Disetujui: 28 Oktober 2018
Jl. Soekarno Hatta No. 9, Malang 65141, Indonesia
© 2018 Politeknik Negeri Malang
E-mail: khalimatus22@gmail.com

## Pengolahan Air Limbah Domestik Menggunakan
Kombinasi Settlement Tank dan Fixed-Bed Coloumn Up-

## Flow
Khalimatus Sa’diyah * , Muchamad Syarwani, S. Sigit Udjiana
Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang, Jl. Soekarno Hatta No. 9, Malang 65141, Indonesia
*E-mail: khalimatus22@gmail.com

## ABSTRAK
Air  limbah  domestik  yang  memiliki  kadar  BOD,  COD,  TSS, Turbidity dan  pH  tinggi  menjadi  salah  satu penyebab pencemaran air. Sehingga perlu adanya pengolahan lebih lanjut sebelum dibuang ke sungai atau badan air.  Salah  satu  pengolahan  air  limbah  yang  bisa  digunakan  adalah  kombinasi settlement  tank dan  f ixed-bed coloumn  up-flow. Alat  ini  dipilih  karena  harganya  terjangkau,  bahan  mudah  didapat  dan  peralatannya  mudah dioperasikan.  Tujuan  utama  penelitian  ini  untuk  menurunkan  kadar turbidity ,  TSS  dan  BOD.  Penurunan parameter  ini  dipengaruhi  oleh  waktu settlement  tank ,  waktu  pengontakkan effluent dan  tinggi  unggun  pasir. Hasil penelitian pada settlement tank secara aerob didapatkan persen penurunan turbidity , TSS dan BOD  yang tertinggi pada settlement tank 6 hari dengan nilai 48,21%; 75,27% dan 52,84 %. Pada alat fixed-bed coloumn up- flow secara  kontinyu  dengan  waktu  aerasi settlement  tank 6  hari  didapatkan  persen  penurunan turbidity yang tertinggi  pada  tinggi  unggun  pasir  20  cm  sebesar  18,57%,  sedangkan    persen  penurunan  TSS  dan  BOD  yang paling tinggi pada tinggi unggun pasir 30 cm yaitu 41,46% dan 11,23%.
Kata kunci : Settlement, tank, fixed-bed, coloumn.

## ABSTRACT
Domestic  waste  water  is  one  of  the  causes  of  water  pollution.  Domestic  waste  water  has  high  levels  of  BOD, COD, TSS, Turbidity and pH. Therefore, it need futher processing so that the conditions is safe when discharged in river or lake. One of waste water treatment is combination of settlement tank and fixed-bed coloumn up-flow. This equipment is selected because the price is affordable, materials and equipment can be obtained, and easy to operate. The main purpose of this study is to decrease levels of turbidity, TSS and BOD. Decreased parameters are  affected  by  time  of  seetlement  tank,  time  of  effluent  contact  and  high  of  sand  beds.  Result  of  research  on settelement tank aerob obtained highest percentage of turbidity, TSS and BOD decrease in 6 day settlement tank with value 48.21%, 75.27% and 52.84%. In a continuous fixed-bed coloumn up-flow with aeration time,  6-day in settlement tank, obtained the highest percentage of turbidity reduction at 20 cm sand bed height of 18.57%, while the highest percentage of TSS and BOD reduction in sand bed height was 30 cm is 41.46% and 11.23%.
Keywords : Settlement, tank, fixed-bed, coloumn.

## 1.  PENDAHULUAN
Pencemaran air sungai berasal dari berbagai sumber  yaitu  60%  berasal  dari  limbah domestik  (sanitasi,  sampah,  detergen);  30% limbah  industri  dan  10%  limbah  pertanian dan  peternakan  [1].  Berdasarkan  dokumen Agenda  ke-21  Indonesia,  diprediksi  bahwa dengan  acuan  pertumbuhan  penduduk  kota pada  tahun  1990,  maka  diperkirakan penduduk di wilayah perkotaan di Indonesia akan  mencapai  257  juta  jiwa  pada  tahun
2020.  Dengan  asumsi  bahwa  setiap  orang akan  menghasilkan  limbah  setiap  hari sebesar    40 L/orang, maka diperkirakan di wilayah perkotaan akan terjadi pembuangan air  limbah  domestik  ke  sungai  sebesar ±10,28 juta m 3 setiap harinya [2]. Peningkatan pencemaran air di badan sungai memicu berbagai permasalahan, diantaranya penurunan  kualitas  air  tanah  dan    air permukaan sehingga mengganggu kesehatan
masyarakat yang akhirnya menurunkan daya saing bangsa dan negara [3].
Untuk mengantisipasi  potensi dampak pencemaran  di  badan  air/sungai  maka  perlu upaya  minimalisasi  limbah  baik  itu  dari aspek  kebijakan  pemerintah  dalam  rangka menekan  jumlah  air  limbah  domestik  yang dihasilkan maupun dari aspek ilmu pengetahuan dan teknologi guna mendapatkan  berbagai  alternatif  teknologi pengolahan limbah  yang efektif dan  efisien. Disamping itu, memecahkan masalah pencemaran  air  dapat  melestarikan  sumber- sumber  air  [4].  Upaya  yang  bisa  dilakukan salah satunya adalah penanganan limbah air domestik  untuk  mengurangi  pencemaran  air sungai.  Pada  penulisan  ini  akan  diuraikan tentang  peralatan  pengolahan  air  limbah domestik  yaitu  kombinasi  s ettlement  tank dan f ixed-bed coloumn up-flow . Keuntungan dari  sistem  s ettlement  tank yaitu  karena metode  pengolahan  ini  paling  utama  dan banyak  digunakan  pada  proses  pengolahan primer  limbah  cair  sedangkan  untuk  sistem f ixed-bed  coloumn  up-flow yaitu  tidak memerlukan  bahan  kimia  (koagulan)  yang mana  bahan  kimia  ini  merupakan  kendala sering dialami pada proses pengolahan air di daerah  pedesaan.  Proses  yang  terjadi  pada settlement  tank adalah  aerasi  limbah domestik  cair  dengan  cara  didiamkan  agar partikel-partikel  padat  yang  tersuspensi dalam air limbah dapat mengendap ke dasar tangki.  Endapan  partikel  tersebut  akan membentuk  lumpur  yang  kemudian  akan dipisahkan  dari  air  limbah  ke  saluran  lain untuk dialirkan ke tube atau pipa pada fixed- bed  coloumn  up-flow, yang  telah  diisi dengan  media  berupa  serabut  kelapa,  arang batok,  pasir  dan  kerikil,  sehingga  akan terjadi  kontak  reaksi  [5].  Pemilihan    media yang digunakan karena keberadaannya yang mudah didapatkan dan harganya terjangkau.

## 2.  METODE PENELITIAN

## 2.1. PERSIAPAN  DAN  PENGOLAHAN LIMBAH
Sample air limbah domestik yang digunakan diambil di bagian IPAL (Instalasi Pengolahan  Air  Limbah)  komunal,  Jalan L.A.  Sucipto  RW.  14,  Kel.  Pandanwangi, Kec.  Blimbing,  Kota  Malang.  Air  limbah domestik  dianalisa  terlebih  dahulu  BOD ( Biological Oxygen Demand ), COD ( Chemical  Oxygen  Demand ),  TSS  ( Total Suspended Solid ), Turbidity dan pH. Tabel 1 adalah hasil analisa air limbah domestik dari IPAL  Komunal,  Jl.  L.A.  Sucipto  RW.14, Kel.  Pandanwangi,  Kec.  Blimbing,  Kota Malang.
Tabel  1. Hasil  analisa  air  limbah  domestik keluaran IPAL Parameter Satuan Batasan BOD mg/L 585,9 COD mg/L 1780 TSS mg/L 610 Turbidity Ntu 112 Ph - 8
Pengolahan  air  limbah  domestik  yang pertama adalah proses aerasi pada settlement tank menggunakan variabel waktu tinggal 2, 4 dan 6 hari. Settlement tank berupa wadah atau  bak  yang  dilengkapi  dengan sparger udara.  Kemudian  sampel  dialirkan  ke fixed- bed  column  up-flow untuk  proses  fisik. Rangkaian fixed-bed column up-flow seperti pada Gambar 1.
Keterangan: 1 : Kolom air limbah pre-treatment
2 : Kolom isian serabut kelapa
3 : Kolom isian arang batok
4 : Kolom isian pasir
5 : Kolom isian kerikil a : Waste water pre-treatment b : Clean water
c : Pompa air benam
Gambar 1. Alat fixed-bed column up-flow.
Sistem pengolahan limbah domestik dengan alat fixed-bed column up-flow menggunakan aliran  dari  bawah  ke  atas  berdasarkan perbedaan  tekanan  hidrostatik  mengikuti prinsip  kerja  fluidisasi.  Pada  proses  ini limbah  dialirkan  secara  kontinyu  melewati media serabut kelapa, arang batok, pasir dan kerikil.  Media  yang  digunakan  serabut kelapa  5  cm,  arang  batok  18  mesh,  pasir lumajang  30  mesh  dan  kerikil  6  mesh. Volume  umpan  limbah  cair  ( inlet )  yaitu  6 liter,  laju  alir effluent 48  ml/menit,  tinggi unggun  media  (serabut  kelapa,  arang  batok, kerikil)  masing-masing  20  cm  dan  diameter pipa  5/8  inchi.  Variabel  yang  digunakan adalah  tinggi  unggun  media  pasir  yaitu  10, 20,  30  cm  dan    waktu  sampling effluent yaitu  10,  20,  30  menit.  Selanjutnya,  cairan produk yang telah mengalami penyisihan zat organik  dan  anorganik  pada  lapisan  unggun keluar  secara overflow melalui  bagian  atas ruang up-flow dianalisa  parameter turbidity , TSS dan BOD.

## 2.2. TAHAP ANALISA
Parameter  yang  dianalisa  adalah turbidity , TSS  dan  BOD.  Untuk  analisa  BOD dilakukan  di  Laboratorium  Jasa  Tirta. Analisa  TSS,  peralatan  yang  digunakan adalah kertas saring Whatman, corong kaca, oven, timbangan, neraca analiti dan penjepit kertas.  Proses  penyaringan  menggunakan cara  manual  (tidak  menggunakan  pompa vakum).  Pada  analisa turbidity ,  peralatan yang digunakan adalah turbiditymeter .

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Air  limbah  domestik  merupakana  cairan buangan dari rumah tangga, industri maupun tempat-tempat umum lainnya yang mengandung bahan-bahan yang dapat membahayakan kehidupan manusia maupun makhluk  hidup  lainnya,  sehingga  dapat mengganggu  kelestarian  lingkungan  [6]. Berdasarkan  hasil  analisa,  air  keluaran  dari IPAL  RW.  14,  Kel.  Pandanwangi,  Kec. Blimbing,  Kota  Malang  masih  melebihi baku  mutu  dari  pemerintah  sehingga  harus dilakukan pengolahan.  Limbah  keluaran IPAL ini diolah lagi menggunakan kombinasi setttlement tank secara aerob dan fixed-bed coloumn up-flow secara kontinyu. Prinsip  dari settlement  tank secara aerob adalah untuk mengoksidasi material organik menjadi  CO 2 dan  H 2 O,  NH 4 dan  sel biomassa  baru.  Sel  mikroba  membentuk flok-flok  yang  akan  mengendap  di  tangki penjernihan.
Persen  penurunan turbidity ,  TSS  dan  BOD terhadap waktu settlement tank secara aerob cenderung  meningkat  yaitu  masing-masing sebesar  48,21%;  52,84%  dan  75,27%. Penurunan  paling  besar  terjadi  pada  waktu tinggal  di settlement  tank selama  6  hari, seperti terlihat pada Gambar 2.
Hal  ini  dikarenakan  semakin  lama  waktu tinggal  pada  proses  aerasi  maka  kontak udara dengan bakteri pengurai juga semakin lama.  Dengan  demikian  populasi  bakteri pengurai juga bisa terus meningkat sehingga laju  penguraian  zat  organik  berlangsung lebih  lama.  Penurunan  nilai turbidity ,  TSS dan  BOD  dikarenakan  pemberian  udara  ke
dalam  limbah  melalui  proses  aerasi  dapat menghancurkan endapan-endapan yang tergumpal sehingga mempermudah penyerapan  O 2 oleh  bakteri  aerob  yang bertugas  sebagai  pengurai.  Semakin  banyak O 2 yang  dilepaskan  maka  bakteri-bakteri tersebut  dapat  tumbuh  dengan  baik  dan dapat menguraikan material organik menjadi gas  atau  membentuk  flok  yang  mengendap sehingga  nilai turbidity ,  TSS  dan  BOD menurun [7].
Gambar 2. % Penurunan turbidity , TSS dan BOD pada settlement tank.
Proses yang terjadi di fixed-bed coloumn up- flow adalah  pengolahan  padatan  yang  tidak dapat diendapkan dan yang terlarut di dalam air limbah domestik, dengan cara membawa padatan tersebut untuk kontak dengan media filter.  Sehingga  massa  padatan  dari  air limbah domestik tersebut cenderung melekat pada  media  filter.  Media  filter  yang digunakan berupa kerikil, pasir, sabut kelapa dan  arang  batok  yang  didesain  khusus sebagai  tempat  padatan  melekat  atau mengendap.  Berikut  diuraikan  hasil  proses fixed-bed  coloumn  up-flow untuk  umpan limbah  cair  domestik  yang  telah  diaerasi selama 6 hari pada settlement tank.
Variasi  ketinggian  unggun  pasir  pada fixed- bed  coloumn  up-flow berpengaruh  terhadap hasil proses filtrasi limbah [8]. Pada Gambar 3-5  dapat  dilihat  bahwa  limbah  keluar  dari fixed-bed  coloumn  up-flow dengan  unggun pasir  10,  20  dan  30  cm  mengalami penurunan turbidity ,  TSS  dan  BOD. Penurunan turbidity paling  besar  pada
unggun  pasir  20  cm  sebesar  18,57%, sedangkan  penurunan  TSS  dan  BOD  paling besar  pada  unggun  pasir  30  cm.  Penurunan kadar  parameter  kualitas  limbah  terjadi karena  pada  kolom fixed-bed  coloumn  up- flow limbah  berkontak  secara  kontinyu dengan  media  pasir  sehingga  terjadi  proses penyaringan  atau  filtrasi.  Secara  umum filtrasi  adalah  proses  yang  digunakan  pada pengolahan  air  bersih  untuk  memisahkan bahan  pengotor  (partikulat)  yang  terdapat dalam  air.  Pada  prosesnya  limbah  cair mengalir  dan  melewati  media  unggun  pasir sehingga akan terakumulasi pada permukaan media  dan  terkumpul  sepanjang  kedalaman media  yang  dilewatinya.  Media  pasir  ini juga mempunyai kemampuan untuk memisahkan partikulat semua ukuran termasuk  didalamnya  alga,  virus  dan  koloid tanah  sehingga  bisa  menurunkan  nilai turbidity , TSS dan BOD [7].
Gambar  3. %  Penurunan turbidity ,  TSS  dan BOD pada tinggi unggun pasir 10 cm.
Gambar 4. % Penurunan turbidity , TSS dan BOD pada tinggi unggun pasir 20 cm.
0 20 40 60 80 2 4 6 % p e n u ru n an Waktu di Settlement Tank (hari) %penurunan BOD %penurunan TSS %penurunan Turbidity 0 5 10 15 20 25 30 10 20 30 % p e n u ru n an Waktu Sampling (menit) %penurunan turbidity %penurunan TSS %penurunan BOD 0 10 20 30 40 10 20 30 % p e n u ru n an Waktu Sampling (menit) %penurunan turbidity %penurunan
TSS
%penurunan BOD
Gambar 5. % Penurunan turbidity , TSS dan BOD pada tinggi unggun pasir 30 cm.

## 4.  KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa semakin lama waktu pre-treatment secara aerob akan mempengaruhi  nilai  uji  parameter  limbah domestik  karena  kemampuan  bakteri  dalam membentuk flok akan memudahkan pemisahan  partikel  padat  dan  air  limbah. Didapatkan  persen  penurunan turbidity , BOD  dan  TSS  tertinggi  pada  waktu pre- treatment 6  hari  dengan  nilai  48,21%; 75,27% dan 52,84%. Selain itu, pada proses fixed-bed  coloumn  up-flow ,  semakin  tinggi unggun  pasir  dengan  waktu  sampling effluent semakin  lama  akan  mempengaruhi uji  parameter  limbah  domestik.  Didapatkan data  persen  penurunan turbidity ,  BOD  dan TSS  yang  tertinggi  pada  waktu pre- treatment 2 hari, tinggi  unggun pasir 30 cm dan  waktu  sampling effluent 30  menit dengan nilai 31,54%; 17,22% dan 45,21%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A.  C.  S.  P.  Suswati,  G.  Wibisono, Pengolahan Limbah Domestik dengan Teknologi  Taman  Tanaman  Air ( Constructed  Wetlands ), Indonesian Green Technology Journal , vol. 2, no.
2, hal. 70-77, 2013.
[2] Sugiharto,  Dasar-dasar  Pengolahan Air Limbah, Jakarta: UI Press, 1987.
[3] G. Wibisono, P. Sukowati,
Pengelolaan  IPAL  Komunal  Melalui
Struktur  Kelembagaan  Masyarakat
Sebagai  Bentuk  Pengawasan  dan Pengendalian  Bapedalda  Jawa  Timur dalam  Upaya  Pelestarian  Fasilitas Penting  Bidang  Sanitasi,  Penelitian
Hibah Bersaing, 2010. [4] U.  N.  Mahida,  Pencemaran  Air  dan Pemanfaatan Limbah Industri, Jakarta: CV. Rajawali, 1984. [5] J.  Agustian  L.  Hermida,  Pengolahan
Limbah  Cair  Industri  Menggunakan Reaktor UASB, Sigma , vol. 4,  no. 2, hal. 111-122,  2001. [6] Metcalf, Eddy, Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and
Reuse,  New  York:  Mc.  Graw-Hill,
Inc., 1991. [7] M.  Arsawan,  I.  W.  B.  Suyasa,  W. Suarna,  Pemanfaatan  Metode  Aerasi dalam Pengolahan Limbah Berminyak, Ecotrophic ,  vol. 2, no. 2, hal. 1-9, 2017.
[8] M.  Selintung,  S.  Syahrir,  Studi
Pengolahan  Air  Melalui  Media  Filter Pasir  Kuarsa  (Studi  Kasus  Sungai Malimpung), Prosiding Hasil Penelitian  Fakultas  Teknik ,  vol.  6, hal. TS9 1-10, 2012. 0 10 20 30 40 50 10 20 30 % p e n u ru n an Waktu Sampling (menit) %penurunan turbidity %penurunan
TSS %penurunan
BOD