Analisa COD dalam Air

COD (Chemical Oxygen Demand)

Analisa COD dalam Air

Pengertian COD

COD atau kebutuhan oksigen kimia adalah jumlah oksigen yang diperlukan agar limbah organik yang ada di dalam air dapat teroksidasi melalui reaksi kimia. Limbah organik akan teroksidasi oleh kalium bichromat (K₂Cr₂O₄) sebagai sumber oksigen menjadi gas CO₂ dan H₂Oserta sejumlah ion Chrom. Nilai COD merupakan ukuran bagi tingkat pencemaran oleh bahan organik. Kadar  COD dalam limbah berkurang seiring dengan berkurangnya konsentrasi bahan organik yang terdapat dalam air limbah, konsentrasi bahan organik yang rendah tidak selalu dapat direduksi dengan metode pengolahan yang konversional.

Metode Analisa COD

KOK= Kebutuhan Oksigen Kimiawi (Chemical Oxygen Demand = COD) adalah jumlah oksidan Cr₂O₇^(2-) yang bereaksi dengan contoh uji dan dinyatakan sebagai mg O₂ untuk tiap 1000 ml contoh uji. Senyawa organik dan anorganik, terutama organik dalam contoh uji dioksidasi oleh Cr2O7^(2-) dalam refluks tertutup menghasilkan Cr⁽³⁺⁾. Jumlah oksidan yang dibutuhkan dinyatakan dalam ekuivalen oksigen (O₂ mg /L) diukur secara spektrofotometri sinar tampak. Cr₂O₇^(2-) kuat mengabsorpsi pada panjang gelombang 400 nm dan Cr⁽³⁺⁾ kuat mengabsorpsi pada panjang gelombang 600 nm. Untuk nilai KOK 100 mg/L sampai dengan 900 mg/L ditentukan kenaikan Cr⁽³⁺⁾ pada panjang gelombang 600 nm. Pada contoh uji dengan nilai KOK yang lebih tinggi, dilakukan pengenceran terlebih dahulu sebelum pengujian. Untuk nilai KOK lebih kecil atau sama dengan 90 mg/L ditentukan pengurangan konsentrasi Cr₂O₇^(2-) pada panjang gelombang 420 nm.

Kelebihan dan Kelemahan Metode Analisis COD

 Adapun kelebihan dari metode analisi COD adalah sebagai berikut :

1.      Memakan waktu ±3 jam, sedangkan BOD₅ memakan waktu 5 hari.

2.      Untuk menganalisa COD antara 50 – 800 mg/l, tidak dibutuhkan pengenceran sampel, sedangkan BOD₅ selalu membutuhkan pengenceran.

3.      Ketelitan dan ketepatan (reprodicibilty) tes COD adalah 2 sampai 3 kali lebih tinggi dari tes BOD₅.

4.      Gangguan zat yang bersifat racun tidak menjadi masalah.

                      Sedangkan kekurangan dari tes COD adalah tidak dapat membedakan antara zat yang sebenarnya yang tidak teroksidasi (inert) dan zat-zat yang teroksidasi secara biologis. Hal ini disebabkan karena tes COD merupakan suatu analisa yang menggunakan suatu oksidasi kimia yang menirukan oksidasi biologis, sehingga suatu pendekatan saja. Untuk tingkat ketelitian pinyimpangan baku antara laboratorium adalah 13 mg/l. Sedangkan penyimpangan maksimum dari hasil analisa dalam suatu laboratorium sebesar 5% masih diperkenankan.Senyawa kompleks anorganik yang ada di  perairan yang dapat teroksidasi juga ikut dalam reaksi (De Santo, 1978), sehingga dalam kasus-kasus tertentu nilai COD mungkin sedikit ‘over estimate’ untuk gambaran kandungan bahan organik.

 Penanggulangan Kelebihan/Kekurangan Kadar COD

 Penanggulangan kelebihan Kadar COD

Pada Trickling filter terjadi penguraian bahan organik yang terkandung dalam limbah. Penguraian ini dilakukan oleh mikroorganisme yang melekat pada filter media dalam bentuk lapisan biofilm. Pada lapisan ini bahan organik diuraikan oleh mikroorganisme aerob, sehingga nilai COD menjadi turun. Pada proses pembentukan lapisan biofilm, agar diperoleh hasil pengolahan yang optimum maka dalam hal pendistribusian larutan air kolam retensi Tawang pada permukaan media genting harus merata membasahi seluruh permukaan media. Hal ini penting untuk diperhatikan agar lapisan biofilm dapat tumbuh melekat pada seluruh permukaan genting.

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa semakin lama waktu tinggal, maka nilai COD akhir semakin turun (prosentase penurunan COD semakin besar). Hal ini disebabkan semakin lama waktu tinggal akan memberi banyak kesempatan pada mikroorganisme untuk memecah bahan-bahan organik yang terkandung di dalam limbah. Di sisi lain dapat diamati pula bahwa semakin kecil nilai COD awal (sebelum treatment dilakukan) akan menimbulkan kecenderungan penurunan nilai COD akhir sehingga persentase penurunan COD nya meningkat. Karena dengan COD awal yang kecil ini, kandungan bahan organik dalam limbah pun sedikit, sehingga bila dilewatkan trickling filter akan lebih banyak yang terurai akibatnya COD akhir turun. Begitu pula bila diamati dari sisi jumlah tray (tempat filter media). Semakin banyak tray, upaya untuk menurunkan kadar COD akan semakin baik. Karena dengan penambahan jumlah tray akan memperbanyak jumlah ruang / tempat bagi mikroorganisme penurai untuk tumbuh melekat. Sehingga proses penguraian oleh mikroorganisme akan meningkat dan proses penurunan kadar COD semakin bertambah. Jadi prosen penurunan COD optimum diperoleh pada tray ke 3.

Pada penelitian ini, efisiensi Trickling Filter dalam penurunan COD tidak dapat menurunkan sampai 60% dikerenakan :

1.      Aliran air yang kurang merata pada seluruh permukaan genting karena nozzle yang digunakan meyumbat aliran air limbah karena tersumbat air kolam retensi Tawang.

2.      Supplay oksigen dan sinar matahari kurang karena trickling filter diletakkan didalam ruangan sehingga pertumbuhan mikroba kurang maksimal.

Dalam penumbuahan mikroba distibusi air limbah dibuat berupa tetesan agar air limbah tersebut dapat memuat oksigen lebih banyak jika dibanding dengan aliran yang terlalu deras karena oksigen sangat diperlukan mikroba untuk tumbuh berkembang

Penanggulangan Kekurangan Kadar COD

Senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen dengan elemen aditif nitrogen, sulfur, fosfat, dll cenderung untuk menyerap oksigen-oksigen yang tersedia dalam limbah air dikonsumsi oleh mikroorganisme untuk mendegredasi senyawa organik akhirnya oksigen. Konsentrasi dalam air limbah menurun, ditandai dengan peningkatan COD, BOD, TSS dan air limbah juga menjadi berlumpur dan bau busuk. Semakin tinggi konsentrasi COD menunjukkan bahwa kandungan senyawa organik tinggi tidak dapt terdegredasi secara biologis. EM₄ pengobatan 10 hari dalam tangku aerasi harus dilanjutkan karena peningkatan konsentrasi COD

COD atau kebutuhan oksigen kimia (KOK) adalah jumlah oksigen

(mg O2) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat organik yang ada

dalam satu liter sampel air, dimana pengoksidanya adalah K2Cr2O7 atau

KMnO4. Angka COD merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat-zat

organik yang secara alamiah dapat dioksidasi melalui proses mikrobiologis

dan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut di dalam air. Sebagian besar zat organik melalui tes COD ini dioksidasi oleh

K2Cr2O7 dalam keadaan asam yang mendidih optimum,

Perak sulfat (Ag2SO4) ditambahkan sebagai katalisator untuk

mempercepat reaksi. Sedangkan merkuri sulfat ditambahkan untuk

menghilangkan gangguan klorida yang pada umumnya ada di dalam air

buangan.

Untuk memastikan bahwa hampir semua zat organik habis teroksidasi

maka zat pengoksidasi K2Cr2O7 masih harus tersisa sesudah direfluks.

K2Cr2O7 yang tersisa menentukan berapa besar oksigen yang telah terpakai.

Sisa K2Cr2O7 tersebut ditentukan melalui titrasi dengan ferro ammonium

sulfat (FAS). Reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut.

Indikator ferroin digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi yaitu

disaat warna hijau biru larutan berubah menjadi coklat merah. Sisa K2Cr2O7

dalam larutan blanko adalah K2Cr2O7 awal, karena diharapkan blanko tidak

mengandung zat organik yang dioksidasi oleh K2Cr2O7.

Chemical Oxygen Demand atau kebutuhan oksigen kimia adalah jumlah oksigen yang diperlukan agar bahan buangan yang ada dalam air dapat teroksidasi melalui reaksi kimia. Dalam hal ini bahan buangan organik akan dioksidasi oleh kalium bikromat (K₂Cr₂O₇) dalam keadaan asam menjadi gas kabondioksida (CO₂) dan air (H₂O) serta sejumlah ion krom. Kalium bikromat digunakan sebagai sumber oksigen (oxidizing agent).

            Jumlah oksigen yang diperlukaan untuk reaksi oksidasi terhadap bahan buangan organik sama dengan jumlah kalium bikromat yang terpakai pada reaksi oksidasi, maka makin banyak oksigen yang dibutuhkan, berarti air lingkungan makin banyak tercemar oleh bahan buangan organik.

Chemical Oxygen Demand (COD) atau Kebutuhan Oksigen Kimia (KOK) adalah jumlah oksigen (mg O₂) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat organik yang ada dalam satu liter sampel air, dimana pengoksidanya adalah kalium bikromat (K₂Cr₂O₇) atau kalium permanganate (KMnO₄₎. Misal, COD = 150 mg/l berarti dalam 1 liter limbah cair terdapat senyawa organik jumlahnya setara dengan 150 mg O₂. Angka Chemical Oxygen Demand (COD) merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat-zat organik yang secara alamiah dapat dioksidasi melalui proses mikrobiologis dan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut di dalam air. Sebagian besar zat organik melalui tes COD ini dioksidasi oleh kalium bikromat (K₂Cr₂O₇) dalam keadaan asam yang mendidih optimum,

Perak sulfat (Ag₂SO₄) ditambahkan sebagai katalisator untuk mempercepat reaksi. Sedangkan merkuri sulfat ditambahkan untuk menghilangkan gangguan klorida yang pada umumnya ada di dalam air buangan.

Untuk memastikan bahwa hampir semua zat organik habis teroksidasi maka zat pengoksidasi K₂Cr₂O₇ masih harus tersisa sesudah direfluks. K₂Cr₂O₇ yang tersisa menentukan berapa besar oksigen yang telah terpakai. Sisa K₂Cr₂O₇ tersebut ditentukan melalui titrasi dengan ferro ammonium sulfat (FAS). Reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut.

Indikator ferroin digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi yaitu disaat warna hijau biru larutan berubah menjadi coklat merah. Sisa K₂Cr₂O₇ dalam larutan blanko adalah K₂Cr₂O₇ awal, karena diharapkan blanko tidak mengandung zat organik yang dioksidasi oleh K₂Cr₂O₇.

Biochemical Oxygen Demand menunjukkan jumlah oksigen dalam satuan ppm yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk memecahkan bahan-bahan organik yang terdapat di dalam air. Pemeriksaan BOD diperlukan untuk menentukan beban pencemaran akibat air buangan penduduk atau industri. Penguraian zat organik adalah peristiwa alamiah, apabila suatu badan air dicemari oleh zat oragnik, bakteri dapat menghabiskan oksigen terlarut dalam air selama proses oksidasi tersebut yang bisa mengakibatkan kematian ikan-ikan dalam air dan dapat menimbulkan bau busuk pada air tersebut. Beberapa zat organik maupun anorganik dapat bersifat racun misalnya sianida, tembaga, dan sebagainya, sehingga harus dikurangi sampai batas yang diinginkan. Berkurangnya oksigen selama biooksidasi ini sebenarnya selain digunakan untuk oksidasi bahan organik, juga digunakan dalam proses sintesa sel serta oksidasi sel dari mikroorganisme. Oleh karena itu uji BOD ini tidak dapat digunakan untuk mengukur jumlah bahan-bahan organik yang sebenarnya terdapat di dalam air, tetapi hanya mengukur secara relatif jumlah konsumsi oksigen yang digunakan untuk mengoksidasi bahan organic tersebut. Semakin banyak oksigen yang dikonsumsi, maka semakin banyak pula kandungan bahan-bahan organik di dalamnya.

Oksigen yang dikonsumsi dalam uji BOD ini dapat diketahui dengan menginkubasikan contoh air pada suhu 20ºC selama lima hari. Untuk memecahkan bahan-bahan organik tersebut secara sempurna pada suhu 20ºC sebenarnya dibutuhkan waktu lebih dari 20 hari, tetapi untuk prasktisnya diambil waktu lima hari sebagai standar. Inkubasi selama lima hari tersebut hanya dapat mengukur kira-kira 68 persen dari total BOD (Sasongko, Setia B. 1990).

Dalam kegiatan pengukuran kualitas limbah cair industri, terdapat beberapa parameter yang diperiksa oleh laboratorium lingkungan. Dari beberapa parameter air limbah, BOD5 dan COD merupakan dua parameter yang biasa diperiksa.

BOD5 ( Biochemical Oxygen Demand, 5 days ). Industri yang menggunakan bahan-bahan organik, baik alami maupun sintetis, akan menghasilkan limbah cair yang mengandung senyawa organik. Salah satu jenis senyawa tersebut adalah senyawa organik terurai ( biodegradable organics ) atau senyawa yang dapat dikonsumsi oleh mikroba. Parameter BOD5 sebenarnya menunjukan jumlah oksigen (mg O₂) yang dikonsumsi mikroba aerobik saat menguraikan organik terurai dalam waktu 5 hari pada 1 liter limbah cair. Contoh : BOD5 = 100 mg/l berarti dalam 1 liter limbah cair terdapat sejumlah organik terurai yang membutuhkan O₂ sebanyak 100 mg agar mikroba aerobic dapat menguraikannya dalam 5 hari. Organik terurai (biodegradable organics) : terdiri dari berbagai senyawa organik yang dapat diuraikan oleh mikroba, seperti karbohidrat, protein, sukrosa, glukosa dan lemak.

COD (Chemical Oxygen Demand). Selain senyawa organik terurai , limbah cair juga megandung senyawa organik yang tidak terurai (non biodegradable organics). Untuk memperkirakan jumlah total ke-2 jenis senyawa organik tersebut, dapat digunakan parameter COD. Parameter COD sebenarnya menunjukan jumlah oksigen (mg O₂) yang ada dalam senyawa oksidan yang dibutuhkan untuk menguraikan seluruh senyawa organik yang terkandung dalam 1 liter limbah cair. Contohnya, COD = 150 mg/l berarti dalam 1 liter limbah cair terdapat senyawa organik jumlahnya setara dengan 150 mg O₂. Selisih antara nilai COD dan nilai BOD 5 dari suatu limbah cair dianggap menunjukan jumlah senyawa organik tak terurai.

                             Jumlah organik tak terurai = COD – BOD5

Organik sulit terurai ( non biodegradable organics ) : Terdiri dari berbagai jenis senyawa organik yang sangat sulit diuraikan oleh mikroba, seperti herbisida, deterjen, sellulosa, minyak dan oli (Andi Wahyudin. 2011).

Biological Oxigen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biologis merupakan suatu analisis empiris yang mencoba mendekati secara global mendekati proses-proses mikrobiologis dalam air. Pemeriksaan BOD didasarkan pada reaksi oksidasi zat organis dengan oksigen di dalam air dan proses tersebut berlangsung karena adanya bakteri aerobik. Jadi nilai BOD tidak menunjukan jumlah bahan organik yang sebenarnya, tetapi hanya mengukur secara relatif jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan buangan tersebut. Jika konsumsi oksigen tertinggi yang ditunjukan dengan semakin kecilnya sisa oksigen terlarut, maka berarti kandungan bahan-bahan buangan yang dibutuhkan oksigen tinggi.

Organisme hidup yang bersifat aerobik membutuhkan oksigen untuk beberapa reaksi biokimia, yaitu untuk mengoksidasi bahan organik, sintesa sel, dan oksidasi sel. Komponen organik yang mengandung senyawa nitrogen dapat pula di oksidasi menjadi nitrat, sedangkan komponen organik yang mengandung sulfur dapat di oksidasi menjadi sulfat. Konsumsi oksigen dapat diketahui dengan mengoksidasikan air pada suhu 200ºC selama 5 hari, dan nilai BOD yang menunjukan jumlah oksigen yang dikonsumsi dapat diketahui dengan menghitung selisih konsentrasi oksigen terlarut sebelum dan sesudah inkubasi. Pengukuran selama 5 hari dengan suhu 200ºC ini hanya menghitung sebanyak 68% bahan organik yang teroksidasi, tetapi suhu dan waktu yang digunakan tersebut merupakan standar uji karena untuk mengoksidasi bahan organik seluruhnya secara sempurna diperlukan waktu yang lebih lama, yaitu mungkin sampai 20 hari sehingga dianggap tidak efisien.

Air yang hampir murni mempunyai nilai BOD kira-kira 1 ppm, dan air yang memiliki nilai BOD 3 ppm masih di anggap cukup murni, tetapi kemurnia air diragunakn jika nilai BOD-nya mencapai 5 ppm atau lebih. Bahan buangan industri pengolahan pangan seperti industri pengalengan, industri susu, industri gula dan sebagainya memiliki nilai BOD yang bervariasi, yaitu mulai 100 ppm sampai 10.000 ppm, oleh karena itu harus mengalami penanganan atau pengeceran yang tinggi sekali pada saat pembuangan ke badan air disekitarnya seperti, sungai ataupun ke laut, yaitu untuk mencegah terjadinya penurunan konsentrasi oksigen terlarut dengan cepat di dalam badan air tempat pembungan bahan-bahan tersebut. Masalah yang timbul adalah apabila konsentrasi oksigen terlarut badan air tersebut sebelumnya sudah terlalu rendah.

Sebagai akibat menurunnya oksigen terlarut di dalam air adalah menurunnya kehidupan hewan dan tanaman air. Hal ini disebabkan karena mahluk-mahluk hidup tersebut banyak yang mati atau melakukan migrasi ke tempat lainnya yang konsentrasi oksigennya masih cukup tinggi. Jika konsentrasi oksigen terlarut sudah terlalu rendah, maka mikroorganisme aerobik tidak dapat hidup dan berkembang biak, tetapi sebaliknya mikroorganisme yang bersifat anaerobik akan menjadi aktif untuk memecah bahan-bahan tersebut secara anaerobik karena tidak adanya oksigen.

Senyawa-senyawa hasil pemecahan secara anaerobik seperti amin, H₂S dan komponen fosfor mempunyai bau yang menyengat, misalnya amin berbau anyir dan H₂S berbau busuk. Oleh karena itu perubahan badan air dari kondisi aerobik menjadi anaerobik tidak dikehendaki.

Cara Menentukan Nilai BOD, COD dan DO. Kebanyakan bahan-bahan buangan yang memerlukan oksigen mengandung karbon sebagai unsur yang terbanyak. Salah satu reaksi yang terjadi dengan pertolongan bakteri adalah oksidasi karbon menjadi karbon dioksida sebagai berikut :

C + O₂                         CO₂

Dalam reaksi ini diperlukan 32 gram oksigen untuk mengoksidasi 12 gram karbon. Jadi karbon memerlukan oksigen sebanyak 3 kali beratnya untuk melangsungkan reaksi tersebut, atau diperlukan 9 ppm oksigen untuk bereaksi dengan kira-kira 3 ppm karbon terlarut.

Reaksi tersebut di atas disebut reaksi pembakaran sempurna. Tetapi sebelum terbentuknya CO₂ mungkin akan terbentuk hasil-hasil oksidasi sementara seperti alkohol, asam, amina, ammonia dan hidrogen sulfida. Senyawa-senyawa tersebut selain berbau busuk juga bersifat racun terhadap hewan dan manusia.

Karena bahan-bahan buangan yang memerlukan oksigen dapat menurunkan oksigen terlatur di dalam air dengan cepat, maka uji terhadap bahan-bahan buangan tersebut penting dilakukan untuk mengetahui polusi air. Untuk mengetahui adanya polutan tersebut dapat dilakukan dengan dua cara yaitu uji BOD (biochemical oxygen demand) dan uji COD (chemical oxygen demand). Pada prinsipnya kedua uji tersebut mengukur jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan tersebut melalui reaksi biokimia oleh organisme hidup (dalam uji BOD) atau melalui reaksi kimia (dalam uji COD).

Pada uji BOD mempunyai beberapa kelemahan, diantaranya adalah : Dalam uji BOD ikut terhitung oksigen yang dikonsumsi oleh bahan-bahan anorganik atau bahan-bahan tereduksi lainnya yang disebut juga “intermediate axygen demand”. Uji BOD memerlukan waktu yang cukup lama yaitu minimal 5 hari. Uji BOD yang dilakukan selama 5 hari masih belum dapat menunjukan nilai total BOD melainkan hanya kira-kira 68% dari total BOD. Uji BOD tergantung dari adanya senyawa penghambat di dalam air tersebut., misal adanya germisida seperti khlorin dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang dibutuhkan untuk merombak bahan organik, sehingga hasil uji BOD menjadi kurang teliti (Anto Susanto. 2010).