Ringkasan
Pencemaran air sungai merupakan salah satu masalah lingkungan terbesar di dunia sebagai dampak dari pembangunan wilayah yang tidak terkendali, khususnya yang terjadi di negara berkembang. Semua aliran pada badan air secara alamiah membawa sejumlah kontaminan dalam ukuran yang terbatas, akan tetepi aktivitas antropogenik menyebabkan pencemaran menjadi semakin parah dan sulit dikendalikan. Dikelilingi oleh daerah paling maju dan dengan jumlah penduduk terpadat di Indonesia, Sungai Cikapayang dikenal berfungsi sebagai pengendali ekologis, termasuk penyediaan air untuk perumahan dan menjaga kesuburan tanah di sepanjang daerah aliran sungai. Sungai Cikapayang merupakan salah satu anak sungai Cikapundung yang terletak di pusat Kota Bandung. Sungai ini menjadi tempat pembuangan limbah cair domestik dari permukiman di kawasan Dago dan sekitarnya. Berbagai upaya telah dilakukan oleh Pemerintah Kota Bandung untuk mengurangi tingkat pencemaran, seperti merestorasi sungai dan menambahkan fasilitas pengolahan air lengkap di bagian hulu Sungai Cikapayang, Balai Kota Bandung. Namun upaya ini justru mengakibatkan biaya operasional perawatan sungai membengkak dan tidak efesien. Perbaikan desain saluran sungai hasil restorasi untuk mendukung pengolahan secara alami juga tidak menghasilkan penyisihan yang signifikan. Telah dilaporkan pencemaran Sungai Cikapayang didominasi oleh peningkatan konsentrasi parameter fisik, yaitu Total Suspended Solid (TSS). Aliran air sungai dikeluhkan mengganggu estetika perkotaan karena muncul bau busuk, keruh, dan dipenuhi lumpur hitam pekat terutama ketika musim kemarau.
Limbah cair domestik mengandung TSS dengan konsentrasi yang bervariasi dari 25-183 mg.L-1 yang besarannya bergantung dari jumlah penduduk, jenis aktivitas penduduk, jenis serta jumlah input dalam kegiatan yang menghasilkan limbah. TSS dapat mencakup berbagai jenis material, seperti lumpur, tumbuhan, dan hewan yang telah terdekomposisi yang dapat terperangkap oleh media filter. Perpindahan TSS dalam aliran merupakan bagian penting dari siklus material terutama untuk karbon, nitrogen, dan siklus kimia kehidupan lainnya di suatu perairan. Bertambahnya konsentrasi TSS maka akan mengakibatkan pencemaran terus meningkat. Topik ini telah mendapat perhatian besar oleh banyak karya penelitian terkait yang telah dilakukan di banyak daerah, seperti Sungai Yangtse, Sungai Yellow (Tiongkok Utara), Changjiang (Provinsi Hubei – Tiongkok), Sungai Jin (Tiongkok), Sungai Kaoping (Taiwan), Delta Sungai Pearl (Provinsi Guangdong – Tiongkok Selatan), Sungai Elemi (Nigeria), Sungai Nomi (Tokyo – Jepang), Sungai Pará (Brazil), Sungai Hau (Vietnam), dan Sungai Nakdong (Korea). Beberapa waktu belakang ini (lebih dari 20 tahun), Banyak penelitian menganalisis strategi pengelolaan untuk mengurangi tingkat pencemaran sungai akibat tingginya suspended solid. Banyak teknologi dan cara yang diujicobakan di berbagai tempat dengan tingkatan pencemaran sungai yang berbeda. Uji coba yang dilakukan di laboratorium menggunakan air asli dari sungai, dan sebagian lainnya ada yang membuat secara artifisial dengan konsentrasi berdasarkan data pencemar di sungai. Namun, tingkat penyisihan belum diketahui apakah memiliki kemampuan penyisihan yang sama ketika penemuan skala laboratorium diaplikasikan di badan air dengan segala keterbatasan di lapangan, seperti adanya gangguan sampah yang ikut dalam aliran sungai, debit yang fluktuatif dan bisa neningkat secara tiba tiba karena adanya input dari luar sistem yang menyebabkan tekanan aliran menjadi besar, maupun faktor gangguan dari manusia atau kurangnya perawatan oleh pihak pengelola.
Mineral wool menjadi salah satu produk media filter yang diteliti mampu mengurangi TSS pada skala laboratorium. Mineral wool memiliki kapasitas adsorpsi dan kontak permukaan material cukup tinggi, densitas yang rendah, serta mudah dalam pengaplikasiannya di lapangan. Mineral wool memiliki kadar jenuh air dua kali lebih tinggi dari media granular lainnya sehingga apabila diaplikasikan pada skala lapangan tidak akan menyebabkan blocking terhadap aliran air. Studi penggunaan mineral wool sebagai media filter dilakukan oleh Aphirta (Akademisi Institut Teknologi Bandung – 2019) yang menguji mineral wool untuk mengetahui kapasitas penyisihan TSS dalam skala laboratorium menggunakan sistem Plug Flow Reactor (PFR). Bahan baku mineral wool yang digunakan berasal dari lava gunung berapi yang merupakan 100% material alami dan ramah lingkungan, mempunyai porositas yang sangat besar yang ditunjukkan dengan kapasitas retensi air 92% dengan berat 120 kg/m3 dan konduktivitas hidrolis 7 mm/detik. Penelitian ini berfokus pada percobaan skala laboratorium dengan menggunakan air buatan yang mirip dengan Sungai Cikapayang, dengan tujuan akhir mengetahui pengaruh support material buatan dalam upaya menyisihkan TSS pada sistem PFR. Percobaan dilakukan dengan tiga unit reaktor PFR bervolume 10.78 L yang diisi dengan mineral wool. Studi ini menghasilkan hasil penyisihan tertinggi sebesar 95% dan hasil paling rendah 71%.
Lokasi Eksperimen di Sungai Cikapayang
Sungai Cikapayang merupakan anak DAS Cikapundung yang terletak di sisi timur Balai Kota Bandung sepanjang Jalan Merdeka, Kota Bandung, Provinsi Jawa Barat, Indonesia dengan panjang total 400 m. Hulu sungai berada di sisi timur laut Taman Sejarah, sedangkan hilirnya berada di selatan Taman Badak. Sungai Cikapayang terletak pada daerah dengan iklim tropis dan memiliki suhu atmosfer tahunan rata-rata 22.63°C dan curah hujan 189.02 mm dari tahun 1970 sampai dengan 2020. Wilayah ini dipadati penduduk lebih dari 2.5 juta dengan laju pertumbuhan 0.43% selama 2010-2019, dengan ruang terbuka hijau sekitar 1090.54 Ha atau 6% dari luas Kota Bandung. Segmentasi sungai yang menjadi lokasi studi berada antara 107˚36’37.8”T 6˚54’37.5”S – 107˚36’37.3”T 6˚54’43.8”S. Sungai Cikapayang yang terletak di Balai Kota Bandung merupakan sungai hasil restorasi yang memiliki 12 segmen dengan panjang, lebar, serta kedalaman yang berbeda. Masing-masing segmen dibatasi terjunan dengan ketinggian bervariasi dari 15-30 cm. Segmen yang menjadi lokasi pengaplikasian media filter mineral wool adalah pada Segmen 2 dan 9. Pemilihan segmen mempertimbangkan pada kemudahan dalam pengaplikasian mineral wool di Sungai Cikapayang.
Mineral Wool
Media filter dalam penelitian ini menggunakan mineral wool (Gambar 2) dengan massa jenis 120 kg.m-3 dan kapasitas hidraulik 7 mm.s-1 (sebagai tipe I) serta massa jenis 70 kg.m-3 dengan kapasitas hidraulik 12 mm.s-1 (sebagai tipe II). Dimensi mineral wool yang diaplikasikan pada Sungai Cikapayang dibuat menyesuaikan panjang dan kedalaman masing-masing saluran setiap segmen yang menjadi titik pengamatan. Dalam pengaplikasiannya pada badan air, mineral wool dimasukan ke dalam kerangka penyokong yang terbuat dari alumunium agar material tetap kokoh dan dapat berfungsi sebagaimana mestinya terutama ketika musim penghujan, dimana debit serta kecepatan aliran berubah secara signifikan dan tiba-tiba. Pemasangan filter di saluran sungai dibuat serapat mungkin untuk memastikan tidak ada air yang lolos tanpa melewati filter dan mengganggu kualitas air terukur antara perlakuan sebelum-sesudah melewati filter mineral wool. Mineral wool tipe I ditempatkan di segmen 2 (koordinat 107˚36’37.8”T 6˚54’37.5”S) dengan dimensi filter berukuran 180x30x120 cm, sedangkan tipe II ditempatkan di segmen 9 (koordinat 107˚36’37.3”T 6˚54’43.8”S) dengan ukuran 325x30x100 cm.
Teknik Pengambilan Sampel Air
Sampel air diambil dari tengah sungai pada kedalaman 50 cm di bawah permukaan air secara manual menggunakan gayung plastik bergagang. Pengambilan sampel dilakukan pada 2 periode waktu untuk mengetahui pengaruh musim terhadap kualitas sungai, yaitu Januari 2018 – Maret 2019 (musim penghujan) dan April – Agustus 2019 (musim kemarau) menggunakan metode grab sampling setiap pukul 9 pagi dengan mempertimbangkan pengaruh puncak dari aktivitas domestik. Untuk menjaga kualitas sampel, maka pewadahan sampel menggunakan botol plastik berjenis polyethylene yang sudah dibersihkan dan dibilas menggunakan air sungai pada titik pengambilan yang sama sebanyak 3 kali pengulangan. Sampel dalam botol kedap udara kemudian dimasukkan ke dalam kotak dan diangkut ke laboratorium Kualitas Air Institut Teknologi Bandung untuk disimpan pada lemari pendingin bersuhu 4°C sebelum dianalisis. Setiap botol sampel diberi penanda berupa perlakuan (sebelum/sesudah); lokasi, tanggal, dan pukul pengambilan sampel; serta cuaca saat pengambilan sampel.
Kemampuan Filtrasi dengan Mineral Wool
Mineral wool sebagai media filter terbukti cukup efektif dalam menurunkan konsentrasi TSS di Sungai Cikapayang. Permukaan media filter yang dibuat semakin luas sangat relevan untuk penyisihan TSS yang optimal karena permukaan media bisa berinteraksi dengan padatan tersuspensi pada aliran air dan jumlah serat-serat lakunar yang dapat mengabsorbsi padatan menjadi semakin banyak. Mineral wool berhasil mencapai efisiensi penyisihan TSS rata-rata 31.43% dan hasil penyisihan optimum mencapai 65% di Sungai Cikapayang. Konsentrasi mineral yang semakin tinggi sebagai komposisi unsur penyusun masing-masing tipe berkorelasi positif terhadap kemampuan media untuk menyisihkan bahan TSS di badan air. Tingginya konsentrasi TSS di Segmen 2 sebagai hulu Sungai Cikapayang di Balai Kota Bandung, menyebabkan sulitnya mengidentifikasi pengaruh komposisi mineral pada media (Mg, Si, Al, Ca, dan Fe) terhadap kemampuan penyisihan TSS. Lingkungan sistem sungai antara segmen 2 dan segmen 9 termasuk di dalamnya perbedaan konsentrasi TSS di masing-masing segmen membuat sulitnya membandingkan kemampuan oleh media satu sama lain. Namun berdasarkan fakta-fakta yang diperoleh dari hasil penelitian diketahui bahwa secara fundamental mineral wool dapat digunakan sebagai on site supporting material untuk mengurangi tingkat pencemaran sungai di perkotaan yang rentang terhadap masalah urbanisasi akibat minimnya fasilitas pengolahan limbah cair domestik dan kesadaran masyarakat yang rendah terhadap dampak negatif dari buruknya sanitasi lingkungan.
