Belajar › Konsep dasar

Baku mutu dan penyisihan

Rujukan buku: Buku 3, Bab 8

Coba di simulasi →

IPAL dinilai dari air yang keluar, bukan dari ukuran bangunannya. Halaman ini menjelaskan cara berpikir tentang penyisihan: bagaimana tiap unit mengurangi pencemar, bagaimana pengurangan itu digabungkan menjadi mutu keluaran, dan mengapa satu rangkaian bisa lulus untuk BOD tetapi gagal untuk amoniak. Angka baku mutu dan pasal-pasalnya dibahas rinci di halaman baku mutu menurut Permen LH/BPLH 11/2025.

Dari mana baku mutu berasal

Baku mutu air limbah domestik yang berlaku adalah Peraturan Menteri Lingkungan Hidup/Kepala Badan Pengendalian Lingkungan Hidup Nomor 11 Tahun 2025 (Permen LH/BPLH 11/2025). Pasal 14 mencabut seluruhnya peraturan terdahulu, yaitu P.68/MENLHK/SETJEN/KUM.1/8/2016, yang karena itu sudah dicabut dan tidak lagi menjadi pegangan.

Ringkasnya:

• Baku mutu dibagi menjadi tiga tingkat menurut tingkat debit: lebih dari 50 m3/hari, lebih dari 3 sampai 50 m3/hari, dan 3 m3/hari atau kurang.
• Untuk tingkat lebih dari 50 m3/hari, Lampiran I huruf A angka 2 menetapkan pH 6 sampai 9, BOD 30 mg/L, COD 100 mg/L, TSS 30 mg/L, amoniak (NH3-N) 10 mg/L, minyak dan lemak 5 mg/L, dan fecal coliform 1.000 MPN/100 mL.
• Studio IPAL memeriksa enam parameter sekaligus: BOD, COD, TSS, amoniak, minyak dan lemak, dan fecal coliform. Baku mutu bawaan di borang diisi otomatis sesuai tingkat debit, dan Anda boleh mengetatkannya bila izin atau peraturan daerah menetapkannya.
• Naskah 11/2025 tidak memuat persentase penyisihan minimum. Yang dinilai adalah kadar air yang keluar, bukan seberapa besar kadar itu turun dari kadar masuk.

Perubahan terbesar bagi perancang adalah amoniak. Dua parameter lama (BOD dan TSS) hanya menuntut unit yang menyisihkan bahan organik dan padatan. Amoniak menuntut unit yang mampu mengubahnya (nitrifikasi), dan itu tidak dimiliki semua rangkaian. Bagian itu dijelaskan di halaman amoniak dan nitrifikasi.

Menghitung mutu keluaran

Setiap unit menyisihkan sebagian pencemar yang masuk. Kadar keluaran satu unit menjadi kadar masuk unit berikutnya:

C_keluar = C_masuk x (1 - E1) x (1 - E2) x ... x (1 - En)
E_total  = 1 - C_keluar / C_masuk

• C_masuk = kadar masuk IPAL (mg/L); C_keluar = kadar keluar unit terakhir (mg/L)
• E1 ... En = efisiensi penyisihan tiap unit (pecahan 0 sampai 1)
• E_total = efisiensi gabungan seluruh rangkaian

Efisiensi tidak dijumlahkan. Dua unit masing-masing 50 persen menghasilkan 75 persen, bukan 100 persen.

Rumus ini dipakai untuk lima parameter berbentuk kadar: BOD, COD, TSS, amoniak, dan minyak dan lemak. COD memakai efisiensi yang sama dengan BOD pada setiap unit. Fecal coliform diperlakukan berbeda karena jumlahnya turun berpangkat sepuluh. Penyisihannya dinyatakan dalam satuan log (log10), dan log dari unit-unit yang berurutan dijumlahkan:

log_keluar = log_masuk - (L1 + L2 + ... + Ln)
Fecal_keluar = 10 ^ log_keluar

Satu log berarti turun sepuluh kali; 3,5 log berarti turun sekitar 3.162 kali. Bila fecal coliform masuk 10 pangkat 7 MPN/100 mL, tiga unit dengan 0,5 log, 0,5 log, dan 3,5 log memberi 10 ^ (7 - 4,5) = 316 MPN/100 mL. Angka masuk (amoniak 40 mg/L, minyak dan lemak 25 mg/L, fecal coliform 10 pangkat 7) adalah asumsi umum air limbah domestik, bukan kutipan peraturan; ganti dengan hasil uji laboratorium bila ada.

Penyisihan per unit untuk enam parameter

Tabel berikut memuat asumsi penyisihan tiap unit di Studio IPAL. Angkanya perkiraan pra-rancangan yang perlu dikalibrasi dengan data lapangan.

Beberapa hal yang perlu dipahami dari tabel ini:

• Proses anaerobik tidak menurunkan amoniak. Tangki septik, ABR, dan filter anaerobik bekerja tanpa oksigen sehingga nitrogen amoniak lewat begitu saja. Satu-satunya unit yang menurunkannya adalah biofilter aerob, bak aerasi, dan lahan basah.
• Nitrifikasi bergantung pada kondisi. Pada biofilter, bagian amoniak yang teroksidasi dihitung 1 - 1,1 x beban BOD media, dibatasi 10 sampai 85 persen. Pada bak aerasi, umur lumpur 15 hari atau lebih memberi 85 persen, 8 sampai 15 hari memberi 30 persen, dan kurang dari 8 hari memberi 10 persen. Pada suhu di bawah 25 derajat C hasilnya dikalikan faktor suhu.
• Pengendap akhir tidak punya satu angka. Setelah bak aerasi, pasangan aerasi dan pengendap akhir dinilai sebagai satu sistem lumpur aktif (92 persen). Setelah biofilter, penyisihan BOD sudah terjadi di biofilter, sehingga pengendap akhir hanya menahan lepasan biomassa (50 persen BOD, 80 persen TSS). Menghitung 92 persen lagi di sana berarti menghitung penyisihan yang sama dua kali.
• Desinfeksi mematikan bakteri, bukan menurunkan BOD. Penyisihan 3,5 log berlaku pada waktu kontak 30 menit dan dosis 3 mg/L atau lebih; bila kontak atau dosis kurang, log turun sebanding.
• Pemisah minyak dan lemak hanya menyisihkan minyak dan lemak. BOD dan TSS yang ikut tertahan tidak dikreditkan, agar hitungan berhati-hati.

Baku mutu sebagai sasaran

Baku mutu BOD keluar

Coba di simulasi →

Baku mutu BOD keluar adalah kadar BOD tertinggi yang boleh ada dalam air olahan yang dibuang ke badan air (mg/L). Angka ini menjadi sasaran rancangan: mutu BOD keluaran dibandingkan dengannya. Baku mutu yang diisi terlalu longgar membuat rancangan tampak lulus padahal melanggar izin; terlalu ketat membuat semua rangkaian anaerob gagal dan memaksa pilihan aerob yang mahal. Nilai menurut Permen LH/BPLH 11/2025 Lampiran I huruf A angka 2 adalah 30 mg/L untuk debit lebih dari 50 m3/hari, 50 mg/L untuk lebih dari 3 sampai 50 m3/hari, dan 75 mg/L untuk 3 m3/hari atau kurang; Studio IPAL mengisinya otomatis sesuai tingkat debit. Isilah angka yang lebih kecil bila izin atau peraturan daerah menetapkannya. Angka ini juga dipakai lahan basah untuk menetapkan sasaran keluar (70 persen dari baku mutu), lalu mutu keluar diperkirakan dari luas terpasang. Kalau mutu BOD keluaran berstatus PERIKSA, yang diubah adalah rangkaian atau unitnya, bukan baku mutunya.

Baku mutu TSS keluar

Coba di simulasi →

Baku mutu TSS keluar adalah kadar padatan tersuspensi tertinggi yang boleh ada dalam air olahan (mg/L). Padatan yang lolos membuat air keruh, mengendap di saluran penerima, dan membawa bakteri yang melindunginya dari klor. Angka yang terlalu longgar menyembunyikan masalah lumpur yang terbawa keluar; yang terlalu ketat sulit dipenuhi tanpa pengendap akhir atau penyaringan. Nilai menurut Permen LH/BPLH 11/2025 untuk debit lebih dari 50 m3/hari adalah 30 mg/L. Untuk tingkat debit yang lebih kecil, sel tabel lampiran masih perlu dicek pada PDF resmi (lihat halaman baku mutu), sehingga Studio IPAL menandai angka bawaannya sebagai perlu dicek. Kalau mutu TSS keluaran berstatus PERIKSA, tambahkan unit pemisah padatan (pengendap awal, filter, atau pengendap akhir) atau pilih rangkaian lain.

Mutu keluaran hasil simulasi

Mutu BOD keluaran

Mutu BOD keluaran adalah perkiraan kadar BOD air olahan di titik buang, hasil perkalian kadar masuk dengan sisa tiap unit (1 - E). Angka inilah yang dibandingkan dengan baku mutu. Keluaran di atas baku mutu berarti pelanggaran izin dan pencemaran sungai; keluaran jauh di bawah baku mutu bisa berarti rangkaian lebih mahal dari yang perlu. Rentang wajar: paling besar sama dengan baku mutu BOD keluar (baku 30 mg/L untuk debit lebih dari 50 m3/hari). Ini perkiraan pra-rancangan; mutu sebenarnya harus dibuktikan dengan uji laboratorium setelah IPAL beroperasi stabil. Kalau muncul PERIKSA: pilih rangkaian dengan penyisihan lebih tinggi, atau perpanjang waktu tinggal ABR (efisiensinya naik dengan waktu tinggal sampai 80 persen). Memperbesar desinfeksi tidak menurunkan BOD.

Mutu TSS keluaran

Mutu TSS keluaran adalah perkiraan kadar padatan tersuspensi air olahan di titik buang, dihitung dengan cara yang sama seperti BOD tetapi memakai efisiensi TSS tiap unit. Keluaran di atas baku mutu membuat sungai keruh dan sering menjadi tanda lumpur tidak dikuras. Rentang wajar: paling besar sama dengan baku mutu TSS keluar (baku 30 mg/L untuk debit lebih dari 50 m3/hari). Unit yang paling banyak menahan padatan di simulasi adalah pengendap awal (60 persen), tangki septik (65 persen), ABR (70 persen), biofilter aerob (70 persen), lahan basah (80 persen), pengendap akhir setelah biofilter (80 persen), dan pasangan aerasi dengan pengendap akhir (92 persen). Kalau muncul PERIKSA: tambahkan atau ganti unit pemisah padatan; untuk rangkaian tangki septik, pertimbangkan pengendap awal + ABR.

Penyisihan dan suhu

Efisiensi penyisihan

Efisiensi penyisihan adalah bagian pencemar yang dihilangkan suatu unit, E = 1 - C_keluar / C_masuk. Angka ini menentukan seberapa jauh kadar turun di setiap tahap. Efisiensi yang terlalu kecil membuat keluaran melampaui baku mutu; angka yang terlalu optimistis membuat IPAL tampak lulus di atas kertas tetapi gagal di lapangan. Setiap unit punya efisiensi sendiri untuk setiap parameter, seperti pada tabel di atas, dan efisiensi itu bergantung pada kondisi: ABR naik dengan waktu tinggal E = 0,60 + 0,02 x (HRT - 8) (paling besar 0,80, dikali 0,9 bila suhu di bawah 25 C), nitrifikasi turun bila beban BOD media naik, dan desinfeksi turun bila waktu kontak kurang dari 30 menit. Kalau muncul PERIKSA pada mutu keluaran, ganti atau tambah unit; efisiensi tidak dapat diketik langsung.

Suhu air limbah

Coba di simulasi →

Suhu air limbah adalah suhu rata-rata air di dalam unit pengolahan (derajat C), biasanya sedikit di atas suhu udara bulan terdingin. Bakteri bekerja lebih cepat pada air hangat, sehingga suhu memengaruhi pengolahan biologis. Di simulasi suhu dipakai di empat tempat: efisiensi BOD ABR dikurangi 10 persen bila suhu di bawah 25 C; penyisihan amoniak oleh nitrifikasi dikalikan faktor suhu yang turun 5 persen untuk tiap derajat di bawah 25 C (paling rendah 0,4); tetapan laju lahan basah dihitung kT = k20 x 1,06^(T - 20); dan perhitungan daya blower memakai angka yang sama sebagai suhu udara masuk. Suhu terlalu tinggi dari kenyataan membuat penyisihan terlalu optimistis. Dataran rendah Indonesia umumnya 25 sampai 30 C; dataran tinggi bisa di bawah 20 C. Simulasi tidak membatasi angka ini. Kalau muncul PERIKSA pada mutu keluaran di lokasi dingin, perpanjang waktu tinggal ABR atau pilih rangkaian aerob dengan umur lumpur panjang.

Kesalahan yang sering terjadi

Studi kasus: mutu keluaran Griya Asri

Latihan

Soal 1 (mudah). Air limbah dengan BOD 400 mg/L melewati tiga unit seri dengan efisiensi BOD 30 %, 70 %, dan 60 %. Berapa efisiensi gabungan dan BOD keluarannya? Apakah memenuhi baku mutu 30 mg/L?

Soal 2 (sedang). Pada R1, waktu kontak desinfeksi hanya 20 menit (dosis klor 5 mg/L, penyisihan penuh 3,5 log pada 30 menit). Fecal coliform masuk 10 pangkat 7, ABR dan filter anaerobik masing-masing 0,5 log. Hitung fecal coliform keluar dan bandingkan dengan 1.000 MPN/100 mL.

Soal 3 (menantang). Pada biofilter aerob, nitrifikasi = 1 - 1,1 x beban BOD media (kg/m3/hari). Amoniak masuk 40 mg/L dan batas keluar 10 mg/L. (a) Berapa beban BOD media paling besar agar amoniak lolos? (b) Bila beban BOD yang masuk 42,0 kg/hari, berapa volume media yang diperlukan, dan bagaimana dibandingkan dengan 71,28 m3 pada R3? (c) Apakah angka (a) berada di dalam rentang kriteria biofilter 0,30 sampai 1,00 kg/m3/hari?

Kunci jawaban.

1. Sisa = 0,70 x 0,30 x 0,40 = 0,084, jadi E gabungan = 1 - 0,084 = 91,6 %. BOD keluar = 400 x 0,084 = 33,6 mg/L, di atas 30 mg/L: belum memenuhi.
2. Log desinfeksi = 3,5 x 20/30 = 2,33 (faktor dosis 1,0 karena dosis lebih dari 3 mg/L). Jumlah log = 0,5 + 0,5 + 2,33 = 3,33. Fecal keluar = 10 pangkat (7 - 3,33) = sekitar 4.680 MPN/100 mL, jauh di atas 1.000. Pada kontak 30 menit hasilnya 316.
3. (a) Perlu nitrifikasi minimal 1 - 10/40 = 0,75, sehingga 1 - 1,1 x B >= 0,75 dan B <= 0,25/1,1 = 0,227 kg/m3/hari. (b) V = 42,0/0,227 = sekitar 185 m3, kira-kira 2,6 kali 71,28 m3. (c) Tidak: 0,227 di bawah batas bawah 0,30, sehingga status PERIKSA muncul pada beban BOD terhadap volume media. Jalan keluarnya bukan memperbesar biofilter, tetapi memakai unit nitrifikasi yang lebih kuat, misalnya lumpur aktif dengan umur lumpur 15 hari atau lebih (nitrifikasi 85 %, 40,0 menjadi 6,0 mg/L seperti R4).

Rujukan

• Permen LH/BPLH Nomor 11 Tahun 2025 tentang Baku Mutu Air Limbah dan Standar Teknologi Pengolahan Air Limbah untuk Air Limbah Domestik, Lampiran I huruf A angka 2; Pasal 14.
• Buku 3, Bab 8.
• Sasse, L. (1998). DEWATS: Decentralised Wastewater Treatment in Developing Countries.
• Kadlec, R. H., & Wallace, S. D. (2009). Treatment Wetlands.
• Metcalf & Eddy. Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery.