Efektivitas Koagulan Tawas dan Karbon Aktif dalam Menurunkan TDS dan TSS pada Limbah Domestik

1.     Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

        Air adalah kebutuhan primer setiap manusia. Air digunakan dalam kehidupan sehari-hari manusia, seperti minum, memasak, mandi, dan mencuci. Berdasarkan Kementrian PUPR (2007), Pemakaian air setiap orang mencapai 144 liter per harinya. Walaupun air merupakan kebutuhan primer bagi manusia, masih banyak daerah di Indonesia yang kekurangan persediaan air bersih. Pulau Jawa, Bali, dan Nusa Tenggara merupakan wilayah yang kerap mengalami krisis air bersih. Oleh karena itu, diperlukan metode lain untuk memperoleh air bersih, seperti dengan mendaur ulang air limbah.

Pengolahan air limbah bisa dilakukan dengan berbagai cara, salah satunya dengan menggunakan eco enzyme. Eco enzyme adalah cairan hasil fermentasi limbah organik, seperti sayuran dan buah-buahan. Namun, dalam memurnikan air, eco enzyme kurang efektif dalam mengurangi kadar TSS (Total Suspended Solid) dan TDS (Total Dissolved Solids) dalam air limbah (Sayali et al, 2019).

Selain eco enzyme, penggunaan tawas dan karbon aktif dalam pengolahan air limbah juga telah terbukti dalam menurunkan kadar pencemar. Tawas  sebagai koagulan mampu mengikat kadar pencemar dan mengurangi TDS. Karbon aktif sebagai adsorben mampu menyerap kadar pencemar. Dengan demikian, penambahan koagulan tawas dan adsorben karbon aktif ke larutan eco enzyme diharapkan menjadi solusi yang menjanjikan untuk meningkatkan efektivitas eco enzyme sebagai penurun kadar TDS dan TSS dalam air limbah.

1.2 Studi Pustaka

1.2.1 Air

Air merupakan sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya. Air menutupi sekitar 71% dari permukaan bumi, dengan 98% terdapat di Samudera dan laut dan hanya 2% yang merupakan air tawar yang terdapat di sungai, danau dan bawah tanah. Air dapat berwujud padatan (es), cairan (air), dan gas (uap air), dan merupakan satu-satunya zat yang secara alami terdapat di permukaan bumi dalam ketiga wujudnya tersebut. (Ningrum, 2017)

Air bersih adalah air yang terbebas dari kuman maupun bakteri dan memenuhi baku mutu air yang telah ditetapkan oleh Permenkes No. 32 Tahun 2017 (Diana & Lestari, 2014). Air bersih sangat penting bagi kesehatan manusia, karena air merupakan salah satu media dari berbagai macam penularan penyakit, terutama penyakit perut.

Berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 22 Tahun 2021, air digolongkan dalam empat kelas. Mulai dari air kelas satu yang diperuntukkan untuk minum hingga air kelas empat yang diperuntukkan untuk mengairi pertanian atau peruntukkan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan air tersebut.

1.2.2 Air Limbah

Air limbah adalah air sisa dari suatu hasil usaha dan/atau kegiatan yang berwujud cair. Menurut Arief (2016) dalam Daniswari, dkk (2021), limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi, baik industri maupun domestik (rumah tangga). Limbah lebih dikenal sebagai sampah, yang keberadaannya sering tidak dikehendaki dan mengganggu lingkungan, karena sampah dipandang tidak memiliki nilai ekonomis.

Air limbah domestik adalah air limbah yang berasal dari aktivitas hidup sehari-hari manusia yang berhubungan dengan pemakaian air. Air limbah ini mengandung senyawa-senyawa polutan yang dapat merusak ekosistem air. Bila tidak dikelola secara baik, air limbah dapat menimbulkan gangguan, baik terhadap lingkungan maupun orang sekitar.

1.2.3 Eco Enzyme

Eco enzyme atau dalam bahasa Indonesia disebut eko-enzim adalah larutan zat organik kompleks yang diproduksi dari proses fermentasi sisa organik, gula dan air (Nasyta & Putri, N. 2021). Eco enzyme dikembangkan pertama kali oleh Dr. Rosukon Poompanvong yang berasal dari Negara Thailand. Inovasi ini memberikan distribusi yang cukup besar dalam menanggulangi berbagai masalah lingkungan.

Gagasan eco enzyme ini adalah mengolah enzim dari limbah atau sampah organik tersebut. Pada dasarnya, eco-enzyme mempercepat reaksi bio-kimia di alam untuk menghasilkan enzim yang berguna menggunakan sampah organik.

1.2.4 Koagulan Tawas

Tawas (Al2(SO4)3) adalah salah satu bahan koagulan yang sering digunakan dalam prinsip pengolahan air (Aprilianti W. & Wahyudin, 2020) Koagulasi adalah proses penggumpalan partikel-partikel halus yang tidak dapat diendapkan secara gravitasi, menjadi partikel yang lebih besar. Hal ini karena koagulan mempunyai sifat yang dapat menarik partikel-partikel lain dalam media air, sehingga berat, ukuran dan bentuknya menjadi semakin besar dan lebih mudah mengendap (Husaini, dkk, 2018)

1.2.5 Karbon Aktif

Karbon aktif adalah senyawa karbon yang telah ditingkatkan daya adsorpsinya dengan proses aktivasi. Pada proses aktivasi ini terjadi penghilangan hidrogen, gas-gas dan air dari permukaan karbon sehingga terjadi perubahan fisik pada permukaannya. Karbon aktif digunakan karena memiliki luas permukaan yang besar sehingga daya adsorpsinya lebih tinggi (Rizka, dkk, 2020). Karbon aktif telah diakui sebagai salah satu adsorben yang paling populer dan banyak digunakan dalam pengolahan air dan air limbah di seluruh dunia.. Dalam pengolahan sumber air, karbon aktif dapat menghilangkan warna, bau dan polutan sehingga meningkatkan kualitas air menjadi sumber air yang

2.     Metodologi Penelitian

2.1 Bahan

Eco enzyme, karbon aktif, koagulan tawas, air limbah.

2.2 Alat

Beaker glass, sendok, wadah, AAS/SSA, pH meter.

2.3 Pengambilan sampel

Sebanyak 7 liter sampel air limbah diambil di area selokan Taman Telaga Mediterania Tarakanita Citra Raya pada Selasa, 8 Agustus 2023.

2.4 Cara kerja

Penelitian ini menggunakan metode koagulasi anaerob. Adapun peralatan yang digunakan dalam pembuatan eco enzyme antara lain: toples 5 L, pisau, talenan, wadah. Eco enzyme dibuat dengan proses fermentasi dengan perbandingan 3:1:10, yakni sampah organik (wortel, apel, pisang) masing-masing 150 g, 150 ml gula merah, dan 1500 ml air selama 3 bulan. Pengolahan air limbah domestik dilakukan dengan metode anaerob. Sampel air limbah sebanyak 1 L diberikan eco enzyme dengan perbandingan 10%,  koagulan tawas dengan variasi 180 ppm, 200 ppm, dan 240 ppm, serta koagulan tawas dengan variasi 1%, 2%, dan 3% dan diendapkan selama 15 hari. Sample kemudian diuji menggunakan parameter pH, TSS, TDS, dan pengujian total bakteri coliform.

2.5 Pengujian sampel

Sampel air limbah diuji kadar pencemarnya dengan parameter pH, TSS, TDS, dan pengujian bakteri coliform di Lab Medio Pratama.

2.5.1 pH

pH adalah Potential of Hydrogen atau derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan suatu larutan, standar pH untuk media air  untuk keperluan higiene sanitasi adalah 6,5-8,5 sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 32 Tahun 2017. Uji PH dilakukan dengan menggunakan indikator pH. Kertas indikator dicelupkan ke sampel kemudian dibandingkan dengan skala yang ada pada kemasan indikator.

2.5.2 TSS

TSS atau Total Suspended Solid adalah sebuah parameter yang mengukur padatan yang tersuspensi dalam air yang dapat disaring dengan kertas millipore berpori pori 0,45 μm. (sitasi tss di bawah). Berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 22 Tahun 2021, air kelas tiga memiliki standar mutu TSS sebesar 100 mg/L.

2.5.3 TDS

TDS atau Total Dissolved Solid adalah sebuah parameter yang mengukur padatan yang terlarut dalam air. Padatan-padatan yang dihitung memiliki ukuran lebih kecil daripada padatan yang tersuspensi. (sitasi) Standar mutu TDS air kelas tiga adalah sebesar 1000 mg/L.

2.5.4 MPN total bakteri coliform

Metode MPN atau Most Probable Number adalah parameter penghitungan bakteri berdasarkan jumlah perhitungan terdekat. Bakteri coliform merupakan mikroorganisme yang sering digunakan sebagai indikator untuk menentukan suatu sumber air terkontaminasi patogen atau tidak. (sitasi). Standar mutu total bakteri coliform air kelas 3 adalah sebesar 10000 MPN/100ml.

2.5.5 Pengolahan data SPSS

Pengolahan data juga dilakukan dengan menggunakan software SPSS untuk menjalankan analisis regresi. Analisis regresi dilakukan untuk mempelajari bentuk hubungan fungsional antara dua faktor yang digunakan dalam penelitian. Dalam metode ini, variabel dibedakan menjadi dua, yakni variabel bebas (independent) yang diwakili variabel X dan variabel tak bebas (dependent) yang diwakili variabel Y. Dalam Penelitian ini, terdapat dua variabel X, yakni X1 sebagai tawas dan X2 sebagai karbon aktif, serta dua variabel Y, yakni TDS dan TSS.

Sebelum peneliti dapat menjalankan analisis regresi, data diharuskan memenuhi beberapa syarat uji, yakni uji normalitas, uji linearitas, uji multikolinearitas, dan uji heteroskedastisitas. Uji normalitas bertujuan untuk menguji apakah data yang digunakan dalam penelitian terdistribusi normal atau tidak. Uji linearitas bertujuan untuk mengetahui apakah dua variabel mempunyai hubungan yang linear secara signifikan atau tidak. Uji mulitikolinearitas digunakan untuk menguji apakah model regresi ada hubungan kuat antar variabel bebas. Uji heteroskedasitisitas bertujuan untuk mengetahui apakah ada perbedaan varians dari residual antara satu sampel dengan sampel lainnya.

Tabel 1. Variasi konsentrasi koagulan tawas dan karbon aktif.

3.     Hasil dan Pembahasan

PENGUJIAN

3.1.1 pH

Tabel 2. Hasil pengujian pH sampel air limbah

Air limbah yang telah diproses cenderung menunjukkan hasil pH yang asam (<7). Sampel eco enzyme, F1, F2, dan F3 memiliki pH di bawah standar air bersih, yakni 6,5-8,5. Kecenderungan sifat asam ini diakibatkan campuran eco enzyme dan koagulan tawas dalam air. Hal ini sejalan dengan kandungan kandungan asam asetat dalam eco enzyme yang mencapai 44,34% dari keseluruhan kandungan, ditambah dengan sifat tawas yang asam, mengakibatkan hasil yang cenderung asam.

3.1.2 TDS (mg/L)

Tabel 3. Hasil pengujian TDS sampel air limbah

Tabel 4. Uji normalitas Shapiro-Wilk TDS

Uji normalitas Shapiro-Wilk

Nilai sig 0,259 > 0,05, maka data terdistribusi secara normal.

Linearitas

Tabel 5. Uji multikolinearitas TDS

Multikolinearitas

Tolerance 0,192 > 0,10

VIF 5,199 < 10

maka tidak terjadi gejala multikolinearitas, dalam artian tidak terjadi korelasi antar variabel bebas.

Tabel 6. Uji heteroskedastisitas TDS

Heteroskedastisitas

X1 0,740 > 0,05

X2 0,975 > 0,05

maka tidak terjadi gejala heteroskedastisitas, melainkan terjadi homoskedastisitas yang artinya varian dari residual satu pengamatan ke pengamatan lain tetap.

Tabel 7. Uji R Square total TDS

R Square 84,8%

Dalam artian, karbon aktif dan koagulan tawas secara simultan berpengaruh sebesar 84,8% terhadap nilai TDS.

Tabel 8. Uji R Square tawas TDS

RS Tawas 42,9%

Dalam artian, tawas secara parsial mempengaruhi nilai TDS sebesar 42,9%

Tabel 9. Uji R Square karbon aktif TDS

RS Karbon 9,3%

Dalam artian, karbon aktif secara parsial mempengaruhi nilai TDS sebesar 9,3%

Tabel 10. Uji F TDS

Uji F

Sig 0,389 > 0,05

F hitung < F Tabel

2,796 < 9,55

Maka kedua variabel secara simultan tidak berpengaruh signifikan dalam menurunkan kadar TDS.

Tabel 11. Uji T TDS

Uji t

Tawas sig 0,268 > 0,05

Tawas t tabel < tawas t hitung

12,71 > 2,231

Maka, tawas tidak berpengaruh secara signifikan dalam penurunan nilai TDS.

Karbon sig 0,345 > 0,05

Karbon t tabel > karbon t hitung

12,71 > 1,662

Maka, karbon aktif tidak berpengaruh secara signifikan dalam penurunan nilai TDS.

Hasil pengujian TDS menunjukkan penambahan nilai TDS pada sampel EE, F1, F2, dan F3. TDS adalah parameter mengukur padatan yang terlarut dalam air dengan ukuran <0,001 mikrometer. Hal ini menyebabkan campuran eco enzyme, karbon aktif, dan koagulan tawas yang terlarut dalam air berpengaruh pada kenaikan nilai TDS. Namun, nilai TDS masih tergolong dalam taraf aman karena masih di bawah batas 2000 pada air kelas 4 dan 1000 pada air kelas 1-3. Berdasarkan hasil uji SPSS diperoleh hasil bahwa karbon aktif dan tawas secara simultan mempengaruhi nilai TDS sebesar 84,8%. Dengan pengaruh parsial sebagai berikut; tawas 42,9% dan karbon aktif 9,3%.

3.1.3 TSS (mg/L)

Table 12. Hasil pengujian TSS sampel air limbah

Tabel 13. Uji normalitas Shapiro-Wilk TSS

Uji normalitas Shapiro-Wilk

Nilai sig 0,224 > 0,05

maka data terdistribusi secara normal.

Linearitas

Tabel 14. Uji multikolinearitas TSS

Uji Multikolinearitas

Tolerance 0,192 > 0,10

VIF 5,199 < 10

maka tidak terjadi gejala multikolinearitas, dalam artian tidak terjadi korelasi antar variabel bebas.

Tabel 15. Uji heteroskedastisitas TSS

Heteroskedastisitas

X1 0,740 > 0,05

X2 0,975 > 0,05

maka tidak terjadi gejala heteroskedastisitas, melainkan terjadi homoskedastisitas yang artinya varian dari residual satu pengamatan ke pengamatan lain tetap.

Tabel 16. Uji R Square total TSS

R Square 99,8%

Dalam artian, karbon aktif dan koagulan tawas secara simultan berpengaruh sebesar 99,8% terhadap nilai TSS.

Tabel 17. Uji R Square tawas TSS

RS Tawas 94,5%

Tabel 18. Uji R Square karbon aktif TSS

RS Karbon 59,6%

Dalam artian, karbon aktif secara parsial mempengaruhi nilai TSS sebesar 59,6%

Tabel 19. Uji F TSS

Uji F

Sig 0,043 < 0,05

F hitung > F tabel

263,827 > 19,0

Maka kedua variabel secara simultan berpengaruh dalam menurunkan kadar TSS

Tabel 20. Uji T TSS

Uji t

Tawas Sig 0,044 < 0,05

Tawas t tabel 12,71  < t hitung 14,580

Maka Tawas mempengaruhi penurunan TSS

Karbon Sig 0,118 > 0,05

Tdk berpengaruh

Karbon ttabel 12,71 > thitung 5,319

Tidak berpengaruh

Hasil pengujian TSS menunjukkan kenaikan nilai TSS pada sampel eco enzyme dan penurunan pada sampel F1, F2, dan F3. Data ini menunjukkan bahwa penambahan karbon aktif dan koagulan tawas dapat menurunkan nilai TSS. Koagulasi disebabkan oleh ion – ion yang mempunyai muatan berlawanan dengan muatan partikel koloid. Ion – ion tersebut berasal dari koagulan. Penambahan ion – ion yang mempunyai muatan yang berlainan akan menimbulkan ketidakstabilan partikel koloid. Koagulan adalah bahan kimia yang mempunyai kemampuan menetralisasi muatan partikel koloid dan mampu untuk mengikat partikel koloid tersebut membentuk gumpalan / flok. Berdasarkan hasil uji SPSS diperoleh hasil bahwa karbon aktif dan tawas secara simultan mempengaruhi nilai TSS sebesar 99,8%. Dengan pengaruh parsial sebagai berikut; tawas 94,5% dan karbon aktif 59,6%. Seluruh sampel yang diberi tawas mengalami penurunan yang signifikan, seluruh perlakuan memenuhi standar TSS untuk air kelas 1 yaitu <40 mg/L.

3.1.4 Total Coliform (MPN/100ml)

Tabel 21. Hasil pengujian total coliform sampel air limbah

Uji MPN total coliform dilakukan untuk mengetahui kadar bakteri coliform yang terkandung dalam air. Hasil pengujian MPN total coliform menunjukkan bahwa nilai tertinggi dimiliki oleh sampel eco enzyme dan nilai terendah dimiliki oleh sampel F3. Standar air kelas tiga maupun empat untuk MPN total coliform adalah 10000 MPN/100 ml, maka sampel eco enzyme, F1, dan F2 melebihi batas standar. Sementara itu, sampel F3 memiliki nilai MPN yang memenuhi standar air kelas 1. Kenaikan nilai MPN total coliform ini bisa diakibatkan oleh penambahan eco enzyme dalam air.

Kesimpulan & Saran

Konsentrasi karbon aktif dan koagulan tawas mempengaruhi nilai TDS dan TSS air. Sampel F3 adalah sampel dengan efektivitas terbaik di antara perlakuan yang lain dalam menurunkan nilai TDS dan TSS air. Namun, sampel F3 tidak memenuhi standar air bersih karena nilai pHnya yang berada di bawah standar.

Diperlukan kajian ulang terhadap konsentrasi eco enzyme yang digunakan dan metode lain yang dapat membuat nilai pH air dalam jangkauan air bersih.

Future work

1. Diperlukan kajian ulang terhadap konsentrasi eco enzyme yang digunakan dalam proses pengolahan air limbah.
2. Mencari metode untuk menaikkan nilai pH dalam air limbah.

Daftar Pustaka

Sayali, D. J., Shruti, C. S., Shweta, S. S.,

Sudarshan, E. P., Akash, H. D., & Shrikant, T. P. (2019). Use of eco enzymes in domestic wastewater treatment. International Journal of Innovative Science and Research Technology, 4(2), 568-570.

Peraturan Pemerintah Nomor 22 Tahun 2021

tentang Penyelenggaraan Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup.

Rosariawari, F., & Khasanah, A. M. (2022).

Efektivitas Eco–Enzyme dalam Menurunkan TSS, TDS, Surfaktan pada Limbah Domestik dengan Variasi Proses Anaerob dan Koagulasi-Flokulasi. Prosiding ESEC, 3(1), 43-50.

Majid, M., Amir, R., Umar, R., & Hengky, H. K.

(2017). Efektivitas penggunaan karbon aktif pada penurunan kadar fosfat limbah cair usaha laundry di kota parepare sulawesi selatan. In Prosiding Seminar Nasional IKAKESMADA “Peran Tenaga Kesehatan Dalam Pelaksanaan SDGs (pp. 85-91).

Firra, R., & Mohamad, M. (2013). Effektifitas

PAC dan Tawas untuk Menurunkan Kekeruhan pada Air Permukaan. Envirotek: Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan, 5(1).

Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan

Rakyat Republik Indonesia. (2007). Data pemakaian air bersih.

Diana, Lestari (2014). Pengaruh Desinfektan

Terhadap Kualitas Air Minum yang Bersumber Dari Sungai Kahayan Di Desa Mintin Kabupaten Pulang Pisau. Thesis. Institut Agama Islam Negeri Palangka Raya.

Nasyta & Putri, N. (2021). PEMBUATAN

DISINFEKTAN DENGAN PEMANFAATAN ECO-ENZYME DARI LIMBAH KULIT BUAH. Thesis. Politeknik Negeri Sriwijaya.

Aprilianti W. & Wahyudin. (2020). PENGARUH

PEMBUBUHAN TAWAS SEBAGAI KOAGULAN TERHADAP PENURUNAN BIOLOGICAL OXYGEN DEMAND AIR LIMBAH TAHU DI DUSUN BUNSYAFAAH DESA PUYUNG KECAMATAN JONGGAT LOMBOK TENGAH. Jurnal Sanitasi dan Lingkungan Sekolah Tinggi Teknik Lingkungan Mataram. Vol 1 No 2

Husaini, Cahyono S., Suganal, dan Hidayat, K.

(2018). PERBANDINGAN KOAGULAN HASIL PERCOBAAN DENGAN KOAGULAN KOMERSIAL MENGGUNAKAN METODE JAR TEST. Jurnal Teknologi Mineral dan Batubara Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara. Volume 14, Nomor 1, Januari 2018 : 31 - 45

Lubis, R., Nasution, H., Zubir, M. (2020).

Production of Activated Carbon from Natural Sources for Water Purification. Indonesian Journal of Chemical Science and Technology State University of Medan. Vol. 03, No. 2, Page; 67-73.