Kebutuhan Oksigen Biologi atau Biological Oxygen Demand (BOD) dan Kebutuhan Oksigen Kimia atau Chemical Oxygen Demand (COD) adalah dua parameter penting untuk mengukur tingkat pencemaran air limbah industri tidak terkecuali untuk industri pertambangan. Alasan utamanya adalah dapat terjadinya kerusakan lingkungan akibat adanya persaingan kebutuhan oksigen antara makhluk hidup akuatik dan kebutuhan untuk mengoksidasi partikel organik dalam air tersebut. Di sisi lain, besarnya nilai BOD dan COD dapat berdampak pada nilai total suspended solid (TSS) yang dapat mengakibatkan permukaan air tertutup oleh partikel organik yang dapat mengubah warna air bahkan menghalangi masuknya cahaya matahari sehingga fotosintesis tumbuhan air ataupun mikroorganisme air dapat terganggu. Oleh karena itu, dua parameter tersebut merupakan parameter wajib yang harus dipantau sebelum air limbah dibuang ke lingkungan sesuai dengan Peraturan Menteri Nomor 5 Tahun 2014 dimana disebutkan bahwa nilai Biochemical Oxygen Demand (BOD) dan Chemical Oxygen Demand (COD) wajib dibawah batas maksimum yang tertera pada baku mutu.

Limbah Pertambangan

Air limbah kegiatan pertambangan adalah air yang berasal dari kegiatan penambangan yang meliputi penggalian, pengangkutan dan penimbunan baik pada tambang terbuka maupun tambang bawah tanah dimana limbah ini terdiri dari berbagai jenis batuan, overburden, slurry dan tailing. Pemrosesan fisik dan kimia lebih lanjut dari berbagai bahan menghasilkan limbah tambahan dari operasi penambangan. Banyak kegiatan pertambangan yang terkadang menjadi tidak terkendali, sehingga menimbulkan berbagai dampak bagi masyarakat dan lingkungan karena mencemari dan dapat membahayakan ekosistem air sekitar seperti air sungai dan air laut. Apalagi jika air sungai tersebut dikonsumsi pula oleh masyarakat sekitar.

Limbah pertambangan yang dihasilkan industri seringkali sangat asam dan tinggi padatan tersuspensi. Air asam tambang ini terbentuk karena adanya oksidasi beberapa mineral  besi dan sulfida logam seperti pirit (FeS2), pirhotit (FexSx), galena (PbS ), kalkosit (CuS), kovelit (CuS), kalkopirit (CuFeS2), molibdenit (MoS), millerite (NiS), sfalerit (ZnS), dan arsenopirit (FeAsS2). Dengan adanya kandungan air asam ini, biasanya air limbah kegiatan pertambangan  memiliki  pH yang  rendah (3-4). Rendahnya  pH  ini  secara tidak  langsung  akan  mempengaruhi  nilai  BOD dan COD air limbah secara signifikan. 

BOD dan COD Sebagai Parameter Pencemaran Air dan Baku Mutu Air Limbah

Nilai BOD dan COD masih menjadi penentu baku mutu limbah air dan pencemaran perairan, baik itu laut, sungai, danau atau waduk selain beberapa parameter kunci lainnya. Dalam Peraturan  Menteri  lingkungan Hidup Indonesia nomor 5 tahun 2014 tentang Baku  mutu  air  limbah, untuk parameter BOD dan COD dalam pengelelolaan kegiatan industri pertambangan ditetapkan kadar maksimumnya adalah 50 dan 100 mg/L. Sedangkan dalam Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan RI No.5 tentang Pengolahan Air Limbah bagi Usaha dan/atau Kegiatan Pertambangan ditetapkan baku mutu air limbah untuk BOD dan COD  adalah 30 dan 100 mg/L untuk kegiatan tambang batu bara dan lignit; pasir besi dan bijih besi; bijih timah; tembaga; bijih nikel; bijih bauksit; dan bijih emas.  Pengukuran nilai BOD dan COD dalam kegiatan pertambangan ini penting karena:

1. BOD  penting  untuk  mengetahui  perkiraan jumlah oksigen yang akan diperlukan untuk menstabilkan   bahan   organik   yang   ada secara biologi;

2. untuk   mengetahui   ukuran   fasilitas   unit pengolahan limbah;

3. untuk   mengukur   efisiensi   suatu   proses perlakuan dalam pengolahan limbah; dan

4. untuk  mengetahui  kesesuaiannya  dengan batasan yang diperbolehkan bagi pembuangan air limbah

Untuk memastikan bahwa kadar BOD dan COD dari limbah cair yang akan dibuang ke lingkungan tidak melebihi ambang batas yang ditetapkan oleh pemerintah seperti yang telah dirincikan dalam Peraturan diatas, maka perlu dilakukan uji BOD dan COD.

1. Uji Biological Oxygen Demand (BOD)

Berdasarkan American Public Health Association (APHA) metode 5210, uji BOD dapat dilakukan dengan 3 metode yaitu titrasi, metode dilusi dan metode respirometrik. Metode titrasi yang dilakukan adalah secara Iodometri, sedangkan metode dilusi dilakukan dengan menggunakan DO-meter. Namun berbeda dari kedua metode ini, metode respirometrik memanfaatkan siklus pernafasan bakteri dengan mengukur tekanan gas oksigen yang ada pada tabung uji selama proses berlangsung. Secara umum, uji BOD dilakukan dengan menginkubasi sampel pada suhu 20°C selama 5 hari dan disebut sebagai BOD5, tetapi uji BOD juga dapat dilakukan selama 7 hari yang disebut BOD7 atau bahkan hingga 21 hari yang disebut sebagai BOD Ultimate (BOD21 / BODU). Kondisi yang harus diterapkan sebagai syarat dalam pengujian BOD adalah sebagai berikut :

a. Suhu sampel harus 20 ± 1°C dengan pH haruslah berkisar pada 6.5 – 7.5, dan sampel tidak boleh disimpan lebih dari 2 hari.

b. Jika sampel limbah telah mengalami proses desinfektasi dengan penambahan zat seperti klorin, klorin dioksida, ozon dan lain sebagainya, maka sampel harus melalui proses pre-treatment terlebih dahulu.

c. Jika bakteri toksik terkandung dalam sampel maka sampel harus melalui proses pre-treatment terlebih dahulu.

d. Jika sampel mengandung banyak bakteri nitrifikasi, maka pre-treatment perlu dilakukan, namun hal ini hanya jika uji BOD dilakukan lebih dari 5 hari.

e. Sampel tidak boleh mengandung logam berat sehingga pre-treatment perlu dilakukan jika sampel mengandung logam berat.

  f.  Bakteri yang terkandung dalam sampel haruslah cukup.

  g. Nutrient yang ditambahkan pada sampel haruslah cukup.

Uji BOD : Metode Respirometrik 

Metode respirometrik memanfaatkan bakteri aerob dengan mengestimasikan pada hari 0 (nol) nilai BOD adalah 0 mg/L, hal ini karena bakteri belum melakukan proses respirasi. Ketika respirasi bakteri telah terjadi, nilai oksigen pada botol uji akan perlahan menurun dengan meningkatnya volume gas karbon dioksida (CO2), namun gas ini tidak akan mengganggu proses karena akan ditangkap oleh padatan Alkali hiroksida seperti NaOH, KOH ataupun LiOH. 

Metode respirometrik menggunakan alat berupa sensor yang dapat membaca tekanan gas yang terdapat dalam botol uji selama analisa berlangsung. Alat pun dilengkapi dengan stirrer sehingga membantu mengoptimalkan uji BOD yang dilakukan. Adapun contoh tampilan Alat BOD Respirometrik ini ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Contoh Alat BOD dengan metode respirometrik

2. Uji Chemical Oxygen Demand (COD) 

Secara teori, parameter COD dapat diuji dengan cara titrimetri maupun spektrofotometri. Kedua metode ini telah tercantum dalam American Public Health Association (APHA) Nomor 5220 dan Standar Nasional Indonesia (SNI) Nomor 6989 Bagian 2 Tahun 2009 dan Tahun 2019. Kedua metode ini dijelaskan secara singkat sebagai berikut :

a. Metode Titrimetri

Prinsipnya adalah dengan mereduksi ion dikromat (Cr2O7^2-) sehingga menghasilkan ion Cr³⁺ dan menitar kelebihan ion dikromat yang tidak tereduksi dengan larutan Ferro Ammonium Sulfat (FAS) dengan adanya indikator ferroin. Metode ini dilakukan dengan tahapan refluks selama 120 menit (2 jam) pada suhu 150 ^oC yang dapat dilakukan secara terbuka ataupun tertutup dan dilanjutkan dengan tahap titrasi. 

b. Metode Spektrofotometri

Metode ini dilakukan dengan mengukur nilai COD pada sampel hasil destruksi dengan menggunakan alat spektrofotometer. Namun pada metode spektrofotometri, refluks yang bisa dilakukan hanyalah metode refluks tertutup pada suhu 150 ^oC selama 120 menit (2 jam). Reagen yang digunakan pada tahap refluks ini adalah kalium dikromat dalam suasana asam. Reaksi yang terjadi pada tahap refluksi yakni reduksi ion dikromat menjadi ion kromat akibat adanya partikel organik dalam sampel.

Sampel hasil refluks kemudian diuji dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 420 nm atau 600 nm. Panjang gelombang 420 nm digunakan untuk nilai COD sampel yang lebih kecil atau sama dengan 90 mg/L, sedangkan panjang gelombang 600 nm digunakan untuk nilai COD sampel dalam range 100 - 900 mg/L.

Untuk mempermudah analis melakukan pengujian COD, analis dapat menggunakan reaktor khusus COD, reagen khusus COD dan spektrofotometer yang telah dibekali program khusus untuk analisa COD. Berikut adalah tampilan dari reagen dan alat - alat analisa COD.

Gambar 2. Tampilan Alat dan Reagen untuk Analisis COD (a) Reaktor COD (b) Reagen Khusus COD (c) Alat Spektrofotometer

Referensi:

American Public Health Association (APHA). Standard Method 5210 : Biochemical Oxygen Demand”

American Public Health Association (APHA). Standard Method 5220 : “Chemical Oxygen Demand”

Kementerian Lingkungan Hidup. 2014. "Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2014 Tentang Baku Mutu Air Limbah"

Peraturan Menteri Lingkuhan Hidup dan Kehutanan RI No.5 tentang Pengolahan Air Limbah bagi Usaha dan/atau Kegiatan Pertambangan

Santoso, A. 2018. Keragaan Nilai DO, BOD dan COD di Danau Bekas Tambang. Jurnal Teknologi Lingkungan: Vol 19 No.1. BPPT: Pusat Teknologi Lingkungan.

Sumber Aneka Karya Abadi. 2022. Optimalisasi Uji Chemical Oxygen Demand (COD) dan Biochemical Oxygen Demand (BOD). Jakarta

Hach. 2022. Metal & Mining Industry. USA: Hach.