Sistem Pendeteksi Tingkat Baku Mutu Air Limbah Menggunakan Teknologi Wireless Sensor Network
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Air merupakan salah satu sumber daya alam yang memiliki fungsi sangat penting bagi
kehidupan manusia serta untuk memajukan kesejahteraan umum. Sumber air yang
digunakan untuk kebutuhan sehari-hari pada umumnya didapat dari sungai dan air
pegunungan. Air sungai yang sering digunakan oleh masyarakat untuk minum,
memasak, mandi dan lain-lain haruslah tetap terjaga kualitas kebersihannya. Namun
tidak jarang kita lihat air yang keruh dan berbau pada beberapa sumber air. Setiap
sumber air memiliki baku mutu yang telah ditentukan standarnya.
Dewasa ini terdapat banyak industri besar maupun kecil yang dibangun oleh
pemerintah maupun perorangan. Setiap industri menghasilkan berbagai produk yang
berbeda dan juga menghasilkan limbah yang berbeda. Limbah yang mengandung
berbagai zat kimia yang tidak berbahaya maupun berbahaya pada umumnya haruslah
diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke perairan atau sungai. Menurut ketentuan
yang ada bahwa setiap pemrakarsa usaha wajib melaporkan hasil instalasi pengolahan
air limbah. Namun pada kenyataannya limbah yang dibuang ke sungai masih
mengandung zat-zat kimia dengan kadar yang dapat merusak lingkungan dan Badan
Lingkungan Hidup (BLH) terkadang kesulitan dalam melakukan pengawasan terhadap
pengelolaan limbah industri yang dikarenakan terdapat beberapa
industri tidak
melaporkan hasil instalasi pengolahan air limbah.
Pencemaran yang dihasilkan dari pembuangan limbah dapat berdampak buruk
bagi kesehatan manusia dan kehidupan makhluk hidup yang berada di air. Hal-hal
yang kerap diperhatikan untuk menilai kualitas air yang baik yaitu pH, kadar oksigen
terlarut, konduktivitas, suhu air, salinitas, ion tembaga, nitrat, zat besi, seng dan lain
sebagainya. Pengujian air limbah yang masih dilakukan secara manual, tidak real-time
Universitas Sumatera Utara
2
dan biaya uji laboratorium yang cenderung mahal menjadi salah satu kendala dalam
pengawasan air limbah.
Salah satu cara untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah dengan
melakukan pemantauan secara real-time terhadap kualitas air limbah. Dengan adanya
sistem pendeteksi dan pemantauan terhadap kualitas air limbah maka setiap industri
maupun badan usaha lain dapat mengetahui tingkat zat berbahaya yang ada pada
limbah mereka. Setiap badan usaha juga dapat lebih mudah memberikan laporan dari
hasil instalasi pengelolaan air limbah mereka ke Badan Lingkungan Hidup (BLH) dan
Badan Lingkungan Hidup (BLH) juga dapat lebih mudah untuk mengontrol status
sungai atau perairan.
Penelitian mengenai pemantauan kualitas air dengan teknologi Wireless Sensor
Network ini sudah dilakukan oleh beberapa peneliti sebelumnya. Penelitian yang
membahas tentang pemantauan kualitas air secara real-time dilingkungan Internet of
Things (IoT) dengan menggunakan raspberry PI B+ sebagai inti pemrosesannya dan
menggunakan sensor temperature, PH, turbidity, conductivity dan dissolve oxygen
sebagai penentuan kualitas air (Vijayakumar, R. & Ramya, R., 2013). Penelitian
lainnya yaitu menggunakan teknologi wireless sensor network untuk sistem
pemantauan kualitas air secara real-time dengan menggunakan sensor PH, turbidity
dan conductivity yang dimana ketika kualitas air diketahui sangat berbahaya maka
sistem akan mengirimkan pesan kepada pengguna yang memiliki akses terhadap
sistem (Barabde, M. & Danve, S., 2015). Penelitian lainnya yaitu menggunakan
mikrokontroler untuk memantau limbah cair dengan parameter suhu, PH, kekeruhan
dan emisi gas CO, pemantauan dilakukan secara lokal pada website yang telah dibuat
(Mahendra, S. & Heriyanto, 2014).
Penelitian ini bertujuan untuk membuat sistem yang dapat mendeteksi
memantau kualitas air limbah sesuai dengan baku mutu dimana pendeteksian dan
pemantauan dapat dilakukan secara real-time. Untuk itu, dirancang suatu “Sistem
Pendeteksi Tingkat Baku Mutu Air Limbah Menggunakan Teknologi Wireless Sensor
Network”.
Universitas Sumatera Utara
3
1.2.
Rumusan Masalah
Banyaknya pabrik atau industri rumah tangga yang ada disuatu wilayah membawa
beberapa dampak negatif dan positif terhadap lingkungan hidup. Salah satu dampak
negatif dari adanya pabrik atau industri rumah tangga adalah pencemaran terhadap air
disekitar lingkungan tempat tinggal masyarakat yang diakibatkan oleh pembuangan
limbah. Kesulitan yang dihadapi Badan Lingkungan Hidup (BLH) dalam melakukan
pengawasan terhadap pengolahan limbah dikarenakan terdapat beberapa pihak tidak
melaporkan hasil instalasi pengolahan air limbah. Pengujian air limbah yang masih
dilakukan secara manual, tidak real-time dan biaya uji laboratorium yang relatif mahal
menjadi salah satu kendala dalam pengawasan air limbah. Oleh karena itu diperlukan
suatu sistem yang dapat mendeteksi kandungan zat kimia pada air limbah secara realtime.
1.3.
Batasan Masalah
Dengan melihat masalah – masalah yang telah diidentifikasi, maka penulisan ini
dibatasi pada hal – hal sebagai berikut :
1. Pemantauan difokuskan pada limbah cair.
2. Parameter yang diukur adalah derajat keasaman (pH), konduktivitas, kadar
oksigen terlarut, dan suhu air.
3. Sistem yang dibangun tidak berupa sistem pengambil keputusan.
4. Pengujian dilakukan dengan menggunakan sampel air limbah kelapa sawit
1.4.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendeteksi derajat keasaman (pH),
konduktivitas, kadar oksigen terlarut dan suhu yang terdapat pada air limbah dan juga
membangun sistem peringatan (warning) terhadap air limbah yang dipantau.
1.5.
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Untuk meminimalisir biaya operasioal pengelolaan air limbah
2. Membantu memantau kondisi air limbah secara efektif dan efisien.
Universitas Sumatera Utara
4
3. Sebagai referensi bagi penelitian selanjutnya dibidang air limbah.
1.6.
Metodologi
Beberapa tahapan yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Studi Literatur
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan referensi yang berkaitan dengan
kualitas air, baku mutu suatu air, pencemaran air oleh air limbah, sensor pH,
Conductivity sensor, Dissolved Oxygen sensor, sensor suhu air, Waspmote
Smart Water Sensor dan 3G/gprs Module dari berbagai jurnal, tesis dan
beberapa sumber lainnya.
2. Analisis Permasalahan
Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap berbagai referensi yang telah
dikumpulkan untuk dapat memahami baku mutu suatu air dan memahami
proses pengumpulan dan pengiriman data dengan teknologi Wireless Sensor
Network.
3. Perancangan
Pada tahap ini dilakukan perancangan perangkat lunak dan perangkat keras
seperti perancangan antar muka pengguna, arsitektur, sensor, papan utama
sensor dan modul 3G/gprs. Proses perancangan dilakukan berdasarkan hasil
analisis terhadap studi literatur yang telah didapatkan dan dipahami.
4. Implementasi
Pada tahap ini dilakukan implementasi dari hasil analisis dan perancangan
yang telah dilakukan ke dalam pembangunan kode program.
5. Pengujian
Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap aplikasi yang digunakan untuk
mendeteksi nilai-nilai sensor dan aplikasi yang digunakan untuk memantau
baku mutu air limbah, serta memastikan sistem notifikasi berfungsi sesuai
dengan apa yang diharapkan.
6. Penyusunan Laporan
Pada tahap ini dilakukan penyusunan laporan mengenai penelitian baku mutu
air limbah yang telah dilakukan.
Universitas Sumatera Utara
5
1.7.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dari skripsi ini terdiri dari lima bagian utama sebagai berikut:
Bab 1: Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian,
manfaat penelitian, metodologi dan sistematikan penulisan dari penelitian ini.
Bab 2: Landasan Teori
Bab ini berisi teori-teori yang berhubungan dan digunakan untuk memahami
permasalahan yang dibahas pada penelitian ini. Pada bab ini akan dijelaskan tentang
air, limbah, baku mutu, sensor derajat keasaman (pH), sensor konduktivitas, sensor
kadar oksigen terlarut, sensor suhu air, Waspmote Smart Water Sensor Board,
Waspmote Events Sensor Board, Waspmote 3G/gprs Board, Wireless Sensor Network,
Internet of Things (IoT) serta komunikasi perangkat keras ke jaringan.
Bab 3: Analisis dan Perancangan
Bab ini berisi tentang tahap-tahap kalibrasi sensor, analisis dari baku mutu air limbah
yang digunakan sebagai parameter notifikasi tentang air limbah yang diuji, serta
perancangan sistem dan alur proses kerja sistem ke dalam flowchart dan use case
diagram.
Bab 4: Implementasi dan Pengujian
Bab ini berisi pembahasan tentang implementasi dan analisis dari perancangan yang
telah disusun pada Bab 3. Selain itu, pada bab ini juga dipaparkan hasil dari pengujian
sistem yang telah dibangun.
Bab 5: Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi kesimpulan dari seluruh pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan
saran-saran yang disampaikan untuk pengembangan pada penelitian selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Air merupakan salah satu sumber daya alam yang memiliki fungsi sangat penting bagi
kehidupan manusia serta untuk memajukan kesejahteraan umum. Sumber air yang
digunakan untuk kebutuhan sehari-hari pada umumnya didapat dari sungai dan air
pegunungan. Air sungai yang sering digunakan oleh masyarakat untuk minum,
memasak, mandi dan lain-lain haruslah tetap terjaga kualitas kebersihannya. Namun
tidak jarang kita lihat air yang keruh dan berbau pada beberapa sumber air. Setiap
sumber air memiliki baku mutu yang telah ditentukan standarnya.
Dewasa ini terdapat banyak industri besar maupun kecil yang dibangun oleh
pemerintah maupun perorangan. Setiap industri menghasilkan berbagai produk yang
berbeda dan juga menghasilkan limbah yang berbeda. Limbah yang mengandung
berbagai zat kimia yang tidak berbahaya maupun berbahaya pada umumnya haruslah
diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke perairan atau sungai. Menurut ketentuan
yang ada bahwa setiap pemrakarsa usaha wajib melaporkan hasil instalasi pengolahan
air limbah. Namun pada kenyataannya limbah yang dibuang ke sungai masih
mengandung zat-zat kimia dengan kadar yang dapat merusak lingkungan dan Badan
Lingkungan Hidup (BLH) terkadang kesulitan dalam melakukan pengawasan terhadap
pengelolaan limbah industri yang dikarenakan terdapat beberapa
industri tidak
melaporkan hasil instalasi pengolahan air limbah.
Pencemaran yang dihasilkan dari pembuangan limbah dapat berdampak buruk
bagi kesehatan manusia dan kehidupan makhluk hidup yang berada di air. Hal-hal
yang kerap diperhatikan untuk menilai kualitas air yang baik yaitu pH, kadar oksigen
terlarut, konduktivitas, suhu air, salinitas, ion tembaga, nitrat, zat besi, seng dan lain
sebagainya. Pengujian air limbah yang masih dilakukan secara manual, tidak real-time
Universitas Sumatera Utara
2
dan biaya uji laboratorium yang cenderung mahal menjadi salah satu kendala dalam
pengawasan air limbah.
Salah satu cara untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah dengan
melakukan pemantauan secara real-time terhadap kualitas air limbah. Dengan adanya
sistem pendeteksi dan pemantauan terhadap kualitas air limbah maka setiap industri
maupun badan usaha lain dapat mengetahui tingkat zat berbahaya yang ada pada
limbah mereka. Setiap badan usaha juga dapat lebih mudah memberikan laporan dari
hasil instalasi pengelolaan air limbah mereka ke Badan Lingkungan Hidup (BLH) dan
Badan Lingkungan Hidup (BLH) juga dapat lebih mudah untuk mengontrol status
sungai atau perairan.
Penelitian mengenai pemantauan kualitas air dengan teknologi Wireless Sensor
Network ini sudah dilakukan oleh beberapa peneliti sebelumnya. Penelitian yang
membahas tentang pemantauan kualitas air secara real-time dilingkungan Internet of
Things (IoT) dengan menggunakan raspberry PI B+ sebagai inti pemrosesannya dan
menggunakan sensor temperature, PH, turbidity, conductivity dan dissolve oxygen
sebagai penentuan kualitas air (Vijayakumar, R. & Ramya, R., 2013). Penelitian
lainnya yaitu menggunakan teknologi wireless sensor network untuk sistem
pemantauan kualitas air secara real-time dengan menggunakan sensor PH, turbidity
dan conductivity yang dimana ketika kualitas air diketahui sangat berbahaya maka
sistem akan mengirimkan pesan kepada pengguna yang memiliki akses terhadap
sistem (Barabde, M. & Danve, S., 2015). Penelitian lainnya yaitu menggunakan
mikrokontroler untuk memantau limbah cair dengan parameter suhu, PH, kekeruhan
dan emisi gas CO, pemantauan dilakukan secara lokal pada website yang telah dibuat
(Mahendra, S. & Heriyanto, 2014).
Penelitian ini bertujuan untuk membuat sistem yang dapat mendeteksi
memantau kualitas air limbah sesuai dengan baku mutu dimana pendeteksian dan
pemantauan dapat dilakukan secara real-time. Untuk itu, dirancang suatu “Sistem
Pendeteksi Tingkat Baku Mutu Air Limbah Menggunakan Teknologi Wireless Sensor
Network”.
Universitas Sumatera Utara
3
1.2.
Rumusan Masalah
Banyaknya pabrik atau industri rumah tangga yang ada disuatu wilayah membawa
beberapa dampak negatif dan positif terhadap lingkungan hidup. Salah satu dampak
negatif dari adanya pabrik atau industri rumah tangga adalah pencemaran terhadap air
disekitar lingkungan tempat tinggal masyarakat yang diakibatkan oleh pembuangan
limbah. Kesulitan yang dihadapi Badan Lingkungan Hidup (BLH) dalam melakukan
pengawasan terhadap pengolahan limbah dikarenakan terdapat beberapa pihak tidak
melaporkan hasil instalasi pengolahan air limbah. Pengujian air limbah yang masih
dilakukan secara manual, tidak real-time dan biaya uji laboratorium yang relatif mahal
menjadi salah satu kendala dalam pengawasan air limbah. Oleh karena itu diperlukan
suatu sistem yang dapat mendeteksi kandungan zat kimia pada air limbah secara realtime.
1.3.
Batasan Masalah
Dengan melihat masalah – masalah yang telah diidentifikasi, maka penulisan ini
dibatasi pada hal – hal sebagai berikut :
1. Pemantauan difokuskan pada limbah cair.
2. Parameter yang diukur adalah derajat keasaman (pH), konduktivitas, kadar
oksigen terlarut, dan suhu air.
3. Sistem yang dibangun tidak berupa sistem pengambil keputusan.
4. Pengujian dilakukan dengan menggunakan sampel air limbah kelapa sawit
1.4.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendeteksi derajat keasaman (pH),
konduktivitas, kadar oksigen terlarut dan suhu yang terdapat pada air limbah dan juga
membangun sistem peringatan (warning) terhadap air limbah yang dipantau.
1.5.
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Untuk meminimalisir biaya operasioal pengelolaan air limbah
2. Membantu memantau kondisi air limbah secara efektif dan efisien.
Universitas Sumatera Utara
4
3. Sebagai referensi bagi penelitian selanjutnya dibidang air limbah.
1.6.
Metodologi
Beberapa tahapan yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Studi Literatur
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan referensi yang berkaitan dengan
kualitas air, baku mutu suatu air, pencemaran air oleh air limbah, sensor pH,
Conductivity sensor, Dissolved Oxygen sensor, sensor suhu air, Waspmote
Smart Water Sensor dan 3G/gprs Module dari berbagai jurnal, tesis dan
beberapa sumber lainnya.
2. Analisis Permasalahan
Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap berbagai referensi yang telah
dikumpulkan untuk dapat memahami baku mutu suatu air dan memahami
proses pengumpulan dan pengiriman data dengan teknologi Wireless Sensor
Network.
3. Perancangan
Pada tahap ini dilakukan perancangan perangkat lunak dan perangkat keras
seperti perancangan antar muka pengguna, arsitektur, sensor, papan utama
sensor dan modul 3G/gprs. Proses perancangan dilakukan berdasarkan hasil
analisis terhadap studi literatur yang telah didapatkan dan dipahami.
4. Implementasi
Pada tahap ini dilakukan implementasi dari hasil analisis dan perancangan
yang telah dilakukan ke dalam pembangunan kode program.
5. Pengujian
Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap aplikasi yang digunakan untuk
mendeteksi nilai-nilai sensor dan aplikasi yang digunakan untuk memantau
baku mutu air limbah, serta memastikan sistem notifikasi berfungsi sesuai
dengan apa yang diharapkan.
6. Penyusunan Laporan
Pada tahap ini dilakukan penyusunan laporan mengenai penelitian baku mutu
air limbah yang telah dilakukan.
Universitas Sumatera Utara
5
1.7.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dari skripsi ini terdiri dari lima bagian utama sebagai berikut:
Bab 1: Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian,
manfaat penelitian, metodologi dan sistematikan penulisan dari penelitian ini.
Bab 2: Landasan Teori
Bab ini berisi teori-teori yang berhubungan dan digunakan untuk memahami
permasalahan yang dibahas pada penelitian ini. Pada bab ini akan dijelaskan tentang
air, limbah, baku mutu, sensor derajat keasaman (pH), sensor konduktivitas, sensor
kadar oksigen terlarut, sensor suhu air, Waspmote Smart Water Sensor Board,
Waspmote Events Sensor Board, Waspmote 3G/gprs Board, Wireless Sensor Network,
Internet of Things (IoT) serta komunikasi perangkat keras ke jaringan.
Bab 3: Analisis dan Perancangan
Bab ini berisi tentang tahap-tahap kalibrasi sensor, analisis dari baku mutu air limbah
yang digunakan sebagai parameter notifikasi tentang air limbah yang diuji, serta
perancangan sistem dan alur proses kerja sistem ke dalam flowchart dan use case
diagram.
Bab 4: Implementasi dan Pengujian
Bab ini berisi pembahasan tentang implementasi dan analisis dari perancangan yang
telah disusun pada Bab 3. Selain itu, pada bab ini juga dipaparkan hasil dari pengujian
sistem yang telah dibangun.
Bab 5: Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi kesimpulan dari seluruh pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan
saran-saran yang disampaikan untuk pengembangan pada penelitian selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara