BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Air Baku
2.1.1
Definisi Air Baku Sumber air baku memegang peranan yang sangat penting dalam industri air
minum. Air baku atau raw water merupakan awal dari suatu proses dalam penyediaan dan pengolahan air bersih. Berdasarkan SNI 6774:2008 tentang spesifikasi unit paket instalasi pengolahan air dan SNI 6774:2008 tentang tata cara perencanaan unit paket instalasi pengolahan air pada bagian istilah dan definisi yang disebut dengan air baku yaitu air yang berasal dari sumber air permukaan, cekungan air tanah dan atau air hujan yang memenuhi ketentuan baku mutu tertentu sebagai air baku untuk air minum (sumber: S Novita, USU). Sumber air baku bisa berasal dari sungai, danau, sumur air dalam, mata air dan bisa juga dibuat dengan cara membendung air buangan atau air laut. Sumber air yang layak harus berdasarkan ketentuan berikut: a.
Kualitas dan kuantitas air yang diperlukan
b.
Kondisi iklim
c.
Tingkat kesulitan pada pembangunan intake.
d.
Tingkat kesalamatan operator.
e.
Ketersediaan biaya minimum operasional dan pemeliharaan untuk IPA.
f.
Kemungkinan terkontaminasinya sumber air pada masa yang akan datang.
g.
Kemungkinan untuk memperbesar intake pada masa yang akan datang.
Dalam jumlah air yang kecil, air bawah tanah, termasuk air yang dikumpulkan dengan cara rembesan, bisa dipertimbangkan sebagai sebuah sumber air. Dimana kualitas sumber air bawah tanah secara umum sangat baik bagi air permukaan dan di beberapa tempat yang memiliki musim dingin yang bisa memanfaatkan salju sebagai suber air. Hal ini adalah menghemat biaya operasional dan pemeliharaan karena secara umum kualitas air bawah tanah sangat baik sebagai air baku. 5
6
2.1.2
Karakteristik Air Baku Penyediaan air bersih, selain kuantitasnya maka kualitasnya pun harus memenuhi
standar yang berlaku. Dalam hal air bersih, sudah merupakan praktek pada umumnya bahwa dalam menetapkan kualitas dan karakteristik untuk mendapatkan air baku dengan mutu tertentu (standar kualitas air). Maka untuk mendapatkan gambaran yang nyata tentan karakteristik air baku, maka kita memerlukan pengukuran sifat-sifat air yang disebut parameter kualitas air. Standar kualitas air adalah baku mutu ditetapkan berdasarkan sifat-sifat fisika, kimia, radioaktif maupun bakteriologis yang menunjukkan persyaratan kualitas air tersebut. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 81 Tahun 2001 tentang pengolahan kualitas air dan pengendalian pencemaran air. Air menurut kegunaannya digolongkan menjadi: Kelas I
: Air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum atau peruntukkan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
Kelas II : Air yang peruntukkannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. Kelas III : Air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
7
2.2
Air Minum Air Minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses
pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Menurut Peraturan Menteri Kesehatan No. 492/2010 Pasal 3, “Air minum aman bagi kesehatan apabila memenuhi persyaratan fisika, mikrobiologis, kimiawi dan radioaktif yang dimuat dalam parameter wajib dan tambahan”. Persyaratan fisika, yaitu: a.
Tidak berbau.
b.
Jumlah zat padat yang terlarut, kurang dari 500 mg/L.
c.
Kekeruhan, kurang dari 5 skala NTU.
d.
Tidak berasa.
e.
Suhu 0ºC, suhu udara ±3ºC.
f.
Tidak berwarna, kurang dari 15 skala NCU.
Persyaratan kimia, yaitu: a.
pH 6,5-8,5.
b.
Kadar kimia anorganik dan kimia organik, sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan no. 492/2010 (terlampir).
Persyaratan mikrobiologi, yaitu: a.
Koliform tinja (E. Coli), 0 per 100ml.
b.
Total koliform, 0 per 100ml.
Persyaratan radioaktif, yaitu: a.
Aktifitas alpha, kurang dari 0,1 Bg/L.
b.
Aktifitas beta, kurang dari 1,0 Bg/L.
8
2.3
Penjernihan Air Dalam mengatasi masalah pemenuhan kebutuhan air bersih diperlukan
penerapan teknologi penjerihan air yang sesuai dengan kondisi sumber air baku, kondisi sosial budaya, ekonomi dan SDM masyarakat setempat. Tujuan penjernihan air adalah menghilangkan pencemar (polutan) yang ada didalam air atau mengurangi kadarnya agar air dapat menjadi layak untuk digunakan untuk masyarakat pada akhir dari proses penjernihan. Terdapat berbagai teknik penjernihan air yang bisa dilakukan. Teknik-teknik tersebut di antaranya adalah: 1.
Penyaringan Penyaringan adalah penjernihan air dengan cara menyaring air dengan menggunakan bahan sperti kain, kapas, pasir, kerikil, ijuk dan atau bahan lainnya untuk mendapatkan mutu air yang layak untuk dipakai oleh masyarakat.
2.
Perebusan Perebusan adalah penjernihan air dengan cara dipanaskan hingga mendidih (untuk air 100˚C). Proses ini diperuntukkan membunuh bakteri, spora, ova, kista dan mensterilkan air.
3.
Disinfeksi kimia Disinfeksi kimia merupakan teknik penjernihan air menggunakan disinfektan atau bahan kimia yang bersifat racun dan mempunyai kemampuan membunuh mikroorganisme. Teknik penjernihan air dengan disinfektan kimia dapat dipergunakan pada genangan air, air dalam sumur dan lain sebagainya.
4.
Bubuk pemutih Bubuk pemutih adalah penjernihan air dengan cara menggunakan bubuk pemutih semisal tawas dan kapur gamping.
5.
Tablet klorin Tablet klorin adalah penjernihan air dengan cara menggunakan tablet klorin atau kaporit.
9
6.
Filter Filter adalah penjernihan air dengan cara menggunakan filter air khusus yang dibuat oleh pabrikan tertentu. Contoh yang biasa terdapat di pasaran adalah filter keramik ‘lilin’ dan UV filter.
7.
Desalinasi Desalinasi adalah penjernihan air dengan cara serangkaian metode dan alat khusus yang memanfaatkan pemanasan dengan sinar matahari.
2.4
Air Tanah Bumi memiliki sekitar 1,3 - 1,4 milyar km³ air, yang terbagi atas laut sejumlah
97,5%, dalam bentuk es sejumlah 1,75% dan sekitar 0,73% berada di darat. Air hujan yang jatuh ke permukaan bumi akan mengalir ke daerah yang lebih rendah dan masuk ke sungai akhirnya mengalir sampai ke laut, dalam perjalanan air tersebut sebagian akan masuk ke dalam tanah (infiltrasi) dan ada pula yang menguap kembali (Suripin, 2001). Air tanah adalah air yang melekat pada butir-butir tanah, air yang terletak diantara butir-butir tanah, dan air yang tergenang di atas lapisan tanah yang terdiri dari batu, tanah lempung yang amat halus atau padat yang sukar ditembus air. Kebanyakan air tanah berasal dari hujan. Air hujan yang meresap ke dalam tanah menjadi bagian dari air tanah, perlahan mengalir ke laut, atau mengalir dalam tanah atau di permukaan dan bergabung dengan aliran sungai. (Sutrisno,1987) Banyaknya air yang meresap ke tanah bergantung pada selain ruang dan waktu, juga di pengaruhi kecuraman lereng, kondisi material permukaan tanah dan jenis serta banyaknya vegetasi dan curah hujan. Meskipun curah hujan besar tetapi lerengnya curam, ditutupi material impermeabel, persentase air mengalir di permukaan lebih banyak daripada meresap ke bawah. Sedangkan pada curah hujan sedang, pada lereng landai dan permukaannya permiabel, persentase air yang meresap lebih banyak. Sebagian air yang meresap tidak bergerak jauh karena tertahan oleh daya tarik molekuler sebagai lapisan pada butiran-butiran tanah.
10
Kecendrungan memilih air tanah sebagai sumber air bersih dibandingkan air permukaan mempunyai keuntungan sebagai berikut : 1.
Tersedia dekat dengan tempat yang memerlukan, sehingga kebutuhan bangunan pembawa/ distribusi lebih murah.
2.
Debit (produksi) sumur biasanya relatif stabil.
3.
Lebih bersih dari bahan cemaran (polutan permukaan).
4.
Kualitasnya seragam.
5.
Bersih dari kekeruhan, bakteri, lumut atau tumbuhan dan binatang liar. (suripin, 2001)
2.4.1
Penggolongan Air Tanah Penggolongan air tanah berdasarkan asal mulanya dapat dibagi menjadi empat
tipe, yaitu : 1.
Air meteorik yakni air yang berasal dari atmosfer dan mencapai mintakatkejenuhan baik secara langsung (infiltrasi permukaan tanah dan kondensasi uap air ) maupun tidak langsung (perembesan influen).
2.
Air Juvenil merupakan air baru yang ditambahkan pada mintakat kejenuhan dan kerak bumi yang dalam (seperti air magmatik, air gunung api dan air kosmik).
3.
Air diremajakan (rejuvenated) ialah air untuk sementara waktu telah dikeluarkan dari daur hidrologi oleh pelapukan, dan sebab-sebab lain,kembali kedaur lagi dengan proses-proses yang serupa.
4.
Air kinat adalah air yang dijebak pada beberapa batuan sendimen atau gunung saat asal mulanya. Air tersebut biasanya sangat termineralisasi dan mempunyai salinitas yang lebih tinggi daripada air laut. (Seyhan,1977)
2.4.2
Kondisi air tanah Air tanah merupakan suatu bagian dalam proses sirkulasi alamiah. Jika
pemanfaatan air tanah itu memutuskan sistem sirkulasi, yakni jika air yang dipompa melebihi besarnya pengisian kembali (recharge), maka akan terjadi pengurangan
11
volume air tanah yang ada. Berkurangnya volume air tanah itu akan kelihatan dalam bentuk penurunan permukaan air tanah atau penurunan tekanan air tanah, ini akan mengakibatkan penurunan intensitas pemompaan, dan jika penurunan ini melampaui suatu limit tertentu maka fungsi pemompaan akan hilang. Akhirnya sumber air tanah itu menjadi kering. Jadi untuk menghindari pengurangan volume air tanah yang ada, maka harus dijaga supaya besarnya pemompaan itu sesuai dengan pengisian kembali. (Sasrodarsono dan Takeda,1993) Terjadinya penyedotan air tanah yang terus–menerus tanpa memperhitungkan daya dukung lingkungannya dapat menyebabkan permukaan air tanah melebihi daya produksi dari suatu akifer yang dapat menimbulkan pengaruh negatif terhadap sumber air bawah serta menyebabkan penurunan lapisan tanah. Penyedotan air bawah tanah yang berlebihan dibeberapa tempat yang berakibat menurunnya permukaan air tanah setempat secara menyolok dapat kita lihat misalnya di Jakarta, permukaan air tanah tanah turun sampai 25 meter di bawah permukaan air laut dan di Bandung sampai 20 meter dipermukaan air tanah setempat, disamping itu untuk beberapa kota yang terletak ditepi pantai seperti Medan, Jakarta , Semarang terjadi penyusupan air laut ke dalam lapisan tanah yang mengandung air tawar akibat penurunan permukaan air tanah tersebut. Dari kasus- kasus tersebut dapat dilihat bagaimana kerugian-kerugian yang diakibatkan oleh penurunan muka air tanah maupun penyusupan air laut ke akuifer air tanah di daratan akibat dari pengambilan air yang berlebihan. Akan tetapi penurunan permukaan tanah atau penerobosan air asin tidak seluruhnya diakibatkan oleh pemompaan yang berlebihan, kejadian-kejadian itu mempunyai hubungan erat dengan kondisi-kondisi geologi di lokasi air tanah dan jenis air tanah itu. (Sasrodarsono dan Takeda, 1993)
2.4.3
Air Tanah Dangkal Air tanah dangkal adalah air tanah berada pada kedalaman maksimal 15 m di
bawah permukaan tanah sedangkan air tanah dalam adalah air tanah yang berada minimal 15 meter di bawah permukaan tanah (Surbakti, 1986). Tanah di zona air tanah dangkal berada di dalam keadaan tidak jenuh, kecuali kadang-kadang bila terdapat banyak air di permukaan tanah seperti berasal dari curah hujan dan irigasi. Zona tersebut
12
dimulai dari permukaan tanah sampai ke zona perakaran utama (major root zone) tebalnya beragam menurut jenis tanaman dan jenis tanah Soemartono (1995).
2.5
Akuifer Suatu akuifer diuraikan sebagai suatu batuan geologi yang menahan dan
menyalurkan air tanah. Secara umum air tanah akan mengalir sangat perlahan melalui suatu celah yang sangat kecil dan atau melalui butiran antar batuan. Batuan yang mampu menyimpan dan mengalirkan air tanah ini kita sebut dengan akuifer. Akuifer yang tersusun oleh material batu pasir diperkirakan memiliki derajat kelulusan yang cukup tinggi dan apabila dipengaruhi intrusi air laut maka batu pasir akan lebih cepat terintrusi oleh air laut dibandingkan dengan material pasir atau kerikil, mengingat batu pasir bersifat lebih poros. Struktur geologi berpengaruh terhadap arah gerakan air tanah, tipe dan potensi akuifer. Stratigrafi yang tersusun atas beberapa lapisan batuan akan berpengaruh terhadap akuifer, kedalaman dan ketebalan akuifer, serta kedudukan air tanah. Jenis dan umur batuan juga berpengaruh terhadap daya hantar listrik, dan dapat menentukan kualitas air tanah. Pada mulanya air memasuki akuifer melewati daerah tangkapan (recharge area) yang berada lebih tinggi daripada daerah buangan (discharge area). Daerah tangkapan biasanya terletak di gunung atau pegunungan dan daerah buangan terletak di daerah pantai. Air yang berada dibagian bawah akuifer mendapat tekanan yang besar oleh berat air diatasnya, tekanan ini tidak dapat hilang atau berpindah karena akuifer terisolasi oleh akiklud diatas dan dibawahnya, yaitu lapisan yang impermeable dengan konduktivitas hidrolik sangat kecil sehingga tidak memungkinkan air melewatinya. Lapisan yang dapat dilalui dengan mudah air tanah seperti lapisan pasir kerikil disebut lapisan permeable. Lapisan yang sulit dilalui air tanah seperti lempung, disebut lapisan kedap air, atau disebut juga impermeable. (Sasrodarsono dan Takeda,1993)
13
Gambar 2.1 Akuifer Air Tanah ( Sumber: Linsley dan Franzini, 1991)
Permukaan air tanah di sumur dari air tanah bebas adalah permukaan air bebas dan permukaan air tanah dari akuifer terkekang adalah permukaan air terkekang. Jadi permukaan air bebas adalah batas antara zona aerasi atau zona yang tidak jenuh di atas zona jenuh. (Linsley dan Franzini,1991) Uraian mengenai terbentuknya air tanah menunjukkan bahwa peranan formasi geologi atau akuifer amatlah penting. Formasi geologi tertentu, baik yang terletak pada zona bebas (unconfined aquifer) maupun zona terkekang (confined aquifer), dapat memberikan pengaruh tertentu pula terhadap keberadaan air tanah. Dengan demikian, karakteristik akuifer mempunyai peranan yang menentukan dalam proses pembentukan air tanah. Dengan demikian, karakteristik akuifer mempunyai peranan yang menentukan dalam proses pembentukan tanah. Untuk usaha-usaha pengisian kembali air tanah melalui peningkatan proses infiltrasi tanah serta usaha-usaha reklamasi air tanah, maka kedudukan akuifer dapat dipandang dari dua sisi yang berbeda: 1.
Zona akuifer tidak jenuh adalah suatu zona penampung air di dalam tanah yang terletak di atas permukaan air tanah (water table) baik dalam keadaan alamiah (permanen) atau sesaat setelah berlangsungnya periode pengambilan air tanah.
14
2.
Zona akuifer jenuh adalah zona penampung air tanah yang terletak di bawah permukaan air tanah kecuali zona penampung air tanah yang sementara jenuh dan berada di bawah daerah yang sedang mengalami pengisian air tanah.
Zona akuifer tak jenuh merupakan zona penyimpan air tanah yang paling berperan dalam mengurangi kadar pencemaran air tanah dan oleh karenanya zona ini sangat penting untuk usaha-usaha reklamasi dan sekaligus pengisian kembali air tanah. Sedang zona akuifer jenuh seperti telah diuraikan di muka lebih berfungsi sebagai pemasok air tanah yang memiliki keunggulan dibandingkan dengan zona akuifer tidak (Asdak, 1995).
Berdasarkan kemampuan meluluskan air dari bahan pembatasnya, akuifer dapat dibedakan menjadi : 1.
Akuifer Tertekan (Confined Aquifer) yaitu akuifer yang seluruh jumlah airnya dibatasi oleh lapisan kedap air, baik yang diatas maupun dibawah, serta mempunyai tekanan jenuh lebih besar daripada tekanan atmosfer.
2.
Akuifer Bebas (unconfined Aquifer) yaitu lapisan lolos air yang hanya sebagian terisi oleh air dan berada di atas lapisan kedap air. Permukaan tanah pada akuifer ini disebut water table (preatiklevel), yaitu permukaan air yang mempunyai tekanan hidrostatik sama dengan atmosfer.
3.
Akuifer Semi Tertekan (Semi confined Aquifer) yaitu akuifer yang seluruhnya jenuh air, dimana bagian atasnya dibatasi oleh lapisan semi lolos air dibagian bawahnya merupakan lapisan kedap air.
4.
Akuifer Semi Bebas (Semi Unconfined Aquifer) yaitu akuifer yang bagian bawahnya merupakan lapisan kedap air, sedangkan bagian atasnya merupakan material berbutir halus, sehingga pada lapisan penutupnya masih memungkinkan adanya gerakan air. Dengan demikian akuifer ini merupakan peralihan antara akuifer bebas dengan akuifer semi tertekan.
15
2.6
Siklus Air Siklus Air adalah suatu sirkulasi air secara terus menerus terjadi dari atmosfer
turun ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer melalui berbagai proses. Proses yang terjadi pada siklus air adalah sebagai berikut: 1.
Proses kondensasi Kondensasi atau pengembunan adalah suatu proses perubahan dari wujud benda ke wujud yang lebih padat, seperti gas menjadi cairan.
2.
Proses presipitasi Presipitasi adalah suatu proses turunnya air dari atmosfer ke permukaan, presipitasi dapat berupa hujan , hujan salju, kabut, embun, hujan es. Di Indonesia yang merupakan wilayah yang beriklim tropis, yang memberikan sumbangan paling besar adalah hujan.
3.
Proses evaporasi Evaporasi atau penguapan adalah suatu proses perubahan molekul di dalam keadaan cair dengan spontan menjadi gas, proses ini berkebalikan dengan kondensasi.
4.
Proses transpirasi Transpirasi adalah proses penguapan air yang berlangsung pada jaringan hidup yang dipengaruhi oleh fisiologi tumbuhan.
Air naik ke udara dari permukaan laut meupun dari daratan melalui proses evaporasi. Air yang berada di atmosfer yang berbentuk uap tersebut dalam massa yang besar di atas daratan serta dipanaskan oleh radiasi tanah. Siklus hidologi dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu: 1.
Siklus pendek: air yang berasal dari laut menguap lalu melalui proses kondensasi berubah menjadi butir-butir air yang halus atau awan dan selanjutnya hujan langsung jatuh ke laut.
16
2.
Siklus sedang: air yang berasal dari laut menguap lalu melewati proses kondensasi berubah menjadi awan dan dibawa oleh angin menuju daratan dan jatuh sebagai hujan di daratan dan selanjutnya meresap ke dalam tanah lalu kembali lagi ke laut melalui sungai-sungai atau saluran air.
3.
Siklus panjang: air yang berasal dari laut menguap, setelah itu menjadi awan melalui proses kondensasi, lalu terbawa oleh angin ke tempat yang lebih tinggi di daratan dan terjadilah hujan salju atau es di pegununganpegunungan. Bongkah-bongkah es mengendap di puncak gunung dank arena gaya gravitasi meluncur ke tempat yang lebih rendah, mencair dan terbentuklah gletser lalu mengalir melalui sungai-sungai kembali ke laut.
Daerah aliran sungai sebagai ekosistem alami berlaku proses-proses biofisik hidrologis di dalamnya dimana proses-proses tersebut merupakan bagian dari suatu daur hidrologi atau siklus air. DAS dapat dianalogikan
sebagai suatu prosesor,
karakteristiknya tersusun atas faktor-faktor alami.
Gambar 2.2 Daur Hidrologi (Siklus Air) (Sumber: https://pbcahyono.wordpress.com/2012/02/20/)
17
2.7
Kalsinasi Pada Limestone (CaCO3) Limestone adalah batu hasil sedimentasi terdiri dari calcite (Calcium Carbonite),
dimana sumber utama calcite adalah organisme laut yang lama tertimbun di bawah tanah. Kalsinasi adalah proses pemecah unsur air, karbon dioksida, atau gas lain yang memiliki ikatan kimia dengan suatu mineral. Kalsinasi bekerja pada temperatur yang tinggi tanpa terjadi pelelehan dan disertai dengan penambahan reagen. Kalsinasi juga bisa disebut sebagai dekomposisi thermal (penguraian dengan temperatur). Kalsinasi juga bisa disebut sebagai dekomposisi kalsium karbonat (batu kapur, CaCO3) menjadi kalsium oksida (kapur bakar, CaO) dan gas karbon dioksida (CO2). Hubungan antara massa CaO per liter dengan pH yang menunjukkan bahwa semakin banyak CaO pada limestone semakain tinggi pH limestone atau semakin basa limestone tersebut.
2.8
Karbon Aktif Karbon aktif atau yang sering disebut sebagai arang aktif adalah suatu bentuk
padat yang berpori dan yang mengandung 85% hingga 95% karbon di dalamnya. Karbon aktif juga merupakan jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. 1 gram karbon aktif setara dengan suatu material yang memiliki luas 500-1500 m2. Karbon aktif juga memiliki kemampuan adsorpsi yang besar. Karbon aktif banyak digunakan untuk menghilangkan kontaminan astetik, berguna untuk menghilangkan beberapa kontaminan dari senyawa polutan seperti volatile. Karbon aktif yang bersifat molecular juga mampu menyerap molekul organik dengan baik. Maka dari itu bahan ini digunakan dalam proses pemurnian udara, gas dan larutan atau cairan. Bahan ini dipakai juga dalam permurnian gas dan udara, safety mask dan respirator, seragam militer, adsorbent foams industry nuklir, electroplating solutions, deklorinasi, penyedap rasa dan bau dari air, aquarium, cigarette filter dan juga penghilang senyawa-senyawa organik dalam air.
2.9
Zeolit Zeolit adalah mineral yang berstruktur Kristal lumino-silikat yang mengandung
ion natrium (Na), kalsium (K), magnesium (Mg), kalsium (Ca) dan besi (Fe) serta molekul air (H2O). Material yang berbentuk rangka 3 dimensi dan memiliki rongga dan
18
saluran. Zeolit sering digunakan sebagai penukar kation (cation exchangers), pelunak air (water softening), penyaring molekul (molecular sieves) serta sebagai bahan pengering (drying agents). Zeolit yang terdehidrasi akan mempunyai struktur pori terbuka dengan internal surface area yang besar sehingga kemampuan menyerap molekul selain air semakin tinggi. Ukuran cincin dari jendela yang menuju rongga menentukan ukuran molekul yang dapat terserap. Sifat ini yang menjadikan zeolit mempunyai kemampuan oenyaringan yang sangat spesifik yang dapat digunakan untuk pemurnian dan pemisahan. Chabazite (CHA) merupakan zeolit pertama yang diketahui dapat menyerap dan menahan molekul kecil seperti asam formiat dan metanol tetapi tidak dapat menyerap benzena dan molekul yang lebih besar. Chabazite telah digunakan secara komersial untuk menyerap gas polutan SO2 yang merupakan emisi dari cerobong asap. Hal yang sama terdapat pada zeolit-A dimana diameter jendela berukuran 410 pm yang sangat kecil dibandingkan diameter rongga dalam yang mencapai 1140 pm sehingga molekul metana dapat masuk rongga dan molekul benzena yang lebih besar tertahan di luar. Kemampuan zeolit sebagai ion exchanger telah lama diketahui dan digunakan sebagai penhilang polutan kimia. Dalam air zeolit juga ternyata mampu mengikat bakteri E. coli.
2.10
pH (Derajat Keasaman), Konduktivitas dan TDS (Total Dissolved Solid) pH adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat
keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu zat berbentuk larutan. Skala untuk pH adalah 1 sampai 14, dimana 1 sampai 6,9 dikategorikan sebagai asam dan 7,1 sampai 14 dikategorikan sebagai basa. Air murni memiliki pH 7, dan memiliki suhu 25˚C (suhu kamar). Konduktivitas yang sering disebut sebagai daya hantar listrik merupakan suatu ukuran dimana suatu larutan dapat menghantarkan listrik. Satuan yang digunakan adalah Siemens (S) atau Ohm-1. Total Dissolved Solid (TDS) adalah benda padat yang terlarut dalam air. Seluruh mineral, garam, logam serta kation-anion yang terlarut dalam air, maka H2O tidak
19
termasuk. Konsentrasi benda-benda padat yang terlarut umumnya adalah jumlaj kation dan anion yang ada di dalam air. TDS terukur dalam perbadingan rasio berat ion terhadap air, satuannya adalah parts per million (ppm).
2.11
Filtrasi Filtrasi adalah suatu proses pembersihan partikel solid dari cairan dimana cairan
(air) dilewatkan melalui suatu media yang berongga atau materi berongga lainnuya untuk menyisihkan sebanyak mungkin materi tersuspensi tersebut. Filtrasi digunakan di pengolahan air untuk menyaring aur yang telah terkoagulasi dan mengendap untuk menghasilkan air baku dengan kualitas yang lebih baik dan lebih layak pakai. Menurut tipe media yang digunakan, filter dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1.
Filter dengan media tunggal.
2.
Filter dengan media ganda.
3.
Filter dengan multi media.
Menurut laju filtrasinya, filter dibedakan menjadi 2, yaitu: 1.
Slow Sand Filter Pada filter ini medium pasir yang pada umumnya hanya disyaratkan
bebas lumpur dan organik. Urutan ukuran diameter butiran pasir dari atas ke bawah tidak teratur (tidak terstratifikasi). Proses penyaringan yang lambat dalam slow filter sand maka untuk menciptakan kontak yang cukup lama antara air dengan media filter sehingga proses biologis terjadi, terutama pada permukaan media tersebut. Biomassa yang terbentuk pada medium filter bersama suspended particle disebut sebagai “Semutz decke” yang memiliki sifat aktif dalam proses penyisihan senyawa organik dan anorganik.
2.
Rapid Sand Filter Mekanisme penyaring pada rapid sand filter ini sama dengan mekanisme
yang ada pada slow sand filter. Perbedaan di antara keduanya adalah pada beban pengolahan dan penggunaan media filter. Beban pengolahan yang diperuntukkan pada RSF jauh lebih tinggi dari pada SSF. RSF mempergunakan hamper seluruh
20
media sebagai media filter (in-depth filter) sedangkan SSF hanya pada lapisan paling atas saja. Selain itu, RSF hanya efektif untuk menyaring suspensi kasar dalam bentuk flok halus yang lolos dari sedimentasi sedangkan pada SSF dapat menyaring suspensi halus (bukan koloid) dan memiliki lapisan biomassa yang aktif. Menurut control terhadap laju filtrasinya, filtrasi dibagi menjadi constant rate filter dan declining rate filter.
21
Tabel 2.1 Perbandingan Slow Sand Filter dengan Rapid Sand Filter Karakteristik
Laju
Filtrasi
Slow Sand Filter
Rapid Sand Filter
Laju filtrasi
1-8 m3/m2/hari
100-475 m3/m2/hari
Ukuran saringan
Besar, 200 m2
Kecil, 40-400m2
Kedalaman media
Kerikil=0,3 m
Kerikil=0,5 m
Pasir=1-1,5 m
Pasir=0,7 m
Effective size = 0,15-0,3mm
Effective size > 0,45 mm
Uniformity coefficient = 2-3
Uniformity coefficient < 1,5
20-120 hari
12-72 jam
Ukuran Pasir
Waktu pengoperasian
Superficial (hanya lapisan Penyisihan partikel
atas saja) Pada umumnya serasi, tapi
Jenis pre-treatment
koagulasi dan sedimentasi juga dapat digunakan 1. Mencuci
lapisan
Pada seluruh lapisan
Koagulasi,
flokulasi
dan
sedimentasi
atas
pasir dengan dikeluarkan terlebih dahulu
Metode pencucian
2. Lapisan
pasir
teratas
dicuci dengan travelling washer Jumlah
air
yang 0,2-0,6 % dari jumlah air
dipakai digunakan saat yang disaring
1-4% dari jumlah air yang disaring
pencucian Biaya: •
Konsruksi
Tinggi
Rendah
•
Operasi
Rendah
Tinggi
•
Depresiasi
Rendah
Tinggi
Sumber : Droste (1997)
22
Dalam proses filtrasi granular filter terdapat beberapa mekanisme yang terjadi, yaitu: 1.
Mechanical straining Pada mechanical straining terjadi dikarenakan oleh partikel atau flok tertahan karena memiliki ukuran yang lebih besar dari lubang pori, sehingga partikel tidak lolos.
2.
Sedimentasi
3.
Adsorpsi Sebagian partikel yang halus akan terserap oleh permukaan media dikarenakan oleh adanya tumbukan dan gaya tarik antar partikel.
Ketika mekanisme filtrasi tersebut terjadi dengan cara simultan, secara kuantitatif umumnya mekanisme yang pertama lebih dominan. Untuk meningkatkan efektivitas media, dalam arti meningkatkan volume atau kedlaaman media, digunakanlah “dual media” yang umumnya menggunakan media yang lebih ringan. Persyaratan dari penggunaan dual media adalah kecepatan pengendapan dari medium yang paling besar harus lebih kecil dari kecepatan pengendapan media yang lebih berat dengan diameter yang paling kecil. Persyaratan ini diperlukan agar kedua media tersebut tidak tercampur setelah pencucian dengan teknik backwashing. 2.12
Penelitian Lain Tentang Perbaikan Kualitas Air Beberapa penelitian tentang perbaikan kualitas air yang terlah dilakukan antara
lain : 1.
Syafalni, S., Ismail Abustan, Irvan Dahlan, Chan Kok Wah (2012) telah meneliti tentang penjernihan air limbah berwarna dengan memakai karbon aktif granular dan penyaring zeolit yang berjudul Treatment of Dye Wastewater Using Granular Activated Carbon and Zeolite Filter. Dengan kesimpulan karakteristik GAC dan zeolit. Kombinasi dengan kedua absorben tersebut dapat menghasilkan penataan GAC sebagai lapisan bawah dan zeolit sebagai lapisan teratas menghasilkan kualitas air yang lebih baik dalam semua parameter.
23
2.
Syafalni, S., Ismail Abustan, Aderiza Brahmana, Siti Nor Farhana Zakaria dan Rohana Abdullah (2014) meneliti tentang pengolahan air gambut menggunakan kombinasi surfaktan kationik zeolit termodifikasi, karbon aktif granula, dan batu kapur. Dengan kesimpulan penghapusan optimal warna, COD dan kekeruhan untuk semua absorben diamati terjadi selama pH berada di kisaran 2-4 sedangkan untuk ion besi dengan pengurangan maksimum kadar ion tersebut tercata pada kisaran pH 6-8.
3.
Farida Hanum (2002) tentang proses pengolahan air sungai untuk air minum dengan memperhatikan parameter pH, kekeruhan dan kadungan logam berat.
4.
Ozen Killic dan Mesut Anil (2006) meneliti tentang karakteristik batu kapur (limestone) apabila dipanaskan dengan suhu tinggi yaitu 650˚C 1200˚C sehingga kualitas limestone tersebut berpengaruh pada proses penjernihan air. Judul penelitian tersebut adalah Effect of Limestone Characteristic Properties and Calcination Temperature on Lime Quality. Dengan kesimpulan pemanasan batu kapur Lk menjadi lebih reaktif dibandingkan dengan batu kapur Lc.
5.
Noor Aqiqah (2008) meneliti tentang proses dan hasil dari penjernihan air sungai dengan menggunakan bentonit dan lumpur kaolin yang termodifikasi dengan judul Pre Treatment if River Water By Using Bentonite and Modified Kaolin Clay. Dengan kesimpulan kualitas air menjadi layak dalam penggunaan air baku.
6.
Abdur Rahman dan Budi Hartono (2004) meneliti tentang penyaringan air tanah dengan zeolit alami untuk menurunkan kadar besi dan mangan. Dengan kesimpulan zeolit alami mampu menurunkan kadar TDS yang berbahaya bagi manusia.
24
Persamaan penelitian ini dengan penelitian perbaikan kualitas air lainnya di atas antara lain: 1.
Menggunakan 3 variasi ukuran material yang sama yaitu: a.
Material ukuran besar yaitu partikel lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8.
b.
Material ukuran sedang yaitu partikel lolos saringan No. 8 tertahan saringan No. 10.
c.
Material ukuran kecil yaitu partikel lolos saringan No. 10 tertahan saringan No. 16.
2.
Parameter yang ditinjau dalam penelitian water quality improvement adalah pH, konduktivitas dan TDS untuk membuktikan seberapa besar keefektifan suatu material dalam perbaikan kualitas air.
Perbedaan penelitian ini dengan penelitian perbaikan kualitas air lainnya di atas antara lain: 1.
Membandingkan penggunaan komposisi material batu kapur, batu karang, karbon aktif dan zeolit dengan material batu karang, karbon aktif dan zeolit. Dengan batu karang dan kapur yang dipanaskan sampai suhu 200˚C, 400˚C dan 600 C dalam proses pengolahan air.
2.
Menguji seberapa besar volume air yang dapat diperbaiki kualitasnya oleh suatu material pada lapisan tengah terpilih pada percobaan breakthrough penelitian ini (limestone/batu kapur).
