## Prototype Oily Water Separator menggunakan Indikator Sensor TDS (Total Dissolved Solids)
Yara Ashfiya Bihamdiya Assawa*, Illa Erlinia Wati Br Purba, Adi Kurniawan Yusim, Aulia Windyandari Program Studi D-IV Teknologi Rekayasa Konstruksi Perkapalan, Sekolah Vokasi, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, SH, Kampus Undip Tembalang, Semarang, Indonesia 50275
*E-mail: yara.assawa@gmail.com
Diajukan: 06-08-2023; Diterima: 16-04-2024; Diterbitkan: 29-04-2024

## Abstrak
Pencemaran  lingkungan  maritim  selalu  menjadi  isu  strategis  di  mana  peningkatan  produksi  kapal  turut  memicu peningkatan pencemaran lingkungan maritim akibat aktivitas kapal seperti pembuangan air bilga atau limbah minyak kapal. MARPOL 73/78 Annex I, 1978, Regulation 16 mensyaratkan bahwa air lambung kapal yang dipompa kembali ke  laut harus  memiliki konsentrasi  minyak tidak  lebih dari 15 ppm  sehingga air  limbah akan  melewati pemisah air berminyak ( oily water separator ) yang terletak di ruang mesin kapal untuk mengurangi tingkat partikel minyak agar tidak menimbulkan pencemaran. Di samping itu alat peraga menjadi salah satu metode pembelajaran yang membantu peserta didik  memahami permesinan di atas kapal. Sampai saat ini, studi mengenai purwarupa oily water separator dengan menggunakan prinsip metode filtrasi belum pernah dilakukan. Pada penelitian ini, karbon aktif dipilih sebagai media filtrasi dalam proses pengujian. Beberapa komponen elektronika seperti sensor TDS dan sensor turbidity juga digunakan dalam penelitian. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui performa kinerja alat peraga dalam memisahkan  minyak dan air  yang  mana sample uji akan  melalui dua tahap proses pemisahan,  yaitu  melalui proses filtrasi dan tanpa proses filtrasi. Sistem dan alat peraga yang dirancang dengan memenuhi standarisasi kerja oily water separator sebagai penanganan sisa air buangan memperoleh nilai persentase keberhasilan atau performa kinerja alat sebesar 66,6%.
Kata kunci: Filtrasi karbon aktif; Pemisah air berminyak; Sensor TDS

## Abstract
Maritime  environmental  pollution  has  always  been  a  strategic  issue  where  the  increase  in  ship  production  has triggered an increase in maritime environmental pollution due to ship activities such as disposal of bilge water / ship oil waste. MARPOL 73/78 Annex I, 1978, Regulation 16 requires that bilge water pumped back into the sea must have an oil concentration of no more than 15 ppm. This requirement ensures that wastewater passing through an oily water separator located in the ship's engine room reduces the level of oil particles to prevent pollution. Additionally, props serve as one of the learning methods that aid students in understanding the machinery on board. To date, the study of a prototype oily water separator using the principle of the filtration method has not been conducted. In this research, activated carbon is selected as the filtration media in the testing process. Some electronic components, such as TDS sensors  and  turbidity  sensors,  are  also  utilized  in  the  research.  The  purpose  of  this  study  is  to  determine  the performance of the props in separating oil and water. The test sample undergoes two stages of the separation process: one  with the filtration process and one without. The system and props designed to  meet  the standardization of  oily water separator operation achieved a success or performance percentage of 66.6%.

## Keywords: Activated carbon filtration; Oily water separator; TDS sensor

## 1. Pendahuluan
Pencemaran  lingkungan  maritim  selalu  menjadi  isu  hangat  dan  strategis  yang  dicanangkan  oleh International Maritime  Organization (IMO).  Peningkatan  produksi  kapal  dalam  hal  ini  turut  memicu  peningkatan  pencemaran lingkungan maritim akibat aktivitas kapal  yang mampu menyebabkan tumpahan minyak seperti operasi kapal tangker, air bilga, scrapping dan kecelakaan kapal. Tercatat pada tahun 2019, terjadi kasus tumpahan minyak hitam ( sludge oil ) di pesisir utara Pulau Bintan yang merupakan lokasi yang paling sering terdampak oleh pembuangan limbah minyak [1]. Kasus  yang sama  juga terjadi  pada tahun 2020  di pesisir pantai Pulau Pari dan Pulau Lancang, Kepulauan Seribu  [2]. Kepala Sudin Lingkungan Hidup Kepulauan Seribu menyatakan bahwa sebanyak 380 kantong minyak mentah berhasil diangkat dari sepanjang sisi timur dan utara Pulau Pari [3].
Kegiatan pembuangan  limbah  minyak kapal secara illegal dapat terjadi dikarenakan kurangnya pengetahuan awak
kapal  mengenai oily  water  separator (OWS),  kurangnya  pengawasan  lingkungan  laut,  dan  kurangnya pertanggungjawaban kapal terhadap pencemaran laut. Peraturan Pemerintah Nomor 21 Tahun 2010 tentang Perlindungan Lingkungan Maritim, menyatakan bahwa aktivitas di atas kapal turut menjadi sumber bahan pencemaran kelautan, salah satunya adalah minyak [4]. Upaya yang dilakukan untuk menanggulangi permasalahan tersebut adalah dengan adanya pesawat bantu bernama OWS  yang  memisahkan  dan  menyaring air kotor hasil aktivitas di kapal sehingga kandungan minyaknya di bawah atau sama dengan 15 ppm [5]. Air kotor yang boleh dibuang kembali ke laut juga haruslah dibuang sejauh lebih dari 12 mil jarak laut dari daratan [6].
Banyaknya  dampak  buruk  akibat  pencemaran  limbah  minyak  di  lautan  menjadi  sangat  penting  untuk  ditangani. Adapun di sisi lain berbagai macam metode pembelajaran mengenai permesinan di atas kapal  juga tidak kalah penting untuk  dikuasai  oleh  peserta  didik.  Pada  tahun  2018,  dilakukan  penelitian  eksperimen  sistem  pemisah  air  dan  minyak dengan  memanfaatkan  laser  dan  LDR  ( light  dependent  resistor )  [7].  Penelitian  terkait  pemisah  minyak  dan  air  juga dilakukan pada tahun 2021 dengan  metode research and development yang  menggunakan kontroler dan mendapatkan hasil yang beraneka ragam [8].
Berdasarkan fakta di lapangan dan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, muncul ide penelitian untuk membuat inovasi alat peraga OWS yang melalui proses filtrasi karbon aktif dengan menggunakan indikator sensor TDS dan sensor turbidity . Hasil akhir dari penelitian ini adalah mengetahui performa kinerja alat peraga dalam memisahkan minyak dan air yang mana sample uji akan melalui 2 tahap proses pemisahan, yaitu melalui proses filtrasi dan tanpa proses filtrasi. Dengan  mendapatkan  hasil  yang optimal dalam praktiknya  memisahkan atau memfiltrasi  minyak dan  air  limbah  hasil aktivitas  di  atas  kapal  yang  akan  dibuang  kembali  ke  laut  sehingga  memenuhi  standar  regulasi  yang  ditetapkan  dan menjaga  kelestarian  lingkungan  laut.  Hasil  analisa  data  dan  model  rancang  bangun  yang  dihasilkan  juga  diharapkan mampu digunakan untuk mendukung penelitian serupa pada bidang studi teknik perkapalan.

## 2. Material dan metodologi
Metodologi yang digunakan adalah  metode eksperimental dengan mengukur performa kinerja alat. Alat dan bahan yang digunakan adalah bor mini, gergaji tangan, obeng, solder, paralon pipa PVC, tutup pipa PVC, elbow, karbon aktif, kaca  aquarium  sebagai  penampung,  dan  komponen-komponen  elektronika.  Berikut  merupakan  penjelasan  metode penelitian yang dilakukan.
2.1. Perencanaan Awal
Tahap perencanaan awal dilakukan dengan melaksanakan survei lapangan dan studi literatur yang dijadikan sebagai referensi pengumpulan data. Survei  lapangan  bertujuan  untuk  mengambil data teknis  OWS dan sample air bilga  yang tercampur oli dan terakumulasi cairan dari ruang mesin, tangki lumpur, serta berbagai sumber lainnya yang ditampung pada sistem bilga kapal [9, 10].
Pelaksanaan  survei  lapangan  bertempat  di  PT.  X dan  PT.  Y  di  mana  hasil  dari  diskusi  dan  wawancara  yang  telah didapatkan akan dijadikan sebagai acuan dalam pembuatan prototype dan diketahui prinsip kerja OWS yang umumnya terbagi menjadi 3 tahapan [11].

## 2.2. Perencanaan Desain Prototype
Proses perencanaan desain prototype dilakukan dengan terlebih dahulu memvisualisasikan desain dalam bentuk model 2d seperti tampak pada Gambar 1(a) dengan dimensi ruang pengujian yang digunakan tampak pada Gambar 1(b). Pada proses realisasinya juga dilakukan dengan bantuan rangka meja yang terdiri atas 2 tingkatan.
Proses  memvisualisasikan  gambar  dilakukan  dengan  bantuan software CAD.  Pada  Gambar  1  dapat  dilihat  bahwa
karbon aktif diletakkan dalam tabung filtrasi bersama kerikil dan spons yang akan membatu proses filtrasi  sample uji. Adapun keseluruhan proses akan dimulai dari tabung primary .
(a) (b)
Gambar 1. (a) Desain model 2 dimensi dan (b) Dimensi ruang pengujian

## 2.3. Perancangan Konsep
Gambar 2 menunjukkan prinsip kerja prototype yang dimulai dengan melakukan pembacaan data yang di- input oleh sensor ultrasonik, sensor turbidity , dan sensor TDS. Data-data ini akan diteruskan menuju mikrokontroller Arduino Uno yang  selanjutnya  memberikan  perintah  pada  komponen  aktuator  seperti relay ,  LCD,  motor  DC,  lampu  indikator,  dan buzzer . Power supply sebagai sumber tegangan akan mengalirkan arus listrik, sementara motor  DC akan men- transfer fluida sesuai data hasil pembacaan sensor yang ditampilkan oleh LCD [12, 13].

## Gambar 2. Diagram blok system

## 2.4. Perancangan Detail
Membuat model 3d kerangka alat beserta peletakan komponen-komponen elektronika yang digunakan sebagai sistem kontrol alat dengan menggunakan bantuan software CAD seperti tampak pada Gambar 3.

## Gambar 3. Perancangan detail
Gambar 3 menunjukkan bahwa alur jalannya sistem dimulai dengan terjadinya proses pemisahan yang dimonitoring oleh sensor turbidity pada tabung primary dengan  mendeteksi kadar kekeruhan  fluida  di dalamnya  [14]. Jika  nilai set point kekeruhan <40%, maka sistem akan mendeteksi cairan sebagai air sehingga pompa turbidity A akan ter- switch on dan air diteruskan menuju tabung filtrasi. Jika nilai set point kekeruhan >40%, sistem akan mendeteksi cairan sebagai oli sehingga pompa turbidity B  akan ter- switch on dan oli diteruskan  menuju  tangki penampungan. Pada  tabung primary juga terdapat sensor ultrasonik yang dipakai untuk menafsirkan interval jarak.
Pada proses kedua, air yang telah memasuki tabung filtrasi akan melewati proses filtrasi karbon aktif berwarna hitam yang  memiliki permukaan dalam  ( internal  surface )  [15]. Air  yang telah  melalui proses  ini akan diukur  kadar partikel terlarutnya oleh sensor TDS yang satuannya dinyatakan dalam parts per million (ppm). Jika sensor membaca nilai <15 ppm maka pompa TDS A akan on, buzzer off, dan indicator lamp hijau on sehingga air disalurkan ke tangki penampungan air <15 ppm. Jika sensor TDS mendeteksi  nilai >15 ppm maka pompa TDS B akan ter- switch on, buzzer on, indicator lamp merah akan on , dan air akan disalurkan ke tangki penampungan air >15 ppm.

## 3. Hasil dan pembahasan
Setelah melakukan proses perencanaan dan perancangan, selanjutnya merupakan proses manufakturing dan instalasi komponen sehingga bentuk produk mulai terlihat.
3.1. Realisasi Hasil Rancangan
Proses  realisasi  hasil  rancangan  terbagi  menjadi  dua,  yaitu  realisasi  mekanik  alat  dan  realisasi  rangkaian  elektrik. Proses  realisasi  mekanik  diawali  dengan  membuat  rangka  meja  sebagai  dudukan  alat  dan  memotong  bahan  praktik sebagai ruang pengujian. Rangka meja yang dibuat terdiri atas 2 tingkatan akan digunakan sebagai tempat ruang pengujian pada  tingkatan  teratas  sementara  tingkatan  bawah  digunakan  sebagai  tempat  penampungan  air  hasil  proses  pengujian seperti tampak pada Gambar 4.

## Gambar 4. Realisasi prototype
Proses realisasi rangkaian elektrik juga dilakukan untuk memastikan bahwa tiap komponen elektrik yang dibutuhkan sudah bekerja dengan baik sebelum dipasangkan dan disatukan dengan badan alat. Tahap ini diawali dengan membuat kode program dengan bantuan software Arduino IDE. Beberapa komponen elektrik seperti buzzer, indicator lamp , dan LCD turut disatukan dalam kotak panel berbahan dasar akrilik seperti tampak pada Gambar 5.
Gambar 5. Kotak panel

## 3.2. Pengujian Keakuratan Sensor TDS
Pengujian  keakuratan  sensor  TDS  dilakukan  dengan  mengkalibrasi  sensor  dan  TDS  meter  yang  ditujukan  untuk mengukur tingkat keakuratan sensor dengan mencari nilai persentase error yang dibandingkan seperti pada Tabel 1.

## Tabel 1. Hasil pengujian TDS sebelum kalibrasi
No. Jenis Cairan Hasil Uji (ppm) Error (%) TDS Meter Sensor TDS 1. Air PDAM 187 167 10,70 2. Air Aqua galon 236 198 16,10 3. Air Aqua botol 148 104 29,73 4. Le Minerale botol 138 109 21,01 5. Aquades 5 4 20 Rata-rata Error 19,51
Tabel 1 menunjukkan bahwa terdapat perbedaan pembacaan nilai antara TDS meter dengan sensor TDS sehingga diperoleh rata-rata error sebesar 19,51%. Dengan demikian untuk meningkatkan keakuratan pembacaan nilai sensor maka digunakan  metode  regresi  linear  untuk  mengurangi  nilai  persentase error .  Pendekatan  regresi  linear  pada  Gambar  6 diperoleh melalui Microsoft Excel dengan memasukkan nilai data pengukuran sebelum dikalibrasi.
Gambar 6. Pendekatan regresi linear pada pengujian sensor TDS
Melalui pendekatan regresi linear yang ditunjukkan pada Gambar 6 diperoleh persamaan:
𝑦 = 0,8525𝑥 − 5,3381 (1)
Hasil pengujian sensor TDS setelah dikalibrasi menggunakan Persamaan (1) menunjukkan bahwa sensor memiliki rata-rata error pembacaan sebesar 1,19%. Hal tersebut dapat disimpulkan bahwa sensor TDS dapat bekerja dengan baik dikarenakan memiliki nilai keakuratan sebesar 98,81%.

## 3.3. Pengujian Prototype
Pengujian alat dilakukan sebanyak 18 kali  yang terbagi menjadi 2 jenis proses pemisahan yaitu pemisahan tanpa melalui proses filtrasi dan pemisahan dengan proses filtrasi seperti tampak pada Tabel 2 dan Tabel 3. Tiap jenis sample pada  penelitian  ini  juga  akan  dibagi  menjadi  3  komposisi  cairan  air  :  oli  yang  mana  status  pengujian dinyatakan gagal jika nilai TDS air >15 ppm.

## Tabel 2. Hasil pengujian tanpa proses filtrasi
No. Keterangan Sample Uji Volume Air (mL) TDS (ppm) Status Volume Awal Volume Akhir Komposisi cairan 1:1 1. Air bilga dari fuel oil tank 1000 850 12 Berhasil 2. Air bilga tercampur solar bersih 1000 900 2 Berhasil 3. Air bilga tercampur solar kotor 1000 750 3 Berhasil Komposisi cairan 2:1 1. Air bilga dari fuel oil tank 2000 1900 17 Gagal 2. Air bilga tercampur solar bersih 2000 1750 2 Berhasil 3. Air bilga tercampur solar kotor 2000 1850 5 Berhasil Komposisi cairan 1:2 1. Air bilga dari fuel oil tank 1000 950 41 Gagal 2. Air bilga tercampur solar bersih 1000 900 5 Berhasil 3. Air bilga tercampur solar kotor 1000 850 17 Gagal
Pendekatan Regresi Linear

## Tabel 3. Hasil pengujian melalui proses filtrasi
No. Keterangan Sample Uji Volume Air (mL) TDS (ppm) Status Volume Awal Volume Akhir Komposisi cairan 1:1 1. Air bilga dari fuel oil tank 1000 850 15 Berhasil 2. Air bilga tercampur solar bersih 1000 900 2 Berhasil 3. Air bilga tercampur solar kotor 1000 750 5 Berhasil Komposisi cairan 2:1 1. Air bilga dari fuel oil tank 2000 1900 18 Gagal 2. Air bilga tercampur solar bersih 2000 1750 6 Berhasil 3. Air bilga tercampur solar kotor 2000 1850 12 Berhasil Komposisi cairan 1:2 1. Air bilga dari fuel oil tank 1000 950 55 Gagal 2. Air bilga tercampur solar bersih 1000 900 13 Berhasil 3. Air bilga tercampur solar kotor 1000 850 27 Gagal
Berdasarkan Tabel 2 dan Tabel 3, dapat dihitung nilai performa kinerja prototype dengan persamaan [16]:
Performa alat (%) = Pengujian sesuai Total pengujian x 100% = ⋯ % (2)
Melalui  Persamaan  (2),    diketahui  baik  pengujian  pemisahan  tanpa  melalui  proses  filtrasi  dan  pengujian pemisahan  melalui  proses  filtrasi  sama-sama  diperoleh  hasil  sebanyak  6  kali  pengujian  berhasil  dan  3  kali  pengujian gagal. Hasil ini menunjukkan bahwa nilai persentase performa kinerja prototype sebesar 66,6%.

## 4. Kesimpulan
Penelitian  ini  merealisasikan  model purwarupa OWS  menggunakan  sensor ultrasonik, sensor turbidity , dan sensor TDS yang terhubung dengan Arduino Uno R3 sebagai pusat kendali sistem. Didapatkan bahwa bunyi buzzer dan indicator lamp berwarna merah akan menyala ketika kandungan TDS di atas standar regulasi yang diizinkan, serta pengujian sistem yang  dilakukan  sebanyak  18  kali  menunjukkan  bahwa  nilai  persentase  performa  kinerja prototype yang diperoleh adalah sebesar 66,6%. Sensor TDS sebagai indikator yang digunakan pada prototype oily water separator (OWS) yang dirancang dapat membaca kadar partikel terlarut dalam air dan didapatkan nilai terendah untuk pengujian tanpa proses filtrasi sebesar 2 ppm dengan nilai tertingginya sebesar 41 ppm. Adapun nilai terendah untuk pengujian yang melalui proses filtrasi sebesar 2 ppm dengan nilai tertingginya sebesar 55 ppm. Berdasarkan nilai TDS dalam air yang dihasilkan setelah melalui 2 jenis proses pemisahan dapat diketahui bahwa penggunaan karbon aktif sebagai filter mampu menambah nilai ppm air. Namun hasil pengujian sistem dan prototype menunjukkan bahwa sensor turbidity dan sensor TDS mampu membedakan nilai air yang masuk ke dalam kategori air bersih dan air kotor.

## Daftar Pustaka
[1]  Permana, N., Jauhary, A. Limbah oli di pesisir Bintan-Kepulauan Riau ditinjau DPRD.
https://www.antaranews.com/berita/790491/limbah-oli-di-pesisir-bintan-kepulauan-riau-ditinjau-dprd . Riau:
Antara News; 2019 (Diakses pada tanggal 9 Feb 2023).
[2]  Suparni,  Tristanto,  B.  Sampel  tumpahan  minyak  mentah  di  Pulau  Pari  dicek  ke  laboratorium. https://m.beritajakarta.id/read/82063/sampel-tumpahan-minyak-mentah-di-pulau-pari-dicek-ke-laboratorium . Jakarta: Berita Jakarta; 2020 (Diakses pada tanggal 4 Mar 2023).
[3]  Dob. Pertamina hulu energi bersihkan ceceran minyak di Pulau Pari.
https://www.cnbcindonesia.com/news/20200812154931-4-179309/pertamina-hulu-energi-bersihkan-ceceran- minyak-di-pulau-pari . Jakarta: CNBC Indonesia; 2020 (Diakses pada tanggal 4 Mar 2023).
[4]  Pemerintah Pusat. Peraturan Pemerintah (PP) tentang Perlindungan Lingkungan Maritim.
https://peraturan.bpk.go.id/Details/5029/pp-no-21-tahun-2010 .  Jakarta:  Database  Peraturan  BPK;  2010  (Diakses pada tanggal 30 Jan 2023).
[5]  Moncayo,  G.A.,  Testing  the  boundaries  between  the  basel  and  MARPOL  regimes:  are  they  complementary  or mutually exclusive? World Conference on Transport Research (WCTR); 10-15 Juli 2016; Shanghai, China. Elsevier B.V; 2017. 25. p. 233–50.
[6]  Wilewska-Bien,  M.,  Anderberg,  S.,  Reception  of  sewage  in  the  baltic  sea  –  the  port´s  role  in  the  sustainable management of ship wastes. Journal of Marine Policy. 2018 Mei; 93: p. 207–13.
[7]  Saputra,  B.A.,  Rancang  Bangun  Sistem  Pemisah  Air-Minyak  Berbasis  Metode  Adsorpsi  Menggunakan Mikrokontroler Teensy. Indonesia: Institut Teknologi Sepuluh Nopember; 2018. p. 51.
[8]  M.,  I.H.,  Narto,  A.,  Rofik,  M.  Rancang  bangun  alat  peraga  sistem  oily  water  separator  di  kapal  km.  dorolonda. Majalah Ilmiah Gema Maritim. 2021 September; 23(2): p. 101–10.
[9]  Pradana,  H.J.  Analisis  Penyebab  Kebocoran  Fore  Bilge  Tank  di  MV.  Shanthi  Indah.  Indonesia:  Politeknik  Ilmu Pelayaran; 2019. p. 8.
[10]  Bright  Hub  Engineering.  What  is  bilge  water?  learn  how  ships  store  &  treat  waste  water  in  bilge  wells. https://www.brighthubengineering.com/marine-engines-machinery/31280-bilge-water-storage-treatment-and- discharge/ . Albany: Bright Hub Inc; 2022 (Diakses pada tanggal 10 Maret 2023).
[11]  Manungku,  T.P.,  Arleiny,  Fatimah,  S.,  Subrantas,  F.A.,  Pangestu,  D.D.,  Efektifitas  teknologi  modern  oil  water separator (OWS) di kapal dalam menanggulangi pencemaran minyak. Jurnal 7 Samudra. 2021 Juni; 6(1): p. 1–9.
[12]  Mutinda, M.G., Kamweru, P.K. Arduino uno, ultrasonic sensor hc-sr04 motion detector with display of distance in the LCD. International Journal of Engineering Research and Technology (IJERT). 2020 Mei; 9(5): p. 936–42.
[13]  Sitepu, J.B., Rancang Bangun Conveyor Pemilah Barang berdasarkan Warna berbasis Mikrokontrol Atmega 328P. Indonesia: Universitas Diponegoro; 2022. p. 52.
[14]  Yasa, K.D., Janardana, I.G.N., Budiastra, I.N., Rancang bangun sistem monitoring nilai ph dan kadar kekeruhan air pada kolam ternak kodok lembu berbasis IOT. Jurnal Spektrum. 2020 Juni; 7(2): p. 29–35.
[15]  Mifbakhuddin,  Pengaruh  ketebalan  karbon  aktif  sebagai  media  filter  terhadap  penurunan  kesadahan  air  sumur artetis. Jurnal Eksplanasi. 2010 Oktober; 5(2): p. 1–11.
[16]  Damayanti,  S.,  Amri,  H.,  Lianda,  J.,  Rancang  bangun  prototype  automatic  oil  skimmer  menggunakan  sensor proximity berbasis mikrokontroler. Prosiding Seminar Nasional Industri dan Teknologi (SNIT); 12 November 2022; Riau, Indonesia. Pusat Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (P3M) Politeknik Negeri Bengkalis; 2022. p. 703–11.