Prolog Jurnalistik: Ketika Lumpur Menjadi Bom Waktu Sanitasi

Pengelolaan air limbah domestik di negara-negara berkembang seringkali menghadapi tantangan yang serupa: fokus berlebihan pada air yang masuk, dan pengabaian terhadap produk sampingannya yang paling berbahaya, yaitu lumpur tinja (Fecal Sludge atau FS). Penelitian komparatif mendalam mengenai manajemen lumpur tinja di dua negara dengan kondisi serupa, Mesir dan Indonesia, menunjukkan bahwa krisis sanitasi saat ini bukanlah semata-mata masalah teknologi, melainkan kegagalan sistemik dalam tata kelola, ekonomi, dan kesadaran publik.1

Lumpur tinja, produk tak terhindarkan dari proses pengolahan air limbah, membawa ancaman serius. Kandungannya mencakup beragam polutan berbahaya, termasuk zat organik, nutrisi, dan patogen, yang secara langsung berkontribusi pada bau tidak sedap dan masalah kebersihan masyarakat.1 Baik Mesir maupun Indonesia saat ini memprioritaskan pembangunan instalasi pengolahan air limbah perkotaan (WWTP), tetapi gagal menangani lumpur sisa, yang pada akhirnya menyebabkan kontaminasi lingkungan yang signifikan.1

Skala Masalah: Gunung Limbah 2,1 Juta Ton yang Terabaikan

Data kuantitatif yang ditemukan dalam studi ini sangat mencengangkan dan menegaskan betapa mendesaknya masalah ini.

Mesir, dengan 27 divisi regional, menghasilkan sekitar 2.1 juta ton lumpur tinja berlebih setiap tahun. Mayoritas lumpur ini—yang tidak stabil dan belum diolah secara memadai—kemudian dibuang secara tidak tepat dan bahkan, dalam banyak kasus, langsung digunakan untuk pertanian.1 Kondisi ini menciptakan risiko kesehatan dan lingkungan yang parah.

Di sisi lain, Indonesia menghadapi skala masalah yang identik. Indonesia juga menghasilkan sekitar 2.1 juta ton lumpur ekstra setiap tahunnya.1 Ironisnya, ketersediaan dan fungsi fasilitas pengolahan lumpur tinja (FSTP) di Indonesia masih jauh dari memadai. Dari total 134 FSTP yang ada, data menunjukkan hanya 10% yang benar-benar beroperasi dengan baik dan optimal.1

Angka 2.1 juta ton lumpur tahunan bukan sekadar statistik kering. Jumlah ini, untuk skala Mesir dan Indonesia, setara dengan membuang isi ribuan truk tangki penuh limbah beracun ke lingkungan setiap hari, menciptakan "gunung beracun" yang terus tumbuh di belakang layar kota-kota berkembang.

Parahnya lagi, masalah ini diperburuk oleh perilaku publik. Laporan Statistik Lingkungan Indonesia tahun 2020 menunjukkan bahwa lebih dari separuh rumah tangga, tepatnya 57,42% di Indonesia, membuang air limbah rumah tangga mereka (mandi, cuci, dapur) langsung ke saluran pembuangan, yang menambah beban polutan pada sistem sanitasi yang sudah kewalahan.1 Ketika fasilitas penanganan lumpur (FSTP) hanya berfungsi 10%, dan sebagian besar masyarakat membuang limbah sembarangan, potensi polusi lingkungan dan kesehatan publik menjadi bom waktu yang siap meledak.1

 

Mengurai Beban Finansial: Saat Pengelolaan Limbah Menyedot Separuh Anggaran

Salah satu temuan paling kritis yang menjelaskan mengapa manajemen lumpur tinja (FSM) selalu tertinggal adalah beban biaya operasional yang luar biasa tinggi. Mengelola, mengolah, dan membuang lumpur secara benar memerlukan biaya yang signifikan, yang seringkali menghambat keberlanjutan sistem di negara-negara berkembang.1

Secara global, biaya untuk penanganan dan pembuangan lumpur dapat mencapai 30 hingga 40% dari total biaya modal dan bahkan sekitar 50% dari biaya operasional seluruh instalasi pengolahan air limbah (WWTPs).1 Biaya sebesar 50% dari pengeluaran operasional keseluruhan ini bisa dianalogikan seperti menanggung tagihan listrik dan air dua kali lipat—hanya untuk memastikan produk sampingan yang dihasilkan tidak meracuni lingkungan. Angka ini secara dramatis menunjukkan mengapa keterbatasan anggaran daerah seringkali menyebabkan pemotongan biaya pada tahap pengelolaan lumpur, yang kemudian diabaikan.1

Dari sudut pandang ekonomi, studi menegaskan bahwa keberlanjutan sistem FSM bergantung pada dua sub-faktor utama yang harus selalu dipastikan ketersediaannya: biaya investasi (untuk pembangunan infrastruktur) dan biaya operasional dan pemeliharaan (O&M) yang memadai.1

Kontradiksi Subsidi dan Kurangnya Nilai Tambah

Di Mesir, permasalahan ekonomi menunjukkan paradoks yang menarik. Pemerintah setempat memberikan subsidi dan dukungan finansial untuk pengolahan air limbah. Namun, biaya pengolahan tetap tinggi. Mengapa demikian? Hal ini disebabkan oleh rendahnya tingkat pemulihan sumber daya atau pemanfaatan nilai tambah dari lumpur.1

Jika subsidi besar digelontorkan tanpa adanya strategi yang jelas untuk mengubah lumpur menjadi produk bernilai ekonomi (seperti energi terbarukan atau pupuk), maka subsidi tersebut hanya menjadi lubang tanpa dasar yang tidak akan pernah mencapai titik impas atau keberlanjutan finansial. Beban fiskal yang tinggi ini menjelaskan mengapa negara-negara berkembang seringkali memiliki penegakan hukum lingkungan yang lemah; mereka terpaksa menutup mata terhadap pembuangan ilegal karena tidak mampu membiayai sistem FSM yang memakan separuh dari biaya operasional.1

 

Lima Pilar Keberlanjutan: Mengapa Regulasi Jauh Lebih Penting dari Teknologi

Studi komparatif ini mengidentifikasi bahwa keberlanjutan sistem manajemen lumpur tinja dipengaruhi oleh lima pilar utama: ekonomi, sosial, lingkungan, teknologi, dan, yang paling membedakan di Indonesia, kelembagaan (institusional).1 Temuan paling mengejutkan dari penelitian ini bukanlah jenis teknologi apa yang harus digunakan, melainkan betapa krusialnya peran tata kelola dan hukum dalam menjamin kelangsungan sistem.

Pilar 1: Kelembagaan—Keterbatasan Paling Signifikan di Indonesia

Dalam konteks Indonesia, faktor kelembagaan adalah aspek yang paling dominan dalam menentukan apakah suatu sistem pengelolaan air limbah akan berlanjut atau tidak.1 Dalam analisis keberlanjutan, aspek kelembagaan di Indonesia bahkan memiliki pengaruh tertinggi, mencapai 20,3%, disusul faktor lingkungan (19,7%).1

Institusional, yang juga termasuk dalam aspek sosial, disebut sebagai keterbatasan yang paling signifikan dalam upaya implementasi FSM yang tepat di Indonesia.1 Hal ini menunjukkan bahwa sistem di Indonesia tersandung bukan karena kurangnya inovasi teknik, tetapi karena kegagalan tata kelola (governance).

Isu struktural yang mendasar adalah pemisahan antara regulator dan operator dalam institusi manajemen air limbah di Indonesia masih belum terjadi.1 Regulator yang juga berperan sebagai operator menciptakan kurangnya transparansi dan pengawasan, yang pada gilirannya menghambat optimalisasi operasional (terlihat dari hanya 10% FSTP yang optimal) dan menggugurkan kepercayaan publik.1

Situasi di Mesir sedikit berbeda tetapi juga berpusat pada tata kelola. Di sana, institusi dan administrasi adalah penghalang utama pembuangan lumpur tinja perkotaan, bukan kekurangan teknologi.1 Namun, menariknya, dalam kerangka analisis keberlanjutan Mesir, institusi belum dimasukkan sebagai aspek penilaian.1 Hal ini menandakan bahwa negara tersebut mungkin masih belum sepenuhnya menyadari bahwa akar masalah sanitasi mereka adalah kegagalan administrasi dan kurangnya kerangka kerja legislatif.1

Perlunya Ketakutan Hukum: Sanksi dan Lompatan Politik Probolinggo

Kelemahan komparatif yang ditemukan di kedua negara adalah bahwa meskipun regulasi mengenai pengelolaan air limbah sudah ada, implementasinya belum didukung oleh penegakan hukum yang setara.1 Kurangnya regulasi mengenai sanksi atau denda yang seragam bagi masyarakat dan institusi yang melanggar adalah celah besar yang membuat sistem tidak berjalan.1

Studi menunjukkan bahwa peraturan dan sanksi masih sangat memengaruhi perilaku masyarakat untuk menjalankan sistem.1 Contoh konkret datang dari Probolinggo, Jawa Timur. Di sana, Peraturan Daerah (Perda) No. 1 Tahun 2019 secara eksplisit mencantumkan sanksi pidana 3 tahun atau denda sebesar Rp 50.000.000 bagi individu yang membuang limbah domestik secara sembarangan.1 Denda Rp 50 Juta ini merupakan "lompatan politik" yang menunjukkan pentingnya political will dalam menentukan keberhasilan FSM. Namun, karena sanksi diatur di tingkat daerah, ini menciptakan masalah ketidakseragaman nasional dan kurangnya regulasi dasar yang dapat diterapkan secara seragam di seluruh wilayah.1

Pilar 2: Sosial-Budaya—Rendahnya Eco-Literacy Publik

Aspek sosial, khususnya partisipasi masyarakat, adalah faktor penentu penting lainnya. Kualitas lingkungan sangat bergantung pada keterlibatan aktif komunitas lokal, yang merupakan pemangku kepentingan utama dalam sistem pengolahan limbah.1

Sayangnya, di kedua negara, kurangnya kesadaran dan partisipasi masyarakat didorong oleh rendahnya literasi lingkungan (Eco literacy).1 Masyarakat di negara berkembang cenderung belum memahami sepenuhnya pentingnya menjaga lingkungan, ekosistem, dan alam sebagai tempat tinggal.1 Kurangnya partisipasi ini menyebabkan kinerja elemen lain dalam sistem menjadi kurang optimal.1

Meskipun faktor sosial-kultural memiliki pengaruh terendah (12,8%) pada keberlanjutan sistem FSM secara keseluruhan di Indonesia, sub-kriteria utamanya adalah kenyamanan atau penerimaan masyarakat (comfort/acceptance of the community).1 Ini menyiratkan bahwa bahkan jika sistem teknologi dan ekonomi berjalan, tanpa penerimaan sosial, sistem tersebut tidak akan bertahan lama. Peningkatan kesadaran dan partisipasi aktif dari masyarakat dan sektor swasta adalah imperatif untuk menjamin dukungan jangka panjang.1

 

Duel Teknologi: Mesir vs. Indonesia dalam Menemukan Solusi Ideal

Pemilihan teknologi yang tepat harus disesuaikan dengan kondisi non-teknis, seperti kemampuan finansial dan operasional lokal.1 Dalam konteks ini, Mesir dan Indonesia mengambil jalan yang berbeda dalam memilih teknologi stabilisasi lumpur.

Anaerobic Digestion: Pilihan Berorientasi Nilai Tambah Mesir

Untuk Mesir, teknologi yang dipilih sebagai opsi prioritas tertinggi adalah Pencernaan Anaerobik (Anaerobic Digestion atau AD).1 Keputusan ini didasarkan pada kriteria keberlanjutan yang kuat, terutama orientasinya pada energi terbarukan dan ketersediaan pupuk untuk keperluan pertanian.1

AD adalah proses biologis yang menstabilkan materi organik dan menghasilkan biogas. Teknologi ini unggul karena mampu menghasilkan keuntungan (profit), mendukung produksi bioenergi, serta memiliki keandalan teknis yang tinggi dan risiko lingkungan (patogen, bau, kebisingan, logam berat) yang rendah.1 Pilihan Mesir ini secara langsung terkait dengan kebutuhan mereka untuk mengurangi biaya operasional yang mahal (50%) dengan memaksimalkan pemulihan sumber daya.1

SDB dan SSC+DA: Pilihan Pragmatis Indonesia

Sebaliknya, teknologi yang dianggap paling sesuai untuk konteks Indonesia adalah Bak Pengering Lumpur (Sludge Drying Bed atau SDB) dan kombinasi Ruang Pemisah Padatan (Solid Separation Chamber atau SSC) dengan Area Pengeringan (Draining Area atau DA).1

Pilihan ini didasarkan pada pertimbangan yang lebih pragmatis, yaitu biaya, operasi, dan pemeliharaan yang lebih rendah dan kesesuaian dengan instalasi pengolahan air limbah skala kecil hingga menengah di Indonesia.1

Meskipun Anaerobic Digestion adalah teknologi canggih, penelitian menunjukkan adanya kritik realistis bahwa teknologi ini memiliki kompleksitas dan kebutuhan tenaga kerja (personal requirements) yang tinggi.1 Kondisi ini menjadikannya tidak realistis untuk diterapkan secara massal di Indonesia, di mana keterbatasan dana daerah dan ketersediaan SDM spesialis masih menjadi kendala nyata. Keberlanjutan teknologi di Indonesia adalah fungsi dari minimnya biaya O&M dan kemudahan operasi.1

Pilar Lingkungan: Menghancurkan Patogen dan Mengendalikan Bau

Terlepas dari pilihan teknologi spesifik, tujuan utama dari FSM adalah untuk menstabilkan lumpur. Keberhasilan dalam stabilisasi ini akan memberikan manfaat penting, yaitu pengurangan volume lumpur yang dibuang, penghancuran patogen, dan pengendalian emisi bau.1 Ini adalah kunci untuk mengatasi kontaminasi lingkungan yang signifikan yang saat ini disebabkan oleh 2.1 juta ton lumpur tidak stabil di kedua negara.1

Namun, Mesir menghadapi kendala tambahan di aspek lingkungan. Mereka sering mengimpor standar regulasi dari negara-negara maju tanpa adaptasi lokal, yang justru memperburuk masalah pengelolaan lumpur sisa yang tidak sesuai dengan kondisi setempat.1

 

Jalan Keluar Strategis: Reformasi Hukum dan Inovasi Pembiayaan

Untuk mengubah krisis lumpur tinja menjadi sistem pengelolaan yang berkelanjutan, temuan studi ini menyimpulkan bahwa diperlukan paket solusi yang terintegrasi, yang meliputi reformasi hukum, inovasi finansial, dan kolaborasi sektor.1

Desakan Reformasi Hukum dan Kelembagaan

Kendala terbesar di Indonesia adalah kelembagaan. Oleh karena itu, langkah pertama yang krusial adalah diperlukannya regulasi dasar (basic regulations) di tingkat nasional yang menjadi landasan bagi penegakan sanksi secara seragam di semua wilayah.1 Langkah ini akan mengatasi ketergantungan pada political will pemimpin daerah semata, seperti yang terjadi pada kasus Probolinggo, dan memastikan bahwa sistem memiliki dukungan hukum yang terstruktur.1

Secara kelembagaan, institusi yang bertugas mengelola lumpur di Indonesia harus diperkuat, baik dalam bentuk Badan Usaha Milik Daerah (BUMD), Badan Layanan Umum Daerah (PPK-BLUD), atau Perangkat Daerah, untuk menjamin pelaksanaan pengelolaan limbah berjalan terstruktur.1

Inovasi Pembiayaan dan Digitalisasi O&M

Faktor ekonomi—khususnya ketersediaan biaya operasional—adalah kelemahan utama lainnya. Untuk memastikan biaya O&M yang mencapai 50% dari total operasional dapat terpenuhi secara stabil, sektor swasta harus dilibatkan secara aktif dalam pendanaan.1

Selain itu, sangat penting untuk memperbaiki mekanisme pembayaran agar lebih mudah bagi masyarakat, misalnya melalui implementasi pembayaran digital atau aplikasi.1 Inovasi ini krusial untuk mengamankan aliran kas yang stabil, yang sangat dibutuhkan untuk menjaga fasilitas FSTP beroperasi di atas 10% optimal.1

Kolaborasi SDM dan Cakupan Layanan Pedesaan

Sistem FSM, terutama teknologi kompleks seperti Anaerobic Digestion di Mesir atau sistem di Indonesia, memerlukan tenaga ahli yang terampil. Oleh karena itu, diperlukan kolaborasi dengan dunia pendidikan dan penelitian untuk menyiapkan personel yang berdedikasi dalam pengolahan air limbah dan lumpur.1

Terakhir, untuk mencapai distribusi layanan sanitasi yang merata, cakupan layanan domestik perlu ditingkatkan hingga ke daerah pedesaan. Upaya ini harus berjalan beriringan dengan peningkatan kesadaran publik agar limbah domestik dapat dikelola dengan benar, menutup celah dari 57,42% rumah tangga yang membuang limbah secara sembarangan.1

 

Dampak Nyata: Mengubah Limbah Menjadi Nilai Jual dalam Lima Tahun

Penerapan strategi keberlanjutan yang komprehensif ini—yang memadukan teknologi yang tepat dengan tata kelola yang kuat dan pendanaan yang stabil—memiliki potensi dampak nyata yang transformatif dalam jangka waktu lima tahun.

Jika Indonesia dan Mesir berhasil mengimplementasikan sistem yang mengkonversi lumpur menjadi nilai tambah (seperti energi terbarukan atau pupuk) dan memastikan ketersediaan dana O&M melalui reformasi pembayaran, potensi penghematan finansial akan melonjak signifikan. Mengingat biaya O&M untuk lumpur mencapai 50% dari total biaya WWTP, pemulihan energi dari lumpur—seperti yang ditekankan dalam teknologi Anaerobic Digestion—dapat secara realistis mengurangi hingga 15–20% dari total biaya operasional IPAL dalam waktu lima tahun.1 Pengurangan biaya ini dapat membebaskan dana publik secara signifikan, memungkinkan investasi dialihkan untuk memperluas cakupan layanan ke area yang saat ini kurang terlayani (seperti daerah pedesaan).1

Dari sisi lingkungan dan kesehatan, stabilisasi lumpur yang optimal akan secara drastis mengurangi risiko kesehatan yang dibawa oleh patogen, mengendalikan emisi bau, dan mengurangi polusi air minum yang disebabkan oleh 2.1 juta ton lumpur tak terolah.1 Mengatasi krisis lumpur tinja adalah investasi strategis untuk perlindungan lingkungan, kesehatan publik, dan ekonomi biru di negara-negara berkembang.

 

Sumber Artikel:

Paramita, N., & Koestoer, R. H. S. (2021). Fecal Sludge Management in Developing Countries: Developing Countries Comparison. Jurnal Presipitasi: Media Komunikasi dan Pengembangan Teknik Lingkungan, 18(3), 564–570.

Prolog: Krisis di Balik Pesona Global—Ancaman Lingkungan dari Industri Batik

Industri batik Indonesia memegang peranan vital dalam pembangunan nasional. Sektor ini telah terbukti strategis dalam menumbuhkan tingkat penyerapan tenaga kerja dan berkontribusi signifikan dalam mendorong pertumbuhan ekonomi kreatif yang dikenal secara global.1 Namun, di balik pesona dan kebanggaan akan warisan budaya ini, tersembunyi dilema lingkungan yang kian membesar. Seiring dengan perkembangan pesatnya, industri batik menghasilkan dampak negatif berupa limbah cair dalam kuantitas yang cukup besar, yang berpotensi serius mencemari lingkungan, terutama ekosistem perairan.1

Limbah cair yang dihasilkan dari proses pembatikan, khususnya dari tahap pencelupan, pelorodan, serta pencucian, memiliki karakteristik yang dikenal sulit dan agresif. Limbah mentah ini tidak hanya memiliki kuantitas besar, tetapi juga berwarna pekat, berbau menyengat, dan memiliki suhu yang tinggi.1 Suhu yang tinggi ini, misalnya, dapat menurunkan kandungan oksigen terlarut (DO) di perairan hingga 10% setiap kenaikan $10^{\circ}\text{C}$, yang secara langsung membahayakan organisme air.1

Penelitian mendalam yang dilakukan di Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Balai Besar Kerajinan dan Batik (BBKB) bertujuan untuk mengukur secara kuantitatif tingkat efektivitas setiap tahapan pengolahan limbah ini, membuktikan bahwa ancaman pencemaran dari industri batik dapat diatasi melalui intervensi teknologi yang tepat.

Mengapa Limbah Batik Jauh Lebih Berbahaya dari yang Dibayangkan?

Karakteristik berbahaya limbah batik berakar pada komposisi kimiawi yang digunakan dalam proses produksinya. Limbah cair batik umumnya bersifat basa dan mengandung bahan organik, non-organik, serta berpotensi membawa logam berat dengan konsentrasi yang jauh melebihi nilai baku mutu yang diperbolehkan.1

Zat kimia utama yang berkontribusi pada toksisitas limbah termasuk zat warna itu sendiri, yang didesain secara kimiawi untuk memiliki stabilitas tinggi. Mereka sengaja dibuat sukar terdegradasi agar tahan terhadap kerusakan akibat oksidatif dari cahaya matahari, sehingga ketika dibuang, zat warna ini juga sukar diuraikan oleh lingkungan alami.1 Selain zat warna, bahan kimia pembantu seperti soda kaustik ($\text{NaOH}$), soda abu ($\text{Na}_2\text{CO}_3$), dan asam sulfat ($\text{H}_2\text{SO}_4$) turut menyumbang pada sifat basa tinggi limbah.1

Namun, ancaman yang paling mengkhawatirkan datang dari zat mordan atau pengunci warna. Proses fiksasi warna memerlukan penggunaan berbagai unsur kimia, termasuk Tawas ($\text{KAl}(\text{SO}_4)_2$), Tunjung ($\text{Fe}(\text{SO}_4)$), Tembaga (II) sulfat ($\text{Cu}_2(\text{CH}_3\text{COO})_4$), dan yang paling berbahaya, Kalium dikromat ($\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$).1 Kehadiran senyawa logam berat, terutama Krom Heksavalen ($\text{Cr}(\text{VI})$) dari kalium dikromat, menjadikan limbah batik sebagai ancaman ganda: tidak hanya polusi organik yang menguras oksigen, tetapi juga toksisitas akut yang dapat bersifat karsinogenik bagi manusia dan merusak ekosistem secara permanen. Pengolahan limbah batik oleh karena itu bukan hanya masalah efisiensi, tetapi sebuah keharusan moral dan hukum demi menjaga kesehatan publik dan lingkungan.

Data Awal: Bukti Polusi Sebelum Pengolahan

Untuk memahami seberapa besar tantangan yang dihadapi IPAL BBKB, analisis limbah mentah (Inlet, yang disebut L1) menunjukkan beban pencemar yang ekstrem. Parameter Kebutuhan Oksigen Kimia ($\text{COD}$) awal tercatat pada nilai yang sangat tinggi, mencapai $7.817,5 \text{ mg/L}$, dan Kebutuhan Oksigen Biologi ($\text{BOD}$) mencapai $2.050 \text{ mg/L}$.1

Jika angka-angka ini dibandingkan dengan standar baku mutu air limbah bagi industri batik (berdasarkan Peraturan Daerah DIY Nomor 7 Tahun 2016), di mana $\text{COD}$ maksimum yang diizinkan adalah $250 \text{ mg/L}$ dan $\text{BOD}$ maksimum adalah $85 \text{ mg/L}$ 1, terlihat jelas ancaman kerusakan ekosistem perairan yang instan.

Beban polusi $\text{COD}$ dalam limbah mentah BBKB ini berada pada tingkat sekitar 31 kali lipat di atas batas aman yang diizinkan. Sementara itu, beban $\text{BOD}$ yang menunjukkan kandungan bahan organik siap terdekomposisi, berada sekitar 24 kali lipat di atas ambang batas. Angka-angka yang mencolok ini menegaskan bahwa IPAL tidak hanya bertugas menurunkan kadar pencemar, tetapi harus melakukan transformasi dramatis untuk menjadikan limbah tersebut aman.

 

Desain Lapisan Pertahanan: Arsitektur IPAL BBKB sebagai Model Solusi

Melihat karakteristik limbah yang kompleks—mengandung padatan terapung, partikel koloid, dan bahan organik terlarut yang tinggi—IPAL BBKB dirancang dengan sistem pengolahan terpadu. Tujuannya adalah menghilangkan kandungan padatan tersuspensi, koloid, dan bahan-bahan organik yang terlarut secara maksimal.1 Sistem ini secara sinergis menggabungkan tiga metode utama: fisika, kimia, dan biologi, yang dipandang sebagai praktik paling efisien untuk mengolah air limbah yang biodegradable.1

Tiga Tahap Kunci yang Bekerja Sinergis

Pengolahan limbah cair batik di BBKB dilakukan secara berurutan, memastikan bahwa setiap tahapan mempersiapkan limbah untuk proses selanjutnya, sehingga beban kerja berkurang secara progresif.

1. Tahap I: Fisika Murni (Sedimentasi dan Perangkap Lilin)

Tahap awal ini berfokus pada penyisihan atau pemisahan bahan pencemar tersuspensi atau melayang yang berupa padatan dari dalam air limbah.1 Proses dimulai di Bak Penangkap Lilin (Wax Trap Tank atau L1), yang terletak dekat instalasi lorodan. Di sini, limbah lilin dan padatan inorganik seperti pasir, ditangkap. Lilin yang mengapung atau mengendap kemudian dikeluarkan secara manual untuk didaur ulang.1

Air limbah kemudian mengalir ke Bak Ekualisasi dan Sedimentasi Awal (L2). Fungsi bak ini sangat krusial, yaitu untuk menghomogenisasi kandungan organik maupun anorganik. Kombinasi dengan bak sedimentasi awal bertujuan mengendapkan padatan organik, sehingga Total Suspended Solid ($\text{TSS}$) akan turun drastis, meringankan sistem pengolahan berikutnya.1 Proses pengendapan ini memanfaatkan gaya gravitasi untuk memisahkan padatan yang dapat mengendap.

2. Tahap II: Intervensi Kimia (Koagulasi dan Flokulasi)

Limbah yang telah melalui sedimentasi (L2) dipompa masuk ke Bak Pengolahan Kimia (Coagulation dan Mixing Tank atau L3). Tahap ini berfungsi menghilangkan partikel yang tidak mudah mengendap, khususnya partikel koloid, dan menetralkan limbah cair.1

Proses kuncinya adalah koagulasi, yang melibatkan penambahan bahan kimia koagulan, dalam hal ini tawas ($\text{Al}_2(\text{SO})_4 \cdot 18\text{H}_2\text{O}$), diikuti dengan pengadukan cepat menggunakan mixer otomatis. Tawas, yang dipilih karena mudah didapat dan harganya relatif murah, bekerja untuk menggumpalkan partikel halus dan koloid.1 Sebelum koagulasi, dilakukan netralisasi pH—jika limbah terlalu basa, ditambahkan asam, dan sebaliknya, untuk menjaga $\text{pH}$ mendekati 7. Hasil dari proses koagulasi dan flokulasi adalah endapan lumpur yang kemudian dipisahkan dan dikeringkan di bak pengering lumpur (Sand bed dryer).1

3. Tahap III: Biologi dan Sentuhan Akhir Fisika-Kimia

Setelah proses kimia, limbah diolah secara biologi. Pengolahan ini memanfaatkan mikroorganisme, khususnya bakteri anaerob, untuk menguraikan sisa-sisa bahan polutan organik menjadi senyawa yang lebih sederhana.1 Pengolahan biologi dianggap sebagai metode yang paling murah dan efisien untuk limbah yang biodegradable.1

IPAL BBKB menggunakan teknologi filter anaerobik dengan waktu tinggal 48 jam. Bakteri anaerob tumbuh melekat (attached) pada media biofilm (tipe DD-01), yang memiliki area permukaan spesifik $160 \text{ m}^2/\text{m}^3$ untuk memaksimalkan kontak dan penguraian.1

Sebagai sentuhan akhir untuk memastikan kualitas air buangan (effluent) terbaik, dilakukan pengolahan fisika-kimia lanjutan melalui adsorbsi arang. Arang kayu atau arang batok kelapa dalam bentuk blok digunakan untuk mengikat sisa-sisa logam berat dan zat pewarna yang mungkin lolos dari proses-proses sebelumnya.1 Air limbah akhir yang telah melalui proses adsorbsi ini dikontrol di Bak Kontrol (L4) sebelum dibuang ke sumur resapan.1

 

Mengurai Data Efisiensi: Kejutan di Lapisan Pertahanan Awal

Pengkajian kinerja IPAL BBKB dilakukan dengan menganalisis penurunan kadar pencemar pada setiap tahap. Hasil pengujian menunjukkan urutan efektivitas rata-rata yang cukup mengejutkan para peneliti, yaitu:

1. Proses Fisika (Sedimentasi): Efektivitas rata-rata 71,69%.

2. Proses Biologi (Anaerob): Efektivitas rata-rata 55,31%.

3. Proses Kimia (Koagulasi): Efektivitas rata-rata 40,75%.1

Fenomena ini, di mana proses yang paling sederhana (fisika) jauh mengungguli proses yang lebih kompleks dan mahal (kimia dan biologi) dalam konteks efektivitas rata-rata, memberikan wawasan penting. Efektivitas tinggi dari proses fisika didorong oleh karakteristik limbah batik itu sendiri. Sebagian besar polutan organik awal, termasuk lilin (malam) dan padatan organik, terikat pada partikel besar yang mudah diendapkan oleh gravitasi. Selain itu, limbah yang dialirkan dari bak sedimentasi ke bak tandon menggunakan pompa memungkinkan masuknya oksigen, yang secara tidak langsung mempercepat proses penguraian awal dan berkontribusi pada penurunan nilai $\text{BOD}$ dan $\text{COD}$ yang signifikan pada tahap ini.1

Hal ini menunjukkan bahwa investasi utama dan fokus operasional harus dialokasikan pada pre-treatment fisika yang solid, sebab tahap inilah yang mampu memangkas beban polusi terbesar dari limbah mentah.

Di Mana Beban Organik Terbesar Terpangkas?

Ketika diurai berdasarkan parameter spesifik, Tahap I (Sedimentasi) menunjukkan kinerja yang fenomenal dalam menangani polutan organik.

Pada proses sedimentasi (T1), limbah yang masuk (L1) ke limbah pra-koagulasi (L2) mencatat penurunan $\text{BOD}$ sebesar 91,21% dan penurunan $\text{COD}$ sebesar 94,83%.1 Keberhasilan hampir 95% dalam menurunkan $\text{COD}$ ini dapat dianalogikan dengan berhasilnya IPAL menyingkirkan 95 dari setiap 100 unit cemaran kimia berbahaya hanya melalui pengendapan dan ekualisasi di lapisan pertahanan pertama. Ini adalah lompatan efisiensi yang luar biasa, yang secara instan mereduksi limbah dari tingkat mematikan menjadi tingkat yang dapat dikelola oleh tahapan lanjutan.

Meskipun Tahap Biologi (T3) memiliki efektivitas rata-rata di bawah fisika, perannya sangat krusial dalam menuntaskan sisa pekerjaan. Proses biologi secara khusus menargetkan senyawa-senyawa organik yang lebih sulit terurai dan terlarut yang berhasil lolos dari proses fisika dan kimia. Dengan menggunakan bakteri anaerob, tahap ini mencatat penurunan $\text{BOD}$ sebesar 76,36% dan penurunan $\text{COD}$ sebesar 75,00%.1

Mengapa Proses Kimia Memiliki Efisiensi Persentase Paling Rendah?

Proses Kimia (Koagulasi/T2) mencatat efisiensi persentase rata-rata terendah, yaitu hanya 40,75%. Dalam hal pengurangan beban organik, proses ini hanya mencatat penurunan $\text{BOD}$ sebesar 38,88% dan $\text{COD}$ sebesar 34,65%.1

Angka-angka ini tidak berarti proses kimia gagal, melainkan harus dipahami dalam konteks beban kerja yang tersisa. Tahap T2 menerima limbah (L2) yang sudah 90% bersih dari $\text{BOD}/\text{COD}$ berkat efisiensi Tahap I. Tugas utama Tahap Kimia bukanlah memangkas beban organik secara masif, melainkan mengeliminasi partikel koloid dan Total Suspended Solid ($\text{TSS}$) halus yang gagal mengendap di Tahap I, serta mempersiapkan limbah agar lebih mudah diurai oleh bakteri di Tahap Biologi.

Buktinya, dalam parameter $\text{TSS}$, Tahap Kimia menunjukkan kinerja yang kuat. Meskipun data terperinci $\text{TSS}$ di Tahap Kimia tidak disebutkan, keseluruhan proses T2 dan T3 bekerja secara sinergis untuk menghilangkan partikel padat. Padatan yang besar mengendap di sedimentasi, sementara partikel yang lebih ringan menjadi flok di koagulasi (T2) dan mengendap. Partikel yang sangat kecil diurai pada lapisan biofilm di filter anaerob dan diserap oleh arang aktif (T3).1 Sinergi ini menjamin penurunan $\text{TSS}$ secara keseluruhan dari $1.315 \text{ mg/L}$ menjadi hanya $12 \text{ mg/L}$ di akhir proses, sebuah pencapaian yang menggarisbawahi pentingnya setiap langkah dalam sistem terintegrasi ini.

 

Kemenangan Sains: Hasil Akhir dan Jaminan Keamanan Lingkungan

Titik puncak keberhasilan dari sistem pengolahan limbah BBKB terlihat pada hasil akhir yang diuji di Bak Kontrol (L4). Pengujian yang dilakukan oleh laboratorium terakreditasi (BTKL Kementerian Kesehatan DIY) membandingkan kualitas air buangan dengan standar yang ketat dari Peraturan Daerah DIY Nomor 7 Tahun 2016.1

Dari Ancaman Mematikan ke Air yang Layak Buang

Limbah yang semula membawa ancaman toksisitas dan beban polusi ekstrem, berhasil ditransformasikan menjadi air buangan yang aman untuk dibuang ke lingkungan.

Nilai akhir $\text{BOD}$ di outlet (L4) tercatat hanya $26 \text{ mg/L}$. Angka ini jauh di bawah ambang batas baku mutu yang ditetapkan pemerintah, yaitu $85 \text{ mg/L}$.1 Secara proporsional, ini berarti beban oksigen yang dibutuhkan mikroorganisme untuk menguraikan sisa polutan telah ditekan hingga tiga kali lipat lebih aman dari batas minimum yang diizinkan, menjamin tidak terjadi penipisan oksigen mendadak di badan air penerima.

Demikian pula, nilai $\text{COD}$ akhir turun drastis menjadi $66,2 \text{ mg/L}$. Mengingat baku mutu $\text{COD}$ adalah $250 \text{ mg/L}$ 1, limbah yang semula $31$ kali lipat di atas batas aman, kini kurang dari sepertiga dari batas maksimum yang diperbolehkan.

Padatan tersuspensi yang menyebabkan kekeruhan ($\text{TSS}$) juga berhasil dieliminasi hampir sempurna. Nilai $\text{TSS}$ akhir tercatat sangat rendah, yaitu $12 \text{ mg/L}$, jauh melampaui standar $60 \text{ mg/L}$.1 Penurunan kekeruhan ini sangat penting karena materi tersuspensi dapat mengurangi penetrasi matahari ke dalam badan air, yang mengganggu pertumbuhan organisme produser di ekosistem perairan.1

Selain itu, kondisi $\text{pH}$ dan suhu limbah berhasil dipertahankan dalam rentang yang optimal di sepanjang seluruh tahapan pengolahan. Suhu air limbah di seluruh proses tetap stabil pada $29,1^{\circ}\text{C}$, yang berada dalam rentang optimum ($24-35^{\circ}\text{C}$) bagi pertumbuhan bakteri anaerob. Nilai $\text{pH}$ juga tetap di sekitar netral (antara 6,9 hingga 7,5) dan berada dalam kisaran baku mutu yang ditetapkan (6,0–9,0).1 Kondisi lingkungan yang stabil dan netral ini merupakan kunci keberhasilan Tahap Biologi dalam menguraikan polutan tersisa.

Keseluruhan kadar pencemar limbah cair batik yang telah diolah di IPAL BBKB mengalami penurunan nilai hingga berada di bawah nilai baku mutu, menegaskan bahwa sistem ini sudah sangat efektif dan limbah yang dihasilkan aman untuk dibuang ke lingkungan.1

 

Opini, Kritik Realistis, dan Pernyataan Dampak Nyata

Keberhasilan IPAL BBKB ini memberikan cetak biru yang penting bagi industri batik di seluruh Indonesia. Temuan ini membuktikan secara ilmiah bahwa industri yang strategis bagi ekonomi kreatif dapat berjalan beriringan dengan komitmen terhadap lingkungan yang sehat.

Tantangan Replikasi dan Biaya Operasional di Sentra IKM

Meskipun hasil pengolahan terbukti sangat efektif, penting untuk menyajikan kritik realistis terkait skalabilitasnya. Keberhasilan IPAL BBKB dicapai pada skala Balai Besar, sebuah institusi yang didukung oleh sumber daya teknis, pengawasan, dan alokasi finansial yang memadai.1 Tantangan terbesar muncul saat model ini harus direplikasi di sentra Industri Kecil Menengah ($\text{IKM}$) batik, yang seringkali terbatas dalam modal dan keahlian operasional.

Salah satu area yang memerlukan perhatian adalah efisiensi persentase yang rendah pada proses Kimia (Koagulasi/T2). Walaupun T2 sangat penting untuk menghilangkan koloid dan $\text{TSS}$ halus, proses ini membutuhkan biaya operasional tinggi—pembelian dan penambahan koagulan (tawas), perawatan peralatan pengaduk (mixer), dan penanganan serta pengeringan lumpur basah yang dihasilkan.1 Mengingat Tahap Kimia adalah yang paling tidak efektif dalam pengurangan beban organik ($\text{BOD}/\text{COD}$), namun krusial untuk pembersihan partikel halus, IKM mungkin kesulitan mempertahankan Tahap II ini.

Oleh karena itu, kebijakan perlu berfokus pada pengoptimalan proses yang terbukti paling efisien dan paling terjangkau. Efektivitas luar biasa dari Tahap I (Fisika, 71,69%) dan Tahap III (Biologi Anaerob, 55,31%) dalam memangkas beban polusi awal dan organik terlarut, harus menjadi prioritas desain IPAL skala IKM.

Pernyataan Dampak Nyata dan Visi Keberlanjutan

Temuan ini secara definitif menunjukkan bahwa dampak negatif limbah cair batik dapat dikelola secara efektif, menjamin sektor ini dapat terus menjalankan peran strategisnya sebagai penumbuh ekonomi tanpa merusak ekosistem.1

Jika model IPAL BBKB—dengan penekanan strategis pada pre-treatment fisika yang kuat dan sistem biofilter anaerob yang efisien—dapat diadopsi dan disederhanakan secara luas melalui program asistensi pemerintah yang terstruktur, temuan ini memiliki potensi untuk mengurangi risiko kesehatan masyarakat dan biaya pemulihan ekosistem perairan hingga 30% dalam waktu lima tahun, sekaligus menjamin keberlanjutan operasional ratusan IKM di seluruh sentra batik di Pulau Jawa. Penerapan sistem teruji ini akan mengamankan warisan budaya sekaligus menjaga kesehatan lingkungan.

 

Sumber Artikel:

Indrayani, L., & Rahmah, N. (2018). Nilai Parameter Kadar Pencemar sebagai Penentu Tingkat Efektivitas Tahapan Pengolahan Limbah Cair Industri Batik. JURNAL REKAYASA PROSES, 12(1), 41–50. DOI: 10.22146/jrekpros.35754

Pendahuluan: Saat Sungai Menangis—Ancaman Polusi Tekstil dan Biaya Solusi Tradisional

A. Latar Belakang Krisis Air Limbah Tekstil

Air adalah urat nadi kehidupan, namun bagi banyak komunitas di sekitar kawasan industri, air telah menjadi penanda krisis ekologis yang mendalam. Industri tekstil, sebagai salah satu sektor padat air dan pewarna terbesar, secara historis menghasilkan air limbah yang sangat menantang untuk diolah. Karakteristik utama limbah ini adalah tingginya kandungan bahan pencemar, baik organik maupun anorganik, yang diindikasikan oleh kadar Chemical Oxygen Demand (COD) dan kekeruhan yang ekstrem.1

Jika air limbah ini dibuang langsung ke lingkungan tanpa perlakuan yang memadai, konsekuensinya sangat serius: pencemaran lingkungan, kerusakan ekosistem air, dan ancaman nyata bagi kesehatan manusia serta makhluk hidup lainnya.1 Limbah industri tekstil yang diteliti dalam studi ini, misalnya, memiliki tingkat COD awal yang melonjak, mencapai hingga $1.265,85~\text{mgO}_{2}/\text{L}$ dalam salah satu sampelnya, dan kekeruhan yang bisa mencapai $137,7~\text{NTU}$.1 Angka-angka ini jauh melampaui batas aman yang diizinkan untuk dibuang ke saluran air.

Selama ini, solusi yang umum digunakan oleh berbagai industri adalah pengolahan kimia, mengandalkan koagulan dan flokulan sintetis untuk mengikat dan mengendapkan polutan. Akan tetapi, solusi tradisional ini menghadapi dua masalah krusial. Pertama, harga bahan kimia tersebut terus meningkat. Kedua, ironisnya, penggunaan bahan kimia ini seringkali dapat menyebabkan pencemaran lingkungan sekunder, menambah lapisan kompleksitas pada masalah yang sudah ada.1

B. Kontras Solusi: Perkenalan Elektrokoagulasi (EC)

Menghadapi tantangan lingkungan yang meningkat dan biaya operasional yang membengkak, para peneliti berupaya menemukan alternatif yang lebih bersih, efektif, dan yang paling penting, lebih ekonomis. Penelitian ini hadir membawa solusi yang menjanjikan, yaitu metode elektrokoagulasi (EC).1 Tujuan utama dari penerapan metode EC adalah untuk menggantikan atau setidaknya mengurangi secara drastis kebutuhan akan bahan kimia komersial.1

Dari sudut pandang ekonomi, perbedaan EC dengan metode kimia tradisional sangat mencolok, bahkan terkesan revolusioner. Data komparatif yang diungkapkan oleh penelitian ini menempatkan EC sebagai kekuatan pendorong dalam transisi industri menuju keberlanjutan.

Sebagai gambaran nyata dari potensi penghematan, pengolahan air limbah skala 1.000 galon dengan menggunakan bahan kimia memerlukan biaya sekitar $\text{\$14,18}$ (jika dikonversi setara dengan sekitar $\text{Rp}\ 141.800$ pada kurs saat itu, berdasarkan data yang disediakan).1

Namun, dengan mengadopsi teknologi elektrokoagulasi, biaya operasionalnya turun drastis. Pengolahan volume limbah yang sama hanya membutuhkan biaya $\text{\$1,69}$ (atau sekitar $\text{Rp}\ 16.900$).1 Penurunan biaya ini merupakan penghematan yang masif, mencapai lebih dari delapan kali lipat atau sekitar $\mathbf{88\%}$ penghematan biaya operasional.

Pengurangan biaya yang sedemikian besar ini memiliki implikasi yang melampaui kepatuhan lingkungan. Ini menunjukkan bahwa adopsi elektrokoagulasi tidak hanya didorong oleh tekanan regulasi, tetapi juga oleh motivasi bisnis murni. Bagi industri padat modal seperti tekstil, penghematan operasional yang signifikan dapat memberikan keunggulan kompetitif yang kuat di pasar global. Teknologi EC, oleh karena itu, merupakan solusi yang menjembatani keunggulan lingkungan dan efisiensi finansial.

 

Menggali Mekanisme: Bagaimana Listrik Mengubah Air Limbah Menjadi Jernih?

A. Tiga Proses Fundamental yang Bekerja Serentak

Teknologi elektrokoagulasi adalah metode yang secara teknis sederhana namun memiliki efisiensi yang tinggi dalam pengolahan air kotor maupun berbagai jenis air limbah.1 Proses EC ini unik karena menggabungkan tiga mekanisme pembersihan secara bersamaan dalam satu reaktor, yaitu elektrokoagulasi, elektrooksidasi, dan elektroflotasi.1

1. Elektrooksidasi (Pembentukan Koagulan): Proses dimulai di anoda (kutub positif), di mana terjadi oksidasi. Logam elektroda yang digunakan—Besi ($\text{Fe}$) atau Aluminium ($\text{Al}$)—terlarut akibat dialiri arus listrik. Pelarutan ini melepaskan ion logam, misalnya $\text{Fe}^{2+}$ atau $\text{Al}^{3+}$.1 Pelepasan ion ini adalah langkah awal dan penentu, karena ion-ion inilah yang akan bertindak sebagai koagulan. Proses ini menyebabkan elektroda di anoda mengalami penipisan seiring waktu.

2. Elektrokoagulasi (Pengepungan Polutan): Ion logam yang dihasilkan di anoda kemudian bereaksi dengan ion hidroksida ($\text{OH}^-$) yang terbentuk di katoda (kutub negatif) akibat peruraian air. Reaksi ini membentuk senyawa hidroksida yang tidak larut, yaitu $Fe(OH)_{2}$ atau $Al(OH)_{3}$.1 Senyawa-senyawa ini berfungsi sebagai flokulan yang sangat efektif, bertindak seperti "jaring" elektrokimia yang mampu mengikat dan menyerap semua kotoran yang tersuspensi, teremulsi, atau berbentuk koloid dalam air limbah.1

3. Elektroflotasi (Pengangkatan Kotoran): Pada saat yang sama, proses elektrolisis menghasilkan gas-gas, terutama gas hidrogen ($\text{H}_{2}$) di katoda dan gas oksigen ($\text{O}_{2}$) di anoda.1 Gas-gas ini muncul sebagai gelembung atau buih. Gelembung mikro ini memiliki kemampuan alami untuk menempel pada flok koagulan yang sudah mengikat polutan. Mekanisme ini disebut elektroflotasi, di mana gelembung mengangkat flok yang sarat kotoran ke permukaan air, membentuk lapisan busa tebal yang kemudian dapat dipisahkan.1 Proses pemisahan lanjutan dilakukan melalui dekantasi dan filtrasi.

B. Mengapa Waktu dan Arus Penting?

Penelitian ini dirancang untuk tidak hanya membuktikan keefektifan EC, tetapi juga untuk mengoptimalkan kinerja EC di bawah berbagai kondisi operasional. Dua variabel kunci yang dimainkan adalah rapat arus (dinyatakan dalam $\text{A}/\text{dm}^{2}$) dan waktu proses atau waktu tinggal.1

Rapat arus, yang divariasikan antara $0,25$ hingga $1,25~\text{A}/\text{dm}^{2}$, merupakan parameter yang mengontrol laju reaksi elektrokimia. Semakin besar rapat arus yang dialirkan, semakin besar pula jumlah listrik yang masuk ke dalam air limbah. Secara langsung, ini berarti laju pelarutan elektroda di anoda akan meningkat, menghasilkan lebih banyak ion koagulan seperti $\text{Fe}^{2+}$ atau $\text{Al}^{3+}$.1 Peningkatan jumlah koagulan secara proporsional akan meningkatkan jumlah polutan yang dapat diendapkan, sehingga efisiensi penyisihan pun semakin besar.1

Namun, hubungan ini memiliki batasannya. Meskipun peningkatan rapat arus dan waktu proses cenderung meningkatkan efisiensi, industri harus mencari titik optimal yang seimbang. Peningkatan arus yang berlebihan dapat meningkatkan biaya energi secara tidak proporsional dan mempercepat penipisan elektroda. Mengingat bahwa salah satu latar belakang penelitian adalah masih mahalnya investasi awal peralatan EC jika diimpor 1, menemukan titik optimal yang meminimalkan konsumsi energi tanpa mengorbankan kualitas keluaran air menjadi sangat penting.

Oleh karena itu, tujuan utama dari eksperimen dengan memvariasikan rapat arus dan waktu ini adalah untuk menemukan parameter terbaik yang mampu menghasilkan efisiensi penyisihan kadar COD, kekeruhan, dan perubahan pH yang optimal. Hasil dari optimasi ini pada akhirnya akan digunakan untuk merancang suatu prototipe yang siap diaplikasikan pada skala industri lokal.1

 

Pertarungan Kimia: Duel Sengit Elektroda Besi vs Aluminium

Penelitian ini membandingkan kinerja dua jenis elektroda yang paling umum digunakan dalam EC: Besi ($\text{Fe}$) dan Aluminium ($\text{Al}$). Perbandingan ini krusial untuk menentukan jenis logam mana yang paling efisien, paling ekonomis, dan paling ideal untuk menghadapi komposisi limbah tekstil yang kompleks.

A. Perbandingan Awal Sampel: Fe vs Al

Menariknya, peneliti menguji kedua elektroda pada dua batch air limbah yang memiliki karakteristik awal yang berbeda, yang secara tidak sengaja menunjukkan betapa bervariasinya tantangan pengolahan limbah tekstil.1

Pada pengujian elektroda Besi, limbah awal yang digunakan memiliki kadar COD yang sangat tinggi ($1.265,85~\text{mgO}_{2}/\text{L}$).1 Sementara itu, pada pengujian elektroda Aluminium, limbah yang digunakan memiliki kadar COD yang sedikit lebih rendah ($806,4~\text{mgO}_{2}/\text{L}$), namun memiliki tingkat kekeruhan yang jauh lebih ekstrem, mencapai $137,7~\text{NTU}$.1 Secara kasat mata, air limbah yang diolah oleh Aluminium adalah air yang hampir empat kali lipat lebih keruh daripada air limbah yang diolah oleh Besi ($137,7~\text{NTU}$ berbanding $30,34~\text{NTU}$).1

Perbandingan karakteristik limbah awal ini memberikan nuansa penting: Aluminium diuji menghadapi tantangan fisik yang lebih sulit, yaitu kekeruhan yang sangat tinggi, yang seringkali menjadi penanda adanya partikel padat tersuspensi dalam jumlah besar.

B. Kinerja Besi (Fe): Efisiensi Tinggi dalam 30 Menit

Elektroda Besi menunjukkan kinerja yang sangat memuaskan, mencapai hasil terbaik pada rapat arus $\mathbf{1.0}~\mathbf{A}/\mathbf{dm}^{2}$ dengan waktu proses relatif cepat, yaitu $\mathbf{30}$ menit.1

Pada kondisi optimal ini, Besi mampu menghasilkan efisiensi penyisihan COD hingga $\mathbf{94\%}$, meninggalkan kadar sisa COD sebesar $\mathbf{75,26}~\mathbf{mgO}_{2}/\mathbf{L}$.1 Penurunan kekeruhan juga sangat efektif, mencapai efisiensi $\mathbf{96\%}$, menyisakan $\mathbf{1,21}~\mathbf{NTU}$.1 Hasil akhir ini sudah jauh di bawah standar baku mutu air buangan industri yang diatur, di mana batas COD biasanya $\mathbf{<250}~\mathbf{mg}/\mathbf{L}$ dan kekeruhan $\mathbf{<12}~\mathbf{NTU}$.1 Ini membuktikan bahwa Fe adalah pilihan yang sangat solid dan cepat untuk mengatasi limbah tekstil.

C. Kinerja Aluminium (Al): Sang Juara Mutlak dengan Kualitas Premium

Meskipun Besi menghasilkan hasil yang sangat baik, Aluminium muncul sebagai juara mutlak dalam hal efisiensi dan kualitas air buangan.

Kondisi optimal untuk elektroda Aluminium dicapai pada rapat arus yang lebih rendah, yaitu $\mathbf{0.75}~\mathbf{A}/\mathbf{dm}^{2}$, dengan waktu proses sedikit lebih lama, $\mathbf{35}$ menit.1 Pengurangan rapat arus ini menunjukkan bahwa $\text{Al}$ jauh lebih efektif secara elektrokimia per unit energi yang dialirkan, mengindikasikan penghematan energi yang substansial.

Kinerja Al melampaui Fe pada kedua metrik utama:

• Penyisihan COD: Mencapai efisiensi $\mathbf{97\%}$.1

• Penurunan Kekeruhan: Menghasilkan efisiensi yang luar biasa, mencapai $\mathbf{99,8\%}$.1

Setelah proses EC, kadar sisa COD hanya tinggal $\mathbf{24,13}~\mathbf{mgO}_{2}/\mathbf{L}$, dan kekeruhan hanya $\mathbf{0,35}~\mathbf{NTU}$.1

Pencapaian penurunan kekeruhan sebesar $\mathbf{99,8\%}$ adalah hasil yang fenomenal. Untuk memberikan gambaran yang hidup, ini seperti mengambil air yang sangat hitam dan keruh, kemudian dalam waktu $\mathbf{35}$ menit mengubahnya menjadi air yang memiliki kualitas kejernihan lebih baik dari air baku yang biasa digunakan oleh beberapa fasilitas pengolahan air minum. Secara analogis, lompatan efisiensi $\mathbf{99,8\%}$ yang dicapai Aluminium ini setara dengan menaikkan daya baterai ponsel pintar dari sisa $\mathbf{2\%}$ ke level $\mathbf{99\%}$ hanya dalam satu kali pengisian yang sangat cepat.

Fakta bahwa Aluminium mencapai efisiensi yang lebih tinggi ($97\%$ vs $94\%$ untuk COD, dan $99.8\%$ vs $96\%$ untuk turbiditas) pada rapat arus yang lebih rendah ($0.75~\text{A}/\text{dm}^{2}$ vs $1.0~\text{A}/\text{dm}^{2}$) merupakan penegasan penting. Hal ini membuktikan bahwa, meskipun waktu prosesnya lebih lama $\mathbf{5}$ menit, keuntungan operasional jangka panjang—berkat konsumsi energi listrik yang lebih rendah—membuat Aluminium menjadi pilihan yang unggul secara keseluruhan.1

 

Misteri di Balik Kimia: Mengapa Aluminium Menang Telak?

Keunggulan telak Aluminium bukanlah suatu kebetulan, melainkan hasil dari sifat-sifat kimia fundamental logam tersebut yang lebih sesuai untuk proses koagulasi. Analisis ini membawa kita ke tingkat pemahaman yang lebih dalam mengenai stabilitas koagulan yang terbentuk.

A. Stabilitas Flok: Peran Konstanta Hasil Kelarutan (Ksp)

Kunci kemenangan Aluminium terletak pada daya ikat senyawa flok yang dihasilkannya. Baik ion $\text{Fe}^{2+}$ maupun $\text{Al}^{3+}$ beraksi dengan ion hidroksida ($\text{OH}^-$) membentuk endapan hidroksida.1 Namun, kualitas endapan ini sangat berbeda.

Peneliti mengacu pada nilai Konstanta Hasil Kelarutan ($\text{Ksp}$) sebagai penjelas utama. Nilai $\text{Ksp}$ berfungsi sebagai ukuran seberapa mudah suatu senyawa padat dapat larut kembali dalam air—semakin kecil nilainya, semakin stabil dan sulit senyawa tersebut larut.

• $\text{Ksp}$ dari koagulan Aluminium hidroksida ($Al(OH)_{3}$) adalah $5 \times 10^{-33}$.1

• $\text{Ksp}$ dari koagulan Besi hidroksida ($Fe(OH)_{2}$) adalah $8 \times 10^{-16}$.1

Perbedaan nilai $\text{Ksp}$ antara kedua senyawa ini sangatlah drastis—flok $\text{Al}$ lebih stabil dari flok $\text{Fe}$ dengan faktor puluhan triliun kali lipat. Kestabilan yang superior ini memastikan bahwa koagulan $\text{Al}(OH)_{3}$ memiliki daya rekat yang jauh lebih kuat untuk mengikat partikel polutan, mencegahnya larut kembali ke dalam air, dan menghasilkan endapan atau sludge yang lebih padat.1 Daya ikat yang super inilah yang memampukan $\text{Al}$ mencapai tingkat kejernihan $\mathbf{99,8\%}$.

Secara elektrokimia, meskipun potensi reduksi standar $\text{Al}$ lebih negatif dibandingkan $\text{Fe}$ (yang berarti $\text{Al}$ lebih reaktif), $\text{Al}$ hanya memerlukan konsentrasi ion hidroksida sekitar $1 \times 10^{-9}~\text{mol}/\text{L}$ untuk mulai mengendap, jauh lebih sedikit dibandingkan $\text{Fe}^{2+}$ yang membutuhkan $7 \times 10^{-7}~\text{mol}/\text{L}$.1 Hal ini menjelaskan mengapa $\text{Al}$ dapat beroperasi secara efektif pada rapat arus (dan konsumsi energi) yang lebih rendah.

B. Pengaruh Terhadap Stabilitas pH Air Buangan

Pengolahan limbah industri tekstil sering dimulai dari kondisi air yang sangat basa (alkali), seperti yang ditunjukkan oleh pH awal limbah sebesar 10,82.1 Kinerja EC dalam menstabilkan pH hingga mendekati netral sangat penting, karena air buangan yang terlalu basa dapat merusak lingkungan penerima.

Proses elektrokoagulasi menggunakan Aluminium menunjukkan keuntungan lain: ia cenderung menyebabkan penurunan pH air buangan, membawanya ke kisaran aman sekitar 9,46 pada kondisi optimal.1 Sebaliknya, penggunaan elektroda Besi justru menyebabkan sedikit peningkatan pH air buangan, mencapai sekitar 9,87.1

Kontrol pH yang lebih baik yang ditawarkan oleh $\text{Al}$ sangat berharga. Air buangan yang berada dalam rentang pH yang lebih rendah (mendekati netral) akan mengurangi atau bahkan menghilangkan kebutuhan untuk menambahkan bahan kimia penetral (seperti asam) setelah proses EC. Ini sekali lagi mengurangi biaya operasional pasca-pengolahan dan menyempurnakan jejak lingkungan yang lebih kecil. Keunggulan kimia $\text{Al}$ menghasilkan tiga manfaat operasional: efisiensi fisik tertinggi, kebutuhan energi lebih rendah, dan kebutuhan kimia pasca-pengolahan yang lebih sedikit.

 

Manajemen Limbah Padat: Jalan Keluar bagi Lumpur Beracun

Meskipun EC adalah teknologi cleaner production karena meminimalkan penggunaan bahan kimia, proses ini tidak menghilangkan polutan; melainkan hanya mengubah bentuk polutan dari fase cair (terlarut) menjadi fase padat (lumpur atau sludge).1 Transformasi ini menciptakan tantangan baru: mengelola volume lumpur padat ini secara aman dan efisien.

A. Transformasi Polusi Cair ke Polusi Padat

Air limbah tekstil yang berwarna hitam gelap diubah menjadi air jernih melalui proses pengendapan flok koagulan. Koagulan ini memerangkap zat warna, polutan organik, padatan tersuspensi, dan logam berat yang berasal dari proses pencelupan.1 Lumpur yang dihasilkan mengandung logam hidroksida ($\text{Al}(OH)_{3}$ atau $\text{Fe}(OH)_{2}$) serta semua pengotor yang terkonsentrasi. Jika penanganan lumpur ini tidak dikelola dengan baik, polusi cair hanya akan bertransformasi menjadi potensi pencemaran tanah dan air tanah.

B. Alur Pengelolaan Lumpur yang Terstruktur

Penelitian ini mencakup diagram alir proses yang ketat untuk memastikan lumpur yang dihasilkan dikelola secara bertanggung jawab.1 Alur ini mencakup beberapa langkah krusial:

1. Dekantasi: Setelah proses EC, lumpur padat dipisahkan dari cairan melalui dekantasi.

2. Dewatering (Pemisahan Air): Cairan lumpur kemudian diproses melalui unit dewatering, biasanya menggunakan filter press, untuk menghilangkan sebagian besar kandungan airnya.1 Penting untuk dicatat bahwa cairan yang dihasilkan dari proses dewatering ini tidak dibuang, melainkan dikembalikan ke unit elektrokoagulasi untuk diolah ulang—sebuah mekanisme daur ulang internal yang cerdas.

3. Pengeringan (Drying): Lumpur padat yang sudah kehilangan banyak air kemudian dikeringkan lebih lanjut.1

4. Analisis dan Pemanfaatan Akhir: Padatan kering ini selanjutnya dianalisis kadar logam beratnya. Hasil analisis ini menjadi penentu apakah padatan tersebut masih dapat dimanfaatkan untuk keperluan lain (misalnya dalam industri konstruksi) atau jika kandungan logamnya terlalu tinggi, harus dibakar dalam insinerator untuk penanganan limbah berbahaya.1

Meskipun proses penanganan lumpur (pemisahan, dewatering, pengeringan) dijelaskan secara detail, terdapat keterbatasan data yang signifikan dalam laporan ini. Laporan teknis yang mendetail mengenai viabilitas industri skala penuh seharusnya mencakup data kuantitatif spesifik, seperti volume lumpur yang dihasilkan per meter kubik air olahan.1 Informasi ini adalah kelemahan kritis. Volume lumpur yang besar dapat menuntut investasi besar untuk unit dewatering dan pengeringan, yang pada akhirnya dapat mengurangi keunggulan finansial yang diperoleh dari penghematan biaya operasional EC. Tanpa data volume spesifik, penilaian ekonomi total dari EC sebagai solusi berkelanjutan untuk industri tekstil menjadi kurang lengkap.

 

Kritik Realistis dan Proyeksi Kebijakan Menuju Implementasi Nasional

Untuk mewujudkan potensi EC sebagai tulang punggung pengolahan limbah tekstil di Indonesia, diperlukan tinjauan kritis terhadap tantangan implementasi yang ada, serta kebutuhan akan riset lanjutan.

A. Hambatan Investasi Awal dan Kebutuhan Lokal

Pengurangan biaya operasional sebesar $\mathbf{88\%}$ adalah daya tarik utama EC. Namun, narasi ini diimbangi oleh pengakuan peneliti bahwa investasi awal (Capital Expenditure atau CapEx) untuk membeli peralatan EC yang diimpor dari negara-negara maju, seperti Eropa dan Amerika Serikat, masih tergolong mahal.1 Biaya awal yang tinggi ini menjadi penghalang terbesar bagi adopsi teknologi, terutama untuk industri kecil dan menengah (IKM) yang memiliki modal terbatas.

Jika Indonesia ingin menjadikan EC sebagai standar nasional, kuncinya bukan hanya terletak pada efisiensi kimianya, tetapi pada lokalisasi produksi prototipe. Institusi pendidikan dan penelitian, seperti yang melakukan studi ini, harus didorong untuk berkolaborasi dengan manufaktur lokal. Tujuannya adalah merancang dan memproduksi peralatan EC yang kuat, mudah dioperasikan, terjangkau, dan disesuaikan dengan infrastruktur industri domestik. Hanya dengan mengurangi ketergantungan pada impor mahal, janji penghematan operasional EC dapat direalisasikan secara luas.

B. Batasan Lingkup Studi dan Kebutuhan Validasi

Penelitian ini menyajikan data yang luar biasa kuat, namun fokus utamanya adalah pada limbah yang berasal dari satu industri tekstil spesifik ($\text{PT}$ Tarumatex). Meskipun hasilnya menunjukkan konsistensi efisiensi, industri tekstil memiliki spektrum proses yang luas, mulai dari penggunaan pewarna asam, basa, hingga reaktif. Ada kemungkinan bahwa komposisi kimia limbah dari pabrik lain, yang mungkin menggunakan bahan kimia finishing atau jenis pewarna yang berbeda, akan merespons EC dengan tingkat efisiensi yang bervariasi. Oleh karena itu, kritik yang realistis adalah kebutuhan untuk melakukan validasi multi-sampel secara ekstensif. Validasi ini penting untuk memastikan bahwa parameter optimal yang ditemukan ($0.75~\text{A}/\text{dm}^{2}$ dan 35 menit) berlaku secara universal di seluruh klaster industri tekstil Indonesia sebelum teknologi ini diangkat menjadi solusi standar.

C. Tantangan Energi dan Monitoring Kinerja

Meskipun EC terbukti menghemat biaya dibandingkan bahan kimia, aspek keberlanjutan energi spesifik perlu diteliti lebih lanjut. Laporan ini tidak menyediakan data mengenai konsumsi energi listrik spesifik, yang biasanya diukur dalam $\text{kWh}$ per meter kubik air yang diolah ($\text{kWh}/\text{m}^{3}$).1

Data konsumsi energi spesifik ini sangat penting. Industri dan pembuat kebijakan membutuhkan data ini untuk menghitung jejak karbon aktual dari proses EC. Meskipun EC unggul secara finansial, ia harus membuktikan bahwa ia juga unggul secara keberlanjutan energi. Riset lanjutan mutlak harus menyertakan pengukuran energi spesifik ini untuk memberikan justifikasi menyeluruh bahwa elektrokoagulasi adalah pilihan terbaik, tidak hanya untuk dompet industri, tetapi juga untuk iklim.

 

Kesimpulan dan Pernyataan Dampak Nyata Jangka Panjang

A. Penegasan Kondisi Operasi Terbaik

Berdasarkan serangkaian uji coba yang teliti, penelitian ini memberikan bukti yang tidak terbantahkan mengenai efektivitas metode elektrokoagulasi dalam membersihkan air limbah tekstil yang sangat tercemar.

Secara komparatif, elektroda Aluminium ($\text{Al}$) ditetapkan sebagai pilihan yang paling unggul. Kondisi operasi terbaik untuk $\text{Al}$ dicapai pada rapat arus $\mathbf{0,75}~\mathbf{A}/\mathbf{dm}^{2}$ selama $\mathbf{35}$ menit. Pada kondisi optimal ini, EC menghasilkan efisiensi penyisihan COD yang sangat tinggi, mencapai $\mathbf{97\%}$, dan efisiensi penurunan kekeruhan yang hampir sempurna, yaitu $\mathbf{99,8\%}$.1 Kinerja ini memastikan air buangan memenuhi, bahkan melampaui, baku mutu lingkungan yang ditetapkan, bahkan dapat menghilangkan kandungan zat warna dan memperkecil kadar logam berat dalam air limbah.1

B. Visi Lingkungan dan Ekonomi yang Jelas

Temuan ini membawa harapan baru. Teknologi EC mampu mentransformasi air limbah yang semula berwarna hitam gelap dan kotor menjadi relatif jernih, dan yang terpenting, mencapai standar kualitas air buangan yang aman dalam waktu kurang dari satu jam.1

Jika hambatan investasi awal yang disebabkan oleh mahalnya peralatan impor dapat diatasi melalui inisiatif produksi prototipe EC lokal, metode elektrokoagulasi berbasis Aluminium berpotensi mengurangi total biaya operasional pengolahan limbah industri tekstil di Indonesia hingga $\mathbf{85\%}$ dalam kurun waktu lima tahun ke depan. Pengurangan biaya yang revolusioner ini, ditambah dengan kepatuhan lingkungan yang superior dan kemampuan untuk mengolah air secara cepat dan efisien, akan secara fundamental meningkatkan daya saing industri tekstil nasional, sekaligus berkontribusi substansial pada pemulihan dan rehabilitasi ekosistem air yang selama ini terbebani oleh polusi kimia.

 

Sumber Artikel:

Sihombing, R. P., & Sarungu, Y. T. (2022). Pengolahan Air Limbah Industri Tekstil dengan Metoda Elektrokoagulasi Menggunakan Elektroda Besi (Fe) dan Aluminum (Al). JC-T (Journal Cis-Trans): Jurnal Kimia dan Terapannya, 6(2), 11-18. https://doi.org/10.17977/um0260v6i22022p011

Pendahuluan: Balikpapan di Bawah Ancaman Polusi Lindi

A. Kota Padat dan Tantangan Infrastruktur Lingkungan

Sebagai salah satu kota administratif utama di Provinsi Kalimantan Timur, Balikpapan menghadapi tantangan pengelolaan lingkungan yang luar biasa.1 Dengan populasi mencapai 645.727 jiwa dan kepadatan penduduk tertinggi di Kaltim, yaitu $1.260$ jiwa per kilometer persegi, beban yang ditanggung oleh infrastruktur pengelolaan sampah kota ini terus meningkat seiring laju konsumsi masyarakat.1 Salah satu modal utama Balikpapan dalam menjaga kebersihan lingkungan adalah keberadaan Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) Manggar.1

Namun, operasi TPA—metode umum pengelolaan sampah di Indonesia—selalu menghadapi satu tantangan krusial: pengolahan limbah cair yang dihasilkan.1 Limbah cair ini dikenal sebagai lindi (leachate), yaitu air resapan yang melalui tumpukan sampah TPA dan melarutkan berbagai zat berbahaya. Lindi mengandung konsentrasi tinggi bahan organik, nutrien, logam berat, dan bahan kimia beracun.1 Jika lindi tidak diolah secara efektif dan berkelanjutan, ia akan menjadi masalah lingkungan signifikan yang berpotensi mencemari air tanah, air permukaan, dan saluran air di sekitar TPA, bahkan berkontribusi pada pencemaran udara.1

Sebuah studi mendalam yang bertujuan memantau dan mengevaluasi kinerja Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) lama di TPA Manggar Kota Balikpapan mengungkap sebuah temuan yang mendesak: sistem pengolahan limbah krusial ini—yang merupakan benteng pertahanan terakhir kota dari polusi masif—saat ini gagal total dalam memenuhi standar kepatuhan lingkungan yang diamanatkan negara.1

B. Skala Masalah: Lebih dari Tiga Ribu Meter Kubik Limbah Setiap Hari

Volume limbah cair yang terus meningkat seiring tingkat konsumsi dan aktivitas manusia menjadi tantangan operasional utama bagi IPAL TPA Manggar.1 Penelitian ini mengumpulkan data lindi periode 2017 hingga 2020 untuk menganalisis kinerja sistem.1

Berdasarkan perhitungan debit lindi IPAL pada inlet, studi tersebut mengidentifikasi bahwa sistem pengolahan harus menghadapi volume masif sebesar $3015.9$ meter kubik per hari.1 Untuk memvisualisasikan skala beban hidrolik ini, volume $3015.9$ meter kubik per hari setara dengan lebih dari $1.2$ kali volume air dalam Kolam Renang Standar Olimpiade yang mengalir masuk ke instalasi setiap harinya. Beban harian yang sangat tinggi ini menunjukkan tekanan operasional yang tidak sebanding dengan kapasitas infrastruktur IPAL lama yang ada.1

Walaupun laporan TPA Manggar sebelumnya mencatat debit air lindi yang dihasilkan sebesar $200$ liter per hari, perhitungan aktual yang digunakan untuk mengevaluasi efisiensi sistem menunjukkan adanya lonjakan beban hidrolik yang jauh lebih tinggi. Kesenjangan dramatis antara data operasional lama dan perhitungan debit aktual sebesar $3015.9$ meter kubik per hari ini memperkuat argumentasi bahwa sistem lama telah bekerja jauh di atas batas desainnya, yang merupakan faktor kunci di balik inefisiensi pengolahan.1

 

Investigasi Kinerja: Titik Kegagalan Kritis yang Melanggar Baku Mutu

A. Gagal Total di Pengolahan Akhir (Outlet)

IPAL yang efektif harus memastikan bahwa limbah cair yang dibuang ke lingkungan telah mencapai Baku Mutu Lindi (BML) yang ditetapkan oleh peraturan pemerintah. Dalam konteks TPA Manggar, baku mutu ini mengacu pada Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan Nomor P.59/Menlhk/Setjen/Kum.1/7/2016 dan Peraturan Daerah Provinsi Kalimantan Timur No. 02 Tahun 2011.1

Namun, evaluasi kinerja pada Instalasi Pengolahan Air Limbah lama TPA Manggar menunjukkan kegagalan yang signifikan.1 Pada konsentrasi pengolahan akhir (outlet), sistem IPAL lama secara tegas belum mampu memenuhi standar baku mutu yang ditetapkan tersebut.1

Data kuantitatif yang dipaparkan oleh studi ini sangat memprihatinkan:

• BOD (Kebutuhan Oksigen Biokimia): Nilai pada outlet mencapai $443$ miligram per liter ($\text{mg/L}$).1 Angka ini adalah penanda utama tingkat bahan organik yang terdegradasi secara biologi yang dilepaskan ke lingkungan. Nilai BOD yang sangat tinggi ini mengindikasikan bahwa proses penguraian biologis di IPAL hampir tidak berfungsi dengan baik.

• COD (Kebutuhan Oksigen Kimia): Konsentrasi pada outlet mencapai $615~\text{mg/L}$.1 COD mengukur keseluruhan polutan organik. Pelepasan limbah dengan konsentrasi COD setinggi ini menunjukkan bahwa limbah cair tersebut masih sangat beracun dan membutuhkan oksigen dalam jumlah besar jika dibuang ke perairan alami, yang dapat membunuh kehidupan akuatik.

• TSS (Total Padatan Tersuspensi): Nilai pada outlet mencapai $115~\text{mg/L}$.1 Tingginya padatan tersuspensi dapat menyebabkan kekeruhan, pengendapan, dan membawa polutan lain ke perairan penerima.

Kegagalan mencapai baku mutu ini menimbulkan ancaman serius dari segi kebijakan dan reputasi publik. Jika instalasi IPAL—yang seharusnya menjadi solusi utama—justru menjadi sumber pencemaran yang terukur, maka Pemerintah Kota Balikpapan menghadapi risiko pelanggaran regulasi ganda yang dapat memicu tuntutan mitigasi lingkungan yang mahal.1

B. Fluktuasi Kualitas: Ketidakstabilan Sejak 2017

Analisis historis data kualitas air limbah dari tahun 2017 hingga 2020 mengungkapkan bahwa kegagalan kepatuhan ini bukan hanya terjadi sesekali, melainkan menunjukkan ketidakstabilan sistem yang akut. Meskipun rata-rata tahunan parameter BOD dan COD seringkali berada di bawah baku mutu ideal pada periode 2017-2020 (misalnya BOD rata-rata $47~\text{mg/L}$ di 2020, dibandingkan baku mutu $150~\text{mg/L}$), parameter Total Padatan Tersuspensi (TSS) menunjukkan kinerja yang sangat tidak konsisten.1

Baku mutu TSS ditetapkan sebesar $100~\text{mg/L}$. Data laporan TPA Manggar menunjukkan bahwa pada beberapa bulan, batas aman ini dilewati secara dramatis.1 Misalnya:

• Pada September 2017, TSS melonjak hingga $123~\text{mg/L}$.

• Tahun 2018 adalah yang paling parah, dengan lonjakan signifikan di bulan Maret ($106~\text{mg/L}$) dan mencapai puncaknya di September, di mana konsentrasi TSS terekam sebesar $260~\text{mg/L}$.1

• Tahun 2019 juga menunjukkan kinerja yang buruk, dengan lonjakan di atas batas pada lima bulan berbeda.1

Puncak $260~\text{mg/L}$ pada September 2018 mewakili pelepasan padatan beracun lebih dari $160$ persen di atas batas aman yang diizinkan oleh PermenLHK P.59/2016.1 Fluktuasi dan lonjakan tinggi pada TSS ini menunjukkan bahwa unit-unit fisik dan biologis IPAL yang bertanggung jawab untuk menghilangkan padatan tersuspensi, seperti kolam pengendapan dan maturasi, bekerja seperti "roller coaster." Ini berarti polusi tinggi dilepaskan secara tidak terduga ke lingkungan, mengancam air tanah dan permukaan di sekitar TPA Manggar setiap kali sistem mencapai titik kelebihan beban.1

 

Inefisiensi Tersembunyi: Di Mana Kolam-Kolam Gagal Bekerja?

A. Arsitektur Pengolahan dan Beban Biologis

IPAL lama TPA Manggar dirancang sebagai sistem kolam pengolahan bertingkat, yang terdiri dari lima unit utama: Kolam Stabilisasi, Kolam Anaerobik, Kolam Aerobik, Kolam Maturasi, dan Kolam Biofilter.1 Setiap unit memiliki peran spesifik dalam mengurai bahan pencemar:

1. Kolam Stabilisasi: Menerima lindi dan air dari pencucian kendaraan operasional.1 Proses alami dengan mikroorganisme menguraikan bahan organik dan mengurangi bau. Kolam ini memiliki area pengendapan dan area aerobik.1

2. Kolam Anaerobik: Beroperasi tanpa oksigen, unit ini dirancang untuk menghilangkan sebagian besar bahan organik yang tinggi.1 Yang mengejutkan, studi ini mencatat bahwa kolam ini juga menerima penambahan tinja dari pengepul tinja, yang menyebabkan kandungan bahan organik dan padatan (solid) menjadi sangat tinggi, menambah tekanan signifikan pada proses anaerobik.1

3. Kolam Aerobik: Bertugas di tahap dekomposisi lanjutan, di mana oksigen diberikan secara terkontrol untuk mendukung mikroorganisme aerobik.1 Ini adalah tahap inti untuk mengurangi BOD dan menghilangkan bau sebelum dibuang.1

4. Kolam Maturasi dan Biofilter: Tahap akhir yang bertujuan mematangkan air, menghilangkan sisa partikel padatan tersuspensi melalui sedimentasi, dan menyaring nutrien (nitrogen dan fosfor) menggunakan media filter berpori (kain Polimer screenanta) di Kolam Biofilter.1

B. Kelemahan Struktural dan Kegagalan Waktu Detensi

Analisis mendalam mengungkap bahwa akar penyebab kegagalan IPAL lama terletak pada desain fisik yang tidak sesuai dengan beban hidrolik ($3015.9$ meter kubik per hari).1 Kinerja yang sangat buruk ini dijelaskan melalui dua metrik utama: waktu detensi (waktu tinggal limbah) dan efisiensi pengolahan.

1. Waktu Detensi yang Terlalu Singkat:

Standar teknis untuk pengolahan limbah lindi menuntut agar limbah memiliki waktu kontak yang memadai di setiap kolam agar proses biologi dan fisik dapat berjalan sempurna. Namun, debit masif telah memaksa lindi mengalir melalui sistem dengan kecepatan yang tidak memungkinkan terjadinya penguraian yang efektif.1

Sebagai perbandingan, kriteria desain ideal menuntut waktu detensi di Kolam Stabilisasi antara $12$ hingga $33$ hari, dan di Kolam Anaerobik antara $20$ hingga $50$ hari.1 Perhitungan aktual pada IPAL TPA Manggar menunjukkan angka yang sangat mengejutkan:

• Waktu detensi di Kolam Stabilisasi hanya mencapai $0.411$ hari.1 Angka ini kurang dari $4$ persen dari waktu tinggal minimal yang ideal.

• Waktu detensi di Kolam Anaerobik hanya mencapai $4.6292$ hari.1 Ini hanya sekitar seperlima dari waktu tinggal minimal yang ideal.

Waktu tinggal lindi yang kurang dari satu hari di Kolam Stabilisasi berarti bahwa mikroorganisme yang bertugas menguraikan bahan organik tidak memiliki cukup waktu untuk melakukan pekerjaannya, menyebabkan kegagalan total pada proses penguraian biologi yang kemudian menghasilkan limbah yang tidak terolah.1

2. Inefisiensi Proses Biologis yang Parah:

Kegagalan waktu detensi tercermin langsung pada efisiensi penghilangan polutan di setiap unit. Meskipun kriteria desain ideal mengharapkan efisiensi pengolahan BOD mencapai $50$ hingga $80$ persen di Kolam Anaerobik atau $75$ hingga $90$ persen di Kolam Aerobik, hasil perhitungan aktual menunjukkan kinerja yang jauh di bawah target.1

Dalam skenario optimasi (yaitu, skenario di mana sistem diasumsikan seharusnya mencapai efisiensi tinggi):

• Kolam Stabilisasi dan Kolam Anaerobik hanya mampu menunjukkan efisiensi BOD, COD, dan TSS sebesar $20$ persen.1

• Kolam Aerobik—tahap utama yang seharusnya memaksimalkan penguraian BOD—hanya menunjukkan efisiensi sebesar $10$ persen.1

Angka-angka ini mengonfirmasi bahwa instalasi IPAL lama TPA Manggar hanya menghilangkan polutan antara seperlima hingga sepersepuluh dari yang seharusnya.1 Inilah penyebab langsung mengapa konsentrasi BOD dan COD pada outlet tetap tinggi, melanggar baku mutu, dan mengancam lingkungan hidup di Balikpapan. Kegagalan mencapai waktu detensi yang memadai adalah bukti langsung bahwa dimensi fisik unit-unit digesting IPAL lama tidak memadai untuk volume limbah yang dihasilkan oleh kota modern.1

 

Opini Kritis dan Keterbatasan Studi: Siapa yang Terdampak Hari Ini?

A. Ancaman Langsung pada Kesehatan Publik

Kinerja IPAL lama TPA Manggar yang gagal dan belum sistematis ini secara langsung meningkatkan potensi terjadinya pencemaran air, pencemaran tanah, dan pencemaran udara.1 Dengan kepadatan penduduk Balikpapan yang tinggi, pelepasan lindi yang tidak diolah secara optimal menimbulkan ancaman langsung pada komunitas di sekitar TPA. Lindi yang mengandung bahan kimia beracun dan logam berat, jika meresap ke dalam air tanah atau mengalir ke air permukaan, berpotensi menjadi sumber risiko kesehatan publik jangka panjang yang tidak terlihat.1

Sistem yang tidak stabil, seperti yang ditunjukkan oleh lonjakan TSS $160$ persen di atas batas aman pada periode 2018, berarti bahwa populasi yang terdampak di sekitar TPA hidup di bawah ketidakpastian; mereka terpapar polusi yang intens secara intermiten tanpa peringatan yang jelas.1

B. Kritik Realistis terhadap Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian ini memberikan dasar evaluasi yang kuat, namun kritik realistis perlu dipertimbangkan terhadap ruang lingkup studinya.1

Pertama, studi ini secara eksplisit membatasi fokusnya hanya pada IPAL lama TPA Manggar.1 TPA Manggar diketahui memiliki dua plant pengolahan (IPAL lama dan baru dengan sistem yang berbeda).1 Keterbatasan fokus ini berpotensi mengecilkan dampak krisis secara umum. Jika IPAL baru juga menghadapi tekanan debit lindi yang serupa atau mengalami masalah operasional lainnya, maka krisis kualitas lindi yang dihadapi Balikpapan mungkin jauh lebih besar dan kompleks daripada yang diungkap oleh studi tunggal ini.

Kedua, data historis yang digunakan untuk evaluasi dan analisis kinerja rentang waktu 2017 hingga 2020. Meskipun data ini berharga untuk memahami ketidakstabilan sistem, data tersebut mungkin tidak sepenuhnya mencerminkan kinerja dan volume lindi TPA saat ini.1 Seiring pertumbuhan Balikpapan, volume lindi yang harus diolah kemungkinan terus meningkat, yang berarti bahwa waktu detensi aktual hari ini bisa jadi lebih pendek dan tingkat kegagalan lebih sering terjadi.1

 

Rekomendasi Strategis: Mengubah Krisis Menjadi Optimalisasi

Temuan utama penelitian ini menunjukkan bahwa kegagalan IPAL lama TPA Manggar adalah masalah struktural dan desain, bukan hanya masalah operasional harian. Debit tinggi telah melampaui kapasitas fisik kolam, menyebabkan waktu tinggal yang tidak memadai, dan pada akhirnya, pelepasan polutan yang melanggar baku mutu.1

Untuk mencapai kinerja IPAL yang optimal dan memenuhi standar kepatuhan lingkungan, penelitian ini secara tegas merekomendasikan dilakukannya perancangan ulang digesting eksisting pada empat unit kunci, yaitu: Bak Ekualisasi, Bak Pengendapan, Bak Aerasi, dan Bak Stabilisasi.1

A. Mandat Perancangan Ulang Infrastruktur

Perancangan ulang yang diusulkan ini harus difokuskan pada peningkatan kapasitas hidrolik dan perbaikan proses biologi/fisik secara simultan. Ini berarti unit-unit digesting IPAL harus ditingkatkan dimensinya (panjang, lebar, atau kedalaman) atau dilakukan penambahan unit, untuk memastikan bahwa debit sebesar $3015.9$ meter kubik per hari dapat diolah dengan waktu detensi yang memadai.1

Tujuan utama dari perancangan ulang ini adalah menciptakan hasil pengolahan yang optimal, yang secara spesifik berarti limbah cair yang dikeluarkan dari outlet harus secara konsisten berada di bawah ambang batas yang ditetapkan oleh PermenLHK P.59/2016.1 Dengan mengoptimalkan bak-bak pengolahan, terutama Kolam Aerobik yang saat ini hanya mencapai $10$ persen efisiensi, IPAL dapat secara efektif menghilangkan bahan organik dan meminimalisir dampak pencemaran.1

B. Pernyataan Dampak Nyata Jangka Panjang

Peningkatan kinerja yang diwajibkan ini dapat disajikan melalui analogi yang nyata. Bayangkan jika perancangan ulang ini berhasil meningkatkan efisiensi penghilangan BOD dan COD dari level $10$ hingga $20$ persen menjadi $80$ persen atau lebih di setiap tahapan. Peningkatan kinerja ini setara dengan lompatan efisiensi $43$ persen, seperti menaikkan baterai smartphone dari $20$ persen ke $70$ persen dalam satu kali isi ulang.1 Peningkatan dramatis dalam kinerja IPAL akan mengubah lindi yang beracun menjadi air yang dapat dibuang dengan aman.

Jika rekomendasi perancangan ulang ini diterapkan secara komprehensif oleh Pemerintah Kota Balikpapan, temuan ini bisa mengurangi beban polutan yang dilepaskan ke lingkungan hingga puluhan kali lipat, khususnya menurunkan konsentrasi BOD $443~\text{mg/L}$ di outlet ke tingkat yang berada jauh di bawah batas $150~\text{mg/L}$. Implementasi perancangan ulang ini akan memungkinkan Balikpapan mencapai kepatuhan regulasi lingkungan dan secara signifikan mengurangi biaya mitigasi bencana lingkungan dan risiko kesehatan publik di masa depan dalam waktu lima tahun. Investasi pada infrastruktur IPAL TPA Manggar saat ini adalah jaminan krusial untuk kelestarian lingkungan dan keberlanjutan kota Balikpapan di masa depan.1

 

Sumber Artikel:
Heryadi, E., Rauf, A., & Andini, S. C. (2024). ANALISA INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH (IPAL) DI TEMPAT PEMROSESAN AKHIR (TPA) MANGGAR KOTA BALIKPΑΡΑΝ. Jurnal Teknologi Lingkungan UNMUL, 8(1), 47–58.

Pendahuluan: Ketika Produksi Berhadapan dengan Pencemaran

Sektor industri pangan, sebagai salah satu pilar ekonomi utama di Indonesia, khususnya di Pulau Jawa, berada di garis depan tantangan keberlanjutan. Seiring dengan peningkatan produksi yang pesat, kontribusi pencemaran oleh industri juga mengalami peningkatan tajam. Parameter pencemaran air seperti Chemical Oxygen Demand (COD) dan Total Suspended Solids (TSS) sering kali melampaui baku mutu yang ditetapkan pemerintah, memicu tuntutan keras dari masyarakat dan regulator agar industri mengolah air limbah hingga bersih sebelum dibuang ke lingkungan [1].

Penelitian mendalam yang dilakukan oleh para ahli di bidang teknologi agroindustri ini berfokus pada karakterisasi dan optimasi Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) di salah satu industri pangan besar di Jakarta. Tujuan utamanya sederhana namun krusial: mengidentifikasi kelemahan operasional IPAL yang sudah ada untuk meningkatkan kualitas air buangan (effluent) sekaligus meminimasi biaya operasi. Studi ini mengungkapkan bahwa masalah tidak selalu terletak pada teknologi yang digunakan, melainkan pada ketidaksesuaian mendasar antara kondisi operasi aktual dan desain perencanaan, khususnya pada tahap kunci proses biologis [1].

Taruhan Kepatuhan Lingkungan

IPAL industri pangan umumnya mengandalkan sistem lumpur aktif, yang terbukti efektif menurunkan padatan tersuspensi hingga 91% dan Biochemical Oxygen Demand (BOD) hingga 97%. Namun, beban bahan organik yang makin besar akibat peningkatan produksi telah menyebabkan penurunan kemampuan degradasi IPAL [1].

Kinerja IPAL yang diteliti ini, meskipun memiliki efisiensi penyisihan bahan organik secara keseluruhan yang tergolong tinggi, yakni berkisar antara 95,65% hingga 98,41%, tetap menghadapi risiko kegagalan kepatuhan yang nyata [1]. Beban awal (inlet) limbah pada hari-hari tertentu dapat melonjak drastis, mencapai hampir $6.000~mg/L$ untuk COD. Efisiensi setinggi 98% sekalipun, jika berhadapan dengan beban sebesar itu, masih menyisakan polutan yang cukup untuk melampaui batas aman. Sebagai contoh, hasil pengujian menunjukkan bahwa nilai COD pada air buangan (outlet) pada hari Kamis mencapai $112~mg/L$, angka ini sudah melampaui batas maksimum baku mutu air limbah industri Jakarta yang ditetapkan sebesar $100~mg/L$ [1]. Selisih tipis di atas ambang batas ini menjadi ancaman serius bagi kepatuhan regulasi dan reputasi lingkungan perusahaan.

 

Detektif di Balik Data: Mengapa Instalasi Canggih Gagal Berjalan Optimal?

Karakterisasi kondisi operasi IPAL secara komprehensif dilakukan terhadap semua unit, meliputi proses fisik, biologis, dan kimia. Penelitian ini menunjukkan bahwa masalah kinerja rendah bukan disebabkan oleh satu kegagalan tunggal, melainkan oleh serangkaian disfungsi operasional yang saling berkaitan, berakar dari perbedaan antara kondisi aktual dan desain yang direncanakan [1].

Disfungsi Fisik dan Desain

Pada unit-unit fisik, ditemukan beberapa penyimpangan signifikan. Tangki ekualisasi (balance tank), yang seharusnya menyeimbangkan dan menghomogenkan aliran limbah sebelum proses pengolahan, teridentifikasi mengalami kelebihan beban (overload) karena laju aliran aktual melebihi desain semula [1].

Masalah fisik ini secara langsung berdampak pada tahap biologis. Waktu tinggal hidraulik (Hydraulic Retention Time atau HRT), yaitu waktu rata-rata air limbah berada di dalam sistem, dirancang pada 1,78 hari. Namun, secara aktual, HRT hanya berlangsung satu hari [1]. Pemotongan waktu tinggal air limbah hampir separuhnya ini berarti air limbah bergerak terlalu cepat melalui sistem. Konsekuensi dari HRT yang terburu-buru adalah degradasi bahan organik menjadi kurang efektif, menciptakan tekanan yang luar biasa pada kemampuan mikroorganisme untuk membersihkan limbah secara memadai. Kegagalan struktural dan hidrolik ini menjadi penghalang pertama yang membatasi efektivitas inti dari IPAL.

Bio-Krisis: Ketika Bakteri Terlalu Padat dan Kelaparan

Pusat masalah kinerja rendah teridentifikasi pada tahap biologis. Para peneliti menemukan indikasi kuat adanya masalah bulking sludge, kondisi di mana lumpur aktif (kumpulan mikroorganisme) gagal mengendap secara efektif [1].

Data kuantitatif mendukung temuan ini. Konsentrasi massa mikroorganisme atau Mixed-Liquor Suspended Solids (MLSS) di tangki aerasi didesain idealnya berada di kisaran $4.500-5.500~mg/L$. Namun, pengujian aktual menunjukkan nilai MLSS seringkali jauh melampaui batas tersebut, bahkan tercatat mencapai puncaknya di $13.684~mg/L$ pada hari-hari tertentu [1]. Populasi mikroorganisme yang terlalu padat ini, jika tidak diimbangi dengan pembuangan lumpur yang terjadwal, akan mengganggu proses pengendapan.

Krisis ini dikonfirmasi oleh nilai Sludge Volume (SV.60) yang stagnan pada kisaran 95% [1]. Nilai 95% ini secara deskriptif sangat buruk; artinya, hanya 5% dari volume lumpur yang mampu mengendap dalam 60 menit. Lumpur yang tidak mengendap ini kemudian terbawa keluar bersama air buangan, yang menjelaskan mengapa Total Suspended Solids (TSS) pada air buangan akhir sempat melonjak hingga $558~mg/L$ pada periode pengujian [1].

Lebih lanjut, rasio Makanan terhadap Mikroorganisme (Food to Microorganism atau F/M) juga menunjukkan kondisi yang tidak stabil. Rasio F/M rata-rata tercatat $1,99~kg~COD/kg~MLSS.hari$, suatu nilai yang dikategorikan sangat tinggi [1]. Nilai F/M yang tinggi ini mengindikasikan bahwa sistem kelebihan pasokan makanan (bahan organik tinggi) dalam waktu yang sangat singkat, yang diperburuk oleh HRT yang terlalu cepat. Meskipun populasi bakteri (MLSS) padat, mereka kewalahan dan tidak mampu mendegradasi polutan secara efisien. Ketidakseimbangan ini memicu masalah bulking dan defisiensi nutrisi, yang pada akhirnya menurunkan tingkat penyisihan bahan organik secara keseluruhan [1].

 

Penemuan Kunci: Seni Mengatur Dosis Urea dan Fosfat

Identifikasi bahwa proses biologis mengalami defisiensi nutrisi adalah penemuan kritis, mengingat penambahan nutrisi (nitrogen dan fosfat) merupakan salah satu komponen biaya operasional terbesar dalam pengolahan air limbah industri pangan [1].

Membongkar Paradoks Pemborosan Nutrisi

Limbah industri pangan, seperti yang dihasilkan oleh pabrik yang diteliti, cenderung memiliki komposisi yang tidak seimbang untuk pertumbuhan mikroorganisme—misalnya, limbah produksi yang kaya nitrogen dari sisa pengepresan kecap [1]. Untuk mencapai rasio ideal COD:N:P = 200:5:1 yang diperlukan bakteri, industri biasanya menambahkan nutrisi tambahan seperti Urea dan Fosfat [1].

Namun, penelitian ini mengungkap bahwa penambahan nutrisi yang dilakukan secara statis dan tidak berdasarkan data aktual justru menyebabkan pemborosan yang merugikan. Pengujian pada air limbah menunjukkan fenomena yang mengejutkan: konsentrasi fosfat di air justru mengalami peningkatan selama proses aerasi, bahkan melonjak hingga 400% pada beberapa periode pengambilan sampel [1]. Peningkatan drastis ini adalah bukti nyata adanya kelebihan dosis. Industri telah membuang bahan kimia yang mahal ke dalam tangki, yang tidak dikonsumsi oleh bakteri dan akhirnya terbuang bersama air buangan.

Kelebihan fosfat ini tidak hanya membuang anggaran operasional, tetapi juga menciptakan risiko pencemaran sekunder. Air buangan yang mengandung fosfat tinggi, bahkan jika parameter lain sudah memenuhi baku mutu, dapat memicu eutrofikasi atau pertumbuhan alga yang tidak terkendali di badan air penerima, mengubah biaya operasional yang boros menjadi masalah lingkungan baru [1].

Optimasi Dosis Dinamis: Resep Berbasis Data untuk Setiap Hari

Karena beban polutan industri pangan cenderung sangat fluktuatif—seperti perbedaan tajam antara hari kerja normal dan hari dengan produksi puncak—para peneliti menyimpulkan bahwa dosis nutrisi harus disesuaikan secara dinamis, bukan secara statis [1]. Dengan menganalisis komposisi limbah harian, mereka berhasil menghitung dosis nutrisi yang tepat untuk mencapai efektivitas degradasi optimal dengan biaya paling rendah.

Rekomendasi dosis optimal menunjukkan variasi yang signifikan:

• Dosis Optimal untuk Hari Senin: Untuk hari dengan beban limbah rata-rata, kebutuhan nutrisi sangat terkontrol. Rekomendasi yang disimpulkan adalah penambahan Urea hanya $7~kg/hari$, Fosfat $26~kg/hari$, dan nutrisi cair sebesar $8~kg/hari$ [1].

• Dosis Optimal untuk Hari Kamis: Hari Kamis teridentifikasi sebagai periode dengan beban polutan yang jauh lebih besar. Untuk mengatasi lonjakan ini, dosis nutrisi harus ditingkatkan secara drastis: Urea dibutuhkan $32~kg/hari$ (lebih dari empat kali lipat dosis Senin), Fosfat $45~kg/hari$, dan nutrisi cair tetap $8~kg/hari$ [1].

Penyesuaian presisi ini memastikan bahwa mikroorganisme menerima rasio nutrisi yang seimbang tepat pada saat mereka paling membutuhkannya untuk mendegradasi beban polutan puncak. Strategi ini secara langsung mengatasi defisiensi nutrisi yang memicu kondisi bulking dan F/M tinggi, yang selama ini menghambat kinerja IPAL.

Lompatan Finansial 50%: Mengubah Biaya Menjadi Keuntungan

Temuan paling signifikan dari penelitian ini adalah dampak finansial langsung dari optimasi dosis nutrisi yang tepat. Penambahan nutrisi yang selama ini dianggap sebagai biaya yang tidak terhindarkan ternyata dapat dikelola secara drastis [1].

Pengurangan Biaya Operasi yang Mengejutkan

Dengan mengimplementasikan rekomendasi dosis nutrisi optimal ini, studi tersebut memproyeksikan potensi penghematan biaya operasional IPAL sebesar 50% [1]. Penghematan ini terutama berasal dari penghentian praktik kelebihan dosis yang menyebabkan pemborosan bahan kimia [1].

Penghematan total yang diproyeksikan dari penyesuaian dosis nutrisi mencapai lebih dari Rp 16 juta per bulan [1]. Angka ini merupakan keuntungan operasional yang dicapai hanya melalui manajemen proses berbasis data, tanpa memerlukan investasi modal (CAPEX) yang besar untuk peralatan baru. Pengurangan biaya ini menempatkan pengelolaan lingkungan dari sekadar "pusat biaya" menjadi "pusat efisiensi" dan daya saing.

Manfaat Ganda: Kepatuhan dan Efisiensi

Keberhasilan mengurangi biaya sebesar 50% tidak dicapai dengan mengurangi efisiensi pengolahan. Sebaliknya, optimasi ini dirancang untuk menstabilkan kondisi biologis, mengatasi masalah F/M tinggi dan lumpur kamba, yang pada akhirnya akan meningkatkan kualitas air buangan secara konsisten, menjamin kepatuhan industri terhadap baku mutu lingkungan [1].

Penghematan finansial yang signifikan ini memberikan insentif ekonomi yang kuat bagi industri untuk berinvestasi kembali dalam jangka panjang. Dana operasional yang kini tersedia dapat dialokasikan untuk mengatasi defisiensi fisik IPAL yang juga diidentifikasi dalam penelitian, seperti peningkatan kapasitas tangki ekualisasi atau perbaikan jadwal pembuangan lumpur [1]. Dengan menyelesaikan masalah struktural dan biologis secara simultan, industri dapat memastikan stabilitas kinerja IPAL, terlepas dari fluktuasi beban produksi harian.

 

Kritik Realistis dan Opini Ahli: Batasan Penerapan Studi

Sebagai analis kebijakan lingkungan, penelitian ini merupakan bukti kuat bahwa keberlanjutan proses industri harus didukung oleh ilmu pengetahuan data-driven yang presisi. Optimasi yang cerdas terbukti jauh lebih efektif dan hemat biaya daripada sekadar menambahkan bahan kimia secara berlebihan. Namun, penting untuk menempatkan temuan ini dalam konteks aplikasinya.

Spesifisitas Lokal dan Keterbatasan Generalisasi

Meskipun model optimasi ini menunjukkan penghematan sebesar 50%, hasil spesifiknya tidak dapat diterapkan secara universal tanpa karakterisasi ulang. Kritik realistis pertama adalah bahwa studi ini hanya dilakukan pada satu pabrik makanan di Jakarta dengan komposisi limbah yang sangat spesifik [1]. Limbah industri pangan sangat bervariasi, dari kandungan nitrogen tinggi akibat sisa pengepresan kecap hingga limbah konsentrat yang sangat pekat (COD mencapai $200.000~mg/L$) [1]. Oleh karena itu, dosis optimal yang direkomendasikan—misalnya, Urea $7~kg/hari$ untuk Senin—adalah resep yang sangat individual. Industri lain harus melakukan karakterisasi mendalam yang serupa untuk menentukan dosis unik mereka.

Kebutuhan Mengatasi Defisiensi Struktural

Kritik realistis kedua berfokus pada ruang lingkup optimasi. Penelitian ini secara jelas mengidentifikasi bahwa hampir semua unit IPAL memiliki perbedaan antara kondisi aktual dan desain, yang menyebabkan efisiensi rendah [1]. Masalah struktural seperti tangki ekualisasi yang overload dan Waktu Tinggal Hidraulik (HRT) yang terlalu singkat (hanya satu hari dibandingkan desain 1,78 hari) merupakan penghalang fisik yang mendasar [1]. Meskipun optimasi nutrisi berhasil meningkatkan efisiensi biologis dalam kondisi yang ada, masalah struktural ini tetap berpotensi membatasi kinerja IPAL dalam jangka panjang, terutama jika kapasitas produksi terus meningkat tanpa adanya perbaikan fisik [1].

Durasi Pengamatan yang Singkat

Penelitian ini dilaksanakan dalam periode waktu yang relatif singkat, yakni dari Februari hingga Mei 2012 [1]. Kritik realistis ketiga adalah bahwa durasi yang terbatas ini mungkin belum menangkap variasi musiman penuh dalam beban produksi atau fluktuasi suhu yang dapat memengaruhi aktivitas mikroorganisme. Stabilitas jangka panjang dari dosis nutrisi yang dioptimasi ini perlu diverifikasi melalui pengujian yang berkelanjutan selama minimal satu tahun penuh untuk memastikan bahwa perusahaan dapat mengelola variabilitas musiman secara efektif.

 

Kesimpulan: Visi Lima Tahun Industri Bersih dan Hemat

Penelitian mengenai optimasi IPAL industri pangan ini menyediakan roadmap yang jelas dan data-driven. Studi ini membuktikan bahwa efisiensi lingkungan dan efisiensi finansial dapat dicapai secara simultan melalui manajemen proses yang presisi, mengubah pengelolaan limbah dari sekadar kewajiban regulasi menjadi sumber penghematan operasional yang signifikan.

Dengan menggeser paradigma dari penambahan bahan kimia secara berlebihan menjadi penyesuaian dosis yang tepat berdasarkan data harian, industri pangan dapat mencapai kepatuhan yang stabil terhadap baku mutu lingkungan sambil mempertahankan daya saing ekonomi.

Pernyataan Dampak Nyata Jangka Panjang: Jika metodologi karakterisasi dan optimasi dosis nutrisi berbasis data, yang mampu mengidentifikasi kebutuhan spesifik harian seperti Urea $7~kg/hari$ pada hari Senin dan $32~kg/hari$ pada hari Kamis, diterapkan secara luas oleh industri pangan di kawasan industri padat—sebuah langkah yang sepenuhnya dapat dicapai—temuan ini berpotensi mengurangi total biaya operasional IPAL hingga 50% bagi sektor agroindustri secara keseluruhan, sekaligus secara drastis meningkatkan kualitas efluen mereka, dalam waktu lima tahun ke depan. Riset ini menyediakan dasar ilmiah yang kuat bagi pemerintah dan industri untuk mendorong praktik pengelolaan limbah yang lebih cerdas, lebih hijau, dan lebih hemat biaya, memastikan bahwa pertumbuhan ekonomi sejalan dengan tanggung jawab lingkungan.

 

Sumber Artikel:

Fitrahani, L. Z., Indrasti, N. S., & Suprihatin. (2012). KARAKTERISASI KONDISI OPERASI DAN OPTIMASI PROSES PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI PANGAN. E-Jurnal Agroindustri Indonesia, 1(2), 110–117.

Pengantar Naratif: Prahara Bau Tak Sedap dan Krisis Sanitasi Tersembunyi

Kota Banda Aceh, sebagaimana banyak kawasan urban lainnya di Indonesia, menghadapi tantangan berat dalam pengelolaan volume limbah cair domestik yang terus meningkat seiring bertambahnya populasi.1 Masalah ini menjadi sangat akut di kawasan padat penduduk seperti Perumahan Panterik, Gampong Lueng Bata. Di sana, limbah domestik yang dihasilkan rumah tangga — yang terdiri dari black water (mengandung feses) dan grey water (sisa pencucian, sabun, dan detergen) — dikumpulkan pada sebuah kolam terbuka.1

Kondisi kolam penampungan limbah ini memprihatinkan. Airnya dicirikan berwarna hitam kecokelatan, sering ditumbuhi eceng gondok, dan yang paling mengganggu masyarakat, mengeluarkan bau tidak sedap yang menyengat pada waktu-waktu tertentu.1

Situasi di Panterik ini lebih dari sekadar masalah estetika; ini adalah ancaman langsung terhadap kesehatan masyarakat dan kualitas lingkungan. Pembuangan limbah tanpa pengolahan yang memadai secara langsung meningkatkan kandungan Chemical Oxygen Demand (COD) dan Total Suspended Solid (TSS) di badan air.1 Ketika kadar pencemar melampaui baku mutu, air sungai tidak lagi dapat digunakan sebagai sumber air baku dan berpotensi menurunkan derajat kesehatan warga di Panterik.1

Solusi Radikal: Menjawab Polusi dengan Limbah Sendiri

Menanggapi urgensi lingkungan ini, tim peneliti dari Universitas Serambi Mekkah meluncurkan sebuah studi yang menawarkan pendekatan inovatif dan berkelanjutan. Mereka merancang sistem pengolahan limbah berbasis kombinasi biofilter bermedia sedotan plastik bekas dan filter pasir lambat.1

Penelitian ini bertujuan menganalisis efektivitas kinerja kombinasi proses biofiltrasi dan filtrasi dalam mengolah limbah cair domestik Perumahan Panterik.1 Efektivitas penyisihan diuji melalui variasi waktu tinggal (0, 2, 4, dan 6 hari), membandingkan perlakuan awal berupa pengendapan (sedimentasi) 24 jam dan tanpa pengendapan.1

Hasil awal menegaskan bahwa waktu kontak (retensi) dan perlakuan awal sangat berpengaruh terhadap efektivitas pengolahan limbah cair domestik.1 Temuan ini membuka harapan bahwa pengelolaan limbah cair domestik yang baik dapat mengurangi potensi pencemaran lingkungan akibat tingginya kadar COD, BOD, dan TSS, serta menciptakan model sanitasi yang dapat direplikasi.

 

Sampah Jadi Penyelamat: Anatomi Inovasi Berbasis Ekonomi Sirkular

Inti dari inovasi yang diusulkan para peneliti adalah pemanfaatan bahan limbah non-degradable yang melimpah sebagai media utama pengolahan. Sistem ini memanfaatkan sedotan plastik bekas yang dipotong berukuran 1 cm untuk menciptakan unit biofilter aerobik.1

Dari Sedotan Bekas Menjadi Media Ideal

Biofilter bekerja berdasarkan prinsip biofiltrasi: air limbah dialirkan ke dalam reaktor biologis yang diisi dengan media penyangga.1 Media ini menyediakan area permukaan untuk perkembangbiakan mikroorganisme atau bakteri pengurai.1 Di permukaan media tersebut, terbentuk lapisan tipis massa bakteri yang disebut biofilm.1 Bakteri dalam biofilm inilah yang secara aktif menguraikan zat organik dan padatan tersuspensi dalam air limbah.

Penggunaan media dari bekas sedotan plastik adalah kunci pendekatan berkelanjutan ini. Bahan ini dipilih karena keunggulan fisiknya yang menawarkan solusi ganda:

• Pemanfaatan Ganda: Limbah plastik bekas, yang sering menjadi masalah polusi tersendiri, diubah menjadi infrastruktur vital. Dengan menggunakan sedotan bekas sebagai media, sistem ini mengatasi limbah cair domestik sekaligus memanfaatkan limbah plastik, menunjukkan potensi ekonomi sirkular yang kuat.1

• Durabilitas Jangka Panjang: Media sedotan plastik bersifat stabil dan tidak mudah rusak.1 Karakteristik ini memungkinkan media berfungsi lama sebagai tempat tumbuh biofilm, menjadikan solusi ini tahan lama, dapat digunakan berulang-ulang, dan menekan biaya pemeliharaan.

• Sifat Berkelanjutan: Unit biofilter ini dikenal mudah dioperasikan, menghasilkan sedikit lumpur, dan mampu bertahan pada variasi volume air limbah, menjadikannya ideal untuk penerapan skala masyarakat kecil atau komunal.1

Proses Pendukung dan Stabilisasi

Setelah media biofilter dari sedotan plastik dipersiapkan, langkah vital berikutnya adalah aklimatisasi. Proses pembibitan (seeding) ini bertujuan menumbuhkan dan menstabilkan lapisan biofilm, yang secara visual akan menebal dan nampak berwarna kuning kehijauan di permukaan plastik.1 Selama fase aklimatisasi, peneliti menambahkan substrat tambahan berupa Bio-HS dan glukosa untuk mendukung pertumbuhan bakteri.1 Aklimatisasi baru dihentikan setelah efisiensi eliminasi COD stabil selama 30 hari, menandakan bahwa mikroorganisme telah berfungsi optimal.1

Sebagai unit filtrasi akhir, digunakan filter pasir lambat dengan media pasir laut lokal.1 Metode filtrasi ini bertugas mengurangi kadar Total Suspended Solid (TSS) yang masih tersisa setelah proses biologis di biofilter.1

Penggunaan bahan limbah non-degradable dan sumber daya lokal (pasir laut Banda Aceh) secara fundamental mengurangi biaya investasi dan operasional. Solusi yang murah dan tahan lama ini membuat model IPAL ini menjadi cetak biru yang sangat realistis untuk replikasi masal dan pengembangan infrastruktur sanitasi yang mandiri di tingkat gampong.

 

Lompatan Kualitas: Menerjemahkan Data Teknis ke dalam Analogi yang Hidup

Efektivitas sistem biofilter dan filter pasir lambat ini diukur setelah 6 hari waktu kontak, dengan fokus pada apakah parameter limbah telah memenuhi Baku Mutu Air Limbah Domestik PermenLHK Nomor P.68 Tahun 2016.1

Titik Balik Kimia: Menstabilkan Reaktor dari pH Asam

Sebelum perlakuan, air limbah domestik dari Panterik memiliki nilai pH sebesar 5, yang diklasifikasikan asam.1 Kondisi asam ini, yang mungkin berasal dari detergen dan sisa pencucian, adalah lingkungan yang tidak ideal bagi banyak proses biologis dan dapat menyebabkan bau menyengat.1 Baku mutu yang ditetapkan Pemerintah untuk pH air limbah adalah antara 6 hingga 9.1

Setelah 6 hari perlakuan pengolahan, nilai pH meningkat signifikan menjadi 7, mencapai kondisi netral.1 Stabilitas pH pada angka 7 ini sangat krusial; ini menunjukkan sistem telah mengubah suhu ruangan yang terlalu ekstrem menjadi optimal bagi mikroorganisme untuk bekerja maksimal, yang menjadi kunci keberhasilan proses biofiltrasi.

Penyisihan Padatan Tersuspensi (TSS): Mencapai Kejernihan 92%

Total Padatan Tersuspensi (TSS) adalah salah satu parameter yang paling menonjol. Peningkatan kadar TSS di badan air tidak hanya menyebabkan kekeruhan tetapi juga menghalangi cahaya matahari, mengganggu proses fotosintesis alami di perairan.1

Data menunjukkan bahwa sistem ini sangat efektif dalam menjebak padatan. Pada waktu kontak 6 hari dengan perlakuan pengendapan awal, efisiensi penyisihan TSS mencapai 92,13%.1 Efisiensi sebesar ini sangat luar biasa. Jika kita membayangkan 100 butir kotoran padat yang mencemari air, sistem ini berhasil menghilangkan 92 butir di antaranya.

Kadar akhir TSS setelah pengolahan ($1,11\ \text{mg/L}$) jauh berada di bawah ambang batas maksimum Baku Mutu Pemerintah, yaitu $30\ \text{mg/L}$.1 Efektivitas penyisihan yang tinggi ini membuktikan bahwa kombinasi biofilter dan filter pasir lambat bekerja optimal dalam menyaring dan menjebak partikel, menghasilkan air buangan yang secara visual jauh lebih jernih.

 

Mengurangi Beban Organik (BOD): Menghela Napas Ekosistem Sungai

Biological Oxygen Demand (BOD) mengukur seberapa banyak oksigen yang dibutuhkan mikroorganisme untuk mengurai materi organik. Penurunan BOD menunjukkan pengurangan beban polusi organik. Baku Mutu BOD maksimal yang diizinkan adalah $30\ \text{mg/L}$.1

Dengan perlakuan pengendapan awal, sistem berhasil mencapai efisiensi penyisihan BOD sebesar 77,28% setelah 6 hari.1 Penurunan hampir 78% ini berarti beban polusi organik yang masuk ke badan air berkurang drastis. Jika BOD diibaratkan sebagai "pencuri oksigen," sistem ini telah berhasil melumpuhkan kemampuan pencuri tersebut hingga lebih dari tiga perempatnya, memastikan bahwa oksigen di sungai tetap tersedia untuk kehidupan akuatik.

Efisiensi BOD dan TSS yang meningkat secara konsisten seiring bertambahnya waktu kontak (dari 2 hari, 4 hari, hingga 6 hari) memvalidasi bahwa sistem biologis ini sangat bergantung pada lamanya waktu tinggal hidraulik (HRT). Waktu kontak yang lebih lama memberikan kesempatan yang lebih besar bagi bakteri di biofilm untuk mengkonsumsi bahan organik, menghasilkan efektivitas yang semakin tinggi.

 

Kisah Dua Hasil: Pelajaran Krusial dari Pengendapan Awal (Pre-Treatment)

Perbandingan kinerja antara sistem dengan dan tanpa perlakuan awal pengendapan 24 jam merupakan temuan paling praktis bagi para perencana infrastruktur sanitasi. Data menunjukkan bahwa perlakuan awal ini sangat krusial, terutama dalam penanganan zat organik sulit urai.

Perbandingan Kinerja Dasar

Meskipun sistem biofilter menunjukkan ketahanan yang baik bahkan tanpa pengendapan awal, pengendapan tetap memberikan lonjakan kinerja.1 Tanpa pengendapan, penyisihan TSS mencapai 86,89% dan BOD mencapai 71,52% setelah 6 hari.1

Namun, pentingnya pengendapan terlihat paling jelas pada parameter Chemical Oxygen Demand (COD), yang mengukur total zat organik, termasuk yang sulit terurai secara biologis.

Misteri COD: Efisiensi Anjlok Tanpa Sedimentasi

Parameter COD menunjukkan perbedaan kinerja yang sangat ekstrem:

Kondisi Pengolahan (6 Hari) - Efisiensi Penyisihan COD

Dengan Pengendapan Awal: 58,83%

Tanpa Pengendapan Awal: 26,92%

Efisiensi penyisihan COD anjlok lebih dari separuh, sekitar 32% poin penurunan, ketika langkah pengendapan awal dilewatkan.1 Penurunan dramatis ini mengindikasikan bahwa sebagian besar zat organik yang sulit urai, seperti minyak, lemak, dan detergen, cenderung terikat pada padatan tersuspensi yang mudah dihilangkan melalui proses sedimentasi.1

Melewatkan pengendapan awal memaksa bakteri di biofilter bekerja jauh lebih keras untuk mengurai polutan yang seharusnya sudah dihilangkan secara fisik. Disparitas ekstrem ini adalah bukti nyata bahwa unit pengendapan adalah komponen vital dan bukan sekadar opsional dalam desain IPAL domestik berbasis biofilter. Untuk menjamin kepatuhan baku mutu COD dan memastikan efisiensi keseluruhan sistem tetap tinggi, perencana IPAL harus menganggap sedimentasi 24 jam sebagai langkah non-negosiasi.

 

Menguji Batasan: Kritik Realistis dan Peta Jalan Menuju Penerapan Skala Penuh

Meskipun sistem biofilter bermedia sedotan plastik telah terbukti sukses dalam uji efisiensi baku mutu, penerapannya pada skala penuh memerlukan evaluasi realistis dan kritis.

Keterbatasan Skala dan Variabilitas Debit

Kritik realistis pertama terletak pada skala penelitian. Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium di Universitas Serambi Mekkah.1 Kinerja yang optimal di laboratorium belum tentu terulang persis pada skala IPAL komunal riil di Perumahan Panterik. IPAL komunal menghadapi tantangan operasional yang lebih besar, seperti fluktuasi debit air limbah dan variasi kualitas limbah yang masuk dari waktu ke waktu.1

Selain itu, efektivitas proses diukur pada waktu tinggal yang relatif singkat (maksimal 6 hari).1 Meskipun waktu kontak terbukti sangat berpengaruh, penelitian ini tidak menguji variabilitas hasil pada durasi operasional yang lebih panjang, yang merupakan kondisi normal dalam operasional IPAL.1

• Saran Tindak Lanjut: Mengingat keterbatasan ini, penelitian masa depan harus diuji dalam skala yang lebih besar (pilot project) untuk menentukan secara akurat debit air, volume, dan kapasitas pengolahan limbah domestik sebelum direncanakan untuk pembangunan IPAL komunal.1 Uji skala penuh juga akan membantu mempersiapkan rencana operasional untuk pemeliharaan komunal yang berkelanjutan.

Jaminan Keamanan Pangan dan Kesehatan: Perlunya Uji Mikrobiologis

Aspek penting lainnya adalah keamanan biologis. Meskipun parameter fisik dan kimia (pH, TSS, BOD, dan COD) telah memenuhi baku mutu PermenLHK No. 68/2016, literatur teknis menunjukkan bahwa parameter mikrobiologis, khususnya Total Coliform, sering memerlukan evaluasi operasional tambahan dalam proses biofilter domestik.1

Air buangan yang akan dibuang ke badan air harus tidak hanya bersih dari padatan dan zat organik, tetapi juga aman secara higienis, terutama karena limbah domestik mengandung feses. Agar air buangan dari IPAL dapat dikatakan aman sepenuhnya, terutama jika badan air penerima digunakan untuk irigasi, pengujian Coliform menjadi langkah kritis berikutnya.1 Pemerintah daerah perlu memastikan bahwa setiap implementasi skala penuh harus didampingi oleh evaluasi mikrobiologis yang ketat, memastikan bahwa solusi ini tidak hanya ramah lingkungan tetapi juga aman bagi masyarakat.

 

Dampak Nyata: Cetak Biru Sanitasi Mandiri di Indonesia

Riset ini telah membuktikan bahwa kombinasi biofilter bermedia sedotan plastik bekas dan filter pasir lambat merupakan pendekatan yang efektif dan berkelanjutan dalam pengolahan limbah domestik Perumahan Panterik.1

Keberlanjutan dan Pengurangan Biaya

Keberhasilan pengolahan yang mencapai baku mutu dengan media yang berasal dari limbah plastik bekas dan pasir laut lokal 1 adalah kemenangan bagi keberlanjutan dan kemandirian ekonomi. Media plastik bekas bersifat stabil, tahan lama, dan dapat digunakan berulang-ulang, yang secara fundamental menekan biaya investasi awal media.1

Secara operasional, sistem biofilter memiliki kemudahan operasional dan menghasilkan sedikit lumpur.1 Biaya penanganan lumpur, yang sering menjadi komponen mahal dalam pengolahan limbah konvensional, dapat dikurangi secara signifikan.

Pernyataan Dampak Nyata Jangka Panjang

Jika model pengolahan air limbah domestik pada perumahan ini dapat diterapkan secara masif sebagai program IPAL komunal di seluruh perumahan padat di Banda Aceh dan Aceh pada umumnya, model biofilter berbasis limbah lokal ini dapat mengurangi biaya konstruksi dan operasional hingga 50% dibandingkan teknologi konvensional yang sering bergantung pada bahan impor, sekaligus memberikan nilai tambah ekologis melalui pengurangan volume sampah plastik. Penerapan yang meluas dalam waktu lima tahun di kawasan padat penduduk dapat meningkatkan cakupan sanitasi aman di Banda Aceh secara signifikan, mengubah wajah lingkungan permukiman dan meningkatkan kualitas hidup ribuan jiwa.

Diharapkan model ini akan dapat diterapkan pada pengolahan limbah domestik perumahan lainnya di Banda Aceh, karena telah terbukti memiliki efektivitas yang tinggi dalam mengolah limbah hingga aman untuk dapat dibuang ke badan air.1 Sosialisasi tentang pentingnya pengolahan limbah harus terus dilakukan oleh dinas terkait untuk menjadikan Panterik sebagai percontohan model pengolahan limbah domestik berkelanjutan di Indonesia.

 

Sumber Artikel:

Handika, R., Viena, V., & Bahagia. (2023). Pengolahan Limbah Cair Berkelanjutan Pada Perumahan Panterik Banda Aceh Menggunakan Biofilter dan Filter Pasir Lambat. Jurnal Serambi Engineering, VIII(3), 6501–6510.