasil tulisan yang sederhana ini dapat menjadi pembelajaran untuk menjadi lebih baik lagi di masa yang akan datang serta dapat bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.

Bogor, Februari 2006 Penulis

(9)

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... ii

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR LAMPIRAN ... vi

I. PENDAHULUAN ... 1

A. LATAR BELAKANG ... 1

B. TUJUAN ... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

A. ECENG GONDOK (Eichhornia crassipes)... 3

1. Biologi Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) ... 3

2.Kemampuan Eceng Gondok Dalam Penyerapan Air Limbah ... 6

B. NITROGEN ... 8

1. Ammonia (NH3) ... 10

2. Nitrat (NO3)... 12

3. Degradasi Nitrogen ... 12

a.Ammonifikasi... 13

b.Nitrifikasi ... 13

III. METODE PENELITIAN ... 16

A. BAHAN DAN ALAT ... 16

B. METODOLOGI ... 16

1. Karakterisasi Efluen Pengolahan Limbah Cair ... 17

2. Penelitian Pendahuluan ... 17

3. Penelitian Utama ... 18

C. ANALISIS DATA ... 20

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 22

A. KARAKTERISASI EFLUEN PENGOLAHAN LIMBAH CAIR ... 22

(10)

Halaman

D. PENELITIAN UTAMA... 28

1. Berat Basah, Laju Pertumbuhan Relatif (RGR) dan Waktu Berganda (DT) Tanaman ... 28

2. Pertumbuhan Tanaman Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) ... 31

3. Pengaruh Tanaman Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) Terhadap Kandungan Senyawa Nitrogen ... 34

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 45

A. KESIMPULAN ... 45

B. SARAN ... 46

DAFTAR PUSTAKA ... 47

(11)

KAJIAN PENGGUNAAN ECENG GONDOK (Eichhornia crassipes) PADA PENURUNAN SENYAWA NITROGEN EFLUEN PENGOLAHAN

LIMBAH CAIR PT. CAPSUGEL INDONESIA

Oleh

HANNI DAYLISTIO RAHMANINGSIH F34101095

2006

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(12)

RINGKASAN

(13)

SUMMARY

(14)

KAJIAN PENGGUNAAN ECENG GONDOK (Eichhornia crassipes) PADA PENURUNAN SENYAWA NITROGEN EFLUEN PENGOLAHAN

LIMBAH CAIR PT. CAPSUGEL INDONESIA

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

HANNI DAYLISTIO RAHMANINGSIH F34101095

2006

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(15)

(16)

SURAT PERNYATAAN

Bogor, Februari 2006 Yang membuat pernyataan

Hanni Daylistio Rahmaningsih F34101095

(17)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 26 Oktober 1983. Penulis merupakan anak pertama dari enam bersaudara yang merupakan anak dari pasangan M. Dawam Yusuf dan Sri Lestari.

(18)

KATA PENGANTAR

1. Ir. Andes Ismayana, MT. selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan arahan, nasehat dan bimbingannya selama ini.

2. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti dan Ika Amalia.Kartika, STP. MS selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran untuk penyempurnaan skripsi ini

Idwan selaku QE. Manager, dan Bapak Steven yang telah mengizinkan penulis melakukan penelitian

5. Bapak Maryudi selaku operator IPAL atas segala bantuan dan bimbingannya selama penulis melakukan penelitian

6. Keluarga besar Lab TML, terimakasih atas segala bantuan yang diberikan 7. TINers 38 atas persaudaraan dan persahabatannya selama ini.

8. Semua pihak yang telah memberi dukungan dan bantuan yang tidak dapat Penulis sebutkan satu persatu.

Penulis berharap semoga hasil tulisan yang sederhana ini dapat menjadi pembelajaran untuk menjadi lebih baik lagi di masa yang akan datang serta dapat bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.

Bogor, Februari 2006 Penulis

(19)

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... ii

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR LAMPIRAN ... vi

I. PENDAHULUAN ... 1

A. LATAR BELAKANG ... 1

B. TUJUAN ... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

A. ECENG GONDOK (Eichhornia crassipes)... 3

1. Biologi Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) ... 3

2.Kemampuan Eceng Gondok Dalam Penyerapan Air Limbah ... 6

B. NITROGEN ... 8

1. Ammonia (NH3) ... 10

2. Nitrat (NO3)... 12

3. Degradasi Nitrogen ... 12

a.Ammonifikasi... 13

b.Nitrifikasi ... 13

III. METODE PENELITIAN ... 16

A. BAHAN DAN ALAT ... 16

B. METODOLOGI ... 16

1. Karakterisasi Efluen Pengolahan Limbah Cair ... 17

2. Penelitian Pendahuluan ... 17

3. Penelitian Utama ... 18

C. ANALISIS DATA ... 20

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 22

A. KARAKTERISASI EFLUEN PENGOLAHAN LIMBAH CAIR ... 22

(20)

Halaman

D. PENELITIAN UTAMA... 28

1. Berat Basah, Laju Pertumbuhan Relatif (RGR) dan Waktu Berganda (DT) Tanaman ... 28

2. Pertumbuhan Tanaman Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) ... 31

3. Pengaruh Tanaman Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) Terhadap Kandungan Senyawa Nitrogen ... 34

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 45

A. KESIMPULAN ... 45

B. SARAN ... 46

DAFTAR PUSTAKA ... 47

(21)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Metode pengukuran parameter yang diuji ... 17

Tabel 2. Perlakuan penelitian pendahuluan... 18

Tabel 3. Perlakuan penelitian utama ... 19

Tabel 4. Kondisi efluen pengolahan limbah cair sebelum pengujian ... 24

Tabel 5. Kondisi efluen pengolahan limbah cair pada penelitian pendahuluan ... 25

Tabel 6. Kondisi tanaman eceng gondok (Eichhornia crassipes) selama penelitian pendahuluan……….….. 27

Tabel 7. Pengamatan bobot tanaman, RGR, dan DT eceng gondok... 28

Tabel 8. Perbandingan jumlah nitrat dengan berat eceng gondok (g NO3/g eceng gondok)………. 29

(22)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1. Morfologi eceng gondok ... 4 Gambar 2. Sistem perakaran eceng gondok... 6 Gambar 3. Diagram sebuah sel tumbuhan hipotetis ... 7 Gambar 4. Diagram siklus nitrogen di alam ... 9 Gambar 5. Mekanisme reaksi kolam aerobik... 15 Gambar 6. Tataletak bak percobaan... 19 Gambar 7. Bagan alir proses pengolahan air limbah ... 23 Gambar 8. Grafik laju pertumbuhan relatif (RGR) dan

waktu berganda (DT) eceng gondok ... 30 Gambar 9. Grafik perubahan nilai nitrogen total ... 35 Gambar 10. Pengaruh perlakuan terhadap kandungan ammonia (NH3)

pada effluent... 36 Gambar 11.Pengaruh perlakuan terhadap kandungan nitrat (NO3)... 38 Gambar 12. Pengaruh perlakuan terhadap kandungan oksigen terlarut

(DO, mg/l) ... 42 Gambar 13. Pengaruh perlakuan terhadap temperatur ... 43

(23)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Gambaran siklus nitrogen pada air permukaan ... 50 Lampiran 2. Prosedur analisa ... 51 Lampiran 3. Hasil pengamatan terhadap jumlah nitrogen total (mg/l)... 55 Lampiran 4. Perubahan jumlah nitrat (NO3, mg/l) selama pengamatan... 56 Lampiran 5. Perubahan jumlah NH3 (mg/l) selama waktu pengamatan ... 57 Lampiran 6. Kondisi proses selama penelitian utama…………..………….. 58 Lampiran 7. Analisis keragaman dan uji lanjut Duncan

terhadap jumlah ammonia (NH3) pada efluen

pengolahan limbah cair……….. 59 Lampiran 8. Analisis keragaman dan uji lanjut Duncan

terhadap jumlah nitrat (NO3) pada efluen

pengolahan limbah cair……….. 61 Lampiran 9. Analisis keragaman dan uji lanjut Duncan

terhadap tinggi rata-rata eceng gondok pada

efluen pengolahan limbah cair………….……….. 63 Lampiran 10. Baku mutu perairan berdasarkan kelas,

PP No. 82 Tahun 2001 tentang pengelolaan kualitas air

dan pengendalian pencemaran udara ... 65 Lampiran 11. Desain Kolam Aerobik... 68

(24)

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Eceng gondok (Eichhornia crassipes) merupakan tanaman air yang dapat tumbuh dengan cepat di daerah tropis. Tanaman ini mampu beradaptasi dengan baik, sehingga penyebarannyapun sangat cepat. Eceng gondok (Eichhornia crassipes) mampu menyerap berbagai zat yang terkandung di dalam air, baik terlarut maupun tersuspensi. Jumlah nitrat yang tinggi dalam perairan dapat direduksi dengan pemanfaatan tanaman eceng gondok (Eichhornia crassipes). Menurut Sato dan Kondo (1978), eceng gondok mampu menurunkan kandungan nitrat dalam efluen pengolahan limbah cair. Penanaman eceng gondok (Eichhornia crassipes) dapat mereduksi nitrat sebesar 78%.

Karena kemampuan tanaman eceng gondok tersebut dalam menyerap berbagai zat terlarut dan tersuspensi dan menurunkan senyawa nitrogen dari dalam air, maka tanaman ini banyak digunakan dalam kolam-kolam stabilisasi untuk menstabilkan efluen pengolahan limbah cair sebelum dibuang ke lingkungan. Kolam eceng gondok menyediakan proses yang terus mempertahankan keuntungan-keuntungan kolam air limbah biasa dan sekaligus menghalangi perkembangan massal ganggang yang merupakan kelemahan dari sistem kolam air limbah biasa. Di negara berkembang kolam eceng gondok paling sering ditempatkan sebagai tahap utama pembersihan secara biologis dengan kolam pengendap anaerob. Kolam ini sesuai untuk mengolah air limbah yang berasal dari rumah tangga, industri, dan air limbah campuran dari rumah tangga dan industri. Dengan demikian, dilihat dari sisi pembersihan air limbah, tanaman eceng gondok (Eichhornia crassipes) merupakan suatu jenis tanaman air yang sangat kuat dan potensial.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Bernata (2004), efluen pengolahan limbah cair PT. Capsugel Indonesia masih mengandung senyawa nitrogen yang cukup tinggi. Oksidasi ammonia-nitrogen pada kolam aerasi menimbulkan peningkatan konsentrasi nitrat pada efluen pengolahan limbah

(25)

cair IPAL hingga mencapai rata-rata 46.1 mg/l NO3-N melebihi batasan yang ditetapkan sesuai Baku Mutu I, yaitu sebesar 20 mg/l NO3-N. Dengan adanya kelebihan jumlah senyawa nitrogen tersebut dapat berpotensi untuk memberikan dampak yang negatif terhadap lingkungan. Potensi bahaya yang ditimbulkan oleh adanya kelebihan nitrogen tersebut memerlukan adanya penanganan terhadap efluen tersebut harus lebih ditingkatkan.

Adapun dampak yang ditimbulkan oleh tingginya senyawa nitrogen dalam perairan di antaranya adalah dapat menstimulasi pertumbuhan ganggang yang tak terbatas dan penurunan kandungan oksigen telarut sehingga menyebabkan kematian ikan. Selain itu pembuangan efluen pengolahan limbah cair yang mengandung konsentrasi nitrat yang tinggi dapat menyebabkan keracunan pada bayi dan balita, Oksidasi oleh nitrit-besi dalam hemoglobin membentuk methemoglobin. Methemoglobin tidak mampu mengikat molekul oksigen, sehingga kulit menjadi kebiru-biruan hal ini menyebabkan suatu kondisi kesehatan yang bernama Methemoglobinemia (blue babies).

Salah satu cara yang dapat digunakan untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan kolam stabilisasi yang ditanami oleh tanaman eceng gondok sebagai bahan penyerap nitrogen. Namun demikian dalam hal ini perlu diperhatikan beberapa hal yang dapat mempengaruhi proses penyerapan senyawa nitrogen tersebut, di antaranya adalah jumlah bobot basah tanaman yang ditanam pada kolam stabilisasi dan jumlah senyawa nitrogen pada kolam stabilisasi.

B. TUJUAN

Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Mempelajari pengaruh perbedaan bobot basah eceng gondok yang ditanam terhadap penurunan kandungan senyawa nitrogen pada efluen pengolahan limbah cair

2. Mempelajari pengaruh perbedaan beban kandungan nitrogen awal pada penurunan kandungan senyawa nitrogen oleh tanaman eceng gondok (Eichhornia crassipes)

3. Mengetahui kemampuan pertumbuhan eceng gondok pada kolam stabilisasi efluen pengolahan limbah cair.

(26)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. ECENG GONDOK (Eichornia crasipes)

1. Biologi Eceng Gondok (Eichornia crasipes)

Eceng gondok (Eichornia crasipes) merupakan mikrophyta akuatik yang mampu menyerap senyawa-senyawa kimia dalam perairan. Dinyatakan dari berat kering 2.9 ton/ha/th, eceng gondok mampu menyerap fosfor (ortofosfat) sebesar 157 kg dan nitrogen (Nitrat-NH3) sebanyak 693 kg (Mitchell, 1974).

Eceng gondok mampu berkembang biak secara generatif (seksual) dan vegetatif (aseksual). Perkembangbiakan vegetatif lebih umum dibandingkan generatif. Induk eceng gondok memperpanjang stolonnya kemudian tumbuh anaknya diujung stolon.

Pertumbuhan eceng gondok memerlukan cahaya yang cukup. Suhu optimum untuk pertumbuhannya antara 27 – 30oC, sehingga di daerah tropik tumbuhan ini dapat berkembang dengan baik. Pertumbuhan terhenti pada suhu dibawah 10oC atau diatas 40oC, dan akan mati pada suhu dibawah 0oC atau pada 45oC dalam 48 jam (Gopal dan Sharma, 1981). Faktor lain yang mempengaruhi pertumbuhannya adalah pH. Kisaran pH optimum untuk pertumbuhannya adalah antara 6-8 (Gopal dan Sharma, 1981). Pada pH 4, tumbuhan ini menyerap lebih banyak P, dan pada pH 7 lebih banyak menyerap N dan K (Gopal dan Sharma, 1981). Pada pH 5 eceng gondok bertambah berat keringnya 17.4% atau 8 kali lebih besar dibandingkan pada pH 7 (5.4%). Kemudian pada pH 5 jumlah individu eceng gondok akan berlipat dua setelah 10 – 15 hari dengan pertambahan individu 20%/hari dan pertambahan berat basah 13.8%/hari atau sekitar 15 g berat kering/m2/hari.

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Sukar (1987), pertumbuhan eceng gondok tertinggi tercapai pada umur 3-4 minggu.

(27)

Pengukuran laju pertumbuhan relatif didasarkan pada berat kering yang diukur mulai tahap bertunas sampai tahap berbunga.

Kemampuan eceng gondok untuk menyerap senyawa kimia dalam air tidak terlepas dari aspek fisiologis tumbuhan itu sendiri. Menurut Larcher (1980), senyawa kimia yang diabsorbsi tumbuhan dapat diakumulasi dalam jaringan vascular tumbuhan atau digunakan untuk proses metabolisme tumbuhan.

Tumbuhan eceng gondok terdiri atas helai daun, pengapung, leher daun, ligula, akar, akar rambut, ujung akar, dan stolon yang dijadikan sebagai tempat perkembangbiakan vegetatif. Gambar 1 ini menunjukkan morfologi dari tumbuhan eceng gondok:

Gambar 1. Morfologi Eceng Gondok Keterangan:

B = Helai daun (leaf blade) F = Pengapung (float) I = Leher daun (Isthmus) L = Ligula

R = akar (Root)

rh = Akar rambut (root hair) rc = Ujung akar

(28)

Eceng gondok merupakan tanaman yang berakar serabut dan tidak bercabang, mempunyai tudung akar yang mencolok. Akarnya memproduksi sejumlah besar akar lateral, yaitu 70 buah/cm. Akar menunjukkan variasi yang kecil dalam ketebalan, tetapi panjangnya bervariasi mulai dari 10 – 300 cm. Sistem perakaran eceng gondok pada umumnya lebih dari 50% dari seluruh biomassa tumbuhan, tetapi perakarannya kecil apabila tumbuh dalam lumpur. Tumbuhan yang tumbuh pada limbah domestik mencapai tinggi sampai 75 cm, tetapi sistem perakarannya pendek (Wakefield, 1962). Sumber lain menjelaskan bahwa eceng gondok yang tumbuh pada air yang kaya akan unsur hara mempunyai petiole (batang) yang panjangnya lebih dari 100 cm, tetapi akarnya pendek yaitu kurang dari 20 cm (Bagnall et al.,1974). Sementara itu dalam perairan yang miskin hara panjang petiole kurang dari 20 cm tetapi panjang akarnya lebih dari 60 cm. Berdasarkan pengamatan Das (1968) menunjukkan bahwa ada hubungan kuat antara panjang akar dengan panjang daun.

Mollenhauer (1967) mengadakan penelitian secara detail tentang struktur tudung akar, dan hasilnya menunjukkan bahwa terdapat banyak vakuola tanpa noda (zat warna tebal) di dalam tudung akar.

Eceng gondok memiliki lubang stomata yang besar, yaitu dua kali lebih besar dibandingkan dengan kebanyakan tumbuhan lain dan jarak antar stomata adalah delapan kali besarnya lubang (Penfound dan Earle, 1948).

Hal-hal di atas mempengaruhi kemampuan eceng gondok dalam penyerapan berbagai unsur hara dan senyawa kimia lainnya dari dalam air. Adapun sistem perakaran eceng gondok ditunjukkan pada Gambar 2 berikut ini:

(29)

2. Kemampuan Eceng Gondok (Eichornia crasipes) Dalam Penyerapan Air Limbah

Dari berbagai penelitian, eceng gondok mampu menyerap zat yang terkandung di dalam air limbah yang cukup besar. Penelitian tersebut meliputi limbah kota, pabrik kelapa sawit, industri farmasi, pabrik karet, tapioka, dan lain-lain.

Eceng gondok memiliki akar yang bercabang-cabang halus. Permukaan akarnya digunakan oleh mikroorganisme sebagai tempat pertumbuhan. Dengan demikian kepadatan organisme dalam sistem meningkat, terutama nitrifikasi yang peka menemukan tempat pertumbuhan yang sesuai dengan pada akar eceng gondok. Nitrifikasi yang dihasilkannya serta denitrifikasi yang kemudian berlangsung dalam sedimen, diamati sebagai proses yang memisahkan zat lemas dalam kolam-kolam eceng gondok (Stowell et all., 1981).

Gambar 2. Sistem perakaran eceng gondok yang tumbuh pada air dengan kadar N yang rendah (Dinges, 1982)

(30)

Menurut Dinges (1982), eceng gondok mampu menurunkan kadar total bakteri coliform dan fecal bakteri coliform limbah kota. Kecepatan dan banyaknya penyerapan dipengaruhi oleh berbagai faktor, misalnya jenis logam/zat pencemar, umur dan ukuran tumbuhan, lamanya kontak berlangsung dan lain-lain (Widiyanto dan Susilo, 1977).

Kemampuan eceng gondok dalam penyerapan adalah karena adanya vakuola dalam struktur sel. Mekanisme penyerapan yang terjadi yaitu dengan adanya bahan-bahan yang diserap menyebabkan vakuola menggelembung, maka sitoplasma terdorong ke pinggiran sel sehingga protoplasma dekat dengan permukaan sel. Hal ini menyebabkan pertukaran atau penyerapan bahan antara sebuah sel dengan sekelilingnya menjadi lebih efisien. Adapun gambaran dari tumbuhan hipotetis dapat dilihat pada Gambar 3 berikut ini:

Gambar 3. Diagram sebuah sel tumbuhan hipotetis diamati di bawah mikroskop elektron (Loveless, 1987)

(31)

Sebuah sel yang bervakuola dapat mencapai ukuran lebih besar dari pada tanpa vakuola. Sitoplasma berfungsi sebagai “bengkel” sel karena di dalamnya berlangsung sebagian besar kegiatan kimiawi antar sel berlangsung melalui dinding sel dngan proses difusi dan osmosa (Loveless, 1987).

Menurut Loveless (1987), kecepatan penyerapan garam mineral dan unsur hara ditentukan pula oleh transpirasi dari tumbuhan tersebut. Eceng gondok memiliki kecepatan transpirasi yang lebih besar apabila dibandingkan dengan tumbuhan lain seperti kayambang (Salvinia sp.). Kecepatan transpirasi tanaman eceng gondok dua kali lebih besar dibandingkan kayambang.

B. NITROGEN

Nitrogen adalah nutrien penting dalam sistem biologis. Nitrogen mengisi sekitar 12% protoplasma bakteri dan 5-6% protoplasma kapang. Nitrogen akan terdapat sebagai nitrogen organik dan nitrogen ammonia dalam air limbah. Proporsinya tergantung degradasi bahan organik yang berlangsung. Senyawa nitrogen organik dapat ditransformasi menjadi nitrogen ammonium dan dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dalam fungsi biologis (Jenie dan Rahayu,1993)

Nitrogen dan senyawanya tersebar secara meluas dalam biosfer. Pada tumbuhan dan hewan, senyawa nitrogen ditemukan sebagai penyusun protein dan klorofil. Meskipun ditemukan dalam jumlah yang melimpah di lapisan atmosfer, nitrogen tidak dapat dimanfaatkan oleh makhluk hidup secara langsung (Dugan, 1972). Nitrogen harus mengalami fiksasi terlebih dulu menjadi NH3, NH4, dan NO3.

Meskipun beberapa organisme akuatik dapat memanfaatkan nitrogen dalam bentuk gas, akan tetapi sumber utama nitrogen di perairan tidak terdapat dalam bentuk gas. Di perairan, nitrogen berupa nitrogen anorganik dan organik. Nitrogen anorganik terdiri atas ammonia (NH3), ammonium (NH4), nitrit (NO2), dan nitrat (NO3). Nitrogen organik berupa asam amino,

(32)

protein, dan urea. Bentuk-bentuk nitrogen tersebut mengalami transformasi sebagai bagian dari siklus nitrogen.

Nitrogen di atmosfer difiksasi oleh organisme, kegiatan industri dan proses kimia. Senyawa nitrogen mengalami dekomposisi menjadi ammonium. Jumlah ammonium akan mengalami peningkatan dengan adanya penguraian bahan organik melalui reaksi ammonifikasi. Ammonium yang ada kemudian terdekomposisi menjadi nitrat melalui reaksi nitrifikasi. Nitrat yang terbentuk dapat terbawa oleh aliran air dan sebagian mengalami reaksi denitrifikasi yang menghasilkan gas nitrogen. Adapun siklus nitrogen di alam ditunjukkan pada Gambar 4 berikut:

Gambar 4. Diagram siklus nitrogen di alam

Sebagian besar dari nitrogen total dalam air dapat terikat sebagai nitrogen organik, yaitu dalam bahan-bahan berprotein. Sumber-sumber nitrogen dalam air dapat bermacam-macam meliputi hancuran bahan organik, buangan domestik, limbah industri, limbah perikanan, peternakan dan pupuk. Bentuk utama dari nitrogen di air limbah adalah material protein dan urea.

(33)

Dekomposisi oleh bakteri merubahnya menjadi ammonia. Bakteri dapat mengoksidasi ammonia menjadi nitrit dan nitrat dalam lingkungan aerobik. Jumlah nitrogen nitrat yang lebih banyak menunjukkan bahwa air limbah telah distabilkan dengan keberadaan oksigen. Nitrat sebagai nutrien dapat digunakan oleh binatang untuk membentuk N-organik, yaitu protein. Dekomposisi dari ammonia tanaman ataupun binatang oleh bakteri dapat meningkatkan jumlah ammonia (Metcalf dan Eddy, 1991). Nitrit dan nitrat akan dirubah menjadi nitrogen (N2) oleh mikroorganisme dengan proses yang disebut denitrifikasi. Molekul nitrogen atmosfer (N2) difiksasi menjadi ammonia (NH3) dan kemudian ammonia akan diasimilasi menjadi asam amino (Jackson dan Jackson, 2000).

Pada sistem perairan alami, nitrat merupakan senyawa yang paling dominan dan selanjutnya berturut-turut adalah ammonia, dan nitrit. Semua bentuk nitrogen dapat ditemui pada berbagai jenis lingkungan karena sifatnya yang mudah dioksidasi atau direduksi oleh berbagai proses lingkungan (Waite, 1984; Wiesman, 1994). Adapun gambaran dari siklus nitrogen yang terdapat di lingkungan perairan dapat dilihat pada Lampiran 1.

1. Amonia (NH3)

Kadar ammonia di perairan merupakan salah satu parameter kimia perairan yang penting, karena ammonia merupakan bentuk terbanyak dari nitrogen anorganik dalam air. Tingginya kadar ammonia di perairan menunjukkan tingginya kadar bahan organik yang mudah terurai, karena sebagian besar keberadaan ammonia dihasilkan dari proses pembusukan bahan organik oleh mikroorganisme (Effendi, 2003) dan mikroorganisme dapat mengasimilasi N langsung dari bahan organik atau merubah bahan organik menjadi ammonia melalui hidrolisis (Lin, 1987). Amonia sangat mudah larut dalam air dan umumnya merupakan bentuk peralihan serta sumber tambahan nitrogen yang penting bagi pertumbuhan ganggang dan tanaman air lainnya serta merupakan substrat yang diserap oleh sel biota (Brown dan Johnson, 1977). Perairan alami pada umumnya memiliki kandungan ammonia kurang dari 0.1 mg/l (McNeely et al., 1979).

(34)

Menurut Metcalf dan Eddy (1991), ammonia (NH3) terdapat dalam larutan baik dalam bentuk ion ammonium ataupun ammonia, tergantung pada pH dari larutan tersebut. Kemudian Widigdo et al., (2000) menambahkan bahwa ammonia di perairan dapat berasal dari proses dekomposisi bahan organik yang banyak mengandung senyawa nitrogen (protein) oleh mikroba (amonifikasi), ekskresi organisme, reduksi nitrit oleh bakteri, dan pemupukan (jika ada). Jenie dan Rahayu (1993), mengatakan pada bentuk cairan ammonia terdapat dalam dua bentuk, yaitu ammonia bebas atau tidak terionisasi (NH3) dan dalam bentuk ion ammonia (NH4+). Perbandingan ammonia dalam kedua bentuk tersebut sangat dipengaruhi oleh nilai pH dan suhu. Adapun persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:

NH3 + H2O NH4+ + OH-

Salah satu metode untuk mengukur kadar ammonia adalah dengan menggunakan reagen nessler. Reagen nessler merupakan larutan basa kuat kalium merkuri iodida. Larutan tersebut bereaksi dengan NH3 akan membentuk dispersi koloid kuning kecoklatan. Intensitas warna tersebut proporsional dengan jumlah NH3 yang ada.

Menurut Jenie dan Rahayu (1993), konsentrasi ammonia yang tinggi pada permukaan air dapat menyebabkan kematian ikan yang terdapat pada perairan tersebut. Keasaman air atau nilai pH pada perairan sangat mempengaruhi apakah jumlah ammonia yang ada akan bersifat racun atau tidak. Pengaruh pH terhadap toksisitas ammonia ditunjukkan dengan kondisi dimana pada pH yang rendah ammonia akan bersifat racun jika dalam perairan ammonia berada dalam jumlah yang banyak, sedangkan dengan kondisi pH yang tinggi, hanya dengan jumlah ammonia yang rendahpun sudah bersifat racun.

Amonia dapat mengakibatkan keadaan kekurangan oksigen pada air, karena pada konversi ammonia menjadi nitrat membutuhkan 4.5 bagian oksigen untuk setiap bagian ammonia. Dengan keadaan tersebut, maka kadar oksigen terlarut dalam cairan akan turun yang menyebabkan

(35)

makhluk biologis, misalnya ikan tidak dapat hidup (Jenie dan Rahayu, 1991).

2. Nitrat (NO3)

Kandungan nitrat dan nitrit dapat digunakan sebagai indikator status perairan. Kedua parameter ini dalam perairan sangat tergantung pada ketersediaan oksigen terlarut, sumber dan tipe bahan organik, tipe dan kondisi perairan (Uhlman, 1979., Abel, 1989). Nitrat merupakan senyawa terpenting karena dalam senyawa ini lebih mudah diserap oleh tanaman air dan dapat digunakan dalam proses fotosintesa. Dibanding dengan senyawa lainnya, nitrat berada dalam jumlah yang paling banyak dan sumber nitrat berasal dari difusi udara dan oksidasi nitrit (Orth dan Wilderer, 1987). Mahida (1986) mengemukakan bahwa nitrat mewakili produk akhir dan pengoksidasian zat yang bersifat senyawa nitrogen, jadi jumlah nitrat menunjukkan lajunya pembenahan menuju oksidasi lengkap.

Menurut Suryadiputra (1995) didalam kondisi anaerob sekelompok golongan bakteri fakultatif anaerob menggunakan nitrit dan nitrat sebagai terminal penerima elektron nitrat nitrogen diubah menjadi gas nitrogen dalam kondisi tidak ada oksigen dalam air (proses denitrifikasi anoksik).

3. Degradasi Nitrogen

Nitrogen yang terkandung dalam limbah cair pada umumnya berada dalam bentuk nitrogen organik, nitrogen ammoniak, nitrogen nitrit, dan nitrogen nitrat. Nitrogen netral sebagai gas N2 merupakan nitrogen yang sulit untuk bereaksi lagi. Nitrogen lenyap dari larutan sebagai gas, namun dapat juga diserap oleh air dari udara dan digunakan oleh ganggang dan beberapa jenis bakteri untuk pertumbuhan.

Nitrifikasi dan denitrifikasi adalah proses yang secara biologis akan mengkonversi amoniak menjadi gas N2. Proses-proses tersebut akan berlangsung secara otomatis tatkala kondisi lingkungan mengalami perubahan untuk mikroorganisme tersebut hidup. Proses penurunan

(36)

nitrogen dalam limbah cair meliputi proses ammonifikasi, nitrifikasi dan denitrifikasi.

a. Ammonifikasi

Nitrogen pada kebanyakan air limbah cair dan domestik berada dalam bentuk nitrogen organik. Melalui proses yang disebut hidrolisis, nitrogen organik memulai konversi ke ammoniak atau ammonium. Bentuk dari nitrogen tergantung pada pH dan suhu. Ketika pH adalah asam atau netral, mayoritas nitrogen adalah ammonium (NH4+). Ketika pH meningkat melebihi 8.0, nitrogen merupakan amoniak (NH3). Ammonifikasi merupakan reaksi yang merubah nitrogen organik menjadi ammonium menurut reaksi berikut:

N – Organik NH4+

Seiring dengan waktu limbah cair masuk ke dalam instalasi pengolahan, kebanyakan nitrogen organik telah dikonversi menjadi ammonium (Arundel, 2000)

b. Nitrifikasi

Nitrifikasi adalah proses autropik dimana energi untuk pertumbuhan bakteri berasal dari oksidasi senyawa nitrogen, terutama ammonia. Nitrifikasi merupakan konversi secara biologi dari ammonium menjadi nitrogen nitrat, dan dilakukan pada dua tahap proses. Adapun tahapan tersebut adalah sebagai berikut:

Tahap pertama:

Nitrosomonas

NH4+ + 3/2 O2 NO2- + 2H+ + H2O Tahap Kedua:

Nitrobacter

(37)

Persamaan tersebut di atas adalah reaksi yang menghasilkan energi. Nitrosomonas dan Nitrobacter menggunakan energi ini untuk pertumbuhan dan perawatan sel.

Bakteri ini dikenal sebagai “nitrifiers” yang merupakan bakteri aerobik obligat atau hanya aktif jika terdapat oksigen dalam jumlah cukup. Laju pertumbuhan bakteri nitrifikasi dipengaruhi oleh konsentrasi oksigen terlarut (DO). Pada oksigen terlarut kurang dari 0.5 mg/l laju pertumbuhannya minimum. Proses ini dapat berjalan dengan baik jika konsentrasi oksigen dijaga minimum pada 2.0 mg/l. Suhu air juga mempengaruhi tingkat nitrifikasi. Nitrifikasi mencapai laju maksimum pada suhu antara 30oC dan 35oC. Pada suhu 40oC atau lebih, laju nitrifikasi mendekati nol (Metcalf dan Eddy, 1994).

Pada penanganan dan pengolahan limbah cair , terdapat dua cara yang dapat dilakukan, yaitu pengolahan secara fisik dan pengolahan secara biologis. Pengolahan secara biologis pada prinsipnya adalah pemecahan bahan organik. Salah satu sistem yang dapat digunakan adalah dengan dengan memakai kolam stabilisasi aerobik (Moertinah, 1984).

Dalam kolam stabilisasi aerobik, bakteri aerobik mendekomposisi bahan-bahan organik limbah, sedangkan organisme fotosinteik (alga, tumbuhan terapung) mengkonsumsi CO2 dalam fotosintetis dan mengeluarkan O2 ke dalam air (Moertinah, 1984). Gambaran mengenai mekanisme reaksi kolam aerobik dapat dilihat seperti pada Gambar 5 berikut:

(38)

(39)

III. METODE PENELITIAN

A. BAHAN DAN ALAT

Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah efluen pengolahan limbah cair Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) PT. Capsugel Indonesia dan tanaman eceng gondok. Pemilihan eceng gondok yang seragam dalam penelitian ini terkait dengan kemampuan eceng gondok dalam menyerap bahan organik yang terdapat pada air limbah. Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh bahwa data jumlah helai daun tiap rumpun 5-7 helai, tinggi rata-rata eceng gondok 9.68 – 13.25 cm, dan panjang rata-rata diameter rumpun 8.31 – 11.39 cm.

Adapun bahan kimia penunjang meliputi DPD Free Clhorine, Nitrat ver, Digestion solution for COD, pH buffer, Molybdovanadate reagent, nessler reagent, Polivinyl Alcohol, CuSO4, NaSO4, H2SO4 pekat, NaOH 50%, HCl 0.05 N, dan NaOH 0.05 N.

Penelitian ini menggunakan drum plastik dengan kapasitas volume 120 l sebanyak 12 buah. Adapun peralatan lain yang digunakan adalah pH meter, DO meter, spektrophotometer DR 2010, oven, furnace, desikator, kertas saring Whatman seri 41, neraca analitik, cawan alumunium, timbangan digital, labu kjeldahl 25 ml, labu destilasi, erlenmeyer 250 ml, dan buret.

B. METODOLOGI

Penelitian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu karakteristik efluen limbah cair, penelitian pendahuluan dan penelitian utama.

(40)

1. Karakterisasi Efluen Pengolahan Limbah Cair

Karakterisasi efluen pengolahan limbah cair ini bertujuan untuk mengetahui kondisi efluen pengolahan limbah cair sebelum ditanami oleh tanaman eceng gondok. Pada tahap ini dilakukan pengukuran terhadap beberapa parameter, diantaranya pH, DO, suhu, nitrat (NO3), ammonium (NH3) dan total kjeldahl nitrogen (TKN). Adapun metode yang digunakan untuk melakukan pengukuran ini adalah sebagai berikut:

Tabel 1. Metode pengukuran parameter yang diuji (SOP PTCI)

No. Parameter Satuan Cara Analisis Alat

1 pH - Potensiometrik pH meter

2 DO mg/l Potensiometrik DO meter 3 Suhu (T) OC Kalorimetrik Thermometer 4 Amonium

(NH3)

mg/l Spectrophotometric Spectrophotometer

5 Nitrat (NO3) mg/l Spectrophotometric Spectrophotometer

6 TKN % Titrimetrik Kjeldahl

7 Cl2 mg/l Spectrophotometric Spectrophotometer

2. Penelitian Pendahuluan

Pada penelitian pendahuluan dilakukan pengenceran terhadap efluen pengolahan limbah cair PT. Capsugel Indonesia. Kemudian dilakukan pengamatan terhadap pertumbuhan tanaman eceng gondok yang ditanam pada efluen pengolahan limbah cair.

Pengenceran efluen pengolahan limbah cair bertujuan untuk mengetahui tingkat kemampuan pertumbuhan eceng gondok pada tiap-tiap efluen pengolahan limbah cair IPAL PTCI yang telah diencerkan, yang kemudian akan menjadi dasar bagi percobaan penyerapan oleh tanaman eceng gondok.

(41)

Pada bagian ini, efluen pengolahan limbah cair PTCI diencerkan dengan pengenceran 1-5 kali, kemudian tanaman eceng gondok ditanam pada media tersebut, setelah itu dilakukan pengukuran pH, suhu, DO, nitrat, ammonia, dan klorin pada awal pengamatan dan selanjutnya dilakukan pengamatan terhadap kemampuan tumbuh tanaman eceng gondok serta kondisi proses yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman, meliputi pH, DO, dan suhu serta tingkat kemampuan tanaman dalam menurunkan kadar nitrogen (amonium dan nitrat) pada akhir pengamatan yang terkandung dalam efluen pengolahan limbah cair IPAL PTCI. Berikut ini tabel pengenceran (efluen pengolahan limbah cair IPAL : air sumur) pada penelitian pendahuluan :

Tabel 2. Perlakuan Penelitian pendahuluan Perlakuan Perbandingan

E1 100 % air buangan IPAL

E2 1 : 1

E3 1 : 2

E4 1 : 3

E5 1 : 4

E6 1 : 5

Tanaman eceng gondok yang digunakan adalah tanaman yang seragam dengan melihat jumlah helai daun, panjang akar, tinggi tanaman, dan diameter rumpun eceng gondok (Eichhornia crassipes). Berdasarkan hasil pengamatan tanaman eceng gondok yang digunakan adalah tanaman dengan jumlah helai daun tiap rumpun 5-7 helai, tinggi rata-rata eceng gondok 9.68 – 13.25 cm, dan panjang rata-rata diameter rumpun 8.31 – 11.39 cm.

3. Penelitian Utama

Hal yang dilakukan dalam penelitian utama adalah memberikan perlakuan terhadap air buangan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman eceng gondok dan pengaruhnya terhadap efisiensi

(42)

penyerapan nitrat (NO3) dan ammonium (NH3) serta nitrogen total oleh tanaman Eceng gondok (Eichhornia crassipes). Reaktor kolam yang digunakan dibagi menjadi empat bagian dengan dua kali ulangan.

Pada kolam percobaan diberikan dua perlakuan, yaitu perbedaan pada bobot basah tanaman eceng gondok dan jumlah beban nitrogen dalam kolam percobaan. Berikut ini tabel yang menunjukan perlakuan yang diberikan pada penelitian utama:

Tabel 3. Perlakuan penelitian utama

Perlakuan Jumlah beban nitrogen (mg)

Bobot basah eceng gondok (g)

Penutupan permukaan kolam

(%)

A1 217 358 25

A2 217 640 50

B1 433 350 25

B2 433 618 50

Tata letak bak percobaan pada penelitian utama ditentukan secara acak. Adapun tataletak bak percobaan ditunjukkan pada Gambar 6 berikut:

A2 A1 A2 A1

B2 B1 B2 B1

Gambar 6. Tataletak bak percobaan

Kedelapan bak percobaan diisi dengan efluen IPAL PTCI yang telah diencerkan secara “Batch Loading” (pengisian sekaligus).

(43)

C. ANALISIS DATA

Data yang diperoleh diperhitungkan dengan mengukur laju pertumbuhan relatif tanaman (Relative Growth Rate, RGR) dan kemampuannya untuk berganda (Double Time, DT). Adapun rumus yang digunakan untuk menghitungnya adalah sebagai berikut:

RGR = Ln Xt – Ln Xo t

Dimana:

Xo = Berat basah awal (g)

Xt = Berat basah setelah waktu ke-t t = Waktu (hari)

Perhitungan waktu berganda eceng gondok ditentukan berdasarkan laju pertumbuhan relatif tanaman (RGR).

DT = Ln 2 RGR Dimana:

RGR = Laju Pertumbuhan Relatif Tanaman (%/hari) (Mitchell, 1974)

Data hasil pengujian yang telah diperoleh dianalisis dengan menggunakan pendekatan grafis berdasarkan hubungan antara lamanya waktu pengujian dengan nilai penurunan parameter-parameter yang diuji. Analisa data diolah dengan menggunakan Microsoft Excell 2003, hasil analisa yang telah diperoleh kemudian dicari model matematikanya. Model matematika yang digunakan adalah berdasarkan grafik dari hubungan antara x dan y, dimana x adalah lamanya waktu pengujian dan y adalah penurunan konsentrasi dari parameter-parameter yang diuji. Rancangan percobaan yang digunakan pada penelitian ini adalah rancangan acak lengkap faktorial dengan dua kali ulangan. Adapun faktor yang digunakan yaitu jumlah bobot basah tanaman eceng gondok dan jumlah beban nitrogen yang ada pada kolam percobaan. Menurut Walpole (1995), rancangan acak lengkap dicirikan dengan diberikannya perlakuan

(44)

secara acak pada seluruh bahan percobaan. Model rancangan yang digunakan adalah sebagai berikut :

Yijk = μ + Ti + Xj + εijk Dimana :

Yijk = Peubah respon ulangan ke-k (1,2) karena interaksi dari dua perlakuan yang diberikan

μ = Pengaruh rata-rata sebenarnya

Ti = Pengaruh penanaman eceng gondok pada bobot basah yang berbeda

Xj = Pengaruh perbedaan beban nitrogen yang diberikan

εij = Galat percobaan ulangan ke-j (1,2) karena pengaruh faktor yang diberikan

Data diolah dengan menganalisa keragaman untuk melihat pengaruh perlakuan-perlakuan yang diberikan. Analisa keragaman dilanjutkan dengan uji lanjut wilayah berganda Duncan untuk perlakuan yang menunjukkan perbedaan nyata (F hitung > F tabel).

(45)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. KARAKTERISASI EFLUEN PENGOLAHAN LIMBAH CAIR IPAL` PT. CAPSUGEL INDONESIA

Limbah cair PT. Capsugel Indonesia berasal dari air buangan proses pencucian disk (disc wash) dan sebagian limbah domestik. Efluen pengolahan limbah cair adalah air buangan hasil dari pengolahan limbah cair pada Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) yang telah melalui beberapa tahapan proses.

Pengolahan limbah cair di PTCI meliputi pengolahan secara fisika, kimia, dan biologi. Pengolahan limbah secara fisika meliputi: penurunan suhu, penyaringan, ekualisasi, pengendapan dan pengadukan (mixing). Pengolahan secara kimia meliputi: koagulasi dan flokulasi, presipitasi, pengaturan pH, oksidasi dan desinfeksi. Pengolahan biologis meliputi nitrifikasi dan denitrifikasi.

Adapun urutan dari tahapan proses tersebut adalah air limbah mengalir ke dalam bak ekualisasi sehingga konsentrasi dan debit menjadi homogen, kemudian dilakukan penurunan suhu, karena suhu air dari proses produksi mencapai 80oC-100oC. Setelah dilakukan penurunan suhu, pH limbah cair diatur secara kontinu pada pH 6.5 - 8.5 dan kemudian masuk ke dalam proses denitrifikasi dan nitrifikasi. Untuk membantu pengendapan bahan pencemar yang tidak dapat mengendap dengan cara gravitasi maka dilakukan proses flokulasi – koagulasi dan kemudian diendapkan pada bak sedimentasi. Setelah dari bak sedimentasi, limbah cair masuk ke dalam proses klorinasi untuk menghilangkan mikroorganisme pathogen, setelah itu disaring dengan menggunakan filter zeolit untuk menyerap material yang tersisa pada air limbah. Adapun bagan alir proses pengolahan air limbah adalah sebagai berikut:

(46)

Keterangan:

: Aliran proses : Aliran bahan kimia

(47)

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, diperoleh data awal efluen pengolahan limbah cair IPAL sebagai berikut:

Tabel 4. Kondisi efluen pengolahan limbah cair sebelum pengujian

Parameter Satuan Nilai

Total Kjeldahl Nitrogen (TKN) % 0.06

Ammonia (NH3) mg/l 0.1

Nitrat (NO3) mg/l 16.5

pH - 8.01

hSuhu (T) oC 29

Klorin (Cl2) mg/l 0.84

Berdasarkan tabel 4 di atas, diketahui bahwa efluen pengolahan limbah cair IPAL PTCI masih memiliki jumlah nitrat (NO3) yang cukup tinggi. Tingginya nilai nitrat (NO3) ini dimungkinkan karena bahan baku produksi yang berupa gelatin yang merupakan senyawa turunan protein, selain itu dapat pula disebabkan karena adanya proses nitrifikasi pada pengolahan limbah cair PTCI dimana proses nitrifikasi merupakan konversi secara biologi dari ammonium menjadi nitrogen-nitrat.

Adapun senyawa nitrogen yang lain memiliki nilai yang rendah dan berdasarkan pengujian yang dilakukan, diperoleh nilai Total Kjeldahl Nitrogen (TKN) yang sangat kecil (0.06%). Total kjeldahl nitrogen menunjukkan jumlah dari nitrogen organik dan nitrogen anorganik. Nilai total kjeldahl yang dihasilkan tersebut menunjukkan bahwa nitrogen yang terdapat pada efluen pengolahan limbah cair merupakan nitrogen yang bersifat anorganik (N-ammonia bebas).

Berdasarkan hasil pengujian, diperoleh pula nilai klorin yang tinggi pada efluen pengolahan limbah cair, sehingga nilai klorin yang ada melebihi baku mutu golongan I (0.03 mg/l) berdasarkan PP. No. 82 Tahun 2001. Tingginya kandungan klorin ini disebabkan karena adanya proses klorinasi pada pengolahan limbah cair PTCI dimana terdapat penambahan kaporit atau kalsium hipoklorit 1% dengan tujuan untuk menghilangkan mikroorganisme

(48)

pathogen. Nilai pH yang tinggi menunjukkan bahwa sebagian besar limbah berasal dari senyawa-senyawa organik, seperti protein yang kemudian didekomposisi menjadi ammonia (NH3).

Beban air buangan selama penelitian sangat fluktuatif, terutama pada parameter ammonium-nitrogen. Amonia, fosfat, BOD, dan COD merupakan parameter yang secara umum menjadi beban limbah cair, yang mana beban tersebut pada instalasi Pengolahan Limbah Cair (IPAL) PTCI dihasilkan dari pencucian disk (disk wash) dan sebagian limbah domestik.

B. PENELITIAN PENDAHULUAN

Pada penelitian pendahuluan dilakukan pengamatan terhadap pertumbuhan eceng gondok, pH, dan DO (Demand Oxygen). Tanaman eceng gondok yang digunakan berasal dari lingkungan sekitar, dimana sebelum ditanam pada efluen, tanaman eceng gondok distabilkan pada air bersih selama satu hari. Adapun hasil pengamatan pada penelitian pendahuluan dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 5. Kondisi efluen pengolahan limbah cair pada penelitian pendahuluan

pH DO (mg/l) Suhu (o_C)

Waktu (hari) Waktu (hari) Waktu (hari) Kolam

0 3 6 9 0 3 6 9 0 3 6 9 E1 7.7 7.39 7.65 7.46 4.70 3.95 4.20 4.71 28.9 27.2 27.1 25.4 E2 7.18 7.46 7.77 7.57 4.56 5.35 4.90 5.32 28.7 27.4 27.4 25.9 E3 6.90 7.20 7.21 7.35 4.64 4.58 4.68 4.99 28.8 27.2 27.1 25.5 E4 6.75 7.15 7.56 7.29 4.71 4.82 4.77 4.50 29.1 27.3 27.6 25.5 E5 6.5 7.16 7.28 7.42 4.20 4.68 4.71 4.82 28.7 27.1 27.7 25.6 E6 6.27 7.15 7.26 7.34 3.85 4.45 4.42 4.69 28.8 27.4 27.5 25.7

Berdasarkan hasil pengujian pada penelitian pendahuluan, nilai pH berada dalam kisaran yang normal, sehingga pada pH tersebut eceng gondok masih dapat untuk tumbuh dan berkembang biak. Selain itu dengan jumlah cahaya yang cukup dan suhu yang optimum untuk pertumbuhannya (27 oC- 30 oC) menyebabkan eceng gondok mampu untuk terus tumbuh dan menyerap unsur hara yang terkandung di dalam efluen.pengolahan limbah cair Kondisi Eceng gondok selama penelitian pendahuluan dapat dilihat pada Tabel 6.

(49)

Pada Tabel 6 tersebut, dapat dilihat bahwa pada efluen pengolahan limbah cair yang tidak diencerkan, tanaman eceng gondok lebih cepat layu dan mengering. Pertumbuhan tanaman pada kolam percobaan ini lebih lambat dibandingkan dengan pertumbuhan tanaman yang ditanam pada kolam percobaan yang lain. Pada kolam ini, tanaman eceng gondok tidak dapat berkembang biak dengan baik sampai akhir pengamatan. Hal ini disebabkan karena adanya kandungan klorin yang tinggi pada efluen pengolahan limbah cair, sehingga menghambat pertumbuhan tanaman.

Klorin dalam perairan dapat berfungsi sebagai desinfektan untuk menghilangkan mikroorganisme yang tidak dibutuhkan, terutama bagi air yang diperuntukkan bagi kepentingan domestik. Oleh karena itu, klorin bersifat sangat toksik bagi mikroorganisme dengan cara menghambat aktifitas metabolisme mikroorganisme tersebut (Tebbut, 1992).

Pada tanaman eceng gondok, mikroorganisme tumbuh di akar tanaman membantu terjadinya proses nitrifikasi. Dengan tingginya kandungan klorin dalam air menyebabkan terhambatnya reaksi nitrifikasi, karena selain menghambat aktifitas metabolisme mikroorganisme, klorin di perairan dapat bereaksi dengan senyawa nitrogen membentuk mono-, di-, dan tri-amines, N-kloramines, N-kloramides, dan senyawa berklor lainnya sehingga mengurangi jumlah nutrient dalam air dan menghambat pertumbuhan tanaman. Berikut ini persamaan reaksi yang terjadi:

NH4+ + HClO NH2Cl + H2O + H+ (monokloramin) NH2Cl + HClO NHCl2 + H2O (dikloramin)

(50)

Tabel 6. Kondisi tanaman eceng gondok selama penelitian pendahuluan Hari

ke-

Perlakuan Kondisi Eceng Gondok

3 E1 Pada permukaan daun timbul bintik-bintik, beberapa daun layu

berwarna kekuningan dan kering.

E2 Beberapa daun mulai layu, tidak terdapat daun yang mati

E3 Eceng gondok dapat tumbuh bagus, tidak ada daun yang kering dan

layu, tumbuh satu buah daun baru

E4 Tidak ada daun yang kering dan layu

E5 Eceng gondok dapat tumbuh, hanya satu daun yang layu dan

batangnya berwarna kuning

E6 Tidak ada daun yang layu dan kering, eceng gondok dapat tumbuh

baik

6 E1 Beberapa daun mulai layu dan berwarna kuning, terdapat 6 daun

yang kering

E2 5 daun rusak dan ujungnya kering, terdapat bintik-bintik pada

hampir semua permukaan daun

E3 Eceng gondok dapat tumbuh bagus, tidak ada daun yang kering

E4 Eceng gondok masih dapat tumbuh bagus, 4 daun ujungnya kering

berwarna kuning

E5 Eceng gondok masih dapat tumbuh, 2 daun kering berwarna kuning

E6 Eceng gondok masih dapat tumbuh, 1 daun rusak dan kering

berwarna kuning dan beberapa daun ujungnya layu

9 E1 Eceng gondok masih dapat tumbuh, satu batang berwarna kuning

dan mati

E2 Eceng gondok masih dapat tumbuh, satu batang ujungnya layu dan

berwarna kekuningan

E3 Eceng gondok dapat tumbuh bagus, tidak terdapat eceng gondok

yang mati, tumbuh satu daun baru

E4 Eceng gondok masih dapat tumbuh, tidak terdapat daun yang mati,

satu daun ujungnya layu

E5 Eceng gondok masih dapat tumbuh, tiga batang daun kering

berwarna kuning

E6 Eceng gondok masih dapat tumbuh, satu batang daun kering dan

satu batang layu ujungnya.

Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan tersebut diperoleh data bahwa perbandingan efluen pengolahan limbah cair IPAL dengan air sumur yang

(51)

sesuai dengan kondisi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan eceng gondok adalah pada perbandingan 1 : 2. Perbandingan ini kemudian dijadikan sebagai dasar dalam penelitian utama yang akan dilakukan, karena pada perbandingan tersebut eceng gondok dapat tumbuh lebih baik dibandingkan dengan perbandingan yang lainnya, sehingga jumlah eceng gondok yang tidak dapat tumbuh lebih kecil dibandingkan dengan eceng gondok yang tumbuh. Dengan pertumbuhan yang lebih baik, maka eceng gondok dapat menurunkan senyawa nitrogen dengan optimal pada efluen pengolahan limbah cair.

B. PENELITIAN UTAMA

1. Berat Basah, Laju Pertumbuhan Relatif (RGR) Eceng Gondok

(Eichhornia crassipes), dan Waktu Berganda (DT) Tanaman

Nilai laju pertumbuhan relatif (Relative Growth Rate/RGR) merupakan gambaran dari kemampuan tanaman eceng gondok dalam menyerap unsur hara dari air limbah yang digunakan untuk pertumbuhannya. Hasil pengukuran berat basah, RGR dan DT tanaman dapat dilihat pada tabel berikut ini:

Tabel 7. Pengamatan bobot tanaman, RGR, dan DT eceng gondok

Waktu (Hari) Perlakuan

0 3 6 9 RGR (%/hari)

DT (hari)

357.5 372.5 385 397.5 1.15 0.49 A2

640 680 685 692.5 0.95 1.27

350 365 375 390 1.17 0.60

617.5 622.5 625 662.5 0.83 1.08

Berdasarkan tabel di atas, semua tanaman eceng gondok yang ditanam mengalami peningkatan bobot basah. Hal ini menunjukkan bahwa air yang digunakan dalam pengujian mengandung unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan eceng gondok, seperti N dan P, dan tanaman eceng gondok mampu menyerap unsur hara tersebut. Perbedaan jumlah pertambahan bobot basah tanaman disebabkan karena kondisi

(52)

proses pada tiap-tiap kolam percobaan berbeda, selain itu perlakuan (jumlah beban nitrogen dan bobot tanaman) yang diberikan kepada tiap-tiap kolam percobaan pun mempengaruhi pertambahan bobot tanaman selama pengamatan. Pertambahan bobot tanaman akan semakin besar apabila terdapat jumlah nutrisi yang cukup besar, sesuai dengan kebutuhan tanaman. Kondisi ini dibuktikan dengan hasil percobaan dimana kolam A2 memiliki pertambahan bobot (basah) tanaman lebih besar dibandingkan dengan kolam yang lain.

Selain itu, berdasarkan Tabel 7 di atas dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan laju pertumbuhan relatif tanaman pada setiap kolam percobaan. Laju pertumbuhan relatif yang terbesar terdapat pada eceng gondok yang ditanam pada kolam B1. Hal ini disebabkan pada kolam B1 terdapat perbandingan antara beban nitrogen dengan bobot (basah) tanaman dalam jumlah yang sesuai atau tidak berlebih dan kurang.

Kondisi tersebut pun dapat dilihat pada pola perubahan senyawa nitrogen yang terdapat dalam kolam percobaan. Berikut ini tabel yang menunjukkan adanya perbandingan bobot tanaman dan jumlah nitrat yang terdapat dalam efluen selama pengamatan:

Tabel 8. Perbandingan jumlah nitrat dengan berat eceng gondok (g NO3/g Eceng gondok)

Waktu (hari) Perlakuan

0 3 6 9 A1 0.0018 0.00047 0.00083 0.00045 A2 0.00098 0.00033 0.00049 0.00026

B1 0.0036 0.0031 0.0014 0.0011

B2 0.002 0.00056 0.00095 0.00073

Berdasarkan hasil pengamatan yang diperoleh, jumlah nitrat mengalami penurunan sejalan dengan pertambahan bobot (basah) tanaman. Semakin banyak jumlah nitrat yang diserap, maka pertambahan bobot basah tanaman pun akan semakin besar. Perbandingan bobot tanaman dan jumlah nitrat yang tinggi menyebabkan sistem kelebihan

(53)

makanan, sedangkan nilai perbandingan yang rendah menyebabkan sistem kekurangan makanan, keadaan ini menyebabkan degradasi limbah yang lebih baik (Davis dan Cornwell, 1991).

Jumlah nutrisi atau substrat dan tanaman selama proses berlangsung harus berada dalam perbandingan yang cukup. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah kelebihan jumlah makanan dalam sistem yang dapat menyebabkan sistem menjadi jenuh terhadap makanan dan pada akhirnya dapat mengganggu proses pengolahan air buangan. Dari hasil pengujian diperoleh nilai perbandingan yang cukup rendah, kondisi ini mempermudah terjadinya degradasi senyawa organik yang terdapat pada effluen. Hal ini didukung oleh pendapat Davis dan Cornwell (1991) yang menyatakan bahwa nilai perbandingan yang rendah menyebabkan sistem kekurangan makanan dan keadaan ini menghasilkan degradasi limbah yang lebih baik. Adanya degradasi senyawa yang terdapat pada limbah ini ditunjukkan dengan adanya perubahan senyawa nitrogen.

Senyawa kimia yang diserap oleh tanaman eceng gondok diakumulasi dalam jaringan vaskular tumbuhan atau digunakan untuk proses metabolisme tumbuhan dan kemampuan eceng gondok dalam menyerap senyawa kimia dalam air tidak lepas dari aspek fisiologis tumbuhan air itu sendiri (Larcher, 1980).

Gambar 8. Grafik laju pertumbuhan relatif eceng gondok 1.15 0.49 0.95 1.27 1.17 0.6 0.83 1.08 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

A1 A2 B1 B2

Perlakuan

RGR (%/hari) DT (hari)

(54)

Berdasarkan grafik di atas, dapat dilihat bahwa pada saat pertumbuhan relative rata-rata (RGR) tanaman meningkat, maka waktu berganda tanaman akan menurun semakin cepat. Kondisi ini menggambarkan proses pertumbuhan yang terjadi pada tanaman eceng gondok, dimana pada saat tanaman dapat tumbuh dengan baik, maka tanaman akan semakin cepat berkembang biak. Oleh karena itu perubahan senyawa nitrogen mempengaruhi proses pertumbuhan dan perkembangbiakan tanaman, karena senyawa nitrogen dalam air berfungsi sebagai nutrisi bagi tanaman. Hal ini dapat pula dilihat dari penurunan senyawa nitrat selama waktu pengamatan.

Nilai RGR merupakan cerminan dari kemampuan eceng gondok dalam menyerap unsur hara dari air selain dari pengukuran biomassa tanaman. Pada grafik pertumbuhan relatif (RGR) dapat terlihat bahwa RGR tertinggi terdapat pada perlakuan B1 (1.17%/hari) yang kemudian diikuti oleh pertumbuhan relatif eceng gondok pada perlakuan A1 (1.15%). Pada air limbah yang ditanami dengan tanaman eceng gondok dengan bobot tanaman lebih tinggi dan penutupan permukaan kolam sebesar 50% memiliki nilai RGR yang lebih rendah dibandingkan dengan air limbah yang ditanami eceng gondok sebesar 25%. Hal tersebut dapat disebabkan karena lebih banyaknya jumlah eceng gondok pada penutupan 50%, sehingga untuk mendapatkan unsur hara yang terdapat pada air limbah lebih sedikit diserap oleh setiap tanaman eceng gondok. Hubungan antara pertumbuhan eceng gondok dan kandungan nutrien media adalah positif yang menghasilkan biomassa dengan pola pertumbuhan eksponensial pada waktu terbatas atau pertumbuhan sigmoid yang dipengaruhi oleh kepadatan (Bock, 1969).

2. Pertumbuhan Tanaman Eceng Gondok (Eichhornia crassipes)

Kemampuan tanaman eceng gondok dalam menyerap nitrogen sebagai nutrien selain ditunjukkan dengan nilai laju petumbuhan relatif tanaman (RGR), ditunjukkan pula dengan adanya pertumbuhan tanaman selama waktu pengamatan. Adapun pertumbuhan tanaman tersebut

(55)

meliputi pertambahan jumlah helai tanaman, tinggi rata-rata tanaman dan diameter rumpun dari tanaman.

Kemampuan tanaman eceng gondok untuk tumbuh di dalam air sangat bervariasi tergantung pada kandungan unsur hara yang terdapat di dalamnya. Seperti halnya tumbuhan lain,unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman eceng gondok terdiri dari unsur makro: N, P, K, Ca, Mg, Fe, serta unsur mikro: Mn, Zn, dan Cu (Gopal, 1987). Eceng gondok masih dapat tumbuh dalam keadaan miskin unsur hara dan pada perairan yang subur tanaman ini dapat berkembang biak dengan cepat.

Berdasarkan pengamatan terhadap pertumbuhan tanaman eceng gondok, semua eceng gondok yang ditanam pada kolam percobaan mengalami perubahan jumlah helai daun, tinggi rata-rata tanaman dan diameter tanaman. Kondisi pertumbuhan tanaman ini dapat dilihat pada Tabel 9 berikut ini:

Tabel 9. Kondisi pertumbuhan tanaman

Waktu (hari) Perlakuan Parameter

0 3 6 9

Jumlah Helai 33 34 36 38

Tinggi rata-rata 11,71 12,72 12,85 13,25 A1

Diameter rumpun 8.31 9.91 9.73 11.59

Jumlah Helai 60 62 63 65

Tinggi rata-rata 10,73 11,82 10,8 10,85 A2

Diameter rumpun 7.2 8.83 10.23 9.68

Jumlah Helai 31 35 40 41

Tinggi rata-rata 11,59 12,05 11,33 12,07 B1

Diameter rumpun 7.32 7.84 7.59 8.5

Jumlah Helai 47 50 56 63

Tinggi rata-rata 9,68 10,91 12,01 12,35 B2

Diameter rumpun 7.13 9.58 9.1 10.25

Pertambahan jumlah helai daun terbanyak terdapat pada tanaman eceng gondok yang ditanam pada kolam B2, yaitu sebanyak 16 helai daun (dari 47 helai menjadi 63 helai daun), kemudian pada kolam B1 (10 helai

(56)

daun) dan, A2 dan B2 mengalami pertambahan jumlah helai daun yang sama, yaitu 5 helai daun.

Adanya peningkatan jumlah helai daun menunjukkan bahwa tanaman eceng gondok mampu berkembang biak selama waktu pengamatan. Selain itu dengan adanya peningkatan tinggi rata-rata tanaman dan pertambahan diameter rumpun tanaman membuktikan bahwa pada kolam percobaan terdapat unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman untuk proses tumbuh dan berkembang dan tanaman eceng gondok memiliki kemampuan untuk menyerap unsur hara dalam kolam percobaan tersebut, sehingga terjadi perubahan pada ketiga parameter tersebut selama waktu pengamatan.

Selain karena tanaman memperoleh nutrisi untuk pertumbuhannya, terdapat faktor lain yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman eceng gondok, di antaranya adalah terdapat cahaya yang cukup yang dibutuhkan oleh tanaman untuk tumbuh. Hal ini dikarenakan kolam percobaan diletakkan pada lingkungan yang terbuka sehingga cahaya dapat masuk dan membantu pertumbuhan tanaman.

Untuk perubahan tinggi rata tanaman, pertambahan tinggi rata-rata terbesar terdapat pada kolam B2 (9.68 cm menjadi 12.35 cm), kemudian pada kolam A1 (11.71 menjadi 13.25), B1 (11.59 menjadi 12.07) dan pertambahan tinggi rata-rata terendah pada kolam A2 (10.73 menjadi 10.85). Hasil uji statistik menunjukkan bahwa jumlah nitrogen dalam efluen dan bobot basah tanaman memberikan pengaruh yang nyata (P<0.05) terhadap perubahan tinggi rata-rata tanaman pada keempat kolam percobaan.

Kondisi tersebut di atas terjadi karena kolam B2 memiliki volume air sebanyak 120 l dengan beban nitrogen 433 mg dan bobot tanaman sebesar 618 g atau penutupan permukaan kolam sebesar 50%. Hal ini menyebabkan tanaman lebih banyak memperoleh cahaya dibandingkan dengan tanaman pada kolam percobaan dengan volume 60 l, selain itu dengan jumlah beban nitrogen yang cukup tinggi menyebabkan terpenuhinya nutrien yang dibutuhkan oleh tanaman untuk

(57)

pertumbuhannya, sehingga mempercepat pertambahan tinggi rata-rata tanaman dibandingkan dengan kolam yang lain.

Kemampuan untuk tumbuh pada tanaman disebabkan karena adanya kemampuan untuk menyerap unsur-unsur hara yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. Senyawa-senyawa organik yang terdapat di dalam air akan diuraikan menjadi zat anorganik berupa unsur-unsur C, H, O, dari karbohidrat dan lemak dan unsur-unsur C, H, O, N, S, P dari protein dalam bentuk misalnya ion-ion NO3-, NH4+, dan PO42-. Senyawa ini akan ditimbun dalam vakuola, dan digunakan oleh tanaman untuk keperluan pertumbuhannya. Hal ini yang menyebabkan kecepatan pertumbuhan dan produktifitas tanaman eceng gondok menjadi tinggi.

Adanya peningkatan jumlah helai daun, tinggi dan panjang diameter rumpun eceng gondok dari awal pengamatan sampai dengan hari kesembilan menunjukkan bahwa tanaman eceng gondok mampu menyerap unsur hara yang terdapat pada air yang digunakan untuk pertumbuhannya. Adanya perbedaan kecepatan pertumbuhan pada setiap tanaman dalam kolam percobaan disebabkan karena adanya perbedaan jumlah beban nitrogen awal pada tiap kolam percobaan. Tanaman eceng gondok dapat tumbuh dengan cepat pada kolam percobaan dengan beban nitrogen awal yang tinggi, seperti pada kolam B1 dan B2.

3. Pengaruh Tanaman Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) Terhadap Kandungan Senyawa Nitrogen

Unsur nitrogen dalam perairan dapat berbentuk gas nitrogen (N2), ammonia (NH3) terlarut atau senyawa ammonium (NH4+), nitrit (NO2) dan nitrat (NO3) yang merupakan mata rantai daur (siklus) nitrogen dalam perairan alami.

Nitrogen total adalah gambaran nitrogen dalam bentuk organik dan anorganik pada air limbah (Davis dan Cornwell, 1991). Nitrogen total merupakan penjumlahan dari nitrogen anorganik yang berupa N-NO3, N-NO2, dan N-NH3 yang bersifat larut, dan nitrogen organik yang bersifat partikulat yang tidak larut dalam air (Mackereth et al., 1989).

(58)

Jumlah nitrogen total mengalami perubahan selama waktu pengamatan. Untuk lebih jelasnya perubahan ini dapat dilihat pada grafik berikut: 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

0 3 6 9

Waktu (hari) Tot a l N it roge n ( mg/ l) A1 A2 B1 B2

Gambar 9. Grafik perubahan nilai nitrogen total

Adanya perubahan total nitrogen menyebabkan perubahan senyawa-senyawa nitrogen yang lain, diantaranya ammonia dan nitrat. Perubahan total nitrogen disebabkan karena adanya proses reaksi pada kolam percobaan, di antaranya reaksi nitrifikasi yang mendekomposisi nitrogen menjadi nitrat menyebabkan perubahan pada kandungan nitrat dalam kolam pecobaan. Hal ini didukung dengan adanya nilai oksigen terlarut (DO) yang mencukupi untuk reaksi nitrifikasi. Adapun mekanisme yang terjadi pada kolam percobaan termasuk ke dalam mekanisme reaksi kolam aerobik, karena jumlah oksigen terlarut (DO) yang terdapat didalam air lebih dari 3 mg/l, sehingga pada kondisi ini tidak terjadi reaksi denitrifikasi. Apabila nilai kandungan oksigen terlarut tidak sesuai dengan kebutuhan reaksi nitrifikasi, maka kolam berada dalam kondisi anaerob dan senyawa nitrogen yang terbentuk di dalamnya adalah senyawa ammonia (NH3), sehingga jumlah total nitrogen akan berkurang dan jumlah senyawa ammonia akan mengalami peningkatan.

Penanaman eceng gondok pada kolam percobaan memberikan pengaruh terhadap kandungan ammonia. Selama penelitian berlangsung,

(59)

terjadi perubahan kandungan ammonia pada air kolam percobaan. Pada hari ketiga terjadi peningkatan kandungan amonia pada tiga kolam percobaan, yaitu pada kolam A2, B1, dan B2. Peningkatan kandungan ammonia ini disebabkan oleh kondisi kolam yang tidak diberi tambahan sistem aerasi, selain itu peningkatan ini dapat pula disebabkan oleh banyaknya nitrat yang diserap oleh akar tanaman untuk pertumbuhan tanaman eceng gondok (Eichhornia crassipes) dan kemudian diubah menjadi ammonia (ammonifikasi). Tingginya kandungan ammonia dapat pula disebabkan oleh limbah cair yang sebagian besar terdiri dari bahan organik berupa protein dan nitrogen yang berada dalam bentuk organik atau nitrogen protein dan ammonia (Abel, 1989). Nitrogen dalam bentuk protein dirombak menjadi amoniak dengan reaksi sebagai berikut:

Mikroba

Protein R- NH2 + CO2 + energi + hasil lain Mikroba

R- NH2 + HOH NH3 + R- OH + energi

Berikut ini grafik perubahan kandungan ammonia (NH3) selama waktu pengamatan: 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0 3 6 9

Waktu (hari) A m moni a ( m g /l )

A1 A2 B1 B2

Gambar 10. Pengaruh perlakuan terhadap kandungan ammonia (NH3)

pada efluen pengolahan limbah cair

Gambar 10 di atas menunjukkan bahwa mulai hari ke-0 kandungan

(60)

terjadi. Peningkatan kandungan ammonia terbesar pada hari ketiga terdapat pada sample B1, dimana pada sampel ini ditanami eceng gondok dengan bobot basah 350 g dan beban nitrogen 433 g dengan luas penutupan permukaan kolam percobaan 50%. Dengan penutupan luas permukaan kolam sebanyak 50% dan beban nitrogen 433 g menyebabkan jumlah ammonia yang terbentuk di dalamnya lebih banyak dibandingkan dengan kolam percobaan yang lain, karena peningkatan jumlah amonia dapat disebabkan oleh dekomposisi amonia tanaman ataupun binatang oleh bakteri. Hal ini menunjukkan bahwa tingkat kepadatan eceng gondok dan jumlah beban nitrogen pada kolam percobaan memberikan pengaruh terhadap kandungan amonia pada air kolam percobaan. Selain itu, dilihat dari persentase penurunan ammonia pada kolam percobaan, kolam B1 menunjukkan persen penurunan ammonia yang tinggi (72.7%). Nilai ini menunjukkan bahwa tanaman eceng gondok mampu menurunkan senyawa ammonia dengan beban yang tinggi, tetapi pada tingkat kepadatan tanaman yang rendah, sehingga tidak terjadi persaingan antar tanaman dalam memperoleh nitrogen sebagai nutrisi. Kondisi ini menyebabkan tanaman memperoleh nutrisi yang cukup untuk pertumbuhannya dan membantu proses biologi yang berlangsung di dalam air.

Perubahan ammonia terjadi pada setiap waktu pengamatan, hal ini

menunjukkan bahwa lamanya waktu penyerapan yang dilakukan oleh tanaman eceng gondok mempengaruhi kandungan ammonia yang terdapat dalam kolam percobaan. Hal ini pun ditunjukkan dengan hasil uji statistik yang menunjukkan bahwa perlakuan yang diberikan berpengaruh nyata (P<0.05) terhadap penurunan ammonia pada efluen pengolahan limbah cair pada hari ke-6 dan hari ke-9. Dengan demikian dapat dilihat bahwa semakin lamanya waktu penyerapan, maka proses nitrifikasi yang berlangsung akan semakin lama. Dan kondisi tersebut pun mempengaruhi jumlah nitrat (NO3) yang terdapat dalam kolam percobaan.

Kandungan nitrat dan nitrit dapat digunakan sebagai indikator perairan. Parameter ini dalam perairan sangat tergantung pada ketersediaan

(1)

Lampiran 9. Analisis keragaman dan uji lanjut Duncan terhadap tinggi rata-rata

eceng gondok

Lampiran 9a. Analisa keragaman tinggi rata-rata eceng gondok

Sumber Keragaman

JK

db

KT

Signifikasi

Perlakuan hari ke-0

Galat

Total

5.318

0.73

5.391

3

4

7

1.773

0.018

0.000 Perlakuan hari ke-3

Galat

Total

3.374

0.671

4.044

3

4

7

1.125

0.168 0.490*

Perlakuan hari ke-6

Galat

Total

4.705

0.169

4.873

3

4

7

4.568

0.042 0.020*

Perlakuan hari ke-9

Galat

Total

5.890

0.041

5.930

3

4

7

1.963

0.010 0.000*

Lampiran 9b. Uji lanjutan tinggi rata-rata eceng gondok hari ke-0

Kelompok

Sampel n Rata-rata

1 2 3

A1 2 9.67

A

A2 2 10.73

B

B1 2 11.59

C

B2 2 11.71

C

Lampiran 9c. Uji lanjutan jumlah tinggi rata-rata eceng gondok hari ke-3

Kelompok

Sampel n Rata-rata

1 2

A1 2 10.91 A

A2 2 11.82 A

B

B1 2 12.05 A

B

B2 2 11.73

B

* berbeda nyata (P<0.05)

* Huruf yang sama dalam satu kolom tidak berbeda nyata

* Huruf yang berbeda tapi dalam satu baris tidak berbeda nyata baris

* Huruf yang berbeda pada kolom yang berbeda, berbeda nyata

* Huruf yang sama dalam satu kolom tidak berbeda nyata

* Huruf yang berbeda tapi dalam satu baris tidak berbeda nyata baris

* Huruf yang berbeda pada kolom yang berbeda, berbeda nyata

(2)

eceng gondok (Lanjutan)

Lampiran 9c. Uji lanjutan tinggi rata-rata tanaman hari ke-6

Kelompok

Sampel n Rata-rata

1 2 3

A1

2

10.80 A

A2 2

11.34 A

B1 2

12.01 B

B2 2

12.85 C

Lampiran 9d. Uji lanjutan tinggi rata-rata tanaman hari ke-9

Kelompok

Sampel n Rata-rata

1 2 3

A1

2

10.85 A

A2

2

12.07 B

B1 2

12.35 B

B2 2

13.25 C

Keterangan :

A1 : Jumlah beban N

217 mg, bobot basah tanaman 358 g

A2 : Jumlah Beban N2 217 mg, bobot basah tanaman 640 g

B1 : Jumlah beban N2 433 mg, bobot basah tanamn 350 g

B2 : Jumlah beban N2 618 mg, bobot basah tanaman 618 g

* Huruf yang sama dalam satu kolom tidak berbeda nyata

* Huruf yang berbeda tapi dalam satu baris tidak berbeda nyata

* Huruf yang berbeda pada kolom yang berbeda, berbeda nyata

* Huruf yang sama dalam satu kolom tidak berbeda nyata

* Huruf yang berbeda tapi dalam satu baris tidak berbeda nyata

* Huruf yang berbeda pada kolom yang berbeda, berbeda nyata

(3)

Lampiran 10. Baku Mutu Perairan Berdasarkan Kelas, PP No. 82 Tahun 2001

tentang

Pengelolaan

Kualitas

Air

dan

Pengendalian

Pencemaran Udara

Kelas No. Parameter Satuan

I II III IV

Keterangan

I. FISIKA

1 Temperatur O

c Deviasi 3 Deviasi 3 Deviasi 3 Deviasi 3 Deviasi Temperatur dari keadaan

almiahnya 2 Residu Terlarut mg/l 1000 1000 1000 2000

3 Residu Tersuspensi mg/l 50 50 400 400 Bagi Pengolahan air minum secara konvensional, residu

tersuspensi ≤ 5000 mg/l II. KIMIA ORGANIK

4 Ph 6-9 6-9 6-9 5-9

5 BOD mg/l 2 3 6 12

6 COD mg/l 10 25 50 100

7 DO mg/l 6 4 3 0

8 Total Fosfat sebagai P

mg/l 0.2 0.2 1 5

9 NO3-N mg/l 10 10 20 20

10 NH3-N mg/l 0.5 (-) (-) (-) Bagi perikanan

kandungan ammonia bebas untuk ikan yang peka ≤ 0.02 mg/l

sebagai NH3-N

11 Arsen mg/l 0.05 1 1 1

12 Kobalt mg/l 0.2 0.2 0.2 0.2

13 Barium mg/l 1 (-) (-) (-)

14 Boron mg/l 1 1 1 1

15 Selenium mg/l 0.01 0.05 0.05 0.05

16 Kadmium mg/l 0.01 0.01 0.01 0.01

17 Khrom (VI) mg/l 0.05 0.05 0.05 0.05

18 Tembaga mg/l 0.02 0.02 0.02 0.2 Bagi pengolahan air minum secara

konvensional, Cu ≤ 1 mg/l 19 Besi Mg/l 0.3 (-) (-) (-) Bagi pengolahan air

minum secara konvensional, Fe ≤

(4)

tentang

Pengelolaan

Kualitas

Air

dan

Pengendalian

Pencemaran Udara (Lanjutan)

Kelas

No. Parameter Satuan

I II III IV

Keterangan

20 Timbal mg/l 0.03 0.03 0.03 1 Bagi pengolahan

air minum secara konvensional, Pb

≤ 0.1 mg/l

21 Mangan mg/l 0.1 (-) (-) (-)

22 Air Raksa mg/l 0.001 0.002 0.002 0.05

23 Seng mg/l 0.05 0.05 0.05 2 Bagi pengolahan

air minum secara konvensional, Zn

≤ 5 mg/l

24 Klorida mg/l 600 (-) (-) (-)

25 Sianida mg/l 0.02 0.02 0.02 (-)

26 Fluorida mg/l 0.5 1.5 1.5 (-)

27 Nitrit-N mg/l 0.06 0.06 0.06 (-) Bagi pengolahan air minum secara

konvensional, NO2-N ≤ mg/l

28 Sulfat mg/l 400 (-) (-) (-)

29 Khlorin Bebas mg/l 0.03 0.03 0.03 (-)

30 Belerang sebagai H2S mg/l 0.002 0.002 0.002 (-) Bagi pengolahan

air minum secara konvensional, H2S ≤ 0.1 mg/l

III. MIKROBIOLOGI

31 Fecal Coliform Jml/100 ml 100 1000 2000 2000 Bagi pengolahan air minum secara konvensional, Fecal Coliform ≤ 2000 jml/100 ml, Total Coliform ≤ 10000 jml/100 ml

32 Total Coliform Jml/100 ml 1000 5000 10000 10000 IV. RADIOAKTIFITAS

33 Gross-A Bg/l 0.1 0.1 0.1 0.1

34 Gross-B Bg/l 1 1 1 1

V. KIMIA ORGANIK

35 Minyak dan Lemak µg/l 1000 1000 1000 (-) 36 Detergen sebagai µg/l 200 200 200 (-)

(5)

Lampiran 10. Baku Mutu Perairan Berdasarkan Kelas, PP No. 82 Tahun 2001

tentang

Pengelolaan

Kualitas

Air

dan

Pengendalian

Pencemaran Udara (Lanjutan)

Kelas

No. Parameter Satuan

I II III IV

Keterangan

37 Senyawa Fenol sebagai Fenol

µg/l 1 1 1 (-)

38 BHC µg/l 210 210 210 (-)

39 Aldrin/Dieldrin µg/l 17 (-) (-) (-)

40 Chlordane µg/l 3 (-) (-) (-)

41 DDT µg/l 2 2 2 2

42 Heptachlor dan heptachlor epoxide

µg/l 18 (-) (-) (-)

43 Lindane µg/l 56 (-) (-) (-) 44 Methoxyclor µg/l 35 (-) (-) (-) 45 Endrin µg/l 1 4 4 (-) 46 Toxaphan µg/l 5 (-) (-) (-)