BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Air Air adalah materi esensial di dalam kehidupan. Tidak ada satu pun
makhluk hidup yang berada di planet bumi ini yang tidak membutuhkan air. Di dalam sel hidup, baik pada tumbuh-tumbuhan ataupun pada hewan (termasuk di dalamnya manusia) akan terkandung sejumlah air, yaitu lebih dari 75 % kandungan sel tumbuh-tumbuhan atau lebih dari 67 % kandungan sel hewan, terdiri dari air. Jika kandungan tersebut berkurang, misalnya dehidrasi pada manusia yang diakibatkan muntaber, kalau tidak cepat ditanggulangi akan mengakibatkan kematian. Tanaman yang lupa tidak disiram pun akan layu dan kalau dibiarkan akan mati. Secara tidak langsung yang menjadi penyebab krisis air terutama karena terjadi penggundulan hutan, penurunan kawasan resapan air, dan pencemaran. Yang paling mengerikan adalah akibat pencemaran. Air merupakan substrat yang paling parah akibat pencemaran. Berbagai jenis pencemar yang banyak memasuki badan air, berasal dari: -
Sumber domestik (rumah tangga, perkampungan, kota, pasar, jalan) dan sebagainya;
-
Sumber nondomestik (pabrik, industri, pertanian, peternakan, perikanan serta sumber-sumber lainnya). Secara langsung ataupun tidak langsung pencemar tersebut akan
berpengaruh terhadap kualitas air, baik untuk keperluan air minum, air industri 3 Universitas Sumatera Utara
ataupun keperluan lainnya. Kekeruhan air yang dapat ditimbulkan oleh adanya bahan organik dan anorganik, seperti lumpur dan buangan dari pemukiman tertentu yang menyebabkan air sungai menjadi keruh. Warna air berubah bergantung kepada buangan yang memasuki badan air. Sedangkan dari sifat pengendapannya, yang dapat menyebabkan kekeruhan berasal dari bahan-bahan yang mudah diendapkan dan bahan-bahan yang sukar diendapakan. Berbagai cara dan usaha telah banyak dilakukan agar kehadiran pencemaran terhadap air dapat dihindari, dikurangi, atau minimal dapat dikendalikan. Air yang mengandung kekeruhan tinggi akan mengalami kesulitan kalau diproses untuk sumber air bersih. Kesulitannya antara lain dalam proses penyaringan. Kalaupun proses penyaringan dapat dilakukan akan memerlukan biaya yang lebih besar dan mungkin pula mahal ( Suriawiria, 2004 ). Menurut Abdullah (1989), air dapat dibagi atas beberapa kriteria yaitu golongan A, B, C, dan D. -
Golongan A; yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu;
-
Golongan B; yaitu air yang dapat dipergunakan sebagai air baku untuk diolah sebagai air minum dan keperluan rumah tangga;
-
Golongan C; yaitu air yang dapat dipergunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan;
-
Golongan D; yaitu air yang dapat dipergunakan untuk keperluan pertanian dan dapat dimanfaatkan untuk usaha perkotaan, industri, listrik tenaga air.
4 Universitas Sumatera Utara
Selain itu menurut Gabriel juga ada tiga penyebab utama tercemarnya suatu perairan: -
Peningkatan konsumsi atau penggunaan air sehubungan dengan peningkatan ekonomi dan taraf hidup masyarakat;
-
Terjadinya perpindahan dan pertambahan penduduk di sekitar daerah industri;
-
Kurangnya kesadaran sosial dan rendahnya pendapatan untuk memperbaiki lingkungan hidup. Air sering juga disebut sebagai pelarut universal karena mempunyai sifat
yang dapat melarutkan banyak zat kimia. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai sebuah ion hydrogen (H+) yang berikatan dengan sebuah ion hidroksida. Secara umum kegunaan air di dalam tubuh dan kehidupan manusia adalah untuk proses metabolisme mengangkat zat-zat makanan dalam tubuh mengatur keseimbangan suhu tubuh dan menjaga jangan sampai tubuh kekeringan oleh kandungan air (dehidrasi). Oleh karena itu penyediaan air bersih salah satu tuntutan umum bagi manusia untuk kelangsungan hidupnya dan penentu dalam kesehatan dan kesejahteraan manusia ( Sutrisno, 2004 ). 2.1.1. Sumber Air Pada prinsipnya, jumlah air di alam ini tetap dan mengikuti suatu aliran yang dinamakan “ Cyclus Hydrology”. Dengan
adanya penyinaran matahari,
maka semua air yang ada di permukaan bumi akan menguap dan membentuk uap air. Karena adanya angin, maka uap air ini akan bersatu dan berada di tempat yang tinggi yang sering dikenal dengan awan. Oleh angin awan ini akan terbawa makin
5 Universitas Sumatera Utara
lama makin tinggi dimana temperatur semakin rendah, dan akan membentuk titiktitik air dan akan jatuh ke bumi sebagai hujan. Air hujan ini sebagian mengalir kedalam tanah, jika menjumpai lapisan rapat, peresapan air akan berkurang, dan sebagian akan mengalir diatas lapisan rapat tersebut. Jika air ini keluar ke permukaan bumi, maka air ini akan disebut mata air. Air yang mengalir di atas permukaan bumi umumnya berbentuk sungaisungai dan jika melalui suatu tempat rendah (cekung) maka air akan berkumpul dan membentuk suatu danau atau telaga. Tetapi banyak diantaranya yang mengalir ke laut kembali dan kemudian akan mengikuti siklus hidrologi ini (Sutrisno, 2004). Menurut Gabriel ( 2001 ), secara garis besar dapat dikatakan air bersumber dari: 1. Laut; air laut 2. Darat; air tanah 3. Udara; air hujan
1. Air Laut Air yang dijumpai di dalam alam berupa air laut sebanyak 80%, sedangkan sisanya berupa air tanah/daratan, es, salju dan hujan. Menurut Sutrisno (2004), air laut mempunyai sifat asin karena mengandung garam NaCl. Kadar garam NaCl dalam air laut 3%. Dengan keadaan ini maka air laut tidak memenuhi syarat untuk air minum.
6 Universitas Sumatera Utara
2. Air tanah Air tanah disebut pula air tawar oleh karena tidak terasa asin. Berdasarkan lokasi air maka air tanah dibagi dalam dua bagian yaitu: 1. Air permukaan tanah 2. Air jauh dari permukaan tanah. 2.1.
Air permukaan tanah
Termasuk air permukaan tanah antara lain sungai, rawa-rawa, danau, waduk (danau buatan). Kesemuanya itu sangat tergantung curah hujan. Apabila curah hujan lebat, maka air sungai, danau akan pasang. Menurut Sutrisno ( 2004), air permukaan tanah terjadi karena daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Lumpur akan tertahan, demikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga air tanah akan jernih. 2.2.
Air jauh dari permukaan tanah
Disebut juga air tertekan yaitu air yang tersimpan didalam lapisan tanah. Menurut Sutrisno (2004), air ini terdapat setelah lapisan rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam ini tidak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus menggunakan bor dan memasukkan pipa ke dalamnya, sehingga dalam suatu kedalaman tertentu akan didapat suatu lapisan air. Jika tekanan air tanah air ini besar, maka air ini akan dapat menyembur keluar dan dalam keadaan ini sumur ini disebut dengan artesis. Jika air tidak dapat keluar dengan sendirinya, maka digunakan pompa untuk membantu pengeluaran air tanah dalam ini.
7 Universitas Sumatera Utara
3. Air hujan Adalah air yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air hujan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya misalnya oleh lumpur, batang-batang kayu, daun-daun, kotoran industri kota dan sebagainya. Setelah mengalami suatu pengotoran, pada suatu saat air hujan itu akan mengalami suatu proses pembersihan sendiri dengan cara udara yang mengandung oksigen atau gas O 2 akan membantu mengalami proses pembusukan yang terjadi pada air permukaan yang telah mengalami pengotoran, karena selama dalam perjalanan, O 2 akan meresap ke dalam air hujan. 2.1.2. Syarat-Syarat Air Minum Menurut Sutrisno (2004), unsur-unsur yang dianalisa dalam penentuan air disebut parameter kualitas air, yakni sifat-sifat fisis, kimia dan biologis. Parameter dari kualitas air antara lain: 1. Persyaratan fisis Dalam standar persyaratan fisis air minum tampak adannya lima unsur persyaratan meliputi; suhu, warna, bau, rasa , dan kekeruhan. 1.1.
Suhu
Temperatur dari air akan mempengaruhi penerimaan masyarakat akan air tersebut dan dapat pula mempengaruhi reaksi kimia dalam pengolahan, terutama apabila temperatur tersebut sangat tinggi. Temperatur yang diinginkan adalah 100C sampai 150, tetapi iklim setempat, kedalaman pipa-pipa saluran air, dan jenis dari sumber-sumber air akan mempengaruhi temperatur ini.
8 Universitas Sumatera Utara
1.2.
Warna
Banyak air permukaan khususnya yang berasal dari daerah rawa-rawa, sering kali berwarna sehingga tidak dapat diterima masyarakat baik untuk keperluan rumah tangga maupun untuk keperluan industri, tanpa dilakukannya pengolahan
untuk
menghilangkan
warna
tersebut.
Bahan-bahan
yang
menimbulkan warna tersebut dihasilkan dari kontak antara air dengan reruntuhan organis seperti daun, duri pohon jarum, dan kayu yang semuanya dalam berbagai tingkat pembusukan. Air yang mengandung bahan-bahan pewarna alamiah yang berasal dari rawa dan hutan dianggap tidak mempunyai sifat-sifat yang membahayakan atau toksis. 1.3.
Bau dan Rasa
Adanya bau dan rasa pada air minum akan mengurangi penerimaan masyarakat terhadap air tersebut. Bau dan rasa biasanya terjadi bersama-sama dan biasanya disebabkan oleh adanya bahan-bahan organik yang membusuk, tipe-tipe tetentu organisme mikroskopik, serta persenyawan-persenyawaan kimia seperti fenol. Bahan-bahan yang menyebabkan bau dan rasa ini berasal dari berbagai sumber. Intensitas bau dan rasa dapat meningkat, bila terhadap air dilakukan klorinasi. Standart persyaratan air minum yang menyangkut bau dan rasa ini baik yang ditetapkan oleh WHO maupun U.S. Public Health Service menyatakan bahwa dalam air minum tidak boleh terdapat bau dan rasa yang tidak diinginkan. 1.4.
Kekeruhan
Air dikatakan keruh apabila air tersebut mengandung begitu banyak partikel bahan yang tersuspensi sehingga memberikan warna atau rupa yang
9 Universitas Sumatera Utara
berlumpur dan kotor. Bahan-bahan yang menyebabkan kekeruhan ini meliputi: tanah liat, lumpur, bahan-bahan organik yang tersebar, dan partikel-partikel kecil yang tersuspensi lainnnya. Kebanyakan bangunan pengolahan air yang modern menghasilkan air dengan kekeruhan 1 ppm atau kurang. Menurut Clair N Sawyear, dkk; dikatakan bahwa kekeruhan pada air merupakan satu hal yang harus dipertimbangkan dalam penyediaan air bagi umum, mengingat bahwa kekeruhan tersebut akan mengurangi segi estetika, menyulitkan dalam usaha penyaringan dan akan mengurangi efektifitas usaha desinfeksi. 2. Persyaratan Kimia Air minum tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral atau zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan. Dalam Peraturan Mentri Kesehatan RI No.907/MENKES/SK/VII/ 2002 tercantum sebanyak 29 macam standart. Unsur-unsur tersebut tidak dikehendaki kehadirannya dikarenakan zat kimia yang bersifat racun dapat merusak perpipaan ataupun karena sebagai penyebab bau/rasa yang akan menganggu estetika.
Parameter Antimony Air Raksa Arsenic Barium Boron Cadmium Kromium Tembaga Sianida Fluorida Timah Molybdenum
Satuan mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
Kadar Maksimum yang diperbolehkan 0.005 0.001 0.01 0.7 0.3 0.003 0.05 2 0.07 1.5 0.01 0.07
Kadar Maksimum yang diperbolehkan 0.005 0.001 0.01 0.7 0.3 0.003 0.05 2 0.07 1.5 0.01 0.07 10 Universitas Sumatera Utara
Nikel Nitrat (NO2) Nitrit (NO3) Selenium Ammonia Aluminium Klorida Copper Kesadahan Hidrogen sulfide Besi Mangan Ph Sodium Sulfat Total Padatan Terlarut Seng
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
0.02 50 3 0.01 1.5 0.2 250 1 500 0.05 0.3 0.1 6.5-8.5 200 250
0.02 50 3 0.01 1.5 0.2 250 1 500 0.05 0.3 0.1 6.5-8.5 200 250
1000
1000
mg/L
3
3
3. Persyaratan Biologis Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit ( pathogen ) sama sekali dan tidak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan Coli. Sekalipun sebaliknya mikroorganisme nonpathogen secara relative tidak berbahaya bagi kepentingan kesehatan, namun karena golongan ini sering dalam jumlah berlebihan dapat mempengaruhi rasa, bau esthetis dan lain-lain, timbale balik justru dapat berakibat menyulitkan pengolahan air. 2.2.
Proses Pengolahan Air Secara Umum Pengolahan air merupakan terjemahan dari bahasa Inggris “ Water
Treatment” yaitu suatu usaha menjernikan air dan meningkatkan mutu air agar dapat diminum. Pengolahan disebut juga usaha-usaha teknis yang dilakukan untuk mengubah sifat-sifat suatu zat. Hal ini penting artinya bagi air minum, karena dengan adanya pengolahan ini, maka akan didapatkan suatu air minum yang memenuhi standar air minum yang telah ditentukan.
11 Universitas Sumatera Utara
Menurut Gabriel (2001), proses pengolahan air meliputi empat tahap, yaitu: 1. Proses purifikasi (penjernihan) air 2. Proses desinfeksi 3. Proses pengaturan pH air 4. Proses pengaturan mineral air. 2.2.1
Proses purifikasi (penjernihan) air
Pemurnian air atau disebut juga water purification yaitu suatu proses merubah keadaan air dari keruh, berbau dan berwarna, pH beraneka menjadi air yang jernih, bebas dari keruh, bau dan warna serta pH-nya netral. Menurut Gabriel (2001), untuk mengatasi kekeruhan dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain: 2.2.1.1.
Pengendapan secara alami (sedimentasi)
Dengan cara membiarkan air yang mengandung Lumpur kasar maupun halus akan perlahan-lahan mengendap. Proses ini memerlukan waktu 1-6 jam, sedangkan air yang mengandung koloidal tidak mungkin terjadi pengendapan secara alami. Pengendapan partikel-partikel padat dari air sungai terjadi dengan gaya gravitasi. Untuk menjaga efektivitas ruang pengendapan dan pencegahan pembusukan lumpur endapan, maka secara periodik lumpur endapan harus kita keluarkan (Sutrisno,2004). 2.2.1.2.
Melalui proses koagulasi
Proses ini menyangkut pembentukan flok yang mengadsorbsi dan mengikat partikel koloid dalam air sehingga membentuk flok yang lebih besar
12 Universitas Sumatera Utara
agar mudah diendapkan dan disaring. Koagulasi dapat dilakukan dengan penambahan bahan kimia atau sering disebut koagulan. Koagulan yang umum digunakan adalah aluminium sulfat ( Al 2 (SO 4 ) 3 .18H 2 O ) yang juga dikenal dengan nama tawas. Bahan ini paling banyak dipergunakan karena relative murah dan mudah didapat di pasaran ( Suriawiria, 2004 ). 2.2.1.3.
Proses sedimentasi aktif
Apabila sudah menggunakan koagulan, maka koloidal-koloidal yang ada dalam air akan mengalami flokulasi dan dengan sendirinya akan membentuk endapan dalam waktu 1-4 jam berikutnya. Untuk mempercepat terjadinya sedimentasi perlu dilakukan sentrifuge. 2.2.1.4.
Melalui proses filtrasi
Koloidal yang telah mengalami flokulasi namun tidak terjadi pengendapan maka usaha selanjutnya melalui proses filtrasi. Ada dua macam filtrasi yaitu saringan pasir cepat ( rapid sand filter) dan saringan pasir lambat (slow sand filter). Keuntugan rapid sand filter adalah kemampuan menyaring 5- 10 m3/m2/jam, makin luas permukaan makin besar volume air yang tersaring, berbeda halnya dengan slow rapid sand yang hanya memiliki kemampuan menyaring sekitar 0,1-0,2 m3/m2/jam, dibutuhkan bak yang sangat besar untuk meningkatkan volume penyaringan. Sedangkan
kejelekan dari rapid sand filter adalah perl pretreatment
(pengolahan air terdahulu misalnya proses sedimen atau proses koagulasi terlebih dahulu) dan banyak bakteri turut melewati filter, berbeda halnya dengan slow sand filter, tidak perlu dilakukan ptertreatmen oleh karena banyak bakteri akan tertahan pada filteri ini.
13 Universitas Sumatera Utara
2.2.2. Proses Desinfeksi Lebih dari 50 persen patogen di dalalm air akan mati dalam waktu 2 hari dan 90 persen akan mati pada akhir 1 minggu. Oleh karena itu, waduk- waduk penampun sebenarnya cukup efektif untuk mengendalikan bakteri. Walaupun demikian, beberapa jenis patogen mungkin tetap hidup selama 2 tahun atau lebih, karena itu dibutuhkan desinfeksi, yaitu suatu proses agar kuman patogen yang berada dalam air dapat di musnahkan. Klorin telah terbukti merupakan desinfektan yang ideal. Bila dimasukkan dalam air akan meempunyai pengaruh yang segera dan membinasakan kebanyakan makhluk mikroskopis (Linsey, 1991). 2.2.3. Proses Pengaturan pH Air PH adalah merupakan istilah yang digunakan untuk menyatakan intensitas keadaan asam atau basa suatu larutan. Dalam penyediaan air, ph merupakan satu faktor yan harus dipertimbangkan mengingat bahwa derajat keasaaman dari air akan sangat mempengaruhi aktivitas pengolahan yang akan dilakukan, misalnya dalam melakukan koagulasi kimia, desinfeksi. Pengaruh yang menyangkut aspek kesehatan dari penyimpangan standar kualitas air minum dalam hal pH ini adalah Ph air normal berkisar 6,5 – 9,2 ( Sutrisno, 2004 ). Pembatasan pH dilakukan karena akan mempengaruhi rasa, korosifitas air dan efisiensi klorinasi. Beberapa senyawa asam dan basa lebih toksid dalam bentuk molekuler, dimana disosiasi senyawa-senyawa tersebut dipengaruhi oleh pH ( Hanum, 2002 ). Apabila pH kurang dari 6,5 atau lebih besar dari 9,2 akan mengakibatkan pipa air yang terbuat dari logam mengalami korosi pada pipa-pipa air sehingga pada akhirnya air tersebut akan menjadi racun bagi tubuh manusia. Dalam
14 Universitas Sumatera Utara
penjernihan, dimana tawas merupakan pilihan utama (oleh karena ekonomis), namun dalam hal pembentukan flok cendrung bersifat asam.
2.3.
Kapur ( Adjusment pH ) Kapur merupakan bahan kimia yang paling dikenal dan digunakan untuk
penetapah pH. Kebanyakan tersedia di pasaran dalama bentuk Ca(OH) 2 , biasanya tersedia dalam bentuk gumpalan, serbuk atau tepung. Karena pada umumnya kapur tersedia dengan mudah, harganya lebih relatif murah, dan mudah untuk digunakan. Walaupun demikian sistem pemakain kapur dapat menimbulkan masalah dalam pemeliharaan jika operasinya tidak memadai. Penambahan larutan kapur bertujuan untuk menetralisasi pH. Karena dengan adanya kandungan alum ( tawas) dalam air akan membuat pH air bersifat asam. Penambahan larutan kapur ini dilakukan pada bak reservoir sebelum air siap untuk didistribusikan, sedangkan pengendapan larutan kapur dilakukan di bak dan saturator, keseluruhan proses ini mengandalkan proses gravitasi agar getaran dan riak dapat diminimalisir. Saturator adalah sebuah tabung besar yang merupakan terminal larutan kapur untuk diinjeksikan ke air hasil olahan. Air kapur dari saturator ini juga masih membwa partikel kapur yang luput mengendap, walupun demikian reservoir dapat juga berperan sebagai bak pengendap akhir dari air hasil proses ( Buletin Titrtanadi No.4, 2006 ). Penambahan larutan kapur ke dalam air hasil olahan untuk mengatasi keasaman air. Di laboratorium, dosis larutan kapur yang dibutuhkan dapat ditentukan melalui percobaan yang disebut jar-test. Jumlah larutan kapur yang
15 Universitas Sumatera Utara
dibutuhkan untuk menetralkan pH air tergantung pada mutu kimiawi air. Dalam air larutan kapur akan menghasilkan reaksi sebagai berikut : Al 2 (SO 4 ) 3
2Al+++ + 3 SO 4 =
Ion Aluminium (Al+++ ) berasal dari proses koagulasi (tawas); H2O
H+ + OH-
Ion Hidroksida (OH-) kemudian bereaksi dengan ion aluminium (Al+++ ) 2Al+++ + OH-
2Al(OH) 3
Terbentuknya endapan (flok) dan dihasilkan asam yang berasal dari ion H+ Untuk menetralkan ditambahkan larutan kapur ( Ca(OH) 2 ) Ca(OH) 2
Ca + 2OH-
Ion hidroksida (OH-) berasal dari larutan kapur bereaksi dengan ion H+ H+ + 2OH-
H2O
Semakin banyak jumlah alum(tawas) yang ditambahkan dalam air maka akan meningkatkan keasaman air, dan hal ini meyebabkan Ph semakin turun. semakin tinggi tingkat keasaman air maka semakain besar dosis larutan kapur yang dibutuhkan untuk menetralkan air hasil olahan. Dengan demikian, perlu dicari dosis larutan kapur yang optimum untuk menetralkan air hasil olahan agar berada dalam range pH 6,8 – 8,5 yang merupakan standart pH di reservoir 6,5 – 8,5 (Keputusan Mentri Kesehatan RI No.907/MENKES/SK/VII/ 2002.
16 Universitas Sumatera Utara
