16 Mara dan Cairncross 1994 mengemukakan bahwa sistem pengolahan air
limbah yang ideal harus memenuhi kriteria-kriteria berikut ini : 1. Kesehatan.
Sistem harus mempunyai kemampuan bakterisida yang tinggi terhadap mikroorganisme patogen.
2. Guna ulang. Sistem harus menghasilkan produk yang aman untuk digunakan kembali, terutama
dalam akuakultur dan agrikultur. 3. Ekologis.
Apabila tidak digunakan lagi, maka limbah cair yang dibuang ke lingkungan agar dijaga tidak melebihi kemampuan alam untuk pemurnian diri sendiri.
4. Kenyamanan. Bau yang ditimbulkan harus di bawah batas ambang yang diperkenankan.
5. Kultural. 6. Metode yang dipilih dalam pengumpulan, pengolahan dan penggunaan kembali
harus dapat diterima oleh budaya masyarakat setempat. 7. Operasional.
Ketrampilan yang diperlukan untuk mengoperasikan sistem pengolahan harus dapat disediakan secara lokal dengan hanya sedikit tambahan latihan.
8. Biaya. Menurut Subiyanto 2000, dalam pengelolaan air limbah, tidak ada aturan yang
pasti mengenai jenis pengolahan yang harus mendahului dibanding jenis pengolahan lainnya. Semuanya tergantung pada keadaan khusus dalam setiap kasus dan tujuan
pengolahan. Informasi yang dibutuhkan sebelum memilih instalasi pengolahan
limbah adalah : 1 informasi tentang kualitas dan kuantitas limbah, dan 2 informasi tentang baku mutu.
Penghilangan polutan dari air limbah dapat dilakukan melalui beberapa cara, diantaranya melalui pemberian udara aerasi ke dalam air limbah maupun melalui
proses penyaringan menggunakan zeolit. Siregar 2005 mengemukakan bahwa pengolahan aerasi bertujuan untuk membersihkan zat-zat organikmentransformasi
zat-zat organik menjadi bentuk yang kurang berbahaya. Perubahan zat-zat organik yang terlarut menjadi zat-zat partikulta koloni bakteri dapat dihilangkan dengan
tahapan proses selanjutnya, biasanya melalui sedimentasi atau filtrasi. Oleh karena
17 itu, proses aerasi hanya merupakan tahapan tersendiri di dalam rantai proses
pengolahan yang modern. Instalasi Pengolahan Air Limbah IPAL biasanya memiliki lebih dari satu proses pengolahan.
Filtrasi penyaringan guna menurunkan polutan dari air limbah dapat dilakukan menggunakan zeolit. Menurut Sutarti dan Rahmawati 1994, zeolit mampu
menghilangkan kekeruhan, menurunkan kandungan bahan kimia dan menurunkan jumlah bakteri patogen. Ketiga hal tersebut dapat terjadi karena selama proses, di
dalam media filter terjadi peristiwa-peristiwa: mekanis, penjerapan, metabolisme secara biologis dan pertukaran ion.
Proses penghilangan polutan melalui sistim aerasi umumnya menghasilkan partikulat dan bahan organik koloid berupa gumpalan lumpur. Untuk
mengendapkannya memerlukan waktu 20 – 30 menit Jenie dan Rahayu, 1990. Menurut Sugiharto 1987, kebutuhan udara dalam proses aerasi adalah sebesar
123 m
3
tiap kg BOD.
2.4.1 Pengolahan Aerasi
Proses aerasi merupakan proses penambahan gas oksigen yang berasal dari udara ke dalam air limbah dengan tujuan untuk menghilangkan bahan organik
maupun bau yang disebabkan oleh senyawa hasil penguraian zat organik yang terjadi secara anaerobik, misalnya NH
3,
H
2
S dan CH
4
. Dasar perencanaannya bersumber dari pengertian aktivitas metabolisme biokimia mikroorganisme. Pengertian proses
biokimia itu sendiri adalah penggunaan enzim mikroorganisme untuk mengubah bahan makanansubstrat biodegradable carbon, demi berlangsungnya sintesis sel
dan pertumbuhan mikroorganisme tersebut Metcalf dan Eddy, 2003. Lebih jauh lagi dikemukakan bahwa prinsip aplikasi dari proses pengolahan dengan cara ini adalah :
1 pengurangan bahan organik berkarbon carboneous organic matter dalam air limbah, yang biasanya diukur dengan parameter BOD biological organic demand,
TOC total organic chemical atau COD chemical organic demand; 2 Nitrifikasi; dan 3 Stabilisasi limbah.
18 Qasim 1994 mengemukakan bahwa hal yang diperlukan secara mendasar dari
proses aerasi adalah : 1. Keberadaan mikroorganisme;
2. Kontak hubungan yang baik antara mikroorganisme dengan limbah cair; 3. Ketersediaan oksigen;
4. Ketersediaan nutrien; dan 5. Pemeliharaan kondisi lingkungan lainnya seperti : suhu, pH dan lainnya.
Tempat berlangsungnya proses biokimia bioproses sering diistilahkan dengan ”reaktor”. Ada dua macam reaktor, yakni reaktor alami dan buatan. Reaktor
alami yang terjadi dalam periode waktu lama seperti sungai atau danau, dan reaktor alami yang terjadi secara spontan sesudah turun hujan seperti genangan atau kolam.
Sedangkan tempat berlangsungnya proses biokimia buatan manusia dapat didesain untuk proses fermentasi maupun aktivated sludge Wisjnuprapto, 1995.
Berdasarkan sistim pengolahannya, reaktor terbagi menjadi dua, reaktor sistim batch RB yang bersifat tertutup dan reaktor sistim kontinyu yang bersifat terbuka
yang memungkinkan limbah cair yang akan diproses dapat masuk ke dalam tangki dan efluen yang dihasilkan dapat dikeluarkan selama proses pengolahan berlangsung.
Pada reaktor sistim batch, bahan yang diproses dapat tercampur sempurna. RB mengandung nutrien dalam suspensi tertentu. Tidak ada material yang ditambahkan
ke dalam atau dihilangkan dari reaktor. Pada sistem ini, nutrien akan menjadi habis dan pertumbuhan menjadi terbatas. Lingkungan RB dapat dikarakterisasikan sebagai
lingkungan yang berubah secara kontinyu. Di lingkungan RB, konsentrasi nutrien, dan massa sel berbeda dari satu saat ke saat lainnya Wisjnuprapto, 1995. Reaktor
jenis ini menjadi sangat sesuai apabila produk dari bioproses akan dimanfaatkan untuk tujuan tertentu. Secara visual, reaktor sistim batch disajikan pada Gambar 2
dan pola pertumbuhan bakteri disajikan pada Gambar 3.
19 Gambar 2. Reaktor sistem batch Wisnujprapto, 1995
Gambar 3. Kurva pertumbuhan bakteri Metcalf Eddy, 2003 Salah satu upaya untuk menambahkan oksigen ke dalam air limbah dapat
dilakukan dengan memasukkan udara ke dalam air limbah. Proses memasukkan
udara atau oksigen murni ke dalam air limbah dapat dilakukan dengan menggunakan benda porous atau “nozzle”. Apabila “nozzle” diletakkan di tengah-tengah, maka
akan meningkatkan kecepatan gelembung udara tersebut berkontak dengan air limbah sehingga proses pemberian oksigen akan berjalan lebih cepat. Oleh karena itu,
biasanya “nozzle” diletakkan pada dasar bak aerasi. Udara yang dimasukkan berasal dari udara luar yang dipompakan ke dalam air limbah oleh pompa tekan. Di dalam
bak aerasi, bakteri aerob akan memakan bahan organik dengan bantuan O
2
. Upaya penyediaan oksigen ini bertujuan untuk meningkatkan kenyamanan lingkungan
sehingga bakteri pemakan bahan organik dapat tumbuh dan berbiak dengan baik dan terjamin kelangsungan hidupnya. Pengalaman menunjukkan bahwa 43 – 123 m
3
udara diperlukan untuk menguraikan 1 kg BOD atau bila menggunakan aerator mekanik
20 diperlukan 0,7 – 0,9 kg oksigenjam untuk dimasukkan ke dalam lumpur aktif. Hasil
yang baik dari hasil pengolahan aerasi ini dapat diperoleh dengan memperhatikan beberapa hal, diantaranya : a banyaknya udara yang diberikan setiap m3 air limbah
adalah sebanyak 8 – 10 m
3
atau sekitar 20 - 30 litermenit yang diberikan selama 6 jam, b sebaiknya air limbah berada pada tangki aerasi adalah selama 6 – 8 jam, dan
c banyaknya udara yang harus dibandingkan dengan derajat pengotoran air limbah yang ada adalah sebesar 40 – 80 m3 udara untuk setiap kg BOD, dengan rumus
perhitungan sebagai berikut Sugiharto, 1987: Banyaknya udara dalam m
3
hari ---------------------------------------------------------
BODdari air limbah x volume limbahhari m
3
Secara visual, sistim aerasi dengan cara memasukkan udara ke dalam air limbah disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Aerasi dengan memasukkan udara ke dalam air limbah Sugiharto, 1987
Dalam pengolahan biologis secara aerobik, lama aerasi operation time sangat mempengaruhi jumlah pasokan oksigen. Sebelum mencapai tingkat jenuh, semakin
lama aerasi, maka semakin meningkat pula kandungan oksigen terlarutnya. Hubungan antara lama aerasi dengan konsentrasi oksigen terlarut didapatkan Sorab 1973 dalam
Metcalf dan Eddy, 2003 dari hasil penelitiannya sebagaimana disajikan pada Tabel 9. Tabel 9. Hubungan antara lama aerasi dan konsentrasi oksigen terlarut.
Lama Aerasi menit Konsentrasi Oksigen Terlarut mgl
5 0,5
10 1,5
15 3,0
20 4,0
25 5,1
30 6,0
Sumber : Sorab 1973 dalam Metcalf dan Eddy, 2003
21 Pada pengolahan secara aerobik, oksigen digunakan oleh bakteri aerob untuk
mengoksidasi limbah dalam rangka memperoleh energi yang cukup demi kelangsungan hidupnya. Energi yang diperoleh dari proses tersebut memungkinkan
bakteri untuk mensintesis molekul kompleks yang terdiri dari protein dan polisakarida untuk kemudian membentuk sel baru. Metabolisme bakteri terjadi dalam dua
tahapan, yaitu katabolisme perombakan untuk mendapatkan energi dan anabolisme pembentukan untuk sintesis Sempurna, 2010. Satu pertiga dari BOD digunakan
untuk reaksi katabolisme, sedangkan dua pertiganya digunakan untuk reaksi anabolisme. Secara umum reaksi yang terjadi antara air limbah dan oksigen dengan
bantuan bakteri adalah sebagai berikut Mara, 1976 : Katabolisme : C
x
H
y
O
z
N + O
2
→ CO
2
+ H
2
O + NH
3
+ energi Anabolisme : C
x
H
y
O
z
N + energi ----------
C
5
H
7
NO
2
sel baru Termasuk bagian yang penting dari reaksi katabolisme adalah reaksi autolisis :
C
5
H
7
NO
2
+ O
2
------------ 5 CO
2
+ NH
3
+ 2 H
2
O + energi sel baru
Eckenfelder 1989 menggambarkan proses dekomposisi bahan organik secara aerob seperti pada persamaan reaksi berikut:
Bahan organik + O
2
+ N + P ----------- sel baru + CO
2
+ H
2
O + residu bahan non biodegradable terlarut
Sel + O
2
---------- CO
2
+ H
2
O + N + P + residu bahan nonbiodegradable celluler
Dari reaksi tersebut terlihat bahwa besar sekali peranan oksigen untuk berlangsungnya proses biodegradasi. Dalam hal ini oksigen bertindak sebagai akseptor hidrogen dan
dari reaksi oksigen dengan hidrogen akan membentuk air. Dengan perkataan lain respirasi aerob adalah reaksi oksidasi substrat menjadi CO
2
, H
2
O dan energi.
22 Proses perubahan bentuk unsur organik menjadi anorganik melalui oksidasi
biologi sebagai berikut Metcalf dan Eddy, 2003 : 1. Karbohidrat, fenol dan sebagainya diubah menjadi karbondioksida dan air;
2. Senyawa organik nitrogen diubah menjadi karbondioksida, air, amina, amonia dan nitrat;
3. Senyawa organik sulfur diubah menjadi sulfat; 4. Senyawa organik fosfor diubah menjadi fosfat.
Selain bakteri yang memiliki peran dalam pengolahan nutrien organik dalam air limbah, ada juga bakteri yang berperan dalam pengolahan nutrien anorganik. Bakteri
ini merupakan bakteri kemoautotrof, terutama bakteri yang dapat merombak nitrit menjadi nitrat dan merombak senyawa polifosfat menjadi bentuk yang lebih
sederhana ortofosfat, sehingga dapat langsung dimanfaatkan oleh organisme fotosintetik. Dari berbagai jenis bakteri yang termasuk kemoautotrof, yang paling
penting dalam hubungannya dengan pengolahan air limbah secara biologis adalah Nitrosomas dan Nitrobacter. Kedua jenis bakteri inilah yang melaksanakan oksidasi
nitrogen amonia dan nitrit menjadi nitrat yang prosesnya disebut dengan nitrifikasi Suriawiria, 1993. Mikroorganisme yang terlibat dalam pengolahan limbah cair
secara biologis, adalah Metcalf dan Eddy, 2003: 1. Bakteri
Jenis bakteri yang dapat digunakan bersifat prokaryotic. Bakteri ini hanya dapat hidup pada pH dan suhu yang cocok dengan rentang pH 4 – 9,5 dengan kondisi
pH optimum 6,5 – 7,5. Dilihat dari kerja optimum bakteri yang berkaitan dengan temperatur lingkungan,
maka bakteri dapat diklasifikasikan dalam 3 golongan, yakni : a Psychrophilic, suhu optimum 12 – 18
o
C; b Mesophilic, suhu optimum 25 – 40
o
C c Thermophilic, suhu optimum 55 – 65
o
C Berkaitan dengan lingkungan hidupnya, bakteri dapat dibedakan atas :
a Bakteri aerob, bakteri yang memerlukan oksigen untuk hidupnya; b Bakteri anaerob, bakteri yang tidak memerlukan oksigen bebas untuk
hidupnya; dan c Bakteri fakultatif, yakni bakteri yang dapat hidup dengan atau tanpa oksigen
bebas di sekitarnya.
23 2. Fungi
Jenis fungi yang terlibat dalam pengolahan biologis adalah jenis aerobik dan bersel tunggal.
Fungi dapat tumbuh pada lingkungan dengan pH dan kadar nutrien yang rendah. Rentang pH antara 2 – 9 dengan pH optimal 5 – 6.
3. Protozoa Umumnya protozoa bersifat aerobik, heterotrof dan tidak dapat berfotosintesis;
sebagian kecil lainnya bersifat anaerobik. Dalam limbah cair, protozoa berfungsi sebagai pembersih efluen pada pengolahan limbah cair biologis, dengan memakan
bakteri dan partikel-partikel bahan organik lainnya. 4. Rotifera
Rotifera bersifat aerobik, heterotrof dan bersel banyak. Rotifera sangat efektif dalam mengkonsumsi bakteri dan partikel kecil bahan organik.
Keberadaan rotifera di dalam efluen mengindikasikan proses purifikasi aerobik biologis berjalan sangat efektif.
5. Algae Algae merupakan organisme yang dapat berfotosintesis, bersifat autotrof dan
dapat bersel banyak atau bersel tunggal. Dua sifat algae yang penting mendapatkan perhatian dalam pengolahan limbah cair adalah :
a Algae mampu menghasilkan oksigen; b Algae dapat mengurangi kadar nutrien nitrogen dan phospor dalam limbah
cair sehingga keberadaannya dapat mengurangi kadar hara. Jenis bakteri yang berperan penting dalam proses pengolahan air limbah secara
biologis seperti yang terdapat dalam tabel berikut. Tabel 10. Bakteri dan fungsinya
Jenis bakteri Fungsi
Pseudomonas Pengurangan
karbohidrat dan
denitrifikasi Zoogloea
Produksi Lumpur dan pembentukan flok Bacillus
Degradasi protein Athrobacter
Degradasi karbohidrat Microthix
Degradasi lumut, pembentukan filamen Acinobacter
Pengurangan phosfor Nitrosomonas
Nitrifikasi Nitrobacter
Nitrifikasi
Sumber : Horan 1993
24 Bakteri patogen yang banyak terdapat dalam usus manusia kurang banyak
berperan dalam proses dekomposisi bahan organik yang terdapat di air limbah Mara, 1976.
Keberadaan oksigen pada konsentrasi di atas normal akan berpengaruh terhadap bakteri patogen ini, terutama yang bersifat anaerobik Park et al., 1994.
Hasil penelitian Halliwell dan Gutteridge 1984 menunjukkan bahwa pertumbuhan E. coli ternyata dapat dihambat dengan adanya paparan oksigen. Smith dan Wildener
1986 dalam Qasim, 1994 mendapatkan dari hasil penelitiannya bahwa efisiensi dalam menurunkan kadar bahan organik dan NH
4 +
serta meningkatkan kadar hara nitrat NO
3 -
dari proses pengolahan biologi sebagai berikut. Tabel 11. Rata-rata konsentrasi influen dan efluen dari proses penyisihan biologi
Parameter Influen
Efluen
COD mgl 1.170
155 TOC mgl
380 60,3
NH
4 +
mgl 300
1 NO
3 -
mgl 175,3
Sumber : Smith dan Wildener 1986 dalam Qasim 1994
2.4.2 Penggunaan Zeolit untuk Menurunkan Polutan dari Limbah Cair
Salah satu bahan yang sering digunakan sebagai penyaring polutan dalam pengolahan limbah cair adalah zeolit. Sastiono 2004 mengemukakan bahwa zeolit
merupakan kelompok senyawa berbagai jenis mineral alumino silikat hidrat dengan logam alkali yang terbentuk dari hasil sedimentasi abu vulkanik yang teralterasi.
Zeolit memiliki sifat-sifat kimia dan fisik yang unik, seperti kapasitas tukar kation KTK yang tinggi 100 sampai 180 me100 g dan bersifat porous.
Kerangka dasar struktur zeolit terdiri dari unit-unit tetrahedral AlO
4
dan SiO
4
yang saling berhubungan melalui atom O dan di dalam struktur tersebut Si
4+
dapat diganti dengan Al
3+
. Ikatan ion Al-Si-O membentuk struktur kristal, sedangkan logam alkali merupakan sumber kation yang mudah dipertukarkan Sutarti dan
Rachmawati, 1994. O O O O
Na
+
Si Si Al Si Si O O O O
Gambar 5. Struktur rangka zeolit Sutarti dan Rachmawati, 1994
25 Menurut Cotton dan Wilkinson 1989,
keterbukaan struktur zeolit menyebabkan terbentuknya saluran dan rongga dengan ukuran garis tengah yang
berbeda-beda antara 2 - 11 A
o
. Molekul dengan ukuran yang tepat dapat terperangkap dalam lubang. Sifat itulah yang memungkinkan zeolit digunakan sebagai adsorben
yang selektif. Dalam keadaan hidrat, semua rongga mengandung molekul air, tetapi dalam keadaan anhidrat yang diperoleh dengan pemanasan dalam vakum, maka
rongga yang sama dapat terisi oleh molekul lain. Molekul-molekul dalam rongga cenderung untuk tertahan dengan gaya elektrostatik van der waals. Gaya tersebut
menyebabkan zeolit dapat mengadsorpsi menjerap dan menahan secara kuat molekul-molekul yang tepat dan cukup kecil untuk masuk ke dalam rongga. Droste
1997 mendefinisikan adsorpsi sebagai kemampuan menahan molekul-molekul gas- gas, ion, logam, molekul organik dan sebagainya pada bagian permukaan suatu
padatan sehingga terjadi perpindahan massa dari fase cairan atau gas kepada permukaan padatan.
Kemampuan zeolit dalam mengadsorpsi sejumlah ion dan molekul yang terdapat dalam larutan maupun gas dimungkinkan oleh struktur mineral zeolit yang
porous. Volume rongganya meliputi 20 – 50 dari luas permukaan bagian dalam, seluas ratusan ribu m
2
kg
-1
. Rongga yang besar dan saluran dalam kristal zeolit diisi oleh air yang mengelilingi kation-kation dapat dipertukarkan. Molekul-molekul air
tersebut dapat dikeluarkan dari saluran melalui pemanasan dengan temperatur sebesar 350
o
C. Molekul-molekul yang memiliki diameter lebih kecil dari diameter saluran masuk akan diadsorpsi ke bagian dalam rongga kristal, sementara molekul yang
memiliki diameter lebih besar dari diameter saluran masuk tidak mampu dijerap oleh zeolit. Kondisi ini memberikan sifat selektifitas molekul yang merupakan
karakteristik mineral zeolit Ming dan Mumpton, 1989. Sifat zeolit yang penting lainnya adalah kemampuannya di dalam menukarkan
kation. Kation-kation yang dapat dipertukarkan dari zeolit tidak terikat secara kuat di dalam kerangka tetrahedral zeolit sehingga dengan mudah akan dilepaskan ataupun
dipertukarkan melalui pencucian dengan larutan kation-kation lain Barrer dan Klinowski, 1972 dalam Sastiono, 1993.
26 Beberapa faktor yang berpengaruh pada proses pertukaran ion, diantaranya
Montgomery, 1985 : 1. Ukuran partikel
Laju proses difusi bertambah besar dengan berkurangnya ukuran partikel; tetapi berkurangnya ukuran partikel akan menambah head loss dalam kolom. Hasil
penelitian Purwadio dan Masduqi 2004 menunjukkan bahwa zeolit berukuran partikel 40 mesh paling efektif dalam menurunkan Fe dalam air limbah,
sedangkan Utami 2007 mendapatkan bahwa zeolit berukuran 10 – 20 mesh paling efektif dalam menurunkan kadar logam berat dalam air limbah.
2. Besar aliran debit Besar debit dalam kolom mempengaruhi kesetimbangan reaksi pertukaran ion
yang terjadi. Untuk debit rendah, berarti waktu kontak menjadi lama sehingga keseimbangan reaksi pertukaran menjadi sempurna. Akibatnya semakin banyak
ion-ion yang tertahan dalam media pertukaran dan memperbesar kapasitas operasi. 3. Konsentrasi larutan
Kecepatan difusi akan bertambah jika konsentrasi ion dalam larutan meningkat. Bertambahnya konsentrasi larutan harus diimbangi dengan debit yang rendah
untuk mendapatkan kapasitas operasi yang sama. 4. Tingkat regenerasi
Tingkat regenerasi adalah banyaknya regenerant yang dipakai per volume media penukar. Semakin tinggi tingkat regenerasi akan semakin banyak ion penukar
dalam media penukar yang dapat diregenerasi sehingga kapasitas penukaran akan meningkat.
5. Kedalaman kolom bed Pengaruh kedalaman bed kolom terkait dengan besarnya pemakaian media
penukar ion dalam proses pertukaran ion. 6. Suhu
Kecepatan reaksi pertukaran ion akan bertambah dengan bertambahnya suhu. Pada suhu yang lebih tinggi, difusi akan meningkat dan keaktifan ion-ion dalam
larutan akan bertambah. 7. Ukuran pori-pori intra partikel
Derajat ikatan silang mempengaruhi ukuran pori-pori intra partikel dalam media penukar ion. Hal ini akan mempengaruhi proses difusi partikel karena untuk
derajat ikatan silang yang besar, ukuran pori-pori intra partikel akan lebih rapat.
27 Proses pertukaran ion dapat dilakukan dengan sistem fixed bed. Gambaran
dari sistem tersebut sebagai berikut Benefield et al 1982.
Gambar 6. Aliran melalui media berbutir Fair et al., 1963 Pada sistim yang dikembangkan oleh Fair et al. 1963 seperti pada gambar
di atas, air yang akan diolah dialirkan melalui kolom yang berisi media penukar ion. Proses pertukaran ion terjadi selama air kontak dengan media penukar yang
aktif. Media penukar ion pada daerah di tempat air masuk akan lebih dahulu menjadi daerah tak aktif. Daerah aktif dalam kolom bergeser ke bawah selama
reaksi berlangsung. Zeolit alam umumnya masih memiliki kemampuan yang rendah baik
sebagai penjerap, penyaring molekul maupun sebagai penukar ion sehingga diperlukan proses aktivasi untuk meningkatkan mutu zeolit. Proses aktivasi yang
paling sederhana dapat dilakukan melalui proses pemanasan. Aktivasi fisik melalui pemanasan bertujuan untuk meningkatkan keaktifan zeolit yang
disebabkan oleh terbukanya pori-pori atau saluran pada kristal. Kondisi ini mengakibatkan interaksi spesies yang dijerap semakin besar. Jumlah air yang
dapat dikeluarkan tergantung dari tingkat suhu maupun lamanya waktu pemanasan Barrer, 1982. Husaini 1992 mengemukakan bahwa makin tinggi
suhu pemanasan, maka luas permukaan spesifik zeolit makin tinggi dan jumlah air yang menguap makin banyak sehingga pori-pori zeolit yang bebas dari
molekul air makin banyak pula. Menurut Anwar dan Darmawan 1985, adsorpsi maksimum terjadi pada pemanasan antara 110
o
C sampai 300
o
C. Hasil penelitian Husaini 1992 yang berkaitan dengan persentase ion tertukar antara zeolit tanpa
aktivasi dengan zeolit yang diaktivasi dengan cara pemanasan seperti yang terdapat pada tabel berikut.
28 Tabel 12. Persentase logam berat tertukar dari zeolit tanpa aktivasi dan zeolit
diaktivasi melalui pemanasan
Kation Logam Berat
Ion Tertukar Tanpa Aktivasi
Pemanasan Cu
2+
98,8 99,2
Co
2+
48,8 44,2
Zn
2+
46,6 70,9
Cr
3+
41,2 44,6
Mn
2+
34,2 35,6
Fe
3+
100 100
Pb
2+
100 100
Sumber : Husaini 1992
Husaini 1992 mendapatkan dari hasil penelitiannya bahwa aktivasi menyebabkan perbedaan selektivitas dalam pertukaran ion oleh zeolit. Urutan dari
selektivitas tersebut sebagai berikut. Tabel 13. Urutan selektivitas kation berdasarkan perbedaan aktivasi
Jenis Aktivasi Urutan Selektivitas
Tanpa aktivasi PbFe Cu Co Zn Cr Mn
Aktivasi Pemanasan PbFe Cu Zn CoCr Mn
Sumber : Husaini 1992
Afinitas setiap jenis kation dalam proses perrtukaran ion adalah berbeda. Ion dengan valensi muatan lebih besar akan lebih mudah untuk dipertukarkan. Urutan
kekuatan adsorpsi pada media penukar ion sebagai berikut Komar, 1985: Fe
3+
Al
3+
Pb
2+
Cd
2+
Zn
2+
Cu
2+
Fe
2+
Mn
2+
Ca
2+
Mg
2+
K
+
NH4
+
H
+
Zeolit dapat digunakan dalam pengolahan limbah cair. Bahkan zeolit lebih mampu menyaring kotoran yang terdapat pada limbah cair dibanding pasir kuarsa
disebabkan zeolit mempunyai pori-pori yang besar dan bentuknya tidak teratur sehingga dapat menangkap lumpur yang lebih banyak. Menurut Sutarti dan
Rachmawati 1994, peranan zeolit pada air buangan kota dan air buangan industri untuk menjerap logam berat sehingga terjadi penurunan konsentrasi logam tersebut
pada efluen sampai pada tingkat yang tidak membahayakan. Selain itu, kemampuan zeolit dalam memisahkan fitoplankton dan bakteri lebih baik dibanding penyaring
kuarsa dan penggunaannya dapat lebih tahan lama. Berdasarkan hasil penelitian Husaini 1993, jumlah E. coli dapat diturunkan melalui proses penyaringan dengan
menggunakan zeolit. Kemampuan zeolit dalam menurunkan beberapa parameter
pencemar yang diperoleh dari hasil penelitian Suganal et al., 1990 sebagai berikut.
29 Tabel 14. Kualitas keluaran pengolahan air buangan dengan menggunakan
zeolit Bayah pada laju alir 22 liter per menit No.
Parameter Satuan
Konsentrasi Polutan Influen
Efluen Kolom I
Kolom II Setelah
Regenerasi 1.
pH -
8,2 7,9
7,8 8,3
2. NH
4 +
ppm 33,12
3,0 2,6
11,5 3.
NO
2 -
ppm 0,17
0,115 0,11
0,14 4.
NO
3 -
ppm 1,1
0,65 0,25
0,4 5.
Ca
2+
ppm 38,48
42,0 48,0
28 6.
Na
+
ppm 88,0
180,0 140,0
170 7.
Mg
2+
ppm 9,71
18,0 19,0
14 8.
COD ppm
96,0 75,0
36,0 88,0
Sumber : Suganal et al. 1990
Dari hasil penelitian Sastiono 1993, kemudahan permukaan zeolit dalam menukar ion tergantung dari :
1. Tenaga ikat ion terhadap kristal; 2. Konsentrasi ion yang ditukar dan besarnya kelarutan ;
3. Muatan ion yang ditukar; dan 4. Ukuran ion-ion.
2.5 Potensi Lindi menjadi Pupuk Cair
Umumnya, pupuk organik cair yang beredar di pasaran merupakan hasil fermentasi dari bahan organik. Jika ditinjau dari proses pembentukannya, lindi
dihasilkan dari proses pembilasan bahan yang melekat pada sampah. Sebagian besar dari bahan yang melekat pada sampah merupakan hasil dari fermentasi perombakan
bahan sampah baik yang berupa jaringan tanaman maupun hewan yang ada di TPA. Kedua proses tersebut menghasilkan zat hara yang dibutuhkan tanaman.
Beberapa hara dan bentuk yang dapat diambil tanaman dari tanah disajikan pada Tabel 15, sedangkan kisaran zat hara dalam lindi yang diperoleh dari beberapa
hasil penelitian disajikan pada Tabel 16. Sebagai pembanding, kadar hara dari
beberapa pupuk cair yang sudah beredar di pasaran yang juga dihasilkan dari proses fermentasi bahan organik disajikan pada Tabel 17.
30 Tabel 15. Unsur hara yang dibutuhkan tanaman
Jenis Unsur Hara
Simbol Bentuk yang Diserap oleh Tanaman
Kation + Anion -
Nitrogen N
NH
4 +
NO3
-
Fosfor P
- H
2
PO
4 -
, HPO
4 2-
Kalium K
K
+
- Kalsium
Ca Ca
2+
- Magnesium
Mg Mg
2+
- Sulfur
S -
SO
4 2-
Mangan Mn
Mn
2+
- Boron
B -
BO
3 2-
Molibdenum Mo
- MoO
4 2-
Tembaga Cu
Cu
2+
atau Cu
3+
- Seng
Zn Zn
2+
- Besi
Fe Fe
2+
atau Fe
3+
-
Sumber : Novizan 2005
Tabel 16. Kisaran zat hara yang terdapat pada lindi
Komponen Hara Pohland dan
Harper 1985
Lisk dalam Young et al., 1995
Widyatmoko dan Sintorini 2002
Nitrat mgl 0 - 9,8
0,20 - 4,9 600 - 1.750
Fosfor mgl 0 - 234
0,02 - 3,4 2,6 - 3,0
Kalium mgl 0,16 - 3.370
20 - 50 950 - 970
Kalsium mgl 5 - 4.080
165 - 1.150 650 - 900
Magnesium mgl 115 - 600
12 - 480 450 - 650
Sulfur mgl 0 - 1.850
55 - 456 110 - 700
Mangan mgl 0,05 - 1.400
0,32 - 26,5 tidak diteliti
Boron mgl 0 - 0,413
tidak diteliti tidak diteliti
Tembaga mgl 0 - 9,9
0,01 - 0,15 tidak diteliti
Seng mgl 0 - 1.000
0,05 - 0,95 tidak diteliti
Besi mgl 0 - 42.000
0,09 - 380 tidak diteliti
