Laporan Analisis Komprehensif: Efektivitas dan Efisiensi Sistem Daur Ulang Air Limbah Domestik pada Sektor Industri (Studi Kasus PT. X)

Tinjauan Eksekutif

1.1. Latar Belakang Studi dan Konteks Industri

Sektor industri, termasuk industri mur dan baut seperti PT. X yang berlokasi di Surabaya, memiliki peran penting dalam pembangunan ekonomi.1 Sejalan dengan peningkatan kegiatan operasional, industri juga bertanggung jawab atas pengelolaan volume limbah yang dihasilkan, baik limbah produksi maupun limbah domestik.1 Limbah cair, jika tidak dikelola secara maksimal hingga memenuhi standar baku mutu, dapat menimbulkan dampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan manusia.1

Studi ini secara spesifik berfokus pada sistem pengelolaan air limbah domestik (LCLD) PT. X. Sistem ini menarik untuk diteliti karena tidak hanya mengolah air limbah menggunakan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Biofilter, tetapi juga memanfaatkannya kembali (daur ulang) sebagai air penyiraman ruang terbuka dan Ruang Terbuka Hijau (RTH).1 Tujuan utama penelitian ini adalah untuk mengevaluasi efektivitas dan efisiensi sistem pengelolaan LCLD PT. X, menjadikannya bahan kajian penting dalam manajemen lingkungan industri.1

1.2. Temuan Kunci Keberlanjutan

Analisis teknis dan kuantitatif menunjukkan bahwa sistem pengelolaan LCLD PT. X telah mencapai kinerja yang luar biasa, melampaui kepatuhan regulasi dasar dan mencapai tingkat sirkularitas air yang tinggi:

1. Kualitas Efluen Optimal: Air daur ulang hasil olahan IPAL Biofilter memenuhi 100% parameter baku mutu yang dipersyaratkan oleh Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan (Permen LHK) Nomor 68 Tahun 2016.1

2. Efisiensi Daur Ulang Luar Biasa: Efisiensi pemanfaatan air limbah domestik yang diolah mencapai angka 99%.1 Angka ini menunjukkan bahwa hampir seluruh volume air limbah hasil olahan dikembalikan ke dalam siklus operasional.

3. Manfaat Ganda Ekonomi dan Lingkungan: Keberhasilan daur ulang ini secara langsung berkontribusi pada penekanan biaya operasional, yaitu mengurangi biaya pembelian air bersih (air tangki) yang digunakan untuk penyiraman.1 Selain itu, praktik ini secara signifikan mengurangi volume dan beban pencemar yang dilepaskan ke badan air penerima.1

1.3. Model Sirkularitas Air: Melampaui Kepatuhan

Pendekatan pengelolaan air limbah di PT. X merupakan contoh model sirkularitas air yang maju dalam konteks industri Indonesia. Dalam banyak kasus industri, fokus utama manajemen limbah adalah mencapai kepatuhan baku mutu sebelum membuang efluen ke badan air. Namun, PT. X secara sadar mengubah air limbah domestik dari sekadar "buangan yang harus dibuang" menjadi "aset operasional" atau sumber air non-potabel.1

Pendekatan ini sangat strategis karena dua alasan utama. Pertama, industri ini mengakui kontribusi limbah domestik terhadap pencemaran air permukaan, yang diperkirakan mencapai 8% dari total beban pencemar.1 Dengan memproses dan mendaur ulang hampir seluruh volume limbah domestiknya, PT. X secara efektif menghilangkan risiko pencemaran dari aliran ini. Kedua, mengingat air bersih operasional dibeli melalui air tangki, strategi daur ulang air sebesar 99% merupakan solusi ekonomi yang cerdas, memvalidasi investasi IPAL sebagai strategi penghematan biaya jangka panjang dalam menghadapi potensi kenaikan harga air bersih.1

Metodologi Penelitian dan Landasan Regulasi

2.1. Pendekatan Analisis Data

Penelitian ini menggunakan pendekatan analisis data gabungan, yaitu kualitatif dan kuantitatif.1

Analisis Kualitatif bertujuan untuk menghasilkan deskripsi dan penjelasan, meliputi reduksi data, penyajian data, penyatuan informasi, dan penarikan kesimpulan serta verifikasi.1 Aspek kualitatif mencakup deskripsi kondisi eksisting pengelolaan air, mulai dari penggunaan air bersih hingga proses pengolahan dan pemanfaatan.1

Analisis Kuantitatif berfokus pada perhitungan, terutama untuk menentukan neraca air bersih dan limbah, volume yang diolah, dan efisiensi pemanfaatan air.1

Sumber Data yang digunakan terdiri dari:

• Data Primer: Diperoleh melalui observasi dan pengamatan langsung oleh peneliti di lokasi IPAL Biofilter, RTH, dan lokasi pemanfaatan air.1

• Data Sekunder: Diperoleh dari catatan operasional yang diserahkan oleh PT. X, termasuk rincian jumlah air bersih yang digunakan, volume limbah yang dihasilkan, dan profil rinci proses pengolahan di IPAL biofilter.1

2.2. Regulasi Kepatuhan Kualitas Air Limbah Domestik

Aspek efektivitas pengolahan dinilai berdasarkan kepatuhan terhadap baku mutu yang ditetapkan oleh pemerintah. Baku mutu air limbah domestik diatur dalam Peraturan Menteri LHK No. 68 Tahun 2016.1 Kepatuhan terhadap regulasi ini memastikan bahwa air daur ulang aman secara lingkungan dan kesehatan jika dimanfaatkan kembali atau, dalam skenario pembuangan, tidak mencemari badan air penerima.

2.3. Landasan Regulasi Pemanfaatan Air Daur Ulang (Reuse)

Aktivitas pemanfaatan limbah cair domestik sebagai air penyiraman memiliki landasan hukum yang kuat, sesuai dengan Peraturan Menteri LHK No. 5 Tahun 2021 tentang Tata Cara Penerbitan Persetujuan Teknis Dan Surat Kelayakan Operasional Bidang Pengendalian Pencemaran Lingkungan.1 Regulasi ini mengkategorikan pemanfaatan limbah cair, antara lain, sebagai air penunjang untuk operasional, termasuk siram tanaman, jalan, dan pencucian.1

Ketersediaan payung hukum seperti Permen LHK No. 5 Tahun 2021 sangat penting. Regulasi ini memberikan insentif resmi bagi industri untuk berinvestasi dalam teknologi daur ulang. Dengan mematuhi standar kualitas dan memiliki persetujuan teknis, PT. X dapat secara resmi memindahkan air limbah dari kategori buangan menjadi sumber daya yang legal untuk dimanfaatkan kembali, yang merupakan kunci keberhasilan model sirkular ini.1

Analisis Kuantitatif Neraca Massa Air dan Timbulan Limbah Harian

Neraca massa air merupakan dasar perhitungan untuk memahami beban yang harus diolah oleh IPAL dan potensi air yang dapat didaur ulang. PT. X memperoleh air bersih domestik melalui pembelian air tangki.1

3.1. Estimasi Kebutuhan dan Timbulan Limbah

Total kebutuhan air bersih domestik rata-rata PT. X adalah $17.5~m^{3}/hari$.1 Perhitungan ini didasarkan pada standar kebutuhan air per orang per hari (50 liter/orang/hari untuk 348 karyawan dan 10 liter/orang/hari untuk 10 pengunjung) sesuai SNI 03-7065-2005.1

Dalam perhitungan timbulan air limbah domestik, digunakan faktor timbulan sebesar 70% dari total kebutuhan air bersih, sementara 30% sisanya diasumsikan tertinggal pada saluran atau menguap.1 Oleh karena itu, total produksi limbah domestik harian adalah $12.25~m^{3}/hari$.1

3.2. Karakteristik Aliran Limbah Masuk IPAL

Air limbah domestik yang dihasilkan terdiri dari dua komponen utama:

1. Grey Water: Mencapai 80% dari total limbah, yaitu $9.8~m^{3}/hari$.1 Grey water berasal dari aktivitas kamar mandi dan dapur.

2. Black Water: Mencapai 20% dari total limbah, yaitu $2.45~m^{3}/hari$.1 Black water berasal dari Water Closet (WC).

Total volume produksi limbah adalah $12.25~m^{3}/hari$. Sebagian kecil dari black water menghasilkan lumpur (sludge) sebesar $0.1225~m^{3}/hari$ yang diolah lebih lanjut oleh pihak ketiga (sedot tinja).1

Dengan demikian, volume air limpasan yang masuk ke dalam IPAL Biofilter untuk diolah adalah $12.1275~m^{3}/hari$ (yaitu $12.25~m^{3}/hari$ dikurangi $0.1225~m^{3}/hari$ lumpur).1

3.3. Implikasi Rasio Grey Water/Black Water terhadap Desain IPAL

Dominasi Grey Water (80%) dalam aliran limbah PT. X memiliki implikasi teknis penting. Grey water cenderung mengandung bahan organik (dari lemak, sabun, dan deterjen).1 Oleh karena itu, keberadaan unit pra-perlakuan (pre-treatment) yang efisien adalah wajib.1

PT. X memastikan air limbah dari dapur melewati unit grease trap sebelum masuk ke tangki ekualisasi.1 Fungsi grease trap adalah memisahkan minyak dan lemak, yang jika dibiarkan masuk dapat menyebabkan penyumbatan pipa, menurunkan efisiensi transfer oksigen, dan menghambat pertumbuhan biofilm dalam reaktor biologis. Selain itu, pemisahan lumpur (sludge) dari Black Water sebelum masuk IPAL sangat penting untuk mencegah beban padatan tersuspensi total (TSS) berlebih, yang menjaga stabilitas IPAL Biofilter dan menjamin kualitas efluen yang stabil.1

Desain Teknik dan Kinerja Operasional IPAL Biofilter Kombinasi

4.1. Desain Sistem dan Kapasitas

PT. X menggunakan IPAL domestik dengan teknologi Biofilter kombinasi (Anaerob-Aerob).1 Jenis teknologi ini dipilih karena efektivitasnya dalam menurunkan beban organik dalam air limbah dan meningkatkan kualitas air.1

Kapasitas desain IPAL Domestik PT. X adalah $20~m^{3}$.1 Kapasitas ini dianggap memadai, bahkan melebihi kebutuhan aktual, untuk mengolah debit harian yang hanya sebesar $12.1275~m^{3}/hari$.1 Kapasitas yang lebih besar dari debit harian menunjukkan adanya margin keamanan operasional yang baik.

4.2. Rantai Proses Pengolahan Biofilter (Empat Kompartemen)

IPAL Biofilter PT. X terdiri dari empat kompartemen utama 1:

1. Tangki Ekualisasi/Bak Pengendap Awal: Sebelum proses biologis dimulai, air limbah ditampung di tangki ekualisasi.1 Fungsi utamanya adalah menstabilkan fluktuasi debit air limbah dan mencampur aliran dari dapur dan kamar mandi.1 Bak pengendap awal juga berfungsi untuk mengendapkan partikel lumpur dan padatan organik kasar.1

2. Bak Anaerobik: Air limpasan dari bak pengendap awal masuk ke zona anaerobik. Media penyangga yang digunakan di sini adalah sarang tawon.1 Bakteri anaerob tumbuh dan menempel pada media ini (fixed-film). Pengolahan ini terjadi tanpa aerasi, yang memungkinkan penguraian bahan organik dalam air limbah secara efektif dan efisien karena waktu kontak yang lebih lama antara air limbah dan bakteri.1

3. Bak Aerobik: Air kemudian dialirkan ke bak aerobik, yang juga menggunakan media penyangga plastik tipe sarang tawon.1 Bak ini dilengkapi dengan sistem aerasi (peniupan udara) untuk menyediakan oksigen bagi mikroorganisme aerob.1 Proses aerobik ini penting untuk oksidasi zat organik yang tersisa, degradasi deterjen, dan proses nitrifikasi, yang secara signifikan meningkatkan efisiensi penghilangan amonia ($\text{NH}_3$).1

4. Bak Pengendap Akhir: Air dari bak aerob mengalir ke bak pengendap akhir. Di sini, lumpur (biomassa aktif) diendapkan. Sebagian lumpur yang diendapkan disirkulasikan kembali ke bagian inlet bak aerob menggunakan pompa sirkulasi lumpur, sebuah langkah penting untuk menjaga konsentrasi biomassa yang efektif dalam reaktor.1

Penggunaan media fixed-film (sarang tawon) di kedua reaktor, Anaerob dan Aerob, menunjukkan desain yang berorientasi pada stabilitas operasional. Sistem fixed-film diketahui memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap fluktuasi debit dan toksisitas mendadak—kondisi yang mungkin terjadi dalam operasional industri—dibandingkan dengan sistem lumpur aktif konvensional. Stabilitas ini merupakan kunci untuk menghasilkan efluen berkualitas tinggi secara konsisten.1

4.3. Post-Treatment dan Disinfeksi

Air limpasan akhir, setelah melalui pengendapan, dialirkan ke tangki efluen. Di sini, dilakukan injeksi klorin pada pipa transfer untuk mereduksi Total Coliform yang tersisa dalam air limbah.1 Proses klorinasi ini memastikan bahwa air daur ulang mencapai standar mikrobiologis yang aman untuk pemanfaatan penyiraman.

Evaluasi Kualitas Efluen dan Audit Kepatuhan Lingkungan

5.1. Verifikasi Kepatuhan Baku Mutu (Permen LHK No. 68/2016)

Setelah melalui seluruh tahapan pengolahan, air hasil olahan IPAL Biofilter diuji parameter limbah cair domestiknya.1 Hasil pengujian menunjukkan bahwa seluruh parameter telah memenuhi baku mutu yang dipersyaratkan oleh Permen LHK No. 68 Tahun 2016, sehingga air tersebut dinyatakan aman untuk dimanfaatkan kembali.1

Analisis data menunjukkan bahwa IPAL Biofilter PT. X beroperasi dengan margin keamanan yang tinggi terhadap batas regulasi:

1. Beban Organik (BOD/COD): Nilai BOD yang dicapai ($<20.3~mg/L$) dan COD ($35.6~mg/L$) jauh di bawah batas maksimum yang diizinkan (30 dan $100~mg/L$, masing-masing).1 Margin keamanan yang besar ini mengindikasikan bahwa sistem biologis bekerja pada efisiensi puncak dalam mendegradasi bahan organik. Hal ini konsisten dengan literatur yang menyebutkan efisiensi biofilter anaerob-aerob dapat berkisar antara 56,73% hingga 97,65%.1

2. Nutrien (Amonia - $\text{NH}_3$): Penghilangan amonia sangat efektif, dengan hasil uji hanya $0.0526~mg/L$ dibandingkan baku mutu $10~mg/L$.1 Efisiensi penghilangan amonia yang tinggi ini merupakan bukti bahwa proses nitrifikasi dalam bak aerobik, yang dibantu oleh sirkulasi lumpur, berfungsi dengan sangat baik.1 Kualitas air dengan kadar $\text{NH}_3$ yang sangat rendah ini krusial untuk aplikasi irigasi RTH karena meminimalkan risiko toksisitas nitrogen pada tanaman dan tanah.

3. Mikrobiologi (Total Coliform): Hasil Total Coliform sebesar 2,870 jumlah/100 mL masih memenuhi baku mutu (3,000 jumlah/100 mL).1 Namun, perlu dicatat bahwa nilai ini relatif mendekati ambang batas maksimum. Karena air daur ulang digunakan untuk penyiraman di ruang terbuka yang diakses oleh karyawan dan pengunjung, keselamatan mikrobiologis adalah faktor non-negotiable. Proksimitas ke batas maksimum menunjukkan bahwa sistem kontrol dan dosis disinfeksi klorin harus dipertahankan dan diaudit secara sangat ketat untuk memastikan margin keamanan yang memadai.1

Metrik Pemanfaatan dan Efisiensi Daur Ulang Air

6.1. Mekanisme Pemanfaatan Air Daur Ulang

Air daur ulang (recycle) yang telah memenuhi baku mutu dimanfaatkan sepenuhnya oleh PT. X sebagai air penyiraman.1 Aplikasi pemanfaatan meliputi penyiraman:

• Ruang terbuka hijau (RTH)

• Ruang terbuka, termasuk tanah kosong, jalan berpaving, dan jalan tanpa perkerasan.1

Total luas lokasi pemanfaatan air ini adalah $5.932~m^{2}$.1 Proses penyiraman dilakukan secara manual menggunakan pompa dari tangki air ke tanaman dan lahan yang akan disiram, dilaksanakan dua kali sehari, yaitu pada pagi dan sore hari.1 Pemanfaatan limbah cair domestik untuk penyiraman ini sejalan dengan praktik yang diterapkan di kawasan industri dan pariwisata lainnya.1

6.2. Evaluasi Efisiensi Pemanfaatan

Efisiensi penggunaan air didefinisikan sebagai tingkat pemanfaatan kembali air limbah yang telah diolah untuk mencapai hasil maksimal dan menekan kebutuhan air bersih.1

Volume air daur ulang yang dihasilkan oleh IPAL Biofilter dan siap dimanfaatkan adalah $12.1275~m^{3}/hari$.1 Volume air yang dibutuhkan untuk total penyiraman RTH dan ruang terbuka di pagi dan sore hari juga sebesar $12.1275~m^{3}/hari$.1

Perhitungan ini menghasilkan efisiensi pemanfaatan air limbah olahan IPAL Biofilter sebesar 99%.1

6.3. Keberhasilan Pencocokan Suplai-Permintaan (Demand-Supply Matching)

Pencapaian efisiensi 99% merupakan indikator keberhasilan manajemen yang sangat tinggi. Efisiensi ini tidak hanya mencerminkan kualitas teknologi pengolahan yang baik, tetapi yang lebih penting, menunjukkan kemampuan manajemen PT. X untuk mencocokkan suplai air daur ulang ($12.1275~m^{3}/hari$) dengan permintaan irigasi harian untuk lahan seluas $5.932~m^{2}$.1

Tingkat pemanfaatan yang hampir penuh ini berhasil menghindari kebutuhan untuk membangun saluran pembuangan limpasan efluen yang substansial, yang akan meningkatkan biaya operasional dan memperkenalkan risiko pelepasan pencemar, meskipun efluen telah memenuhi baku mutu. Pencocokan suplai dan permintaan air daur ulang ini memposisikan PT. X pada skenario Near Zero Discharge untuk aliran domestik.

Dampak Ekonomi dan Lingkungan Strategis

Pengelolaan limbah cair domestik secara terpadu di PT. X memberikan dampak strategis ganda, mencakup aspek ekonomi dan lingkungan.

7.1. Analisis Pengurangan Biaya Operasional (Cost-Saving)

Manfaat ekonomi utama yang diperoleh PT. X dari sistem daur ulang ini adalah kemampuan untuk menekan biaya pembelian air bersih.1 Mengingat air bersih domestik diperoleh melalui pembelian air tangki, sumber yang seringkali memiliki biaya per unit volume yang relatif tinggi dibandingkan sumber air permukaan, nilai ekonomi dari daur ulang $12.1275~m^{3}/hari$ menjadi substansial.1

Sistem IPAL, dalam konteks ini, berfungsi sebagai penyangga risiko biaya air operasional (OPEX). Dengan mengalihkan kebutuhan air non-potabel (penyiraman) dari sumber air bersih yang dibeli ke air daur ulang internal, PT. X tidak hanya mengurangi biaya saat ini tetapi juga melindungi operasionalnya dari potensi kenaikan tarif air bersih di masa depan.

7.2. Mitigasi Risiko Pencemaran Lingkungan

Dari perspektif lingkungan, sistem ini memiliki dua kontribusi utama 1:

1. Pengurangan Beban Pencemar: Pengolahan menggunakan Biofilter Anaerob-Aerob secara drastis mengurangi konsentrasi zat organik (BOD, COD) dan Total Coliform.1

2. Pengurangan Volume Debit: Dengan tingkat efisiensi pemanfaatan sebesar 99%, hampir tidak ada volume air limbah hasil olahan yang dibuang ke badan air penerima. Pengurangan volume debit ini secara efektif menghilangkan risiko pencemaran volumetrik dan meminimalkan beban pencemar yang dilepaskan ke lingkungan, mendukung upaya menjaga kelestarian lingkungan yang berkelanjutan.1

Kesimpulan dan Prospek Rekomendasi Lanjutan

8.1. Kesimpulan Kinerja

Sistem Pengolahan dan Pemanfaatan Air Limbah Domestik di PT. X terbukti menunjukkan kinerja yang optimal. Sistem IPAL Biofilter kombinasi Anaerob-Aerob adalah pilihan teknologi yang tepat untuk volume aliran dan karakteristik beban pencemar yang didominasi oleh grey water.1 Pengolahan ini terbukti efektif karena menghasilkan air daur ulang yang sepenuhnya memenuhi baku mutu Permen LHK No. 68 Tahun 2016, dan terbukti sangat efisien karena mencapai tingkat pemanfaatan volume hingga 99%.1

Keberhasilan ini menghasilkan manfaat nyata: menekan biaya pembelian air bersih untuk penyiraman RTH dan ruang terbuka, serta mengurangi volume dan beban pencemar pada badan air.1 Model pengelolaan yang dilakukan PT. X ini dapat dijadikan studi percontohan bagi pelaku industri lainnya dalam upaya mengelola limbah cair domestik guna menciptakan lingkungan yang sehat dan mendukung kelestarian lingkungan berkelanjutan.1

8.2. Rekomendasi Teknis untuk Peningkatan Berkelanjutan

Meskipun kinerja saat ini sangat baik, ada beberapa area yang dapat ditingkatkan untuk memastikan keberlanjutan dan meningkatkan margin keamanan operasional:

1. Peningkatan Margin Keamanan Mikrobiologis: Mengingat hasil Total Coliform (2,870 jumlah/100 mL) yang mendekati batas baku mutu (3,000 jumlah/100 mL), disarankan untuk mengimplementasikan sistem dosis klorin otomatis berbasis sensor untuk memastikan konsentrasi disinfektan yang konsisten. Alternatifnya, mempertimbangkan teknologi disinfeksi lanjutan, seperti Ultra Violet (UV) treatment, dapat memberikan margin keamanan yang lebih besar terhadap mikroorganisme patogen, terutama karena air digunakan untuk penyiraman di area yang diakses publik.

2. Audit Kualitas Tanah dan Dampak Jangka Panjang: Meskipun kualitas air efluen yang digunakan untuk irigasi sudah sangat baik (terutama kadar $\text{NH}_3$ yang sangat rendah), disarankan untuk melakukan pengujian berkala terhadap kualitas tanah di RTH dan ruang terbuka. Pemantauan akumulasi garam, nutrisi, atau potensi dampak fisik-kimia lainnya akibat penyiraman air daur ulang jangka panjang perlu dilakukan untuk mempertahankan kesehatan tanah dan tanaman.

3. Perluasan Aplikasi Daur Ulang: Dengan suplai air daur ulang yang stabil dan berkualitas, PT. X dapat meninjau kemungkinan penggunaan air ini untuk aplikasi non-potabel lainnya di dalam fasilitas, seperti flushing toilet, pencucian kendaraan operasional, atau pengisian cadangan air pemadam kebakaran. Perluasan ini akan semakin memaksimalkan Return on Investment (ROI) dari IPAL dan meningkatkan ketahanan air operasional secara keseluruhan.1