Penerapan Hibrid Sistem Biofilter dan Hidroponik Sebagai Alternatif Pengolahan Limbah Pemukiman Low Income People
Tumpal Gultom 1 , Haryati Bawole Sutanto 2 1,2) Fakultas Bioteknologi, Program Studi Biologi,Universitas Kristen Duta Wacana Yogyakarta Jl. dr. Wahidin Sudirohusodo No. 5-25, Yogyakarta 55224 Email: tumpalgultom31@gmail.com, haryati_bawole@yahoo.com

## ABSTRAK
Limbah  domestik  akan  menimbulkan  permasalahan  lingkungan,  apabila  tidak  adanya pengolahan  limbah  baik  secara  komunal  maupun  skala  rumah  tangga  atau  dengan  kata lain  masyarakat  langsung  membuang  limbah  mereka  ke  badan  air.  Ada  beberapa  sistem pengolahan  limbah  yang  ramah  lingkungan  dan  terbilang  murah  yaitu  dengan  sistem biofilter.  Pengolahan  limbah  domestik  dengan  sistem  biofilter  pada  beberapa  penelitian menghasilkan  penurunan  parameter  limbah  yang  sangat  baik.  Penelitian  ini  tidak  hanya menggunakan  biofilter,  karena  dimungkinkan  masih  ada  sisa  senyawa  anorganik  seperti nitrat dan fosfat yang tersisa dari pengolahan sistem biofilter. Sehingga diperlukan tertiary treatment  menggunakan  sistem  hidroponik.  Hasil  penelitian  ini  yaitu  sistem  tertiary treatment dengan hidroponik dapat menurunkan sisa senyawa anoganik kadar fosfat yaitu outlet  kangkung  (76,13%),  bayam  (44,9%)  dan  selada  (45,95%),  sedangkan  nitrat  tidak mengalami  penurunan.  Parameter  suhu,  TDS,  TSS,  pH,  COD  dan  BOD  sangat  efisien diturunkan dengan efisiensi penurunan TDS sebesar (15,15-19,60%), TSS (51,20-88,52%), COD (49,00-63,27%) dan BOD (30,49-58,68%).
Kata kunci: Biofilter, limbah domestik, sistem hidroponik

## ABSTRACT
Domestic  wastewater  will  cause  environmental  problems,  if  there  is  no  treatment  either communally  or  household  scale  or  in  other  words,  the  people  directly  dispose  of  their  waste into  water  bodies.  There  are  several  environmentally  friendly  and  fairly  inexpensive  waste treatment  systems,  namely  the  biofilter  system.  The  processing  of  the  wastewater  with  a biofilter  system  in  several  studies  resulted  in  very  good  reduction  of  some  parameters.  This research  does  not  only  use  biofilter,  because  it  is  possible  there  are  still  residual  inorganic compounds such as nitrate and phosphate left over from processing biofilter systems. So that a  tertiary  treatment  is  still  needed  using  a  hydroponic  system.  The  results  of  this  study, namely  the  tertiary  treatment  system  with  hydroponics  can  reduce  the  residual  anoganic compounds  of  phosphate,  such  as  the  outlets  of    kangkung  (76.13%),  spinach  (44.9%)  and lettuce (45.95%), while nitrates did not decrease. The parameters of TDS, TSS, COD and BOD were reduced with the efficiency removal of 15.15-19.60%, 51.20-88.52%, 49.00-63,27% and 30.49-58.68% respectively.
Keywords: Biofilter, domestic wastewater, hydroponic system

## Pendahuluan
Masyarakat  yang  tinggal  di  kota,  secara  umum  dapat  dikelompokan  menjadi  komunitas berpenghasilan  tinggi,  menengah  dan  rendah.  Perkembangan  sebuah  kota  tidak  terlepas dari  semakin  banyaknya  jumlah  penduduk  kota,  baik  yang  disebabkan  oleh  proses urbanisasi maupun proses kelahiran secara alami. Terbatasnya luas lahan di dalam pusat kota  dan  meningkatnya  jumlah  migran  yang  tinggal  di  permukiman  kampung  perkotaan berdampak  pada  kepadatan  bangunan  yang  tinggi  dan  juga  menurunnya  kondisi lingkungan [1].
Indonesia  merupakan  negara  dengan  kepadatan  penduduk  terbesar  keempat  di  dunia, dengan jumlah penduduk kurang lebih 269 juta jiwa [2]. Kepadatan dan laju pertumbuhan penduduk  tersebut  berbanding  lurus  dengan  buangan  air  limbah  domestik.  Peraturan Mentri  Lingkungan  Hidup  dan  Kehutanan  Republik  Indonesia  No  68  Tahun  2016  [3]
mendefinisikan air limbah domestik sebagai air yang berasal dari aktifitas hidup sehari-hari manusia. Sumber pencemar air limbah domestik berasal dari penggunaan sanitasi manusia seperti  air  bekas  kegiatan  dapur,  kamar  mandi,  cucian,  toilet,  dan  lain-lain.  Limbah domestik  digolongkan  dalam  dua  kategori,  yaitu blackwater yang  berasal  dari  toilet  dan mengandung urin serta feses, sedangkan kategori kedua adalah greywater . Instalasi  Pengolahan  Air  Limbah  (IPAL)  jika  diterapkan  pada  kawasan  padat  penduduk dapat  mengalami  beberapa  masalah,  seperti  keterbatasan  lahan  dan  biaya  yang dibutuhkan cukup tinggi. Ada beberapa sistem pengolahan limbah yang ramah lingkungan dan  terbilang  murah  yaitu  pengolahan  limbah  dengan  sistem  biofilter.  Sistem  biofilter  ini dapat digunakan untuk mengolah limbah domestik. Berdasarkan  beberapa penelitian yang telah  dilakukan,  sistem  biofilter  terbukti  mampu  menghasilkan  penurunan  parameter kualitas air limbah yang sangat efektif seperti pada tabel 1.
Tabel 1. Karakteristik limbah domestik dan baku mutu air limbah domestic [4] Parameter Satuan Baku Mutu Air Limbah Domestik* Karakteristik Limbah Domestik Suhu ±3 o C terhadap suhu udara TSS mg/L 75 150,00 TDS mg/L 2000 89,10 pH - 6-9 6,85 COD mg/L O 2 200 160,00 BOD 5 mg/L O 2 75 81,90 Nitrat mg/L NO 2 -N (-) 26,55 Fosfat mg/L PO 4 -P (-) 13,89
*: Peraturan Daerah Daerah Istimewa Yogyakarta (PERDA DIY) Nomor 7 Tahun 2016 Tentang Baku Mutu Air Limbah Untuk Kegiatan Ipal Domestik Komunal [5] (-): Parameter tidak ditetapkan oleh PERDA DIY nomor  7 Tahun 2016 Tentang Baku Mutu Air Limbah Untuk Kegiatan Ipal Domestik Komunal
Air  limbah  domestik  merupakan  salah  satu  sumber  pencemar  terbesar  bagi  perairan. Tingginya kandungan bahan organik dalam air limbah domestik meningkatkan pencemaran pada badan air penerima. Semakin meningkatnya pencemaran dapat menurunkan derajat kesehatan masyarakat [6].
Biofilter  tersusun  atas  media  yang  berfungsi  sebagai  tempat  tumbuh  dan  berkembangnya bakteri  yang  akan  melapisi  permukaan  media  membentuk  lapisan  massa  yang  tipis  atau disebut biofilm. Proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilter dilakukan dengan cara mengalirkan air limbah ke dalam reaktor biologis yang telah diisi dengan media penyangga untuk  pengembangbiakkan  mikroorganisme  dengan  atau  tanpa  aerasi.  Untuk  proses anaerobik  dilakukan  tanpa  pemeberian  udara  atau  oksigen.  Biofiler  yang  baik  adalah menggunakan prinsip biofiltrasi yang memiliki struktur menyerupai saringan dan tersusun dari tumpukan media penyangga yang disusun baik secara teratur maupun acak di dalam suatu  sistem  biofilter.  Fungsi  dari  media  penyangga  yaitu  sebagai  tempat  tumbuh  dan berkembangnya  bakteri  yang  akan  melapisi  permukaan  media  membentuk  lapisan  massa yang tipis ( biofilm) [6].
Sebagai upaya untuk memaksimalkan sistem pengolahan limbah, sistem tertiary treatment (pengolahan lanjutan) kadang masih harus diterapkan dengan tujuan untuk menurunkan kandungan nutrient yang  pada  umumnya  belum  dapat  dihilangkan  secara  optimal  pada secondary treatment . Sistem tertiary  treatment yang  dapat  menurunkan  kandungan  nutrient  seperti  senyawa anorganik nitrat dan fosfat yaitu menggunakan tanaman. Sistem hidroponik sebagai hasil penelitian  alternatif  pengolahan  limbah  dipilih  sebagai  topik  bahasan.  Sistem  ini merupakan  system  budidaya  tanaman  tanpa  menggunakan  media  tanah  melainkan  bisa berupa  media  batu  atau  tanpa  media  yaitu  hanya  berupa  air  yang  diberikan  nutrisi khusus, biasanya sudah banyak dijual di toko pertanian, tetapi sistem hidroponik yang ada mendapatkan nutrisi seperti nitrat dan fosfat dari keluaran (outlet) sistem biofilter limbah domestik, yang di dalamnya juga terdapat senyawa anorganik yang berguna sebagai nutrisi bagi tanaman.
Dengan  mempertimbangkan  sayuran  sebagai  salah  satu  makanan  yang  penting  untuk memenuhi  kebutuhan  gizi  manusia,  3  jenis  sayuran  yang  digunakan  pada  penelitian  ini yaitu  kangkung  darat (Ipomoea  reptans Poir.), bayam  hijau  ( Amaranthus  viridis L.)  dan selada  keriting  ( Lactuca  sativa L ) .  Ketiga  tanaman  ini  merupakan  sayuran  yang  sangat digemari dimasyarakat, tidak telalu sulit untuk dibudidayakan pada sistem hidroponik dan memiliki nilai ekonomis yang sangat tinggi.
Berdasarkan  pernyataan  di  atas,  maka  dirasa  penting  dilakukan  penelitian  ini  untuk melihat  seberapa  efektif  sistem  biofilter  untuk  mengolah  limbah  domestik,  melihat kemampuan  tanaman  pada  sistem  hidroponik  dalam  menggunakan  limbah  domestik sebagai nutrisi untuk pertumbuhannya serta mengetahui  jenis tanaman yang paling baik untuk digunakan sebagai tertiary treatment pengolahan limbah domestik . Menurut  Kasmuri et  al .,[7]  yang  telah  melakukan  penelitian  mengenai  reduksi  amonia- nitrogen  oleh  biofilter,  menyatakan  bahwa    sistem  biofilter  cukup    efektif  untuk menghilangkan polutan, amonia, dan nitrogen dalam air limbah. Proses biologis dari sistem biofilter  untuk  mengurangi  polutan  telah  menjadi  alternatif  karena  biayanya  yang  murah dan perawatannya yang mudah. Biofilter dapat merombak amonia menjadi nitrit dan nitrat [7].  Fosfat  juga  merupakan  persyaratan  nutrisi  bagi  bakteri  nitrifikasi  (autotrofik)  untuk tumbuh[8].
Istilah hidroponik  berasal  dari  bahasa  latin  “ hydro ”  (air)  dan  “ ponous ”  (kerja),  disatukan menjadi  “ hydroponic ”  yang  berarti  bekerja  dengan  air.  Jadi  istilah  hidroponik  dapat diartikan  secara  ilmiah  yaitu  suatu  budidaya  tanaman  tanpa  menggunakan  tanah  tetapi dapat menggunakan media seperti pasir, krikil, pecahan genteng yang diberi larutan nutrisi mengandung  semua  elemen  esensial  yang  diperlukan  untuk  pertumbuhan  dan perkembangan tanaman[9].
Teknologi Hidroponik memungkinkan tanaman mengakses semua unsur yang dibutuhkan untuk  pertumbuhan  dan  perkembangannya.  Semua  jenis  unsur  hara  tersebut  disebut unsur  hara  esensial.  Beberapa  unsur  yang  dibutuhkan  bagi  tanaman  yaitu  karbon, hidrogen  dan  oksigen  yang  diserap  dari  udara  dan  air,  sedangkan  berbagai  hara  mineral lainnya, dilarutkan dalam larutan hara. Unsur hara esensial terdiri atas makronutrien dan mikronutrien. Makronutrien terdiri dari C (karbon), H (hydrogen), O (oksigen), Nitrogen (N), Kalium  (K),  Fosfor  (P),  Kalsium  (Ca),  Magnesium  (Mg),  Sulfur  (S),  sedangkan  mikronutrien terdiri  dari  Besi  (Fe),  Mangan  (Mn),  tembaga  (Cu),  Zinc  (Zn),  Molydenum  (Mo),  Boron  (B), Klorin (Cl) [10].
Faktor  eksternal  yang  berkaitan  erat  dengan  hidroponik  adalah  unsur  hara  yang merupakan sumber nutrisi utama bagi tumbuhan. Unsur hara yang umumnya digunakan dalam  hidroponik  standar  adalah  nutrisi  AB mix .  Nutrisi  AB mix ini  mengandung  calsium (ca)  8,3%,  kaliaum  (K)  16,50%,  nitrogen  (N)  9,9%  fosfat  (P2SO4)  4,7%,  sulfat  (S)  6,6%,  Fe EDTA  0,04%,  boron  (B)  0,01%,  Mangan  (Mn)  0,01%,  seng  (Zn)  0,01%,  dan  tembaga  (Cu) <0,01%.  Nutrisi  AB mix ini  mengandung  banyak  unsur  hara  yang  salah  satunya  adalah fosfor  (P).  Unsur  ini  sangat  penting  untuk  pertumbuhan  dan  pembentukan  akar.  Unsur fosfor  ini  diserap  tanaman  dalam  bentuk  fosfat.  Unsur  fosfor  ini  pada  tanaman  berperan dalam  pembentukan  inti  sel,  mempercepat  perpindahan  fase  vegetatif  ke  generatif, mempercepat pembentukan biji, dan memperbaiki mobilitas unsur hara di dalam tanaman [11].
Penelitian ini menggunakan desain hidroponik Nutrient Film Technique (NFT). Nutrient Film Technique (NFT)  adalah  cara  bertanam  hidroponik  yang  sebagian  akar  tanamannya terendam dalam larutan nutrisi dan sebagian lagi berada di permukaan larutan [12].
Rockwool adalah  nama  komersial  media  tanaman  utama  yang  telah  dikembangkan  dalam sistem budidaya tanaman tanpa tanah. Bahan berasal dari bahan batu basalt yang bersifat inert yang  dipanaskan  sampai  mencair,  kemudian  cairan  tersebut  diputar  ( spin )  seperti membuat  aromanis  sehingga  menjadi  benang-benang  yang  kemudian  dipadatkan  seperti kain  wool  namun  terbuat  dari  batu  ( rock ).  Penggunaan rockwool mampu  memberikan kelembaban 50-70% sehingga kemungkinan stress pada tanaman menjadi sangat kecil [10].
a. Kangkung darat (Ipomoea reptans Poir.)
Gambar 1. Kangkung darat Ipomoea reptans Poir [14]
Nitrat  yang  dihasilkan  dari  proses  nitrifikasi  dimanfaatkan  sebagai  sumber  nutrisi  oleh tanaman  kangkung.  Nitrat  ini  akan  digunakan  oleh  tanaman  kangkung  sebagai  nutrien sehingga akan terjadi keseimbangan unsur nitrogen [15].
Umur panen kangkung sistem hidroponik adalah 21-30 hari, kangkung yang diperbanyak secara  hidroponik  mempunyai  banyak  kelebihan,  seperti  tanaman  lebih  bersih  jika dibandingkan  dengan  tanaman  dari  teknik  konvensional  (menggunakan  media  tanah), pemanenan  kangkung  dapat  dipotong,  dan  sisa  batang  akan  tumbuh  menjadi  tajuk  baru yang dapat dipanen lagi dalam waktu 10 minggu setelah panen pertama dan hasilnya tetap tinggi.  Hal  ini  karena  suplai  nutrisi  yang  terpenuhi,  sehingga  perkembangan  tajuk  masih dapat  maksimal.  Penggunaan  sistem  hidroponik  dalam  budidaya  ini  diharapkan  dapat meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman kangkung.
b. Bayam hijau ( Amaranthus viridis L.)
Gambar 2. Bayam hijau Amaranthus viridis L.,[17]
Bayam merupakan sejenis tumbuhan yang dapat tumbuh di berbagai kondisi lingkungan. Selain itu bayam juga dapat diterapkan dalam sistem pengairan akuaponik dan hidroponik. Bayam  dapat  bertahan  dalam  ketinggian  air  tertentu  dengan  jangka  waktu  yang  cukup lama  dan  pemeliharaan  yang  tidak  terlalu  rumit  [15].Bayam  memiliki  siklus  hidup  yang relatif singkat dengan umur panen 20-30 hari. Bayam memiliki sistem perakaran tunggang dengan cabang-cabang akar yang bentuknya bulat panjang menyebar ke semua arah [18].
3. Selada keriting ( Lactuca sativa L. )
Gambar 3. Selada keriting Lactuca sativa L, Sugara[20]
Klasfikasi tanaman Kangkung darat (Ipomoea reptans Poir.) [13] Kingdom : Plantae Divisi : Spermathophyta Kelas : Dicotyledoneae Ordo : Tubiflorae Famili : Convolvulaceae Genus : Ipomoea Species : Ipomoea reptans . Poir. Klasfikasi tanaman Bayam hijau Amaranthus viridis L [16] Kingdom : Plantae Divisi : Magnoliopphyta Kelas : Magnoliopsida Ordo : Caryophyllales Famili : Amaranthaceae Genus : Amaranthus Species : Amaranthus viridis L. Klasfikasi tanaman Selada keriting Lactuca sativa L [19] Kingdom : Plantae Super Divisi  : Spermathophyta Divisi : Magnoliophyta Kelas : Magnoliopsida Ordo : Asterales Famili : Asteraceae Genus : Lactuca Species : Lactuca sativa L.
Selada memiliki sistem perakaran tunggang dan serabut. Akar serabut menempel pada batang dan tumbuh menyebar ke semua arah pada kedalaman 20-50 cm atau lebih. Daun selada memiliki bentuk, ukuran, dan warna yang beragam tergantung 7 varietasnya. Tinggi tanaman selada daun berkisar antara 30-40 cm dan tinggi tanaman selada kepala berkisar antara 20-30 cm[19].
Nitrat  diangkut  dalam  aliran  transpirasi  xilem  ke  daun  untuk  reduksi.  Pada  umumnya, nitrat  dikurangi  atau  disimpan  di  dalam  vakuola  tanaman.    Namun,  sebagian  besar disimpan dalam vakuola sampai dilepaskan untuk pengurangan sitosol [21].
Daya  absorbsi  nitrat  lebih  tinggi  pada  selada  yang  ditanam  di  bawah  sistem  hidroponik dibandingkan  dengan  sistem  organik.  Nitrat  diabsorbsi  diakumulasi  pada  berbagai  bagian yaitu daun selada mengikuti urutan yaitu pada pelepah, daun-daun dewasa luar dan daun muda [21].

## Metode Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Ekologi dan Kimia Fakultas Bioteknologi, Universitas Kristen  Duta  Wacana.  Untuk  analisis  nitrat,  fosfat  dan  COD  dilakukan  di  Balai Laboratorium Kesehatan Yogyakarta (BLKY). Penelitian dilaksanakan selama 4 bulan yaitu pada bulan Februari- Mei 2019.
Limbah  dialirkan  ke  bak  biofilter  sebelum  dialirkan  ke  sistem  hidroponik  menggunakan pipa pralon dengan tanaman bayam hijau ( Amaranthus viridis L.), k angkung darat ( Ipomoea reptans  Poir .) dan selada  keriting  ( Lactuca  sativa  L) dengan  w aktu  tingggal  ( Hydraulic Retention Time /HRT) selama 4 hari. Parameter terukur TDS dengan TDS meter; TSS; BOD dengan metode winkler; COD dengan metode reflux tertutup.
Gambar4. Desain Reaktor Pengolahan Limbah yang terdiri dari sistem biofilter dan hidroponik
Aklimatisasi  dilakukan  untuk  menumbuhkan  biofilm  dengan  baik  pada  media  dalam sistem pengolahan limbah biofilter. Aklimatisasi dilakukan selama ±20 hari. Sementara itu penyemaian dilakukan dengan menyediakan rockwool yang dipotong berukuran sekitar 2 – 3  cm  kemudian  benih  dimasukkan  ke  dalam rockwool dengan  melubangi  terlebih  dahulu, selanjutnya disiram dengan air biasa menggunakan sprayer . Berikutnya ditunggu sekitar 4 hari  lalu  dipindahkan  ke  tempat  yang  terkena  sinar  matahari  cukup.  Semai  yang  telah berumur 13 hari akan pindah tanam ke sistem hidroponik.
Setelah  kondisi steady  state tercapai  dilakukan  sampling  pada  outlet  setiap  4  hari  sekali untuk  melihat  kualitas  luaran  limbah  setelah  melewati  hybrid  system  biofilter  dan hidroponik. Parameter yang diukur antara lain :
a. TDS ( Total Disolved Solid) menggunakan TDS meter b. BOD ( Biologycal Oxygen Demand ) dengan menggunakan metode winkler
c. COD  (Chemical  Oxygen  Demand)  dengan  menggunakan  metode  reflux  tertutup  (APHA 22nd edition, 5220-C, 2012 )
d. Nitrat NO3- dengan menggunakan  metode IKM/5.4.11/BLK-Y
e. Fosfat (PO4-) dengan metode APHA 22nd edition, 4500 P-D, 2012.
Pada  akhir  pnelitian  dilakukan  panen  dan  diukur  berat  tanaman  dan  pertambahan  tinggi tanaman serta jumlah daun.
Gambar 5. Prototype desain hidroponik menggunakan tanaman kangkung, bayam dan selada

## Hasil dan Pembahasan
Hasil  pengukuran  beberapa  parameter  dengan  menggunakan  alternative  pengolahan limbah hybrid system biofilter dan hidroponik dapat dilihat pada table 2 dibawah ini.
Tabel 2. Hasil Rerata pengkuran parameter fisik,kimia, biologi, hasil analisis varian dan baku mutu limbah domestik Parameter Perlakuan Baku Mutu* Inlet B I B II OK OB OS Tinggi tanaman (cm) - - - 48,97 8,93 8,63 - Jumlah daun (helai) - - - 13,10 6,29 5,15 - Berat tanaman 9,16 2,45 1,94 Kadar air 91,34 92,10 93,81 Kedalaman akar 13,60 18,96 8,98 TDS (mg/L) 374,17 380,08 317,50 300,83 302,50 310,83 2000 TSS (mg/L) 174,17 85,00 55,00 24,17 24,17 20,00 75 pH 7,89 7,78 7,68 7,62 7,70 7,71 6-9 COD (mg/L) 38,82 19,80 19,49 14,62 15,81 14,26 200 BOD (mg/L) 10,07 7,00 6,07 4,60 4,55 4,07 75 Fosfat (mg/L) 2,22 2,21 1,33 0,54 1,23 1,21 (-) Nitrat (mg/L) 0,34 2,33 7,10 6,29 9,97 9,51 (-)
Keterangan: B I (biofilter I), BII (biofilter II), OK (outlet kangkung), OB (outlet bayam), OS (outlet selada).
*: Peraturan Daerah Daerah Istimewa Yogyakarta (PERDA DIY) Nomor 7 Tahun 2016 Tentang Baku Mutu Air Limbah Untuk Kegiatan Ipal Domestik Komunal (-): Parameter tidak ditetapkan oleh PERDA DIY nomor  7 Tahun 2016 Tentang Baku Mutu Air Limbah Untuk Kegiatan Ipal Domestik Komunal
Pada penelitian ini, hasil parameter TDS, TSS, pH, COD dan BOD pada inlet maupun pada outlet  keseluruhan  perlakuan  masih  memenuhi  baku  mutu  menurut  Peraturan  Daerah Daerah  Istimewa  Yogyakarta  (PERDA  DIY)  Nomor  7  Tahun  2016  Tentang  Baku  Mutu  Air Limbah  untuk  Kegiatan  Ipal  Domestik  Komunal.  Parameter  fosfat  dan  nitrat  tidak dibandingkan  dengan  baku  mutu  karena  pada  baku  mutu  limbah  domestik  tidak  diatur batasan  tertinggi  kadar  fosfat,  namun  penelitian  ini  mengukur  kadar  fosfat  dan  nitrat untuk  mengetahui  efektifitas  perlakuan tanaman  yang  ada  untuk  menurunkan  fosfat  dan nitrat sebagai nutrisi bagi pertumbuhan tanaman serta pengaruh fosfat dan nitrat terhadap pertumbuhan tanaman kangkung, bayam, dan selada.
Tumpal Gultom, Haryati Bawole Sutanto.  Saintek Vol. 3, No. 2, Desember 2019 pp. 70-79
Gambar 6. Perbandingan fisik inlet dan aoutlet air limbah hasil pengolahan system hybrid Jika dilihat kemungkinan system hidroponik diterapkan sebagai system pengolahan limbah lanjutan  ( tertiary  treatment )  untuk  mengurangi  kadar nutrient seperti  fosfat  dan  nitrat, system  ini  menunjukan  hasil  analisa  parameter  kandungan  tersebut  yang  signifikan terutama untuk kandungan fosfat. Penurunan fosfat sangat tinggi terdapat pada tanaman kangkung,  hal  ini  dikarenakan  fosfat  digunakan  oleh  tanaman  sebagai  nutrisi  untuk pertumbuhannya.
Sementara itu untuk parameter nitrat cenderung mengalami kenaikan dari inlet ke biofilter II. Kenaikan nitrat diasumsikan karena limbah yang dialirkan ke sistem pengolahan limbah penelitian  ini  terdiri  dari black  water (buangan  sisa  metabolisme  manusia). Black  water biasanya  mengandung  urin  dan  feses,  dimana  keduanya  mengandung  amonia.  Amonia pada limbah akan dioksidasi oleh sistem biofilter menjadi nitrit dan selanjutnya dioksidasi lebih  lanjut    menjadi  nitrat.  Proses  tersebut  dapat  terjadi  akibat  bantuan  dari  bakteri nitrifikasi  yang  menempel  pada  media (batu) yang terdapat pada reaktor. Bakteri tersebut menggunakan  oksigen  yang  dihasilkan  oleh  mikroorganisme  autotrof  dalam  air  limbah. Pada  penelitian  ini,  nitrat  yang  terukur  pada  sistem  tampak  semakin  meningkat.  Hal tersebut  dapat  dimungkinkan  terjadi  karena  perombakan  dari  amonia  menjadi  nitrat mengalami peningkatan yang cukup stabil dari bak biofilter I hingga biofilter II.
Kandungan  nitrat  yang  tidak  mengalami  penurunan  atau  malah  mengalami  peningkatan tidak  bisa  diartikan  bahwa  sistem tertiary  treatment atau  tanaman  yang  ada  pada  sistem hidroponik  tidak  mampu  menurunkan  atau  mengabsorbsi  nitrat  untuk  pertumbuhan tanaman.  Tanaman  akan  selalu  membutuhkan  nitrat  sebagai  nutrisi  untuk  pertumbuhan dan  perkembangannya  serta  menjaga  kelangsungan  hidupnya.  Parameter  biologi  berupa pertambahan tinggi tanaman, pertambahan jumlah daun, dan kondisi kesehatan tanaman dapat  digunakan  sebagai  indikator  bahwa  tanaman  mendapatkan  nutrisi  bagi kelangsungan  hidupnya.  Salah  satu  nutrisi  yang  diabsorbsi  oleh  tanaman  untuk  menjaga kelangsungan  hidupnya  adalah  nitrat,  sehingga  dapat  diasumsikan  bahwa  nitrat  dalam limbah  sebenarnya  tetap  diabsorbsi  oleh  tumbuhan.  Hal  tersebut  diperkuat  dengan  bukti bahwa  tanaman  pada  sistem  hidroponik  tumbuh  dengan  baik.  Peningkatan  parameter nitrat dimungkinkan terjadi karena proses perombakan amonia menjadi nitrat yang terjadi pada sistem ini lebih besar dibandingkan dengan daya absorbsi nitrat oleh tanaman, baik itu  tanaman  kangkung,  bayam  dan  selada.  Tanaman  sangat  memerlukan  nitrat  sebagai nutrisi.  Nitrat  mengandung  unsur  nitrogen  yang  berfungsi  untuk  memacu  pertumbuhan daun dan batang bagi tanaman [22].
Dari pengukuran nitrat sebanyak 6 kali sampling pada outlet akhir sistem dapat diketahui bahwa pada sampling pertama dan kedua nilai nitrat yang terukur cukup rendah, sehingga dapat  diasumsikan  bahwa  tanaman  mampu  menurunkan  nitrat  dengan  sangat  baik. Sedangkan pada sampling ketiga hingga keenam nitrat justru mengalami kenaikan. Hal ini dapat  dijelaskan  karena  tanaman  kangkung,  bayam,  dan  selada  merupakan  tanaman dengan masa panen cepat dan umur pendek. Penurunan nitrat yang cukup signifikan pada sampling pertama dan kedua dapat diasumsikan terjadi karena pada awal-awal  sampling, umur  tanaman  masih  sangat  muda,  metabolisme  tubuhnya  juga  masih  sangat  cepat sehingga  daya  absorbsi  nitrat  oleh  tanaman  juga  sangat  cepat  dan  banyak.  Meskipun
Inlet B I
B II OK OB
OS
perombakan  amonia  menjadi  nitrat  oleh  mikroorganisme  dalam  sistem  cukup  tinggi, namun tanaman muda dapat mengimbangi kerja mikroorganisme dengan menyerap nitrat tersebut sebagai nutrisi dengan daya absorbsi yang sangat besar dan cepat sehingga nitrat yang  terukur  pada  outlet  hidroponik  menjadi  rendah.  Oleh  kerena  tumbuhan  kangkung, bayam,  dan  selada  merupakan  tanaman  yang  berumur  pendek,  ketiga  tanaman  tersebut akan  lebih  cepat  memasuki  masa  dewasa  dan  masa  tua.  Umur  tanaman  berbanding terbalik  dengan  laju  metabolisme  dan  daya  absorbsi  nitrat  pada  tanaman.  Semakin bertambahnya  umur  tanaman,  maka  laju  metabolisme  dan  daya  absorbsi  nitrat  akan semakin  menurun  atau  lambat.  Penurunan  daya  absorbsi  nitrat  oleh  tanaman  dapat teramati  dari  hasil  pengukuran  nitrat  pada  sampling  ke-3  hingga  ke-6  yang  cenderung mengalami peningkatan. Hal ini terjadi  karena tanaman terus melakukan fotosintesis dan menghasilkan  oksigen  bagi  mikroorganisme  yang  bertugas  untuk  merombak  amonia menjadi  nitrat,  akan  tetapi  kecepatan  daya  rombak  amonia  menjadi  nitrat  oleh mikroorganisme  tidak  dapat  diimbangi  oleh  daya  absorbsi  nitrat  oleh  tanaman  yang semakin tua.
Berat  tanaman  diukur  pada  akhir  penelitian  atau  ketika  tanaman  dipanen.  Berat  yang diukur  yaitu  berat  basah  dan  berat  kering  pada  masing-masing  bagian  tanaman  seperti daun, batang dan akar. Tanaman memiliki 3 bagian tubuh utama yaitu daun, batang dan akar.  Berdasarkan  penelitian  ini  ketiga  jenis  tanaman  memiliki  berat  yang  berbeda-beda pada ketiga bagian tubuh tersebut. Bagian tanaman terberat pada kangkung adalah batang (4,79 gram), sedangkan bagian terberat pada bayam dan selada adalah daun, yaitu bayam (1,33 gram) dan selada (1,38 gram).
Bagian  batang  kangkung  memiliki  berat  tertinggi  dibandingkan  bagian  tanaman  lainnya dikarenakan  tanaman  kangkung  cenderung  mengalami  pertambahan  tinggi  yang berlebihan dibandingkan dengan pertumbuhan daun, bahkan kangkung tumbuh menjalar. Pada  bayam  dan  selada  memiliki  daun  berat  dibanding  bagian  tanaman  yang  lain dikarenakan  tanaman  bayam  dan  selada  cenderung  mengalami  pertambahan  jumlah  dan penambahan  lebar  daun  dari  pada  pertambahan  tinggi  batang.  Urutan  berat  keseluruhan dari yang memiliki berat tertinggi ke yang terendah yaitu kangkung, selada, dan bayam. Penelitian  ini  masih  penelitian  awal  yang  masih  perlu  dilengkapi  jika  sistem  ini  nantinya dapat  menjadi  salah  satu  alternatif  yang  dapat  diterapkan  sebagai  sistem  pengolahan limbah  domestik  yang  sekaligus  memiliki  nilai  ekonomis  dengan  mengambil  manfaat tanaman hidroponik untuk dikonsumsi atau bahkan dijual, diperlukan uji untuk meninjau kandungan gizi tanaman sehingga layak untuk dikonsumsi.

## Simpulan
Pada  penelitian  ini,  sistem tertiary  treatment dengan  hidroponik  terbukti  efektif  dalam menurunkan sisa senyawa anorganik fosfat yaitu outlet kangkung (76,13%), bayam (44,9%) dan selada 45,95% serta dapat dilihat pertumbuhan tanaman yang sangat baik pada ketiga perlakuan.  Sedangkan  sisa  senyawa  anorganik  nitrat  tidak  mengalami  penurunan  pada keluaran  limbah  setelah  perlakuan  tanaman.  Sistem  biofilter  dan  hidroponik  pada penelitian  ini  tidak  menurunkan  atau  meningkatkan  parameter  suhu  dan  pH,  kedua parameter  tersebut  cenderung  stabil.  Parameter  TDS,  TSS,  COD  dan  BOD  sangat  efisien diturunkan yaitu TDS dengan efisiensi penurunan sebesar (15,15% - 19,60%), TSS sebesar (51,20% - 88,52), COD sebesar (49,00% - 63,27% ) dan BOD sebesar (30,49% – 58,68 %).

## Saran
1. Perlu  dilakukan  uji  keamanan  dan  kelayakan  pangan  pada  sayuran  yang  digunakan dalam penelitian ini sebelum dikonsumsi masyarakat. Hal tersebut dirasa perlu karena sayuran pada penelitian ini ditumbuhkan menggunakan air limbah yang tidak diketahui secara pasti komponen di dalamnya.
2. Perlu  diperhatikan  intensitas  cahaya  di  dalam  green  house  (sistem  hidroponik)  karena beberapa tanaman pada penelitian ini menunjukkan gejala etiolasi.
3. Perlu  dilakukan  uji  MPN  untuk  mengetahui  kemampuan  tanaman  kangkung,  bayam dan selada dalam menurunkan jumlah bakteri coliform yang terdapat pada black water limbah domestik.
4. Pada biofilter I sebenarnya sudah efektif untuk menurunkan beberapa parameter tetapi sebaiknya  untuk  penerapannya  tetap  menggunakan  dua  bak  biofilter  yang  bertujuan saling mengoptimalkan penurunan beban organik yang tidak begitu stabil pada biofilter I karena kontak langsung dengan limbah yang fluktuatif.

## Daftar Pustaka
[1]  Bawole,P.&  Sutanto,H.B.,2019. Neighborhood  Development  Strategy  to  Empower  Local Community  for  Tourism  Development  in  Urban  Kampong  Settlement  Within  Yogyakarta City. Makalah disajikan dalam CIB Worl Building Congress 2019, Hongkong SAR, China, 17 – 21 Juni 2019
[2]  Worldometers.  2019.  Top  20  Largest  Countries  By  Population  (Live).  URL: https://www.worldometers.info/world-population/(Diakses  pada  22  April  2019,  pukul 23.30 WIB).
[3]  Direktorat  Pengendalian  Pencemaran  Air  Ditjen  PPKL  Kementrian  Lingkungan  Hidup dan  Kehutanan  Republik  Indonesia.  2016.  Peraturan  Peraturan  Mentri  Lingkungan Hidup Nomor 68 Tahun 2016 Tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik.
[4]  Asadiya,  A.,  Karnaningroem,  N.  2018.  Pengolahan  Air  Limbah  Domestik  Menggunakan Proses  Aerasi,  Pengendapan,  dan  Filtrasi  Media  Zeolit-Arang  Aktif. Jurnal  Teknik  ITS , 7(1). doi: 10.12962/j23373539.v7i1.28923.ISSN: 2337-3539 (2301-9271).
[5]  Gubernur  Daerah  Istimewa  Yogyakarta.  2016.  Peraturan  Daerah  Daerah  Istimewa Yogyakarta  Nomor  7  Tahun  2016  Tentang  Baku  Mutu  Air  Limbah  untuk  Kegiatan  Ipal Domestik Komunal, Ipal Tinja Komunal.
[6] Amri, K., and Wesen, P. 2017. Pengolahan Air Limbah Domestik Menggunakan Biofilter Anaerob Bermedia Plastik (Bioball). Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan , 7(2), pp. 55 – 66.
[7]  Kasmuri,  N.,  Damin,  N.  A.  M.  D.,  Omar,  M.  2018.  Ammonia-nitrogen  and  Phosphate Reduction  by  Bio-Filter  using  Factorial  Design. IOP  Conference  Series:  Earth  and Environmental Science , 117. doi :10.1088/1755-1315/117/1/012032.
[8]  Yadav,  D.,  Pruthi,  V.,  Kumar,  P.  2016  .Enhanced  biological  phosphorus  removal  in aerated stirred tankreactor using aerobic bacterial consortium. J ournal of Water Process Engineering. 13 pp 61 – 69.
[9]  Roidah,  I.  S.  2014.  Pemanfaatan  Lahan  Dengan  Menggunakan  Sistem  Hidroponik. Jurnal Universitas Tulungagung Bonorowo , 1(2), pp. 43 – 50.
[10] Purbajanti, E. D., Slamet, W., Kusmiyati, F. 2017. Hydroponic Bertanam tanpa Tanah . EF Press Digimedia. Semarang, Indonesia.
[11]  Muhadiansyah,  T.  O.,  Adimihardja,  S.  A.  2016.  Efektivitas  Pencampuran  Pupuk Organik  Cair  dalam  Nutrisi  Hidroponik  pada  Pertumbuhan  dan  Produksi  Tanaman Selada( Lactuca sativa L . Jurnal Agronida , 2(1), pp. 37 – 46.
[12]  Nirmalasari,  R.,  Fitriana.  2018.  Perbandingan  Sistem  Hidroponik  Antara  Desain  Wick (Sumbu)  dengan  Nutrient  Film  Tehnique  (NFT)  Terhadap  Pertumbuhan  Tanaman Kangkung Ipomoeaaquatica. Jurnal Ilmu Alam dan Lingkungan , 9(18), pp. 1 – 7.
[13]  Suratman.,  Priyanto,  D.  W.  I  and  Setyanwan,  A.  D.  2000.  Analisis  Keragaman  Genus Ipomoea Berdasarkan Karakter Morfologi Variance Analysis of Genus Ipomoea based on Morphological Characters. Biodiversitas . 1(2), pp. 72 – 79. doi: 10.13057/biodiv/d010206.
[14] Abahtani. 2019. Cara Menanam Kangkung di Berbagai Media Tanam, Tutorial Lengkap . URL:    https://abahtani.com/cara-menanam-kangkung/  (Diakses  pada  22  April  2019, pukul 22.19 WIB).
[15]  Farida,  N.  F.,    Abdullah,  S.  H.,  Priyati,  A.  2017.  Analisis  Kualitas  Air  pada  Sistem Pengairan Akuaponik (Analysis of Water Quality in Aquaponic Irrigation System). Jurnal Ilmiah Rekayasa Pertanian dan Biosistem , 5(2), pp. 385 – 394.
[16]  Rahman,  A.  H.  M.  M.,  Gulshana,  M.  I.  A.  2014.  Taxonomy  and  Medicinal  Uses  on Amaranthaceae  Family  of  Rajshahi  ,  Bangladesh. Applied  Ecology  and  Environmental Sciences , 2(2), pp. 54 – 59. doi: 10.12691/aees-2-2-3.
[17]  Tokopedia.  2019.  Bayam  Hijau  Hidroponik.  URL:  https://www.tokopedia.com /bigmamabogor/bayam-hijau-hidroponik  (Diakses  pada  22  April  2019,  pukul  20.20 WIB).
[18]  Purnawanto,  A.  M.,  Suyadi,  A.  2015.  Keragaan  Organ  Source  Dua  Varietas  Bayam Cabut pada Variasi Media Tanam Arang Sekam. Agritech , 17(1), pp. 87 – 96.ISSN : 1411- 1063.
[19]  Saparinto,  C.  2013.  Gown  Your  Own  Vegetables-Paduan  Praktis  Menenam SayuranKonsumsi Populer di Pekaranagan. Lily Publisher. Yogyakarta.
[20]  Sugara,  K.  2012.  Budidaya  Selada  Keriting,  Selada  Lollo  Rossa  dan  Selada  Romaine Secara  Aeroponik  di  Amazing  Farm  ,  Lembang  ,  Bandung  Kosmas  Sugara  Departemen Agronomi  dan  Hortikultura. Departemen  Agronomi  Dan  Hortikultura  Fakultas  Pertanian Institut Pertanian Bogor .
[21] Yosoff, S. F., Mohamed, M. T.M., Parvez, A., Ahmad, S. H., Ghazali, F. M., Hassan, H. 2015. Production system and harvesting stage influence on nitrate content and quality of butterhead lettuce. pp. 1 – 9. doi: 10.1590/1678-4499.0453%0AProduction.
[22]  Siregar,  J.,  Triyono,  S.,  Suhandy,  D.  2015.  Pengujian  Beberapa  Nutrisi  Hidroponik pada Selada ( Lactuca Sativa L . ) dengan Teknologi Hidroponik Sistem Terapung ( THST ) Termodifikasi. Jurnal Teknik Pertanian LampungV , 4(1), pp. 65 – 72.