## Optimasi Proses Koagulasi dan Flokulasi pada Pengolahan Primer Air Limbah Kawasan Industri ABC
Zainur Risky Ardiansyah 1* , Temmy Wikaningrum 2
1,2 Program Studi Teknik Lingkungan, Universitas Presiden, Bekasi Indonesia * Koresponden email : zainur.ardiansyah@student.president.ac.id Diterima: 2 Maret 2023 Disetujui: 9 Maret 2023

## Abstract
A jar test method is used to optimize the coagulation and flocculation processes in the first stage (chemical 1) of WWTP at ABC Industrial Estate. This research aims to find out the most effective type of PAC; to obtain the optimum combination of coagulant dose, flocculant dose, flocculation time; also to compare the quality and cost of wastewater treatment between existing conditions and optimum conditions according to the results of this study. The research used an experimental method with independent variables are: type of coagulant, namely PAC A (17% Al 2 O 3 ) and PAC B (10% Al 2 O 3 ); coagulant doses (200, 250, 300, 350, 400, 450) ppm; flocculant doses (1, 2, 3, 4, 5, 6) ppm; and flocculation time (20, 25, 30, 35, 40, 45) minutes. Turbidity  parameter  is  used  to  analyze  the  wastewater  quality.  The  result  shows  that  the  best  type  of coagulant is PAC A and the optimum combination of coagulant dose, flocculant dose, and flocculation time are: 200 ppm, 4 ppm, and 20 minutes. The turbidity of wastewater decreased by 98.33%, from 54.6 NTU to 0.91 NTU. The estimated cost for treating wastewater decreased by 62.83%, from IDR 4,773/m 3 per day to IDR 1,774/m 3 per day.
Keywords: Type of PAC coagulant, coagulant dose, flocculant dose, time of flocculation, cost of waste water treatment .

## Abstrak
Optimasi  proses  koagulasi  dan  flokulasi  pada  pengolahan  primer  air  limbah  Kawasan  Industri  ABC dilakukan dengan metode jar test. Objek penelitian yaitu pada unit koagulasi dan flokulasi pertama (kimia 1).  Percobaan  dilakukan  untuk  menentukan  jenis  koagulan  PAC  terbaik  dalam  mengolah  air  limbah; mendapatkan  kombinasi  optimum  dari  dosis  koagulan,  dosis  flokulan,  dan  waktu  flokulasi;  serta membandingkan kualitas dan biaya pengolahan air limbah pada kondisi eksisting dengan kondisi optimum sesuai dengan hasil kajian pada penelitian. Metode penelitian yang digunakan adalah eksperimental dengan variabel bebas meliputi jenis koagulan PAC A (17% Al 2 O 3 ) dan PAC B (10% Al 2 O 3 ); dosis koagulan (200, 250, 300, 350, 400, 450) ppm; dosis flokulan (1, 2, 3, 4, 5, 6) ppm; serta waktu flokulasi (20, 25, 30, 35, 40, 45) menit. Kualitas air limbah dari proses terbaik jar test kemudian dianalisis kandungan kekeruhan. Dari  hasil  percobaan  diperoleh  jenis  koagulan  terbaik  yaitu PAC  A  serta  kombinasi  optimum dari  dosis koagulan, dosis flokulan serta waktu flokulasi yaitu: 200 ppm, 4 ppm, dan 20 menit. Hasil uji laboratorium menunjukkan bahwa kekeruhan air limbah mengalami penurunan sebesar 98.33% dari 54.6 NTU menjadi 0.91 NTU. Estimasi biaya pengolahan air limbah turun sebesar 62.83% dari 4,773 IDR/m 3 per hari menjadi 1,774 IDR/m 3 per hari.
Kata Kunci: jenis koagulan PAC, dosis koagulan, dosis flokulan, waktu flokulasi, biaya pengolahan air limbah

## 1. Pendahuluan
Perkembangan industri telah memberikan pengaruh yang besar terhadap pertumbuhan perekonomian suatu negara. Namun, perkembangan dan pembangunan industri dapat menimbulkan dampak biogeofisik kimia terhadap lingkungan, salah satunya yaitu karena dihasilkan air limbah industri [1]. Air limbah industri mengandung beragam material beracun yang terdiri dari campuran zat-zat kimia organik maupun zat-zat kimia anorganik yang berasal dari sisa proses produksi atau penguraian bahan yang digunakan untuk proses produksi  [2].  Proses  pengolahan  air  limbah  sebelum  dibuang  ke  badan  air  penerima  sangatlah  penting dilakukan  guna  menurunkan  kadar  bahan-bahan  berbahaya  seperti  COD  dan  BOD  sehingga  air  limbah menjadi ramah lingkungan dan tidak memberikan dampak yang signifikan terhadap lingkungan [3]. Selain itu,  juga  berfungsi  untuk  menjaga  kondisi  sungai  agar  tetap  baik  sehingga  dapat  dimanfaatkan  oleh masyarakat [4].
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
Proses  pengolahan  air  limbah  dapat  dilakukan  melalui  sistem  setempat  ( on  site )  ataupun  melalui sistem  terpusat  ( off  site )  [5].  Salah  satu  contoh  proses  pengolahan  air  limbah  yang  menerapkan  sistem pengolahan  terpusat  ( off  site )  adalah  proses  pengolahan  air  limbah  di  Kawasan  Industri  ABC.  Instalasi Pengolahan  Air  Limbah  (IPAL)  di  Kawasan  Industri  ABC  memiliki  kapasitas  8.000  m 3 /hari.  IPAL  ini berfungsi untuk menampung dan mengolah air limbah dari 126 perusahaan industri yang berada di dalam Kawasan  Industri  tersebut  (Perusahaan  Kawasan  Industri  ABC,  2021).  Proses  pengolahan  air  limbah dilakukan  dengan  dua  tahapan,  yaitu primary  treatment yang  berfungsi  untuk  menghilangkan  zat-zat tersuspensi  di  dalam  air  limbah  dan secondary  treatment yang  berfungsi  untuk  menghilangkan  zat-zat terlarut dari air limbah yang tidak dapat dihilangkan pada proses primary treatment .
Penjelasan  singkat  proses  pengolahan  air  limbah  di  IPAL  Kawasan  Industri  ABC  adalah  sebagai berikut: Air limbah dari sisa kegiatan produksi dan/atau domestik seluruh Perusahaan Industri yang ada di dalam  Kawasan  Industri  ABC  dan  memenuhi  baku mutu  air  limbah  yang  telah  dipersyaratkan  dialirkan menuju bak ekualisasi. Air limbah tersebut ditampung di dalam bak ekualisasi bertujuan untuk mencegah terjadinya concentrate  shock  loading dan hydraulick  shock  loading .  Bak  ekualisasi  dibangun  dengan dimensi panjang 32 m, lebar 32 m, dan kedalaman 3 m. Air limbah dari bak ekualisasi kemudian dialirkan menuju bak unit proses koagulasi dan flokulasi (kimia 1).
Dari  unit  proses  koagulasi  dan  flokulasi  (kimia  1),  air  limbah  kemudian  diolah  lebih  lanjut menggunakan  proses  biologi  dengan  sistem  lumpur  aktif.  Air  limbah  dialirkan  menuju  bak  aerasi  yang dilengkapi dengan sistem blower yang berfungsi untuk menyuplai kebutuhan oksigen pada mikroorganisme aerobic yang  ada  di dalam  sistem  agar  dapat  tumbuh  dan  bekerja  dengan  baik.  IPAL Kawasan  Industri ABC memiliki 2 (dua) kolam aerasi yang mana masing-masing kolam aerasi memiliki dimensi panjang ± 16 m, lebar ± 41 m, dan kedalaman ± 3 m untuk kolam aerasi 1 dan panjang ± 18 m, lebar ± 46 m, dan kedalaman ± 3.5 m untuk kolam aerasi 2. Air limbah dari unit pengolahan biologi kemudian diolah kembali dengan proses koagulasi dan flokulasi (kimia 2) dan kemudian dialirkan menuju badan air penerima yaitu Sungai Cikadu. Sebelum dialirkan menuju Sungai Cikadu, air limbah yang telah diolah ditampung terlebih dahulu  pada bak fish pond .  Objek  penelitian  yang diambil  pada penelitian  adalah  proses  pengolahan  air limbah di unit koagulasi dan flokulasi pertama (kimia 1).
Pengolahan  air  limbah  dengan  proses  koagulasi  dan  flokulasi  harus  dilakukan  dengan  optimum, apabila  bahan  kimia  yang  digunakan  berlebih  maka  dapat  mengakibatkan  biaya  pengolahan  air  limbah menjadi  besar  dan  tidak  efisien.  Berdasarkan  data  Perusahaan  Kawasan  Industri  ABC  tahun  2021, pengolahan air limbah dengan proses koagulasi dan flokulasi (kimia 1) di IPAL Kawasan Industri ABC dilakukan dengan menggunakan dosis bahan kimia sebagai berikut: dosis koagulan PAC ± 350 ppm, dosis polimer anionik ± 8 ppm, dan dosis Natrium Hidroksida (NaOH) ± 200 ppm. Besar biaya pengolahan air limbah yang harus dikeluarkan untuk proses koagulasi dan flokulasi pertama (kimia 1) yaitu sekitar 4,773 IDR/m 3 air limbah diolah per hari. Biaya tersebut cukup tinggi jika dibandingkan dengan biaya pengolahan air limbah pada unit koagulasi dan flokulasi yang dapat mencapai 3,520 IDR/m 3 air limbah diolah per hari [6].
Tingginya biaya yang dikeluarkan tersebut salah satunya disebabkan karena belum adanya penentuan standar operasional serta kondisi optimum pada proses koagulasi dan flokulasi. Pengurangan biaya ( cost reduction )  terutama  pada  proses  pengolahan  air  limbah  sangatlah  diperlukan  bagi  perusahaan  untuk mencapai  target  perusahaan  dalam  rangka  meminimalisir  pengeluaran  dan  untuk  mendapatkan  laba perusahaan yang diinginkan tercapai. Dari kondisi tersebut, akan dilakukan optimasi proses koagulasi dan flokulasi (kimia 1) sehingga diperoleh kemungkinan peluang kombinasi dari dosis koagulan, dosis flokulan, serta waktu flokulasi yang lebih efektif dan efisien untuk mengolah air limbah serta dapat dijadikan sebagai dasar pengolahan air limbah di unit koagulasi dan flokulasi (kimia 1) IPAL Kawasan Industri ABC.

## 2. Metode Penelitian
Metode  yang  digunakan  pada  penelitian  adalah  eksperimental,  sehingga  peneliti  melakukan percobaan  secara  langsung  pada  skala  laboratorium.  Penelitian  dilakukan  di  Laboratorium  Teknik Lingkungan Universitas Presiden pada bulan September – Desember 2022.

## Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
▪ Flocculator Model 7790-402
▪ Beaker glass (ukuran 1000 mL, 500 mL, 250 mL, dan 100 mL)
▪ Syringe (ukuran 12 mL dan 6 mL)
▪ Magnetic stirrer
▪ Weight scale
▪ Pipet tetes
▪ Stopwatch
▪ pH Meter
▪ Turbidimeter
Bahan-bahan yang digunakan antara lain:
▪ Air limbah Kawasan Industri ABC, hasil uji kualitas air limbah inlet dapat dilihat pada Tabel 7 dan Tabel 8.
▪ Koagulan PAC A (17% Al 2 O 3 ) ▪ Koagulan PAC B (10% Al 2 O 3 )
▪ Polimer anionik ENFLOC Grade AP-502

## Skema Alat Percobaan Jar Test
Skema rangkaian alat pada percobaan jar test ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Rangkaian Alat Percobaan Jar Test Sumber: Data Percobaan, 2022

## Tahapan Penelitian
Berikut adalah tahapan penelitian yang disajikan dalam bentuk diagram alir:

## Identifikasi Masalah
Studi Literatur Perencanaan Alat dan Bahan Persiapan Sampel Air Limbah (Uji Karakteristik Awal Air Limbah meliputi pH dan Turbidity )

## Percobaan 1 – Jenis Koagulan PAC
Uji Parameter Kualitas Air Limbah
PAC Terbaik
Percobaan 2 - Dosis Koagulan Uji Parameter Kualitas Air Limbah
Dosis Koagulan Optimum Percobaan 3 - Dosis Flokulan Uji Parameter Kualitas Air Limbah Dosis Flokulan Optimum
Percobaan 4 – Waktu Flokulasi Uji Parameter Kualitas Air Limbah Waktu Flokulasi
Terbaik
Gambar 2. Diagram Alir Tahapan Penelitian Sumber: Data Percobaan, 2022

## Variabel Penelitian
Variabel yang digunakan pada penelitian ini, yaitu:
Variabel Bebas :
1. Jenis PAC
= PAC A (17% Al 2 O 3 ) dan PAC B (10% Al 2 O 3 )
2. Dosis Koagulan = (200, 250, 300, 350, 400, dan 450) ppm. 3. Dosis Flokulan = (1, 2, 3, 4, 5, dan 6) ppm. 4. Waktu Pengadukan Flokulasi = (20, 25, 30, 35, 40, dan 45) menit.
Variabel Kontrol :
1. Waktu Koagulasi = 1 menit 2. Kecepatan Pengadukan Koagulasi = 120 rpm 4. Kecepatan Pengadukan Flokulasi = 40 rpm 5. Waktu pengendapan = 15 menit 6. Volume air limbah = 800 mL 7. Jenis Polimer Anionik = ENFLOC Grade AP-502 8. Jenis air limbah = Inlet Kawasan Industri ABC
Penentuan variabel kontrol mengacu pada SNI 19-6449-2000 tentang metode pengujian Koagulasi – Flokulasi dengan Cara Jar [7].
Variabel Terikat = Turbidity air limbah (NTU)

## Teknik Pengumpulan dan Analisis Data
Air limbah dari hasil percobaan pada setiap variabel bebas (variabel bebas 1, 2, 3, dan 4) dianalisis tingkat kekeruhan ( turbidity ). Untuk sampel dengan kualitas air limbah terbaik pada percobaan variabel 4 yaitu  waktu  flokulasi  akan  dilakukan  pengujian  parameter  tambahan  yaitu  pH.  Dari  hasil  pengujian turbidity (kekeruhan)  air  limbah  tersebut  kemudian  dihitung  besar  penurunan turbidity (% removal turbidity ), sesuai persamaan 2.1.
% Penurunan turbidity = ( 𝑁 0 − 𝑁 𝑖 𝑁 0 ) x 100% ………………………………………………………(2.1) dimana:
N 0 = Turbidity awal air limbah N i = Turbidity air limbah setelah pengolahan
Metode pengecekan terhadap parameter pH dan kekeruhan ( turbidity ) disajikan dalam Tabel 1 .
Tabel 1. Metode Pengujian Air Limbah No Parameter Uji Metode Uji 1. pH SNI 06-6989.11-2019 2. Turbidity SNI 06-6989.25-2005
Sumber: Data percobaan, 2022
Pengumpulan dan Analisis
Data

## Penyusunan Laporan
Kesimpulan
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
Untuk menganalisa pengaruh variabel terhadap parameter yang diuji maka dilakukan plotting data antara lain:
1. Jenis Koagulan PAC vs Turbidity .
2. Dosis Koagulan vs Turbidity .
3. Dosis Flokulan vs Turbidity .
4. Waktu Pengadukan Flokulasi vs Turbidity .
Untuk menghitung biaya pengolahan air limbah dilakukan dengan menggunakan persamaan 2.2.
Biaya pengolahan air limbah = ∑(𝑛 𝑖 𝑥 𝐻 𝑖 ) 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑎𝑖𝑟 𝑙𝑖𝑚𝑏𝑎ℎ 𝑑𝑖𝑜𝑙𝑎ℎ (𝑚 3 ) …………………………………………..(2.2) dimana : ni   = Jumlah penggunaan bahan kimia (i), (kg⁄hari) Hi = Harga bahan kimia (i), (IDR⁄kg)
Biaya pengolahan air limbah, [IDR⁄(m 3 air limbah diolah per hari)]
Dari hasil pengolahan dan analisis data diharapkan memperoleh peluang kombinasi yang optimum dari  jenis  koagulan  PAC,  dosis  koagulan,  dosis  flokulan  serta  waktu  flokulasi  untuk  menurunkan  kadar turbidity (kekeruhan) air limbah yang dapat dijadikan sebagai dasar pengolahan air limbah di unit koagulasi dan  flokulasi  (kimia  1)  IPAL  Kawasan  Industri  ABC  serta  dapat  diketahui  besar  biaya  pengolahan  air limbah pada kondisi optimum sesuai dengan hasil kajian pada penelitian ini.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Data hasil percobaan yang menunjukkan pengaruh dari jenis koagulan PAC, dosis koagulan, dosis flokulan, serta waktu flokulasi disajikan pada Tabel 2, Tabel 3, Tabel 4, Tabel 5, dan Tabel 6.
Tabel 2. Hasil Percobaan Variabel 1 – Pengaruh Koagulan PAC A No. Dosis Koagulan (ppm) Trial 1 Trial 2 AVG (NTU) % Removal Turbidity Turb 1 (NTU) Turb 2 (NTU) Turb 1 (NTU) Turb 2 (NTU) 1. 50 30,30 30,20 27,10 27,20 28,70 69,30 2. 100 23,40 23,30 23,20 22,70 23,15 75,24 3. 200 18,83 18,94 17,73 17,45 18,24 80,49 4. 300 15,61 15,69 14,38 14,36 15,01 83,95 Sumber : Data Percobaan, 2022
Tabel 3. Hasil Percobaan Variabel 1 – Pengaruh Koagulan PAC B No. Dosis Koagulan (ppm) Trial 1 Trial 2 AVG (NTU) % Removal Turbidity Turb 1 (NTU) Turb 2 (NTU) Turb 1 (NTU) Turb 2 (NTU) 1. 50 31,30 31,30 28,80 28,70 30,03 67,89 2. 100 29,00 28,60 25,20 25,40 27,05 71,07 3. 200 21,90 21,80 20,10 20,10 20,98 77,57 4. 300 19,16 19,04 18,97 18,88 19,01 79,67 Sumber : Data Percobaan, 2022
Tabel 4. Hasil Percobaan Variabel 2 – Pengaruh Dosis Koagulan No. Dosis Koagulan (ppm) Trial 1 Trial 2 AVG (NTU) % Removal Turbidity Turb 1 (NTU) Turb 2 (NTU) Turb 1 (NTU) Turb 2 (NTU) 1. 200 0,93 0,89 0,92 0,91 0,91 98,33 2. 250 0,89 0,89 0,86 0,86 0,88 98,40 3. 300 0,71 0,73 0,63 0,58 0,66 98,79 4. 350 0,46 0,47 0,40 0,44 0,44 99,19 5. 400 0,46 0,46 0,47 0,45 0,46 99,16 6. 450 0,51 0,53 0,54 0,50 0,52 99,05 Sumber : Data Percobaan, 2022
Tabel 5. Hasil Percobaan Variabel 3 – Pengaruh Dosis Flokulan No. Dosis Flokulan (ppm) Trial 1 Trial 2 AVG (NTU) % Removal Turbidity Turb 1 (NTU) Turb 2 (NTU) Turb 1 (NTU) Turb 2 (NTU) 1. 1 1,23 1,25 1,24 1,25 1,24 97,72 2. 2 1,18 1,14 1,13 1,17 1,16 97,88 3. 3 1,16 1,13 1,01 1,16 1,12 97,96 4. 4 0,93 0,89 0,92 0,91 0,91 98,33 5. 5 1,46 1,53 1,43 1,44 1,47 97,32 6. 6 1,48 1,52 1,47 1,45 1,48 97,29 Sumber : Data Percobaan, 2022
Tabel 6. Hasil Percobaan Variabel 4 – Pengaruh Waktu Flokulasi No. Waktu Pengadukan (Menit) Trial 1 Trial 2 AVG (NTU) % Removal Turbidity Turb 1 (NTU) Turb 2 (NTU) Turb 1 (NTU) Turb 2 (NTU) 1. 20 0,93 0,89 0,92 0,91 0,91 98,33 2. 25 1,89 1,87 1,81 1,80 1,84 96,63 3. 30 1,76 1,75 1,63 1,61 1,69 96,91 4. 35 1,59 1,58 1,85 1,86 1,72 96,85 5. 40 1,56 1,54 1,56 1,58 1,56 97,14 6. 45 1,65 1,65 1,86 1,85 1,75 96,79 Sumber : Data Percobaan, 2022

## Persiapan Sampel
Air  limbah  yang  diperoleh  dari inlet IPAL  Kawasan  Industri  ABC  yang  berada  di  bak  ekualisasi sebelum digunakan pada penelitian harus dilakukan homogenisasi dan dianalisis kualitas air limbah yang meliputi pH, temperatur, dan turbidity . Proses homogenisasi dilakukan dengan cara meletakkan air limbah pada  satu  wadah  berukuran  60  Liter  sambil  dilakukan  pengadukan  sehingga  diperoleh  konsentrasi/ komposisi air limbah yang sama. Pengujian kualitas air limbah inlet dilakukan untuk mengetahui pengaruh percobaan jar test yang dilakukan. Kualitas air limbah eksisting IPAL Kawasan Industri ABC dapat dilihat pada Tabel 7, Tabel 8, dan Tabel 9 .
Tabel 7. Kualitas Air Limbah Inlet IPAL (untuk Percobaan Variabel 1) No. Parameter Unit Hasil Pengujian 1. pH - 8.00 2. Temperatur 0 C 32.0 3. Turbidity NTU 93.5 Sumber : Data Percobaan, 2022
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
Tabel 8. Kualitas Air Limbah Inlet IPAL (untuk Percobaan Variabel 2, 3, dan 4) No. Parameter Unit Hasil Pengujian 1. pH - 8.20 2. Temperatur 0 C 31.3 3. Turbidity NTU 54.6 Sumber : Data Percobaan, 2022 Tabel 9. Karakteristik Air Limbah Outlet Sedimentasi Pertama IPAL No. Parameter Unit Hasil Pengujian 1. pH - 7.30 2. Temperatur 0 C 31.2 3. Turbidity NTU 23.65 Sumber : Data Percobaan, 2022

## Pengaruh Jenis Koagulan
Jenis  koagulan  PAC yang  digunakan pada  percobaan  adalah  koagulan  PAC A  (17%  Al 2 O 3 )  yang mana koagulan tersebut adalah koagulan eksisting di IPAL Kawasan Industri ABC serta koagulan PAC B (10%  Al 2 O 3 )  yang  digunakan  sebagai  koagulan  pembanding  karena  berdasarkan  penelitian  yang  telah dilakukan oleh Ni Iluh Permata Ariase pada tahun 2021, koagulan ini memiliki performa yang baik dalam menurunkan kadar kekeruhan air limbah ( turbidity ) mencapai 95.7% [8], selain itu koagulan PAC B juga telah digunakan dan berhasil mengolah air limbah di IPAL Kawasan Industri lain.
Penentuan jenis koagulan merupakan salah satu faktor penting pada proses pengolahan air limbah dengan  metode  koagulasi  dan  flokulasi  karena  hal  tersebut  dapat  mempengaruhi  efektivitas  proses pengolahan  air  limbah  yang  akan  dijalankan  serta  untuk  mengetahui  kemampuan  koagulan  dalam menurunkan kadar bahan pencemar di dalam air limbah. Pengaruh jenis koagulan PAC terhadap turbidity (kekeruhan) air limbah disajikan pada Gambar 3 .
Gambar 3. Pengaruh Jenis Koagulan PAC terhadap Turbidity Air Limbah Sumber: Data Percobaan, 2022
Dari Gambar 3 dapat  diketahui  bahwa  jenis  koagulan  PAC  mempengaruhi  tingkat kekeruhan  air limbah, dengan jumlah dosis dan kondisi operasi proses yang sama, koagulan PAC A memiliki kemampuan yang lebih efektif untuk menurunkan turbidity (kekeruhan) air limbah dibandingkan dengan koagulan PAC B karena menghasilkan nilai turbidity (kekeruhan) air limbah yang lebih rendah. Turbidity (kekeruhan) air limbah  sebelum  ditambahkan  koagulan  PAC  adalah  93.5  NTU,  setelah  ditambahkan  koagulan  PAC  A dengan  dosis  50  ppm,  100  ppm,  200  ppm,  dan  300  ppm, turbidity (kekeruhan)  air  limbah  mengalami penurunan menjadi 28.70 NTU; 23.15 NTU; 18,24 NTU; dan 15,01 NTU. Sedangkan setelah ditambahkan koagulan  PAC  B, turbidity (kekeruhan)  mengalami  penurunan  menjadi  30.03  NTU;  27.05  NTU;  20.98 NTU; dan  19.01  NTU.  Semakin besar  kandungan  Al 2 O 3 yang  dimiliki oleh bahan  koagulan,  maka  daya koagulasi dan flokulasi yang dimiliki oleh bahan koagulan tersebut juga semakin baik [9].
Untuk  mengetahui  signifikansi  antara  kedua  koagulan  yang  digunakan  pada  percobaan  terhadap turbidity (kekeruhan) air  limbah, maka dilakukan uji statistik ANOVA dengan taraf signifikansi ( alpha ) yaitu 0.05 dan diperoleh hasil sesuai pada Tabel 10 .
28,70 23,15 18,24 15,01 30,03 27,05 20,98 19,01 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 50 100 150 200 250 300 T ur b idi ty , (N T U ) Dosis Koagulan, (ppm) PAC A
PAC B
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
Tabel 10. Hasil Uji ANOVA Koagulan PAC A dan PAC B t-Test: Two-Sampel Assuming Equal Variances
PAC A PAC B Mean 21,274375 24,265625 Variance 35,70762656 26,44889323 Observations 4 4 Pooled Variance 31,0782599 Hypothesized Mean Difference 0 Df 6 t Stat -0,758821037 P(T<=t) one-tail 0,238350433 t Critical one-tail 1,943180281 P(T<=t) two-tail 0,476700866 t Critical two-tail 2,446911851 Sumber: Data Percobaan, 2022
Dari Tabel  10 dapat  disimpulkan  bahwa  nilai  probabilitas  yang  dihasilkan  dari  Uji  T  yaitu 0.238350433  yang  mana  nilai  tersebut  lebih  besar  dari  nilai  taraf  signifikansi  yang  ditetapkan  sehingga dapat disimpulkan bahwa koagulan PAC A dan PAC B tidak memiliki perbedaan yang signifikan sehingga kedua koagulan tersebut memiliki peluang untuk digunakan pada percobaan selanjutnya. Namun koagulan yang dipilih untuk digunakan pada percobaan selanjutnya (percobaan variabel 2, 3, dan 4) adalah koagulan PAC  A  dengan  mempertimbangkan  beberapa  hal,  antara  lain:  (1)  koagulan  PAC  A  menghasilkan clear water /air limbah hasil pengolahan dengan nilai kekeruhan ( turbidity ) yang lebih rendah jika dibandingkan dengan koagulan PAC B dan (2) koagulan PAC A adalah koagulan eksisting yang digunakan pada proses koagulasi dan flokulasi di IPAL Kawasan Industri ABC sehingga tidak memungkinkan untuk dilakukan penggantian.

## Pengaruh Dosis Koagulan
Dosis koagulan yang digunakan pada percobaan adalah 200 ppm, 250 ppm, 300 ppm, 350 ppm, 400 ppm, dan 450 ppm. Dosis koagulan berpengaruh terhadap proses destabilisasi partikel terutama dalam hal tumbukan antar partikel dan pembentukan flok pada air limbah sehingga penambahannya harus dilakukan dengan jumlah yang tepat agar dihasilkan kualitas air limbah sesuai dengan yang diharapkan. Penambahan dosis  koagulan  yang  kurang  akan  mengakibatkan  tumbukan  antar  partikel  tidak  sempurna  sehingga pembentukan  flok-flok  terjadi  kurang  optimal.  Begitupula  sebaliknya,  jika  penambahan  dosis  koagulan melebihi batas optimum, maka flok-flok tidak akan terbentuk dan dapat menimbulkan deflokulasi sehingga larutan  menjadi  kekeruhan  kembali  [4][10].  Pengaruh  dosis  koagulan  PAC  A  terhadap turbidity (kekeruhan) air limbah dapat dilihat pada Gambar 4 .
Gambar 4. Pengaruh Dosis Koagulan terhadap Turbidity Air Limbah Sumber: Data Percobaan, 2022
Dari Gambar  4 dapat  diketahui  bahwa  dosis  koagulan  PAC  mempengaruhi  tingkat  kekeruhan ( turbidity ) air limbah. Penambahan dosis koagulan yang optimum adalah yang menghasilkan nilai turbidity (kekeruhan) terendah atau yang memiliki efisiensi (% removal turbidity ) tertinggi yaitu dosis 350 ppm, di
0,91 0,88 0,66 0,44 0,46 0,52 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,000 200 250 300 350 400 450 T ur bi di ty , N T U
mana  pada Gambar  4 ,  dosis  optimum  koagulan  dapat  dilihat  setelah  adanya  titik  balik  kurva.  Profil kekeruhan  ( turbidity )  yang  disajikan  pada Gambar  4 sudah  sesuai  dengan  teori  koagulasi  dan  flokulasi karangan John C. Crittenden, ddk., pada buku water treatment principles and design ( third edition ) tahun 2012, yang menjelaskan bahwa partikel akan berflokulasi ketika jumlah koagulan yang ditambahkan sudah tepat  (muatan  menjadi  netral).  Pada  penambahan  dosis  koagulan  yang  berlebih,  mobilitas  elektroforesis partikel  akan  meningkat  dan  jumlah  ion  koagulan  yang  diserap  oleh  partikel  koloid  juga  mengalami peningkatan,  akibatnya  terjadi  pembalikan  muatan  dan  residu  kekeruhan  ( turbidity )  yang  dihasilkan meningkat [11]. Dosis koagulan berlebih yang dimaksud adalah dosis 400 ppm dan 450 ppm. Oleh sebab itu, residual kekeruhan ( turbidity ) yang awalnya mengalami penurunan dari 0.44 NTU setelah ditambahkan koagulan PAC dengan dosis 400 ppm dan 450 ppm mengalami peningkatan menjadi 0.46 NTU dan 0.52 NTU.
Pada  kondisi  optimum  (dosis  koagulan  350  ppm) turbidity (kekeruhan)  air  limbah  mengalami penurunan  sebesar  99.19%  dari  54.6  NTU  menjadi  0.44  NTU.  Dosis  koagulan  yang  digunakan  untuk percobaan selanjutnya (percobaan variabel 3, dan 4) bukanlah dosis koagulan 350 ppm melainkan dosis 200 ppm. Hal tersebut mempertimbangkan beberapa hal, anatara lain: (1) turbidity (kekeruhan) air limbah hasil pengolahan memiliki nilai kurang dari 1.0 NTU dan % removal turbidity lebih besar dari 98%, nilai tersebut masih jauh memenuhi standar kebutuhan air bersih berdasarkan Permenkes RI No. 32 Tahun 2017 tentang  Standar  Baku  Mutu  Kesehatan  Lingkungan  dan  Persyaratan  Kesehatan  Air  untuk  Keperluan Higiene  Sanitasi,  Kolam  Renang,  Solus  Per  Aqua,  dan  Pemandian  Umum  [12]  dan  (2)  faktor  biaya pengolahan air limbah.

## Pengaruh Dosis Flokulan
Dosis flokulan yang digunakan pada percobaan adalah 1 ppm, 2 ppm, 3 ppm, 4 ppm, 5 ppm, dan 6 ppm. Dosis flokulan berpengaruh terhadap proses pengikatan flok-flok yang sudah terbentuk pada proses koagulasi  menjadi  flok-flok  yang  memiliki  ukuran  lebih  besar  sehingga  dapat  mempercepat  waktu penjernihan/pengendapan partikel air limbah. Pengaruh dosis flokulan terhadap kualitas air limbah dapat dilihat pada Gambar 5 .
Gambar 5. Pengaruh Dosis Flokulan terhadap Turbidity Air Limbah Sumber: Data Percobaan, 2022
Dari Gambar  5 dapat  diketahui  bahwa  dosis  flokulan  yang  digunakan  pada  proses  flokulasi mempengaruhi tingkat kekeruhan ( turbidity ) air limbah. Penambahan dosis flokulan yang optimum adalah penambahan  dosis  yang  menghasilkan  nilai  kekeruhan  ( turbidity )  terendah  atau  yang  memiliki  efisiensi (% removal  turbidity )  tertinggi  yaitu  dosis  4  ppm,  yang  mana  pada Gambar  5 ,  dosis  optimum  flokulan ditunjukkan setelah adanya titik balik kurva. Profil kekeruhan ( turbidity ) yang disajikan pada Gambar 5 berkorelasi  dengan  percobaan  yang  telah  dilakukan  oleh  Wahyu  Ardie  Nugroho  pada  tahun  2009,  yang menjelaskan bahwa penambahan dosis flokulan harus dilakukan dengan tepat karena jika terjadi overdosis (penambahan  flokulan  berlebih),  partikel/flok  yang  sudah  terbentuk  tidak  akan  mengendap  dan menyebabkan kekeruhan kembali [13]. Kekeruhan ( turbidity ) air limbah setelah penambahan dosis 4 ppm mengalami penurunan sebesar 98.33% dari 54.6 NTU menjadi 0.91 NTU. Setelah diketahui bahwa dosis flokulan  4  ppm  adalah  dosis  optimum,  maka  dosis  tersebut  kemudian  digunakan  pada  percobaan selanjutnya (percobaan variabel 4) untuk mengetahui pengaruh waktu flokulasi pada jar test.

## Pengaruh Waktu Flokulasi
Waktu flokulasi yang digunakan pada percobaan adalah 20 menit, 25 menit, 30 menit, 35 menit, 40 menit,  dan 45 menit.  Pengadukan pada  tahap  flokulasi  adalah  pengadukan  lambat  yang bertujuan  untuk meningkatkan  interaksi  antara  flokulan  dengan  flok-flok  yang  belum  terbentuk  pada  proses  koagulasi sehingga bergabung membentuk flok-flok dengan ukuran yang lebih besar. Pengadukan lambat pada proses flokulasi juga berfungsi untuk menjaga agar flok-flok yang sudah terbentuk tidak pecah kembali [14]. Laju
1,24 1,16 1,12 0,91 1,47 1,48 0,700 0,900 1,100 1,300 1,500 1 2 3 4 5 6 T ur bi di ty , N T U Dosis Flokulan, ppm
pembentukan  partikel  flok  salah  satunya  dipengaruhi  oleh  interaksi  antar  molekul  yang  dihasilkan  dari proses  agitasi  (pengadukan).  Pengaruh  waktu  flokulasi  terhadap turbidity (kekeruhan)  air  limbah  dapat dilihat pada Gambar 6 .
Gambar 6. Pengaruh Waktu Flokulasi terhadap Turbidity Air Limbah Sumber: Data Percobaan, 2022
Dari Gambar  6 dapat  diketahui  bahwa  nilai turbidity (kekeruhan)  terendah  diperoleh  setelah dilakukan proses flokulasi selama 20 menit yaitu 0.91 NTU dengan % removal turbidity sebesar 98.33%. Waktu flokulasi tersebut terbaik karena memiliki peluang semakin besar terjadinya kontak antara flokulan dengan  kontaminan  air  limbah.  Penambahan  waktu  flokulasi  tidak  lagi  dapat  memperbesar  penyisihan kekeruhan ( turbidity ) air limbah karena penambahan waktu flokulasi akan menurunkan efektifitas flokulan, di  mana  hal  tersebut  diindikasikan  dengan  waktu  flokulasi  yang  semakin  lama  maka  nilai  kekeruhan ( turbidity ) yang dihasilkan semakin besar karena flok yang sudah terbentuk menjadi rusak dan pecah [15]. Hal tersebut juga selaras dengan percobaan yang telah dilakukan oleh Regita Nurul Anggraeni pada tahun 2020, yang menyatakan bahwa waktu detensi optimum pada proses flokulasi menggunakan prototipe skala  laboratorium  adalah  19.7  menit  (±  20  menit).  Di  mana  waktu  detensi  tersebut  dapat  menurunkan tingkat kekeruhan ( turbidity ) pada air baku dari 41-60 NTU menjadi 10 NTU dibandingkan dengan waktu detensi 12 menit, 25,7 menit, dan 42,5 menit yang hanya mampu menurunkan turbidity air baku menjadi 10.4 NTU, 13 NTU, dan 12.1 NTU [16].
Dari rangkaian percobaan jar test yang telah dilakukan, diperoleh jenis koagulan PAC terbaik serta kombinasi optimum dari dosis koagulan, dosis flokulan, dan waktu flokulasi, sebagai berikut:
1. Jenis Koagulan = PAC A
2. Dosis Koagulan PAC = 200 ppm 3. Dosis Flokulan PAC = 4 ppm 4. Waktu Flokulasi
= 20 menit
Air limbah hasil pengolahan pada kondisi optimum tersebut kemudian dianalisis pH, temperatur, dan turbidity (kekeruhan).  Kualitas  air  limbah  yang  diperoleh  pada  kondisi  optimum  jar  test  dibandingkan dengan kualitas air limbah inlet IPAL dan outlet bak sedimentasi pertama pada pengolahan primer IPAL Kawasan Industri ABC disajikan pada Tabel 11 .
Tabel 11. Perbandingan kualitas air limbah hasil percobaan terbaik pada jar test dibandingkan dengan
kualitas air limbah eksisting IPAL No. Parameter Unit Hasil Pengujian Inlet IPAL Outlet Bak Sedimentasi Pertama Hasil Percobaan Jar Test 1. pH - 8.20 7.30 7.94 2. Temperatur 0 C 31.3 31.2 27.6 3. Turbidity NTU 54.6 23.65 0.91 Sumber : Data Percobaan, 2022
Dari Tabel 11 dapat diketahui bahwa proses koagulasi dan flokulasi memberikan dampak terhadap penurunan kekeruhan ( turbidity ) air limbah eksisting IPAL Kawasan Industri ABC. Konsentrasi kekeruhan ( turbidity )  awal  air  limbah  sebelum  dilakukan  proses  koagulasi  dan  flokulasi  adalah  54.6  NTU,  setelah dilakukan  proses  koagulasi  dan  flokulasi  pada  kondisi  optimum,  kekeruhan  ( turbidity )  air  limbah mengalami penurunan sebesar 98.33% menjadi 0.91 NTU. Turbidity (kekeruhan) pada hasil optimum jar test memiliki nilai yang lebih baik jika dibandingkan dengan nilai turbidity (kekeruhan) pada outlet bak
0,91 1,84 1,69 1,72 1,56 1,75 0,50 1,00 1,50 2,00 20 25 30 35 40 45 T ur b idi ty , NT U Dosis Koagulan, ppm
sedimentasi  pengolahan  primer  IPAL  Kawasan  Industri  ABC  yang  hanya  mampu  menurunkan  kadar kekeruhan ( turbidity ) air limbah sebesar 56.68% menjadi 23.65 NTU.

## Evaluasi Biaya pengolahan Air Limbah pada Proses Koagulasi dan Flokulasi
Pengolahan air limbah dengan proses koagulasi dan flokulasi membutuhkan biaya yang cukup besar apabila  tidak  dilakukan dengan  tepat,  mengingat  harga  bahan-bahan  kimia  koagulan  dan  flokulan  untuk mengolah  air  limbah  tersebut  sangatlah  mahal,  sehingga  dibutuhkan  suatu  proses  yang  optimum  agar dihasilkan proses pengolahan air limbah yang efektif dan efisien. Harga dan penggunaan dosis bahan-bahan kimia  pada  proses  koagulasi  dan  flokulasi  di primary  treatment proses  pengolahan  air  limbah  Kawasan Industri ABC ditampilkan pada Tabel 12 .
Tabel 12. Harga dan Penggunaan Dosis Bahan-bahan Kimia di Primary Treatment Proses Pengolahan Air Limbah Kawasan Industri ABC No. Bahan Kimia Harga Bahan Kimia (IDR/kg) Dosis Penggunaan Bahan Kimia (ppm) Kondisi Eksisting Hasil Jar Test 1. Koagulan 7,500 350 200 2. Flokulan 68,500 8 4 3. NaOH 8,000 200 0 Sumber : Data Perusahaan Kawasan Industri ABC, 2021 dan Data Percobaan, 2022
Berdasarkan data pada Tabel 12 dan setelah dilakukan perhitungan menggunakan Persamaan 2.2 dapat ditentukan estimasi/besar biaya pengolahan air limbah pada proses koagulasi dan flokulasi (kimia 1) di IPAL Kawasan Industri ABC sesuai pada Tabel 13 .
Tabel 13. Biaya Pengolahan Air Limbah pada Proses Koagulasi dan Flokulasi (Kimia 1)
di IPAL Kawasan Industri ABC No. Bahan Kimia Penggunaan Bahan Kimia (kg/hari) Biaya pengolahan Air Limbah (IDR/m 3 per hari) Kondisi Eksisting Hasil Jar Test Kondisi Eksisting Hasil Jar Test 1. Koagulan 1,103 630 2,626 1,500 2. Flokulan 25 13 548 274 3. NaOH 630 0 1,600 0 Biaya Pengolahan Air Limbah 4,773 1,774 Sumber : Data Percobaan, 2022
Penggunaan bahan kimia (kg/hari) pada Tabel 13 diperoleh dari perkalian antara dosis penggunaan bahan kimia (ppm) dengan debit air limbah yang diolah (m 3 /hari) pada IPAL Kawasan Industri ABC, di mana data debit air limbah yang diolah didasarkan pada rata-rata debit harian dari tanggal 19 November 2022  s/d 27  November  2022  yaitu  sebesar  3151  m 3 /hari.  Berdasarkan  hasil  perhitungan  pada Tabel  13 , dapat diketahui bahwa besar biaya pengolahan air limbah pada proses koagulasi dan flokulasi (kimia 1) di IPAL Kawasan Industri ABC setelah dilakukan optimasi menggunakan metode jar test dapat diturunkan sebesar 62.83% dari 4,773 IDR/m 3 air limbah diolah per hari menjadi 1,774 IDR/m 3 air limbah diolah per hari.

## 4. Kesimpulan
Koagulan PAC A adalah koagulan yang lebih efektif untuk menurunkan kadar kekeruhan air limbah ( turbidity )  jika  dibandingkan  dengan  koagulan  PAC  B  karena  koagulan  PAC  A  menghasilkan  nilai  % removal turbidity yang lebih tinggi. Kombinasi optimum yang diperoleh dari rangkaian percobaan jar test adalah 200 ppm untuk dosis koagulan, 4 ppm untuk dosis flokulan, dan 20 menit untuk waktu flokulasi. Turbidity (kekeruhan) air limbah mengalami penurunan sebesar 98.33% dari 54.6 NTU menjadi 0.91 NTU, nilai tersebut lebih baik jika dibandingkan dengan turbidity (kekeruhan) air limbah pada eksisting outlet bak  sedimentasi  pertama  IPAL  Kawasan  Industri  ABC  yang  hanya  mampu  menurunkan kadar turbidity (kekeruhan) sebesar 56.68% menjadi 23.65 NTU. Biaya pengolahan air limbah dapat diturunkan sebesar 62.83% dari 4,773 IDR/m 3 air limbah diolah per hari menjadi 1,774 IDR/m 3 air limbah diolah per hari.

## 5. Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh civitas akademika Universitas Presiden yang telah memberikan dukungan, semangat, wawasan, serta keahlian yang mana hal tersebut  sangatlah membantu dalam penelitian ini. Semoga penelitian ini bermanfaat dan dapat dijadikan sebagai sumber informasi bagi
pembaca  mengenai  pokok  bahasan  yang  diangkat.  Saran  dan  kritik  sangat  diperlukan  untuk  perbaikan selanjutnya.

## 6. Singkatan
IPAL Instalasi Pengolahan Air Limbah PAC Poly Aluminium Chloride pH Potential of Hydrogen

## 7. Referensi
[1] P.  Sitogasa,  R.  Novembrianto,  and  E. Hidayah,  “Perencanaan  IPAL  Kawasan  Industri  Di  Jawa Tengah,” ESEC Teknik Lingkungan UPN Veteran Jawa Timur , vol. 2, no. 1, 2021.
[2] H.  Khalid,  “3  Karakteristik  Air  Limbah  yang  Dapat  Mencemari  Lingkungan,” Indonesia Environment & Energy Center (IEC) . Aug. 12, 2020.
[3] A. Rianto, “Efek Negatif Limbah Industri yang Tidak Diolah,” ISW Group . Oct. 03, 2019.
[4] D.  Flora  Mariyne  Wongso  Diharjo,  Jannie,  W.  Sekti  Retno  Permatasari,  and  T.  Wikaningrum, “Comparison of Coagulant Dose (Poly Aluminum Chloride) Use in The Water Treatments Process of Kalimalang River,” Serambi Engineering , vol. VII, no. 1, Jan. 2022.
[5] D. P. Harudyawati, “Pengelolaan Ipal Komunal yang Berkelanjutan di Dusun Sengkan, Sleman, Yogyakarta,” TUGAS AKHIR , 2016.
[6] R. Afdal and Fadhilah, “Optimasi Penggunaan Koagulan PC300 dan Flokulan A100 untuk Proses Pengolahan  Air  Limbah  Tambang  di  WWTP01  PT.  Mitrabara  Adiperdana,Tbk,” Jurnal  Bina Tambang , vol. 5, no. 1, 2018.
[7] “Standar  Nasional  Indonesia  19-6449-2000  tentang  Metode  Pengujian  Koagulasi  -  Flokulasi dengan Cara Jar.”
[8] N. I. P. Ariase and T. Wikaningrum, “Optimization of Coagulation and Flocculation in Concrete Wastewater of Precast Industry,” Journal of Environmental Engineering and Waste Management , vol. 6, no. 1, pp. 58–70, Apr. 2021, doi: 10.33021/jenv.v6i1.1422.
[9] R. Mayasari, “Pengaruh Kualitas Air Baku Terhadap Jenis Dan Dosis Koagulan,” Jurnal Ilmiah Teknik Industri , vol. 1, no. 2, 2016, doi: https://doi.org/10.32502/js.v1i2.1001.
[10]  R.  Susanto,  “Optimasi  Koagulasi  -  Flokulasi  dan  Analisis  Kualitas  Air  Pada  Industri  Semen,” SKRIPSI , pp. 18–18, 2008.
[11]  J.  C.  Crittenden,  R.  R.  Trussel,  D.  W.  Hand,  K.  J.  howe,  and  george  Tehobanoglous,  “Water Treatment Principles and Design (third edition),” in MWH’s Water Treatment , Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2012, pp. 1869–1901. doi: 10.1002/9781118131473.index.
[12]  “Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 32 Tahun 2017 Tentang Standar Baku Mutu Kesehatan Lingkungan Dan Persyaratan Kesehatan Air Untuk Keperluan Higiene Sanitasi, Kolam Renang, Solus Per Aqua, Dan Pemandian Umum.”
[13]  W.  A.  Nugroho,  “Optimasi  penggunaan  Koagulan  Pada  Pengolahan  Air  Limbah  Batubara,” SKRIPSI , 2009.
[14]  M. D. Andriansyah, “Potensi Bahan Koagulan Pac (Poly Aluminium Chloride) Untuk Beberapa Sungai Di Wilayah Yogyakarta,” SKRIPSI , Jun. 2020.
[15]  D.  Fitria,  P.  S.  Komala,  and  D.  vendela,  “Pengaruh  Waktu  Flokulasi  Pada  Proses  Koagulasi Flokulasi  Dengan  Biokoagulan  Kelor  Untuk Menyisihkan  Kadar  Besi  Air  Sumur,” Jurnal  Reka Lingkungan , vol. 10, no. 2, pp. 165–174, 2022, doi: 10.26760/rekalingkungan.v10i2.165-174.
[16]  R. Nurul Anggraeni, “The optimum of detention time on flocculation unit using a laboratory scale prototype,” Journal of Environmental Engineering and Waste Management , vol. 05, no. 02, pp. 101–112, Oct. 2020, doi: 10.33021/jenv.