Pengolahan Air Limbah Perkotaan Menggunakan Teknologi Tepat Guna dengan Memanfaatkan Constructed Wetland (Studi Kasus:

Saluran Kalidami)

Municipal Wastewater Treatment Using Apropiete Technology with Constructed Wetlands (Study Case: Kalidami Drainage)

Febrina Kusman & *Eddy S. Soedjono*1)

Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

1) Korenpondesif soedjono@enviro.its.ac.id

ABSTRAK Saluran Kalidami merupakan salah satu saluran drainase di Kota Surabaya. Berdasarkan Peraturan Pemerintah Kota Surabaya No. 02 tahun 2004 Saluran Kalidami termasuk ke dalam kelas III karena kualitas air di saluran sangat buruk. Kualitas air yang buruk disebabkan oleh air limbah permukiman yang dibuang secara sembarangan melalui pipa sekunder dan tersier dari rumah-rumah penduduk. Kualitas air yang seperi itu perlu diolah dengan menggunakan teknologi yang tepat guna. Constructed wetland merupakan teknologi tepat guna yang dapat digunakan untuk mengolah ar limbah di Saluran Kalidami dengan memanfaatkan tanaman eceng gondok. Perencanaan constructed wetland di Saluran Kalidami dilakukan dengan mengumpulkan data primer dan sekunder. Data-data yang telah dikumpulkan digunakan untuk mendesain constructed wetland di Saluran Kalidami. Constructed wetland direncanakan sepanjang 300 m dan membagi 6 constructed

wetland dengan panjnag 50 m untuk tiap constructed wetland. Lebar dari constructed wetland mengikuti lebar saluran. Constructed wetland yang direncanakan tersebut dapat menurunkan kadar pencemar dalam air limbah dengan efisiensi removal BOD (55,73%), TSS (76,28%) dan Ammoium (46,2%). Biaya yang dipelukan untuk membuat perencanaan constructed wetland di Saluran Kalidami sebesar Rp 98.610.000. PENDAHULUAN

Menurut Metcalf dan Eddy (1991) air limbah didefenisikan sebagai cairan buangan dari

rumah tangga yang mengandung bahan–bahan yang dapat membahayakan kehidupan manusia dan

lingkungan. Grey water merupakan limbah rumah tangga non kakus yaitu buangan yang berasal

dari kamar mandi, dapur yang mengandung sisa makanan dan tempat cuci. Grey water yang

dihasilkan oleh masyarakat setiap hari dibuang secara sembarangan ke saluran drainase tanpa

adanya pengolahan. Hal ini berkaitan langsung dengan penurunan kualitas air permukaan yang

selalu terjadi dari tahun ke tahun di Kota Surabaya karena daya dukung alam yang tidak dapat

mengatasi buangan air limbah seiring meningkatnya jumah penduduk.

Penurunan kualitas air permukaan di Kota Surabaya sangat mudah diamati secara langsung

dari saluran yang ada di sepanjang Kota Surabaya. Kenyataan bahwa saluran drainase di Kota

Surabaya telah berubah fungsi menjadi saluran pembuangan air limbah permukiman. Permasalahan

penurunan kualitas air permukaan di Saluran Kalidami terkait dengan ditetapkannya saluran ini

dalam Peraturan Daerah Kota Surabaya Nomor 02 Tahun 2004, tentang Pengelolaan Kualitas Air

dan Pengendalian Pencemaran Air sebagai badan air dengan Klasifikasi Kelas III, yaitu air yang

dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar dan payau, air untuk mengairi pertamanan.

Penurunan kualitas air permukaan disebabkan bahan pencemar yang terkandung di dalam limbah

permukiman yang dibuang secara langsung ke Saluran Kalidami. Bahan pencemar yang terkandung

dalam limbah permukiman terdiri dari bahan organik, nutrien, sampah, dan mikroorganisme

patogen (Anonim, 2004). Penurunan kualitas air permukaan di Saluran Kalidami yang terus

menerus dapat diolah dengan menggunakan teknologi yang tepat guna. Wetland merupakan salah

satu teknologi yang tepat guna untuk mengolah air limbah permukiman. Beberapa penelitian

menyatakan bahwa wetland baik untuk perairan dan ekologi air permukaan (Novotny, 1994).

Constructed wetland adalah wetland buatan yang dikelola dan dikontrol oleh manusia

(Novotny,1994). Menurut Watson (1989) dan Kadlec (1996) menyatakan bahwa ada beberapa

keuntungan dari constructed wetland dibandingkan dengan sistem pengolahan air limbah yang lain,

yaitu : murah, sangat berpotensi untuk dikembangkan di negara berkembang, operasi dan

pemeliharaan sangat mudah serta tidak butuh bahan kimia.

Constructed wetland terdiri dari dua, yaitu Free Water Surface (FWS) dan Subsurface Flow.

Free water surface merupakan saluran dengan lapisan dasar impermiabel alami maupun buatan

berupa tanah liat yang berfungsi untuk mencegah air merembes keluar kolam. Kolam buatan berupa

tanah sebagai tempat hidup emergen plant dengan kedalaman air berkisar antara 0,1-0,6 m.

Pengolahan air limbah pada sistem subsurface flow wetland terjadi melalui tanaman yang ditanam

pada media berpori. Media yang digunakan adalah tanah, kerikil, dan gravel. Subsurface flow

efektif untuk mengolah air limbah pada iklim dingin.

Selain kualitas air Saluran Kalidami yang buruk, permasalahan yang ada di Saluran

Kalidami adalah tanaman eceng gondok yang tumbuh di saluran sehingga mengakibatkan saluran

tertutup oleh tanaman gulma tersebut. Tanaman yang digunakan pada perencanaan constructed

wetland di Saluran Kalidami adalah eceng gondok. Eceng gondok dapat hidup mengapung bebas di

atas permukaan air dan berakar di dasar kolam atau rawa jika airnya dangkal. Kemampuan tanaman

inilah yang banyak di gunakan untuk mengolah air buangan, karena dengan aktivitas tanaman ini

mampu mengolah air buangan domestic dengan tingkat efisiensi yang tinggi. Eceng gondok dapat

menurunkan kadar BOD, partikel suspensi secara biokimiawi (berlangsung agak lambat) dan

mampu menyerap logam-logam berat seperti Cr, Pb, Hg, Cd, Cu, Fe, Mn, Zn dengan baik,

kemampuan menyerap logam persatuan berat kering eceng gondok lebih tinggi pada umur muda

dari pada umur tua.

Perencanaan constructed wetland menggunakan tanaman eceng gondok di Saluran Kalidami

bertujuan untuk merencanakan suatu teknologi tepat guna untuk menurunkan kadar pencemar

dengan memanfaatkan tanaman air. Tanaman eceng gondok yang digunakan pada constructed

wetland beasala dari eceng gondok yang tumbuh di Saluran Kalidami sehingga secara tidak

langsung pemanfaatna tnaman eceng gondok tersebut bertujuan untuk membersihkan saluran dari

tanaman eceng gondok.

GAMBARAN UMUM WILAYAH STUDI

Saluran Kalidami adalah saluran primer yang terletak di wilayah Surabaya Timur, tepatnya di

Jalan Karang Menur sampai dengan pintu air Kalidami. Saluran ini memiliki panjang 4910 m

dengan lebar antara 18-40 . Saluran ini melalui tiga kecamatan, yaitu Kecamatan Gubeng,

Kecamatan Mulyorejo, dan Kecamatan Sukolilo. Namun, Saluran Kalidami memiliki catchment

area di empat kecamatan, yaitu Kecamatan Gubeng, Kecamatan Mulyorejo, Kecamatan Sukolilo

dan sebagian daerah Kecamatan Tambak Sari.

Air limbah yang berasal dari saluran sekunder dan tersier dibuang secara langsung oleh

penduduk ke Saluran Kalidami Saluran sekunder dan tersier tersebut membuang air limbahnya ke

saluran Kalidami yang merupakan wilayah perencanaan. Berikut peta wilayah perencanaan

constructed wetlanddi Saluran Kalidami dan peta arah pematusan Saluran Kalidami. (Sumber :

Laporan Kerja Praktek Pemantauan Kualitas Air Limbah di Saluran Kalidami, 2011)

Berdasarkan peta arah pematusan Saluran Kalidami, nama-nama saluran sekunder dan

tersier yang termasuk dalam catchment area di tiap constructed wetland dapat dilihat pada Tabel

1.3.

Tabel 1.3 Debit Air Limbah di Titik A

No Nama Saluran Q Limbah Domestik (l/dt)

1 Saluran Srikana 0 Saluran Tersier

1 Saluran Gubeng Jaya 0,99 0,6 2 Saluran 1.1 0,3 3 Saluran Gubeng Kertajaya Utara 1,08 1,42 4 Saluran Gubeng Klingsingan 1,56 5 Saluran Dharmawangsa Utara 2,62 6 Saluran Dharmawangsa Selatan 2,34 7 Saluran Karang Menur 1,31

Saluran Sekunder 2 Saluran UNAIR

Saluran Tersier 1 Saluran Kampus UNAIR 1,65 2 Saluran RS. Dr. Sutomo 2,59

Saluran Tersier 1 Saluran Kedung Sroko 3,32 2 Saluran UNAIR dalam 5,54

Saluran Sekunder 0 4 Saluran Kertajaya

Saluran Tersier 1 Saluran Gubeng Kertajaya Selatan 4,55 2 Saluran Gubeng Kertajaya 7 1,34 5 Sal. Kr.Menjangan Timur 1,08 6 Sal. Dharmahusada Indah Barat 1,1

Tabel 1.4 Debit Air Limbah di Titik A

No Nama Saluran Q Limbah Domestik (l/dt)

7 Sal. Kedung Sroko 3,32 8 Sal. Unair Dalam 5,54

Total 86,53

Tabel 1.5 Debit Air Limbah di Titik B

No Nama Sal. Q Limbah Domestik (l/dt)

Sal. Tersier 1 Sal. Dharmahusada Indah Barat 2 2,7 2 Sal. Manyar Kertoarjo Timur 2,25 3 Sal. Raya Dharmahusada Indah 0,75 4 Sal. Dharmahusada Indah Selatan 0,07 5 Sal. Kertajaya Indah Barat 1,27 6 Sal. A.1 0,27 7 Sal. Kertajaya Indah 2 1,58 8 Sal. Dharmahusada Indah Blok B 1,3 9 Sal. Manyar Kertoarjo 10 2,4

Total 12,59

Tabel 1.6 Debit Air Limbah di Titik C

No Nama Sal. Q Limbah Domestik (l/dt)

Sal. Sekunder 7 Sal. Dharmahusada Indah 0

Sal. Tersier 1 Sal. 7.1 0,28 2 Sal. Dharmahusada Timur 1 0,73 3 Sal. Dharmahusada Timur 6 0,3 4 Sal. Wisma Permai Barat 0,16 5 Sal. Dharmahusada Indah 2 0,19 6 Sal. Dharmahusada Timur 11 0,24

Total 1,9

Tabel 1.7 Debit Air Limbah di Titik D

No Nama Sal. Q Limbah Domestik (l/dt)

Sal. Sekunder 1 Sal.Kertajaya Indah Tengah I 2,56 2 Sal. Kertajaya Indah Timur 2 0,53 3 Sal. Kertajaya Indah Timur 1 0,64 4 Sal. D.H.I Permai 11 0,23 5 Sal. Kertajaya Indah Timur 13 2,14 6 Sal. Kertajaya Indah Timur 14 3,51

Total 9,61

Tabel 1.8 Debit Air Limbah di Titik E

No Nama Sal. Q Limbah Domestik (l/dt)

Sal. Tersier 1 Sal. A.2 0,14 2 Sal. Wisma Permai I 1,1

Total 1,24

Tabel 1.9 Debit Air Limbah di Titik F

No Nama Sal. Q Limbah Domestik (l/dt)

Sal. Sekunder 8 Sal. Mleto 2,56

Sal. Tersier 1 Sal. Gebang Kidul 0,66

Sal. Sekunder 9 Sal. Raya ITS 0,28

Sal. Tersier 1 Sal. Graha 10 Nopember 0,19 2 Sal. A.3 0,44 3 Sal. A.4 0,18 4 Sal. ITS 0,63

Total 4,94 Sumber : Hasil Perhitungan dan Data-data Laporan Kerja Praktek, 2011

HASIL DAN PEMBAHASAN

Saluran Kalidami merupakan saluran drainase yang kualitas airnya termasuk ke dalam kelas III

sesuai dengan keputusan Peraturan Daerah Kota Surabaya No.02 Tahun 2004. Saluran yang

termasuk ke dalam kelas III merupakan saluran yang kualitas airnya buruk karena hanya digunakan

untuk pembudidayaan ikan air tawar dan air payau, air untuk mengairi pertanaman. Kualitas air

Saluran Kalidami yang buruk dapat dilihat pada Tabel 1.10 Hasil analisa kualitas air di Saluran

Kalidami.

Tabel 5.1 Hasil Analisa Kualitas Air Saluran Kalidami Jam 08.00 pagi

No Parameter Satuan Titik Sampling

Metode Analisa A B C D E

1 Suhu ⁰C 28,6 28,6 29 29,3 27,3 Termometer 2 pH - 8,36 8,38 8,38 8,43 8,36 pH meter 3 BOD mg/L 51,12 65,32 80,16 103,12 35,13 Winkler 4 TSS mg/L 430 430 453 497 370 Gravimetri 5 Ammonium mg/L 16,73 18,54 23,66 25,32 12,54 Nessler

Sumber : Laboraturium Teknik Lingkungan, ITS dan Perda Kota Surabaya No.02 tahun 2004

Berdasarkan tabel hasil analisa kualitas air limbah di Saluran Kalidami tersebut, konsentrasi

pencemar di titik sampling E mengalami penurunan. Penurunan konsentrasi pencemar tersebut

disebabkan oleh adanya tanaman eceng gondok di Saluran Kalidami sepanjang ± 200 m. Titik

sampling E yang ditumbuhi eceng gondok sepanjang ± 200 m dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 1.1 Tanaman eceng gondok di titik E

. Perencanaan constructed wetland di Saluran Kalidami ada 6 constructed wetland.

Constructed wetland yang direncanakan berdasarkan adanya air limbah dari saluran sekunder dan

tersier yang masuk ke Saluran Kalidami. Pada perencanaan ini, panjang constructed wetland

direncanakan 50 m dan lebar sesuai dengan lebar Saluran Kalidami. Perencanaan constructed

wetland di Saluran Kalidami ada 5 constructed wetland. Lebar dari Saluran Kalidami tidak sama

antara saluran di titik satu dengan di titik yang lain. Berikut tabel lebar saluran di setiap titik

sampling.

Tabel 5.3 Lebar Saluran di tiap titik sampling No Titik Sampling Lebar Saluran (m) 1 A 23 2 B 25 3 C 29 4 D 31 5 E 35

Sumber : Hasil pengukuran di lapangan

Berdasarkan data yang telah diperoleh dari lapangan dan analisa di laboraturium, maka

dilakukan perhitungan removal yang dapat dihasilkan dari perencanaan constructed wetland.

Berikut perhitungan perencanaan constructed wetland di Saluran Kalidami :

Titik A

Berikut perhitungan dimensi constructed wetland di titik A:

Data-data perencanaan :

Data-data perencanaan yang digunakan untuk perencanaan constructed wetland: Suhu (T) = 28,6⁰C

CBODin = 53,95 mg/L; CTSSin = 594 mg/L, Ammonium = 18,54 mg/L; Hair = 0,3 m; Lebar saluran

= 25 m; Panjang = 50 m; Debit = 86,53 L/det

Perhitungan

Berdasarkan Suhu (T) air limbah sebesar 28,6⁰C; Hair = 0,3 m; Lebar saluran = 25 m; Panjang = 50

m; Debit = 86,53 L/det ,maka diperoleh waktu detensi (td) selama 1,3 jam dengan menggunakan

persamaan Q = .

Waktu detensi yang telah diperoleh selama 1,3 jam dapat dihitung BOD effluen dari constructed

wetland dengan menggunkan rumus:

t = -

KT = 0,678 x 1,06(T-20)

KT = 1/hari

Hasil BOD effluen yang diperoleh dari perhitungan adalah BODeff = 48,68 mg/L.

Untuk penyisihan Total Suspended Solid (TSS) untuk sistem FWS dapat dihitung menggunakan

persamaan di bawah ini (Sherwood C. Reed dan Ronald W. Crites, 1995):

Ce = Co [ 0,1139 + 8,4 x 10-4 (HLR) ]

HLR =

Ce = 184,9 mg/L

Untuk penyisihan Ammonium untuk sistem FWS dapat dihitung menggunakan persamaan di bawah

ini (Sherwood C. Reed dan Ronald W. Crites, 1995):

Nt = 0,193No + 1,55 In (HLR) – 1,75

A =

Nt = 10,29 mg/L

Perhitungan untuk tiap constrcted wetland menggunakan persamaan rumus yang sama, hasil

perhitungan dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 5.3 Efisiensi Removal dari Constructed Wetland

Parameter Awal Constructed wetland Efisiensi

removal (%) A B C D E F

BOD (mg/L) 51,12 48,68 45,76 40,9 35,8 30,48 23,65 55,73 TSS (mg/L) 430 184 194 201,08 198 139 98,02 76,28 Ammonium (mg/L) 16,73 10,29 11,26 11,5 11,47 9 9 46,2

Sumber : Hasil Perhitungan, 2011

Pada perencanaan ini, tanaman eceng gondok akan ditanam seluas area constructed wetland

untuk menghasilkan effluen yang sesuai baku mutu. Tanaman eceng gondok akan dibagi 3 pada

constructed wetland, yaitu eceng gondok kecil, eceng gondok sedang dan eceng gondok besar.

Tanaman eceng gondok kecil berukuran (5-10) cm, eceng gondok sedang kecil berukuran (10-30)

cm dan eceng gondok besar kecil berukuran (30-80) cm.

Total biaya yang dikeluarkan untuk pembuatan satu constructed wetland di Saluran

Kalidami adalah Rp 16.435.000. Total biaya yang dikeluarkan untuk pembuatan 6 constructed

wetland di Saluran Kalidami adalah Rp 98.610.000

KESIMPULAN

Dari analisa dan pengolahan data yang telah dilakukan dalam Tugas Akhir ini dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut :

1. Berdasarkan perencanaan 6 cosntructed wetland di Saluran Kalidami dengan dimensi panjang 50

m, beban pencemar yang terkandung pada air limbah menurun sebesar 46%-76,28. Berdasarkan

PP No. 08 tahun 2011 parameter BOD belum memenuhi baku mutu, tetapi kadar BOD dapat

diturunkan hingga 55,73 %.

2. Biaya yang dikeluarkan untuk seluruh perencanaan constructed wetland sebesar Rp 98.610.000

DAFTAR PUSTAKA

Cancerita, Pradita dan Reinita A. 2011. Laporan Kerja Praktek : Pemantauan Kuantitas Air Limbah

di Saluran Kalidami. Teknik Lingkungan-ITS

Crites, Ron dan Tchobanoglous. 1998.”Small and Decentrallized Wastewater Mnagement

System”. McGraw Hill Inc.: New York

Metcalf dan Eddy. 1991. “Wastewater Engineering Treatment Disposal and Reuse”. Mc Graw

Hill Inc.: New York

Novotny, V dan Olem, H. 1993. “Water Quality : Prevention, Identification and Management

of Difuse Polllution”.

Peraturan Daerah Kota Surabaya No.02 Tahun 2004. “Pengelolaan Kualitas Air dan

Pengendalian Pencemaran Air”. Dinas Lingkungan Hidup Pemerintah Kota Surabaya.

Reddy, K.Ramesh dan Kadlec, Robert H. 2000. “Wetland System for Water Pollution Control”.

Universitas of Florida

Wood, A. 1993. “Constructed Wetland for Wastewater Treatment Engineering and Design Consideration”. Cooper, P. F and Findlater, B. C (eds). Pergamon press, U. K