Efektivitas Pengolahan Limbah Cair Domestik Sistem Aliran Bawah Permukaan Dengan Agen Biologis Canna Indica And Heliconia Psittacorum

EFEKTIVITAS PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DOMESTIK

SISTEM ALIRAN BAWAH PERMUKAAN

DENGAN AGEN BIOLOGIS

Canna indica

DAN

Heliconia psittacorum

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2016

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Efektivitas Pengolahan Limbah Cair Domestik Sistem Aliran Bawah Permukaan dengan Agen Biologis Canna indica dan Heliconia psittacorum adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun 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 Referensi di bagian akhir tesis ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor, Maret 2016 Dhama Peni Lasari NRP P052120281

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN

RINGKASAN

DHAMA PENI LASARI. Efektivitas Pengolahan Limbah Cair Domestik Sistem Aliran Bawah Permukaan dengan Agen Biologis Canna indica and Heliconia psittacorum. Dibimbing oleh DWI ANDREAS SANTOSA and AGUNG DHAMAR SYAKTI.

Limbah cair domestik adalah salah satu faktor utama yang menyebabkan pencemaran perairan di Indonesia yaitu sebesar 40% dimana hanya 25% yang mendapatkan pengolahan sedangkan sebagian besar limbah tersebut dibuang secara langsung ke perairansehingga menyebabkan terjadinya penurunan kualitas lingkungan. Oleh karena itu perlu dilakukan adanya langkah-langkah yang signifikan untuk mengatasi masalah tersebut.

Lahan basah buatan merupakan teknologi yang sengaja dirancang melalui proses alami yang melibatkan tanaman, media tanah dan asosiasi mikroorganisme untuk mengolah limbah. Lahan basah buatan dapat meningkatkan kualitas air limbah agar sesuai dengan baku mutu dan merupakan teknologi yang efisien karena teknis yang memadai. Biaya pembuatan dan operasional pada lahan basah buatan juga relatif murah serta konsumsi energi listrik yang rendah. Lahan basah buatan juga memiliki keunggulan dalam bidang estetika sehingga dapat dijadikan sebagai taman baik dalam skala rumah tangga maupun secara terpusat. Penelitian ini menggunakan tanaman C. indica dan Heliconia psittacorum yang merupakan tanaman hias yang banyak ditemukan di negara tropis seperti di Indonesia. Lahan basah buatan tipe aliran bawah permukaan merupakan alternatif yang baik sebagai solusi untuk mengatasi pencemaran limbah cair domestik yang ramah lingkungan. Tujuan penelitian ini adalah untuk: (1) mengkaji efektivitas lahan basah buatan sistem aliran bawah permukaan dalam menurunkan jumlah bahan pencemar pada limbah cair domestik; (2) menganalisis peran agen biologis C. indica dan H. psittacorum pada teknologi lahan basah buatan sistem aliran bawah permukaan; dan (3) menganalisis kecukupan luasan area lahan basah buatan skala rumah tangga pada pengolahan limbah cair domestik.

Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dan pengujian di laboratorium untuk parameter yang diukur. Pengujian analisis luasan area lahan basah buatan meggunakan metode Reed.

Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa lahan basah buatan dengan sistem aliran bawah permukaan terbukti mampu menurunkan bahan pencemar pada limbah cair domestik dengan baik dimana pada akhir penelitian konsentrasi bahan pencemar sudah berada dibawah kadar maksimum yang ditetapkan dan agen biologis C. indica dan H. psittacorum memberikan kontribusi positif dalam lahan basah buatan dengan sistem aliran bawah permukaan. Selanjutnya analisis kecukupan luas area lahan basah buatan untuk pengolahan limbah cair domestik, semakin besar total BOD yang terkandung dalam air limbah, maka diperlukan luas area lahan basah buatan yang semakin besar pula.

Key words: constructed wetlands, subsurface flow wetlands, domestic wastewater, Canna indica, Heliconia psittacorum.

SUMMARY

DHAMA PENI LASARI. The Effectiveness of Domestic Wastewater Treatment by Subsurface Flow Wetland System Use Biological Agents Canna indica and Heliconia psittacorum. Supervised by DWI ANDREAS SANTOSA and AGUNG DHAMAR SYAKTI.

Domestic wastewater is one of the major factor which cause water pollution in Indonesia which has waste content about 40% where its only 25% of them got a well treatment while the rest was discharged directly into the waters which cause the eutrophication and emergence of diseases such as cholera, dysentery, hepatitis and typhoid. Therefore, it needs to be done by using the significant measures to those issues.

Constructed wetlands is a technology which is deliberately designed through a natural process that involves plants, soil, and associations of microorganisms to treat the wastewater. This technology can improve the quality of wastewater to comply the standard quality and an efficient technology because of its technical adequate. The cost for creation and operation of this technology is also relatively inexpensive because it uses natural methods as well as low consumption of electrical energy. This technology also has advantages in aesthetics so that it can be used as park for housing as well as widely centralized city park. This study uses Canna indica and Heliconia psittacorum which is also the ornamental plants that are found in tropical countries as well as in Indonesia. Constructed wetlands with subsurface flow type can be a good alternative as a solution to overcome wastewater pollution because its an environmentally friendly.

The objectives of this study are: (1) to review the effectiveness of constructed wetlands by subsurface flow wetland system in decreasing the amount of pollutants in the domestic wastewater; (2) to analyze the influence of Biological agents Canna indica and Heliconia psittacorum at the system; and (3) to analyze the adequacy of constructed wetlands area for household scale at the domestic wastewater treatment.

The experimental method is using a laboratory test to measured the parameters. Furthermore, to estimate the adequacy of constructed wetlands area is using the Reed method.

The results indicate that constructed wetlands by subsurface flow wetland system is able to reduce the amounts of pollutants which exist in domestic wastewater where in the end of the treatment reached a value of pollutants below the quality standard of domestic wastewater and that Canna indica and Heliconia psittacorum are influence in reducing the pollutants. Furthermore, the estimated adequacy of constructed wetlands area based on the content of BOD and it indicates that the more wider of the BOD content then the more of the constructed wetlands needed.

Key words: constructed wetlands, subsurface flow wetlands, domestic wastewater, Canna indica, Heliconia psittacorum

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan, atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2016

EFEKTIVITAS PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DOMESTIK

SISTEM ALIRAN BAWAH PERMUKAAN

DENGAN AGEN BIOLOGIS

Canna indica

DAN

Heliconia psittacorum

DHAMA PENI LASARI

Tesis

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains

pada

Nama NRP

Barvah Permukaan clengan Agen Biologis Catuttt iitdicu clan

He Ii co r r irt p,t it t crcortttt : Dharna Peni Lasari : P05212028i

DisetLrjui oleh Komisi Pembimbing

Diketah',ri olch

Ketua Program Stucii

Pengelolaan Sumberdaya Alam clan Lingkungan

/t

Prof Dr Ir Cecep Kusmana, MS

Tanggal Ujian: 29 Maret2016 ranggalLulus:

₀

₆

_{APR 2016} Ketua

MScAgr t(

is

i.l

Judul Tesis : Efektivitas Pengolahan Limbah Cair Domestik Sistem Aliran Bawah Permukaan dengan Agen Biologis Canna indica dan Heliconia psittacorum

Nama : Dhama Peni Lasari NRP : P052120281

Disetujui oleh Komisi Pembimbing

Prof Dr Ir Dwi Andreas Santosa, MS Ketua

Dr Agung Dhamar Syakti, DEA Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi

Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan

Prof Dr Ir Cecep Kusmana, MS

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni 2014 sampai Agustus 2014 ini ialah pengolahan limbah, dengan judul Efektivitas Pengolahan Limbah Cair Domestik Sistem Aliran Bawah Permukaan dengan Agen Biologis Canna indica dan Heliconia psittacorum. Sebagian karya ilmiah ini sudah dipublikasikan dalam bentuk jurnal prosiding dengan Paper ID: IRES-ICENSJAPAN-11125-1326 dan juga di presentasikan pada International Conference on Engineering and Natural Science di Tokyo, Jepang pada 12 Desember 2015.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof Dr Ir Dwi Andreas Santosa, MS dan Bapak Dr Agung Dhamar Syakti, DEA selaku pembimbing, serta Bapak Prof Dr Ir Suprihatin yang telah banyak memberi saran. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada suami tercinta Herman Kabetta yang telah membantu selama pengumpulan data. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada nenek, adik, ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas doa dan kasih sayangnya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Maret 2016 Dhama Peni Lasari

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL xiv

DAFTAR GAMBAR xv

DAFTAR LAMPIRAN xvi

1 PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Kerangka Pemikiran 3

Perumusan Masalah 4

Tujuan Penelitian 5

Manfaat penelitian 5

2 METODE PENELITIAN 6

Waktu dan Tempat 6

Rancangan Percobaan 6

Bahan 6

Alat 7

Prosedur Penelitian 7

Analisis Data 8

Ringkasan Metode Penelitian 10

3 HASIL DAN PEMBAHASAN 11

Karakteristik Awal Air Limbah Domestik 11

Efektivitas Lahan Basah Buatan Sistem Aliran Bawah Permukaan 13 Peran Agen Biologis dalam Lahan Basah Buatan 28 Kecukupan Luasan Area Lahan Basah Buatan 33

4 SIMPULAN DAN SARAN 38

Simpulan 38

Saran 38

DAFTAR REFERENSI 39

DAFTAR TABEL

1 Kombinasi perlakuan pada penelitian 6

2 Nilai konstanta hukum kinetik pertama pada 20 °C untuk penurunan BODa 9 3 Matriks jenis, sumber, teknik pengumpulan, dan analisis data serta keluaran

berdasarkan tujuan peneliti 10

4 Baku mutu air limbah domestik 12

5 Karakteristik awal air limbah domestik 13

6 Nilai COD selama penelitian 14

7 Hasil uji lanjut Tukey nilai COD pada hari ke-2 14 8 Hasil uji lanjut Tukey nilai COD pada hari ke-14 15 9 Hasil uji lanjut Tukey nilai COD pada hari ke-28 16 10 Hasil uji lanjut Tukey nilai COD pada hari ke-42 17

11 Nilai BOD selama penelitian 18

12 Hasil uji lanjut Tukey nilai BOD pada hari ke-2 19 13 Hasil uji lanjut Tukey nilai BOD pada hari ke-14 20 14 Hasil uji lanjut Tukey nilai BOD pada hari ke-28 21 15 Hasil uji lanjut Tukey nilai BOD pada hari ke-42 22

16 Nilai TSS selama penelitian 23

17 Hasil uji lanjut Tukey nilai TSS pada hari ke-2 23 18 Kinerja lahan basah buatan tipe aliran bawah permukaan dengan berbagai

media 24

19 Hasil uji lanjut Tukey nilai TSS pada hari ke-14 25 20 Hasil uji lanjut Tukey nilai TSS pada hari ke-28 25

21 Nilai pH selama penelitian 27

DAFTAR GAMBAR

1 Kerangka pemikiran penelitian 4

2 Reaktor lahan basah buatan 7

3 Reaktor lahan basah buatan tipe aliran bawah permukaan 11 4 Bercak kuning dan ulat yang menyebabkan beberapa tanaman mati 17

5 Munculnya bunga pada beberapa tanaman 21

6 Tanaman C. indica 28

7 Tanaman H. psittacorum 29

8 Efisiensi penyisihan COD oleh tanaman uji 30

9 Efisiensi penyisihan BOD oleh tanaman uji 31

10 Efisiensi penyisihan TSS oleh tanaman uji 32

DAFTAR LAMPIRAN

1 Hasil analisis ragam COD hari ke-2, ke-14, ke-28 dan ke-42 45 2 Hasil analisis ragam BOD hari ke-2, ke-14, ke-28 dan ke-42 48 3 Hasil analisis ragam TSS hari ke-2, ke-14, ke-28 dan ke-42 51 4 Hasil analisis ragam pH hari ke-2, ke-14, ke-28 dan ke-42 54

1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengelolaan sanitasi di beberapa wilayah negara berkembang, termasuk Indonesia masih dikatakan kurang memadai sehingga menyebabkan penurunan daya dukung lingkungan. Permasalahan tersebut dipicu oleh semakin besarnya jumlah penduduk di Indonesia. Berdasarkan hasil publikasi BPS tahun 2014, jumlah penduduk di Indonesia mencapai 252.20 juta jiwa dengan laju pertumbuhan penduduk sebesar 1.4% per tahun. Hasil proyeksi BPS tahun 2014-2035 menunjukkan bahwa jumlah penduduk di Indonesia akan meningkat secara signifikan pada tahun 2035 mencapai 305.65 juta jiwa. Peningkatan jumlah penduduk akan sejalan dengan peningkatan aktivitas di berbagai sektor baik industri, pertanian, perikanan, hingga kegiatan domestik yang pada akhirnya akan berdampak pada peningkatan produksi limbah baik padat maupun cair.

Sumber utama pencemaran perairan di Indonesia berasal dari limbah domestik, yaitu sebesar 40%, sedangkan air limbah yang berasal dari industri sebesar 30% dan sisanya berasal dari air limbah pertanian, peternakan dan lainnya (Supradata 2005). Air limbah yang dihasilkan dari berbagai sumber tersebut hanya 25% yang mendapatkan pengolahan sedangkan sebagian besar limbah tersebut dibuang secara langsung ke perairan sehingga menyebabkan terjadinya eutrofikasi serta munculnya berbagai penyakit seperti kolera, disentri, hepatitis dan tipus (Kurniadie dan Kunze 2000). Eutrofikasi adalah kondisi dimana badan perairan kaya akan bahan organik yang akan menyebabkan perkembangbiakan alga secara cepat di perairan tersebut yang pada akhirnya akan berdampak buruk bagi lingkungan perairan karena adanya penurunan jumlah oksigen terlarut sehingga dapat membahayakan organisme air yang hidup di dalamnya.

Limbah domestik terbagi menjadi dua jenis yaitu black water dan grey water. Black water adalah limbah yang berasal toilet khususnya dari kotoran manusia (human waste) berupa tinja sedangkan grey water adalah limbah dari kegiatan domestik selain tinja. Eriksson et al. (2002) dan Yazid et al. (2012) menyatakan bahwa air limbah yang berasal dari kamar mandi kecuali toilet, air bekas mencuci dan dapur baik di rumah tangga, sekolah maupun perkantoran disebut sebagai limbah grey water. Supradata (2005) menyatakan bahwa 60-70% air yang digunakan sehari-hari dibuang ke lingkungan sebagai air limbah.

Beberapa parameter fisik dari limbah grey water meliputi suhu, warna, dan kandungan bahan tersuspensi. Selain itu, partikel yang berasal dari sisa makanan, aktivitas mandi dan cuci seperti shampoo dan detergen akan menjadi sumber padatan material pada limbah grey water. Bahan organik seperti nitrogen dan fosfor juga terkonsentrasi pada limbah grey water (Eriksson et al. 2002). Bahan-bahan organik tersebut merupakan nutrien yang dibutuhkan oleh tanaman, yang pada akhirnya apabila bahan organik tersebut dibuang ke badan perairan maka akan menyebabkan adanya eutrofikasi.

Pengolahan limbah cair dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu secara alami dan secara buatan. Pengolahan secara alami biasanya dilakukan dengan membuat kolam stabilisasi berupa kolam anaerobik, fakultatif maupun kolam aerobik sedangkan pengolahan secara buatan dengan bantuan alat dilakukan pada Instalasi

Pengolahan Air Limbah (IPAL) berupa primary treatment (pengolahan pertama), secondary treatment (pengolahan kedua) dan tertiary treatment (pengolahan lanjutan).

Constructed Wetland atau lahan basah buatan merupakan teknologi yang sengaja dirancang melalui proses alami yang melibatkan tanaman, media tanah dan asosiasi mikroorganisme untuk mengolah limbah (Vymazal 2010). Lahan basah buatan dapat meningkatkan kualitas air limbah agar sesuai dengan baku mutu dan merupakan teknologi yang efisien karena teknis yang memadai. Biaya pembuatan dan operasional pada lahan basah buatan juga relatif murah karena menggunakan metode alami serta konsumsi energi listrik yang rendah (Siracusa dan La Rosa 2006). Lahan basah buatan juga memiliki keunggulan dalam bidang estetika sehingga dapat dijadikan sebagai taman baik dalam skala rumah tangga maupun secara terpusat.

Lahan basah buatan dilakukan dengan menanam tanaman tertentu pada suatu lahan atau perairan yang tercemar dimana tanaman tersebut akan menyerap, mengumpulkan, dan mendegradasi senyawa-senyawa pencemar dengan cara memfilter, mengadsorpsi partikel dan mengadsorpsi ion-ion logam yang terdapat dalam air limbah melalui akar. Kemampuan lahan basah dalam menyimpan bahan organik dan nutrisi inilah yang pada akhirnya menyebabkan peningkatan penggunaan teknologi lahan basah buatan untuk pengolahan limbah (Ebrahimi et al. 2013). Mikroorganisme juga berperan besar terhadap penurunan bahan pencemar pada limbah cair dimana penyerapan oksigen dari udara oleh tanaman akan mengalir ke perakaran tanaman yang kemudian di perakaran tersebut, oksigen kemudian dimanfaatkan oleh mikroorganisme untuk mengurai bahan organik yang terdapat dalam air limbah. Hasil penguraian bahan organik oleh mikroorganisme tersebut akan menjadi sumber nutrien bagi tanaman untuk pertumbuhannya. Semakin banyak ketersediaan oksigen di perakaran akan mempercepat proses penguraian limbah cair oleh mikroorganisme.

Lahan basah buatan berdasarkan pola aliran terdiri dari dua tipe yaitu aliran atas permukaan (free water surface) dan aliran bawah permukaan (subsurface flow wetland). Keuntungan tipe aliran bawah permukaan adalah air limbah yang diolah dalam matrik berada dibawah permukaan media sehingga aman dari timbulnya jentik nyamuk dan bau yang keluar dari air limbah apabila menggenang seperti halnya pada tipe aliran atas permukaan. Oleh karena itu, penelitian ini menggunakan lahan basah buatan tipe aliran bawah permukaan.

Beberapa tanaman sudah mulai digunakan dalam lahan basah buatan adalah Typha angustifolia. Typha angustifolia merupakan tanaman yang mampu menyerap bahan organik dan sudah mulai digunakan pada teknologi lahan basah buatan karena tanaman ini mampu menurunkan tingkat kekeruhan (TSS) hingga sebesar 79.9% (Abdulgani et al. 2013). Tanaman lain yang juga digunakan dalam pengolahan limbah secara biologi adalah Canna indica. C. indica merupakan tanaman yang hidup pada dataran rendah hingga pada ketinggian 1000 m di atas permukaan laut. Tanaman ini tumbuh besar dan tegak dengan tinggi mencapai 2 m. Daunnya besar dan lebar serta menyirip jelas, warna hijau atau merah. Tanaman ini memiliki bunga-bunga yang besar dan berwarna cerah seperti merah, merah muda, dan kuning yang tersusun dalam bentuk tandan. Hal ini menjadikan tanaman ini mampu meningkatkan nilai estetika lingkungan (Winursita dan

Mangkoedihardjo 2013). Tanaman ini mampu mendegradasi bahan anorganik pada air limbah seperti logam berat (Bachheti et al. 2013).

Penelitian ini menggunakan tanaman C. indica dan Heliconia psittacorum yang juga merupakan tanaman hias yang banyak ditemukan di negara tropis seperti halnya di Indonesia Kedua tanaman ini juga tumbuh subur pada area di sekitar lokasi penelitian dan dapat ditemukan pada pekarangan-pekarangan di rumah warga. H. psittacorum adalah salah satu spesies dari Heliconiaceae yang secara geografis tumbuhan ini tersebar luas di beberapa negara yaitu Peru, Colombia, Venezuela, Guinea dan Brazil (da Cruz et al. 2006). Karena bentuk bunganya yang indah maka tanaman ini banyak ditanam baik di rumah, perkantoran, hotel maupun fasilitas umum seperti taman kota. Canna dan Heliconia juga sudah mulai digunakan pada lahan basah buatan. Hal ini dinyatakan oleh Konnerup et al (2009) bahwa Canna dan Heliconia tumbuh subur pada media kerikil pada lahan basah buatan dengan sistem subsurface flow untuk mengolah limbah domestik.

Suswati (2012) menyatakan bahwa debit air limbah harian dari rumah tinggal dengan penghuni sebanyak 5 orang adalah sebesar 0.6 m3 d-1 atau sejumlah 600 L d-1. Berdasarkan hasil riset awal untuk penggunaan air sekitar lokasi penelitian diketahui debit air limbah rata-rata sebesar 0.45 m3 d-1 dengan rata-rata jumlah penghuni sebanyak 4 orang. Dalam teknologi lahan basah buatan, debit air limbah berpengaruh terhadap waktu tinggal air limbah dalam reaktor dimana semakin besar debit air, maka waktu tinggal air limbah dalam sistem semakin sedikit.

Pada aplikasi di lapangan, nilai estetika lingkungan menjadi hal yang penting bagi masyarakat karena estetika akan berpengaruh terhadap kenyamanan yang dirasakan oleh masyarakat dalam kehidupan sehari-hari. Pengolahan limbah cair domestik menggunakan teknologi lahan basah buatan memiliki dua keuntungan sekaligus yaitu mengolah limbah dan meningkatkan estetika lingkungan sehingga dapat dikatakan bahwa teknologi ini berperan positif pada tingkat kenyamanan masyarakat.

1.2 Kerangka Pemikiran

Limbah cair domestik terbagi menjadi dua jenis yaitu black water dan grey water. Black water adalah limbah cair domestik yang berasal dari toilet yang bercampur dengan tinja sedangkan grey water adalah limbah domestik yang berasal dari toilet selain air campuran tinja, sisa-sisa dapur, dan mencuci. Limbah black water biasanya langsung dialirkan ke septic tank sedangkan grey water pada umumnya dibuang langsung ke perairan sehingga apabila tanpa pengolahan terlebih dahulu maka akan menyebabkan pencemaran lingkungan. Oleh karena itu, perlu adanya pengolahan limbah, terutama secara biologi karena lebih efektif dari segi pengelolaan dan efisien dari segi biaya. Apabila hal ini dapat dilakukan secara optimal maka dapat meningkatkan kualitas lingkungan. Peningkatan kualitas lingkungan akan berpengaruh positif terhadap tingkat kenyamanan masyarakat tentang adanya pengolahan limbah yang ramah lingkungan. Bagan alir kerangka pemikiran dalam penelitian ini ditunjukkan pada gambar 1.

Gambar 1. Kerangka pemikiran penelitian

1.3 Perumusan Masalah

Beberapa parameter yang berkaitan dengan limbah domestik berdasarkan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003 adalah BOD, TSS, pH, minyak dan lemak. Pada penelitian ini dipilih parameter berupa BOD, COD, TSS, dan pH, sedangkan total N dan total P juga dihitung sebagai informasi karakteristik awal air limbah. Pemilihan parameter COD dalam penelitian ini adalah adanya hubungan antara BOD dengan COD dimana nilai BOD merupakan bagian dari COD (Yazid et al. 2012). Aiyuk et al. (2010) menyatakan bahwa hingga 70% kandungan COD berupa partikel tersuspensi sehingga terdapat hubungan antara TSS dengan nilai COD. Parameter pencemar inilah yang apabila tidak diolah maka akan berdampak buruk terhadap lingkungan. Oleh karena itu, perlu adanya pengolahan limbah grey water sebelum dibuang ke lingkungan.

Lahan basah buatan merupakan alternatif yang efektif secara teknis dan efisien dari segi biaya untuk mengolah air limbah baik secara individu pada skala rumah tangga maupun secara terpusat dalam suatu kawasan perumahan sehingga layak dikembangkan sebagai pengolah limbah cair domestik di Indonesia, khususnya di wilayah pedesaan dimana masih terdapat lahan yang cukup untuk digunakan sebagai tempat pengolahan limbah. Teknologi lahan basah buatan memanfaatkan tanaman tingkat tinggi, mikroorganisme di perakaran serta media yang digunakan sebagai agen untuk menurunkan bahan pencemar yang ada pada air limbah tersebut. Parameter pencemar yang diukur dalam penelitian ini adalah COD, BOD, TSS dan pH.

Setelah teknologi lahan basah buatan terbukti mampu menurunkan bahan pencemar pada air limbah grey water, maka perlu diketahui juga luasan area lahan basah buatan yang optimal untuk mengolah limbah cair yang dikeluarkan sehingga peningkatan kualitas air limbah dapat lebih maksimal. Karena itu, pengukuran estimasi lahan basah buatan juga dilakukan dalam penelitian ini. Hal ini bertujuan agar teknologi lahan basah buatan dapat lebih mudah diaplikasikan oleh masyarakat hingga pada skala rumah tangga. Adanya peningkatan kualitas lingkungan karena adanya pengolahan limbah cair domestik melalui teknologi lahan basah buatan juga akan berpengaruh terhadap persepsi masyarakat berupa pandangan positif terhadap adanya pengelolaan lingkungan menggunakan teknologi yang ramah lingkungan dan memiliki nilai estetika yang tinggi yang pada akhirnya akan meningkatkan kenyamanan masyarakat.

Dari permasalahan di atas maka dapat dirumuskan sebagai berikut :

1. Bagaimana efektivitas lahan basah buatan sistem aliran bawah permukaan dalam menurunkan jumlah bahan pencemar pada limbah cair domestik?

2. Bagaimana peran agen biologis C. indica dan H. psittacorum pada teknologi lahan basah buatan sistem aliran bawah permukaan?

3. Berapa kecukupan luas area lahan basah buatan yang dibutuhkan pada pengolahan limbah cair domestik skala rumah tangga ?

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk :

1. Mengkaji efektivitas lahan basah buatan sistem aliran bawah permukaan dalam menurunkan jumlah bahan pencemar pada limbah cair domestik.

2. Menganalisis peran agen biologis C. indica dan H. psittacorum pada teknologi lahan basah buatan sistem aliran bawah permukaan.

3. Menganalisis kecukupan luasan area lahan basah buatan skala rumah tangga pada pengolahan limbah cair domestik.

1.5 Manfaat penelitian

Manfaat utama dari penelitian ini adalah menurunkan beban cemaran pada suatu matrik lingkungan yang disebabkan oleh limbah cair domestik dengan memanfaatkan tanaman sebagai agen teknologi lahan basah buatan sistem aliran bawah permukaan. Penelitian ini juga dapat menjadi masukan bagi pemerintah daerah terkait kebijakan pengelolaan limbah cair domestik yang ramah lingkungan dan memiliki nilai estetika yang tinggi.

2

METODE PENELITIAN

2.1 Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan selama tiga bulan yaitu Juni – Agustus 2014 di Banyumas, Jawa Tengah.

2.2 Rancangan Percobaan

Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dan pengujian di laboratorium untuk parameter yang diukur. Rancangan percobaan pada penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial dengan dua faktor yaitu jenis tanaman dan debit air limbah. Faktor pertama (jenis tanaman) terdiri dari dua taraf yaitu C. indica dan H. psittacorum. Faktor kedua (debit air limbah) juga terdiri dari dua taraf yaitu 15 L d-1 dan 30 L d-1. Adapun kombinasi perlakuan pada rancangan ini disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1 Kombinasi perlakuan pada penelitian

No. Kombinasi Perlakuan Penamaan

1 C. indica, Debit air limbah 15 L d-1 A1B1 2 C. indica, Debit air limbah 30 L d-1 A1B2 3 H. psittacorum, Debit air limbah 15 L d-1 A2B1 4 H. psittacorum, Debit air limbah 30 L d-1 A2B2

Masing-masing perlakuan kemudian diulang sebanyak 3 kali sehingga didapatkan unit percobaan sebanyak 12 unit, kemudian ditambah dengan 2 kontrol dimana pada reaktor kontrol tidak terdapat tanaman dan hanya diisi dengan media berupa pasir.

2.3 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah air sampel berupa limbah grey water yang diambil dari rumah warga di Desa Banjarparakan Kecamatan Rawalo Kabupaten Banyumas, Jawa Tengah. Penelitian ini menggunakan tanaman C. indica dan H. psittacorum. Dalam penelitian ini, umur tanaman yag digunakan adalah berkisar 1.5 bulan dengan rata-rata tinggi tanaman yaitu 80-120 cm. Media yang digunakan adalah pasir yang diambil dari area sekitar lokasi penelitian. Bahan-bahan untuk analisis yang digunakan dalam penelitian ini adalah aquades, larutan MnSO4 40%, alkali-ioda (KI), H2SO4 pekat, H2SO4 4N,

KMnO4 0.5N, H2C2O4 0.5N, HgSO4, FAS, pereaksi P, indikator Feroin, larutan

HCl 25%, kertas saring whatman No. 42, kertas tisu, natrium thiosulfat (Na2S2O3)

2.4 Alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu reaktor, bak penampung, selang plastik, keran plastik, gayung, ember, plastik terpal, bambu, tali, pisau, gunting serta alat-alat analisis seperti cawan penguap, neraca analitik, desikator, water bath, oven, hot plate, corong kaca, inkubator suhu 20 0C + 1 0C gelap, botol winkler, pipet volumetrik 1 mL, 5 mL; 10 mL; 15 mL; 20 mL; 25 mL, labu ukur 50 mL; 100 mL; 200 mL; 250 mL dan 1000 mL, buret 25 mL dan statif, botol semprot, magnetic stirrer, shaker, pH meter, pipet tetes, penjepit, termometer dan gelas ukur.

2.5 Prosedur Penelitian

Penelitian ini dilakukan melalui dua tahap yaitu tahap pendahuluan dan tahap penelitian.

2.5.1 Tahap Pendahuluan

Pada tahap pendahuluan, dilakukan aklimatisasi tanaman C. indica dan H. psittacorum untuk mengadaptasikan kedua tanaman tersebut pada air limbah domestik sebelum digunakan pada tahap penelitian. Aklimatisasi tanaman dilakukan selama 14 hari dengan menanam tanaman C. indica dan H. psittacorum yang berumur + 1 bulan pada media pasir yang disirami dengan air limbah domestik selama masa aklimatisasi tersebut. Setelah 14 hari aklimatisasi, tanaman yang bertahan kemudian ditanam pada reaktor penelitian. Adapun reaktor yang digunakan dalam penelitian ini disajikan pada Gambar 3 berikut :

Gambar 2. Reaktor lahan basah buatan Diketahui : Ukuran reaktor : 39 x 58 x 26.5 cm

V reaktor : 59,943 cm3 ~ 60 L HRT : 1 hari (d)

Porositas media : 25% Ditanyakan : Q = V/HRT

Maka : Q = 60 / 1 = 60 L d-1

Karena porositas media = 25%, maka Q = 60 x 25% = 15 L d-1

Berdasarkan perhitungan diatas, maka debit air limbah yang digunakan dalam penelitian adalah sebesar 15 L d-1. Debit air limbah 30 L d-1 bertujuan untuk

mengetahui kemampuan reaktor dalam menurunkan bahan pencemar dengan beban cemaran dua kali lipat dari kapasitas air limbah yang sesuai dengan perhitungan (Tabel 1).

2.5.2 Tahap penelitian

Tahap penelitian merupakan tahap dimana penelitian dilakukan hingga mendapatkan hasil analisis dari berbagai parameter yang sudah ditentukan. Adapun tahapan penelitian ini adalah sebagai berikut:

a) Menyiapkan reaktor dengan kombinasi perlakuan yang telah ditentukan (Tabel 1).

b) Reaktor diisi dengan pasir sebagai media tanam, kemudian C. indica dan H. psittacorum ditumbuhkan pada reaktor tersebut.

c) Parameter yang diukur adalah COD, BOD, TSS dan pH serta analisis kecukupan luasan area lahan basah buatan.

d) Pengukuran parameter dilakukan pada outlet.

e) Pengambilan sampel dilakukan pada hari ke-2, hari ke-14, hari ke-28 dan hari ke-42.

f) Pengujian COD berdasarkan SNI 06 – 6989. 15-2004.

g) Pengujian BOD dengan metode titrasi berdasarkan SNI 06-2503-1991. h) Pengujian TSS secara gravimetri berdasarkan SNI 06-6989. 3-2004. i) Pengujian pH menggunakan pH meter berdasarkan SNI 06-6989. 11-2004. j) Pengujian analisis kecukupan luasan area lahan basah buatan meggunakan

metode Reed.

2.6 Analisis Data 2.6.1 Karakteristik awal air limbah

Karakteristik awal air limbah disajikan dalam bentuk tabel dengan menggunakan metode deskriptif kualitatif.

2.6.2 Penurunan bahan pencemar pada air limbah

Untuk mengetahui penurunan bahan pencemar atau polutan pada air limbah, analisis data menggunakan ANOVA dengan taraf kepercayaan 5%. Jika menunjukkan hasil beda nyata, maka dilanjutkan dengan uji Tukey.

2.6.3 Kecukupan luasan area lahan basah buatan

Kecukupan luasan area lahan basah buatan diukur menggunakan metode Reed. Metode Reed adalah salah satu metode yang digunakan untuk mengestimasi kebutuhan area lahan basah buatan untuk menurunkan nilai BOD (Mitchel et al. 1998). Adapun rumus kecukupan luasan area lahan basah buatan menggunakan metode Reed yaitu sebagai berikut:

dnv K

C C Q A

T

i/ )

ln( ₀

Keterangan :

A : Luas area lahan basah buatan (m2) Q : debit air pada influen (m3 d-1)

Ci : Konsentrasi polutan pada influent (mg L-1)

Co : Konsentrasi polutan pada effluent (mg L-1) d : Kedalaman air pada lahan basah buatan (m)

KT : Konstanta pada temperatur pada lahan basah buatan per hari (d-1)

nv : Porositas media (%)

Untuk mencari KT menggunakan persamaan sebagai berikut :

20 20

w

T

T K

K Keterangan :

KT : Konstanta laju temperatur air pada lahan basah buatan (d-1)

K20 : Konstanta laju pada 20 0C (temperatur referensi)

Tw : Temperatur lahan basah buatan : Konstanta koefisien temperatur

Nilai konstanta hukum kinetik pertama pada 20 0C dan koefisien temperatur ( ) tergantung pada penurunan polutan. Adapun nilai tersebut ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2 Nilai konstanta hukum kinetik pertama pada 20 °C untuk penurunan BODa

Parameter Nilai Konstanta

K20 0.678 d-1

1.06 Sumber : aSiracusa dan La Rosa (2006)

2.7 Ringkasan Metode Penelitian

Ringkasan metode penelitian ditampilkan pada Tabel 3 sebagai berikut : Tabel 3 Matriks jenis, sumber, teknik pengumpulan, dan analisis data serta

keluaran berdasarkan tujuan penelitian

Tujuan Jenis

Data Sumber Data

Teknik Pengumpulan

Data

Teknik

Analisis Data Keluaran

Mengkaji efektivitas lahan basah buatan sistem aliran bawah permukaan dalam menurunkan jumlah bahan pencemar pada limbah cair domestik.

Data primer dan data sekunder Laboratorium lingkungan, Laboratorium Manajemen Kualitas Air UNSOED Observasi lapangan, studi pustaka ANOVA dengan taraf kepercayaan 5 %. Jika menunjukkan beda nyata, maka dilanjutkan dengan uji Tukey Teridentifikasinya efektivitas lahan basah buatan sistem aliran bawah permukaan dalam menurunkan jumlah bahan pencemar pada limbah cair domestik. Menganalisis peran agen biologis C. indica dan H. psittacorum pada teknologi lahan basah buatan sistem aliran bawah permukaan Data primer dan data sekunder Laboratorium lingkungan, Laboratorium Manajemen Kualitas Air UNSOED Observasi lapangan, studi pustaka ANOVA dengan taraf kepercayaan 5 %. Jika menunjukkan beda nyata, maka dilanjutkan dengan uji Tukey Teridentifikasinya peran agen biologis C. indica dan H. psittacorum pada teknologi lahan basah buatan sistem aliran bawah permukaan

Menganalisis kecukupan luasan area lahan basah buatan skala rumah tangga pada pengolahan limbah limbah cair domestik.

Data primer dan data sekunder Laboratorium lingkungan, Laboratorium Manajemen Kualitas Air UNSOED Observasi lapangan, studi pustaka

Metode Reed Didapatkannya luasan area lahan basah buatan yang optimal untuk mengolah limbah cair domestik pada skala rumah tangga

3

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Karakteristik Awal Air Limbah Domestik

Penelitian ini menggunakan limbah domestik tipe grey water yang berada di Desa Banjarparakan, Kecamatan Rawalo Kabupaten Banyumas, Jawa Tengah. Air limbah yang digunakan selama penelitian diambil dari sumber yang sama setiap harinya yaitu dari rumah beberapa warga di sekitar lokasi penelitian. Menurut Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik disebutkan dalam pasal 1 bahwa air limbah domestik adalah air limbah yang berasal dari usaha dan atau kegiatan permukiman (real estate), rumah makan (restaurant), perkantoran, perniagaan, apartemen dan asrama. Baku mutu air limbah domestik merupakan ukuran batas atau kadar unsur pencemar dan atau jumlah unsur pencemar yang ditenggang keberadaannya dalam air limbah domestik yang akan dibuang atau dilepas ke air permukaan. Apabila jumlah bahan pencemar dalam air limbah domestik melebihi batas maksimum yang ditetapkan, maka perlu pengolahan air limbah domestik tersebut sebelum dilepas ke lingkungan.

Penelitian ini menggunakan reaktor yang berukuran 39 x 58 x 26.5 cm dengan volume reaktor yaitu 59,943 cm3 atau 60 L. Penelitian ini menggunakan tanaman C. indica dan H. psittacorum. Sebelum digunakan dalam penelitian, kedua tanaman ini diaklimatisasi selama 14 hari untuk memastikan bahwa kedua tanaman tersebut mampu beradaptasi terhadap air limbah domestik yang akan digunakan selama penelitian. Berikut ini adalah gambar dari reaktor yang digunakan selama penelitian (Gambar 3).

Gambar 3. Reaktor lahan basah buatan tipe aliran bawah permukaan Lampiran Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 112 tahun 2003 menyebutkan bahwa kadar maksimum jumlah parameter kualitas air yang ditetapkan dalam air limbah domestik adalah sebagai berikut (Tabel 4).

Tabel 4 Baku mutu air limbah domestik

Parameter Satuan Kadar maksimum

pH - 6 – 9

Biochemical Oxygen Demand (BOD) mg L-1 100 Total Suspended Solid (TSS) mg L-1 100

Minyak dan lemak mg L-1 10

Sumber : Lampiran KepMenLH No. 112/2003

Beberapa referensi menyatakan bahwa pH disebut juga pangkat hidrogen atau power of hydrogen atau potential of hydrogen. Dalam istilah Germany disebut juga potenz yang berarti pangkat. pH adalah skala untuk mengukur asam basa dari suatu larutan dimana asam basa tersebut diukur dengan skala 0-14, selain itu pH juga didefinisikan sebagai minus logaritma dari aktifitas ion hidrogen (Norby 2000). Air murni memiliki pH 7 atau disebut juga pH netral, sedangkan pH dibawah 7 menunjukkan bahwa air berada dalam kondisi asam sedangkan apabila pH lebih dari 7 dapat dikatakan bahwa air berada dalam kondisi basa.

Biochemical Oxygen Demand (BOD) adalah pengukuran standar untuk menunjukkan jumlah kebutuhan oksigen mikroorganisme untuk mendekomposisi bahan organik dalam kondisi aerobik dalam periode waktu tertentu, berkisar antara 5-30 hari (Samudro dan Mangkoedihardjo 2010). Tingginya nilai BOD di suatu perairan mengindikasikan bahwa bahan organik yang ada dalam perairan tersebut melimpah.

Total Suspended Solid (TSS) atau total padatan tersuspensi adalah bahan-bahan tersuspensi (diameter > 1 µm) yang tertahan pada saringan milipore dengan diameter pori 0.45 µm (Lewis et al. 2002). TSS terdiri atas lumpur dan pasir halus serta jasad-jasad renik terutama yang disebabkan oleh kikisan tanah atau erosi yang terbawa ke badan air dimana padatan ini terdiri dari senyawa-senyawa anorganik dan organik yang terlarut dalam air, mineral dan garam-garamnya (Supradata 2005). Air limbah domestik yang mengandung molekul sabun, detergen dan surfaktan merupakan penyumbang tingginya konsentrasi TSS dalam perairan.

Sebelum penelitian dilakukan, karakteristik air limbah domestik di sekitar area penelitian diukur dengan mengambil sampel air limbah yang diuji di laboratorium. Hasil analisis karakteristik awal air limbah domestik di sekitar area penelitian disajikan pada Tabel 5. Tabel karakteristik awal air limbah domestik menunjukkan adanya nilai Chemical Oxygen Demand (COD) pada air limbah domestik. COD adalah pengukuran standar untuk menunjukkan banyaknya oksigen yang digunakan dalam bentuk kalium bikromat selama degradasi bahan organik dan kimia anorganik seperti ammonia dan nitrit selama beberapa jam (Samudro dan Mangkoedihardjo 2010). Dengan kata lain, COD adalah jumlah total oksigen yang diperlukan untuk mengurai seluruh bahan organik yang terkandung dalam air dimana bahan organik yang ada sengaja diurai secara kimia dengan menggunakan oksidator kuat kalium bikromat pada kondisi asam dan panas dengan katalisator perak sulfat sehingga segala macam bahan organik baik yang mudah urai maupun kompleks dapat teroksidasi (Boyd 1990; Metcalf dan Eddy 1991).

Tabel 5 Karakteristik awal air limbah domestik

No Parameter Satuan Hasil Uji Metode

1 Total Suspended

Solid (TSS) mg L

-1

78 SNI 06-6989. 3:2004

2 pH - 7,81 SNI 06 - 6989. 11- 2004

3 Biochemical Oxygen

Demand (BOD) mg L

-1

506 SNI 06-2503-1991 4 Chemical Oxygen

Demand (COD) mg L

-1

920 SNI 06 - 6989. 15-2004 5 Total Fosfor (TP) mg L-1 0,0570 SNI 06-6989. 31:2005 6 Total Nitrogen (TN) mg L-1 8,450 SNI 2004:06-6989. 31-2004

Sumber : Hasil analisis laboratorium

Berdasarkan Tabel 5 diatas diketahui bahwa kondisi pH pada awal penelitian sebesar 7.81. Nilai tersebut menunjukkan bahwa kondisi pH pada air limbah domestik masih dibawah ambang batas maksimum yang ditentukan. Kondisi pH yang cenderung basa dapat diakibatkan karena adanya sumber air limbah itu sendiri. Karena kandungan dalam air limbah tersebut sebagian besar berasal dari buangan dapur dan kamar mandi, termasuk didalamnya detergen dan sabun maupun shampoo, maka hal ini berpengaruh pada tingginya nilai pH dalam limbah cair yang masuk ke dalam reaktor. Berdasarkan lampiran Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 112 tahun 2003 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik diketahui bahwa kandungan BOD sebelum penelitian sudah jauh melebihi batas maksimum yang ditoleransi dalam air limbah domestik, karena itu perlu adanya pengolahan air limbah untuk mengurangi kadar BOD dalam air limbah sebelum dibuang ke perairan.

3.2 Efektivitas Lahan Basah Buatan Sistem Aliran Bawah Permukaan

Efektivitas lahan basah buatan dapat dilihat dari kemampuan teknologi tersebut dalam menurunkan konsentrasi bahan pencemar dalam air limbah domestik. Penurunan bahan pencemar dalam air limbah domestik berkaitan dengan penurunan konsentrasi parameter yang diukur dalam penelitian ini meliputi COD, BOD dan TSS serta kondisi pH selama penelitian.

3.2.1 Chemical Oxygen Demand (COD)

Nilai COD dalam air limbah menunjukkan besarnya oksigen total yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat organik yang terdapat dalam air limbah secara kimia, sehingga zat-zat organik yang teroksidasi tidak hanya yang bersifat biodegradable atau mudah terurai secara biologis namun juga yang bersifat non-biodegradable atau sulit terurai secara biologis (Supradata 2005). Berdasarkan karakteristik awal air limbah domestik (Tabel 5) menunjukkan bahwa nilai COD pada air limbah domestik sebelum mengalami pengolahan adalah sebesar 920 mg L-1. Secara keseluruhan, nilai COD pada semua perlakuan menurun selama penelitian. Hal ini menunjukkan bahwa lahan basah buatan dengan sistem aliran bawah permukaan berhasil mengolah air limbah domestik yang ada. Penurunan COD pada hari 2 adalah sebesar 27-40%, hari 14 sebesar 82-92%, hari

ke-28 sebesar 82-93% dan hari ke-42 sebesar 64-69%. Berikut adalah tabel nilai COD selama penelitian (Tabel 6).

Tabel 6 Nilai COD selama penelitian Perlakuan

Nilai COD (mg L-1) Inlet Hari ke-0 Outlet Hari ke-2 Outlet Hari ke-14 Outlet Hari ke-28 Outlet Hari ke-42

K1B1 920 640.8 120 160.56 280

A1B1 920 616.81 72 56.05 276.11

A2B1 920 640.23 78 67.45 328.67

K2B2 920 670 104 138 310.3

A1B2 920 544.91 74.66 62.96 292.76

A2B2 920 620.68 162.66 133.51 310.88

Keterangan :

K1B1 : Kontrol dengan debit air limbah 15 L d-1 A1B1 : C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 A2B1 : H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1

K2B2 : Kontrol dengan debit air limbah 30L d-1 A1B2 : C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 A2B2 : H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1

Berdasarkan analisis ragam terhadap nilai COD pada hari ke-2 diketahui bahwa secara umum, perlakuan penggunaan jenis tanaman atau debit air limbah menunjukkan pengaruh yang sangat nyata dilihat dari nilai F-hit P > F-tabel 1% (Lampiran 1). Hasil uji lanjut Tukey (BNJ) 5% terhadap nilai COD pada masing-masing perlakuan pada hari ke-2 disajikan pada Tabel 7.

Tabel 7 Hasil uji lanjut Tukey nilai COD pada hari ke-2

Perlakuan Rata-rata (mg L-1)

C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) 616.81b C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) 544.91a H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) 640.23b H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) 620.68b

Tukey 5% 52.96

Keterangan : Perlakuan yang diikuti oleh huruf yang sama berarti tidak berbeda nyata pengaruhnya menurut Tukey 5%.

Dari hasil pengujian diatas, dapat diketahui bahwa perlakuan menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) berbeda secara nyata dengan perlakuan C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1), H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1), dan H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2). Hal ini menunjukkan bahwa meskipun penurunan polutan terjadi pada semua perlakuan, namun hanya perlakuan menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) yang berbeda nyata menurut uji lanjut Tukey (BNJ 5%).

Tabel 6 juga menunjukkan bahwa penurunan paling signifikan terjadi pada hari ke-14. Tingginya penurunan polutan pada hari ke-14 terutama pada perlakuan menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) dengan nilai COD sebesar 72 mg L-1. Hal ini menunjukkan bahwa proses bioremediasi

dalam teknologi lahan basah buatan berjalan dengan baik. Selain itu, penurunan polutan pada reaktor kontrol menunjukkan terjadinya proses filtrasi yang dilakukan oleh media yaitu pasir.

Supradata (2005) menyatakan bahwa media berperan dalam membantu terjadinya proses sedimentasi serta membantu penyerapan (adsorbsi) bau dari gas hasil biodegradasi, serta tempat berkembangbiaknya mikroorganisme. Hal ini menjawab pertanyaan mengapa pada reaktor kontrol dimana didalamnya tidak terdapat tanaman masih mampu menurunkan polutan dalam air limbah domestik. Proses yang terjadi pada reaktor kontrol berupa reaksi fisik oleh adanya media pasir yang terdapat pada kedua reaktor baik pada kontrol dengan debit air limbah 15 L d-1 (K1B1) maupun pada kontrol dengan debit air limbah 30 L d-1 (K2B2).

Analisis sidik ragam nilai COD pada hari ke-14 menunjukkan bahwa perlakuan menggunakan tanaman dan debit air limbah berpengaruh sangat nyata terhadap penurunan polutan (Lampiran 1). Berikut hasil uji lanjut Tukey yang dilakukan untuk menentukan perbedaan pengaruh antar perlakuan.

Tabel 8 Hasil uji lanjut Tukey nilai COD pada hari ke-14

Perlakuan Rata-rata (mg L-1)

C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) 72.00 a C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) 74.66 ab H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) 78.00 abc H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) 162.66d

BNJ 5% 57.16

Keterangan : Perlakuan yang diikuti oleh huruf yang sama berarti tidak berbeda nyata pengaruhnya menurut BNJ 5%.

Dari hasil pengujian diatas dapat diketahui bahwa perlakuan menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) tidak berbeda nyata dengan perlakuan menggunakan C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) dan perlakuan menggunakan H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) dalam menurunkan polutan dalam limbah domestik. Tabel diatas juga menunjukkan bahwa perlakuan menggunakan tanaman H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) berbeda dengan ketiga perlakuan lainnya. Perbedaan ini karena adanya perolehan nilai COD pada reaktor A2B2 yang tertinggi (162.66 mg L-1) dibandingkan dengan perlakuan lainnya.

Analisis sidik ragam nilai COD pada hari ke-28 menunjukkan bahwa perlakuan penggunaan jenis tanaman dan debit air limbah menunjukkan pengaruh yang sangat nyata (p<0.01) (Lampiran 1). Dengan kata lain baik tanaman maupun debit air limbah, kedua faktor tersebut berpengaruh terhadap nilai COD pada air limbah. Hasil uji lanjut Tukey terhadap nilai COD pada hari ke-28 disajikan pada Tabel 9.

Tabel 9 menunjukkan bahwa perlakuan menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) menunjukkan hasil yang tidak berbeda dengan perlakuan menggunakan C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) dan perlakuan menggunakan H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1). Dengan kata lain, meskipun berdasarkan rata-rata nilai COD perlakuan A1B1 paling kecil, namun secara statistik nilai tersebut tidak berbeda nyata dengan perlakuan A1B2 dan A2B1. Hasil yang berbeda ditunjukkan oleh

perlakuan menggunakan tanaman H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) dengan rata-rata nilai COD sebesar 133.51 mg L-1.

Tabel 9 Hasil uji lanjut Tukey nilai COD pada hari ke-28

Perlakuan Rata-rata (mg L-1)

C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) 56.05 a C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) 62.96ab H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) 67.45 abc H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) 133.51d

BNJ 5% 47.93

Keterangan : Perlakuan yang diikuti oleh huruf yang sama berarti tidak berbeda nyata pengaruhnya menurut BNJ 5%.

Supradata (2005) menyatakan bahwa salah satu pencemar terbesar di badan air adalah air limbah domestik yaitu sebesar 60-70%. Effendi (2003) menyatakan bahwa komposisi padatan yang terdapat dalam limbah domestik, 70% merupakan bahan organik. Apabila tidak ada penanganan limbah domestik sebelum masuk ke badan perairan maka akan menyebabkan pencemaran lingkungan. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air bahwa pengelolaan limbah harus dilakukan agar kualitas air terjamin dan dalam kondisi alamiahnya. Status mutu air dikatakan dalam kondisi tercemar apabila mutu air tidak memenuhi standar baku mutu air yang ditetapkan dalam peraturan pemerintah tersebut.

Secara keseluruhan nilai COD semua perlakuan pada hari ke-42 lebih besar dibandingkan dengan nilai COD pada hari ke-28. Hal ini terutama karena adanya masukan air limbah yang terjadi setiap harinya ke dalam reaktor. Penambahan polutan ke dalam reaktor tersebut tidak diimbangi dengan adanya penyerapan oleh tanaman yang ada sehingga penyerapan bahan polutan pada hari ke-42 tidak berjalan maksimal. Beberapa kendala yang menyebabkan berkurangnya penyerapan bahan organik oleh tanaman adalah karena :

1. Munculnya penyakit bercak kuning pada tanaman yang menyerang daun dan batang tanaman yang menyebabkan beberapa tanaman kering dan mati.

2. Munculnya ulat yang memakan daun dan batang dari tanaman pada reaktor baik C. indica maupun H. psittacorum yang menyebabkan beberapa tanaman mati.

Munculnya penyakit bercak kuning dan munculnya ulat pada beberapa tanaman yang menyebabkan tanaman kering dan mati pada akhirnya akan menurunkan jumlah mikoorganisme yang ada pada akar tanaman. Penurunan jumlah mikroorganisme pada akar tanaman akan berpengaruh terhadap kinerja reaktor karena mikroorganisme berperan dalam mendegradasi sebagian besar bahan organik pada air limbah domestik. Dengan adanya mikroorganisme, bahan organik yang terdapat dalam air limbah akan dirombak menjadi senyawa yang lebih sederhana dan akan dimanfaatkan oleh tumbuhan sebagai nutrien, sedangkan sistem perakaran tanaman akan menghasilkan oksigen yang dapat digunakan sebagai sumber energi/katalis untuk rangkaian proses metabolisme bagi kehidupan mikroorganisme (Supradata 2005). Selain itu, umur tanaman juga berpengaruh terhadap efektifitas tanaman dalam lahan basah buatan karena semakin tua umur tanaman menyebabkan perakaran tanaman juga akan mati. Akar

tanaman yang mati akan menjadi penyumbang polutan pada teknologi lahan basah buatan.

Dibawah ini adalah gambar tanaman yang terkena bercak kuning serta munculnya ulat pada tanaman yang menyebabkan beberapa tanaman kering dan mati (Gambar 4).

Gambar 4. Bercak kuning dan ulat yang menyebabkan beberapa tanaman mati Meskipun penurunan polutan pada hari 42 tidak se-efektif pada hari ke-28, namun berdasarkan hasil analisis sidik ragam nilai COD pada hari ke-42 menunjukkan bahwa perlakuan penggunaan jenis tanaman (faktor A) mempengaruhi nilai COD (p<0.05) sedangkan debit air limbah (faktor B) tidak mempengaruhi nilai COD pada hari ke-42 (P>0.05) (Lampiran 1). Dengan kata lain, analisis ragam tersebut menunjukkan bahwa tidak ada interaksi antara penggunaan jenis tanaman (Faktor A) dengan debit air limbah (Faktor B) terhadap nilai COD. Selanjutnya berdasarkan hasil uji lanjut Tukey terhadap perlakuan penggunaan tanaman menunjukkan bahwa perbedaan nyata terjadi pada perlakuan menggunakan C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) dengan perlakuan menggunakan H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1). Tabel uji lanjut Tukey nilai COD pada hari ke-42 disajikan pada Tabel 10.

Tabel 10 Hasil uji lanjut Tukey nilai COD pada hari ke-42

Perlakuan Rata-rata (mg L-1)

C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) 276.11a C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) 292.76ab H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) 328.67b H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) 310.88ab

BNJ 5% 47.93

Keterangan : Perlakuan yang diikuti oleh huruf yang sama berarti tidak berbeda nyata pengaruhnya menurut BNJ 5%.

3.2.2 Biochemical Oxygen Demand (BOD) Tabel 11 Nilai BOD selama penelitian

Perlakuan

Nilai BOD (mg L-1) Inlet Hari ke-0 Outlet Hari ke-2 Outlet Hari ke-14 Outlet Hari ke-28 Outlet Hari ke-42

K1B1 506 57.27 21.7 27.44 29.15

A1B1 506 42.88 18.3 20.37 23.85

A2B1 506 53.61 18.62 21.53 27.65

K2B2 506 40.05 11.3 35.1 37.2

A1B2 506 38.39 4.2 10.17 20.38

A2B2 506 48.57 18.42 25.32 32.85

Keterangan :

K1B1 : Kontrol dengan debit air limbah 15 L d-1 A1B1 : C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 A2B1 : H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1

K2B2 : Kontrol dengan debit air limbah 30L d-1 A1B2 : C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 A2B2 : H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1

Biochemical Oxygen Demand (BOD) adalah jumlah oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme untuk mengurai bahan organik yang ada pada air limbah secara aerob. Pengelolaan secara aerob berlangsung di dalam zona akar dan di bagian atas sedimen, sedangkan pengolahan secara anaerob berlangsung pada bagian bawah sedimen atau terkadang berlangsung di dalam air apabila suplai oksigen telah habis terpakai (Hidayah dan Aditya 2009). Konsentrasi BOD mengindikasikan banyaknya kandungan bahan organik yang ada dalam suatu perairan, dengan kata lain apabila nilai BOD tinggi maka dapat dikatakan bahwa bahan organik dalam perairan tersebut melimpah.

Pada hari ke-2, penurunan nilai BOD sudah terlihat sangat signifikan di seluruh perlakuan, termasuk pada reaktor kontrol. Wood (1999) menyatakan bahwa penurunan konsentrasi bahan organik dalam sistem lahan basah buatan terjadi karena adanya mekanisme aktivitas mikroorganisme dan tanaman, melalui proses oksidasi oleh bakteri aerob yang tumbuh di sekitar rizosfer tanaman maupun kehadiran bateri heterotrof di dalam air limbah. Hal ini menjelaskan bahwa pada hari ke-2 baik pada air limbah maupun di sekitar tanaman keberadaan mikroorganisme melimpah.

Berdasarkan hasil analisis sidik ragam menjelaskan bahwa perlakuan penggunaan jenis tanaman menunjukkan pengaruh yang sangat nyata (p<0.01) namun faktor debit air limbah tidak mempengaruhi nilai BOD dilihat dari F-hit < F-tabel 5% (p>0.05) (Lampiran 2). Dengan kata lain, pada hari ke-2 penelitian, yang berpengaruh terhadap penurunan polutan adalah tanaman. Berdasarkan nilai BOD pada reaktor kontrol yang juga menurun dari nilai BOD pada awal perlakuan, menunjukkan bahwa media pasir juga berpengaruh secara fisik terhadap penurunan polutan pada air limbah domestik. Uji lanjut tukey menunjukkan bahwa terdapat perbedaan yang nyata antara tanaman C. indica dan H. psittacorum (Tabel 12).

Penurunan polutan tertinggi pada air limbah domestik selama penelitian terjadi pada hari ke-14. Penurunan polutan tertinggi terjadi pada reaktor menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) dengan perolehan nilai BOD sebesar 4.2 mg L-1 sedangkan perolehan nilai BOD terbesar

adalah pada reaktor kontrol dengan debit air limbah 15 L d-1 (K1B1) sebesar 21.70 mg L-1. Hal ini berarti penurunan BOD terendah terjadi pada reaktor K1B1 tersebut. Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003 bahwa baku mutu air limbah domestik untuk BOD adalah sebesar 100 mg L-1. Berdasarkan nilai tersebut maka semua perlakuan maupun kontrol menunjukkan kondisi yang baik yaitu dibawah standar baku mutu air limbah domestik yang ditetapkan.

Tabel 12 Hasil uji lanjut Tukey nilai BOD pada hari ke-2

Perlakuan Rata-rata (mg L-1)

C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) 42.88ab C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) 38.39a H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) 53.61c H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) 48.57bc

BNJ 5% 52.96

Keterangan : Perlakuan yang diikuti oleh huruf yang sama berarti tidak berbeda nyata pengaruhnya menurut BNJ 5%.

Penurunan konsentrasi BOD pada hari ke-14 berkisar antara 95-99%. Hal ini mengindikasikan bahwa kemampuan teknologi lahan basah buatan dalam penelitian ini paling optimum bekerja pada hari ke-14. Penurunan nilai BOD yang tajam pada hari ke-14 juga mengindikasikan bahwa bahan organik yang terkandung dalam air limbah domestik sebagian besar merupakan bahan organik yang bersifat mudah urai atau biodegradable.

Analisis sidik ragam nilai BOD pada hari ke-14 menunjukkan bahwa secara umum, perlakuan penggunaan jenis tanaman dan debit air limbah menunjukkan pengaruh sangat yang nyata (p<0.01) (Lampiran 2). Baik tanaman maupun debit air limbah, kedua faktor tersebut terbukti berpengaruh nyata terhadap nilai BOD selama penelitian. Dengan kata lain bahwa terdapat interaksi antara penggunaan jenis tanaman dengan debit air limbah terhadap nilai BOD.

Berdasarkan hasil uji lanjut yang dilakukan diketahui bahwa dari semua perlakuan yang menunjukkan adanya penurunan polutan, perlakuan menggunakan C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) dengan nilai BOD sebesar 4.2 mg L-1 terbukti berbeda nyata dengan ketiga perlakuan lainnya, yaitu C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) dengan nilai BOD sebesar 18.30 mg L-1, perlakuan menggunakan tanaman H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) dengan nilai BOD sebesar 18.62 mg L-1 dan perlakuan menggunakan tanaman H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) dengan nilai BOD sebesar 18.42 mg L-1. Hasil uji lanjut Tukey (BNJ) 5% nilai COD pada hari ke-14 disajikan pada Tabel 13.

Supradata (2005) menyatakan bahwa kemampuan teknologi lahan basah buatan (constructed wetland) dalam mengolah limbah domestik sama efektifnya dengan teknologi konvensional dengan sistem lumpur aktif. Halverson (2004) menyebutkan bahwa secara umum mekanisme penyerapan polutan pada lahan basah buatan melalui proses abiotik (fisik dan kimia) atau biotik (mikrob dan tanaman) dan gabungan dari kedua proses tersebut.

Tabel 13 Hasil uji lanjut Tukey nilai BOD pada hari ke-14

Perlakuan Rata-rata (mg L-1)

C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) 18.30b C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) 4.20a H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) 18.62b H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) 18.42b

BNJ 5% 10.82

Keterangan : Perlakuan yang diikuti oleh huruf yang sama berarti tidak berbeda nyata pengaruhnya menurut BNJ 5%.

Nilai BOD pada hari ke-28 pada semua perlakuan lebih tinggi dibandingkan nilai BOD pada hari ke-14. Dengan kata lain, penurunan polutan pada hari ke-28 lebih rendah dibandingkan dengan hari ke-14. Meskipun penurunan polutan pada hari ke-28 tidak setinggi seperti halnya hari ke-14. Pada hari ke-28, perlakuan yang mampu menurunkan polutan tertinggi sama dengan perlakuan pada hari ke-14 yaitu perlakuan menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) dengan nilai BOD yang diperoleh sebesar 10.17 mg L-1. Berbeda dengan hari ke-14, nilai BOD yang terbesar ditunjukkan pada reaktor kontrol dengan debit air limbah 30 L d-1 (K2B2) sebesar 35.1 mg L-1.

Penurunan nilai BOD pada air limbah terjadi secara aerob melalui proses biotik, seperti biodegradasi dan penyerapan oleh tanaman. Aktivitas mikroorganisme maupun tanaman dalam penyediaan oksigen yang terdapat dalam system pengolahan air limbah pada teknologi lahan basah buatan tipe aliran bawah permukaan (subsurface flow wetland) secara prinsip terjadi akibat adanya proses fotosintesis maupun proses respirasi tanaman.

Beberapa proses pengurangan polutan yang dilakukan oleh mikrob dan tanaman dalam lahan basah, antara lain sebagai berikut :

Biodegradasi secara aerobik/anaerobik, merupakan proses metabolisme mikroorganisme yang efektif menghilangkan bahan organik dalam lahan basah.

Phyto-akumulasi, merupakan proses pengambilan dan akumulasi bahan anorganik oleh tanaman.

Phyto-stabilisasi, merupakan bentuk kemampuan sebagian tanaman untuk memisahkan bahan anorganik pada akar tanaman.

Phyto-degradasi, tanaman dapat menghasilkan enzim yang dapat memecah bahan organik maupun anorganik dari polutan sebelum diserap, selama proses transpirasi.

Rhizo-degradasi, akar tanaman dapat melakukan penyerapan bahan polutan dari hasil degradasi bahan organikyang dilakukan oleh mikrob.

Phyto-volatilisasi/evapotranspirasi, penyerapan dan transpirasi pada daun tanaman terhadap bahan-bahan yang bersifat volatil.

Berdasarkan analisis sidik ragam diketahui bahwa secara umum perlakuan (dalam hal ini) penggunaan jenis tanaman dan debit air berpengaruh nyata (P<0.01) (Lampiran 2). Namun setelah dikaji lebih jauh, berdasarkan nilai F-hitung pada masing-masing faktor (jenis tanaman dan debit air limbah) diketahui bahwa faktor A (penggunaan tanaman) mempengaruhi nilai BOD pada air limbah (p<0.01) sedangkan faktor B (debit air limbah) tidak mempengaruhi nilai BOD

pada air limbah (p>0.05). Hasil uji lanjut BNJ 5% pada hari ke-28 disajikan pada Tabel 14.

Tabel 14 Hasil uji lanjut Tukey nilai BOD pada hari ke-28

Perlakuan Rata-rata (mg L-1)

C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) 20.37b C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) 10.17a H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) 21.53b H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) 25.32b

BNJ 5% 10.82

Keterangan : Perlakuan yang diikuti oleh huruf yang sama berarti tidak berbeda nyata pengaruhnya menurut BNJ 5%.

Hasil uji lanjut Tukey (BNJ 5%) nilai BOD pada hari ke-28 yang ditunjukkan pada Tabel 14 diatas menunjukkan bahwa dari keempat perlakuan dalam penelitian, satu-satunya perlakuan yang berbeda secara nyata adalah perlakuan menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2). Perlakuan ini berbeda nyata dengan ketiga perlakuan lainnya yaitu perlakuan menggunakan C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1), perlakuan menggunakan H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1), dan perlakuan menggunakan H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2).

Nilai BOD pada hari ke-42 nilai BOD masing-masing perlakuan juga lebih tinggi dibandingkan dengan hari ke-28. Pada hari ke-42, nilai BOD terendah terlihat pada perlakuan menggunakan C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) sedangkan nilai BOD tertinggi terlihat pada reaktor kontrol dengan debit air limbah 30 L d-1 (K2B2). Adanya kenaikan nilai BOD pada hari ke-42 pada semua perlakuan menunjukkan bahwa beberapa kendala selama penelitian mempengaruhi sistem teknologi lahan basah dalam mengolah air limbah domestik.

Selama penelitian, beberapa tanaman mulai mengawali fase generatif yang juga berpengaruh terhadap menurunnya kemampuan beberapa tanaman dalam mengolah limbah domestik. Fase generatif tanaman C. indica ditandai dengan munculnya bunga (Setiarini dan Mangkoedihardjo 2013). Selain itu beberapa tanaman yang mati juga mempengaruhi ketersediaan akar tanaman yang berperan dalam penyerapan bahan organik dalam reaktor. Hal ini menyebabkan penurunan kemampuan sistem pengolahan limbah domestik selama penelitian. Gambar 5 menunjukkan dimulainya fase generatif dari tanaman C. indica.

Berdasarkan hasil analisis sidik ragam, meskipun nilai BOD pada hari ke-42 mengalami kenaikan atau dengan kata lain terjadi penurunan kemamuan sistem lahan basah buatan, namun penurunan polutan tetap terjadi meskipun tidak se-optimum pada hari ke-14. Berdasarkan hasil analisis sidik ragam diketahui bahwa perlakuan penggunaan tanaman menunjukkan pengaruh yang sangat nyata dilihat dari nilai F-hit P lebih besar dari nilai F-tabel 1 % (Lampiran 2). Hal ini menunjukkan bahwa hanya jenis tanaman yang mempengaruhi nilai BOD sedangkan faktor debit air limbah dalam penelitian tidak mempengaruhi nilai BOD pada air limbah domestik pada hari ke-42 penelitian. Untuk mengetahui perlakuan mana yang sebenarnya berbeda, maka analisis dilanjutkan dengan pengujian Tukey (BNJ). Adapun hasil uji lanjut Tukey nilai BOD pada hari ke-42 disajikan pada Tabel 15.

Tabel 15 Hasil uji lanjut Tukey nilai BOD pada hari ke-42

Perlakuan Rata-rata (mg L-1)

C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) 23.85ab C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) 20.38a H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) 27.65abc H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) 32.85c

BNJ 5% 8.52

Keterangan : Perlakuan yang diikuti oleh huruf yang sama berarti tidak berbeda nyata pengaruhnya menurut BNJ 5%.

Pengujian diatas menunjukkan bahwa perlakuan menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) yang berbeda nyata dengan perlakuan menggunakan tanaman H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2).

3.2.3 Total Suspended Solid (TSS)

Penurunan nilai TSS terjadi dari awal hingga akhir penelitian dimana pada awal perlakuan yaitu 78 mg L-1. Penurunan pencemar bahkan terjadi pada reaktor kontrol dimana tidak terdapat tanaman di dalamnya. Metcalf dan Eddy (1991) menyatakan bahwa proses pengolahan limbah pada lahan basah buatan aliran bawah permukaan dapat terjadi secara fisik, kimia maupun biologi. Proses secara fisik yang terjadi adalah proses sedimentasi, filtrasi, dan adsorpsi oleh media tanah yang ada. Hal ini yang menyebabkan terjadinya penurunan TSS pada air limbah, terutama pada reaktor kontrol yang tidak terdapat tanaman didalamnya. Nilai TSS selama penelitian disajikan pada Tabel 16.

Tabel 16 Nilai TSS selama penelitian Perlakuan

Nilai TSS (mg L-1) Inlet Hari ke-0 Outlet Hari ke-2 Outlet Hari ke-14 Outlet Hari ke-28 Outlet Hari ke-42

K1B1 78 42.58 3.5 3.2 13

A1B1 78 36.35 9.77 8.81 12.19

A2B1 78 37.34 3.44 3.35 13.52

K2B2 78 38 2.33 2.4 12.2

A1B2 78 29.05 4.5 3.73 10.34

A2B2 78 36.03 4.5 3.74 13.28

Keterangan :

K1B1 : Kontrol dengan debit air limbah 15 L d-1 A1B1 : C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 A2B1 : H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1

K2B2 : Kontrol dengan debit air limbah 30L d-1 A1B2 : C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 A2B2 : H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1

Berdasarkan analisis sidik ragam terhadap nilai TSS pada hari ke-2 menunjukkan bahwa secara umum, perlakuan (dalam hal ini) penggunaan jenis tanaman atau debit air limbah menunjukkan pengaruh yang sangat nyata dilihat dari nilai F-hit P > dari nilai F-tabel 1% ( p<0.01). Hal ini mengindikasikan bahwa Faktor A (penggunaan tanaman) berpengaruh sangat nyata terhadap nilai TSS (p<0.01) dan Faktor B (debit air limbah) juga berpengaruh sangat nyata terhadap nilai TSS (p<0.01). Hal ini juga menjelaskan bahwa terdapat interaksi antara penggunaan jenis tanaman dengan debit air limbah terhadap nilai TSS pada air limbah domestik (Lampiran 3). Dibawah ini adalah hasil uji lanjut terhadap nilai TSS pada hari ke-2 untuk mengetahui perlakuan mana yang berbeda dalam penurunan nilai TSS pada air limbah domestik (Tabel 17).

Tabel 17 Hasil uji lanjut Tukey nilai TSS pada hari ke-2

Perlakuan Rata-rata (mg L-1)

C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) 36.35b C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) 29.05a H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) 37.34b H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) 36.03b

BNJ 5% 52.96

Keterangan : Perlakuan yang diikuti oleh huruf yang sama berarti tidak berbeda nyata pengaruhnya menurut BNJ 5%.

Dari hasil pengujian diatas dapat diketahui bahwa hanya satu perlakuan yang berbeda secara nyata dengan perlakuan lainnya yaitu perlakuan menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2). Sedangkan perlakuan lainnya yaitu perlakuan menggunakan C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1), perlakuan menggunakan H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) dan perlakuan menggunakan H.psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2), antar ketiga perlakuan tersebut menunjukkan hasil tidak berbeda nyata. Perbedaan secara nyata pada perlakuan

diatas ditunjukkan dengan rendahnya nilai TSS pada perlakuan menggunakan C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) yaitu sebesar 29.05 mg L-1.

Pada hari ke-14 penelitian, terjadi penurunan konsentrasi TSS yang sangat signifikan pada semua perlakuan, terutama pada reaktor kontrol dimana didalamnya tidak terdapat tanaman. Nilai TSS terendah adalah pada reaktor kontrol dengan debit air limbah 30 L d-1 (K2B2) sebesar 2.4 mg L-1 sedangkan nilai TSS tertinggi didapat pada perlakuan menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1). Hal yang menarik disini adalah bahwa penurunan TSS pada reaktor tanpa tanaman lebih tinggi dibandingkan dengan reaktor yang berisi tanaman. Hal ini menunjukkan bahwa pasir yang digunakan sebagai media dalam sistem lahan basah buatan mampu bekerja secara efektif dalam menurunkan polutan dalam air limbah domestik melalui proses fisik.

Kusumastuti et al. (2015) menyatakan bahwa pasir memiliki kemampuan aerasi yang tinggi karena porositas pasir yang besar dan Khiatuddin (2003) menyatakan bahwa pasir memiliki kemampuan yang baik dalam mengurangi polutan pada teknologi lahan basah buatan yang disajikan pada Tabel 18.

Tabel 18 Kinerja lahan basah buatan tipe aliran bawah permukaan dengan berbagai media

No. Jenis media Prosentase pengurangan polutan (%)

BOD SS Coliform

1 Kerikil 55 – 96 51 – 98 99

2 Tanah 62 – 85 49 – 85 -

3 Pasir 96 94 100

4 Tanah liat 92 91 -

Sumber : Khiatuddin (2003)

Keterangan : BOD : Biologycal Oxygen Demand SS : Suspended Solids

Mekanisme penyerapan polutan pada lahan basah buatan melalui proses abiotik (fisik dan kimia) menurut Halverson (2004) antara lain melalui:

Settling dan sedimentasi, efektif untuk menghilangkan partikulat dan padatan tersuspensi.

Adsorpsi dan absorpsi, merupakan proses kimiawi yang terjadi pada tanaman, substrat, sedimen, maupun air limbah yang berkaitan erat dengan waktu retensi air limbah.

Oksidasi dan reduksi, efektif untuk mengikat logam-logam B3 dalam lahan basah buatan.

Photodegradasi/oksidasi, degradasi (penurunan) berbagai unsure polutan yang berkaitan dengan adanya sinar matahari.

Volatilisasi, penurunan polutan akibat menguap dalam bentuk gas.

Hasil analisis sidik ragam nilai TSS hari ke-14 menunjukkan bahwa Faktor A yaitu penggunaan tanaman berpengaruh nyata terhadap nilai TSS (p<0.05) sedangkan Faktor B yaitu debit air limbah tidak mempengaruhi nilai TSS (p<0.05) serta terdapat interaksi antara penggunaan jenis tanaman (Faktor A) dengan debit air limbah (Faktor B) terhadap nilai TSS (p<0.05) (Lampiran 3). Hasil uji lanjut Tukey (BNJ 5%) nilai TSS hari ke-14 penelitian disajikan pada Tabel 19.

Tabel 19 Hasil uji lanjut Tukey nilai TSS pada hari ke-14

Perlakuan Rata-rata (mg L-1)

C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) 9.77b C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) 4.50ab H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) 3.44a H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) 4.50ab

BNJ 5% 5.76

Keterangan : Perlakuan yang diikuti oleh huruf yang sama berarti tidak berbeda nyata pengaruhnya menurut BNJ 5%.

Hasil uji lanjut Tukey (BNJ) 5% menunjukkan bahwa perbedaan nyata hanya terjadi pada perlakuan menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) dengan perlakuan menggunakan tanaman H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1).

Pada hari ke-28 penelitian, nilai konsentrasi TSS juga mengalami penurunan pada semua perlakuan. Namun, penurunan tersebut sangat kecil jika dibandingkan dengan nilai TSS pada hari ke-14. Hal ini mengindikasikan bahwa penurunan TSS pada hari ke-28 tidak lagi maksimal seperti halnya penurunan TSS pada hari ke-14. Sebagai contoh, pada perlakuan menggunakan tanaman C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) pada hari ke-14 adalah sebesar 9.77 mg L-1 dan nilai TSS pada perlakuan yang sama (A1B1) pada hari ke-28 adalah 8.81 mg L-1, dengan kata lain penurunan nilai TSS selama 14 hari (dari hari ke-14 hingga hari ke-28) hanya sebesar 0.96 mg L-1. Hal ini juga terjadi pada perlakuan yang lainnya. Hal ini mengindikasikan bahwa terjadi penurunan kemampuan mekanisme filtrasi dan sedimentasi yang dilakukan oleh media dan akar tanaman. Proses filtrasi dilakukan oleh media dan akar tanaman yang terdapat dalam reaktor dimana proses tersebut terjadi karena kemampuan partikel-partikel media maupun sistem perakaran membentuk filter yang dapat menahan partikel-partikel solid yang terdapat dalam air limbah (Supradata 2005). Berkurangnya akar tanaman yang disebabkan karena kering dan matinya beberapa tanaman seperti yang telah disebutkan sebelumnya (Gambar 8) menjadi faktor utama berkurangnya kemampuan tanaman dalam menyerap polutan pada sistem lahan basah buatan pada hari ke-28. Hal ini berkaitan dengan kemampuan akar tanaman dalam menyediakan oksigen yang memungkinkan mikroorganisme pengurai seperti bakteri aerob dapat hidup dalam lingkungan lahan basah yang berkondisi anaerob (Khiatuddin 2003).

Tabel 20 Hasil uji lanjut Tukey nilai TSS pada hari ke-28

Perlakuan Rata-rata (mg L-1)

C. indica dengan debit air limbah 15 L d-1 (A1B1) 8.81d C. indica dengan debit air limbah 30 L d-1 (A1B2) 3.73ab H. psittacorum dengan debit air limbah 15 L d-1 (A2B1) 3.35a H. psittacorum dengan debit air limbah 30 L d-1 (A2B2) 3.74abc

BNJ 5% 4.65

Keterangan : Perlakuan yang diikuti oleh huruf yang sama berarti tidak berbeda nyata pengaruhnya menurut BNJ 5%.

Tabel ANOVA

Sumber Keragaman JK db KT Fhit F-Tabel

5% 1%

P 73.50189 3 24.50063 5.036282* 4.07 7.59 A 30.05168 1 30.05168 6.177339* 5.32 11.26 B 13.33521 1 13.33521 2.741149 5.32 11.26 A*B 30.11501 1 30.11501 6.190358* 5.32 11.26

G 38.9186 8 4.864825

Total 185.9224 14

Keterangan : ** Signifikan pada taraf 1% ( P<0.01)

TSS Hari ke-28

Faktor A (Jenis Tanaman) r Faktor B (debit air) Total 15 L d-1 30 L d-1

C. indica

1 8.81 3.73 12.54

2 11.31 5.23 16.54

3 6.31 2.23 8.54

Sub total 26.43 11.19 37.62

H. psittacorum

1 3.12 3.73 6.85

2 1.72 4.77 6.49

3 5.22 2.72 7.94

Sub total 10.06 11.22 21.28

36.49 22.41 58.9

Tabel ANOVA

Sumber Keragaman JK db KT Fhit F-Tabel

5% 1%

P 61.1835 3 20.3945 6.446798* 4.07 7.59 A 22.24963 1 22.24963 7.033215* 5.32 11.26 B 16.52053 1 16.52053 5.222219 5.32 11.26 A*B 22.41333 1 22.41333 7.084961* 5.32 11.26

G 25.30807 8 3.163508

Total 147.6751 14

TSS Hari ke-42

Faktor A (Jenis Tanaman) r Faktor B (debit air) Total 15 L d-1 30 L d-1

C. indica

1 12.46 10.38 22.84

2 9.56 11.68 21.24

3 14.56 8.98 23.54

Sub total 36.58 31.04 67.62

H. psittacorum

1 13.63 13.28 26.91

2 15.76 12.26 28.02

3 11.17 14.32 25.49

Sub total 40.56 39.86 80.42

77.14 70.9 148.04

Tabel ANOVA

Sumber Keragaman JK db KT Fhit F-Tabel

5% 1%

P 18.85027 3 6.283422 1.737708 4.07 7.59 A 13.65333 1 13.65333 3.77589 5.32 11.26

B 3.2448 1 3.2448 0.897364 5.32 11.26

A*B 1.952133 1 1.952133 0.539871 5.32 11.26

G 28.9274 8 3.615925

Total 66.62793 14

Lampiran 4 Hasil analisis ragam pH hari ke-2, ke-14, ke-28 dan ke-42

pH Hari ke-2

Faktor A (Jenis Tanaman) r Faktor B (debit air) Total 15 L d-1 30 L d-1

C. indica

1 7.42 7.42 14.84

2 7.52 7.58 15.1

3 7.29 7.31 14.6

Sub total 22.23 22.31 44.54

H. psittacorum

1 7.42 7.42 14.84

2 7.7 7.55 15.25

3 7.01 7.19 14.2

Sub total 22.13 22.16 44.29

44.36 44.47 88.83

Tabel ANOVA

Sumber Keragaman JK db KT Fhit F-Tabel

5% 1%

P 0.006425 3 0.002142 0.046206 4.07 7.59 A 0.005208 1 0.005208 0.11237 5.32 11.26 B 0.001008 1 0.001008 0.021755 5.32 11.26 A*B 0.000208 1 0.000208 0.004495 5.32 11.26

G 0.3708 8 0.04635

Total 0.383649 14

Keterangan : ** Signifikan pada taraf 1% ( P<0.01)

pH Hari ke-14

Faktor A (Jenis Tanaman) r Faktor B (debit air) Total 15 L d-1 30 L d-1

C. indica

1 6.66 7.17 13.83

2 6.92 6.84 13.76

3 6.76 6.9 13.66

Sub total 20.34 20.91 41.25

H. psittacorum

1 6.86 6.9 13.76

2 7.4 7.34 14.74

3 6.57 6.89 13.46

Sub total 20.83 21.13 41.96

Tabel ANOVA

Sumber Keragaman JK db KT Fhit F-Tabel

5% 1%

P 0.111158 3 0.037053 0.508327 4.07 7.59 A 0.042008 1 0.042008 0.576312 5.32 11.26 B 0.063075 1 0.063075 0.865325 5.32 11.26 A*B 0.006075 1 0.006075 0.083343 5.32 11.26

G 0.583133 8 0.072892

Total 0.805449 14

Keterangan : ** Signifikan pada taraf 1% ( P<0.01)

pH Hari ke-28

Faktor A (Jenis Tanaman) r Faktor B (debit air) Total 15 L d-1 30 L d-1

C. indica

1 6.32 6.65 12.97

2 6.2 6.76 12.96

3 6.45 6.52 12.97

Sub total 18.97 19.93 38.9

H. psittacorum

1 6.81 6.78 13.59

2 7.2 6.58 13.78

3 6.71 6.88 13.59

Sub total 20.72 20.24 40.96

39.69 40.17 79.86

Tabel ANOVA

Sumber Keragaman JK db KT Fhit F-Tabel

5% 1%

P 0.545633 3 0.181878 6.040779* 4.07 7.59 A 0.353633 1 0.353633 11.74536** 5.32 11.26

B 0.0192 1 0.0192 0.637697 5.32 11.26

A*B 0.1728 1 0.1728 5.739275* 5.32 11.26

G 0.240867 8 0.030108

Total 1.332133 14

pH Hari ke-42

Faktor A (Jenis Tanaman) r Faktor B (debit air) Total 15 L d-1 30 L d-1

C. indica

1 7.51 7.21 14.72

2 7.38 7.36 14.74

3 7.61 7.11 14.72

Sub total 22.5 21.68 44.18

H. psittacorum

1 7.56 7.6 15.16

2 7.14 7.35 14.49

3 7.86 7.84 15.7

Sub total 22.56 22.79 45.35

45.06 44.47 89.53

Tabel ANOVA

Sumber Keragaman JK db KT Fhit F-Tabel

5% 1%

P 0.234958 3 0.078319 1.424206 4.07 7.59 A 0.114075 1 0.114075 2.074405 5.32 11.26 B 0.029008 1 0.029008 0.527504 5.32 11.26 A*B 0.091875 1 0.091875 1.670708 5.32 11.26

G 0.439933 8 0.054992

Total 0.909849 14

RIWAYAT HIDUP

Penulis dengan nama lengkap Dhama Peni Lasari lahir di Banyumas, 13 Januari 1987. Pada tahun 2004, penulis menyelesaikan pendidikan di SMA Jenderal Soedirman Purwokerto dan melanjutkan pendidikan di Universitas Jenderal Soedirman pada program D3 Pengelolaan Sumberdaya Perikanan Fakultas Biologi hingga tahun 2007. Setelah mendapatkan gelar Ahli Madya, selanjutnya penulis melanjutkan pendidikan S1 pada tahun yang sama di Program Studi Manajemen Sumberdaya Perairan Jurusan Perikanan dan Kelautan Fakultas Sains dan Teknik Universitas Jenderal Soedirman hingga tahun 2011.

Setelah menyelesaikan studi S1, penulis bekerja pada PT Mitra Bisnis Keluarga Ventura hingga tahun 2012 dan pada tahun yang sama penulis memutuskan untuk melanjutkan pendidikan di Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor pada Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan. Selama menempuh pendidikan di Institut Pertanian Bogor, penulis mendapat kesempatan mengikuti program pertukaran mahasiswa dengan beasiswa dari SATO Foundation di Universitas Tsukuba, Jepang selama 10 bulan dari bulan Oktober 2014 sampai dengan bulan Juli 2015.

Pada Oktober 2015, penulis menikah dengan Herman Kabetta. Penulis kemudian mulai menyelesaikan tesis hingga akhirnya pada bulan Maret 2016 berhasil melaksanakan ujian akhir tesis. Alamat email penulis adalah dhamdum@yahoo.com.

Bogor, Maret 2016