BOD dan COD

BOD dan COD

Definisi BOD dan COD

BOD atau Biochemical Oxygen Demand adalah suatu karakteristik yang menunjukkan jumlah oksigen terlarut yang diperlukan oleh mikroorganisme (biasanya bakteri) untuk mengurai atau mendekomposisi bahan organik dalam kondisi aerobik (Umaly dan Cuvin, 1988; Metcalf & Eddy, 1991). Ditegaskan lagi oleh Boyd (1990), bahwa bahan organik yang terdekomposisi dalam BOD adalah bahan organik yang siap terdekomposisi (readily decomposable organic matter). Mays (1996) mengartikan BOD sebagai suatu ukuran jumlah oksigen yang digunakan oleh populasi mikroba yang terkandung dalam perairan sebagai respon terhadap masuknya bahan organik yang dapat diurai. Dari pengertianpengertian ini dapat dikatakan bahwa walaupun nilai BOD menyatakan jumlah oksigen, tetapi untuk mudahnya dapat juga diartikan sebagai gambaran jumlah bahan organik mudah urai (biodegradable organics) yang ada di perairan.

COD atau Chemical Oxygen Demand adalah jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengurai seluruh bahan organik yang terkandung dalam air (Boyd, 1990). Hal ini karena bahan organik yang ada sengaja diurai secara kimia dengan menggunakan oksidator kuat kalium bikromat pada kondisi asam dan panas dengan katalisator perak sulfat (Boyd, 1990; Metcalf & Eddy, 1991), sehingga segala macam bahan organik, baik yang mudah urai maupun yang kompleks dan sulit urai, akan teroksidasi. Dengan demikian, selisih nilai antara COD dan BOD memberikan gambaran besarnya bahan organik yang sulit urai yang ada di perairan. Bisa saja nilai BOD sama dengan COD, tetapi BOD tidak bisa lebih besar dari COD. Jadi COD menggambarkan jumlah total bahan organik yang ada.

Oksigen demand adalah jumlah oksigen yang dipakai untuk bereaksi dengan oksigen atau biodegradable material, dissolved atau suspended dalam sample. Jumlah ini ditunjukkan dalam milligram oksigen per sample. Ketika agent yang dipakai untuk bereaksi dengan oksigen adalah populasoo bakteri, oksigen yang dipakai disebut BOD. Ketika oksidasi yang dipakai dengan reagen kimia seperti potassium dikromat, maka oksigen yang dipakai disebut COD.

Selain itu, yang mempengaruhi oksidasi material dalam sample air, termasuk pemanasan sample dalam furnace menggunakan oksigen, disebut TOD, atau yang menghasilkan karbondioksida dan pengukurannya dalam Total Carbondioksida Demand (TCO₂D)

Faktor yang mempengaruhi hasil BOD adalah :

ü  Bibit biological yang dipakai

ü  pH jika tidak dekat dengan aslinya (netral)

ü  Temperatur jika selain 20 ⁰C (68 ⁰F) seperti yang ditunjukkan gambar 7.8.10

ü  Keracunan sampel

ü  Waktu inkubasi

Cara Pengukuran BOD dan COD

BOD (Biochemical Oxygen Demand) atau KOB (kebutuhan oksigen biokimiawi) adalah suatu pernyataan untuk menyatakan jumlah oksigen yang diperlukan untuk degradasi biologis dari senyawa organik dalam suatu sampel. Pengukuran BOD dengan sendirinya digunakan sebagai dasar untuk mendeteksi kemampuan senyawa organik dapat didegradasi (diurai) secara biologis dalam air. Perbedaan antara BOD dan COD (Chemical Oxygen Demand) adalah bahwa COD menunjukkan senyawa organik yang tidak dapat didegradasi secara biologis.

Secara analitis BOD (biochemical oxygen demand) adalah jumlah mg oksigen yang dibutuhkan untuk menguraikan zat organik secara biokimiawi dalam 1 liter air selama pengeraman 5 x 24 jam pada suhu 20o ^oC. Sedangkan COD (chemical oxygen demand) atau KOK (kebutuhan oksigen kimiawi) adalah jumlah (mg) oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasikan zat organik dalam 1 liter air dengan menggunakan oksidator kalium dikromat selama 2 jam pada suhu 150 ^oC.

Prinsip pengukuran BOD pada dasarnya cukup sederhana, yaitu mengukur kandungan oksigen terlarut awal (DOi) dari sampel segera setelah pengambilan contoh, kemudian mengukur kandungan oksigen terlarut pada sampel yang telah diinkubasi selama 5 hari pada kondisi gelap dan suhu tetap (20^oC) yang sering disebut dengan DO5. Selisih DOi dan DO5 (DOi - DO5) merupakan nilai BOD yang dinyatakan dalam miligram oksigen per liter (mg/L).

Pengukuran oksigen dapat dilakukan secara analitik dengan cara titrasi (metode Winkler, iodometri) atau dengan menggunakan alat yang disebut DO meter yang dilengkapi dengan probe khusus. Jadi pada prinsipnya dalam kondisi gelap, agar tidak terjadi proses fotosintesis yang menghasilkan oksigen, dan dalam suhu yang tetap selama lima hari, diharapkan hanya terjadi proses dekomposisi oleh mikroorganime, sehingga yang terjadi hanyalah penggunaan oksigen, dan oksigen tersisa ditera sebagai DO5. Yang penting diperhatikan dalam hal ini adalah mengupayakan agar masih ada oksigen tersisa pada pengamatan hari kelima sehingga DO5 tidak nol. Bila DO5 nol maka nilai BOD tidak dapat ditentukan.

Pada prakteknya, pengukuran BOD memerlukan kecermatan tertentu mengingat kondisi sampel atau perairan yang sangat bervariasi, sehingga kemungkinan diperlukan penetralan pH, pengenceran, aerasi, atau penambahan populasi bakteri. Pengenceran dan/atau aerasi diperlukan agar masih cukup tersisa oksigen pada hari kelima.

Secara rinci metode pengukuran BOD diuraikan dalam APHA (1989), Umaly dan Cuvin, 1988; Metcalf & Eddy, 1991) atau referensi mengenai analisis air lainnya. Karena melibatkan mikroorganisme (bakteri) sebagai pengurai bahan organik, maka analisis BOD memang cukup memerlukan waktu. Oksidasi biokimia adalah proses yang lambat. Dalam waktu 20 hari, oksidasi bahan organik karbon mencapai 95 – 99 %, dan dalam waktu 5 hari sekitar 60 – 70 % bahan organik telah terdekomposisi (Metcalf & Eddy, 1991). Lima hari inkubasi adalah kesepakatan umum dalam penentuan BOD. Bisa saja BOD ditentukan dengan menggunakan waktu inkubasi yang berbeda, asalkan dengan menyebutkan lama waktu tersebut dalam nilai yang dilaporkan (misal BOD7, BOD10) agar tidak salah dalam interpretasi atau memperbandingkan. Temperatur 20^oC dalam inkubasi juga merupakan temperatur standard. Temperatur 20^oC adalah nilai rata-rata temperatur sungai beraliran lambat di daerah beriklim sedang (Metcalf & Eddy, 1991) dimana teori BOD ini berasal.

Untuk daerah tropik seperti Indonesia, bisa jadi temperatur inkubasi ini tidaklah tepat. Temperatur perairan tropik umumnya berkisar antara 25 – 30^oC, dengan temperatur inkubasi yang relatif lebih rendah bisa jadi aktivitas bakteri pengurai juga lebih rendah dan tidak optimal sebagaimana yang diharapkan. Ini adalah salah satu kelemahan lain BOD selain waktu penentuan yang lama tersebut. Metode pengukuran COD sedikit lebih kompleks, karena menggunakan peralatan khusus reflux, penggunaan asam pekat, pemanasan, dan titrasi (APHA, 1989, Umaly dan Cuvin, 1988). Peralatan reflux diperlukan untuk menghindari berkurangnya air sampel karena pemanasan.

Pada prinsipnya pengukuran COD adalah penambahan sejumlah tertentu kalium bikromat (K₂Cr₂O₇) sebagai oksidator pada sampel (dengan volume diketahui) yang telah ditambahkan asam pekat dan katalis perak sulfat, kemudian dipanaskan selama beberapa waktu. Selanjutnya, kelebihan kalium bikromat ditera dengan cara titrasi. Dengan demikian kalium bikromat yang terpakai untuk oksidasi bahan organik dalam sampel dapat dihitung dan nilai COD dapat ditentukan. Kelemahannya, 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. Bilamana nilai BOD baru dapat diketahui setelah waktu inkubasi lima hari, maka nilai COD dapat segera diketahui setelah satu atau dua jam. Walaupun jumlah total bahan organik dapat diketahui melalui COD dengan waktu penentuan yang lebih cepat, nilai BOD masih tetap diperlukan. Dengan mengetahui nilai BOD, akan diketahui proporsi jumlah bahan organik yang mudah urai (biodegradable), dan ini akan memberikan gambaran jumlah oksigen yang akan terpakai untuk dekomposisi di perairan dalam sepekan (5 hari) mendatang. Lalu dengan memperbandingkan nilai BOD terhadap COD juga akan diketahui seberapa besar jumlah bahan-bahan organik yang lebih persisten yang ada di perairan.

PROSEDUR 5-HARI BOD

Jika sampel air BOD pada 20 ⁰C diukur berdasarkan fungsi waktu, maka akan diperoleh kurva seperti gambar 7.8.10.untuk 10 sd 15 hari, kurva mendekati eksponensial, tapi sekitar 15 hari, kurva meningkat tajam yang menurunkankan kestabilan laju BOD. Karena panjangnya waktu dan kurvanya tidak datar, maka para engineer lingkungan mengambil secara universal untuk test standar pada 5 hari untuk prosedur BOD.

TEST BOD MANOMETRIK

Dalam standar metode dilusi, semua oksigen yang dipakai dalam botol BOD ditutup rapat pada awal-awal inkubasi, tidak boleh udara masuk kedalam sample. Pada manometrik, bibit sample dibatasi dalam system tertutup dan termasuk sejumlah udara. Oksigen dalam air dikosongkan, kemudian diisi dengan fase gas. Oksigen hilang dari fase udara karena didorong tekanan manometer. Dorongan ini terhubung ke sample BOD.

Metoda manometrik, tekananya bisa dikontrol secra kontinyu.

TAKSIRAN BOD DALAM SEMENIT

            Bioreactor dimasukkan dengan beberapa cincin plastic, pompa sirkulasi mendistribusikan secara cepat limbah kedalam bioreactor dan menjaga gerakan cincin plastic kontinyu. Konsentrasi limbah dalam reactor constant low value, menghasilkan oksigen demand (OD) sekitar 3 mg/l

COD

Sample dipanaskan sampai titik didihnya dengan sejumlah asam sulfur dan potassium dikromat. Gunakan kondensor refluks untuk meminimasi kehilangan air. Setelah 2 hari, larutan didinginkan dan hitung jumlah dikromat yang bereaksi dengan oksigen dalam air dengan cara titrasi kelebihan potassium dikromat dengan ferrous sulfat (ferrous 1,10-phenanthralin (ferroin) sebagai indicator).

Factor yang menghalangi tes COD :

1.      Banyak material organic dioksidasi oleh dikromat tapi tidak secara biokimia oksidasi .

2.      Sejumlah substan anorganik seperti sulfide, sulfite, thio sulfat, nitrit, ferrous iron dioksidasi dikromat menghasilkan COD anorganik yang menyesatkan ketika kandungan organic limbah cair diukur.

3.      Clorida dengan analisa COD dan efeknya harus diminimasi untuk hasil yang konsisten.

DETECTOR COD

Digunakan dalam prosedur dikromat untuk operasi manual dan operasi otomatis online. Keuntungannya, bisa mengurangi analisa waktu dari hari (5-hari BOD) dan berjam-jam (dikromat dan respirometer) menjadi beberapa menit.

DESAIN OTOMATIS ONLINE

Gambar 7.8.13 menunjukkan penganalisa online dengan range COD dari 0 – 100 ppm sampai dengan 0 – 5000 ppm, selama 10 menit sampai 5 jam. Aliran sample dengan laju 0,25 gpm (1,0 lpm) dan mengandung partikel solid 100µ.

sampel diinjeksi 5-cc ke reflux chamber, setelah dicampur dengan air tambahan (jika ada) dan 2 reagent : larutan dikromat dan asam sulfur. Kemudian dipanaskan 302 ⁰F (150⁰C) dan air pendingin dalam refluks condenser mengembunkan uap. Ion crom memberikan warna hijau larutan. Konsentrasi COD diukur dari jumlah dikromat yang berubah menjadi ion crom dengan mengukur intensitas warna hijau melalui detector fiber-optik.

TOD

Metoda TOD berdasarkan pengukuran kuantitatif oksigen yang seharusnya membakar pengotor dalam sample liquid.

Penganalisa TOD mengubah komponen oksidasi dalam sample liquid dalam tube pembakaran menjadi oksida stabil dengan menggunakan sebuah  reaksi yang mengganggu kesetimbangan oksigen dalam aliran gas.

Hubungan antara BOD, COD dan TOD

1. Hubungan statistic antara limbah cair BOD dan COD, TOC atau TOD bisa dicapai, ketika kekuatan organic tinggi dan perbedaan konstituen dissolved oksigen (DO) rendah.
2. Hubungan yang paling baik digambarkan oleh kuadrat regresi dengan derajat koefisien korelsi.
3. Hubungan COD-TOD lebih baik dibandingkan COD-BOD untuk limbah cair
4. Perbandingan BOD-COD atau BOD-TOC yang tidak disukai adalah indikasi pengolahan limbah cair secara biologi. Jika perbandingan meningkat, maka kandungan organic akan hilang lebih cepat dengan metoda biological.