BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Air dan Kehidupan Menurut Kusnaedi (2010), faktor yang mempengaruhi derajat kesehatan masyakat diantaranya tingkat ekonomi, pendidikan, keadaan lingkungan, dan kehidupan sosial budaya. Faktor yang penting dan dominan dalam penentuan derajat kesehatan masyarakat adalah keadaan lingkungan. Salah satu komponen lingkungan yang mempunyai perana cukup besar dalam kehidupan air. Air bersih merupakan kebutuhan pokok yang harus terpenuhi setiap hari secara berkelanjutan . Peningkatan jumlah penduduk yang diiringi peningkatan jumlah fasilitas sosial, menimbulkan permasalahan penyuplaian air bersih (Wardhana dan Surya, 2011; Said, 2012). Manusia dan semua mahkluk hidup lainnya butuh air. Air merupakan material yang membuat kehidupan terjadi di bumi. Menurut dokter dan ahli kesehatan manusia wajib minum air putih 8 gelas per hari. Air merupakan kebutuhan dasar manusia yang vital. Manusia tidak dapat hidup tanpa air, sebab tubuh manusia terdiri dari 85% air. Air dipergunakan oleh manusia dalam kehidupan sehari-hari untuk mandi, minum dan cuci. Tumbuhan dan binatang juga mutlak membutuhkan air. Tanpa air semua kehidupan didunia akan mati, sehingga dapat dikatakan air merupakan salah satu sumber kehidupan. Dengan kata lain air merupakan zat yang paling esensial dibutuhkan makhluk hidup (Kodoatie dan Sjarief, 2010).
Disamping itu bagi manusia air berperan penting dalam kegiatan pertanian, industri, dan pemenuhan kebutuhan rumah tangga. Air yang digunakan harus memenuhi syarat dari segi kualitas maupun kuantitasnya. Secara kualitas, air harus tersedia ada kondisi yang memenuhi syarat kesehatan. Kualitas air dapat ditinjuan dari segi fisika, kimia dan biologi. Air yang dapat digunakan untuk keperluan sehari-hari harus memenuhi standar baku air untuk rumah tangga. Kualitas air yang baik selamanya tersedia di alam. Adanya perkembangan industri dan pemukiman dapat mangancam kelestarian air bersih. Bahkan didaerah-daerah tertentu, air yang tersedia tidak memenuhi syarat kesehatan secara alam sehingga diperlukan upaya perbaikan upaya perbaikan sacara sederhana maupun modern (Kusnedi, 2010). Banyak penduduk yang terpaksa memanfaatkan air yang kurang bagus kualitasnya. Tentu saja hal ini akan berakibat kurang baik bagi kesehatan masyarakat. Pada jangka pendek, kualitas air yang tidak baik dapat mengakibatkan muntaber, diare, kolera, typus atau disentri. Hal ini dapat terjadi pada keadaan lingkungan yang kurang baik. Bila air tanah dan air permukaan tercemari oleh kotoran, secara otomatis kuman-kuman tersebar ke sumber air yang dipakai untuk keperluan rumah tangga. Dalam jangka panjang, air yang berkualitas kurang baik dapat mengakibatkan penyakit keropos tulang, korosi gigi, anemia, dan kerusakan ginjal. Hal ini terjadi karena terdapatnya logamlogam berat yang bersifat toksit (racun) dan pengendapan pada ginjal sehingga mengganggu fungsi ginjal (Kusnaedi, 2010). 2.2. Standar Baku Air Minum Penetapan standar mutu air minum bagi masyarakat sangatlah penting karena air merupakan kebutuhan sehari-hari yang sangat vital. Pemerintah telah
berupaya membuat standar mutu air minum melalui peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No. 907/MENKES/SK/VII/2002 tentang syarat-syarat dan Pengawasan Kualitas Air Minum. Peraturan menteri tersebut sangat sinkron dengan standar WHO. Menurut Permanasari, 2012, Kualitas air dipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut : 1. Siklus air, 2. Tingkat konsentrasi garam, 3. Tingkat konsentrasi magnesium dan kalsium, 4. Warna/kejernihan air dipengaruhi sedimentasi, 5. Rasa dan bau dipengaruhi organism mikroskopik, limbah industri, 6. Biological faktor (jumlah oksigen dalam air), Sedang standar kualitas air bertujuan untuk memelihara, melindungi, dan mempertinggi derajat kesehatan masyarakat, terutama dalam pengelolaan air atau kegiatan usaha mengolah dan mendistribusikan air minum untuk masyarakat umum. Dengan adanya standardisasi tersebut, dapat dinilai kelayakan pendistribusian sumber air untuk keperluan rumah tangga atau masyarakat umum (Kusnaedi, 2010). 2.3. Persyaratan Air Minum Kualitas air yang digunakan sebagai air minum sebaiknya memenuhi persyaratan secara fisik, kimia dan mikrobiologi (Kusnaedi, 2010; Sutrisno, 1996).
2.3.1. Persyaratan Fisik Menurut Kusnaedi, 2010, air yang berkualitas baik harus memenuhi persyaratan fisik sebagai berikut: 1. Tidak berwarna Air untuk keprluan rumah tangga harus jernih. Air yang berwarna berarti mengandung bahan-bahan lain yang berbahaya bagi kesehatan. 2. Temperaturnya normal Air yang baik harus harus memahami temperatur sama dengan temperatur udara (20-26º C). Air yang secara mencolok mempunyai temperatur di atas atau di bawah temperatur udara, berarti mengandung zat-zat tertentu (misalnya, fenol yang terlarut di dalam air yang cukup banyak) atau sedang terjadi proses tertentu (proses dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme yang menghasilkan energi) yang mengeluarkan atau menyerap energi dalam air. 3. Rasanya tawar Air bisa dirasakan oleh lidah. Air yang terasa asam, manis, pahit, atau asin menunjukkan kualitas air tersebut tidak baik. Rasa asin disebabkan oleh adanya garam tertentu yang larut dalam air, sedangkan rasa asam diakibatkan adanya asam organik maupun asam anorganik. 4. Tidak berbau Air yang baik memiliki ciri tidak berbau bila dicium dari jauh maupun dekat. Air yang berbau busuk mengandung bahan organik yang sedang mengalami dekomposisi (penguraian) oleh mikroorganisme air.
5. Jernih atau tidak keruh Air yang keruh disebabkan oleh adanya butiran-butiran koloid dari bahan tanah liat. Semakin banyak kandungan koloid maka air semakin keruh. Derajat kekeruhan dinyatakan dengan satuan unit. 6. Tidak mengandung zat padatan Air minum yang baik tidak boleh mengandung zat padatan, walaupun jernih, air yang mengandung padatan yang terapung tidak baik digunakan sebagai air minum. Apabila air dididihkan, zat padat tersebut dapat larut sehingga menurunkan kualitas air minum. 2.3.2. Persyaratan Kimia Menurut Kusnaedi (2010), kualitas air tergolong baik bila memenuhi persyaratan kimia sebagai berikut : 1. pH Netral Derajat kesamaan air minum harus netral, tidak boleh bersifat asam maupun basa. Air yang mempunyai pH rendah akan terasa asam. Contoh air alam yang terasa asam adalah air gambut. Skala pH 7. Apabila pH dibawah 7, berarti air bersifat asam. Bila diatas 7, berarti bersifat basa (rasa pahit). 2. Tidak mengandung bahan kimia beracun Air yang berkualitas bila tidak mengandung bahan kimia beracun seperti sianida sulfide dan fenolik. 3. Tidak mengandung garam atau ion-ion logam Air yang berkualitas baik tidak mengandung garam atau ion logam seperti Fe, Mg, Ca, K, Zn, Mn, D, dan Cr.
4. Keadaan rendah Tinggi kesadahan berhubungan dengan garam-garam yang terlarut di dalam air terutama garam ca dan Mg. 5. Tidak mengandung bahan organik Kandungan bahan organik dapat terurai menjadi zat-zat yang berbahaya bagi kesehatan. Bahan-bahan organik itu seperti NH4 , H2 S, SO2− 4 , dan NO3 . 2.3.3. Persyaratan Mikrobiologis Menurut Sutrisno (1996), persyaratan mikrobiologis yang harus dipenuhi oleh air adalah sebagai berikut : 1. Tidak mengandung bakteri pathogen, misalnya bakteri golongan coli, salmonella typhi, vibro chlotera. Kuman-kuman ini mudah tersebar melalui air. 2. Tidak mengandung bakteri nonpatogen, seperti actinomycetes, phytoplankton coliform, dadocera. 2.4. Pengolahan Air Minum Menurut Kusnaedi (2010), proses pengolahan air minum merupakan proses perubahan sifat fisik, kimia dan biologi air baku agar memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air minum. Tujuan dari kegiatan pengolahan air minum adalah sebagai berikut : 1. Menurunkan kekeruhan 2. Mengurangi bau, rasa dan warna 3. Menurunkan dan mematikan mikroorganisme 4. Mengurangi kadar bahan-bahan yang terlarut dalam air 5. Menurunkan kesadahan 6. Memperbaikai derajat keasaman (pH)
Pengolahan air dapat dilakukan secara individu maupun kolektif. Dengan berkembangnya penduduk dan teknologi di perkotaan, pengolohan air khusus dilakukan oleh Perusahan Air Minum (PAM). Selain mengolah air, PAM juga mendistribusikannya ke rumah-rumah penduduk namun, di desa belum ada perusahaan yang khusus mengolah dan mendistribusikan air bersih. Oleh karena itu, jika terdapat air yang kualitasnya kurang baik perlu dilakukan pengolahan dengamn teknik sederhana dan tepat guna sesuai dengan bahan yang ada dilokasi (Kusnaedi, 2010). Proses kimia pada pengolahan air minum di antaranya meliputi koagulasi, Aerasi, Reduksi dan oksidasi. Semua proses kimia tersebut dapat dilakukan secara sederhana ataupun dengan menggunakan teknik modern. Pegolahan air secara biologi untuk mematikan bakteri pathogen dapat berlangsung bersamasama dengan reaksi kimia dan fisik atau secara khusus dengan pemberian disenfaktan. Cara yang paling sederhana untuk mematikan mikro organisme yaitu dengan pemanasan sampai 100ºC (Kusnaedi, 2010). 2.5. Prinsip Dasar Pengolahan Air Di pedesaan Menurut Kusnaedi (2010), prinsip dasar pengolahan air di pedesaan meliputi beberapa aspek berikut ini : a. Bersifat tepat guna dan sesuai dengan kondisi, lingkungan fisik, maupun sosial budaya masyarakat setempat. b. Pengoperasiannya mudah dan sederhana. c. Bahan-bahan yang digunakn berharga murah. d. Bahan-bahan yang digunakan tersedia dilokasi dan mudah diperoleh. e. Efektif, memiliki daya pembersih yang besar untuk memurnikan air.
2.5.1. Pengolahan Air Secara Fisik. Menurut Kusnaedi (2010), pengolahan air secara fisik serta mudah dilakukan di pedesan berupa hal-hal sebagai berikut : 1. Penyaringan (filtrasi) Penyaringan merupakan proses pemisahan antara padatan/koloid dengan cairan. Proses penyaringan bisa merupakan proses awal (primary treatment) atau penyaringan dari proses sebelumnya, misalnya penyaringan dari hasil konyugasi. Bahan padatan umumnya dapat dilihat langsung terapung, seperti potongan kayu atau potongan sayuran. Bahan padatan berupa logam, tulang, bulu atau daun dapt disaring secara kasar atau sedang mulai proses awal (primary treatment). Apabila air olahan yang akan disaring berupa cairan yang mengandung butiran halus atau bahan-bahan yang larut, sebelum proses penyaringan sebaiknya dilakukan proses koagulasi atau netralisasi yang menghasilkan endapan. Dengan demikian, bahan-bahan tersebut dapat dipisahkan dari cairan melalui filtrasi. Apabila air olahan mempunyai padatan dengan ukuran seragam, saringan yang digunakan adalah single medium. Sebaliknya, bila ukuran padatan beragam, digunakan saringan dual medium atau three medium. Penyaringan air olahan yang mengandung padatan beragam dari ukuran besar sampai kecil/halus. ingan Penyaringan dilakukan dengan cara membuat saringan bertingkat, yaitu saringan kasar, saringan sedang, sampai saringan halus. Bentuk dan jenis saringan bermacam-macam. Penyaringan bahan padatan kasar menggunakan saringan berukuran 5-20 mm, sedangkan padatan yang halus (hiperfiltrasi) dapat menggunakan saringan yang lebih halus lagi. Saringan ini diusahakan mudah diangkat dan dibersihkan.
Jenis
saringan
yang
biasa
digunakan
adalah
saringan
bergetar,
barscreensracks, dan bak penyaringan pasir lambat. Jenis saringan yang banyak digunakan adalah saringan bak pasir dan batuan. Saringan pasir menggunakan batu krikil dan pasir. Pasir yang baik untuk penyaringan adalah pasir kuarsa. Jenis saringan menurut konstruksinya dibedakan menjadi saringan miring, saringan pembawa, saringan sentrifugal dan drum berputar. Kecepatan penyaringan
dikelompokkan
menjadi
tiga,
yaitu
filtrasi
lambat
(0,2-2
liter/menit/ft²), filtrasi cepat (4-8 liter/menit/ft²). menurut tipenya, saringan dibedakan menjadi tiga. 1. Single medium
:
Saringan untuk menyaring air yang mengandung padatan dengan ukuran seragam.
2. Dual medium
:
Saringan untuk menyaring air limbah yang didominasi oleh dua ukuran padatan.
3. Three medium
:
Saringan untuk menyaring air limbah yang mengandung padatan dengan ukuran yang beragam.
Sistem aliran air olahan dalam sistem filtrasi terdiri dari beberapa macam. Penentuan aliran ini memperhatikan sifat dari limbah padat yang difiltrasi. Sistem aliran tersebut dibagi menjadi empat sistem yaitu aliran horizontal (horizontal filtration), aliran gravitasi (gravitation filtration), aliran dari bawah ke atas (up flow filtration), dan aliran ganda (bitflow filtration). 2. Pengendapan (Sedimentasi) Sedimentasi merupakan proses pengendapan bahan padat dari air olahan. Proses sedimentasi bisa terjadi bila air limbah memounyai berat jenis lebih besar daripada air sehingga mudah tenggelam.
Proses pengendapan ada yang bisa terjadi langsung, tetapi ada pula yang memerlukan proses pendahuluan, seperti koagulasi atau reaksi kimia. Prinsip sedimentasi adalah pemisahan bagian padat dengan memenfaatkan gaya gravitasi sehingga bagian yang padat berada di dasar kolam pengendapan, sehingga air murni di atas. 3. Absorpsi dan Adsorpsi Absorpsi merupakan proses penyerapan bahan-bahan tertentu. Dengan penyerapan tersebut, air menjadi jernih karena zat-zat didalamnya diikat oleh absorben. Absorpsi umumnya menggunakan bahan absorben dari karbon aktif. Pemakaiannya dengan cara membubuhkan karbon aktif bubuk kedalam air olahan atau dengan cara menyalurkan air melalui saringan yang medianya terbuat dari karbon aktif kasar. Sistem ini efektif untuk mengurangi warna serta menghilangkan baud an rasa. Proses kerja penyerapan yaitu penyerapan ion-ion bebas dalam air yang dilakukan oleh absorben. Sebagai contoh, penyerapan ion oleh karbon aktif. Absorben yang umum digunakan adalah karbon aktif karena cocok untuk pengolahan air olahan yang mengandung fenol dan bahan yang memiliki berat molekul tinggi. Karbon aktif yang digunakan dapat berbentuk granula atau serbuk dengan waktu kontak 30 menit dalam tangki pengolahan yang dilengkapi dengan pengaduk. Setiap gram kabon aktif dapat mengabsorpsi 0,4-0,9 gr fenol. Karbon aktif biasanya dibuat dari onthracile, bituminous, petroleum coke, dan arang tempurung kelapa atau arang kayu.
Aplikasi absorpsi yaitu dengan cara mencampurkan absorben dengan serbuk karbon aktif dengan cara menjadi karbon aktif sebagai media filtrasi (filtration bed). Apabila absorben dicampurkan dengan serbuk karbon aktif, selanjutnya disaring. Namun, apabila karbon aktif digunakan sebagai media penyaring, dipilih karbon aktif yang berbentuk granula dan secara berkala harus dicuci atau diganti dengan yang baru. Disamping dapat mengabsorpsi fenol, karbon aktif juga dapat mengabsorpsi racun dan mikroorganisme. Absorpsi merupakan penangkapan/pengiktan ion-ion bebas di dalam air oleh absorben. Contoh zat yang digunakan untuk proses adsorpsi adalah zeolit dan resi yang merupakan polimerisasi dari polihidrik fenol dengan formaldehid. Contohnya, pengikat ion Ca2+ dan Na+. setiap gram resin dapat mengadsorpsi asam 4-9 mev (milliquivalen). Banyaknya adsorben yang diperlukan tergantung konsentrasi larutan. Semakin tinggi konsentrasi larutan, semakin besar pula adsorben yang diperlukan untuk menjernihkan air. 2.6. Media Pengolahan Air Bersih Media pengolahan air
sangat diperlukan untuk mendukung kelancaran
proses pengolahan air bersih. Media yang digunakan mampu menyerap ion-ion dalam air sehingga air menjadi jernih dan bebas dari unsure logam yang membahayakan kesehatan. 2.6.1. Karbon Aktif Karbon aktif adalah sejenis adsorben (penyerap). Berwarna hitam, berbentuk granula, bulat, pellet atau bubuk. Karbon aktif dipakai dalam proses pemurnian udara, gas, larutan atau cairan dalam proses recovery suatu logam dari biji logamnya dan juga dipakai sebagai support katalis. Karbon aktif juga
dipakai dalam pemurnian gas dan udara, safety mask dan respirator, seragam militer, adsorbent foams, industry nuklir, electroplating solutions, deklorisasi, penyerap rasa dan bau dari air, aquarium, cigarette filter serta penghilang senyawa-senyawa organic dalam air. Hanya dengan satu gram dari karbon aktif, akan didapatkan suatu material yang memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m2. Dengan luas permukaan yang sangat besar ini, karbon aktif memiliki kemampuan menyerap (adsorbsi) zat-zat yang terkandung dalam air dan udara. Dengan demikian, arang aktif ini sangat efektif dalam menyerap zat terlarut dalam air, baik organic maupu anorganik. Oleh karena itu, karbon aktif biasanya dibuat dari petroleum coke, serbuk gergaji, lignit, batu bara, peat, kayu, tempurung kelapa dan biji buah-buahan. Kesemuanya itu ada kalanya dapat langsung diproses sebagai karbon aktif dan ada pula yang melalui proses aktivasi. Cara mengaktifkaan karbon adalah dengan memakai gas pengoksida seperti udara, steam, atau karbondioksida dan klorida bahan baku dengan memakai chemical agent, seperti seng klorida atau phosphoric acid (Kusnaedi, 2010). Ada tiga jenis karbon aktif yang terbuat dari tempurung kelapa yang banyak dipasarkan , yaitu sebagai berikut (Kusnaedi, 2010) : 1.
Bentuk serbuk : bentuk dan ukuran karbon aktif ini lebih kecil dari 0,18 mm. karbon aktif ini digunakan dalam aplikasi fase cair dan gas.
2.
Bentuk granula : bentuknya tidak beraturan dengan ukuran 0,2-5 mm. jenis ini umumnya digunakan dalam aplikasi fase cair dan gas.
3.
Bentuk pellet : berdiameter 0,8-5 mm. kegunaannya adalah untuk aplikasi fase gas , karena mempunyai tekanan rendah, kekuatan mekanik tinggi dan kadar abu rendah.
Gambar 1. Bahan pembuat akrbon aktif dan karbon aktif 2.6.2. Pasir Kuarsa Menurut (Kusnaedi, 2010) pasir kuarsa juga dikenal dengan nama pasir putih atau pasir silica (silica sand) merupakan hasil pelapukan batuan yang mengandung mineral utama, seperti kuarsa dan feldspar. Hasil pelapukan kemudian tercuci dan terbawa oleh air atau angin yang terendapkan di tepi-tepi sungai, danau dan laut. Pasir kuarsa adalah bahan galian yang terdiri atas Kristal-kristal silica (SiO2 ) dan mengandung senyawa pengotor yang terbawa selama proses pengendapan. Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Fe2O3, AI2O3, TiO2, CaO, MgO danK2O berwarna putih bening atau warna lain tergantung pada senyawa pengotornya, kekerasan 7 (skala Mohs), berat jenis 2,65 titik lebur 17-150C, bentuk Kristal heksagonal, panas spesifik 0,185.
2.6.3. Pasir Lain Pada umumnya semua pasir yang ada di Indonesia dalam bentuk batuan beku keras yang dihaluskan dapat digunakan sebagai media filter untuk pengolahan air. Namun, efektivitasnya berbeda-beda. Secara umum zeolit aktif
lebih baik karena lebih berkemampuan untuk menukar ion. Batuan beku yang bisa digunakan sebagai media filter pengolahan air adalah cadas yang biasa ditambang dari bukit untuk bahan bangunan, pasir hitam dari sungai untuk campuran beton, batuan andesit atau batuan split beton. Cara menggunakannya cukup dengan dihaluskan saja. Pasir beton juga bisa digunakan untuk penyaringan. Prosesnya harus dicuci serta dibuang debu dan kotorannya (Kusnaedi, 2010). 2.6.4. Ijuk Pemilahan ijuk yang di gunakan sebagai filter sangatlah penting, oleh karena itu saya ikut serta dalam pengambilah ijuk tersebut. Pembersihan serta pencucian ijuk tersebut memerlukan waktu sehari. Adapun ukuran ijuk yang di masukkan dalam tabung filter adalah 40 cm. Fungsi ijuk yaitu menghambat masuknya benda-benda berupa debu akibat pasir yang menyusut. 2.6.5. Kerikil Kerikil merupakan bebatuan kecil, biasanya batu granit yang di pecahkan. Ukuran kerikil yang sellalu di gunakan ialah antara 2 mm dan 75 mm. Kerikill adalah bahan penyaring (filter) yang berada di atas dari beberapa penyaring lain, karena kerikil bisa menghambat lumpur yang terbawa oleh air. Adapun jenis kerikil yang di gunakan adalah kerikil sungai. Sebelum di masukkan dalamtabung alat penjernih air kerikil tersebut di rendam selama seharian. 2.6.6. Pasir Pasir adalah bahan berbutir terbentuk secara semula jadi yang terdiri dari pada batu dan zarah galian kecil yang halus. Ada dua jenis pasir yang sering di gunakan oleh masyarakat pada umumnya. Dalam pemilihan bahan filltrasi kami
menggunakan pasir sungai sebagai media filter alat penjernih air. Ukuran pasir yang di masukkan dalam tabung (pipa pvc) adalah 40 cm.
2.7. Tangki Air (Tabung Penampungan) Pemilihan pompa sangatlah berpengaruh untuk menyuplai air dari sumber mata air ke head (tabung alat penjernih). Dalam memilih suatu pompa untuk suatu maksud tertentu, terlebih dahulu harus di ketehui kapasitas serta head yang diperlukan untuk mengalirkan zat cair yang akan di pompa. Selain dari pada itu, agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, perlu di taksir beberapa tekanan minimum yang tersedia pada sisi masuk pompa yang terpasang pada instalasinya. Atas dasar tekanan isap ini maka putaran pompa dapat di tentukan. Kapasitas aliran, head, dan putaran pompa dapat di tentukan seperti tersebut di atas. Tetapi apa bila perubahan kondisi operasi sangat besar (khususnya perubahan aliran dan head) maka putaran dan ukuran pompa yang akan dipilih harus ditentukan dengan memperhitungkan hal tersebut. Selanjutnya untuk menentukan penggerak mula yang akan dipakai, harus dahulu dilakukan penyelidikan tentang jenis sumber tenaga yang dapat dipergunakan di tempat yang bersangkutan. Berdasarkan pembuatan alat maka di pilih tabung sebagai penampungan air jernih,dengan ukuran atau kapasitas 650 liter. Tangki yang digunakan untuk penampungan atau penyimpanan air bersih (tangki bawah tanah, tangki atas, tangki tekan dan sebagainya) haruslah dibersikan secara teratur agar kualitas air dapat tetap terjaga. Di beberapa negara hal ini bahkan dipersyaratkan oleh undang-undang, dengan batas ukuran tangki minum tertentu.
Gambar 2 Profil Tangki air FRP Tangki air FRP adalah singkatan dari Fiberglass Reinforced Plastic, sebagai bahan tangki air baru mulai digunakan sekitar tahun 60an. Serat gelas dalam bahan komposit ini berfungsi sebagai penguat srtuktual. Bahan plasti yang banyak digunakan terutama unsaturated polyester res. Kelebihan dari bahan FRP terutama adalah : 1) Jauh lebih ringan dibanding tangki yang berbahan lain 2) Mudah dibentuk dan diwarnai 3) Tahan terhadap karat dan beberapa bahan kimia 4) Kurang merambatkan panas Kelemahan dari bahan FRP terutama : 1) Dibandingkan dengan tangki berbahan lain, kekuatan mekanis lebih rendah terutama terhadapa tumbukan dan benturan 2) Koefisien pemuaian termal besar
3) Akan terjadi gejala kelelahan (fatigue) 4) Dapat menimbulkan algae (lumut) 5) Kurang tahan terhadap alkali Gejala kelelahan umumnya akan terjadi setelah tangki tersebut digunakan untuk menampung air selama 3-4 tahun, dan ini diduga sebagai kelemahan bahan tangki tersebut. Gejala ini umumnya nampak sebagai munculnya retakan mendadak pada dasar tangki. 2.7.1. Pompa Air Menurut Nouwen (1994) dalam memilih pompa, terlebih dahulu harus diketahui data-data seperti (1) kapasitas aliran, (2) kondisi isap dan keluar pompa, (3) Head total pompa, (4) jenis zat cair, (5) kondisi kerja pompa dan (6) penggerak. Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti yang direncanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani pompa. Dengan adanya pompa yang bekerja pada sistem ini, maka head total pompa dapat ditentukan sebagai berikut (Sularso dan Tahara, 1984) 2.7.2. Besi Besi yang di gunakan untuk rangka alat penjernih air yakni besi yang berkualitas tinggi, serta sering di gunakan oleh pengguna besi di wilayah kota Gorontalo.
Besi tersebut di namakan besi siku, Adapun jenis besi tersebut
adalah sebagai berikut : a. Besi siku 5X5 cm b. Besi siku 4X4 cm c. Besi siku 3X3 cm
2.7.3. Pipa Pengetahuan perpipaan merupakan sarana dan dasar pengetahuan di dalam perhitungan,perencanaan dan pelaksanaan perpipaan berikutnya. Jenisjenis pipa Dari sekian jenis pembuatan pipa secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu : 1. Jenis pipa tanpa sambungan 2. Jenis pipa dengan sambungan Bahan-bahan pipa secara umum, bahan-bahan pipa yang dimaksud di sini adalah struktur bahan baru pipa tersebut yang dapat di bagi secara umum sebagai berikut : 1. Carbon steel 2. Carbon moly 3. Galvanes 4. Ferro nikel 5. Stainless steel 6. Pvc (paralon) 7. Chrome moly Penilitian ini menggunakan pipa pvc (paralon) karena untuk menghemat dan telah di perhitungkan karena pipa pvc sangat ringan serta tahan terhadap karat dan menghindari menempelnya bahan-bahan kimia lainnya. Untuk menentukan pipa perlu dipertimbangkan batas kecepatan terendah dan tertinggi, yakni ditentukan 0,9 m/detik sampai 2,0 m/detik. Dan untuk kecepatan awal perhitungan digunakan kecepatan rencana sebesar 2,0 m/detik (Littleton, dalam Suarso. 1982).
Komponen perpipaan, komponen perpipaan harus di buat berdasarkan spesifikasi, standar yang terdaftar dalam simbol dan kode yang telah dibuat atau di pilih sebelumnya. Komponen perpipaan yang di maksud di sini meliputi : 1. Pipes (pippa-pipa) 2. Flanges (flens-flens) 3. Fittings (sambungan) 4. Valves (katup-katup) 5. Boltings (baut-baut) 6. Gasket 7. Special items (bagian khusus) Berdasarkan beberapa macam sambungan pipa maka sambungan perpipaan dapat di kelompokkan sebgai berikut : 1. Sambungan dengan menggunakan pengelasan. 2. Sambungan dengan menggunakan ulir. Selain sambungan seperti diatas, terdapat pula penyambungan khusus dengan menggunakan pengeleman (perekatan) serta pengkleman (untuk pipa plastik dan pipa vibbre glass. Tipe sambungan cabang (brance conection) dapat di kelompokkan sebagai berikut : 1. Sambungan langsung (stub in ) 2. Sambungan dengan menggunakan fittings alat penyambung 3. Sambungan dengan menggunakan flanges (flens-flens). Tipe sambungan cabang dapat pula di tentukan pada spesifikasi yang telah di buat sebelum mendesain atau dapat pula di hitung berdasarkan
perhitungan
kekuatan,
kebutuhan,
dengan
tidak
melupakan
faktor
efektivitasnya. Sambungan cabang itu sendir merupakan sambungan antara pipa dengan pipa, misalkan sambungan antara header dengan cabang yang lain apakah memerlukan alat bantu penyambung lainnya atau dapat di hubungkan secara langsung, hal ini tergantung kebutuhan serta perhitungan. Spesifikasi umum dapat dilihat pada ASTM (American Society of Testing Materials). Dimana disitu diterangkan mengenai diameter, ketebalan, serta schedule pipa. Diameter luar (Out side diameter), ditetapkan sama, walaupun ketebalan (thickness) berbeda untuk setiap schedule. Diameter dalam (inside diameter), ditetapkan berbeda untuk setiap schedule. Diameter nomilnal ini adalah diameter pipa yang dipilih untuk pemasangan ataupun perdagangan (commodity). Ketebalan dan schedule, sangatlah berhubungan, hal ini karena ketebalan pipa tergantung dari pada schedule itu sendiri (Raswari, 1987:3). Alat penjernih air sistem gravitasi yang di buat di laboratorium proses produksi adalah alat yang berfungsi untuk proses penjernihan air, maka alat tersebut menggunakan dua jenis pipa yaitu sebagai berikut : a. Pipa Pvc (Tabung Filter) Pipa yang di gunakan sebagai tabung untuk penjernih air tersebut adalah dari bahan pvc dengan diameter 9,8 cm dan berukuran panjang 200 cm. b. Pipa Pvc (Penyalur Air) Pipa penyalur air yang menyalurkan air dari sumber mata air ke tabung alat penjernih air adalah pipa pvc dengan ukuran diameter 1,9 cm dan panjang 360 cm.
2.8. Pengukuran Aliran Fluida Ada banyak peranti yang telah digunakan dalam praktek prekayasaan untuk mengukur aliran fluida. Pengukuran kecepatan dilakukan dengan tabung pitot, meteran arus, anemo meter putar dan anemometer kawat panas. Cara-cara fotografi seringkali digunakan dalam mempelajari model. Pengukuran besaran telah dilaksanakan dengan mempergunakan mulut sumpit (orifices), tabungtabung, nosel-nosel, Venturi meter, dan saluran-saluran, meteran siku dan bendungan-bendungan, bermacam-macam modifikasi dari alat-alat tersebut, dan berbagai meteran yang telah di patenkan. Agar dapat memakai peralatan hidraulik secara ahli, penggunaan persamaan Bernoulli dan pengetahuan tambahan mengenai sifat-sifat dan koofisien-koofisien dari setiap alat menjadi sangat penting. Dalam hal ini di mana tidak tersedia harga-harga dan kofisienkoofisien yang di percaya, sebuah piranti harus di kalibrasi untuk kondisi-kondisi penggunaan yang di harapkan. Pada proses industri, Pengukuran untuk mengetahui aliran fluida didalam pipa diperlukan peralatan instrument khususnya transmitter elektrik yang sangat berpengaruh
dalam
keberlangsungan
proses
produksi
pabrik.
Tujuan
pengendalian aliran fluida ini adalah untuk menjaga agar proses berlangsung sesuai dengan yang dinginkan Pengukuran dengan menggunakan transmitter elektrik sebagai alat perasa (sensor) dan pengirim,dimana transmitter elektrik mendeteksi besaran aliran yang diterima oleh sensor tekanan fluida dan transmitter tersebut merubah sinyal dari alat ukur menjadi sinyal yang dapat diterima oleh controller,recorder. Jadi apabila ada kesalahan pada transmitter maka proses pengontrolan tidak dapat dilakukan,karena sinyal yang diberikan oleh transmitter tersebut tidak sesuai dengan besaran yang terjadi pada proses
tersebut sehingga dapat menimbulkan terjadi masalah dalam proses tersebut. Untuk mengukur aliran fluida dalam suatu pipa maka pada aliran fluida dipasang suatu penghalang dengan diameter lubang yang lebih kecil dari diameter pipa,sehingga baik tekanan maupun kecepa tannya berubah dengan mengukur perbedaan tekanan antara sebelum dan sesudah penghalang, dapat ditentukan besaran aliran. Hasil pendeteksian ini akan dikirimkan kecontroler oleh bagian pengirim dan transmitter untuk proses selanjutnya (Eko, Bambang. 2012) 2.8.1. Mengukur Aliran Fluida Menggunakan Perbedaan Tekanan Mengukur
Aliran
Fluida
Menggunakan
Perbedaan
Tekanan
Teori
Elektronika Aliran fluida dalam suatu pipa dapat diukur menggunakan teknik membaca perbedaan tekanan pada pipa tersebut, dimana untuk mendapatkan perbedaan tekanan pada suatu pipa tersebut dibuat dengan cara mengatur luas penampang pipa pada kedua ujungnya berbeda. Metoda pengukuran aliran fluida pada suatu pipa ini dapat dilakukan berdasarkan “Hukum Bernoulli”, dimana Hukum Bernoulli menyatakan hubungan tekanan fluida yang mengalir pada suatu pipa adalah sebagai berikut : P1+ ½ ρν 12+ρ-g-h1 = p2+½ρν22 ρ-g-h2 dimana:
P = tekanan fluida ρ = masa jenis fluida v = kecepatan fulida g = gravitasi bumi h = tinggi fluida (elevasi) Gambar Prinsip Hukum Kontiunitas Mengukur Aliran Fluida
Gambar 3 Perinsip Kontiunitas Menggunakan Perbedaan Tekanan,Gambar Prinsip Hukum Kontiunitas,tekanan fluida,aliran
fluida,mengukur
fluida,kecepatan
fluida,tinggi
fluida,volume
fluida,debit fluida,mengukur tekanan fluida,perbedaan tekanan fluida,alat ukur tekanan fluida,mengukur perbedaan tekanan fluida,kecepatan aliran fluida,pipa pitot,orifice
plate,pipa
venturi,flow
nozzle,hukum
kontinuitas
aliran
fluida,hubungan debit dan kecepatan aliran fluida Dari gambar diatas dapat diperoleh persamaan tekanan fluida jika h1 dan h2 dibuat sama tingginya maka : P1+½ ρν 12=P2+½ ρν 22 ½ρ-(ν12-v22)= P2+P1
Perhatian : Rumus diatas hanya berlaku untuk aliran Laminer, yaitu aliran yang memenuhi prinsip kontinuitas. Pipa pitot, orifice plate, pipa venturi dan flow Nozzle menggunakan hukum Bernoulli diatas. Prinsip dasarnya adalah membentuk sedikit perubahan kecepatan dari aliran fluida sehingga diperoleh perubahan tekanan yang dapat diamati. Pengubahan kecepatan aliran fluida dapat dilakukan dengan mengubah diameter pipa, hubungan ini diperoleh dari Hukum kontiunitas aliran fluida. Perhatikan
rumus berikut: A1.D1 = A2.D2, di mana : A = luas penampang pipa dan B = debit fluida yang mengalir pada pipa tersebut. Karena debit fluida berhubungan langsung dengan kecepatan fluida, maka jelas kecepatan fluida dapat diubah dengan cara mengubah diameter pipa. (Eko, Bambang. 2013) 2.8.2. Persamaan Kontinuitas Dihasilkan dari prinsip kekekalan massa, yang menyatakan bahwa untuk aliran steady flow, massa fluida yang melalui semua bagian dalam aliran fluida per satuan waktu adalah konstan, hal ini seperti rumus di bawah ini (Fox dan McDonal, 1987) : 2.8.3. Kerapatan fluida Massa jenis/kerapatan suatu fluida dapat bergantung pada banyak faktor seperti temperatur fluida dan tekanan yang mempengaruhi fluida, akan tetapi pengaruhnya sangat sedikit sehingga massa jenis suatu fluida dinyatakan sebagai konstanta/bilangan tetap. Massa jenis atau rapat massa (ρ) adalah suatu besaran turunan yang diperoleh dengan membagi massa suatu benda atau zat dengan volumnya. Secara matematis massa jenis ditulis:
. Keterangan
ρ adalah massa jenis, m adalah massa, dan V adalah volume. Satuan massa jenis dalam „CGS (centi-gram-sekon) adalah gram per sentimeter kubik (g/cm3). Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3). Contoh Massa jenis air murni adalah 1 g/cm3 atau sama dengan 1000 kg/m3 Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama. Akan tetapi sebelum menghitung
kapasitas aliran, sebeumnya kita harus menghitung voume tabung. Rumus dari volume tabung itu sendiri adalah V=π r2xt. 2.8.4. Tabung Pitot Tabung pitot mengukur kecepatan di suatu titik berdasarkan kenyataan bahwa tabung tersebut mengukur tekanan stagnasinya, yang melampaui tekanan statik setempat sebesar 𝜌( v² |2 ). Dalam suatu arus fluida terbuka, karena tekanan setempatnya adalah nol meteran, maka head kecepatannya di ukur sesuai dengan ketinggian mana cairannya naik ke dalam tabung tersebut (Widodo, 1990)
2.8.5. Koofisien kecepatan Koofisien kecepatan (cv) adalah perbandingan kecepatan rata-rata sebenarnya pada irisan penampang (semburan) arus terhadap kecepatan ratarata ideal yang akan terjadi tanpa gesekan. Jadi
Cv =
kecepatan rata −rata sebenarnya dalam m/dtk kecepatan rata −rata ideal dalam m/dtk
=
V √2gH
2.8.6. Koefisien Penyusutan Koefisien penyusutan (Cc) adalah perbandingan luas irisan yang menyusut dari suatu (semburan) arus terhadap luas lubang melalui mana fluidanya mengalir. Jadi
Cc=
luas semburan arus luas lubang
=
Asemburan Ao
