ANALISIS PENYEBARAN LIMBAH CAIR PABRIK MINYAK …

Analisis Penyebaran Limbah ... | 25

ANALISIS PENYEBARAN LIMBAH CAIR PABRIK MINYAK SAWIT DI KOLONG KELAPA KAMPIT DENGAN METODE OOAD DAN FISLIQUID WASTE DIFFUSION ANALYSIS OF PALM OIL MILL IN KOLONG KELAPA KAMPIT WITH OOAD AND FIS METHODS

Hari H. Santoso dan Veny LuvitaPusat Penelitian Metrologi LIPI, Kompleks Puspiptek Gedung 420, Tangerang, [email protected]

ABSTRAK

Kolong Kelapa Kampit merupakan reservoir air hujan yang tidak mempunyai saluran pengeluaran secara alamiah. Air rawa ini digunakan sebagai air baku PDAM Kelapa Kampit yang menyediakan air bersih untuk masyarakat Kecamatan Kampit. Penelitian ini menggunakan sistem aplikasi Object Oriented Analysis Design (OOAD) dan Fuzzy Inference System (FIS) untuk memprediksi sebaran buangan limbah cair pabrik kelapa sawit ke kolong Kelapa Kampit di Belitung Timur, dengan tujuan untuk mendapatkan lokasi air baku terbaik bagi pipa intake PDAM di kolong. Analisis menunjukkan bahwa pergerakan arah polutan pada penelitian ini berdasarkan peristiwa difusi (kesetimbangan massa) yaitu perpindahan massa polutan yang lebih berat menuju massa polutan yang lebih ringan agar tercapai kesetimbangan massa. Metode ini menggunakan kesetimbangan massa dengan menganalisis perubahan parameter, temperatur, debit, pH, DO, DHL, kekeruhan, dan kecerahan untuk sintaks fuzzy, parameter yang ada tersebut sebagai indikasi adanya sisa pupuk, sisa koagulan, sisa detergen, dan lumpur material akibat erosi. Pengumpulan data dilakukan ketika semua pompa di kolam Kelapa Kampit tidak beroperasi, hal itu dilakukan agar penyebaran air limbah di kolam terjadi secara alamiah (proses difusi). OOAD terbagi atas empat tahapan, yaitu analisis, desain, implementasi, dan pengetesan. Untuk penghitungan data digunakan FIS melalui tahapan fuzzifikasi, inferensi, dan defuzzifikasi dengan menggunakan aplikasi tool box Matlab. Pengujian sistem menggunakan metode black box dan white box yang menghasilkan citra sebaran limbah cair yang diduga berasal dari buangan limbah cair pabrik kelapa sawit dan sisa pupuk perkebunan sawit secara difusi.

Kata kunci: prediksi arah aliran, fuzzifikasi, inferensi, defuzzifikasi, OOAD, Fuzzy Inference System

Abstract

Kolong Kelapa Kampit is a rain water reservoir that does not have a natural channel spending. Kolong water is used as a raw water by PDAM Kelapa Kampit to provide clean water to communities in Kampit Districts. This study uses an application system Object Oriented Analysis Design (OOAD) and Fuzzy Inference System (FIS) to predict distribution of discharged liquid waste of palm oil mill to kolong Kelapa Kampit in East Belitung, with the aim to get the location of the raw water which is the best for pipe tap intake in kolong. Analysis showed that the movement direction of the pollutants in this study based on the events of diffusion (mass balance) in which the mass transfer of pollutants becomes heavier toward the lighter mass in order to achieve mass balance. This method uses a mass balance by analyzing parameters changes of pH, DO, DHL, turbidity and brightness for syntax fuzzy. Parameters act as indications of the fertilizer residual, coagulant residual, detergent residual, and silt material due to erosion. Data collection was conducted when all pumps in ponds Kelapa Kampit were not operating, in order to see that naturally occurring process (diffusion process) of the deployment process of waterwaste in ponds. OOAD is divided into four stages: analysis, design, implementation, and testing. Data calculation was done by FIS through the stages of fuzzification, inference, and defuzzification using Matlab toolbox application. Method of testing was done by using black box and white box that produces an image the distribution of liquid waste suspected to originate from waterwaste discharges and run off from fertilizers residual palm oil plantations.

Keywords: prediction of distribution, fuzzification, inference, defuzzification, OOAD, Fuzzy Inference System

26 | Instrumentasi, Vol. 39 No. 1, 2015

1. PENDAHULUANKolong Kelapa Kampit adalah sebuah reservoir bekas galian tambang timah yang mempunyai kedalaman 3–20 m dan berada di Kabupaten Belitung Timur, Provinsi Bangka Belitung. Inlet-nya berasal dari air resapan dan air hujan yang terkumpul selama puluhan tahun, sedangkan outlet-nya hanya berupa penguapan, pengambilan air baku untuk air minum, dan air baku untuk industri perkebunan sawit. Karena kolong ini termasuk kolong tua (5–20 tahun), material terlarut sisa tambang timah dianggap sudah mengendap di dasar kolong sehingga airnya dapat digunakan sebagai air baku PDAM Kelapa Kampit dan air industri bagi kebutuhan perkebunan dan kilang sawit di sekitarnya.[1] Dari catatan PDAM Kelapa Kampit, sepanjang 2013–2014 kondisi kualitas air kolong ini memiliki pH 6,1, kekeruhan 16 NTU, dan DHL 300 μmhos/cm pada temperatur air kolong 20°C. Hasil pengukuran pada Juli 2015 untuk beberapa parameter dengan menggunakan water checker di beberapa titik pengamatan secara acak pada kolong Kelapa Kampit diperoleh nilai rata-rata untuk pH 5,85–6,80, kekeruhan 8–12 NTU, DHL 250–400 μmhos/cm pada temperatur air kolong 21–22°C dan kedalaman 10–30 cm, kecepatan aliran 0,2–0,5 meter/jam pada saat pompa air industri kilang sawit bekerja.[2]

Berdasarkan data meteorologi sepuluh tahunan, arah angin dominan bertiup dari barat dan utara dengan kecepatan 3.400–43.000 meter/jam. Suhu udara berkisar 26,2–27,3oC, dengan suhu maksimal terjadi pada Oktober. Kelembapan udara 77–93%, tekanan udara 1.008–1.011 mb. Menurut Schmidth & Fer-guson, tipe iklim di sekitar Pulau Belitung termasuk tipe iklim B yang berarti termasuk iklim daerah basah dengan vegetasi tropika.[3] Curah hujan tertinggi terjadi pada Januari dengan nilai 326,2–410 mm, dengan 5–29 hari hujan. Mekanisme curah hujan saling berkaitan dan sangat memengaruhi kualitas air kolong serta penyebaran polutannya di sekitar kolong Kelapa Kampit. Berdasar hasil pemetaan diduga akumulasi polutan tertinggi berada di kawasan yang mempunyai aktivitas pembuangan air industri, di sisi kolong dekat perkebunan sawit, dan sisi kolong kegiatan penambangan timah

rakyat, kawasan dengan penutupan vegetasi yang baik mempunyai kualitas air yang baik dengan pH 5,95–6,80. Sirkulasi air yang membawa polusi hanya bergantung pada debit pengambilan air baku, jika polutan berupa busa (detergen) bergantung pada arah dan kecepatan angin, sedangkan input-nya berupa air hujan, air sisa industri yang membawa detergen yang bersifat basah, dan sisa pupuk perkebunan berupa fosfat dan amonia yang meresap masuk ke badan air kolong. Parameter indikatornya yang diukur adalah pH dan DO, kekeruhan sebagai indikasi erosi akibat air hujan yang menjadi air permukaan. Penelitian ini dilakukan pada saat pengambilan air oleh kedua pompa tidak beroperasi untuk mengetahui sebaran limbah cair yang masuk ke kolong benar-benar secara difusi tanpa dipengaruhi oleh pompa intake dari PDAM dan industri sawit yang ada.

2. TINJAUAN PUSTAKAFuzzy yang berarti samar atau kabur merupakan istilah yang dipakai oleh Lotfi A. Zadeh pada 1965 untuk menyatakan kelompok/himpunan yang dapat dibedakan dari kelompok lain ber-dasarkan derajat keanggotaan secara kabur. Di dalam teori himpunan klasik objek dinyatakan suatu anggota jika bernilai 1 dan bukan anggota jika bernilai 0 dari suatu himpunan dengan batas keanggotaan yang jelas/tegas. Namun, dalam teori himpunan fuzzy memungkinkan derajat keanggotaan (member of degree) suatu objek bernilai antara 0 dan 1 atau dalam interval antara 0 dan 1, biasa ditulis [0 1]. Himpunan fuzzy F dalam semesta X biasanya dinyatakan sebagai pasangan berurutan dari elemen x dan mempunyai derajat keanggotaan:

F={[(x, μF (x))| x Є X} ……..............(1)

Keterangan:F = notasi himpunan fuzzyX = semesta pembicaraanx = elemen dari XμF (x) = derajat keanggotaan x dalam interval [0 1]

Logika algoritma fuzzy sebetulnya hanya terdiri atas pernyataan IF-THEN. Pernyataan ini mengungkapkan bahwa apabila suatu variabel


masukan terjadi, variabel keluaran harus menun-juk pada fungsi keanggotaan tertentu.[4] Gabun-gan kemungkinan antara masukan pengendali fuzzy dan masukan lain akan mengakibatkan keluaran tertentu, aturan ini dibuat sedemikian sehingga arah aliran polusi akan dapat diduga dan digambarkan dengan tingkat kesulitan yang sangat rendah.

Ada beberapa macam fungsi keanggotaan dalam logika fuzzy[5], di antaranya fungsi sigmoid, fungsi phi, fungsi segitiga, dan fungsi trapesium. Fungsi sigmoid peta dan tempat kedudukan digambarkan anggotanya berada di antara titik 0 sebagai nilai minimum dan titik 1 sebagai nilai maksimum; fungsi phi karena hanya satu anggota yang mempunyai nilai 1, sedangkan anggota yang lainnya mempunyai nilai mendekati 1, sedangkan kedudukan ang-gota yang lain di bawah 1 dengan penurunan landai seperti kurva normal; sangat berbeda dengan fungsi segitiga yang juga mempunyai hanya satu anggota yang mempunyai nilai 1, sedangkan anggota yang lain berkedudukan di bawah 1 dengan penurunan yang sangat tajam digambarkan dengan bentuk segitiga; apabila ada beberapa anggota (x>1) yang tempat kedudukannya dengan nilai 1, fungsi fuzzy-nya adalah trapesium.[6]

Jika diperhatikan, hukum Fick untuk proses 1 dimensi dalam bahasa adalah jika dari penampakan permukaan air kolong dan hasil pengukuran kejernihan air diperoleh turbidity 8–12 NTU maka kolong ini sudah digolongkan dengan perairan oligotrofik.[7] Kandungan fosfat dan nutrisi diperoleh dari sisa-sisa pupuk perkebunan sawit yang terbawa

oleh resapan air hujan, sedangkan unsur logam berat kemungkinan mengendap. Ini ditandai dengan semak-semak dan alga yang tumbuh di sekitar kolong.[8] Gambaran suatu trofik kolong dapat diperoleh dengan cara mengukur jumlah fosfor, konsentrasi klorofil, dan yang terpenting adalah kejernihan air.[9–10] Nitrat dan fosfat merupakan nutrien bagi pertumbuhan tanaman air dan alga;[11] fosfat merupakan bentuk fosfor yang esensial bagi pertumbuhan tanaman air dan alga, keadaan ini terdapat di lokasi sebelah timur dan tenggara dari kolong yang dipenuhi semak tanaman air, dapat diduga arah aliran permukaan air kolong ke arah timur dan tenggara yang mengandung pupuk terlarut bagi tanaman air dan alga.

Proses penyebaran polutan di alam meli-batkan dua mekanisme utama, yaitu difusi dan adveksi.[7] Proses difusi terjadi apabila dianggap tidak ada aliran air sama sekali dan penyebaran polutan dipengaruhi oleh hukum kesetimbangan massa dan hukum difusi Fick, yakni polutan dapat meluruh melalui penguraian secara fisika meskipun tanpa melibatkan proses transportasi. Pergerakan massa polutan dari suatu bahan yang terlarut secara fisika (dipengaruhi oleh perbedaan temperatur, tekanan, dan kekentalan) pada arah tertentu yang melewati suatu luasan tertentu tiap unit waktu adalah berbanding lurus dengan gradien konsentrasi bahan polutan pada arah tersebut dengan rumus berikut:

f = -D ∂c/∂x .....…..........................(2)

Dengan f adalah fluks massa bahan polutan, c konsentrasi bahan polutan, dan D adalah koefisien difusi yang tergantung bahan polutan yang terlarut. Dari Persamaan 2, dapat dibuat sintaks fuzzy berdasarkan berbagai hasil pengukuran insitu pada waktu tiga hari dalam seminggu. Bentuk sintaks fuzzy-nya seperti pada Persamaan 3 berikut:

F={[(x, μF (x))| x Є f} ........................(3)

Beberapa keadaan yang memengaruhi arah aliran penyebaran polutan adalah pompa intake PDAM dan pompa raw water industri sawit. Pompa PDAM berada di sisi timur kolong, sedangkan pompa raw water industri sawit berada di sisi utara kolong. Dengan demikian,

Gambar 1. Kolong Kelapa Kampit[6]


dapat diduga arah aliran atau sirkulasi air kolong menuju timur-utara kolong karena outlet dari kolong hanya ke arah kedua pompa milik PDAM dan milik industri sawit serta sedikit dipengaruhi oleh arah angin dari barat dan utara. Sementara itu, sumber air kolong hanya dari air hujan sehingga hampir tidak ada air masuk kolong sampai musim hujan tiba. Karena kedua pompa tidak berfungsi sama sekali pada saat pengambilan data, distribusi sebaran polutan hanya bergantung pada sifat difusi bahan limbah cair yang masuk ke badan air kolong Kelapa Kampit.

3. METODE PENELITIAN Parameter limbah cair yang diukur dan meme-ngaruhi difusi kolong yang berasal dari perke-bunan dan industrinya adalah temperatur, DO, pH, DHL, kekeruhan, debit, dan kecerahan. Parameter-parameter ini menjadi masukan dan pembuatan semantik fuzzy.1) Temperatur diukur karena parameter DO,

pH, dan DHL sangat rentan terhadap pe-rubahan suhu.

2) DO atau oksigen terlarut adalah indikator pencemaran limbah terutama dari sisa pupuk dan koagulan, semakin kecil nilai oksigen terlarut, semakin kecil indikasi pencemaran dari sisa pupuk dan koagulan.

3) pH adalah parameter hidrogen yang meru-pakan pengukuran tingkat keasaman air kolong yang berasal dari sisa pupuk dan zat anorganik dari pelapukan batuan yang ter-bawa air permukaan dan air resapan karena H+ selalu ada dalam kesetimbangan dinamis dengan air (H2O).

4) DHL atau daya antar listrik air kolong mengindikasikan adanya kandungan mineral atau logam dalam air kolong, tingginya mineral dan logam mengindikasikan adanya sedimen dari permukaan tanah yang terbawa air permukaan pada saat hujan.

5) Kecerahan adalah besaran intensitas ma-tahari yang dapat menembus kedalaman air permukaan, nilai kecerahan menunjukkan jumlah cahaya matahari menembus lapisan terdalam perairan yang dipengaruhi oleh padatan tersuspensi, baik organik maupun anorganik. Semakin rendah nilai kecerahan, semakin sedikit perairan tersebut tercemar

bahan organik yang berasal dari pelapukan sedimen dan pupuk organik.

6) Kekeruhan atau turbidity adalah derajat kejernihan di dalam air yang dipengaruhi oleh bahan-bahan yang melayang terdiri atas partikel organik ataupun anorganik, yang pada umumnya tidak terlihat dengan mata telanjang.

7) Debit air kolong adalah pergerakan volume air persatuan waktu (m3/jam) di kolong. Dalam kasus penelitian ini, sirkulasi dan pergerakan volume air kolong hampir tidak terjadi karena pada saat pengukuran pompa intake yang ada di kolong tidak beroperasi.Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui sebaran limbah secara difusi atau kesetim-bangan massa.

Teknik pengambilan data hanya meng-gunakan matriks 3x4 karena keterbatasan sarana dan waktu yang relatif singkat dibandingkan dengan luas sebaran data dengan berbagai karakter titik sampling yang berbeda. Analisis data aliran polusi di kolong Kampit meng-gunakan logika fuzzy karena logika fuzzy adalah suatu metode penyelesaian probabilitas yang mempunyai peubah dengan nilai ketidakpastian yang tinggi[4] dan cocok diimplementasikan pada sistem analisis dengan banyak peubah tersamar dengan nilai ketidakpastian yang tinggi, hal ini seperti arah aliran polusi air yang peubahnya sangat tersamar pada daerah cakupan yang luas. Logika fuzzy mempunyai kemampuan dalam proses penalaran, mudah dimengerti, memiliki toleransi terhadap data yang tidak tepat atau tidak pasti, mampu memodelkan fungsi-fungsi nonlinear, dan dapat bekerja sama dengan teknik-teknik kendali secara konvensional yang didasarkan pada bahasa alami. Oleh karena itu, penelitian ini akan menggunakan logika fuzzy yang menggunakan sekumpulan if-then rule berdasarkan himpunan fuzzy (fuzzy sets) sebagai dasar pembuatan sistem ini, antara lain pengambilan keputusan (inference) yang ditetapkan pada basis aturan (rule base) untuk menghubungkan antar-peubah fuzzy masukan dan peubah fuzzy keluaran. Aturan ini berbentuk instruksi jika … maka (if … then).

Karena cuaca tidak memungkinkan, peng-ukuran di lapangan hanya dilakukan selama tiga hari dalam satu minggu dengan menggunakan


water checker analysis yang mempunyai ke-mampuan mengukur lima parameter fisika se-cara langsung dan dilengkapi dengan temperatur kompensator serta kecepatan aliran air.

Pengambilan data parameter fisika meng-gunakan metode langsung secara serial dengan waktu tunda tidak lebih dari 30 menit untuk setiap serial lokasi sampling. Lokasi sampling dibuat peta matriks 3x4, yaitu membagi lokasi kolong menjadi 12 titik sampling pen-gambilan data karena debit air permukaan hanya mendekati 0,01 cm3/jam dan menganggap bahwa tidak ada aliran dan sirkulasi yang berarti maka perbedaan waktu hanya sepuluh menit dalam satu sirkulasi dapat dianggap tidak ada perubahan parameter yang berarti. Lokasi dan pengambilan sampling dari kolong Kampit disajikan pada Gambar 3, kecerahan air kolong diukur dengan menggunakan cakram Secchi, yaitu dengan cara memasukkan cakram tersebut ke air kolong sampai tidak dapat membedakan warna hitam dan putih. Kemudian kedalaman titik tersebut diukur.

Situasi di lapangan dengan titik sampling 6, 9, dan 12 merupakan tepi terdekat dengan perkebunan kelapa sawit sebab kebutuhan air untuk perkebunan diambil dari kolong tersebut, sedangkan resapan air hujan membawa sisa-sisa pupuk masuk kembali ke dalam kolong pada sisi yang sama.[12] Situasi titik sampling nomor 11 merupakan intake kebutuhan air untuk industri pengolahan kelapa sawit, situasi titik sampling 10, 7, dan 4 merupakan tepi yang ditumbuhi tanaman air liar, seperti alang-alang dan tumbuhan air lain, intake PDAM diambil pada titik sampling 1, sedangkan titik sampling 2 dan 3 merupakan plengsengan yang ditumbuhi lumut dan alga.

Dugaan dan indikasi awal aliran permukaan kolong Kampit umumnya mengalir ke arah sisi titik sampling 10, 7, dan 4 karena pengayaan unsur hara sisa-sisa pupuk perkebunan sawit mengendap menjadi sedimen yang subur di sisi titik ukur 10, 7, dan 4,[8] sedangkan titik sampling 2 dan 3 yang ditumbuhi alga dan lumut-lumutan serta kejernihan yang cenderung cerah merupakan indikasi bahwa kondisi perai-ran kolong sudah meningkat menjadi perairan yang subur dengan oksigen yang melimpah.[11]

Situasi titik sampling 8 dan 5 merupakan tengah-tengah kolong yang kondisi airnya cerah atau jernih sekali.

Gambar 2. Water Checker dan Cakram Secchi[11]Gambar 3. Peta Situasi, Pembagian Matriks Lokasi Sampling, dan Arah Pengukuran Parameter Fisik

10

4

7

1

11

5

8

2

12

6

9

3

Perkebunan kelapa sawit

Semak dan rum

put liar

Intake Industri

Utara

Intake PDAM


Tabel 1. Hasil Pengukuran Hari Pertama (7 Oktober 2014)

Titik SamplingTemperatur

(0C)pH DO (mg/l)

Kekeruhan (NTU)

Kecerahan (cm)

1 22 6,2 7,2 8,0 1022 22 6,3 8,3 8,2 1023 21 6,7 5,6 8,7 904 22 6,2 8,7 9,2 855 24 6,7 8,5 5,5 1006 21 6,8 7,2 8,7 807 20 6,6 8,7 9,4 858 24 6,7 8,5 5,5 1009 21 6,8 8,3 8,2 90

10 21 6,5 8,7 8,7 8511 21 6,5 8,0 8,0 9012 20 6,8 7,2 9,8 85

Keadaan cuaca saat pengukuran: pukul 09.00–11.30, cuaca cerah, temperatur 28°C

Tabel 2. Hasil Pengukuran Hari Kedua (9 Oktober 2014)


(0C)pH DO (mg/l)

Kekeruhan (NTU)

Kecerahan (cm)

1 23 6,3 7,5 8,5 1002 22 6,3 8,5 8,7 1003 21 6,7 6,1 8,7 754 23 6,4 8,7 9,2 855 24 6,7 8,5 5,5 1006 22 6,8 7,2 8,7 757 22 6,6 8,7 8,7 858 24 6,7 8,5 5,5 1009 21 6,8 8,3 8,2 85

10 21 6,5 8,7 8,7 8511 21 6,5 8,0 8,0 9012 21 6,8 7,2 9,8 85

Keadaan cuaca saat pengukuran: pukul 13.00–15.30, cuaca hujan, temperatur 27°C

4. HASIL PENGUKURAN DAN PEMBAHASAN

Hasil pengukuran selama tiga hari (dalam 1 minggu) untuk semua parameter digambarkan seperti pada Tabel 1 sampai dengan Tabel 3. Pada saat pengambilan data, kedua pompa air yang ada di kolong Kelapa Kampit milik PDAM dan industri kelapa sawit tidak beroperasi sehingga penyebaran polusi tidak dipengaruhi oleh pompa-pompa air tersebut dan sebaran limbahnya murni disebabkan peristiwa difusi.

Dari data yang didapat melalui pengukuran selama tiga hari dalam seminggu meskipun data beberapa titik sampling tidak lengkap, hal ini dapat dibuat himpunan fuzzy (fuzzy set) sebagai langkah awal pembuatan logika fuzzy.

Data yang mempunyai nilai kebenaran tinggi dan bersifat pasti akan dikonversikan ke dalam bentuk masukan fuzzy berupa nilai linguistik yang semantiknya ditentukan berdasarkan fungsi keanggotaan.


Fungsi keanggotaan peubah masukan fuzzy adalah hasil pengukuran temperatur, pH, DHL, kekeruhan, kecerahan, DO, dan debit. Pembuatan aturan fuzzy dilakukan berdasarkan fenomena sebaran difusi secara alamiah, yaitu kesetimbangan massa. Peubah yang digunakan hanya temperatur, DO, kekeruhan, dan kece-rahan, karena ketiga peubah yang lain hampir tidak terjadi perbedaan yang berarti, sebagai contoh pH, nilai pH mempunyai sebaran yang mendekati sama di semua lokasi pengambilan sample sehingga sangat sulit untuk menduga arah sebaran limbah cair di dalam kolong. Se-baran nilai pH air kolong dapat digambarkan seperti pada Gambar 4.

Nilai DHL terukur dengan baik hanya pada beberapa kolom sampling, terutama pada hari pertama dan hari kedua pengukuran, sedangkan hari ketiga hanya lima kolom sampling yang terukur dengan nilai DHL 96–102 mS/cm. Karena sangat sedikit diperoleh data yang signifikan, nilai DHL sangat sulit digunakan untuk menganalisis arah aliran limbah cair secara difusi.

Pergerakan aliran air dalam kolong Kelapa Kampit hampir tidak ada sama sekali karena sifatnya adalah kolong reservoir air hujan yang dibuat dengan menggali dan memperdalam serta tidak mempunyai saluran pengeluaran.[3]

Kecepatan aliran air dalam kolong hanya terukur pada kolom sampling nomor 1, 5, dan 8 dengan nilai kurang dari 50 cm/jam. Untuk itu, hanya empat peubah masukan fuzzy (temperatur, DO, kekeruhan, dan kecerahan) yang dapat dijadikan sebagai peubah analisis sebaran polusi dengan metode membagi masukan data dalam sembilan himpunan fuzzy dan satu keluaran (arah sebaran) dengan tiga himpunan fuzzy akan menghasilkan 24 kemungkinan fuzzy if … then (Tabel 6).

Jika digunakan fungsi keanggotaan tra-pesium dengan peubah linguistik arah aliran penyebaran polusi dari kondisi kepekatan kon-sentrasi larutan yang tinggi menuju ke arah konsentrasi kepekatan larutan yang lebih rendah, dapat dibuat proses fuzzifikasinya dari fungsi keanggotaan dalam Gambar 5, 6, dan 7.

Tabel 3. Hasil Pengukuran Hari Ketiga (10 Oktober 2014)


(0C)pH DO (mg/l)

Kekeruhan (NTU)

Kecerahan (cm)

1 22 6,2 7,2 10 802 22 6,3 8,3 10 803 21 6,7 5,6 12 404 22 6,2 8,7 11 705 24 6,7 8,5 5,5 1006 21 6,8 7,2 12 457 20 6,6 8,7 11 708 24 6,7 8,5 5,5 1009 21 6,8 8,3 12 40

10 21 6,5 8,7 11 7011 21 6,5 8,0 11 7012 20 6,8 7,2 12 35

Keadaan cuaca saat pengukuran: pukul 10.00–13.00, cuaca mendung dan hujan deras, temperatur 25°C

Gambar 4. Sebaran pH di kolong Kampit yang hampir merata pada semua kolom sampling yang menyatakan bahwa air kolong bersifat netral dengan nilai 6,2–7.[13]


Keterangan gambar: input 1,2 = semantik fuzzy 1, 2 …. output 1 = hasil analisis fuzzy Mamdani berupa citra arah sebaran limbah air kolong

Gambar 5. Model Input Semantik Fuzzy Mamdani

Gambar 6a. Representasi Himpunan (x) Kecerahan untuk Titik Ukur 6 dan Sekitarnya

Untuk peubah fuzzy kecerahan maksimum 102, dan minimum 35 ini berarti titik sampling 12 kemungkinan terdifusi ke arah titik 11 dan titik 8, semantik masukan fuzzy Tabel 1, 2, dan 3 dapat dibuat tabel masukan semantik fuzzy dalam rancangan kluster semesta pembicaraan dalam Tabel 4.

Jika diperhatikan, titik 4 yang berdekatan dengan titik 7, 1, 2, 8, dan 5, dapat diduga difusi aliran polusi titik 5 karena titik 7 mempunyai nilai kecerahan yang sama dengan titik 4, sedangkan titik 1 mempunyai aliran meskipun sangat kecil maka semantik untuk titik ukur 4 adalah jika aliran tidak ke titik 1, aliran akan menyebar ke titik 5 dan 8 yang lebih cerah. Representasi himpunannya digambarkan seperti

pada Gambar 6. Selanjutnya dapat diperhatikan titik ukur 6 yang berdekatan dengan titik ukur 5, 2, 3, 8, dan 9. Pada titik ukur 5 dan 8 terdapat aliran yang sangat kecil maka semantik yang diduga dan dapat dibuat adalah jika aliran difusi tidak ke titik ukur 5 dan titik ukur 8 yang lebih cerah, diduga titik ukur 3 terdifusi ke titik ukur 6 yang lebih cerah dibanding titik ukur 3. Representasi himpunan kecerahan digambarkan seperti dalam Gambar 6a.

Jika diperhatikan, titik ukur 10, 11, dan 12 kemungkinan aliran terdifusi ke titik 8 karena titik 10, 11, 12, 7, dan 9 mempunyai nilai kecerahan yang seimbang pada Tabel 1 dan 2. Selanjutnya, pada Tabel 3 terjadi perubahan

Tabel 4. Peubah Masukan Semantik Fuzzy dalam Rancangan Kluster

PeubahKlasifi-

kasiHarga

TengahPengu-kuran

Temperatur Tinggi 22 24

Rendah 20

DOTinggi 7,15 8,7

Rendah 5,6

KekeruhanTinggi 8,75 12

Rendah 5,5

KecerahanTinggi 67.5 100

Rendah 35

Gambar 7. Sebaran Kondisi Kecerahan di kolong Kelapa Kampit pada 7 dan 10 Oktober 2014

Gambar 6. Representasi Himpunan (x) Kecerahan untuk Titik Ukur 4 dan Sekitarnya

Titik Ukur

µ(x)1

5 241 8

Titik Ukur

µ(x)1

9 6 5 32 8

Sebaran kecerahan kolong Kampit tanggal 7 Oktober 2014

Sebaran Kecerahan kolong Kampit, 10 Oktober 2014


kesetimbangan karena air permukaan masuk ke kolong terutama pada kolom 12. Hal ini disebabkan air hujan masuk ke kolong sangat deras. Dengan analisis model dari fungsi keang-gotaan yang sama akan diperoleh hasil seperti pada Gambar 5, 6, dan 7.

Proses inferensi atau penalaran dalam analisis data menggunakan model Mamdani dengan bentuk trapesium terpotong yang dapat diperkirakan interseksi antarfungsi dapat dinalar dengan jelas seperti pada Gambar 5, dengan fungsi keanggotaan yang terinferensi dari data lokasi pengambilan data.

Dari Persamaan 3 untuk inferensi pada Gambar 6 dapat dituliskan kalimat fuzzy-nya sebagai berikut dengan μf: 0< S < 1 maka nilai semantik fuzzy DO seperti pada Gambar 6.

Berdasarkan Gambar 6, persamaan arah sebaran semantik himpunan DO dengan anggota minimum 5,6 dan maksimum 8,7 di lokasi 10, 7, 4, dan 1 dapat dilihat pada Persamaan 3.

F={[(x, μF (x))| x Є f}............................(3)

untuk μpekat dengan F adalah himpunan data DO sebagai semesta pembicaraan, sedangkan x adalah anggota dari DO terukur 5,5 < x < 9, jika dinalarkan dalam bentuk sintaksnya seperti Persamaan 4.

Gambar 8. Fungsi Keanggotaan Trapesium untuk Parameter Semantik Fuzzy dan Lokasi Sampling

Gambar 9. Fungsi Keanggotaan Trapesium untuk Parameter DO

Aturan kuat tariknya (rule strength) sebagai berikut:If temperatur lebih panas then difusi ke arah lebih panas. If kolom 5 lebih panas then kolom 1, 2, 3, ke kolom 5 nilai strength 0,3.If kolom 8 lebih panas then kolom 10, 11, 12, ke kolom 8 nilai strength 0,3. If kolom 8 = kolom 5 then μ pekat nilai strength 0,4.

µ

1 3 3 6 12 2 5 8 9 11 4 710

8,57,57,55,5 9

0,4

0

nomor lokasi

700 80 90

10, 11, 12 10, 7, 4, 1 1, 2, 3 3, 6, 9, 12

102

μpekat

0.4

0

.............. 8,5 < x < 9,0

.............. x > 0 ..............(4)

μkurang pekat

0.2

0

.............. 8,5 < x < 9

.............. x > 0

0.1 .............. 5.5 < x < 6.5

.........(5)


Berdasarkan Persamaan 4 dan 5, DO terkonsentrasi di lokasi 2, 5, 8, 9, dan 11. Ini berarti arah konsentrasi oksigen terlarut menyebar pada kolom bagian tengah karena temperatur di kolong 5 dan 8 tertinggi di antara semua kolong, yaitu 24oC, sehingga oksigen terlarut sangat cepat dan teroksidasi sebanding dengan kenaikan temperatur. Suhu air kolong di bagian kolom tengah yang sangat cepat menjadi panas ini disebabkan bagian tersebut langsung terkena panas matahari sehingga difusi polutan ke arah tengah, yaitu kolong 5 dan 8 sesuai dengan keseimbangan difusi oksigen terlarut menuju ke tempat yang oksigennya selalu berkurang karena penguapan.

Dengan cara yang sama pada Gambar 7 dapat diperoleh persamaan arah sebaran semantik nilai kekeruhan tertinggi yang terukur di lokasi sampling 10, 7, 4, 1, 2, dan 3. Hasil de-fuzzifikasinya, jika dilihat citra sebaran limbah cair dan sedimen yang masuk kolong Kelapa Kampit, dapat dilihat pada Gambar 12 dan 13.

Pada Gambar 12 dan 13, distribusi polusi tergambar jelas dengan pergerakan polutan ke arah kolom 10, 7, 4, 1, 2, dan 3 terindikasi oleh tumbuh suburnya tanaman air di sisi-sisi tersebut karena tanaman air memerlukan fosfat dan

sisa-sisa pupuk tanaman industri yang berada di sisi 12, 9, dan 6 merupakan indikasi kuat bahwa aliran limbah sisa pupuk tanaman industri mengalir ke arah kolom tersebut. Sementara itu, material padat diendapkan dengan lambat di kolom 8 dan 5, seolah-olah kolom 8 dan 5 adalah kolom pengendap sebelum aliran pupuk sisa tanaman industri sampai di kolom 10, 7, 4, 1, dan 2.

5. KESIMPULAN Dari penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan. Pertama, difusi pergerakan konsentrasi DO bergantung pada temperatur air di sekitarnya, semakin tinggi temperatur air, semakin rendah konsentrasi oksigen terlarut (DO). Hal ini terjadi pada kolom 5 dan 8, oksigen terlarut terkumpul di sini karena semua konsentrasi oksigen terlarut terkumpul di kolom 5 dan 8. Kolom-kolom di sekitar konsentrasi oksigen terlarut menjadi tipis karena difusi oksigen bergerak ke arah kolom 5 dan 8 karena suhu permukaan airnya di atas rata-rata. Keuda, dari data kekeruhan aliran kolong Kelapa Kampit dapat disimpulkan bahwa aliran difusi

Gambar 10. Penyebaran Konsentrasi DO di Kolong Kelapa Kampit

Gambar 11. Fungsi Keanggotaan Trapesium Terpo-tong untuk Parameter Kekeruhan

Gambar 12. Sebaran Kekeruhan dari Kolong Kampit pada 7 Oktober 2014

Gambar 13. Distribusi Hasil Pengukuran Kekeruhan Setelah Hujan Dua Hari pada 10 Oktober 2014


Difusi.” APLIKA Jurnal Ilmu Pengetahuan dan Teknologi 8(1) (Februari 2008): 1–7.

[7] Leitao, Pedro Chambel (Ed). ND. “Manage-ment of the Tropic Status in Portuguese Res-ervoirs,” http://swat.tamu.edu/media/56573/b4-3-leitao.pdf. Diakses pada bulan Juli 2016.

[8] Zulfia, Naila dan Aisyah. 2013. “Status Trofik Perairan Rawa Pening Ditinjau dari Kandungan Unsur Hara (NO3 dan PO4) serta Klorofil-a”. Bawal 5 (3): 189−199.

[9] Nybakken, J.W. 1988. Biologi Laut Suatu Pendekatan Ekologis. Jakarta: Gramedia.

[10] Odum, E. P. 1993. Dasar-dasar Ekologi. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

[11] Effendi, Hefni. 2003. Telaah Kualitas Air bagi Pengelolaan Sumber Daya Lingkungan Perairan. Yogyakarta: Kanisius.

[12] Karsono, W. 2013. “Komposisi dan Biomassa Ikan Estuarine di Tangerang”. Seminar Nasi-onal Tahunan VI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan UGM, 25 Juli 2009. Bidang Penangkapan Ikan.

[13] Prasetijo, D., W. R. Lachs, dan D. Susanto. 1994. “A New Load Shedding Scheme for Limiting Under-Frequency.” IEEE Transaction on Power Systems 9(3): 1.371–1.378.

[14] Cole-Parmer, Katalog Publication Water Quality Measurement 2013. Diakses pada bulan Juli 2016.

[15] Puslit Metrologi-LIPI. 2015. “Remediasi Air Kolong Bekas Tambang Timah.” Laporan Penelitian Kompetitif LIPI.

bergerak mengalir ke arah kolom 5 dan 8 dari kolom-kolom sekitarnya. Pada kolom 5 dan 8, terukur kecepatan aliran sangat kecil, yaitu rata-rata 50 cm/jam. Selanjutnya, kualitas air kolong Kelapa Kampit jika ditinjau dari nilai tingkat keasamannya bersifat netral l dengan pH (6,2–6,8).

6. DAFTAR PUSTAKA [1] Suryono, C.A. 2006. “Bioakumulasi Logam

Berat Melalui Sistem Jaringan Makanan dan Lingkungan pada Kerang Bulu Anadara inflata.” Ilmu Kelautan 11 (1): 19–22.

[2] Menteri Negara Lingkungan Hidup Jakarta. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 115 Tahun 2003 tentang Pedoman Penentuan Status Mutu Air.

[3] Dinas Kehutanan Provinsi Bangka Belitung. 2013. Tata Kelola Sumber Daya Air DAS Cerucuk.

[4] Sutanto. 2006. Artificial Inteligence. Bandung: Penerbit Informatika.

[5] Xiaoxun Sun, Marek J. Druzdzel, dan Changhe Yuan. 2007. “Dynamic Weighting A* Search based Algoritma for Bayesians Network.” Dalam Prosiding International Joint Confer-ence on Artificial Intelligence (IJCAI-07), 2.385−2.390.

[6] Haryanto, Budi. 2008. “Pengaruh Pemilihan Kondisi Batas, Langkah Ruang, Langkah Waktu dan Koefisien Difusi pada Model

Documents

ANALISIS PENYEBARAN LIMBAH CAIR PABRIK MINYAK …