## PENGEMBANGAN INSTALASI PENGOLAH LIMBAH (IPAL) DIGITAL PORTABEL UNTUK LIMBAH CAIR BATIK BERBASIS IOT ( INTERNET OF THINGS )
Nurhidayah, Linda Handayani, Samsidar, Yoza Fendriani, Rustan *
Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Jambi, Muaro Jambi, 36361, Indonesia *e-mail : rustan.rustan@unja.ac.id

## ABSTRAK
Limbah cair batik merupakan limbah cair yang berasal dari aktivitasi industri batik dan perlu diolah sebelum dibuang ke badan air agar tidak mencemari  lingkungan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengembangkan  instalasi  pengolah  limbah  untuk  limbah  cair  batik.  Metode  yang digunakan adalah metode elektrokoagulasi. Sampel limbah cair diperoleh dari rumah pengrajin batik Jambi di kawasan Seberang Kota Jambi. Parameter fisis yang diperhatikan dalam penelitian ini adalah pH dan TDS. Kegiatan uji coba dilakukan dengan jarak elektroda 5 cm. Variabel waktu yang digunakan adalah 45 menit, 75 menit, dan 110 menit sedangkan tegangan listrik yang digunakan adalah 20V, 25V, dan 30V. Sistem pengolahan limbah dilengkapi dengan perangkat water level motoring berbasis IoT yang terdiri dari sebuah modul Esp8266 dan sensor ultasonik HC-SR04 yang digunakan untuk memonitoring ketinggian limbah dalam reaktor. Hasil yang diperoleh menunjukkan untuk limbah cair batik sebanyak 10 liter, variabel yang paling baik untuk digunakan adalah dengan menggunakan 30 volt, jarak elektroda 5 cm, dan lama proses  70  menit,  menyebakan  penurunan  TDS  sebanyak  64,39%  dan  perubahan  nilai  pH  dari  3  menjadi  6.  Hal  ini  menunjukkan  hasil pengolahan menghasilkan keluaran limbah yang sesuai baku mutu yang berlaku.
Kata Kunci: Elektrokoagulasi; Limbah Batik; Limbah Cair

## ABSTRACT
[Title: Development of Portable Digital Waste Treatment Installation for Batik Liquid Waste Based on IoT (Internet of Things)] Batik liquid waste is liquid waste that emerge from batik industry activities and needs to be processed before being discharged into water bodies so as not to pollute the environment. This study aims to develop a sewage treatment plant for batik liquid waste. The method used is the electrocoagulation method. Liquid waste samples were obtained from the batik home-industry in the Seberang of Jambi City. Physical parameters that are considered in this study are pH and TDS. Experimental activities were carried out with an electrode distance of 5 cm. The time variables used were 45 minutes, 75 minutes, and 110 minutes, while the voltages used were 20V, 25V, and 30V. The sewage treatment system is equipped with an IoT-based water level motoring device consisting of an Esp8266 module and an ultrasonic sensor HC-SR04 which is used to monitor the height of the waste in the reactor. The results obtained show that for 10 liters of batik liquid waste, the best variable to use is using 30 volts, 5 cm electrode distance, and 70 minutes of processing time, causing a decrease in TDS of 64.39% and a change in pH value from 3 to 6. This shows that the processing results produce waste output that is in accordance with the applicable quality standards
Keywords: Electrocoagulation; Batik Waste; Liquid Waste

## PENDAHULUAN
Limbah cair batik merupakan limbah cair yang berasal  dari  kegiatan  pengolahan,  pewarnaan,  dan pelodoran  pada  industri  batik.  Proses  pengolahan kain dan pewarnaan batik, menghasilkan limbah cair yang  mengandung  zat-zat  kimia  yang  berpotensi meningkatkan nilai chemical oxygen demand (COD) dan  warna  air  limbah.  Sedangkan  pada  kegiatan pelorotan,  limbah  cair  yang  dihasilkan  memberikan kontribusi  meningkatnya  biological  oxygen  demand (BOD)  air  limbah  (Zuhria,  2014,  Indrayani,  2019,
Tangahu  dkk.,  2019).  Pada  umumnya,  limbah  cair batik memiliki kadar organik tinggi dan bersifat basa. Zat  warna  dalam  air  limbah  batik  umumnya  sukar terdegradasi  karena  sifatnya  yang  mampu  menahan kerusakan  oksidatif  dari  cahaya  matahari  (Naimah, 2014).  Karakteristik  limbah  cair  batik  dapat digolongkan  menjadi  3  yaitu  karakteristik  fisik, karakteristik  kimia,  dan  karakteristik  biologi. Karakteristik  fisika  meliputi  warna,  bau,  suhu,  dan jumlah padatan terlarut.  Karakteristik kimia meliputi
pH, chemical oxygen deman (COD), dan dissolved oxygen (DO). Nilai COD yang tinggi menunjukkan rendahnya kualitas air sedangkan nilai DO yang tinggi menunjukkan  kualitas  air  yang  baik.  Sedangkan karakteristik  biologi  limbah  cair adalah  konsentrasi mikroorganisme (Apriyani, 2018). Limbah cair batik harus diolah terlebih dahulu sampai memenuhi baku mutu sebelum dibuang ke badan air dan lingkungan.
Salah satu metode pengolahan limbah cair yang efektif  dan  umum  digunakan  yaitu  metode elektrokoagulasi.  Elektrokoagulasi  adalah  metode koagulasi  untuk  menggumpalkan  partikel-partikel terlarut dengan  memanfaatkan  arus  listrik  melalui peristiwa  elektrokimia  (Feryl,  2012;  Hanum  dkk, 2015).  Parameter  penting  pada  metode  ini  adalah pemilihan jenis bahan elektroda dan kombinasi anoda katoda.  Pada  umumnya  elektroda  yang  digunakan adalah aluminium, besi, baja, dan grafit dikarenakan harga  yang  murah,  mudah  didapatkan,  dan  tidak beracun  (Akyol,  2012;  Bouhezila,  2011).  Efisiensi metode  elektrokoagulasi  sangat  bergantung  pada parameter-parameter  seperti  konduktivitas  larutan, susunan  elektroda,  bentuk  elektroda,  jenis  power supply, pH larutan, jarak antar elektroda, kecepatan agitasi,  waktu  elektrolisis,  dan  konsentrasi  awal limbah (Khandegar, 2013). Bambang P dan Harsanti (2010)  melakukan  penelitian  pengolahan  air  limbah industri tekstil menggunakan metode elektrokoagulasi, menggunakan
elektroda Aluminium  –  Aluminium  6  lembar  pada  tangki volume 5 liter. Hasilnya adalah penurunan kadar TSS sebesar 76.27% dengan waktu elektrolisis 15 menit, dan efisiensinya meningkat menjadi 80% saat waktu elektrolisis 30 menit. Dewi R, dkk (2013) melakukan penelitian  pengolahan  limbah  industri  kelapa  sawit, dengan memasukkan sampel volume 500 mL, waktu elektrolisis  30  menit  -  120  menit,  variasi  tegangan listrik 3 – 12 volt, dan jenis elektroda yang digunakan adalah aluminium dan besi. Terjadi penurunan kadar COD  sebesar  84.57%  dan  77.14%  berturut-turut untuk  elektroda  aluminium  dan  elektroda  besi dengan  waktu  elektrolisis  120  menit  pada  tegangan 12 volt. Berdasarkan karakteristik kimia, hasil proses pengolahan  limbah  melalui  proses  elektrokoagulasi juga memenuhi standar baku mutu dimana rata-rata kenaikan  pH  mencapai  80%  dan  menurunkan konsentrasi  TDS  (jumlah  padatan  terlarut)  hingga 50,56% (Fendriani, 2020).

## METODE
Penelitian  ini  merupakan  jenis  penelitian Research and Development (R&D). Penelitian R&D ini  bertujuan  untuk  mengembangkan  produk  baru atau bahkan menyempurnakan produk yang telah ada namun harus dapat dipertanggungjawabkan. Alat dan
bahan  yang  digunakan  antara  lain  reaktor elektrokoagulasi, elektroda besi, elektroda aluminium,  aki,  Arduino  uno,  sensor  water  level, sensor PIR, serbuk gergaji, kerikil, arang sekam, dan kawat sekat. Tahapan-tahapan penelitian ini meliputi preparasi sampel, karakterisasi awal limbah cair batik, desain  dan  validasi  teknologi  pengolahan  limbah, pengujian, dan evaluasi.

## Preparasi Sampel
Sampel  limbah  cair  diperoleh  dari  industri  batik rumahan  di  kawasan  seberang  Kota  Jambi.  Pada penelitian  ini,  tidak  dibedakan  jenis  limbahnya. Penerapan metode elektrokoagulasi pada limbah yang tercampur  ataupun  yang  dibedakan  tiap  jenisnya, tidak  terlalu  berpengaruh  secara  signifikan (Fendriani, 2020).

## Karakterisasi Awal Limbah Cair Batik
Sampe  limbah  cair  batik  dikarakterisasi  sebelum diproses  di  reaktor  pengolah  limbah.  Karakterisasi awal  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  kondisi parameter  fisis  awal  limbah.  Parameter  fisis  yang diperhatikan dalam penelitian ini adalah BOD, COD, pH, TSS, dan TDS. Tujuan dari kegiatan karakterisasi awal limbah ini adalah untuk mengetahui kondisi awal limbah  dan  nantinya  bisa  dilihat  perbedaan  kondisi sebelum  dan  setelah  diolah  menggunakan  reaktor limbah.

## Desain Pengolah Limbah
Teknologi Reaktor portabel ini terdiri dari 4 bagian yaitu  bak  penyaring,  bak  filter,  reaktor elektrokoagulasi,  dan  bak  penyaring  II  serta ditambahkan satu bagian khusus untuk penampung air bersih.  Bagian  pertama  adalah  bagian  untuk menyaring limbah dari industri sekaligus sebagai trap untuk minyak dan lemak karena limbah cair batik juga mengandung  lilin  (malam).  Lilin  ini  harus  disaring terlebih dahulu sebelum limbah ini masuk ke bagian selanjutnya. Setelah disaring, selanjutnya akan masuk ke bagian kedua yaitu filter alami. Filter ini bekerja dengan  prinsip  pasir  lambat.  Pada  metode  pasir lambat  ini,  material  yang  digunakan  adalah  pasir, serbuk  gergaji,  arang  sekam,  dan  kerikil.  Material tersebut sudah dipercaya dapat menjadi absorben dan juga bisa menjernihkan air (Margono, 2010). Metode pasir  lambat  ini  hanya  mengandalkan  gaya  gravitasi dalam  proses  perembesan  airnya  sehingga membutuhkan  waktu  yang  lumayan  lama  pada prosesnya (Suryadi, 2019). Khusus bagian filter ini, sistem  masukan  air  akan  dibuat  ke  semua  arah sehingga filter dapat berfungsi secara optimal.
Selanjutnya,  limbah  akan  masuk  ke  bagian utama,  yaitu  bagian  reaktor  elektrokoagulasi.  Pada
proses  elektrokoagulasi,  yang  berfungsi  sebagai Anoda adalah alumunium dan yang bertindak sebagai Katoda  adalah  besi.  Arus  kemudian  dialirkan  pada elektroda dan menyebabkan kation bergerak menuju katoda  dan  anion  menuju  anoda.  Akibatnya,  akan terbentuk floulen yang mengikat kontaminen limbah (Gunawan, 2016). Pada proses ini juga akan terjadi reaksi  Reduksi Oksidasi.  Reaksi  reduksi  terjadi  di katoda dan selanjutnya mereduksi senyawa organik. Senyawa  logam  akan  dioksidasi  di  anoda  dan selanjutnya  polutan akan  menempel  di  dinding elektroda  (Putri,  2018).  Pada  reaktor  ini,  akan ditempelkan  dua  sensor  yang  akan  terhubung  ke ponsel  pengguna  melalui  sistem  IoT.  Sensor  yang akan digunakan adalah sensor ketinggian air dan juga sensor  penghitung  waktu.  Sensor  ketinggian  air  ini berfungsi  memberikan  penanda  bahwa  volume  air telah  sampai  pada  batas  maksimal.  Selanjutnya, melalui  ponsel  pengguna  bisa  secara  otomatis mematikan  pompa  air  yang  terhubung  ke  limbah. Sensor selanjutnya adalah sensor penghitung waktu. Sensor ini digunakan untuk menghitung waktu yang diperlukan untuk proses elektrokoagulasi. Saat proses elektrokoagulasi  selesai,  maka  pengguna  mendapat informasi  melalui  ponsel  sehingga  bisa  melanjutnya proses selanjutnya. Secara umum desain alat pengolah limbah dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Desain alat pengolah limbah batik
Teknologi  Reaktor  portabel  ini  terdiri  dari  4, yaitu  bak  penyaring,  bak  filter,  reaktor elektrokoagulasi,  dan  bak  penyaring  II  serta ditambahkan satu bagian khusus untuk penampung air bersih. Bak penyaring untuk menyaring limbah dari industri  sekaligus  sebagai  trap  untuk  minyak  dan lemak karena limbah cair batik juga mengandung lilin (malam).  Lilin  ini  harus  disaring  terlebih  dahulu sebelum  limbah  ini  masuk  ke  bagian  selanjutnya. Setelah  disaring,  selanjutnya  akan  masuk  ke  bagian kedua yaitu filter alamia dengan prinsip pasir lambat. material yang digunakan adalah pasir, serbuk gergaji, arang sekam, dan kerikil. Material tersebut dapat menjadi  absorben  dan  juga  bisa  menjernihkan  air (Margono,  2010).  Metode  pasir  lambat  ini  hanya mengandalkan  gaya  gravitasi  dalam  proses
perembesan  airnya  sehingga  membutuhkan  waktu yang lumayan lama pada prosesnya (Suryadi, 2019).
Selanjutnya,  limbah  akan  masuk  ke  bagian utama,  yaitu  bagian  reaktor  elektrokoagulasi.  Pada proses  elektrokoagulasi,  yang  berfungsi  sebagai Anoda adalah Alumunium dan yang bertindak sebagai Katoda adalah Besi. Arus AC kemudian dialirkan pada elektroda dan menyebabkan kation bergerak menuju katoda  dan  anion  menuju  anoda.  Akibatnya,  akan terbentuk floulen yang mengikat kontaminen limbah (Gunawan, 2016). Pada proses ini juga akan terjadi reaksi  Reduksi  Oksidasi.  Reaksi  reduksi  terjadi  di katoda dan selanjutnya mereduksi senyawa organik. Senyawa  logam  akan  dioksidasi  di  anoda  dan selanjutnya  polutan  akan  menempel  di  dinding elektroda (Putri, 2018).

## Desain IoT
Pada reaktor ini, akan diintegrasikan sensor yang akan  terhubung  ke  ponsel  pengguna  melalui  sistem IoT.  Sensor  yang  akan  digunakan  adalah  sensor ketinggian air limbah dalam reaktor. Secara umum, sistem  IoT  yang  akan  digunakan  tergambar  pada Gambar 2.
Gambar 2. Sistem IoT untuk Reaktor Limbah cair batik

## Tahap Pengujian
Kegiatan  uji  coba  produk  dilakukan  dengan menggunakan  jarak  elektroda  yaitu  5  cm.  Variabel waktu  yang  digunakan  adalah  45  menit,  75  menit, dan  110  menit  sedangkan  tegangan  listrik  yang digunakan  adalah  20V,  25V,  dan  30V.  Setelah kegiatan percobaan dilakukan, data tersebut dianalisis untuk  mengetahui  parameter  mana  yang  paling optimum dalam pengolahan limbah cair batik. Pada satu  kali  percobaan,  limbah  yang  akan  digunakan adalah 10 liter limbah cair.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebelum  dilakukan  penelitian,  langkah  awal yang  dilakukan  adalah  melakukan  karakterisasi  awal limbah  cair  batik.  Parameter  yang  dianalisis  adalah besarnya pH dan juga TDS.  Pada penelitian ini, pH awal  limbah  cair  batik  adalah  3  dan  nilai  TDS  nya adalah  2786  mg/l.  Parameter  tersebut  tidak memenuhi  standar  limbah.  Berdasarkan  Keputusan Menteri  Negara  Lingkungan  Hidup  Nomor:  Kep- 51/MENLH/10/1995,  standar  pH  adalah  6  -  9.
Besaran  TDS  yang  memenuhi  standar  baku  mutu adalah  1000  mg/l.  Besaran  parameter  limbah  awal ini, menjadi suatu indikasi bahwa karakteristik awal limbah cair batik tidak memenuhi standar baku mutu, artinya  limbah  cair  tersebut  sangat berbahaya  jika dibuang langsung ke lingkungan. Sampel limbah batik sebelum  dilakukan  treatment  dapat  dillihat  pada gambar 3.
Gambar 3. Sampel limbah cair batik
Berdasarkan  tabel  1,  peningkatan  nilai  pH  dan penurunan nilai TDS terbaik pada pada percobaan ke lima (5) dan enam (6), masing-masingnya memiliki keluaran limbah dnegan pH 6 dan juga TDS di bawah 1000  mg/l.  Percobaan  5  dan  percobaan  6  masing- masingnya  memiliki  kenaikan  pH  hingga  100%  dan juga  penurunan  TDS  sebesar  64,21%  dan  64,39%. Meskipun  di  percobaan  lainnya  ada  yang  memiliki parameter  fisis  pH  yang  bahkan  nilainya  6,3 (Percobaan 2) namun nilai TDS-nya tidak memnuhi standar baku mutu. Proses penelitian ini memberikan gambaran  bahwa  proses  pengolahan  limbah  dapat dilakukan  dengan  teknologi  sederhana  dengan menggunakan 2 elektroda yang berjarak 5 cm, maka parameter tegangan yang terbaiknya adalah 25 V & 30 V sedangkan parameter waktunya adalah 70 menit .
Tabel  1.  Karakteristik  limbah  cair  sebelum  dan sesudah treatment
Secara fisik, limbah cair batik sebelum diolah menunjukkan warnah hitam pekat, hal ini disebabkan tingginya  kandungan  TDS  pada  limbah  tersebut. Setelah  proses  pengolahan,  terjadi  penurunan  TDS dan  warna  limbah  menjadi  lebih  jernih,  seperti ditunjukkan pada gambar 4.
Gambar 4. Kondisi fisik limbah sebelum dan sesudah treatment .

## Integrasi dengan IoT
Sistem  pengolahan  limbah  ini  dilengkapi dengan perangkat water level motoring berbasis IoT ini  terdri  dari  sebuah  modul  Esp8266  sebagai  dan sensor  ultasonik  HC-SR04  yang  digiunakan  untuk memonitoring  ketinggian  limbah  dalam  reaktor. Hasil  kalibrasi  sensor  ultrasonik  ditunjukkan  pada gambar 5.

## Gambar 5. Kalibrasi sensor ultrasonik
Pembacaan  nilai  jarak  atau  ketinggian  muka limbah  cair  diawali  dengan  memberikan  nilai tegangan  pada  pin  trigger  dengan  minimal  rentang waktu  60  uS,  maka  modul  sensor  ultra  sonik  akan otomatis mengirimkan sinyal yang akan dipancarkan oleh  Transmiiter  dan  akan  diterima  kembali  oleh Receiver  dan  akan  diteruskan  melalui  pin  echo. Dengan  menghitung  lama  waktu  dan  kecepatan gelombang  ultrasonik  diudara  maka  akan  diperoleh jarak  antara  sensor  dengan  ketinggian  muka  limbah cair seperti pada gambar 6.
Gambar  6.  Tampilan  GUI  monitoring  ketinggian limbah
No Nama
Sampel Variasi Penelitian Kondisi Sebelum Kondisi Sesudah Kenaikan Ph (%) Penuruna n TDS (%) V (Volt) d
(cm) t (menit) pH TDS pH TDS 1 V20t45 20 5 45 3 2786 5 1087 66,67% 60,96%
2 V25t45 25 5 45 3 2786 6,3 1003 110% 63,99%
3 V30t45 30 5 45 3 2786 4,6 1053 53,33% 62,20%
4 V20t70 20 5 70 3 2786 5,4 1026 80%
63,17%
5 V25t70 25 5 70 3 2786 6 997 100% 64,21%
6 V30t70 30 5 70 3 2786 6 992 100% 64,39%
7 V20t110 20 5 110 3 2786 5,4 1010 80% 63,74%
8 V25t110 25 5 110 3 2786 4,4 1089 46,67% 60,91% 9 V30t110 30 5 110 3 2786 4,3 1066 43,33% 61,73%

## KESIMPULAN DAN SARAN
Reaktor  limbah  sederhana  ini  mempu mengolah  limbah  cair  batik  dengan  baik.  Limbah sebanyak 10 liter, jika metode elektrokoagulasi yang digunakan,  maka  variabel  yang  paling  baik  untuk digunakan adalah dengan menggunakan tegangan 30 Volt, jarak elektroda 5 cm, dan juga lama prosesnya adalah 70 menit dan menghasilkan limbah cair batik yang sesuai baku mutu yang telah ditetapkan.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penelitian ini didanai oleh Lembaga Penelitian dan  Pengabdian  Kepada  Masyarakat  Universitas Jambi tahun anggaran 2021.

## DAFTAR PUSTAKA
Apriyani,  Nani.  (2018).  Industri  Batik:  Kandungan Limbah  Cair  dan  Metode  Pengolahannya. Media  Ilmiah  Teknik  Lingkungan.  3.  21-29. 10.33084/mitl.v3i1.640.
Akyol, A., 2012. Treatment of paint manufacturing wastewater by electrocoagulation.
Desalination 285, 91e99. Angger  Sulistyaningsih  dan  Tuhu  Agung.  (2020).
Peningkatan  Efektivitas  Elektrokoagulasi  dan Fotokatalis  pada  Proses  Degradasi  Limbah Batik.  Jurnal Envirous Vol 1 No 1.
Bani-Melhem,  K.,  Smith,  E.,  2012.  Grey  water treatment  by  a  continuous  process  of  an electrocoagulation  unit  and  a  submerged
membrane  bioreactor  system. Chem.  Eng.  J . 198e199 (1), 201e210.
Bouhezila, F., Hariti, M., Lounici, H., Mameri, N., 2011. Treatment of the OUED SMAR Budiany, R., Yayok, S. P., & Mohamad, M. (2014).
Proses  elektrokoagulasi  pengolahan  limbah laundry. Envirotek:  Jurnal  Ilmiah  Teknik Lingkungan , 6 (1), 15-22.
Can, O.T., Kobya, M., Demirbas, E., Bayramoglu,
M.,  2006.  Treatment  of  the  textile wastewater by combined electrocoagulation. Chemosphere 62 (2), 181e187.
Fadli, R. K., Riswanto, S., & Widiasih, W. (2018). Aplikasi  elektrokoagulasi  untuk  pengolahan limbah  batik. Jurnal  Abdikarya:  Jurnal  Karya Pengabdian Dosen Dan Mahasiswa , 1 (2). Fendriani,  Y.,  &  Handayani,  L.  (2020).  Pengaruh Variasi Jarak Elektroda Dan Waktu Terhadap Ph Dan Tds Limbah Cair Batik Menggunakan Metode  Elektrokoagulasi:  Pengaruh  Variasi Jarak Elektroda Dan Waktu Terhadap Ph Dan Tds Limbah Cair Batik Menggunakan Metode
Elektrokoagulasi. Journal Online of Physics, 5(2), 59-64. Gunawan, D.A. 2016. “Elektrokoagulasi Menggunakan Aluminium sebagai Pretreatment pada Mikrofiltrasi Air
Permukaan yang Mengandung NOM”. Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung.