Di negara-negara berkembang, termasuk Indonesia, limbah domestik menyumbang sekitar 85% pencemaran air. Senyawa organik koloid dan partikel tersuspensi yang dihasilkan oleh aktivitas antropogenik dapat muncul di lingkungan perairan dan mengakibatkan kekeruhan air. Penggunaan deterjen, sabun, dan sampo meningkatkan konsentrasi fosfat dan pH badan air penerima. Urin, buangan air besar, dan air limbah industri adalah sumber utama ammonia. Peningkatan kadar nitrogen dan fosfat dalam badan air mengakibatkan perkembangbiakan tumbuhan dan alga serta menghambat penetrasi sinar matahari ke kolom air. Akibatnya, fenomena ini dapat mengganggu keseimbangan ekologi dan fungsi organisme akuatik.
Upaya untuk menangani hal tersebut adalah dengan mengolah air limbah domestik sebelum dibuang. Jenis teknologi teknologi pengolahan air limbah konvensional yang dapat menjadi pilihan terjangkau adalah dengan filter pasir lambat intermiten (ISSF). ISSF tidak memerlukan bahan kimia (koagulan) dan dapat dengan mudah digunakan dalam skala rumah tangga. Selain itu, ia memiliki efisiensi penyisihan yang baik untuk kekeruhan, TSS, dan coliform. Selama proses penyaringan pasir lambat, lapisan biofilm, berukuran ketebalan beberapa milimeter, berkembang pada permukaan lapisan pasir halus, yang biasa disebut sebagai Schmutzdecke. Masa aklimatisasi berperan penting dalam pembentukan biofilm. Lapisan biofilm dan schmutzdecke yang terbentuk setelah periode aklimatisasi yang cukup menciptakan kesenjangan yang lebih sempit antara medium, memungkinkan waktu kontak yang lebih tinggi antara bakteri dan polutan, yang dapat meningkatkan kinerja keseluruhan dari filter pasir lambat.
Berdasarkan hal tersebut, penelitian ini ditujukan untuk menilai efektivitas ISSF dalam pemurnian air limbah dan untuk menguji keberadaan lapisan schmutzdecke melalui analisis mikroskop. Investigasi ini mengeksplorasi dampak komposisi medium yang berbeda dan pentingnya periode aklimatisasi. Selain itu, penelitian ini menyelidiki potensi pemanfaatan limbah cangkang kerang sebagai media alternatif dan mengkaji dampak dari berbagai periode aklimatisasi. Hasil yang disajikan diharapkan dapat menjelaskan pengaruh bahan limbah (khususnya cangkang kerang darah) yang digunakan sebagai media alternatif dan lama aklimatisasi terhadap kinerja ISSF dalam menghilangkan polutan dari air limbah.
Rangkaian unit ISSF terdiri dari 1 unit filter pasir kasar horizontal (HRF) dan 2 unit ISSF. HRF dibuat dari papan akrilik setebal 10 mm dan berfungsi sebagai unit pra-perawatan, sedangkan dua unit (ISSF) dibuat dari kaca setebal 10 mm. HRF dibuat dari 3 kompartemen (total volume efektif 0,03 m3) dimana kompartemen pertama diisi kerikil kasar (ø 3 cm), kompartemen kedua diisi kerikil sedang (ø 2 cm), dan kompartemen terakhir diisi dengan kerikil kecil (ø 1 cm). Untuk ISSF, dua kombinasi media digunakan (pasir halus + kerang darah [SC] dan hanya kerang darah [CC]) dengan total volume efektif 0,04 m3. Cangkang kerang darah (Anadara granosa) yang digunakan adalah ukuran efektif (ES) sebesar 0,25 mm dan 0,42 mm.
ISSF dioperasikan dalam dua periode aklimatisasi berbeda, yaitu 14 dan 28 hari. Sistem dioperasikan selama 10 hari untuk setiap periode aklimatisasi dengan waktu hidup 16 jam dan 8 jam mati. Fokus pengolahan pada parameter kekeruhan, amonia, dan fosfat. Pembentukan Schmutzdecke diamati pada setiap periode aklimatisasi, dengan mengamati terbentuknya struktur berlendir pada bagian atas medium.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa media SC (pasir+kerang) menunjukkan penghilangan kekeruhan yang jauh lebih tinggi (p < 0,05) dibandingkan dengan media CC (hanya kerang), yaitu 45,99 ± 26,84 % vs. 3,79 ± 9,35 %. Media CC menunjukkan penghilangan amonia yang sedikit lebih tinggi (p > 0,05) (23,12 ± 20,2 % vs. 16,77 ± 16,8 %) dan fosfat (18,03 ± 11,96 % vs 13,48 ± 12 %). Jika dibandingkan dengan periode aklimatisasi, periode aklimatisasi pada hari ke-28 menunjukkan kinerja keseluruhan yang lebih tinggi dibandingkan periode aklimatisasi pada hari ke-14. Optimalisasi lebih lanjut perlu dilakukan untuk mendapatkan nilai efluen di bawah batas yang diperbolehkan secara nasional, karena parameter amonia dan fosfat masih sedikit lebih tinggi. Analisis SEM mengkonfirmasi pembentukan biofilm pada kedua media setelah 28 hari aklimatisasi; dengan analisis lebih lanjut mengenai formasi schmutzdecke perlu dilakukan untuk memperkaya hasil.
Berdasarkan hasil penelitian di atas, temuan kami menunjukkan bahwa penggunaan dua periode aklimatisasi yang berbeda mempengaruhi penghilangan rezim parameter di ISSF. Dengan aklimatisasi 14 hari, SC mengungguli CC dalam hal kekeruhan dan penyisihan fosfat, sedangkan pada aklimatisasi 28 hari, CC mengungguli SC dalam hal penyisihan amonia dan fosfat. Perbedaan rezim sistem disebabkan oleh kondisi tunak dan stabilitas biofilm di dalam sistem ISSF, yang ditunjukkan oleh pemindaian mikroskop elektron.
Penulis: Nurina Fitriani
Artikel ini dapat diakses pada:
https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e22577
