Kecamatan Semampir merupakan salah satu kecamatan di Kota Surabaya yang memiliki kepadatan penduduk yang tinggi. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik Kota Surabaya tahun 2018, kepadatan penduduk Kecamatan Semampir pada hasil registrasi penduduk yakni 32.904 jiwa/km². Kepadatan penduduk tinggi disebabkan oleh peningkatan jumlah penduduk yang tidak diiringi dengan bertambahnya luas wilayah. Akibatnya kepadatan penduduk tinggi menyebabkan menurunnya kualitas lingkungan (Prameswari, 2014). Hal ini terbukti bahwa berdasarkan Laporan Studi EHRA (Environmental Health Risk Assessment) Kota Surabaya 2010, Kecamatan Semampir berada pada kluster 4 (area beresiko tinggi) terhadap kesehatan lingkungan dan rawan sanitasi.

Gambar 1. Peta Kecamatan Semampir

Berdasarkan data Dinas Kesehatan Kota Surabaya tahun 2018 di Puskesmas Sidotopo, Puskesmas Wonokusumo, dan Puskesmas Sawah Pulotercatat 2.218 orang yang terkena penyakit diare. Penanggulangan penyakit diare dapat dilakukan dengan upaya perbaikan sanitasi (Umiati, 2009). Hal ini juga belum sesuai dengan target Rencana Pembangunan Jangka Menengah Nasional (RPJMN) tahun 2015 - 2019 yakni 100 : 0 : 100, dimana 100% dalam pelayanan air bersih, 0% kawasan permukiman kumuh, dan 100% sanitasi yang layak. Oleh karena itu, pentingnya upaya perbaikan sanitasi dalam pemenuhan salah satu target RPJMN 2015-2019 maka 2 dilakukan perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) domestik di Kecamatan Semampir Kota Surabaya.

Surabaya adalah kota metropolitan dengan penduduk lebih dari 3 juta jiwa (BPS, 2019). Kebutuhan air untuk metropolitan adalah sekitar 200 liter/orang/hari, untuk kebutuhan domestik dan hidran umum (Ditjen Cipta Karya, 1996). Air di Surabaya sebgaian besar diperloeh dari Kali Surabaya dengan kapasitas eksisting 8.4 m³/detik (Persada dan Purnomo, 2018). Perusahaan Daerah Air Minum Kota Surabaya mendapat konsesi maksimum penggunakan Kali Surabaya sebesar 10.5 m³/hari. Sedangkan, kualitas air di Kali Surabaya terus menurun dikarenakan insdustri sepanjang Kali Surabaya memanfaatkan, sekaligus membuang limbah ke badan air Kali Surabaya. Jika tidak dilakukan tindakan pencegahan, Kota Surabaya diproyeksikan akan defisit air bersih sebesar 2.3 m³ per detik pada tahun 2035 (Persada dan Purnomo, 2018). Dibutuhkan upaya penghematan penggunaan air bersih di Kota Surabaya, salah satunya adalah konsep Reduce, Reuce, and Recycle (3R).

Menurut Himmelblau (1989), penggunaan sistem recycle pada suatu proses, akan menyebabkan akumulasi zat zat yang tidak bereaksi. Dalam kasus ini, zat-zat yang mungkin untuk terakumulasi adalah logam-logam berat, garam-garam, dan zat-zat penyebab kesadahan, yang tidak berkurang selama proses pengolahan air dengan IPAL. Diperlukan arus purge agar zat zat tersebut tidak terakumulasi. Potensi air purge untuk dimanfaatkan cukup besar, dikarenakan kualitas arus purge sama dengan kualitas arus yang di recycle.

Alternatif system IPAL untuk Kecamatan Semampir adalah dengan melakukan pembangunan IPAL komunal yang terdiri dari unit Kolam pengendap awal dan grease trap, Anaerobic Baffled Reactor (ABR), Anaerobic Filter (AF), Kolam Aerobic dengan Microbubble Generator (MBG) dan kolom adsorpsi dengan karbon aktif.

1. Anaerobic Baffled Reactor

Bangunan ABR memiliki kegunaan menampung kotoran dan air penggelontor (black water) dari kakus/jamban dan air bekas mandi,cuci, dan air limbah dapur non kakus (grey water). Aliran air di ABR yakni turun naik yang diakibatkan adanya baffle. Penurunan COD dalam ABR yakni mencapai rentang 85% - 90% dan penurunan BOD sekitar 70% - 95% (Gutterer dkk., 2009). Pengolahan air limbah domestik dengan ABR akan menghasilkan gas dan endapan lumpur yang harus dibuang setiap 2-3 tahun menggunakan truk penyedot tinja (Soedjono, 2010). Komposisi gas yang dihasilkan pada proses anaerobik berkisar antara 60% - 70% gas metan dan 30% - 40% karbon dioksida (Nguyen dkk.,2010). Contoh desain Anaerobic Baffled Reactor (ABR) dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Contoh Desain ABR (Tilley, 2008)

ABR cocok diterapkan di lingkungan kecil dan ABR cocok digunakan untuk mengolah berbagai jenis air limbah dengan konsentrasi BOD >150 mg/l. Menurut Pamsimas (2011), analisis terhadap kekurangan dan kelebihan ABR adalah sebagai berikut:

Tabel 1. Kelebihan dan Kekurangan ABR dalam IPAL

Menurut Sasse (1998), kriteria desain ABR yang berfungsi dengan baik adalah sebagai berikut:

Tabel 2. Kriteria Desain ABR (Sasse, 1998)

                     ABR cocok digunakan pada tahap awal pengolahan limbah pada Kecamatan Semampir karena tipikal limbah cair yang memiliki kandungan zat organik (COD) tinggi.

2. Anaerobic Filter

Filter anaerobik yakni tangki septik yang terdiri dari satu atau lebih kompartemen (ruang) yang dipasangi filter. Filter terbuat dari bahan alami seperti kerikil, sisa arang, bambu, batokkelapa atau plastik yang dibentuk khusus. Pada unit ini, terdapat bakteri aktif untuk memicu proses. Bakteri aktif didapatkan darilumpur tinja tangki septik dan disemprotkan pada materi filter,namun diperlukan 6-9 bulan untuk menstabilkan bakteri diawal proses. Pemeliharaan pada filter anaerobik yakni dengan pembersihan filter karena semakin lama penggunaan filter anaerobik maka padatan dan biomassa menebal dan dapat meyumbatpori-pori filter, sehingga menurukan efisiensi removalnya (Soedjono, 2010).

Gambar 3. Contoh Desain Anaerobic Filter (Tilley, 2008)

Aerobic Filter, menurut Morel dan Diener (2006) memiliki kelebihan serta kekurangan sebagai berikut:

Tabel 3. Kelebihan dan Kekurangan AF dalam IPAL

3. Microbubble Generator

Salah satu teknologi yang digunakan dalam aerobic biofilter adalah microbubble generator (MBG). Teknologi ini menghasilkan gelembung udara dengan ukuran mikro (< 200 µm). MBG bekerja dengan mekanisme sirkulasi air, beda seperti aerator pada umumnya yang bekerja dengan kompresor. Beberapa tipe MBG yaitu orifice porous pipe, spherical body porous pipe, dan spherical body drilled holes (Deendarlianto, dkk., 2015). Tipe orifice porous pipe memberikan performa yang paling baik.

Gambar 4. Orifice Porous Pipe

Sumber : Sadatomi., dkk., 2012

Prinsip kerja MBG adalah fluida cair yang bertekanan tinggi akibat dorongan dari tenaga pompa mengalir melalui celah sempit masuk ke bagian dalam MBG sehingga menyebabkan naiknya kecepatan alir fluida. Kecepatan alir yang semakin besar mengakibatkan adanya perbedaan tekanan antara ruang dalam MBG dan lingkungan sehingga udara dari lingkungan tersedot masuk dalam MBG. Aliran turbulen dalam MBG menyebabkan udara yang masuk terpecah menjadi microbubble (Sadatomi, dkk, 2012, dalam Asa, 2019). MBG memerlukan sirkulasi air yang cukup banyak dan deras sehingga penggunaan bakteri attach media lebih baik.

Berikut merupakan beberapa keuntungan teknologi MBG (Asa, 2019):

1. Luas permukaan total gelembung per satuan volume besar, sehingga area transfer O₂ menjadi lebih besar
2. Bahan organik mengalami micromixing sehingga dapat terdistribusi dengan baik di seluruh lapisan biofilm
3. Waktu tinggal gelembung lama sehingga koefisien transfer massa lebih besar (Budhijanto, dkk., 2015)
4. Konsumsi energi MBG lebih kecil dibandingkan dengan aerator diffuser. Pada pengolahan air lindi dalam tangki 1000 L yang dilakukan Driya, 2017, didapatkan hasil bahwa rasio DO/energi aerator diffuser sebesar 1,9.10^-3 mg/L.Wh, sedangkan MBG mencapai 0,017 mg/L.Wh. Hal ini menunjukkan bahwa MBG mengurangi biaya operasi

4. Bak Sand Filter

Sand filter menyaring partikulat yang masih terikut dalam hasil keluaran unit aerasi. Air yang keluar dari unit sand filter dapat langsung diapakai oleh warga sehingga penghematan air dapat dilakukan dan kualitas air yang didapat bisa dikontrol dengan baik. Sand filter akan dilengkapi automatic backwash sehingga dapat bekerja secara terus menerus menghemat biaya perawatan. Sistem pengolahan limbah yang diusulkan diharapkan dapat menjadi referensi bagi pemerintah dan dinas terkait untuk membuat instalasi pengolahan limbah yang hemat energi, efisien dan murah untuk dibangun. Selain dapat diterapkan pada Kecamatan Semampir, sistem ini dapat pula diterapkan pada kota besar lain di Indonesia sehingga diharapkan pada 2045 pada saat Indonesia Emas nanti, Indonesia akan bebas dari krisis air bersih.

#HariAirDuniaXXIX2021 #SigapMembangunNegeri #MengelolaAirUntukNegeri

REFERENSI

Asa, Pramesti. 2019. Evaluasi Efektivitas Kinerja Bioreaktor Skala Rumah Tangga Dengan Aerasi Menggunakan Microbubble Generator Untuk Penguraian Bahan Organik Dalam Grey Water. Tesis Program Studi Magister Teknik Kimia Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta
Badan Pusat Statistik. 2019. Kecamatan Semampir Dalam Angka
Deendarlianto, Wiratni, Tontowi,A.E., Indarto & Iriawan A.G. 2015. The Implementation Of A Developed Microbubble Generator On The Aerobic Wastewater Treatment. International Journal of Technology. pp. 924–930.
Dinas Kesehatan Kota Surabaya. 2015. Profil Kesehatan Kota Surabaya.
Tilley, E., Christoph L., Antoine M., Chris Zurbrügg, dan Roland S. 2008. Compedium of Sanitation Systems and Technologies. Dübendorf, Switzerland: Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology (Eawag).
Sadatomi, M., Kawahara, A., Matsuura, H., & Shikatani, S. (2012) ‘Micro-bubble generation rate and bubble dissolution rate into water by a simple multi-fluid mixer with orifice and porous tube’, Experimental Thermal and Fluid Science. Elsevier Inc., 41, pp. 23–30.
Sasse, Ludwig. 1998. Decentralised Wastewater Treatment in Developing Countries (DEWATS). Jerman: BORDA.
Soedjono, Eddy S., Teguh Wibowo, Sarityastuti santi S., dan Cees Keetelaar. 2010. Buku Referensi Opsi Sistem dan Teknologi Sanitasi. Jakarta: TTPS

Ikuti tulisan menarik Khabib Abdul Aziz lainnya di sini.