BAB 4 HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
4.1
Pengumpulan Data Hasil Percobaan
Pengumpulan data hasil percobaan diperoleh dari beberapa pengujian, yaitu: a. Data Hasil Pengujian Sampel Awal Data hasil pengujian sampel awal merupakan data yang diperoleh dari hasil pengukuran parameter fisik dan kimia sampel air danau tanpa perlakuan. Pengujian sampel awal digunakan sebagai pembanding sampel sebelum dan sesudah proses percobaan dilakukan.
b. Data Hasil Pengujian Sampel dengan Koagulan Alum Data hasil pengujian sampel dengan koagulan alum (Al2SO4) merupakan data yang diperoleh dari hasil pengukuran parameter fisik dan kimia sampel air danau hasil pengujian metode jar test dengan alum (Al2SO4) sebagai koagulan. Dosis alum (Al2SO4) yang digunakan adalah 10gr/L. Pengujian sampel dengan koagulan alum digunakan sebagai pembanding dari beberapa sampel lainnya, yaitu sampel awal dan sampel hasil percobaan dengan koagulan biji asam jawa. c. Data Hasil Pengujian Sampel dengan Koagulan Serbuk Biji Asam Jawa Data hasil pengujian sampel dengan koagulan serbuk biji asam jawa merupakan data yang diperoleh dari hasil pengukuran parameter fisik dan kimia sampel air danau hasil pengujian metode jar test dengan serbuk biji asam jawa sebagai koagulan. Pengujian ini ditujukan untuk memperoleh dosis optimum dari serbuk biji asam jawa yang diperlukan untuk menjernihkan sampel air danau. Dari hasil pengujian jar test dengan serbuk biji asam jawa tersebut akan diperoleh dosis optimum untuk memperbaiki kualitas air dengan melihat tingkat kejernihan dari masing-masing sampel. Kemudian hasil dosis optimum yang diperoleh digunakan pada pengujian sampel dengan reaktor pengadukan hidrolis.
44
45
d. Data Hasil Pengujian Sampel dengan Reaktor Pengadukan Hidrolis Data hasil pengujian sampel dengan Reaktor Pengadukan Hidrolis merupakan data yang diperoleh dari hasil pengukuran parameter fisik dan kimia sampel air baku menggunakan reaktor pengadukan hidrolis dengan dosis optimum serbuk biji asam jawa hasil jar test sebagai koagulan. Sama halnya dengan pengujian sampel awal, penulis menyerahkan hasil penjernihan sampel dengan reaktor pengadukan hidrolis pada Balai Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) Wilayah Solo untuk diperiksa karena keterbatasan alat di laboratorium. Berikut merupakan rancangan penyetingan reaktor uji pengadukan hidrolis: 1. Penentuan debit aliran sesuai dengan waktu tinggal dan volume reaktor uji sebagai berikut: - Volume air yang dapat ditampung reaktor: V
= panjang × lebar × tinggi = 1 m × 0,15 m × 0,10 m = 0,015 m3 = 15 liter
- Waktu tinggal atau td ditentukan sebesar 45 menit, sehingga diperoleh nilai debit (Q) sebagai berikut: Q
= =
= 0,333 liter/menit.
2. Dari nilai debit diatas, maka diperoleh jumlah kebutuhan koagulan untuk percobaan menggunakan reaktor pengadukan hidrolis, yaitu sebagai berikut: Kebutuhan koagulan (kk) =
×
= 120 mg/liter × 0,333 liter/menit. = 39,96 mg/menit
46
4.1.1 Pengujian Sampel Awal
Hasil pengujian parameter fisik dan kimia sampel sebelum proses berdasarkan hasil pemeriksaan oleh Balai Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) Wilayah Solo, sampel awal memiliki temperatur 24,4°C. Sampel berwarna sangat keruh dan berbau amis dengan nilai turbiditas 52,36 NTU. Daya Hantar Listrik sampel sebesar 230 µS/cm dengan pH 8,15. Data hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut:
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Sampel Awal Parameter
Hasil Pengujian
- Temperatur
24,4 °C
- Warna
Sangat Keruh
- Bau
Bau Amis
- Turbiditas
52,36 NTU
- DHL
230 µS/cm
- pH
8,15
(Sumber: Hasil Pemeriksaan Fisika dan Kimia Air Sampel oleh Balai Energi dan Sumber Daya Mineral Wilayah Solo)
Sampel awal dapat dilihat pada Gambar 4.1 berikut:
Gambar 4.1 Sampel Awal
47
4.1.2 Pengujian Sampel dengan Alum Pengujian sampel dengan alum (Al2SO4) merupakan pengukuran parameter fisik dan kimia sampel air baku menggunakan metode jar test dengan alum sebagai koagulan. Hasil pengujian sampel dengan koagulan alum dapat dilihat pada Gambar 4.2 berikut:
Gambar 4.2 Sampel dengan Koagulan Alum (Al2SO4) Hasil pengujian parameter fisik dan kimia sampel dengan koagulan alum memiliki temperatur 27,3°C. Sampel dengan koagulan alum menjadi tidak berwarna dan tidak berbau serta sampel menjadi jernih. Daya Hantar Listrik sampel sebesar 600 µS/cm dengan pH 7,2. Data hasil pengujian sampel dengan koagulan alum dapat dilihat pada Tabel 4.2 berikut: Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Sampel dengan Alum (Al2SO4) Parameter
Hasil Pengujian
- Temperatur
27,3 °C
- Warna
Tidak Berwarna
- Bau
Tidak Berbau
- Kekeruhan
Jernih
- DHL
600 µS/cm
- pH
7,2
48
4.1.3 Pengujian Sampel dengan Koagulan Serbuk Biji Asam Jawa Pengujian sampel dengan koagulan serbuk biji asam jawa merupakan pengukuran parameter fisik dan kimia sampel air baku menggunakan metode jar test dengan serbuk biji asam jawa sebagai koagulan. Percobaan dilakukan dengan penentuan dosis optimum terlebih dahulu, kemudian dilakukan jar test sesuai hasil dosis optimum yang diperoleh. Pengamatan variasi berat untuk memperoleh dosis optimum koagulan dapat dilihat pada gambar 4.3 di bawah. Pengujian untuk mengetahui dosis optimum digunakan variasi berat seperti pada Tabel 4.3 berikut:
Gambar 4.3 Pengamatan Variasi Dosis Koagulan Tabel 4.3 Variasi Berat Koagulan Nomor
Variasi Berat
Tingkat
Sampel
Koagulan (mg)
Kejernihan
1
30
1
2
60
2
3
90
3
4
120
5
5
150
4
Nb: Nilai kejernihan diamati secara visual, sehingga tingkat kejernihan dibuat indikator seperti pada Tabel 4.3.
49
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat grafik hubungan tingkat kejernihan dengan variasi berat koagulan pada Gambar 4.4 di bawah ini:
Tingkat Kejernihan
6 5 4 3 2 1 0 30
60
90
120
150
Variasi Berat Koagulan (mg)
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Tingkat Kejernihan dengan Variasi Berat Koagulan Dari Gambar 4.4 tersebut diperoleh hasil dosis koagulan optimum adalah 120 mg/L karena memiliki tingkat kejernihan paling baik (tertinggi) secara visual. Pada dosis yang melebihi dosis optimum, turbiditas kembali naik karena koloid telah dinetralkan semuanya dan mengendap dengan dosis yang optimum, sehingga kelebihan koagulan akan menyebabkan kekeruhan karena tidak berinteraksi dengan partikel koloid lain yang berbeda muatan. Dari hasil pengadukan metode jar test dengan serbuk biji asam jawa (Tamarindus indica) di atas, terbukti bahwa biji asam jawa mampu memperbaiki kualitas air danau.
Berikut data hasil pengujian sampel dengan koagulan serbuk biji asam jawa menggunakan metode jar test dengan dosis optimum serbuk biji asam jawa sebagai koagulan, dapat dilihat pada Tabel 4.4 berikut:
50
Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Sampel dengan Serbuk Asam Jawa Parameter
Hasil Pengujian
- Temperatur
27,3 °C
- Warna
Tidak Berwarna
- Bau
Tidak Berbau
- Kekeruhan
Tidak Berwarna
- DHL
550 µS/cm
- pH
7,2
4.1.4 Pengujian Sampel dengan Reaktor Pengadukan Hidrolis
Pengujian sampel dengan reaktor pengadukan hidrolis merupakan pengukuran parameter fisik dan kimia sampel air baku hasil pengujian dengan reaktor pengadukan hidrolis. Dalam metode pengadukan hidrolis digunakan dosis Tamarindus indica optimum hasil dari metode jar test yakni 120 mg/L.
Sampel hasil pengujian dengan reaktor pengaduk hidrolis diserahkan ke Balai Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) Wilayah Solo untuk pemeriksaan fisik dan kimia sampel. Data hasil pengujian sampel dengan reaktor pengadukan hidrolis dapat dilihat pada Tabel 4.5 berikut:
Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Sampel dengan Reaktor Pengadukan Hidrolis Parameter
Hasil Pengujian
- Temperatur
24,1 °C
- Warna
Tidak Berwarna
- Bau
Tidak berbau
- Kekeruhan
18,18 NTU
- DHL
526 µS/cm
- pH
7,2
(Sumber: Hasil Pemeriksaan Fisika dan Kimia Air Sampel oleh Balai Energi dan Sumber Daya Mineral Wilayah Solo)
51
4.2 Pembahasan Hasil Percobaan 4.2.1 Nilai Temperatur setelah Penambahan Koagulan Perbedaan nilai temperatur setelah penambahan koagulan pada sampel dari beberapa pengujian yang telah dilakukan, dapat dilihat pada Tabel 4.6 berikut: Tabel 4.6 Nilai Temperatur setelah Penambahan Koagulan Pengujian
Temperatur Sampel
Awal
24,4 oC
Alum
27,3 oC
T.i 120 mg/L (Jar Test)
27,3 oC
T.i 120 mg/L (Reaktor Uji)
24,1 oC
Berdasarkan Tabel 4.6 diketahui penambahan serbuk biji asam jawa (Tamarindus 28,9 indica) dan alum sebagai koagulan dalam proses penjernihan air tidak 29 mempengaruhi perubahan temperatur secara signifikan. Pada sampel tanpa perlakuan temperatur awal adalah 24,4oC, pada sampel setelah penambahan koagulan alum dan koagulan biji asam jawa dengan metode jar test temperatur tertinggi adalah 27,3oC dan pada sampel setelah penambahan koagulan dengan metode pengadukan hidrolis temperaturnya adalah 24,1oC. Penggunaan koagulan pada proses pengolahan air tidak mengubah temperatur secara drastis. 4.2.2 Kondisi Warna dan Bau setelah Penambahan Koagulan Perbedaan kondisi warna dan bau setelah penambahan koagulan pada sampel dari beberapa pengujian yang telah dilakukan, dapat dilihat pada Tabel 4.7 berikut: Tabel 4.7 Kondisi Warna dan Bau Sampel setelah Penambahan Koagulan Pengujian
Kondisi Warna dan Bau
Awal
Sangat Keruh dan Bau Amis
Alum
Tidak Berwarna dan Tidak Berbau
T.i 120 mg/L (Jar Test)
Tidak Berwarna dan Tidak Berbau
T.i 120 mg/L (Reaktor Uji)
Tidak Berwarna dan Tidak Berbau
o Nb: Hasil percobaan dapat dilihat pada Gambar 2 di24,1 halaman C lampiran A.
28,9 29
52
Berdasarkan Tabel 4.7 diketahui penambahan serbuk biji asam jawa (Tamarindus indica) dan alum sebagai koagulan dalam proses penjernihan air mempengaruhi perubahan warna dan bau secara signifikan. Pada sampel tanpa perlakuan warna dan bau awal adalah kecoklatan (sangat keruh) dan berbau amis, setelah penambahan koagulan dengan metode jar test warna dan bau sampel menjadi tidak berwarna dan tidak berbau, begitu pula setelah penambahan koagulan dengan metode pengadukan hidrolis warna dan bau sampel menjadi tidak berwarna dan tidak berbau. Penggunaan metode pengadukan jar test dan pengadukan hidrolis dengan koagulan serbuk biji asam jawa (Tamarindus indica) pada proses penjernihan air dapat mengubah warna dan bau sampel secara drastis. 4.2.3 Pengaruh Penggunaan T. indica terhadap Perubahan Turbiditas Pengaruh penggunaan T. indica pada perubahan turbiditas setelah penambahan koagulan pada sampel dari beberapa pengujian yang telah dilakukan, dapat dilihat pada Tabel 4.8 berikut:
Tabel 4.8 Nilai Turbiditas setelah Penambahan Koagulan Pengujian
dengan Visual
dengan Tubidimeter
Awal
Sangat Keruh
52,36 NTU
Alum
Jernih
-
T.i 120 mg/L (Jar Test)
Tidak Berwarna
-
T.i 120 mg/L (Reaktor Uji)
Tidak Berwarna
18,18 NTU
Pada Gambar 4.4 dapat dilihat secara 28,9 visual, dosis optimum bagi penurunan turbiditas air baku dengan metode jar test adalah pada penggunaan koagulan 29 Tamarindus indica 120 mg/L. Pemberian dosis optimum yang kemudian dipakai untuk dosis pada pengadukan hidrolis dengan reaktor uji. Nilai turbiditas pada air baku setelah proses koagulasi dengan reaktor uji menggunakan Tamarindus indica adalah 18,18 NTU dan nilai turbiditas sampel tanpa perlakuan adalah 52,36 NTU. Hal ini diperoleh dari hasil pemeriksaan fisika dan kimia air di laboratorium Balai ESDM Jateng Wilayah Solo yang dapat dilihat pada halaman lampiran A.
53
Penggunaan koagulan T. indica 120 mg/L menurunkan turbiditas sebesar 65,28% (menggunakan persamaan 2.3) dibandingkan dengan turbiditas awal sampel tanpa perlakuan. Hal ini tentunya biji asam jawa cukup optimal untuk menurunkan kekeruhan pada air sampel karena dari hasil percobaan nilai kekeruhan sesudah proses koagulasi flokulasi dengan koagulan biji asam jawa terjadi penurunan yang sangat besar dibandingkan dengan kekeruhan sebelum dilakukan proses koagulasi flokulasi. Secara visual pada dosis yang melebihi dosis optimum, turbiditas kembali naik karena koloid telah dinetralkan semuanya dan mengendap dengan dosis yang optimum, sehingga kelebihan koagulan akan menyebabkan kekeruhan karena tidak berinteraksi dengan partikel koloid lain yang berbeda muatan. Ketika ditambahkan koagulan ke dalam sampel dan diikuti dengan pengadukan hidrolis, protein kationik yang dihasilkan Tamarindus indica tersebut terdistribusi ke seluruh bagian cairan dan kemudian berinteraksi dengan partikel-partikel bermuatan negatif penyebab kekeruhan yang terdispersi. Interaksi tersebut mempengaruhi gaya yang menyebabkan stabilitas partikel menjadi terganggu, sehingga bisa berikatan dengan partikulat kecil membentuk endapan. Proses inilah yang disebut koagulasi. Oleh karena itu Tamarindus indica bisa disebut sebagai koagulan. Karena koagulan ini berasal dari tumbuhan dan tanpa melalui proses sintetik, maka disebut juga biokoagulan atau koagulan alami. Mekanisme yang paling mungkin terjadi dalam proses koagulasi adalah adsorpsi dan destabilisasi muatan atau adsorpsi dan ikatan antar partikel yang tidak stabil. Dari kedua mekanisme tersebut, untuk menentukan mekanisme mana yang terjadi merupakan suatu hal yang sangat sukar karena kedua mekanisme tersebut mungkin terjadi secara simultan. Tapi, umumnya mekanisme koagulasi dengan biji asam jawa adalah adsorpsi dan destabilisasi muatan. Suatu keuntungan tambahan dalam hal ini adalah, bahwa semua lumpur yang berasal dari koagulasi biji Tamarindus indica adalah biodegradable dan merupakan bahan organik. Tidak seperti alum, aktivitas koagulasi sangat dipengaruhi oleh alkalinitas alami air yang akan dikoagulasi. Sehingga diperlukan bahan tambahan lain seperti kapur untuk dapat meningkatan alkalinitas atau pH air yang akan dikoagulasi dengan menggunakan alum. Akibatnya adalah lumpur yang dihasilkan mempunyai
54
volume yang besar dari pada lumpur yang dihasilkan oleh koagulan biji Tamarindus indica.
4.2.4 Pengaruh Penggunaan T. indica terhadap Perubahan Konduktivitas Perbedaan nilai konduktivitas setelah penambahan koagulan pada sampel dari beberapa pengujian yang telah dilakukan, dapat dilihat pada Tabel 4.9 berikut: Tabel 4.9 Nilai Konduktivitas setelah Penambahan Koagulan Pengujian
Konduktivitas (µS/cm) Sampel
Awal
230
Alum
600
T.i 120 mg/L (Jar Test)
550
T.i 120 mg/L (Reaktor Uji)
526
Tabel 4.9 menunjukkan nilai konduktivitas yang semakin meningkat dengan penambahan koagulan, yaitu pada sampel air baku awal adalah 230 µS/cm dan setelah penambahan alum menjadi 600 µS/cm. Sama halnya dengan penambahan koagulan Tamarindus indica 120 mg/L, nilai konduktivitas dengan metode jar test adalah 550 µS/cm dan nilai konduktivitas pada hasil reaktor uji adalah 526 µS/cm.
Nilai konduktivitas ditentukan berdasarkan adanya ion-ion mineral dan senyawa anorganik yang terlarut. Pada penambahan koagulan, nilai konduktivitas pada air menjadi naik disebabkan adanya reaksi antara air dengan logam-logam yang bersifat asam atau basa. Air juga dapat bereaksi dengan garam yang akan menyebabkan naikknya nilai konduktivitas. Selain itu, alasan lain adalah senyawa anorganik terdisosiasi dalam air, sehingga dalam air tersebut dapat menghantarkan arus listrik yang besar. Konduktivitas atau daya hantar listrik air tergantung dari dosis ion dalam air. 4.2.5 Pengaruh Penggunaan T. indica terhadap Nilai pH Perbedaan nilai pH setelah penambahan koagulan pada sampel dari beberapa pengujian yang telah dilakukan, dapat dilihat pada Tabel 4.10 berikut:
55
Tabel 4.10 Nilai pH setelah Penambahan Koagulan Pengujian pH Awal
8,15
Alum
7,2
T.i 120 mg/L (Jar Test)
7,2
T.i 120 mg/L (Reaktor Uji)
7,2
Berdasarkan Tabel 4.10 menunjukkan perubahan nilai pH yang semakin menurun dengan penambahan koagulan, baik koagulan alum maupun koagulan Tamarindus indica. Pada sampel air baku awal nilai pH adalah 8,15 dan setelah penambahan koagulan baik alum maupun koagulan Tamarindus indica nilai pH menjadi 7,2. Kisaran nilai pH untuk air yang disarankan oleh SK PERMENKES RI No.492/MENKES/PER/IV/2010 adalah antara 6,5 - 8,5. Dalam hal ini berarti penambahan koagulan Tamarindus indica memenuhi rentang pH yang diperbolehkan. Pada koagulan alum, penurunan nilai pH disebabkan terdapatnya ion hidrogen bebas (H+) yang dihasilkan dari reaksi hidrolisis, yaitu ketika koagulan bereaksi dengan air. Secara umum semakin banyak koagulan yang digunakan maka penurunan pH akan semakin tinggi. 4.2.6 Karakterisasi Penggunaan Koagulan Tamarindus indica Pada proses penjernihan air baku dengan menggunakan koagulan Tamarindus indica baik dengan metode jar test ataupun pengadukan hidrolis, dosis optimum yang dibutuhkan air baku sama. Dapat dilihat pada Gambar 4.3 pemberian dosis 120 mg/L memberikan hasil yang paling baik bagi air baku dilihat dari pandangan visual dan nilai turbiditas yang rendah.
Hal ini menunjukkan bahwa dosis optimum penambahan koagulan Tamarindus indica dipengaruhi oleh tingkat kekeruhan awal dari suatu sampel air yang akan dilakukan pengolahan dengan koagulan Tamarindus indica. Semakin rendah kekeruhan awalnya, dosis dapat dikurangi, karena pemberian dosis yang berlebihan akan menyebabkan kekeruhan tidak hilang sampai batas terendah. Penentuan dosis optimum yang akan dipergunakan dapat dilakukan dengan metode jar test skala laboratorium.
56
Berikut merupakan tabel hasil pemeriksaan parameter fisika dan kimia penggunaan koagulan Tamarindus indica hasil pengujian dengan reaktor pengadukan hidrolis: Tabel 4.11 Pemeriksaan Fisika, Kimia Penggunaan T. indica sebagai Koagulan Air Baku T. indica BOD (mg/L) Tanpa No. Paramater Uji Satuan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Suhu Warna Bau Rasa Turbiditas Konduktifitas Salinitas Zat padat terlarut (TDS) pH Zat Organik Carbondioksida agresif Kesadahan (CaCO3) Calsium Magnesium Alkalinitas Ferum Mangan Tembaga Zeng Chlorida Sulfat Amonia Nitrat Nitrit Chromium Cyanida Cadmium
0
C NTU µS % mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
Perlakuan
120mg/L (hasil reaktor uji)
24,4 Sangat keruh Bau amis Tidak berasa 52,36 230 0,0 230 8,15 70,00 25,26 1,04 0,59 0,64 16,7 18 0,20 9,5 23 0,024 -
24,1 Tidak berwarna Tidak berbau Tidak berasa 18,18 526 0,2 526 7,32 51,00 11,63 0,36 0,33 0,47 14,7 5 0,38 7,2 19 0,016 -
(Sumber: Pemeriksaan Fisika dan Kimia Air Serbuk Biji Asam Jawa Balai ESDM Jateng Wilayah Solo)
57
4.2.7 Efisiensi Unit Reaktor Pengadukan Hidrolis
Efisiensi unit reaktor pengadukan hidrolis diperoleh dari persamaan 2.3, dapat dilihat pada Tabel 4.12 berikut:
Tabel 4.12 Efisiensi Unit Reaktor Pengadukan Hidrolis Air Baku T. indica Tanpa BOD (mg/L) Persentase No. Paramater Uji Satuan % Penurunan BOD DO (%) Perlakuan 120mg/L (hasil reaktor uji) D (Akhir) (Awal) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
pH Chlorida Nitrit Nitrat Zeng Kesadahan (CaCO3) Cyanida Tembaga Calsium Turbidity Ferum Sulfat
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L NTU mg/L mg/L
8,15 16,7 23 9,5 0,64 70,00 0,024 0,59 25,26 52,36 1,04 18
7,2 14,7 19 7,2 0,47 51,00 0,016 0,33 11,63 18,18 0,36 5
11,66 11,97 17,39 24,21 26,56 27,14 33,33 44,06 53,96 65,28 65,38 72,22
Dari Tabel 4.12 diatas dapat diketahui bahwa penggunaan reaktor berpengaduk hidrolis pada penjernihan air dengan koagulan Tamarindus indica memperbaiki kualitas air baku secara efisien dengan menurunkan kadar pH sebesar 11,66%, menurunkan kadar chlorida sebesar 11,97%, menurunkan kadar nitrit sebesar 17,39%, menurunkan kadar nitrat sebesar 24,21%, menurunkan kadar zeng sebesar 26,56%, menurunkan kadar kesadahan (CaCO3) sebesar 27,14%, menurunkan kadar cyanida sebesar 33,33%, menurunkan kadar tembaga sebesar 44,06%, menurunkan kadar calsium sebesar 53,96%,
menurunkan kadar
turbiditas sebesar 65,28%, menurunkan kadar ferum sebesar 65,38% dan menurunkan kadar sulfat sebesar 72,22% (efisiensi unit sebesar 11,66% 72,22%).
