Sumber Aneka Karya Abadi - Your trusted partner for laboratory instrument

Tahukah Anda metode apa saja yang dapat digunakan untuk monitoring Biochemical Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biokimia? Ada tiga metode yang dapat digunakan untuk monitoring BOD yaitu metode dilusi, metode titrimetri dan metode respirometri. Ketiga metode ini adalah metode yang direkomendasikan oleh Standar Nasional Indonesia (SNI), American Public Health Association Method (APHA Method), The International Organization for Standardization (ISO) dan United States Environmental Protection Agency (USEPA) dan digunakan secara internasional. Ketiga metode itu dapat diterapkan untuk limbah cair berbagai industri, salah satunya yaitu limbah industri cat. Baku mutu nilai BOD₅ limbah industri cat adalah tidak lebih dari 80 mg/L, kadar ini ditetapkan dalam Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Republik Indonesia Nomor 5 tahun 2014 tentang baku mutu air limbah. Metode dilusi, metode titrimetri dan metode respirometrik yang dapat digunakan untuk monitoring BOD pada limbah industri cat akan dijelaskan secara terperinci dalam artikel ini.   

 

Limbah Cair Industri Cat

Limbah cat mengandung zat kimia berbahaya dan beracun seperti logam berat dan pelarut organik. Bahan berbahaya ini dapat merusak lingkungan karena sifatnya yang beracun dan mudah terbakar. Komponen beracun dan berbahaya yang biasa terkandung dalam cat adalah xylene, ethyl acetate, glycol, benzene, phenol dan methylene chloride. Selain itu, kandungan yang bersifat mudah terbakar seringkali dimanfaatkan kembali menjadi bahan bakar untuk industri. Berdasarkan bahayanya kandungan limbah industri cat, maka perlu dilakukan penanganan yang dapat disesuaikan dengan peraturan ataupun prosedur yang berlaku, seperti sisa buangan cat tidak boleh dibuang secara langsung ke saluran air dan harus diolah terlebih dahulu sebelum dibuang. Apabila limbah industri cat tidak ditangani dengan benar dan dibuang secara langsung, hal ini akan berdampak terhadap lingkungan perairan penerima dan juga dapat membahayakan kesehatan manusia secara tidak langsung ataupun membahayakan makhluk hidup air lainnya seperti merusak tumbuhan air maupun dapat mematikan hewan-hewan air.     

 

Biochemical Oxygen Demand (BOD) atau Kebutuhan Oksigen Biokimia

Biochemical Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biokimia menunjukkan jumlah oksigen yang dikonsumsi oleh bakteri dan mikroorganisme lainnya saat menguraikan bahan organik dalam air dan air limbah. BOD umumnya digunakan untuk mengukur dampak jangka pendek air limbah terhadap kadar oksigen air lingkungan seperti air sungai, danau atau laut.

Kenapa harus mengukur Biochemical Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biokimia? BOD merupakan parameter penting dalam pengolahan air, karena saat air limbah limbah dibuang ke lingkungan, air limbah tersebut dapat menjadi polutan dalam bentuk konten organik ke lingkungan. Konsentrasi organik yang tinggi dapat mengkonsumsi kadar oksigen terlarut dalam air, yang menyebabkan konsekuensi lingkungan yang kekurangan oksigen yang dibutuhkan oleh makhluk hidup lainnya di dalam perairan dan hal ini juga akan melanggar peraturan yang telah ditetapkan oleh pemerintah. Khususnya di Indonesia, baku mutu nilai BOD untuk limbah cair sangat beragam yang disesuaikan dengan jenis industrinya. Salah satunya yaitu Menteri Lingkungan Hidup menetapkan batas maksimum atau kadar paling tinggi nilai BOD untuk industri cat adalah 80 mg/L.

 

Monitoring BOD Limbah Cair Industri

Sebelum monitoring Biochemical Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biokimia perlu dilakukannya pengambilan sampel yang tepat. Pengambilan sampel air limbah dapat dilakukan dengan merujuk pada Standar Nasional Indonesia nomor 6989 bagian 59 Tahun 2008. Ada berbagai cara yang dapat dilakukan untuk mengambil sampel air limbah, salah satu cara pengambilan sampel air limbah sederhana yaitu dengan menggunakan gayung bertangkai panjang dan/atau menggunakan botol biasa secara langsung. Namun beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan alat sederhana ini yaitu alat terbuat dari bahan yang tidak akan memengaruhi sifat sampel yang diambil, mudah dibersihkan dari sampel sebelumnya, sampel mudah dipindahkan dari alat tanpa meninggalkan suspense, alat mudah digunakan dan dibawa dan kapasitas alat dapat mewakili sampel yang mau diuji.

Sedangkan untuk pengujian dan dalam memonitoring Biochemical Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biokimia, tersedia dan diakui ada tiga metode yang dapat digunakan yaitu:

1. Metode Dilusi

Metode dilusi adalah metode yang ditetapkan oleh Badan Standar Nasional Indonesia untuk mengukur BOD pada limbah cair, metode ini dapat dilakukan dengan mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI) Nomor 6989 Bagian 72 Tahun 2009 tentang Cara Uji Kebutuhan Oksigen Biokimia (BOD) pada air dan air limbah, SNI ini juga menggunakan referensi dari metode standar internasional yaitu Standar Methods for the Examination of Water and Wastewater 21th edition, tahun 2005. Adapun prinsip kerja metode dilusi ini adalah sejumlah sampel uji yang ditambahkan ke dalam pengencer jenuh oksigen yang telah ditambah larutan nutrisi dan bibit mikroba, kemudian diinkubasi dalam inkubator BOD pada suhu 20°C selama lima hari. Setelah itu nilai BOD dihitung berdasarkan selisih konsentrasi oksigen terlarut 0 (nol) dan 5 (lima) hari, sedangkan untuk bahan pengontrol standar dalam uji BOD ini menggunakan larutan glukosa-asam glutamat.

Beberapa bahan dan alat yang dibutuhkan dalam uji BOD dengan metode dilusi adalah sebagai berikut:

1. Air bebas mineral

Air bebas mineral ini dapat dibeli secara komersial ataupun diproduksi sendiri dengan menggunakan water purification.

2. Larutan Nutrisi

Larutan-larutan nutrisi yang dibutuhkan dalam pengujian BOD larutan buffer fosfat, larutan magnesium sulfat, larutan kalsium klorida, dan larutan feri klorida. Larutan-larutan nutrisi untuk pengujian BOD dapat dibuat sendiri oleh analis dengan mengacu pada SNI 6989.72.2005 atau dapat menggunakan nutrient buffer yang umumnya dijual secara komersial untuk memudahkan analis dan menghemat waktu dalam melakukan pengujian.

3. Larutan suspensi bibit mikroba

Sumber bibit mikroba dapat diperoleh dari limbah domestik, efluen dari pengolahan limbah secara biologis yang belum mengalami klorinasi dan penambahan desinfektan atau air sungai yang menerima buangan limbah organik. Sebaiknya bibit mikroba ini diperoleh dari pengolahan limbah secara biologis. Cara pembuatan suspense bibit mikroba ini dapat dilakukan sendiri oleh analis juga dengan mengacu pada SNI nomor 6989 bagian 72 tahun 2005 atau dapat menggunakan BOD seed atau bibit mikroba yang dijual secara komersial.

4. Larutan air pengencer

Larutan air pengencer untuk uji BOD terdiri dari air bebas mineral yang jenuh oksigen yang ditambahkan dengan larutan nutrisi dan bibit mikroba yang diinkubasikan pada suhu 20°C di dalam inkubator BOD.

5. Larutan glukosa-asam glutamat

Larutan glukosa-asam glutamat dibuat dengan cara mengeringkan glukosa (p.a) dan asam glutamate (p.a) di dalam oven pada suhu 103°C selama 1 jam, setelah itu dilarutkan dengan air bebas mineral sebanyak 1 Liter.

6. Larutan asam dan basa 1 N

(a) Larutan asam sulfat

Untuk membuat larutan asam sulfat, sejumlah H₂SO₄ pekat diencerkan dengan air bebas mineral hingga menghasilkan larutan sebanyak 1 liter.

(a) Larutan natrium hidroksida

Sedangkan untuk membuat larutan natrium sulfit, sejumlah NaOH dilarutkan ke dalam 1 liter air bebas mineral.

7. Larutan natrium sulfit

Larutan natrium sulfit dibuat dengan cara sejumlah Na₂S0₃ dilarutkan ke dalam 1 liter air bebas mineral.

8. Inhibitor nitrifikasi allythiourea (ATU)

Inhibitor nitrifikasi allythiourea (ATU) dapat dibuat dengan melarutkan sejumlah ATU (C₄H₈N₂S) ke dalam 1 Liter air bebas mineral kemudian disimpan pada suhu 4°C. larutan ini hanya dapat digunakan selama 2 minggu kedepan setelah dibuat.

9. Asam asetat

Asam asetat (CH₃COOH) glasial (massa jenis 1,049) dilarutkan ke dalam air bebas mineral.

10. Larutan kalium iodida 10%

Sejumlah kalium iodide (KI) dilarutkan dengan air bebas mineral.

11. Larutan indikator amilum (kanji)

Larutan indicator amilum (kanji) dibuat dengan menggunakan kanji yang ditambahkan dengan asam salisilat dan dilarutkan ke dalam air bebas mineral sambil dipanaskan hingga larut.

Selanjutnya prosedur pengujian BOD dengan metode dilusi adalah sebagai berikut:

1. Pertama-tama analis menyiapkan botol uji BOD yang jumlahnya disesuaikan dengan kebutuhan atau jumlah sampel uji.
2. Kemudian analis dapat mengisi setiap botol uji dengan sampel hingga meluap dan ditutup, hal ini dilakukan dengan memerhatikan tidak adanya pembentukan gelembung udara di dalam botol uji.
3. Kemudian analis melakukan beberapa kali pengocokan terhadap botol uji yang telah berisi sampel
4. Salah satu botol sampel uji dan satu botol blanko dilakukan pengukuran BOD untuk mengetahui kadar oksigen terlarut sampel uji sebelum diinkubasi. Pengukuran ini dilakukan paling lambat 30 menit setelah dilakukannya pengenceran. Contoh rangkaian alat pengukuran BOD dengan menggunakan metode dilusi dapat dilihat pada Gambar 1.
5. Lalu botol sampel uji lainnya disimpan di dalam inkubator BOD pada suhu 20°C selama 5 hari.
6. Setelah 5 hari, nilai BOD diukur dengan menggunakan DO meter yang telah terkalibrasi dan dilakukan perhitungan dengan menggunakan rumus di bawah ini:

Gambar 1. Rangakaian Alat Pengukuran BOD menggunakan Metode Dilusi

 

2. Metode Titrasi Winkler

Pengujian BOD dapat dilakukan dengan menggunakan metode winkler yakni melalui titrasi iodometri. Secara prinsip titrasi iodometri merupakan titrasi reduksi-oksidasi (redoks) yang menggunakan Mangan klorida (MnCl₂), Larutan kalium iodida dalam natrium hidroksida (NaOH-KI), asam sulfat (H₂SO₄), dan natrium tiosulfat (NaS₂O₃). Prinsipnya adalah dengan menambahkan sampel dengan mangan klorida dan larutan kalium iodida dalam natrium hidroksida yang kemudian dikondisikan pada keadaan asam dengan penambahan asam sulfat sehingga ion iodida pada vessel titrat berubah menjadi iodin yang ekivalen dengan kadar oksigen terlarut. Vessel titrat kemudian dititrasi dengan larutan natrium tiosulfat dengan menggunakan indikator kanji. Metode ini merupakan metode referensi United States Environmental Protection Agency (USEPA).

Umumnya, pengujian titrimetri menggunakan rangkaian alat gelas seperti buret kaca dan statif, labu erlenmeyer. Uji ini mungkin membutuhkan biaya yang relatif sedikit karena tidak menggunakan instrument tertentu, tetapi pengujian secara titrimetri lebih beresiko terhadap hasil analisa maupun terhadap analis. Hal ini karena penggunaan buret masih bersifat subjektif dan adanya faktor human error seperti kesalahan paralaks dapat memicu hasil yang kurang efektif dan tidak efisien. selain dengan menggunakan buret kaca, titrasi juga dapat dilakukan dengan menggunakan digital titrator namun cara kerjanya masih bersifat manual dan tidak secara otomatis. titrasi dengan menggunakan buret kaca dan digital titrator dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini.

Gambar 2. Titrasi menggunakan buret kaca dan titrasi menggunakan digital titrator

Contoh digital titrator untuk pengukuran BOD dapat dilihat pada gambar 3 di bawah ini.

Gambar 3. Digital Titrator 

 

3. Metode Respirometrik

Salah satu cara pengujian Biochemical Oxygen Demand (BOD₅) atau kebutuhan oksigen biokimia adalah respirometrik, metode ini direkomendasikan oleh standar American Public Health Association (APHA) 5210D. Prinsip metode ini adalah memanfaatkan proses respirasi bakteri aerob dengan mengestimasikan pada hari 0 (nol) nilai BOD adalah 0 mg/L, karena  bakteri belum melakukan proses respirasi dan ketika respirasi bakteri 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 natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH) ataupun Lithium Hidroksida (LiOH).

Metode respirometrik dapat dilakukan dengan menggunakan teknologi sederhana berupa alat BOD respirometrik yang dapat membaca tekanan gas dalam botol uji selama analisa berlangsung yang akan diinkubasi dalam inkubator BOD selama 5 hari. Alat inipun dilengkapi dengan stirrer sehingga membantu mengoptimalkan uji BOD yang dilakukan. Adapun contoh tampilan alat BOD respirometrik ini ditunjukkan pada Gambar 1. Selain itu, analis juga dapat menggunakan nutrient buffer, BOD seed, water purifier dan lainnya yang dijual secara komersial sehingga memudahkan analis dalam melakukan pengujian dan meminimalisir waktu kerja karena tidak perlu melakukan preparasi dalam menyiapkan reagent-reagent yang dibutuhkan dalam pengujian BOD₅.

Gambar 4. Alat BOD Respirometrik

Gambar 5.  Inkubator BOD

 

Pengukuran nilai Biochemical Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biokimia wajib dilakukan untuk menentukan kualitas atau baku mutu limbah cair industri agar memenuhi ambang batas yang ditetapkan. Oleh karena itu, para pelaku industri dapat melakukan pengukuran nilai BOD dengan menggunakan ketiga metode yang telah dijelaskan diatas yaitu dengan metode dilusi, metode titrasi Winkler dan metode respirometrik.  

 

Referensi:

Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Republik Indonesia Nomor 5. 2014. Baku mutu air limbah.

Badan Standar Nasional Indonesia. 2008. Standar Nasional Indonesia (SNI) 6989.59.2008: Cara Pengambilan Sampel Air Limbah. 

Badan Standar Nasional Indonesia. Standar Nasional Indonesia (SNI) 6989.72.2009: Cara Uji Kebutuhan Oksigen Biokimia (BOD) pada air dan air limbah

Standar Methods for the Examination of Water and Wastewater 21th edition. 2005.

United States Environmental Protection Agency (USEPA).

American Public Health Association (APHA) 5210D.