BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Air Air merupakan sumber daya alam yang diperlukan untuk hajat hidup orang
banyak, bahkan oleh semua makhluk hidup. Oleh karena itu, sumber daya air harus dilindungi agar tetap dapat dimanfaatkan dengan baik oleh manusia serta makhluk hidup yang lain. Pemanfaatan air untuk berbagai kepentingan harus dilakukan secara bijaksana, dengan memperhitungkan kepentingan generasi sekarang maupun generasi mendatang. Aspek pengamatan dan pelestarian sumber daya air harus ditanam pada segenap pengguna air (Effendi, 2003). Air merupakan suatu sarana utama untuk meningkatkan derajat kesehatan masyarakat, karena air merupakan salah satu media dari berbagai macam penularan, terutama penyakit perut. Peningkatan kualitas air minum dengan jalan mengadakan pengelolaan terhadap air yang akan diperlukan sebagai air minum dengan mutlak diperlukan. Oleh karena itu dalam praktek sehari-hari maka pengolahan air adalah menjadi pertimbangan yang utama untuk menentukan apakah sumber tersebut bisa dipakai sebagai sumber persediaan atau tidak. Pada prinsipnya, jumlah air di alam ini tetap dan mengikuti suatu aliran yang dinamakan “Cyclus Hydrologie”. Dengan adanya penyinaran matahari, maka semua air yang ada di permukaan bumi akan bersatu dan berada ditempat yang tinggi yang sering dikenal dengan nama awan. Oleh angin, awan ini akan terbawa makin lama makin tinggi dimana temperatur diatas semakin rendah, yang menyebabkan titik-titik air dan jatuh kebumi sebagai hujan. Air hujan ini sebagian
Universitas Sumatera Utara
mengalir kedalam tanah, jika menjumpai lapisan rapat air, maka perserapan akan berkurang, dan sebagian air akan mengalir diatas lapisan rapat air ini. Jika air ini keluar pada permukaan bumi, umumnya berbentuk sungai-sungai dan jika melalui suatu tempat rendah (cekung) maka air akan berkumpal, membentuk suatu danau atau telaga. Tetapi banyak diantaranya yang mengalir ke laut kembali dan kemudian akan mengikuti siklus hidrologi ini (Sutrisno, 1994). Saat ini, masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin turun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan yang lain berdampak negatif terhadap sumber daya air, menyebabkan penurunan kualitas air. Kondisi ini menimbulkan gangguan, kerusakan, dan bahaya bagi semua makhluk hidup yang bergantung pada sumber daya air. Oleh karena itu, pengolahan sumber daya air sangat penting agar dimanfaatkan secara berkelanjutan dengan tingkat mutu yang diinginkan. Salah satu langkah pengelolaan yang dilakukan adalah pemantauan dan interprestasi data kualitas air, mencakup kualitas fisika, kimia, dan biologi. Berdasarkan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 20 tahun 1990 tentang Pengendalian Pencemaran Air mendefenisikan kualiatas air sebagai sifat air dan kandungan makhluk hidup, zat, energi, atau komponen lain didalam air. Kualitas air dinyatakan dengan beberapa parameter, yaitu parameter fisika (suhu, kekeruhan, padatan terlarut dan sebagainya), parameter kimia (pH, BOD, COD, kadar logam, dan sebagainya). Dan parameter biologi (keberadaan plankton, bakteri, dan sebagainya).
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan peraturan Pemerintah No. 20 tahun 1990 mengelompokkan kualitas air menjadi beberapa golongan menurut peruntukkannya. Adapun pengolonggan air menurut Effendi (2003) adalah sebagai berikut: 1.
Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung, tanpa pengolahan terlebih dahulu.
2.
Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum.
3.
Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan pertenakan.
4.
Golonagan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha di perkotaan, industri, dan pembangkit tenaga listrik.
2.1.1
Sumber Air Menurut Sutrisno (1994), secara garis besar dapat dikatakan air
bersumber dari: 1. Air Laut 2. Air Atmosfir 3. Air Permukaan 4. Air Tanah 1. Air Laut Air yang dijumpai di dalam alam berupa air laut sebanyak 80%, sedangkan sisanya berupa air tanah/daratan, es, salju, dan hujan. Air laut mempunyai sifat asin, karena mengandung garam NaCl. Kadar NaCl dalam air laut 3%. Dengan keadaan ini, maka air laut tak memenuhi syarat untuk air minum. 2. Air Atmosfir
Universitas Sumatera Utara
Dalam keadaan murni, sangat bersih, karena dengan adanya pengotoran udara yang disebabkan oleh kotoran-kotoran industri/debu dan lain sebagainya. Maka untuk menjadikan air hujan sebagai sumber air minum hendaknya pada waktu menampung air hujan jangan dimulai pada saat hujan mulai turun, karena masih mengandung banyak kotoran. 3. Air Permukaan Air permukaan adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air permukaan 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 permukaan itu akan mengalami suatu proses pembersihan sendiri. Udara yang mengandung oksigen atau gas O2 akan membantu mengalami proses pembusukan yang terjadi pada air permukaan yang telah mengalami pengotoran, karena selama dalam perjalanan, O2 akan meresap ke dalam air permukaan. Air permukaan ada dua macam yakni: a. Air sungai b. Air rawa/danau
a. Air sungai Dalam penggunaannya sebagai air minum, haruslah mengalami suatu pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. Debit yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan akan air minum pada umumnya dapat mencukupi.
Universitas Sumatera Utara
b. Air rawa/danau Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan oleh adanya zat-zat organik yang telah membusuk, misalnya asam humus yang larut dalam air yang menyebabkan warna kuning coklat. 4. Air Tanah Air tanah adalah air yang berasal dari permukaan yang merembes ke dalam tanah, yang terdapat di dalam ruang-ruang butir antara butir-butir tanah di dalam lapisan bumi. Suatu saat air ini akan memenuhi lapisan tanah yang keras dan kuat, maka air ini akan keluar permukaan sebagai mata air. Air tanah terbagi antara: a. Air tanah dangkal b. Air tanah dalam c. Mata air a. Air tanah dangkal Air tanah dangkal terjadi karena daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Lumpur akan bertahan, demikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga air tanah akan jernih tetapi lebih banyak mengandung zat kimia (garam-garam yang larut) karena melalui lapisan tanah yang mempunyai unsur-unsur kimia tertentu untuk masing-masing lapisan tanah. Lapisan tanah ini berfungsi sebagai saringan. Disamping penyaringan, pengotoran juga masih terus berlangsung, terutama pada muka air yang dekat dengan muka tanah, setelah lapisan rapat air, air yang terkumpul merupakan air tanah dangkal dimana air tanah ini dimanfaatkan sebagai air minum melalui sumur-sumur dangkal. b. Air tanah dalam
Universitas Sumatera Utara
Terdapat setelah lapis rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam, tidak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus digunakan bor dan memasukkan pipa ke dalamnya sehingga dalam suatu kedalaman (biasanya antara 100-300 m) akan didapatkan suatu lapis air. Kualitas air tanah dalam pada umumnya lebih baik dari air dangkal, karena penyaringanya lebih sempurna dan bebas dari bakteri. Susunan dari unsur-unsur kimia tergantung pada lapis-lapis tanah yang dilalui. Jika melalui tanah kapur, maka air itu akan menjadi sadah, karena mengandung Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2. c. Mata air Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan tanah. Mata air yang berasal dari tanah dalam, hampir tidak terpengaruh oleh musim dan kualitasnya sama dengan keadaan air tanah dalam. 2.1.2
Syarat-Syarat Air Minum Air minum yang ideal seharusnya jernih, tidak berwarna, tidak berasa,
dan tidak berbau. Air minum pun seharusnya tidak mengandung kuman patogen dan segala yang membahayakan kesehatan manusia. Tidak mengandung zat kimia yang dapat mengubah fungsi tubuh, tidak dapat diterima secara estetis, dan dapat merugikan secara ekonomis. Air itu seharusnya tidak korosif, tidak meninggalkan endapan pada seluruh jaringan distribusinya. Atas dasar pemikiran tersebut dibuat suatu standar air minum yaitu suatu peraturan yang memberi petunjuk tentang konsentrasi sebagai parameter yang sebaiknya diperbolehkan di dalam air minum (Slamet, 1994).
Universitas Sumatera Utara
Menurut Sutrisno (1994), dari segi kualitas air minum harus memenuhi: a. Syarat Fisik 1) Air tidak boleh berbau Air minum yang berbau selain tidak estetis juga tidak akan disukai oleh masyarakat. Bau air dapat memberi petunjuk akan kualitas air. Misalnya, bau amis dapat disebabkan oleh tumbuhnya Algae. 2) Air tidak boleh berasa Air minum biasanya tidak memberi rasa/tawar. Air yang tidak tawar dapat menunjukkan kehadiran berbagai zat yang dapat membahayakan kesehatan. Rasa logam/amis, rasa pahit, asin, dan sebagainya. Efeknya tergantung pada penyebab timbulnya bau tersebut. 3) Air tidak boleh berwarna Air minum sebaiknya tidak berwarna untuk alasan estetis dan untuk mencegah keracunan dari berbagai zat kimia maupun mikroorganisme yang berwarna. 4) Kekeruhan Kekeruhan air disebabkan oleh zat padat yang tersuspensi, baik yang bersifat anorganik maupun organik. Zat anorganik, biasanya berasal dari lapukan tanaman dan hewan. Buangan industri juga dapat menyebabkan kekeruhan. Zat organik dapat menjadi makanan bakteri, sehingga mendukung perkembang biakannya. 5) Suhu air hendaknya di bawah sela udara (sejuk ± 250C) agar: -
Tidak terjadi pelarutan kimia yang ada pada saluran/pipa yang dapat membahayakan kesehatan
-
Menghambat reaksi-reaksi biokimia didalam saluran/pipa
Universitas Sumatera Utara
-
Mikroorganisme patogen tidak mudah berkembang biak
-
Bila diminum air dapat menghilangkan dahaga.
6) Jumlah zat padat terlarut (TDS) TDS biasanya terdiri dari zat organik, garam anorganik dan gas terlarut. Bila TDS bertambah maka kesadahan juga akan naik pula. b. Syarat Kimia Air minum tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral atau zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampui batas yang telah ditentukan. c. Syarat Bakteriologik Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit (patogen) dan tidak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan Coli melebihi batas-batas yang telah ditentukan yaitu 1 Coli/100 ml air. Bakteri golongan Coli ini berasal dari usus besar (feaces) dan tanah. Bakteri patogen yang mungkin ada dalam air antara lain adalah: -
Bakteri typshum
-
Vibrio colereae
-
Bakteri dysentriae
-
Entamoeba histolyhes
-
Bakteri enteritis (penyakit perut) Air yang mengandung Coli dianggap telah terkontaminasi (tercemar)
dengan kotoran manusia.
Universitas Sumatera Utara
2.2
Kesadahan Istilah kesadahan digunakan untuk menunjukkan kandungan garam kalsium
dan magnesium yang terlarut, dinyatakan sebagai ekuivalen (setara) kalsium karbonat. Air sadah adalah air yang mengandung beberapa jenis mineral yaitu Ca, Mg, Sr, Fe dan Mn yang konsentrasinya tinggi sehingga mengakibatkan air menjadi keruh dan dapat mengurangi daya kerja sabun serta menimbulkan kerak pada dasar ketel. Kesadahan air dikenal dengan nama kekerasan air (hard water). Menurut Gabriel (2001), berdasarkan kadar kalsium di dalam air maka tingkat kesadahan air digolongkan dalam 4 (empat) kelompok yaitu: 1. Kadar CaCO3 terdapat dalam air 0-75 mg/l disebut air lunak (soft water) 2. Kadar CaCO3 terdapat dalam air 75-150 mg/l disebut moderately hard water 3. Kadar CaCO3 terdapat dalam air 150-300 mg/l disebut hard water 4. Kadar CaCO3 terdapat dalam air 300 mg/l ke atas disebut very hard water Menurut Gaman (1992), berdasarkan kandungan mineral maka kesadahan air dibagi dalam 2 (dua) golongan yaitu: a. Kesadahan air sementara/temporer disebut pula kesadahan karbonat. Air disebut mempunyai kesadahan sementara apabila kesadahannya dapat dihilangkan
dengan
pendidihan,
mengandung
kalsium
dam
magnesium
bikarbonat. Air dengan tipe ini terdapat di daerah berkapur. Sejumlah kecil karbon dioksidasi terlarut dalam air hujan membentuk asam lemah yaitu asam bikarbonat. H2O Air dioksida Asam
+
karbonat
CO2 Karbon dioksida secara
→
perlahan-lahan
H2CO3 Asam karbonat melarutkan
kalsium
karbonat
membentuk kalsium bikarbonat yang larut.
Universitas Sumatera Utara
b. Kesadahan air tetap/permanen disebut pula kesadahan non karbonat. Air dengan kesadahan tetap mengandung sulfat dan klorida kalsium dan magnesium yang terlarut dalam air hujan yang lewat menerobos batu-batuan yang mengandung garam-garam tersebut. 2.2.1 Kesadahan Air Penyeduh Air merupakan komponen terbesar dalam produk minuman. Peranannya terhadap produk yang dihasilkan adalah sangat besar. Dengan demikian, perlu pertimbangan yang matang dalam memilih jenis air yang sesuai untuk menghasilkan produk yang baik tidak terkecuali dalam menyeduh teh. Kualitas air secara kimia ditentukan oleh pH dan kandungan garamgaram terlarut. Kandungan garam-garam terlarut akan mempengaruhi sifat kesadahan dan daya ekstraksi air. Pengaruh air terhadap warna dan rasa seduhan teh dihubungkan dengan kemampuan air untuk mengekstraksi komponen teh terutama katekin pada teh hijau. Kemampuan air untuk mengekstraksi akan berkurang bila kandungan zat terlarutnya tinggi. Jika air yang digunakan untuk menyeduh teh bersifat sadah sementara, maka Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2 akan bereaksi dengan asam dan membentuk garam-garam Ca dan Mg dengan melepaskan CO2 sehingga warna seduhan menjadi gelap. Air yang bersifat basa atau mengandung besi dalam jumlah tertentu akan memberikan warna seduhan teh yang gelap dan suram. Komponen kimia teh lebih cepat larut dalam air lunak dibandingkan dengan air yang bersifat sadah (Anonimb, 2008).
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Metode Penghilangan Kesadahan Air 1. Pendidihan Jika air dididihkan, hanya kesadahan sementara yang dapat dihilangkan. Bikarbonat dipecah menjadi karbonat, air dan karbon dioksida. Persamaan berikut menunjukkan pemecahan kalsium karbonat: Ca(HCO3)2 CaCO3 ↓ + → Kalsium Bikarbonat Kalsium Karbonat
H2O Air
+
CO2 Karbon Dioksida
Persamaan untuk magnesium bikarbonat adalah serupa. Karbonat adalah endapan dan oleh karena itu tidak bereaksi dengan sabun dan keluar dari larutan. 2. Penambahan kapur mati Kapur mati (kalsium hidroksida) juga hanya memisahkan kesadahan sementara. Kapur harus ditambahkan pada jumlah yang telah diperhitungkan sehingga kapur tersebut hanya cukup untuk menetralkan bikarbonat. Terbentuknya kalsium karbonat yang tidak larut + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 → Kalsium Bikarbonat Kalsium Hidroksida (air sadah) (kapur mati)
2CaCO ↓ + Kalsium Karbonat (tidak larut)
2H2O Air
3. Penambahan soda pencuci Metoda ini menghilangkan kesadahan sementara dan kesadahan tetap. Soda pencuci (natrium karbonat) bereaksi dengan garam kalsium dan magnesium dalam air sadah membentuk garam natrium yang larut dengan garam kalsium dan magnesium yang tidak larut yang tertinggal sebagai endapan. Sebagai contoh: CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 ↓ + → Kalsium sulfat Natrium karbonat Kalsium karbonat (air sulfat) (soda pencuci) (tidak larut)
Na2SO4 Natrium sulfat (larut)
Universitas Sumatera Utara
4. Proses pertukaran ion Metoda ini digunakan dalam rumah tangga dan industri untuk menghilangkan kedua tipe kesadahan. Proses ini meliputi penggunaan resin alami dan resin buatan seperti permutit dan zeolit. Air sadah dilewatkan melalui kolom yang diisi resin dan ion-ion kalsium dan magnesium dalam air ditukar dengan ion natrium dalam resin. Resin diregenerasi dengan dialiri larutan garam pekat (natrium klorida). Hal ini akan mengisi ion natrium lagi (Gaman, 1992 ). 2.2.3 Penentuan Kesadahan Air Kesadahan total yaitu jumlah ion-ion Ca2+ dan Mg2+ yang dapat ditentukan melalui titrasi dengan EDTA sebagai titran dan menggunakan indikator yang peka terhadap semua kation tersebut. Pada penentuan kesadahan air, diperlukan modifikasi dari cara titrasi larutan Mg-Ca murni, karena dalam air sering dijumpai pengotoran oleh ion besi dan logam-logam lain. Penggunaan indikator Eriochrome Black T atau Calmagit akan terjadi indikator oleh ion besi karena bereaksi secara. Oleh sebab itu, penambahan buffer pH 10 jumlah molekul EDTA dapat membuat pasangan kimiawi dengan ion-ion kesadahan dan beberapa jenis ion lainnya. Pasangan tersebut lebih kuat dari pada hubungan antara indikator dengan ion-ion kesadahan. Oleh karena itu, pada pH 10 jumlah molekul EDTA yang ditambahkan sebagai titran sama (ekuivalen) dengan jumlah ion-ion kesadahan dalam sampel, dan molekul indikator terlepas dari ion kesadahan (Santika, 1984). Pada umumnya kesadahan dinyatakan dalam satuan ppm (part per milloion/satu persejuta bagian) kalsium karbonat (CaCO3), tingkat kekerasan (dH), atau dengan menggunakan konsentrasi molar CaCO3. Satu satuan
Universitas Sumatera Utara
Kesadahan Jerman atau dH sama dengan 10 mg CaO (kalsium oksida) per liter air. Dengan demikian satu satuan Jerman (dH) dapat diekspresikan sebagai 17,85 ppm CaCO3. Sedangkan satuan konsentrasi molar dari 1 mili ekuivalen=2,8dH= 50 ppm (Anonimc, 2007).
2.3 Proses Pemurnian Air pada PT. Sinar Sosro Air yang digunakan untuk penyeduhan teh pada PT. Sinar Sosro berasal dari sumur bor. Sebelum digunakan untuk menyeduh teh, air tersebut terlebih dahulu harus melalui proses pemurnian. Proses pemurnian air pada PT. Sinar Sosro Pabrik Deli Serdang meliputi langkah-langkah berikut: -
Pendulangan Air Pendulangan air adalah proses pemompaan air dari sumur. Air yang berasal dari sumur bor dengan kedalamannya ± 200 meter dipompakan ke dalam bak reservoar.
-
Aerasi Aerasi adalah proses menjatuhkan air dari ketinggian sehingga oksigen terlarut dalam air dan mengoksidasi besi dan mangan agar tidak terlarut di dalam air.
-
Klorinasi Klorinasi adalah proses penambahan Sodium Hypochlorid yang bertujuan untuk mengurangi jumlah mikroorganisme di dalam air, mengendapkan lumpur, dan sebagai oksidator untuk mengurangi kadar besi atau mangan.
Universitas Sumatera Utara
-
Sedimentasi Sedimentasi adalah proses pengendapan partikel-partikel yang ada dalam air.
-
Filtrasi Filtrasi adalah proses penyaringan dengan menggunakan media Sand Filter dan Carbon Filter, sehingga diperoleh air yang jernih, tidak berasa, tidak berbau dan tidak berwarna. a. Penyaringan Pada Tangki Sand Filter Tangki Sand Filter berisi pasir kuarsa kasar dan pasir kuarsa halus yang masing-masing 750 kg. Sand Filter berfungsi untuk menyaring kotoran atau untuk menjernihkan air dan untuk menurunkan kadar Fe. b. Penyaringan Pada Tangki Carbon Filter Air yang digunakan pada tangki ini berasal dari Tangki sand Filter. Tangki ini berfungsi untuk menghilangkan rasa, bau, warna, dan sisa sodium hipoklorit.
-
Demineralisasi Demineralisasi adalah proses pelunakkan air untuk menghilangkan zat kapur yang terlarut didalam air. a. Penyaringan Pada Tangki Softener Air yang dari karbon filter dilunakkan dalam Tangki Softener. Tangki Softener yang berisi resin dan pasir kuarsa. Pemberian resin berfungsi untuk mengikat kapur yang terlarut didalam air dan menghilangkan kesadahan air sampai 0.
Universitas Sumatera Utara
Bila resin tersebut sudah habis kemampuannya untuk menghasilkan air lunak, maka Tangki Softener dihentikan. Lalu dicuci kembali dengan tujuan memekarkan kembali resin yang memadat selama pengoperasian. Pengaliran air pencucian kembali berlawanan arah dengan proses pelunakan air, dimana air masuk melalui bawah dan keluar melalui atas. Sesuai proses pencucian kembali maka dilanjutkan proses regenerasi dengan larutan NaCl. Kemudian tangki tersebut dibasuh lagi untuk membersihkannya agar sisa-sisa ion kesadahan dalam tangki ikut terbuang. Kemudian tangki digunakan kembali untuk menghilangkan ion-ion kesadahan. b. Penampungan di Tangki Buffer Air yang sudah memenuhi standar ditampung di dalam Tangki Buffer. Tangki Buffer ada tiga yaitu: 1.
Tangki Buffer I, berasal dari Tangki Carbon filter yang digunakan untuk keperluan domestik.
2.
Tangki Buffer IV, berasal dari Tangki Softener yang digunakan untuk pencucian botol dan pelarutan gula.
3.
Tangki Buffer III, berasal dari campuran Tangki Buffer I dan Tangki Buffer IV yang digunakan untuk menyeduh teh dan bahan baku AMDK atau disebut Air Minum Dalam Kemasan (Anonima, 2006).
Universitas Sumatera Utara
