Uji Kekeruhan Air Limbah
Mengapa kekeruhan (turbidity) perlu diukur dan dipantau nilainya? Secara teori, sebab kekeruhan adalah karena adanya partikel - partikel tersuspensi yang terkandung pada badan air. Namun partikel tersuspensi ini tidak hanya partikel organik tetapi juga mikroorganisme, termasuk bakteri yang dapat menjadi sebab berbagai macam penyakit. Air dengan kekeruhan yang tinggi pun dapat menyebabkan lingkungan tercemar hingga erosi zona pantai. Oleh karena itu, pemantauan terhadap nilai kekeruhan air limbah (turbidity of wastewater monitoring) perlu dilakukan. Prosedur pengukuran kekeruhan ini tertulis pada Standar Nasional Indonesia (SNI) Nomor 06.6989 bagian 25 Tahun 2015, United States Environmental Protection Agency (USEPA) 180.1 dan International Organization for Standardization (ISO) 7027-1.
Kekeruhan atau turbiditas (turbidity) adalah parameter penentu tingkat kekeruhan air. Parameter ini dijadikan acuan untuk nilai baku mutu beberapa aplikasi seperti air limbah, air minum, air bersih, air laut, air permukaan dan sampel air lainnya. Umumnya, uji kekeruhan air dilakukan secara Nefelometri menggunakan alat Nefelometer. Hanya saja, metode Nefelometri bukan satu - satunya metode yang dapat digunakan untuk pengukuran nilai kekeruhan melainkan terdapat metode lainnya yakni turbidimetri yang dapat diaplikasikan untuk penentuan nilai kekeruhan.
Jika nilai kekeruhan tergolong tinggi atau melebihi batas maksimum baku mutu, maka pelaku industri biasanya mengolah air limbah tersebut kembali. Terdapat 3 metode yang dapat digunakan untuk menjernihkan air atau menurunkan nilai kekeruhan air, yakni metode biologi, metode fisika-kimia dan metode kombinasi antara metode biologi dan kimia-fisika. Pada metode biologi, penjernihan air menggunakan bakteri atau organisme lainnya dengan memecah partikel - partikel organik menjadi karbon dioksida dan biomassa melalui proses aerobik, anaerobik maupun anoksik. Untuk metode kimia-fisika atau yang dikenal sebagai pengolahan primer/sekunder (primary/secondary treatment) terdiri dari beberapa tahapan seperti filtrasi (filtration), koagulasi (coagulation), flokulasi (flocculation), pengendapan logam, penghilangan busa serta pengeringan lumpur dan netralisasi nilai pH.
Metode Nefelometri (Nephelometry) dan Metode Turbidimetri (Turbidimetry)
Metode lainnya yang disarankan oleh ISO 7027-1 yaitu metode turbidimetri (turbidimetry). Sedikit berbeda dengan metode Nefelometri (Nephelometry), pengukuran nilai kekeruhan pada metode ini dilakukan pada panjang gelombang 800 nm atau lebih dan pengukurannya didasarkan pada banyaknya cahaya yang diteruskan dari arah datang dan dipantulkannya cahaya pada suatu sudut tertentu. Dalam hal ini, semakin sedikit cahaya yang diteruskan yang terdeteksi maka semakin besar intensitas cahaya yang terhamburkan sehingga semakin besar nilai turbiditas yang terbaca.
Umumnya, metode nefelometri direkomendasikan untuk pengukuran kekeruhan pada sampel yang memiliki nilai kekeruhan berkisar 0 hingga 40 NTU seperti air minum, air bersih dan sampel lainnya. Untuk sampel dengan nilai kekeruhan yang lebih tinggi seperti air limbah, metode turbidimetri dapat digunakan. Adapun perbedaan yang dapat disorot antara kedua metode tersebut dirangkum pada Tabel 1.
Tabel 1. Perbedaan antara metode Nefelometri dan turbidimetri
|
Parameter |
Metode Nefelometer (Nephelometry) |
Metode Turbidimetri (Turbidimetriy) |
| Prinsip pengukuran | Pengukuran intensitas cahaya yang terhamburkan dan dideteksi pada sudut 90° | Pengukuran intensitas cahaya yang diteruskan |
| Panjang Gelombang | Antara 400 nm dan 600 nm | Lebih dari 800 nm |
| Range pengukuran | 0 - 40 NTU atau <0.05 - 400 NTU | 40 - 4000 FAU |
| Satuan pengukuran | NTU | FAU |
| Aplikasi | Air minum dan air bersih | Air Limbah |
| Alat yang digunakan | Nefelometer | Turbidimeter |
Alat Ukur Kekeruhan
Teknik pengukuran kekeruhan (turbidity) dapat dilakukan secara berbeda- beda bergantung pada regulasi yang berlaku. Metode yang umum digunakan adalah metode Nefelometri dengan alat Nefelometer. Tercantum dalam Standar Nasional Indonesia (SNI) Nomor 06.6989 bagian 25 tentang air dan air limbah bahwa metode ini tetap dapat digunakan untuk sampel dengan nilai kekeruhan lebih dari 40 NTU dengan catatan sampel tersebut harus diencerkan. Jika pengenceran dilakukan maka nilai sampel sebenarnya adalah hasil perkalian nilai yang terukur dengan faktor pengenceran yang diberikan pada sampel.
Namun, dewasa ini telah banyak improvisasi oleh supplier untuk alat pengukur kekeruhan pada air. Beberapa diantaranya bahkan melakukan improvisasi sehingga alat dapat mengukur nilai kekeruhan dengan range yang lebih luas, namun tetap sesuai dengan syarat yang diajukan oleh standar internasional seperti United States Environmental Protection Agency (EPA) 180.1 dan International Organization for Standardization (ISO) 7027-1. Adapun syarat alat yang dicantumkan oleh kedua standar ini dirangkum pada Tabel 2.
| Parameter | EPA 180.1 | ISO 7027-1 |
| Alat secara Garis besar | Terdiri dari sistem Nephelometer dengan sumber cahaya, 1 atau lebih detektor foto-elektrik dengan bersudut dengan sinar yang ditembakkan | Terdiri dari sistem yang dapat mengukur intensitas cahaya yang diteruskan maupun yang terhamburkan |
| Sumber Lampu | Lampu Tungsten dengan suhu antara 2200 - 3000°K | Lampu Light Emitting Diode (LED) atau lampu Tungsten dengan kekuatan rendah (3 W) |
| Detektor | Terletak ditengah dengan sudut 90° ± 30°, dengan penggunaan filter (jika dibutuhkan) dengan respon pada spektrum antara 400 nm - 600 nm | Detektor diletakkan pada sudut 90° untuk cahaya terhamburkan, dan pada 180° dari arah datangnya sinar, |
| Sensitivitas | ± 0.02 NTU atau kurang dari 0.02 NTU untuk sampel dengan nilai turbiditas kurang dari 1 unit | ± 0.1 NTU atau kurang |
| Sampel sel (sample cell) | Bening & transparan, tidak berwarna, terbuat dari gelas atau plastik. Disarankan untuk menggunakan minyak silikon (silicon oil) pada sampel sebelum pengujian sampel | Tabung silinder bening dan transparan dengan panjang 600 mm ± 10 mm dengan diameter 25 mm ± 1 mm |
Dari Tabel 2 dapat disimpulkan bahwa suatu alat ukur kekeruhan harus memiliki sumber lampu, tipe detektor dan sampel cell yang sesuai dengan metode yang diaplikasikan sehingga menghasilkan sensitivitas uji yang baik. Meskipun nama alat yang lazim digunakan untuk metode Nefelometri adalah Nefelometer, namun hampir semua alat pengukur turbiditas atau kekeruhan sekarang ini disebut sebagai turbidimeter. Terdapat 3 jenis alat turbidimeter, yakni alat turbidimeter benchtop/ versi laboratorium, turbidimeter portable dan alat turbidimeter online. Perbedaan dari ketiga jenis alat turbidimeter ini dirangkum pada Tabel 3.
Tabel 3. Perbedaan Alat turbidimeter benchtop, portable, dan online
| Parameter | Turbidimeter Benchtop / Laboratorium | Turbidimeter Portable | Turbidimeter Online |
| Penggunaan | Laboratorium | Laboratorium/ lapangan | Langsung pada sistem water treatment process (WTP) atau wastewater treatment plant (WWTP) |
| Versi yang tersedia | EPA dan ISO | Umumnya versi ISO, untuk versi EPA disebut Nefelometer | EPA dan ISO |
| Cara pengambilan sampel (sampling) | Secara manual | secara manual | secara otomatis |
| Akurasi | Umumnya tingkat akurasi alat benchtop lebih baik dari alat portable | Tingkat akurasi sesuai dengan kebutuhan lapangan | Biasanya lebih akurat dari alat portable dan benchtop |
| Resolusi | Biasanya resolusi yang ditawarkan benchtop lebih tinggi dibandingkan alat portable | Resolusi pembacaan sesuai dengan kebutuhan lapangan | Umumnya, menawarkan resolusi yang tinggi dibanding alat benchtop maupun portable |
| Seumber Energi | Arus listrik soket | Baterai | Arus listrik panel |
| Sifat aliran sampel | Tidak mengalir | Tidak mengalir | Sampel mengalir sebesar X mL/menit |
| Unit pelengkap | Larutan kalibrasi set dan minyak silikon | Larutan kalibrasi set dan minyak silikon | Controller, larutan kalibrasi set dan maintenance set |
Berdasarkan Tabel 3, dapat disimpulkan bahwa ketiga jenis alat turbidimeter memiliki prinsip, penempatan, sumber energi, cara pengambilan sampel (sampling), sifat aliran sampel, akurasi dan resolusi yang berbeda. Pemilihan alat bergantung pada kebutuhan dan target yang ditentukan. Contoh tampilan alat turbidimeter ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Alat Turbidimeter (a) Benchtop (b) Portable (c ) Online
Seperti yang tertera pada Tabel 2 dan Tabel 3, umumnya letak detektor yang ada pada alat turbidimeter diilustrasikan seperti Gambar 2(a). Namun, beberapa supplier telah melakukan improvisasi sehingga meningkatkan nilai range maupun akurasi pembacaan. Contoh improvisasi ini adalah adanya sistem detektor 90° x 360° yang diilustrasikan pada Gambar 2(b). Dalam hal ini, cahaya akan dihamburkan pada sudut 90° serta dipadukan dengan cermin konikal (conical mirror) yang dapat memantulkan hasil hamburan ke segala arah dengan posisi detektor berupa cincin yang dapat menangkap sinya cahaya yang dipantulkan.
Gambar 2. Ilustrasi Sistem Pembacaan Alat Turbidimeter (a) Detektor 90° (b) Detektor 90° x 360°
Lalu bagaimana cara memilih alat turbidimeter yang tepat?
Setelah mengetahui jenis alat turbidimeter berdasarkan rekomendasi dari beberapa regulasi seperti US.EPA, ISO dan SNI, alat apa yang sekiranya cocok untuk kebutuhan Anda? Berikut beberapa tips untuk memilih alat turbidimeter.
- Pilih alat turbidimeter berdasarkan range kebutuhan sampel yang digunakan, untuk sampel air limbah penting untuk memilih alat turbidimeter dengan range yang cukup luas yang memenuhi kebutuhan sampel.
- Untuk sampel air limbah, dapat mempertimbangkan ketiga jenis alat turbidimeter seperti turbidimeter benchtop jika diperlukan monitoring sampel menggunakan cara sampling manual dan pengukuran di laboratorium. Alat portable dibutuhkan jika ada kebutuhan pengukuran sampling di lapangan, serta alat turbidimeter online untuk pengukuran secara in situ.
- Jika perlu mempertimbangkan alat turbidimeter online, Anda perlu mempertimbangkan peletakkan alat. Apakah pada sistem inlet, outlet, tanki atau tempat lainnya. Hal ini akan mempengaruhi jenis alat online yang digunakan, apakah dalam bentuk probe atau dalam bentuk sensor head.
- Pada uji kekeruhan, warna dan gelembung udara merupakan tantangan yang perlu diminimalisir efeknya pada saat pengukuran berlangsung. Oleh karena itu, analis harus menghilangkan gelembung udara pada sampel saat analisis dilakukan. Jika pengujian menggunakan alat turbidimeter benchtop dan portable, cukup memutar sample cell secara perlahan hingga gelembung sepenuhnya hilang. Pada alat online, atur aliran sampel pada alat hingga gelembung sepenuhnya hilang. Di sisi lain untuk menghilangkan efek gangguan dari warna (color, Pt-Co), beberapa sistem alat turbidimeter biasanya telah dilengkapi dengan sistem filter yang dapat menangkal gangguan ini dengan adanya sistem infra merah.
- Setidaknya alat turbidimeter memiliki display digital yang dapat menunjukkan nilai kekeruhan dalam bentuk angka, bukan dalam pembacaan miniskus tertentu yang riskan terhadap kesalahan paralaks.
- Jika memungkinkan, alat turbidimeter yang dipilih memiliki sistem perekamanan data (data logger system) atau bahkan kemampuan untuk pengiriman data pada device lain seperti flashdisk atau komputer (PC). Hal ini justru dapat memudahkan analis dalam merekap data.
Dari penjabaran diatas, dapat disimpulkan bahwa analis perlu melakukan pemantauan terhadap nilai kekeruhan sampel terutama pada sampel air limbah sebelum dilepaskan ke lingkungan. Jenis alat turbidimeter yang dapat dijadikan referensi oleh analis yakni turbidimeter benchtop, portable ataupun online. Jadi, alat turbidimeter manakah yang cocok untuk analisa Anda?
Referensi
Badan Standardisasi Nasional. 2005. Standar Nasional Indonesia (SNI) Nomor 06-6989 tentang “Air dan Air Limbah Bagian 25 : Cara Uji Kekeruhan dengan Nefelometer”
Environmental Protection Agency. 1993. Method 180.1 : Determination of Turbidity by Nephelometry. Ohio : US.EPA
Hongve, Dag dan Gunvor Akesson. 1998. Comparison of Nephelometric Turbidity Measurements Using Wavelengths 400 - 600 and 860 nm. Wat. Res, Vol 32 (10), hal 3143 - 3145
International Organization of Standardization. 2016. International Standard : Water Quality - Determination of Turbidity, Part 1 Quantitative Method Nomor 7027-1. Switzerland : ISO
International Organization of Standardization. 2019. International Standard : Water Quality - Determination of Turbidity, Part 2 Semi-Quantitative Methods for Assessment of Transparency of waters Nomor 7027-2. Switzerland : ISO