Rawa buatan (Constructed Wetlands) merupakan sebuah komplek rancangan manusia yang terdiri dari substrat, tanaman, hewan, dan air yang meniru rawa alami untuk kegunaan dan keuntungan manusia (Hammer, 1989). Ditinjau dari fungsi rawa buatan yang pada umumnya digunakan bagi keperluan pengolahan air tercemar, rawa buatan dapat didefinisikan sebagai ekosistem rawa buatan manusia yang didesain khusus untuk memurnikan air tercemar dengan mengoptimalkan proses-proses fisika, kimia, dan biologi dalam suatu kondisi yang saling berintegrasi seperti yang biasanya terjadi dalam sistem rawa alami.

Sistem pengolahan Constructed Wetlands adalah sistem rekayasa yang telah didisain dan dibangun dengan memanfaatkan proses alamiah yang melibatkan tumbuhan, tanah, dan kumpulan mikrobia yang saling berhubungan untuk membantu pengolahan limbah cair. (Vymazal, 1998). Menurut Hammer, (1986) pengolahan limbah Sistem Constructed Wetlands didefinisikan sebagai sistem pengolahan yang memasukkan faktor utama, yaitu :

  1. Area yang tergenangi air dan mendukung kehidupan tumbuhan air sejenis hydrophyta.
  2. Media tempat tumbuh berupa tanah yang selalu digenangi air (basah).
  3. Media bisa juga bukan tanah, tetapi media yang jenuh dengan air.

Sejalan dengan perkembangan ilmu dan penelitian, maka definisi tersebut disempurnakan oleh (Metcalf & Eddy, 1993), menjadi “Sistem yang termasuk pengolahan alami, dimana terjadiaktivitas pengolahan sedimentasi, filtrasi, transfer gas, adsorpsi, pengolahan kimiawi dan biologis, karena aktivitas mikroorganisme dalam tanah dan aktivitas tanaman”.

Pada prinsipnya Sistem Lahan Basah dapat dibedakan menjadi 2 (dua), yaitu:

Lahan Basah Alamiah (Natural Wetlands)

Sistem ini umumnya merupakan suatu sistem pengolahan limbah dalam area yang sudah ada secara alami, contohnya daerah rawa. Kehidupan biota dalam Lahan Basah Alamiah sangat beragam. Debit air limbah yang masuk, jenis tanaman dan jarak tumbuh pada masing – masing tanaman tidak direncanakan serta terjadi secara alamiah.

Lahan Basah Buatan (Constructed Wetlands)

Sistem Pengolahan yang direncanakan, seperti untuk debit limbah, beban organik, kedalaman media, jenis tanaman, dll, sehingga kualitas air limbah yang keluar dari sistem tersebut dapat dikontrol/diatur sesuai dengan yang dikehendaki oleh pembuatnya.

1

Gambar 1 Mekanisme penghilangan polutan

Sumber : Kajumulo, 2008

Menurut (Suriawiria, 1993) klasifikasi Lahan Basah Buatan (Constructed Wetlands) berdasarkan jenis tanaman yang digunakan, terbagi menjadi 3 (tiga) kelompok, yaitu :

  1. Sistem yang menggunakan tanaman makrophyta mengambang atau sering disebut dengan Lahan Basah sistem Tanaman Air Mengambang (Floating Aquatic Plant System).

2

Gambar 2 Floating Aquatic Plant System

Sumber : Victor, et al., 2002 

  1. Sistem yang menggunakan tanaman makrophyta dalam air (Submerged) dan umumnya digunakan pada sistem Lahan Basah Buatan tipe Aliran Permukaan (Surface Flow Wetlands).

3

Gambar 3 Surface Flow Wetlands

Sumber : Victor, et al., 2002

  1. Sistem yang menggunakan tanaman makrophyta yang akarnya tenggelam atau sering disebut juga amphibiuos plants dan biasanya digunakan untuk Lahan Basah Buatan tipe Aliran Bawah Permukaan (Subsurface Flow Wetlands)

4

Gambar 4 Subsurface Flow Wetlands

Sumber : Victor et al, 2002

Constructed wetlands juga dapat digolongkan sesuai dengan hidrolik dan sistem alirannya. Tiga jenis utama dari Constructed Wetlands yang umum digunakan akan dideskripsikan di bawah. Di semua kasus suatu lapisan plastik atau lempung biasanya dipergunakan untuk mencegah limbah cair merembes atau mengalami infiltrasi bawah tanah ke dalam system (Cooper, et, al., 1999).

Ekosistem rawa buatan adalah ekosistemyang didesain khusus untuk memurnikan air tercemar dengan mengoptimalkan proses-proses fisika, kimia, dan biologi dalam suatu kondisi yang saling berintegrasi seperti yang biasanya terjadi dalam sistem rawa alami.

Free Water Surface (FWS) Constructed Wetlands meniru rawa alami yang mempunyai area air yang terbuka dan area dari macrophytesapung, tenggelam atau tumbuhan mencuat yang dapat berada di lahan basah FWS. Sistem ini juga disebut Surface Flow Wetlands. Free Water Surface/ surface flow hampir sama dengan aerobic ponds, biasanya dangkal dan mempunyai aliran air melalui atas dari tumbuhan.

5

Gambar 5 Free Water Surface Constructed Wetlands

Sumber : Gauss, 2008

Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetlands terdiri dari lapisan kerikil atau endapan kasar yang ditanam dengan macrophytes yang mencuat. Air dipertahankan di bawah permukaan dari kerikil dan air mengalir secara horisontal melalui media dan akar tumbuhan dari area inlet ke area outlet. Sistem ini juga dikenal sebagai reed beds atau root zone method.

Ciri utama dari Horizontal Subsurface Flow adalah level permukaan air di bawah permukaan. Limbah cair mengalir secara horisontal melalui sebuah pori media tanah dimana vegetasi emergent plant ditanam, dan dimurnikan selama kontak dengan area permukan dari partikel tanah dan akar tanaman. Sistem ini meliputi lapisan yang tidak dapat ditembus atau material tanah di dasar untuk mencegah terjadinya pencemaran air tanah (Reed, 1995).

Berbeda dengan surface flow wetlands, tanah berkontribusi dalam proses pengolahan dengan menyediakan suatu luas permukan untuk perkembangan mikrobia dan adsorpsi pendukung dan proses filtrasi. Hal ini berakibatpada kebutuhan area yang lebih dikit dan umumnya kinerja perlakuan lebih tinggi per area dibandingkan free-water-surface wetlands (Farahbakh shazad, 1998).

Materi tanah sangat penting karena mempengaruhi kinerja hidrolik (daya konduksi dan distribusi limbah cair pada zona inlet) dan kecepatan penyisihan fosfor. Materi tanah meliputi kerikil, pasir atau liat berbutir lebih kecil dan tanah berlumpur bergantung kepada sistem hydrologic. Kebutuhan kritis adalah untuk mencapai keseragaman distribusi dari limbah cair (hydraulic loading) pada zona inlet yang mana berarti mencegah aliran permukaan dan pemakaian penuh dari treatment beduntuk memastikan kinerja pengolahan maksimum. Kedalaman tanah harus disesuaikan pada kedalaman dari penetrasi akar dan direkomendasikan di antara 0,3-0,6 m untuk banyak jenis tanaman. Di zona yang beriklim dingin kedalaman dari 0,8-0,9 m direkomendasikan untuk mencegah penetrasi beku (Reed, 1995; WPCF, 1990).

Sumber oksigen utama untuk sistem ini adalah transfer oksigen dalam zona akar oleh tanaman karena terbatasnya difusi oksigen dari atmosfer ke dalam umumnya tanah anaerobik (Brix, 1998; Reed, 1995). nyamuk dan bau biasanya bukan masalah sepanjang permukaan air dipelihara di bawah permukaan (Reed, 1995). Untuk mencegah clogging tanah direkomendasikan subsurface flow systems mendapat paling tidak pengolahan limbah cair primer.

Gambar 6 menunjukkan Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetlands disebut Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetlands karena limbah cair dialirkan di inlet dan aliran secara perlahan melalui pori-pori substrat pada permukaan lapisan pada sedikit atau lebih bagian horizontal hingga ini mencapai zona outlet. Selama perjalanan, limbah cair ini akan mengalami kontak dengan jaringan pada zona aerobik, anoxic dan anaerobik. Zona aerobik akan berada di sekitar akar pada vegetasi wetlandsyang menyediakan oksigen ke dalam substrate. Selama perjalanan dari limbah cair melalui rhizosfer, limbah cair dibersihkan oleh degradasi mikrobiologi dan dengan proses fisik dan kimia (Cooper et al. 1996). Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetlands dapat secara efektif menyisihkan polutan organik (TSS, BOD5 dan COD) dari limbah cair. Sehubungan dengan terbatasnya oksigen di dalam Wetlands, penyisihan dari nutrien (terutama nitrogen) adalah terbatas, bagaimanapun, Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetlands menyisihkan nitrat pada limbah cair.

6

Gambar 6 Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetlands

Sumber : Gauss, 2008 

Vertical Subsurface Flow Constructed Wetlands terdiri dari lapisan pasir atau kerikil yang ditanam dengan macrophytes yang mencuat. Air didistribusikan pada permukaan lapisan kemudian mengalami perkolasi melalui media bawah ke zona outlet yang biasanya ditempatkan dibawah dari lapisan.

Vertical Subsurface Flow Constructed Wetlands ditandai satu aliran influent secara intermittent (discontinuous) yang meliputi periode mengisi dan mengistirahatkan dimana limbah cair mengalami perkolasi secara vertikal melalui lapisan tanah yang terdiri dari pasir, kerikil atau campuran dari kerikil dan pasir. Jenis tanaman yang utamadigunakan pada Vertical Subsurface Flow Constructed Wetlands adalah common reed (Phragmites australis) sehubungan dengan tanaman ini mempunyai penetrasi akar yang dalam dan sistem rizoma. Umumnya kedalaman dari lapisan tanah akan 0,5-0,8 m (Cooper, 1996).

Keuntungan dari Vertical Subsurface Flow Constructed Wetlands adalah peningkatkan transfer oksigen ke dalam lapisan tanah. Di samping oksigen masuk melalui tanaman dan proses difusi yang keduanya juga terjadi di dalam Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetlands, Vertical Subsurface Flow menunjukkan masuknya oksigen secara signifikan ke dalam tanah melalui pemindahan gas yang disebabkan oleh influen yang mengalir secara intermittent dan drainase (Platzer, 1998).

7

Gambar 7 Vertical Subsurface Flow Constructed Wetlands

Sumber : Gauss, 2008

Dibandingkan dengan Horizontal Subsurface Flow, penambahan aerasipada tanah oleh proses convective menyebabkan kapasitas nitrifikasi lebih tinggi seperti halnya penyisihan dari bahan organic. Namun, denitrifikasi memerlukan kondisi anoxic biasanya lebih rendah pada Vertical Subsurface Flow dibandingkan Horizontal Subsurface Flow (Bahlo, 1995).Vertical Subsurface Flow juga kurang efektif untuk menyisihkan suspended solids dibandingkan Horizontal Subsurface Flow and Subsurface flow beds (Vymazal, 2001a). Vertical Subsurface Flow telah dikembangkan dengan intermittent loading. alasan yang menjadi daya tarik dalam menggunakan Vertical Subsurface Flow adalah:

  • Vertical Subsurface Flow mempunyai kapasitas transfer oksigen yang lebih besar untuk menghasilkan nitrifikasi yang baik;
  • Vertical Subsurface Flow sangat lebih kecil dibandingkan sistem Horizontal Subsurface Flow,
  • Vertical Subsurface Flow dapat menyisihkan BOD5, COD dan pathogens secara efisien.

Daftar Pustaka

Bahlo, K., Wach, G. 1995. Naturnahe Abwasserreinigung – Planung und Bau von Pflanzen-kläranlagen Ökobuch Verlag. Staufen bei Freiburg. 3th. Edition

Cooper, P. 1999. A Review of the Design and Performance of Vertical-Flow and Hybrid Reed Bed Treatment Systems. Water Science and Technology 40(3): 1-9

Eckenfelder W. Weslwy,1989, Industrial Water Pollution Control, Second Edition, McGraw-Hill Book Company.

Farahbakhshazad, N, Morrison, G.M. 1998. Subsurface Macrophyte Systems in Wastewater Treatment. Vatten, 54: 41 – 51

Gadjah Mada University Press: Yogyakarta

Gauss, Martin. 2008. Constructed Wetlands: A Promising Wastewater Treatment System for Small Localities. Gráfica Biblos : Peru

Halverson, Nancy V. 2004. Review of Constructed Subsurface Flow vs. Surface Flow Wetlands, U.S. Department of Energy, Springfield: USA

Hammer, D.A. (ed). 1989. Constructed Wetlands for WastewaterTreatment: Municipal, Industrial and Agricultural. Lewis Publishers,Inc: Chelsea, Michigan

Kajumulo, Anna. 2008. Constructed Wetlands Manual. United Nations Human Settlements Programme

Khiatuddin, M. 2003. Melestarikan Sumber Daya Air Dengan Teknologi Rawa Buatan.

Metcalf & Eddy. 1993. Wastewater Engineering Treatment Disposal Reuse, McGraw-Hill, Inc : New York

Platzer, C. 1998. Entwicklung eines Bemessungsansatzes zur Stickstoffelimination in Pflanzenkläranlagen Dissertation, Institut für Siedlungswasserwirtschaft. TU : Berlin

Reed S.C., Crites R.W., Middlebrooks E.J. 1995. Natural Systems for Waste Management and Treatment. 2nd ed., McGraw-Hill Inc: New York

Suriawiria, U. 1993. Mikrobiologi Air,.Penerbit Alumni: Bandung

Tchobanoglous, George dan Franklin L. Burton, 2003, Wastewater Engineering Treatment, Disposal and Reuse fourth edition, Mc. Graw Hill Inc, Singapore

Vymazal J., Brix H., Cooper P.F., Green M.B., Haberl R. 1998. Constructed Wetlands for Wastewater Treatment in Europe. Backhuys Publishers: Leiden

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s