## Fitoremediasi Logam Aluminium (Al) Pada Lumpur Instalasi Pengolahan Air Menggunakan Tanaman Melati Air (Echinodorus palaefolius)
Monik Kasman*, Anggrika Riyanti, dan Catur Endah Kartikawati

## Program Studi Teknik Lingkungan Universitas Batanghari
*e-mail : monik.kasman@unbari.ac.id

## ABSTRAK
Air  bersih  sebagai  kebutuhan  dasar  diproduksi  oleh  Perusahaan  Daerah  Air  Minum  (PDAM)  dan  hasil  samping  produksi  tersebut adalah berupa lumpur. Lumpur PDAM mengandung logam Al dalam bentuk Al(OH) 3 yang berpotensi sebagai pencemar jika langsung dibuang  ke  lingkungan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  efisiensi  penyisihan  parameter  logam  Al  pada  limbah  lumpur PDAM  melalui  fitoremediasi  dengan  menggunakan  tanaman  melati  air  dan  untuk  mengetahui  serapan  logam  Al  yang  terakumulasi pada akar tanaman melati air pada bak fitoremediasi I (tanpa media) dan bak fitoremediasi II (dengan media kerikil dan tanah humus). Pengambilan  sampel  lumpur  dilakukan  secara  langsung  pada  pipa  outlet  Sludge  Drying  Bed  (SDB)  PDAM  IPA  Tanjung  Sari. Selanjutnya dilakukan proses fitoremediasi untuk mereduksi kandungan logam Al pada lumpur PDAM dengan menggunakan tanaman melati  air.  Analisis  konsentrasi  logam  Al  dilakukan  pada  waktu  tinggal  3,  5,  7,  9  dan  11  hari  dan  analisis  serapan  logam  Al  pada bagian  akar  tanaman  melati  air  dilakukan  setelah  proses  fitoremediasi  pada  hari  ke-11.  Hasil  penelitian  menunjukkan  pada  waktu tinggal 3, 5, 7, 9 dan 11 hari tingkat efisiensi penyisihan konsentrasi logam Al pada bak fitoremediasi I secara berurutan yaitu 46%; 62%; 72%; 80%; dan 83%, sedangkan pada bak fitoremediasi II yaitu 50%; 67%; 75%; 81%; dan 86%. Konsentrasi serapan logam Al pada akar tanaman melati air pada bak fitoremediasi I dan bak fitoremediasi II  yaitu 898,10 mg/l dan 302,42 mg/l. Tingginya serapan Al  pada  bak  fitoremediasi  I  dikarenakan  tidak  adanya  media  tanam  sehingga  penyerapan  logam  Al  terjadi  lebih  optimal  namun tanaman mengalami daya regenerasi yang rendah. Sedangkan pada bak fitoremediasi II yang memiliki media tanam berupa kerikil dan tanah  humus  dapat  membentuk  zona  rizosfer  yang  kaya  oksigen  dan  mikroorganisme  sehingga  tanaman  memiliki  regenerasi  yang lebih tinggi.
Kata kunci : Lumpur PDAM; Fitoremediasi; Logam aluminium

## ABSTRACT
Clean water as basic need produced by the Regional Water Company (PDAM) and the by-product of this production was in the form of  sludge.    PDAM  sludge  contain  Aluminium  in  the  form  of  Al  (OH) 3 with  the  potential  pollution  if  thrown  into  environment.  This research aims to determine the efficiency of removal of Al metal on PDAM  sludge through phytoremediation by using jasmine water plants  and  to  determine    the  absorption  of  Al  metal  that  accumulates  in  the  roots  of  water  jasmine  plants  in  phytoremediation  I (without media) and phytoremediation II  (with gravel and humus soil).  Sludge sample was carried out directly on the outlet sludge drying bed PDAM Water Treatment Plant (IPA) Tanjung Sari. The phytoremediation process is then carried out to reducted Al metal content in the sludge by using water jasmine plants. Furthermore, Al metal concentrations were analyzed at 3, 5, 7, 9 and 11 days of contact and analysis of Al metal absorption on the roots of jasmine water plants was done after phytoremediation process in days-11. The result showed at the contact time 3, 5, 7, 9, and 11 day, the efficiency  of Al metal concentration on the phytoremediation I in a sequence  were  46%;  62%;  72%;  80%;  and  83%,  while  in  phytoremediation  II  were  50%;  67%;  75%;  81%;  and  86%.  The concentration of Al metal absorption on the roots of jasmine plant water at phytoremediation I and phytoremediation II are 89 8,10 mg/l dan 302,42 mg/l. The high absorption in the phytoremediation I due to the absence of planting media so the metal occurs more optimal  but  they  really  experienced  low  power  regeneration.  While  in  phytoremediation  II  which  has  a  growing  media,  formed  a rizosfer zone which is rich in oxygen and microorganism so that the plant having a higher level of regeneration.
Keywords:   PDAM Sludge; Phytoremediation; Aluminium metal

## 1. Pendahuluan
Sistem  pengolahan  air  pada  Instalasi  Pengolahan Air  (IPA)  Tanjung  Sari  merupakan  salah  satu pengolahan  air  yang  melayani  kebutuhan  air  bagi masyarakat  di  Kota  Jambi.  IPA  ini menggunakan pengolahan  konvensional  dengan  sistem  pengolahan lengkap mulai dari air baku, intake, koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi, desinfeksi, dan reservoir. Pengolahan  air  pada  IPA  Tanjung  Sari  yang
menghasilkan  produk  samping  berupa  lumpur  yang berasal  dari  bak  flokulasi,  sedimentasi,  dan  filtrasi. Lumpur  tersebut  selanjutnya  dialirkan  menuju  kolam lumpur  ( Sludge  Drying  Bed )  untuk  pengeringan  tanpa proses  pengolahan  terlebih  dahulu.  Produksi  lumpur  di IPA  Tanjung  Sari  dalam  1  hari  sebesar  12  m 3 /hari. Jumlah  lumpur  dapat  bervariasi  setiap  hari  berdasarkan debit  air  yang  diolah  dan  konsentrasi  kekeruhan  air baku.
Fitoremediasi  Logam Aluminium (Al) pada Lumpur Instalasi Pengolahan Air menggunakan Tanaman Melati Air (Echinodorus palaefolius) (Kasman, M., Riyanti, A., Kartikawati, C.E.)
Lumpur  yang  dihasilkan  dari  pengolahan  air  pada IPA mengandung logam Al dalam bentuk Al(OH) 3 yang berpotensi  sebagai  pencemar  jika  langsung  dibuang  ke badan air.  Kandungan logam Al pada lumpur ini berasal dari  proses  pembumbuhan  koagulan  pada  proses koagulasi.  Koagulan yang digunakan adalah jenis tawas atau  alum  dengan  rumus  kimia  Al 2 (SO 4 ) 3 .  Alum  paling banyak  digunakan  untuk  koagulan  karena  mudah didapat,  mudah  digunakan  dan  ekonomis  harganya dibanding  koagulan  lain.  Namun  alum  memiliki kelemahan yaitu menambah jumlah ion Al 3+ kedalam air dan dapat menimbulkan pencemaran (Suherman, 2003).
Kandungan  logam  Al  pada  sampel  limbah  lumpur instalasi  PDAM  menunjukkan  konsentrasi  yang  tinggi melebihi  batas  yang ditetapkan oleh Keputusan Menteri Kesehatan  No.  492/Menkes/Per/IV/2010  yaitu  sebesar 314,74  mg/l    (Santriyana,  2013).  Lumpur  yang dihasilkan  jika  dibuang  langsung  ke  sungai    dan seringkali menimbulkan masalah karena akan mengakibatkan  logam  Al  terakumulasi  di  perairan melalui  proses  rantai  makanan.  Logam  Al  yang berbahaya  tersebut  dapat  berpindah  lewat  hewan  air sampai  manusia  kembali  (Setyono,  2008).    Apabila logam  Al  tersebut  terakumulasi  di  tubuh  manusia  akan menimbulkan  gangguan  kesehatan  seperti  gangguan pernapasan,  dan  jika  terserap  ke  dalam  kulit menyebabkan  tersumbatnya  pori-pori  kulit  sehingga kulit tidak bisa mengeluarkan racun secara alami (Singh, 2006).
Fitoremediasi  merupakan  salah  satu  upaya  yang dapat  dilakukan  untuk  menurunkan  kandungan  logam Al dalam limbah lumpur IPA.  Proses ini memanfaatkan tumbuhan  dan  mikroorganisme  untuk  meminimalisasi dan mendetoksifikasi polutan, karena tanaman mempunyai  kemampuan  menyerap  logam  dan  mineral yang tinggi atau sebagai fitoakumulator dan fitochelator . Metode  fitoremediasi  yang  digunakan  adalah  dengan sistem  lahan  basah  buatan  ( constructed  wetland) , dimana  limbah  lumpur  dialirkan  dalam  reaktor  yang ditanami  tumbuhan  yang  berfungsi  sebagai  penyerap bahan pencemar dalam lumpur tersebut.
Tanaman  yang  telah  digunakan  untuk  proses fitoremediasi  logam  antara  lain Thlaspi  calaminare (Zn), T.  Caerulescens (Cd), Aeolanthus  biformifolius (Cu), Phylanthus  serpentinus (Ni), Haumaniastrum roberti (Co), Astragalus  racemosus (Se), Alyxia rubricaulis (Mn)  (Wise, et.  al .,  2000).  Tanaman  melati air  ( Echinodorus  palaefolius )  dipilih  sebagai  tanaman fitoremediasi  karena  memiliki  kemampuan  untuk mengolah  kandungan  pencemar  dalam  air  (Kasman, 2018;  Santriyana,  2013).    Struktur  tanaman  melati  air yang  memiliki  akar  serabut  dan  batang  yang  berongga besar  mampu  menyuplai  oksigen  ke  akar  dalam  jumlah yang  besar  dan  akar  tanaman.    Tanaman  ini  mampu menyerap  kandungan  Al  pada  limbah  PDAM  sebesar 96,46% (Santriana, 2013).
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  melihat  efektifitas penyisihan  parameter  logam  Al  pada  lumpur  PDAM  di IPA  Tanjung  Sari  dengan  memvariasikan  media  tanam dan wantu kontak.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  merupakan  penelitian  eksperimen. Eksperimen  dilakukan  dengan  3  perlakuan,  yaitu perbedaan  pada  media  tanam  lahan  basah  buatan. Perlakuan  I  yaitu  bak  fitoremediasi  tanpa  pengolahan (sebagai blanko). Perlakuan II, bak fitoremediasi dengan media  tanam  lumpur  PDAM.    Perlakuan  III,  bak fitoremediasi dengan media tanam tanah humus, kerikil, dan lumpur PDAM.  Waktu tinggal limbah lumpur pada reaktor divariasikan yaitu 3, 5, 7, 9, dan 11 hari.
Sampel  lumpur  IPA  diambil  pada  saluran  inlet sludge drying bed pada 3 waktu pada pukul 05.00 WIB, 13.00  WIB  dan  19.00  WIB.  Kemudian  dilakukan pengadukan lumpur agar homogen.  Analisis konsentrasi Al  dilakukan  pada  sampel  awal  dan  sampel  air  hasil olahan pada masing-masing variasi waktu tinggal.

## 2.1. Aklimatisasi
Aklimatisasi tanaman dilakukan untuk pengadaptasian  tanaman  terhadap  lingkungan  baru. Aklimatisasi  tanaman  dilakukan  sebelum  dilakukan eksperimen dengan merendam dan membiarkan tanaman  selama  3  (tiga)  hari  dalam  sampel  limbah lumpur untuk mengkondisikan dan memastikan tanaman tidak layu ataupun mati. Setelah itu tanaman dinetralkan kembali  dengan  air  bersih  selama  1  (satu)  hari  lalu kemudian  ditanam  pada  media  yang  telah  disediakan untuk eksperimen

## 2.2. Desain Reaktor
Reaktor didesain menjadi 11 reaktor yang meliputi 1 reaktor kontrol, 5 reaktor fitoremediasi I dan 5 reaktor fitoremediasi  II.    Pada  reaktor  pertama  adalah  bak kontrol  yang  terdiri  dari  ember  plastik  bervolume  5,5 liter dengan dimensi bak reaktor yaitu tinggi 35 cm dan diameter 25 cm. Pada bak kontrol tidak dilakukan proses fitoremediasi. Desain reaktor dapat dilihat pada Gambar 1.
Reaktor  fiteoremediasi  I  dibuat  sebanyak  5  bak sesuai dengan  variasi waktu tinggal  yaitu 3,57,9,and 11 hari.    Masing-masing  bak  diisi  lumpur  (tanpa  media tanam)  dan  tanaman  melati  air,  dengan  umur    tanaman pada tiap  yaitu 1 bulan dan berat 300 gram.
Reaktor  fiteoremediasi  II  dibuat  sebanyak  5  bak sesuai  dengan  variasi  waktu  tinggal  yang  sama  dengan bak fitoremediasi I.  Perbedaannya adalah pada masing- masing  bak  diisi  dengan  media  tanam    berupa  kerikil setinggi 3 cm pada lapisan bawah, tanah humus setinggi 5  cm  pada  lapisan  kedua.  Tanaman  melati  air  ditanam pada  media  tersebut  dan  kemudian  diisi  dengan  sampel lumpur.    Umur  tanaman  yang  digunakan  pada  tiap  bak adalah 1 bulan dengan berat 300 gram.
Sampel air hasil pengolahan diambil pada tiap  bak fitoremediasi  I  dan  Bak  fitoremediasi  II  sesuai  variasi waktu tinggalnya dan dianalisis konsentrasi logam Al di Laboratorium  Saraswanti  Indo  Genetech  Bogor. Kemudian  analisis  dilakukan  untuk  melihat  pengaruh waktu tinggal terhadap penurunan konsentrasi Al.
Gambar 1. Desain reaktor fitoremediasi
3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Karakteristik  Lumpur  IPA  PDAM  Tanjung Sari
Karakteristik  lumpur  sangat  dipengaruhi  oleh beberapa  faktor,  antara  lain  sumber  lumpur,  proses  di IPA, sifat fisik dan komposisi kimia. Produksi lumpur di PDAM  Tanjung  Sari  dalam  1  hari  sebesar  12  m3/hari. Sampel lumpur IPA  yang diambil secara fisik berwarna coklat  pekat  dan  lumpur  tersebut  sifatnya  diskrit maupun  flokulen.  Diskrit  yaitu  lumpur  yang  butir- butirannya  terpisah  tanpa  koagulan,  mayoritas  lumpur ini  mengandung  pasir,  grit,  dan  pecahan  kerikil berukuran  kecil.  Lumpur  yang  berupa  flokulen  yaitu didominasi oleh koloid.
Hasil  analisis  sampel  lumpur  awal  memiliki konsentrasi Al  sebesar 58,29 mg/l dengan ph 5,76 yang bersifat asam dan suhu 28,7 o C.

## 3.2. Analisis  Waktu  Tinggal  terhadap  Konsentrasi
Logam Al
Hasil  penelitian  (Gambar  2)  menunjukkan  bahwa penambahan  waktu  tinggal  mempengaruhi  penurunan konsentrasi  logam  Al,  dimana  konsentrasi  logam  Al terendah  untuk  kedua  reaktor  (fitoremediasi  I  dan fitoremediasi II) terjadi pada waktu tinggal 11 hari. Laju penurunan  cukup  tinggi  terjadi  pada  hari  ke-3  pada kedua  reaktor,  yaitu  sebesar  26,79  mg/l  pada fitoremediasi  I  dan  29,18  mg/l  pada  firemediasi  II. K emudian laju penurunan menjadi stabil pada hari ke-5 sampai  hari  ke-9  dan  lebih  rendah  paa  hari  ke-11. Terjadinya  penurunan  tajam  pada  awal  percobaan
diduga  dipengaruhi  oleh  kandungan  nutrien  yang dibutuhkan  untuk  pertumbuhan  mikroorganisme  cukup melimpah,  sehingga  akan  terjadi  fase  pertumbuhan dipercepat ( exponential growth phase ).
Hari ke-7, bak fitoremediasi I dan bak fitoremediasi  II  telah  mencapai  titik  optimal  yaitu  6,02 mg/l  dan  4,64  mg/l.  Hal  ini  dikarenakan  nutrient  yang dibutuhkan  oleh  mikroorganisme  telah  berhasil  terserap oleh  akar  tanaman  melati  air    sehingga  tanaman  melati air  dapat  mencapai  titik  optimal.  Kondisi  ini menyebabkan terjadi keseimbangan antara pertumbuhan dan  kematian  mikroorganisme  yang  sering  disebut sebagai stationary phase .
Gambar 2. Pengaruh Waktu Tinggal (td) dan Media Terhadap Konsentrasi Logam Al
Gambar  3  menunjukkan  efisiensi  penyisihan konsentrasi  logam  Al  pada  bak  fitoremediasi  I  dan  II. Penyisihan  pada  hari  ke-3  telah  mencapai  46%  pada fitoremediasi  I  dan  50%  pada  fitoremediasi  II.

## Reaktor Fitoremediasi I
Kemudian  penyisihan  logam  Al  terbesar  terjadi  pada hari  ke-11  sebesar  83  %  pada  fitoremediasi  I  dan  88% pada fitoremediasi II.
Pada  penelitian  Santriyana  (2013),  efektifitas penyerapan  logam  Al  mencapai  96,46%  dengan  waktu tinggal  70  hari.    Dengan  demikian  proses  fitoremediasi yang  dilakukan  dalam  penelitian  ini  sudah  cukup  baik karena  tanaman  melati  air  mampu  menyisihkan konsentrasi  logam  Al  sebesar  86  %  dalam  waktu  11 hari.
Hasil penelitian menunjukkan penurunan konsentrasi  Al  yang  lebih  baik  terjadi  pada  reaktor fitoremediasi II, dimana media tanam ternyata juga ikut berperan  dalam  membantu  penyisihan  konsentrasi logam  Al  dalam  limbah  lumpur.  Hal  ini  terjadi  karena tanaman memiliki mekanisme tersendiri untuk menstimulasi  biovailabilitas  ion-ion  logam  pada lingkungan rhizosfernya agar dapat diserap melalui akar. Proses  masuknya  logam  Al  ke  dalam  akar  tanaman dapat melalui jalur apoplas korteks akar secara transport pasif  dan  kemudian  ditransportkan  melalui  jalur simplasmik  ke  organ  lain  seperti  batang  dan  daun. Apoplas merupakan jaringan berongga yang mengandung  banyak  cairan  yang  terdapat  diantara lingkungan rhizosfer dan membran sel dari korteks akar dan  jaringan  pembuluh  yang  mengandung  banyak senyawa  bermuatan  negatif  yang  berperan  sebagai kompleks pengikat kation dan sebagai pelepasan anion.
Gambar 3. Pengaruh Waktu Tinggal (td) Terhadap Efisiensi Penyisihan Konsentrasi Logam Al
Seperti  halnya  pada  bak  fitoremediasi  II, lingkungan  rhizosfer  yang  rimbun  terbentuk  karena adanya  media  tanaman  kerikil  dan  tanah  humus sehingga organisme pengurai seperti bakteri aerob dapat hidup  dengan  baik  dalam  lingkungan  berkondisi  ini
(Supradata,  2005).    Hal  ini  menyebabkan  mekanisme penyerapan logam Al menjadi lebih optimal dibandingkan  bak  fitoremediasi  I.      Selain  itu,  daya tahan  tanaman  terhadap  limbah  lebih  baik  terjadi  pada proses  fitoremediasi  II  dan  mempunyai  daya  regenerasi yang lebih tinggi dibandingkan pada bak fitoremediasi I.

## 4. Kesimpulan
Fitoremediasi  dengan  sistem  lahan  basah  buatan ( construted  wetland )  dengan  menggunakan  tanaman melati  air  dinilai  cukup  baik  dalam  menyisihkan  logam Al  dalam  limbah  lumpur  IPA.    Hasil  penelitian menunjukkan efisiensi penyisihan logam Al yang cukup tinggi  mencapai  83%  dengan  konsentrasi  Al  9,76  mg/l pada  proses  fitoremediasi  tanpa  media  tanam,  dan  86% pada  proses  dengan  media  tanam  dengan  penurunan konsentrasi  Al  8,36  mg/l.    Proses  fitoremediasi  dengan media tanam memiliki kemampuan penyisihan logam Al yang lebih baik karena terbentuknya zona rhizosfer pada akar tanaman yang mendukung zona hidup mikroorganisme  pengurai  sehingga  dapat  mendegradasi limbah lebih optimal.

## Daftar Pustaka
Kasman,  M. et.al .  (2018).  Reduksi  pencemar  limbah  cair industri tahu dengan tumbuhan melati air (Echinodorus  palaefolius)  dalam  sistem  kombinasi constructed wetland dan filtrasi. Jurnal Litbang Industri , 8(1) : 39-46.
Santriyana,  D.D.  (2013).  Eksplorasi  Tanaman  Fitoremediasi Aluminium  (Al)  yang  Ditumbuhkan  pada  Limbah  IPA PDAM  Tirta  Khatulistiwa  Kota  Pontianak.  Penelitian, Pontianak : Ilmu Tanah Tanjungpura.
Singh,  Rajender.  2006.  Introduction  to  Basic  Manufacturing Processes  and  Workshop  Technology.  New  Delhi:  New Age International.
Suherman,  B.  (2003).  “Upaya  Minimalisasi  Kebutuhan Koagulan  di  PDAM”  Seminar  Nasional  Teknik  Kimia
Indonesia  Bersama  dengan  Seminar  Nasional  Soehadi Reksowardjojo. Intitut Teknologi Bandung dan Fundamental  &  Aplikasi  Teknik  Kimia  2003  Institut Teknologi  Sepuluh  Nopember  Surabaya,  Yogyakarta tanggal 16 – 17 September 2003. Supradata. (2005). Pengolahan Limbah Domestik Menggunakan  Tanaman  Hias  Cyperus  alternifolius  L. dalam  Sistem  Lahan  Basah  Buatan  Aliran  Bawah Permukaan  (ssf-wetlands).  Tesis.  Semarang  :  Magister Ilmu Lingkungan UNDIP.
Wise  D.L.,  Trantolo  D.J.,  Cichon  E.,  Inyang  H.I.  AND Stottmeister  U.  (Eds.).  (2000). Bioremediation  of Cotaminated Soils . Marcek Dekker: New York, Basel.