BBAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Air Untuk Kesehatan Air merupakan suatu sarana utama untuk meningkatkan derajat kesehatan masyarakat, karena air merupakan salah satu media penularan dari berbagai macam agent penyakit, khususnya penyakit yang disebarkan melalui air (water born disease), seperti diare, cholera, dysenterie, typhus dan lain sebagainya. Melalui penyediaan air bersih yang memenuhi syarat baik dari segi kualitas maupun kuantitas, maka diharapkan penyebaran penyakit yang melalui air dapat ditekan seminimal mungkin. Untuk itu dalam rangka meningkatkan derajat kesehatan masyarakat dan pengawasan kualitas air yang digunakan masyarakat supaya terhindar dari gangguan kesehatan yang tidak diinginkan maka standar kualitas air minum dan air bersih di Indonesia telah ditetapkan melalui Peratuaran Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor : 416/MenKes/Per/IX/1990 tentang Syarat-syarat dan Pengawasan Kualitas Air. Dalam peraturan tersebut air digolongkan dalam beberapa kelompok yaitu : 4 1. Air minum, adalah air yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. 2. Air bersih, adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak. 3. Air kolam renang, adalah air di dalam kolam renang yang digunakan untuk olah raga renang dan kualitasnya memenuhi syarat kesehatan. 4. Air pemandian umum, adalah air yang digunakan pada tempat pemandian umum dan tidak termasuk pemandian untuk pengobatan tradisional dan kolam renang yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan.
5
B. Sumber Air Pada prinsipnya, jumlah air yang ada di alam ini relatif tetap dan mengikuti suatu aliran yang disebut Siklus Hidrologi. Air hujan turun ke bumi, sebagian meresap ke tanah menjadi air tanah dan sebagian lagi tinggal atau mengalir di pernukaan tanah seperti danau dan sungai yang disebut dengan air permukaan. Air permukaan ini diuapkan oleh panas matahari naik ke atas menjadi awan yang akhirnya terkondensasi menjadi embun atau hujan. Dari siklus hidrologi ini dapat pula dilihat adanya berbagai sumber air tawar yang dimanfaatkan manusia untuk memenuhi kebutuhannya. Sumber air menurut asalnya dibagi menjadi beberapa kelompok yaitu :6 1. Air laut Mempunyai sifat asin, karena mengandung garam NaCl. Karena kadar NaCl dalam air laut 3%, maka air laut tidak memenuhi syarat untuk air minum. 2. Air atmosfer (air hujan) Dalam keadaan murni air hujan sangat bersih, namun karena adanya pengotoran udara yang disebabkan oleh kotoran-kotoran industri atau debu, maka untuk menjadikan air hujan sebagai air minum hendaknya melakukan proses pengendapan terlebih dahulu. Selain itu air hujan mempunyai sifat agresif terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak reservoir sehingga menyebabkan korosi. 3. Air Permukaan Air permukaan merupakan air hujan yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya, misal oleh lumpur, batang kayu, daun-daun, kotoran industri maupun rumah tanggga. Air permukaan itu sendiri terbagi menjadi dua macam yaitu :
6
a. Air sungai Dalam penggunaannya sebagai bahan baku air minum, haruslah mengalami suatu pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. b. Air rawa atau danau Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan oleh adanya zatzat organis yang telah membusuk, misalnya asam humus yang larut dalam air yang menyebabkan warna kuning coklat. Jadi untuk pengambilan air, sebaiknya pada kedalaman tertentu ditengah-tengah sehingga endapan-endapan zat organis tidak terbawa. 4. Air tanah Air tanah adalah air yang bergerak di dalam tanah yang terdapat di dalam ruang antar butir-butir tanah yang meresap ke dalam tanah dan bergabung membentuk lapisan tanah yang disebut aquifer. Air tanah terbagai menjadi 3 macam yaitu : a. Air tanah dangkal Air tanah dangkal (phreatic), umumnya berasosiasi dengan aquifer tak tertekan, yakni yang tersimpan dalam aquifer dekat permukaan hingga kedalaman 15 sampai 40 m. Air tanah dangkal terjadi karena daya proses peresapan air dari permukan tanah. Sifat air tanah dangkal relatif jernih tetapi banyak mengandung zat kimia berupa garam-garam yang terlarut, karena proses peresapanya melalui lapisan tanah yang mempunyai unsur-unsur kimia tertentu pada masing-masing lapisan tanah. Air tanah dangkal banyak dimanfatkan masyarakat sebagai sumber air minum melalui sumur-sumur dangkal. b. Air tanah dalam Air tanah dalam, umumnya berasosiasi dengan aquifer tertekan, yakni tersimpan dalam aquifer pada kedalaman lebih dari 40 m. Pada umumnya kualitas air tanah dalam lebih baik daripada air tanah dangkal, karena penyaringannya lebih sempurna, dan bebas bakteri.
7
Susunan unsur-unsur kimia tergantung pada lapis-lapis tanah yang dilalui. Jika melalui tanah kapur, maka air itu akan menjadi sadah karena mengandung Ca dan Mg. Jika melalui batuan granit, maka air itu lunak dan agresif karena mengandung gas CO2 dan Mn. c. Mata air Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan tanah. Mata air yang berasal dari air tanah dalam, hampir tidak terpengaruh oleh musim dan kualitas maupun kuantitasnya sama dengan keadaan air dalam. Sedangkan menurut kegunaannya, air pada sumber air dibedakan menjadi empat golongan yaitu :7 1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung tanpa harus diolah terlebih dahulu. 2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku untuk diolah sebagai air minum dan keperluan rumah tangga. 3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan. 4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian dan dapat dimanfaatkan untuk usaha perkotaan, industri dan listrik tenaga air.
C. Standar Kualitas Air Kualitas air adalah karakteristik mutu yang dibutuhkan untuk pemanfaatan tertentu dari sumber-sumber air. Kriteria mutu air merupakan satu dasar baku mutu air, di samping faktor-faktor lain. Baku mutu air adalah persyaratan mutu air yang disiapkan oleh suatu negara atau daerah yang bersangkutan. Air minum yang ideal seharusnya jernih, tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau. Selain itu air minum seharusnya tidak mengandung kuman patogen dan segala makhluk yang membahayakan kesehatan manusia, tidak mengandung zat kimia yang dapat mengubah fungsi tubuh, dapat diterima secara estetis, serta tidak dapat merugikan secara ekonomis. Air itu seharusnya
8
tidak
korosif,
tidak
meninggalkan
endapan
pada
seluruh
jaringan
distribusinya. Pada hakekatnya tujuan ini dibuat untuk mencegah terjadinya penyakit bawaan air (water born disease) 5 Atas dasar pemikiran tersebut dibuat standar kualitas air minum seperti yang tertuang dalam Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor: 907/MENKES/SK/VII/2002 tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air minum, yang meliputi empat parameter yaitu : 3 1. Parameter Fisik Syarat air minum dilihat dari segi fisik dapat ditinjau dari beberapa segi antara lain bau, kekeruhan, rasa, warna dan suhu. Air minum yang berbau selain tidak estetis, juga tidak akan disukai oleh masyarakat. Misalnya bau amis yang dapat disebabkan oleh tumbuhnya algae. Kekeruhan air disebabkan oleh zat padat yang tersuspensi, baik yang bersifat organik maupun non organik. Zat anorganik biasanya berasal dari lapukan batuan dan logam, sedangkan yang organik dapat berasal dari lapukan tanaman atau hewan. Bakteri ini juga merupakan zat organik tersuspensi, sehingga pertambahannya akan menambah pula kekeruhan air. Demikian pula dengan algae yang berkembang biak karena adanya zat hara akan menambah kekeruhan air. Air yang keruh akan sulit didesinfeksi, karena mikroba akan terlindung oleh zat tersuspensi tersebut. Hal ini tentu berbahaya bagi kesehatan, bila mikroba tersebut patogen. Air minum biasanya tidak memberi rasa atau tawar. Air yang tidak tawar dapat menunjukan adanya kandungan berbagai zat yang dapat membahayakan kesehatan. Rasa logam atau amis, rasa pahit dan asin disebabkan bahan yang terkandung didalam air tersebut. Suhu air sebaiknya sejuk atau tidak panas, terutama agar tidak terjadi pelarutan zat kimia yang ada pada saluran atau pipa, menghambat reaksi-reaksi biokimia didalam saluran atau pipa, mikroorganisme patogen tidak mudah berkembang biak, bila diminum air dapat menghilangkan dahaga.
9
Air minum sebaiknya juga tidak berwarna untuk mencegah keracunan dari berbagai zat kimia maupun mikroorganisme yang berwarna. Warna dapat disebabkan adanya tanin dan asam humat yang terdapat secara alamiah di air rawa, berwarna kuning muda, menyerupai urine, oleh karenanya orang tidak mau menggunakannya. Selain itu, zat organik ini bila terkena chlor dapat membentuk senyawa–senyawa Chloroform yang beracun 2. Parameter Kimiawi Persyaratan kimia untuk air minum memiliki parameter yang paling banyak jika dibandingkan dengan parameter lainnya. Persyaratan kimia menurut Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor: 907/MENKES/SK/VII/2002 dibagi menjadi : a. Bahan-bahan kimia anorganik (yang memiliki pengaruh langsung terhadap kesehatan). b. Bahan-bahan kimia anorganik (yang kemungkinan dapat menimbulkan keluhan pada konsumen) c. Bahan-bahan kimia organik (yang memiliki pengaruh langsung terhadap kesehatan). d. Bahan-bahan kimia organik (yang kemungkinan dapat menimbulkan keluhan pada konsumen) e. Pestisida f. Desinfektan dan hasil sampingannya 3. Parameter Mikrobiologi Parameter yang digunakan dalam penentuan kualitas mikrobiologi air bersih adalah total coliform. Persyaratan yang ditentukan untuk air perpipaan adalah Perkiraan Jumlah Terdekat (PJT) tidak boleh melebihi 10 per 100 ml air, dan untuk air bukan perpipaan tidak boleh melebihi 50 per 100 ml air.
10
4. Parameter Radiokatifitas Parameter yang digunakan dalam penentuan kualitas radioaktifitas air bersih adalah : a. Aktifitas Alfa, kadar maksimum yang diperbolehkan 0,1 Bq/l b. Aktifitas Beta, kadar maksimum yang diperbolehkan 1,0 Bq/l
D. Proses Pengolahan Air Minum Yang dimaksud dengan pengolahan adalah usaha-usaha teknis yang dilakukan untuk mengubah sifat-sifat suatu zat. Hal ini penting artinya bagi air minum, karena dengan adanya pengolahan air ini maka akan didapatkan suatu air minum yang telah memenuhi standar kualitas air minum yang telah ditentukan. Dalam proses pengolahan air pada prinsipnya dikenal dua cara yaitu : 6 1. Pengolahan lengakap (Complete Treatment Process), yaitu air akan mengalami proses pengolahan secara lengkap, baik secara fisik, kimia dan bakteriologi. Proses pengolahan lengkap ini dilakukan terhadap air sungai yang kotor dan keruh. Pada hakekatnya, pengolahan lengkap dibagi dalam tiga tingkatan yaitu : a. Pengolahan fisik, yaitu suatu tingkatan pengolahan yang bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan kotoran-kotoran yang kasar, penyisihan lumpur dan pasir, serta mengurangi kadar zat-zat organik yang ada dalam air yang akan diolah. b. Pengolahan
kimia,
yaitu
suatu
tingkat
pengolahan
dengan
menggunakan zat-zat kimia untuk membantu proses pengolahan selanjutnya. Misalnya, dengan pembubuhan kapur dalam proses pelunakan. c. Pengolahan bakteriologi, yaitu suatu tingkat pengolahan untuk membunuh atau memusnahkan bakteri-bakteri yang terkandung dalam
11
air minum. Misalnya, dengan cara membubuhkan kaporit (zat desinfektan). 2. Pengolahan sebagian (Partial Treatment Process), pengolahan sebagian merupakan proses pengolahan air yang hanya sebagian saja. Misalnya, pengolahan kimiawi dan atau pengolahan bakteriologi saja. Pengolahan ini biasanya dilakukan untuk mata air bersih dan air sumur dangkal atau air tanah dalam.
E. Instalasi Pengolahan Air Minum Untuk mendapatkan air minum dengan kualitas yang sesuai dengan standar kesehatan, maka perlu adanya pengolahan air minum sebelum air tersebut dikonsumsi. Adapun unit-unit pengolahan air minum terdiri dari : 6 1. Bangunan penangkap air Bangunan penangkap air ini merupakan suatu bangunan untuk menangkap atau mengumpulkan air dari suatu sumber air untuk dapat dimanfaatkan. Adapun bentuk dan konstruksi dari bangunan ini tergantung dari jenis dan macam sumber air yang diambil. Fungsi dari bangunan penangkap air sangat penting artinya untuk menjaga kontinuitas pengaliran. 2. Bangunan pengendap pertama Bangunan pengendap pertama berfungsi untuk mengendapkan partikelpartikel padat dari air sungai dengan gaya gravitasi. Pada proses ini tidak ada pembubuhan zat atau bahan kimia. 3. Pembubuhan koagulan Koagulan adalah bahan kima yang dibubuhkan pada air untuk membantu proses pengendapan partikel-partikel kecil yang tidak dapat mengendap dengan
sendirinya
(secara
gravitasi).
Unit
ini
berfungsi
untuk
membubuhkan koagulan secara teratur sesuai dengan kebutuhan ( dengan dosis yang tepat). Adapun bahan atau zat kimia yang biasa digunakan sebagi kogulan adalah Aluminium Sulfat (tawas). Bahan ini banyak dipakai
12
karena efektif untuk menurunkan kadar karbonate, selain itu bahan ini sangat ekonomis (murah), mudah didapat dan mudah disimpan. 4. Bangunan pengaduk cepat Unit ini berfungsi untuk meratakan bahan atau zat kimia (koagulan) yang ditambahkan supaya dapat bercampur dengan air secara baik, sempurna dan cepat. Yang perlu diperhatikan dalam proses pengadukan cepat adalah alat atau cara pengadukannya, supaya mendapat pengadukan yang sempurna dan sesuai yang kita inginkan. 5. Bangunan pembentuk flok Unit ini berfungsi untuk membentuk partikel padat yang lebih besar supaya dapat diendapkan dari hasil reaksi partikel kecil (koloidal) dengan zat atau bahan koagulan yang dibubuhkan.
Faktor-faktor yang
mempengaruhi pembentukan flok (partikel yang lebih besar dan bisa mengendap dengan gravitasi) adalah : kekeruhan pada air, tipe dari suspensed solid, pH, alkalinitas, koagulant yang dipakai, lama pengadukan 6. Bangunan pengendap kedua Unit ini berfungsi untuk mengendapkan flok yang terbentuk dari unit bangunan pembentuk flok. Adapun proses pengendapan flok dipengaruhi oleh gaya berat dari flok itu sendiri (gravitasi). 7. Bangunan penyaring (filter) Unit ini berfungsi untuk menjernihkan air dengan proses penyaringan. Dalam proses penjernihan air minum diketahui dua macam filter yaitu : a. Saringan pasir lambat (slow sand filter) b. Saringan pasir cepat (rapid sand filter) 8. Reservoir Berfungsi untuk menampung air yang akan didistribusikan ke konsumen. Air yang telah melalui filter sudah dapat dipakai untuk air minum. Air tersebut telah bersih dan bebas dari bakteriologis serta ditampung pada bak reservoir (tandon) untuk diteruskan pada konsumen. Pada bak inilah proses desinfeksi dilakukan.
13
9. Pemompaan Proses pemompaan berfungsi untuk mengalirkan air yang telah ditambung dalam bak reservoir untuk didistribusikan pada seluruh konsumen
F. Desinfeksi Yang dimaksud dengan desinfeksi air minum adalah membunuh bakteri pathogen yang penyebarannya melalui air (bakteri yang dapat menimbulkan bibit penyakit) yang ada dalam air minum.6 Desinfeksi air dapat dilakukan dengan bermacam-macam cara antara lain yaitu : 3 a. Penyinaran (sinar ultra violet atau ozon) b. Ion-ion logam (Copper and silver) c. Dengan asam atau basa (Iodin dan Bromin) d. Senyawa-senyawa kimia (Ferrat, Hidrogen Peroksida, Kalium Permanganat ) e. Chlorinasi
1. Desinfeksi dengan chlorinasi Chlorinasi merupakan cara yang efektif dan masih banyak digunakan pada sistem pengolahan air bersih di seluruh Indonesia terutama PDAM (perusahaan Daerah Air Minum). Proses chlorinasi adalah pembubuhan chlor atau senyawa chlor (sebagai desinfektan) ke dalam air dengan tujuan untuk membunuh kuman atau bakteri pathogen dan untuk menghilangkan bau (untuk industri).8 Bahan atau zat-zat kimia yang mengandung chlor yang banyak digunakan dalam proses chlorinasi pada umumnya adalah : 9 a. Natrium Hipoklorit (NaOCl) Natrium Hipoklorit (NaOCl) merupakan senyawa chlor berbentuk cairan yang mengandung chlor aktif 12 %. Senyawa ini merupakan salah satu jenis desinfektan yang sering digunakan pada pengolahan air karena sangat efisien (murah) dan mudah didapat. Akan tetapi senyawa ini bersifat korosif dan cepat rusak.
14
b. Kalsium Hipoklorit [Ca (OCl)2] Kalsium Hipoklorit [Ca (OCl)2] atau yang sering dikenal dengan kaporit merupakan senyawa chlor berbentuk bubuk atau tablet. Senyawa ini mengandung chlor aktif 70 % dan merupakan bahan kimia yang paling banyak digunakan untuk desinfeksi air karena, murah, mudah didapat dan mudah penanganannya. c. Chlorin Dioksida (ClO2) Chlorin Dioksida digunakan dalam proses pengolahan air bersih untuk menghilangkan rasa dan bau akibat adanya fenol. Selain itu chlorin dioksida digunakan pula untuk menghilangkan zat besi (Fe) dan Mangan (Mn), serta sebagai desinfektan dan mencegah adanya algae. d. Natrium Dichloro-Chlorin (NaDCC) Selain senyawa Chlor seringkali dipakai juga bahan-bahan lain yang mengandung chlor seperti NaDCC (Natrium Dicloro-Chlorin), dengan kadar chlor aktif 60 %. Dalam perdagangan NaDCC ini berbentuk tablet yang dikemas dalam bentuk strip dengan ukuran 17 mg, 500 mg, 2500 mg, dan 5000 mg. Keuntungan dari tablet NaDCC ini adalah masa kontak dengan kuman hanya 10 menit, praktis dibawa kemanamana, korosif pada reservoir air yang terbuat dari besi dapat dikurangi, namun harganya relatif mahal. e. Dichloro-Triazinetrione (SDCT) Tablet ini mengandung kadar khlorin 60%. Dalam perdagangannya dikemas dalam bentuk tablet 50 mg.
2. Faktor - faktor yang mempengaruhi chlorinsi Kecepatan dan keampuhan berbagai desinfektan dalam proses chlorinasi tergantung dari beberapa faktor antara lain :3 a. Waktu kontak Waktu kontak ditentukan sebagai waktu yang tersedia untuk interaksi antara chlor dengan bahan-bahan pereduksi chlor dalam air. Efektifitas desinfektan dapat ditunjukan dengan suatu konstanta yang merupakan
15
hasil kali konsentrasi dengan waktu kontak. Semakin besar efektifitas suatu desinfektan apabila nilai konstantanya lebih kecil. Biasanya Cl2 membutuhkan waktu kontak diantara 30 – 60 menit. b. Jenis dan konsentrasi desinfektan Konsentrasi dan jenis desinfektan yang dipakai berkaitan dengan waktu kontak c. Keadaan mikroorganisme Faktor-faktor yang mempengaruhi keaadaan mikroorganisme, antara lain : 1)
Jenis mikroorganisme Jenis mikroorganisme dapat meliputi, bakteri, virus atau parasit dan mempunyai kepekaan tertentu terhadap desinfektan yang dibubuhkan pada air.
2) Jumlah Mikroorganisme Jumlah mikroorganisme yang besar, terutama mikroba patogen akan memerlukan dosis desinfektan yang lebih besar. 3) Umur mikroorganisme Umur organisme akan berpengaruh terhadap efektifitas desinfektan 4) Penyebaran mikroorganisme Mikroorganisme yang menyebar, akan mudah ditembus oleh desinfektan. Sebaliknya kumpulan bakteri akan lebih sulit ditembus oleh desinfektan. d. Faktor lingkungan Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi desinfeksi antar lain : 1) Suhu Makin tinggi suhu air, makin tinggi pula efektifitas desinfektan 2) pH Setiap desinfektan akan berfungsi optimal pada pH tertentu. Daya desinfeksi chlorin akan turun bila pH air makin bertambah. Bila pH larutan > 7, maka akan terbentuk khloramin, sedangkan pada pH < 6 maka akan terbentuk dikhloramin.
16
3) Kualitas air Air yang mengandung zat organik dan unsur lainya akan mempengaruhi besarnya kebutuhan chlorin sehingga dibutuhkan konsentarasi chlorin yang cukup tinggi. 4) Pengolahan air Proses pendahuluan yang dilakukan sebelum desinfeksi akan mempengaruhi hasil akhir dari proses chlorinasi. 3. Sifat-sifat Chlor 10 a. Sifat fisik Chlor termasuk dalam kelompok Halogen (F, Cl, Br, L) dengan ciriciri fisik : 1) Pada suhu dan tekanan, chlor merupakan gas kuning kehijauan dengan bau yang khas. Berat 1 liter chlor pada 0 oC dan tekanan 760 mmHg adalah 3,208 g 2) Suhu kritisnya 144 oC dan tekanan kritis 76,1 atm. Konsekuensinya memungkinkan chlor berubah dari bentuk gas menjadi cair melalui proses pendinginan atau pemempatan 3) Nilai kesetimbangan tekanan chlor cair adalah : -34 oC : 1 atm, 0oC : 4 atm, 20 oC : 6 atm. 4) Panas evaporasi tinggi sebesar 66 kilokalori per kg chlor. 5) Chlor bersifat sedikit larut dalam air dan kelarutannya akan menurun seiring peningkatan suhu. 6) Dengan proses pendinginan larutan chlor dalam air pada suhu 8 oC, maka larutan chlor akan berubah menjadi kristal chlor hidrat. Bentuk kristal tersebut akan menyulitkan dalam menentukan dosis chlor. Untuk menghindarinya suhu air harus lebih besar dari 8 oC. b. Sifat kimia 1) Merupakan salah satu unsur aktif, artinya bila hadir dalam air akan bereaksi dengan seluruh metal dan unsur lainnya, pada suhu normal hanya dengan ”noble geser” dan oksigen saja yang tidak akan bereaksi.
17
2) Pada kondisi kering kereaktifan chlor berkurang sehingga ”chlor kering” pada suhu ruang tidak akan bereaksi dengan logam berharga sekalipun, seperti platinum, emas dan perak ataupun logam biasa seperti besi dan tembaga. 3) Memungkinkan untuk mentransfer ”chlor kering” melalui pipa kering dan tembaga, namun kereaktifannya tidak akan berhenti begitu saja, hanya diperlambat saja. 4. Proses chlorinasi 8 Chlor yang terlarut didalam air akan bereaksi membentuk asam chlorida (HCl) dan asam hipoklorit seperti dibawah : Cl2 + H20 Apabila pH
HCl + HOCl melebihi 4 maka keseimbangan reaksi akan berjalan
kekanan, artinya larutan chlor di dalam air cenderung membentuk larutan asam khlorida (HCl) dan asam hipoklorit (HOCl) dan akan menurunkan jumlah Cl2 di dalam larutan. Asam khlorida merupakan asam kuat dan akan terdisosiasi menjadi ion H+ dan ion Cl - : HCl
H+ + Cl-
Sedangkan asam hipoklorit merupakan asam lemah dengan tingkat disosiasi yang rendah : HOCl
H+ + OCl-
Cl2, HOCl, OCl- merupakan sisa chlor yang bersifat toksik (beracun) bagi kuman. Keaktifannya tergantung pada suhu dan pH. Selain bereaksi dengan air, chlor juga akan bereaksi dengan berbagai meterial yang ada dalam air, khususnya agen pereduksi baik yang bereaksi sangat cepat atau lambat. Salah satu material pereduksi tersebut adalah hidrogen sulfida (H2S) yang bereaksi menjadi : H2S + Cl2 Sementara Fe2+ , Mn2+
2HCl + S dan NO2+ merupakan contoh agen pereduksi
anorganik yang juga akan bereaksi dengan chlor. Berbagi jenis senyawa yang ada di dalam air yang bereaksi dengan chlorin akan dapat
18
menginaktifkan chlorin. Karena itu, selama masih banyak terkandung senyawa-senyawa tersebut, chlorin yang ditambahkan tidak dapat berdaya sebagai desinfektan terhadap jasad-jasad renik. Namun apabila air tidak mengandung senyawa-senyawa yang dapat bereaksi dengan chlorin, maka semua chlorin yang ditambahkan akan menjadi chlorin bebas, berbanding lurus dengan konsentrasi (dosis) yang ditambahkan. Air tersebut dinamakan memiliki Chlorin Demand nol (zero). Jika air mengandung bahan organik dan amonia atau senyawa pengganggu lain dalam jumlah tinggi, residu chlorin baru timbul dalam jumlah yang nyata setelah kebutuhan chlorin dipuaskan seluruhnya. Air tersebut mempunyai Chlorin Demand yang tinggi.
R E S I D U C H L O R I N
Break Point Penambahan Chlorin
Ket.
: Chlorin Demand Nol : Chlorind Demand Menengah : Chlorin Demand Tinggi
Gambar.2.1.Karakteristik Kebutuhan Khlorin Air Sumber. F.G. Winarno.Air Untuk Industri Pangan 4. Sisa chlor sebagai kontrol chlorinasi Chlorin yang terdapat dalam air sebagai asam hipoklorit dan ion hipoklorit itulah yang disebut dengan chlorin bebas (free available chlorin), sedangkan chlorin yang terdapat dalam air yang tergabung dengan amonia atau senyawa nitrogen organik disebut chlorin terikat (combined available chlorin). Dalam chlorinasi, parameter kontrol kualitas
19
air minum adalah sisa chlor bebas yang harus ada setelah pengolahan atau sebelum masuk jaringan distribusi konsumen yang berguna untuk menjamin kualitas secara bakteriologis, artinya air yang keluar dari kran konsumen terbebas dari kuman maupun bakteri pathogen seperti Escherechia coli. Senyawa chlor yang dimasukan ke dalam air mula-mula bereaksi dahulu dengan unsur-unsur atau senyawa pereduksi yang biasa terkandung didalamnya seperti : H2S, Fe2+, Mn2+, NO2-, NH3, zat organik dan lain sebagainya. Selanjutnya baru akan efektif untuk membunuh kuman, hal ini disebut daya pengikat chlor atau daya sergap chlor (chlor yang dipakai untuk mengoksidasi unsur-unsur yang ada didalam air). Jadi daya sergap chlor adalah selisih antara jumlah chlor yang diberikan kedalam air dengan sisa chlor bebas pada waktu akhir kontak.3 Jumlah sisa chlor yang tersedia dalam air yang telah diolah sangat tergantung pada kondisi air yang akan diolah : a. Jika air banyak mengandung amonia penambahan chlor akan menghasilkan sisa chlor tersedia terikat b. Jika air tidak mengandung amonia penambahan chlor akan menghasilkan sisa chlor tersedia bebas. c. Jika air mengandung sisa chlor bebas, penambahan amonia akan menurunkan sisa chlor tersedia bebas dan chlor tersedia terikat. Dalam air minum konsumen diperlukan sisa chlor bebas sebagai jaminan terbebas dari bakteri patogen dan ganggang. Sisa chlor yang harus ada pada air minum konsumen ditetapkan dalam baku mutu air minum sebesar 0,2 - 0,5 mg/l (+ 0,3 mg/l).
5. Penentuan dosis chlor pada proses clorinasi Jumlah chlorin yang ditambahakan pada air biasannya disebut dosis chlorin, hal ini terpisah dari kebutuhan chlorin (chlorin demand). Bila senyawa chlor ditambahkan pada air (bukan air destilata) dalam jumlah kecil, biasanya berkisar 0,25 sampai 0,75 mg/l, dan bereaksi dengan
20
cemaran (impurities) yang terdapat dalam air. Senyawa cemaran yang bertanggung jawab atas tingginya kebutuhan kclorin adalah senyawasenyawa yang mengandung besi, mangan, nitrit dan sulfida. Chlorin yang telah bereaksi dengan senyawa-senyawa cemaran tersebut sudah tidak lagi mempunyai daya desinfektan, sehingga perlu adanya penambahan chlor. 8 Berikut ini merupakan gambaran dari reaksi yang terjadi dari waktu mulai pemberian chlorin yang terbagi dalam lima tahap reaksi. - 0,5
5
- 0,4
4
- 0,3
Residu Bebas
2-3
- 0,2 - 0,1 -0
Residu Gabungan
1
Residu Gabungan l 0,1
l 0,2
l 0,3
l 0,4
l 0,5
l 0,6
l 0,7
l 0.8
l 0,9
Chlorin yang ditambahkan (ppm)
Gambar. 2.2. Sisa Khlorin dan Break Chlorination Sumber. F.G. Winarno.Air Untuk Industri Pangan Keterangan : 1. Terjadi pemecahan chlorin oleh senyawa pereduksi, dan pada tahap ini belum nampak adanya residu chlorin, karena itu tidak ada daya desinfektannya. 2. Terbentuknya
kompleks
kloro-organik,
mempunyai
daya
desinfektan yang kecil 3. Terjadi reaksi amonia dengan chlorin, sehingga membentuk khloramin 4. Terjadi pemecahan Khloroamin dan senyawa kompleks kloroorganik 5. Terbentuknya chlorin bebas dan kompleks kloro-organik, setelah melampaui Break Point Chlorination (jumlah chlor yang dibutuhkan untuk mengoksidasi semua zat yang dapat dioksidasi, termasuk amoniak dan sisa chlor aktif yang terlarut untuk pembasmian kuman-kuman).
21
6. Dampak chlorin terhadap kesehatan Chlorin merupakan bahan kimia penting dalam industri yang digunakan untuk chlorinasi pada proses produksi yang menghasilkan produk organik sintetik, seperti plastik ( khususnya Polovinil Chlorida), insektisida dan herbisida, selain itu juga digunakan sebagai pemutih (bleaching agent) dalam pemrosesan sellulosa, industri kertas, pabrik pencucian (tekstil) dan desinfektan utuk air minum dan kolam renang. Karena banyaknya penggunaan senywa chlor di lapangan atau industri dalam dosis yang berlebihan seringkali terjadi pelepasan gas chlorin. Gas chlorin (Cl2) adalah gas berwarna hijau dengan bau yang sangat menyengat. Berat jenis gas chlorin 2,47 kali berat udara dan 20 kali berat gas hidrogen chlorida yang toksik. Terbentuknya gas chlorin di udara ambien merupakan efek samping dari proses pemutihan dan produksi zat atau senyawa organik yang mengandung chlor, sehingga kadar gas chlorin dalam udara ambien akan melebihi baku mutu (150 g/Nm3). Selain bau yang menyengat gas chlorin dapat menyebabkan iritasi pada mata dan peradangan pada saluran pernafasan. Apabila gas chlorin masuk dalam jaringan paru-paru dan bereaksi dengan ion hidrogen akan dapat membentuk asam chlorida yang bersifat sangat korosif. Di udara ambien gas chlorin dapat mengalami roses oksidasi dan membebaskan oksigen. Cl2 + H2O 8 HOCl
HCl + HOCl 6 HCl + 2 HClO3 + O3
Dengan adanya sinar matahari atau sinar terang maka HOCL yang terbentuk akan terdekomposisi menjadi asam Chlorida dan oksigen. Selain itu gas chlorin juga dapat mencemari atmosfer. Pada kadar antara 3,0 – 6,0 ppm gas chlorin terasa pedas dan memerahkan mata. Dan apabila terpapar dengan kadar sebesar 14,0 – 21,0 ppm selama 30 – 60 menitdapat menyebabkan penyakit paru-paru (Pulmonari oedema).
22
7. Metoda analisia residu chlorin Ada beberapa cara yang biasa dilakukan untuk menentukan kadar residu chlorin bebas atau terikat. Jumlah residu chlorin yang terdapat dalam air dapat dianalisis dengan baik secara iodometrik atau secara ortotolidin. Cara iodometri biasanya digunakan dalam persiapan standar chlorin sementara, cara ini lebih tepat dibanding dengan cara ortotolidin dalam menganalisa total residu chlorin, tapi tidak yang tersedia bebas maupun terikat. Sedangkan cara ortotolidin atau yang sering disebut dengan Orthotolidin flash test lebih banyak bersifat sebagai uji kualitatif untuk residu chlorin. Cara ini memungkinkan untuk dapat membedakan chlorin bebas, chlorin terikat dan warna yang disebabkan oleh bahan penggangu.8
G. Kerangka Teori Untuk mendapatkan air dengan kualitas sesuai standar kesehatan, maka perlu adanya pengolahan sebelum air tersebut dikonsumsi. Proses pengolahan air pada prinsipnya dibedakan menjadi tiga yaitu pengolahan secara fisik, kimia dan biologi. Salah satu proses pengolahan air minum adalah chlorinasi. Proses chlorinasi adalah pembubuhan chlor atau senyawa chlor ke dalam air dengan tujuan untuk membunuh kuman maupun bakteri patogen dengan chlor bebas yang dihasilkan dari proses tersebut. Proses chlorinasi itu sendiri dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : waktu kontak, keadaan mikroorganisme, suhu dan pH air, serta jenis dan konsentrasi desinfektan.
23
Sumber Air
Pengolahan Air
FISIK
KIMIA
BIOLOGI
Instalasi Pengolahan Air Minum
Khlorinasi
Keadaan Mikroorganisme :
Faktor Lingkungan : •
Suhu
•
Jenis Mikroorganisme
•
PH
•
Jumlah Mikroorganisme
•
Kualitas Air
•
Umur Mikroorganisme
•
Pengolahan Air
•
Penyebaran Mikroorganisme
Konsentrasi dan
Waktu (lama) Kontak
Jenis Desinfektan
Sisa Chlor
Air Bersih
Gambar. 2.3. Proses pengolahan air bersih Sumber. Modifikasi 3, 8, 6
24
H. KERANGKA KONSEP Variabel Bebas
Variabel Terikat
Jenis Senyawa Chlor :
Jumlah Residu
• Kalsium Hipoklorit [Ca (OCl)2],
Chlor pada Air
• Natrium Hipoklorit (NaOCl)
PDAM
• NatriumDichloro-Chlorin (NaDCC)
Variabel Terkendali • Waktu (lama) Kontak • Faktor Lingkungan (Suhu, pH, Kualitas Air, Pengolahan Air) • Konsentrasi Desinfektan
H. HIPOTESA Hipotesa yang diajukan dalam penelitian ini adalah : 1. Ho : Tidak ada pengaruh dari berbagai jenis senyawa chlor terhadap jumlah residu chlor pada air PDAM. 2. Ha : Ada pengaruh dari berbagai jenis senyawa chlor terhadap jumlah residu chlor pada air PDAM.
25
26
