TUGAS AKHIR ANALISA PERANCANGAN MESIN FILTRASI AIR MINUM UNTUK RUMAH TANGGA

TUGAS AKHIR ANALISA PERANCANGAN MESIN FILTRASI AIR MINUM UNTUK RUMAH TANGGA

Disusun oleh : YUDIANA EFFENDI NIM : 4130511 – 0043

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA 2009

TUGAS AKHIR ANALISA PERANCANGAN MESIN FILTRASI AIR MINUM UNTUK RUMAH TANGGA

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Jakarta

Disusun oleh : YUDIANA EFFENDI NIM : 4130511 – 0043

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA 2009

FA KU LTAS TEKNO LO GI IN DUS TRI J UR US A N TEKN IK MES IN U N IV ERS I TAS MERCUBUAN A JAKARTA

LEMBAR PERN YA TAA N

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama

: Yudiana Effendi

NIM

: 4130511-0043

Program Studi

: Teknik Mesin

Fakultas

: Teknologi Industri

Menyatakan dengan ini sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul : ANALISA PERANCANGAN MESIN FILTRASI AIR MINUM UNTUK RUMAH TANGGA Merupakan hasil karya pemikiran sendiri yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Jakarta, bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Mercu Buana maupun di Perguruan Tinggi lain atau Instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Jakarta, Agustus 2009

Yudiana Effendi 41305110043

LEMBAR PERSETUJUAN

Nama

: Yudiana Effendi

NIM

: 4130511-0043

Program Studi

: Teknik Mesin

Fakultas

: Teknologi Industri

Judul Skripsi

: ANALISA PERANCANGAN MESIN FILTRASI AIR MINUM UNTUK RUMAH TANGGA

SKRIPSI INI TELAH DIPERIKSA DAN DISETUJUI JAKARTA AGUSTUS 2009

Mengetahui Dosen Pembimbing

NANANG RUHYAT, ST, MT

Mengetahui KaProdi Teknik Mesin

Dr. H. ABDUL HAMID M. Eng

Mengetahui Koord. Tugas Akhir Teknik Mesin

NANANG RUHYAT ST, MT

LEMBAR PENGESAHAN

Telah diperiksa dan diteliti oleh Dosen Pembimbing,

untuk dipertahankan

dihadapan Dewan Penguji Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Industri Universitas Mercu Buana Jakarta,

Pada hari : Tanggal

:

Mengetahui Dosen Pembimbing

NANANG RUHYAT, ST, MT

Mengetahui KaProdi Teknik Mesin

Dr. H. ABDUL HAMID M. Eng

Mengetahui Koord. Tugas Akhir TeknikMesin

NANANG RUHYAT ST, MT

MOTTO

Barang siapa merintis jalan untuk menuntut ilmu, maka Allah SWT akan memudahkan baginya jalan ke surga. (H.R. Muslim)

Sesungguhnya di dalam penciptaan langit dan bumi,dan silih bergantinya malam dan siang terdapat tanda-tanda bagi orang-orang yang berakal. (Q.S. Ali-Imron : 190)

Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh. (Q.S. Alam Nasyrah : 6-8)

Tiada harta lebih berharga daripada akal, Tiada kemuliaan lebih baik daripada ilmu, Tiada kekayaan lebih baik daripada kemurahan hati, dan Tiada dukungan yang lebih baikdaripada nasihat yang tulus (Mutiara : Nahjul Balaghoh, Imam Ali, RA)

ANALISA PERANCANGAN MESIN FILTRASI AIR MINUM UNTUK RUMAH TANGGA Yudiana Effendi (41305110043)

ABSTRAKSI

Air akan semakin strategis, bahkan bisa menyamai posisi minyak bumi dan gas bumi masa sekarang karena persediaannya di bumi sangat terbatas, sementara kebutuhan akan air tawar semakin meningkat. Dengan kata lain, kegawatan masalah air bisa menyamai masalah energi dan masalah udara bersih yang semakin sulit didapat dewasa ini di seluruh dunia. Harganya pun bisa cepat naik menjadi harga komersial. Air baku banyak mengandung partikel koloid yang stabil atau partikel yang susah mengendap karena gaya berat sendiri. Suspended solid berupa partikel koloid inilah yang menyebabkan kekeruhan pada air. Air keruh merupakan indikasi bahwa air tidak layak untuk diminum sehinga perlu pengolahan agar air dapat diminum. Menurut standar menteri kesehatan Republik Indonesia dalam peraturan Menteri Kesehatan Indonesia no 907/Men-Kes/Per/VII/2005 tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air, menyatakan bahwa standar maksimum kekeruhan untuk air minum adalah 5 NTU. Dari hal tersebut diatas maka dirancanglah alat filtrasi air yang berskala rumah tangga yang memenuhi syarat untuk air layak minum. Filtrasi jenis konvensional digunakan sebelum air disaring kembali dengan sistem Reverse Osmosis yang menggunakan sumber air baku dengan air tanah. Setelah penyaringan air sudah dapat langsung diminum atau dikonsumsi tanpa harus melalui proses pemasakan atau perebusan terlebih dahulu. Dengan adanya alat filtrasi ini diharapkan bisa menjadi solusi untuk memenuhi kebutuhan air bersih bagi manusia dalam ruang lingkup rumah tangga serta lingkungan sekitar.

Kata Kunci : Air baku, Filtrasi, dan Reverse Osmosis

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb. Bismillahirrohmanirrohim. Rasa syukur yang mendalam penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala rahmat dan karunia yang telah memberikan kekuatan dan ketabahan, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Sholawat dan salam semoga tetap tercurahkan kepada Rosululloh Muhammad SAW, beserta para keluarga, sahabat dan Insya Alloh pada para ummatnya yang selalu mengikuti sunnahnya. Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan Sidang Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Industri Universitas Mercu Buana Jakarta. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak secara moril maupun materiil. Pada kesempatan kali ini penulis ingin menghaturkan rasa terima kasih serta penghargaan yang mendalam kepada :

1

Bpk Dr. H. Abdul Hamid, M.Eng. selaku Kaprodi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana Jakarta .

2

Bapak Nanang Ruhyat, ST. MT, selaku Koordinator tugas akhir dan pembimbing yang selalu meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing serta mengarahkan penulis selama penyusunan tugas akhir ini.

3

Segenap dosen dan Civitas Academica Universitas Mercu Buana Jakarta

4

Bapak Firman dan Bapak Sumantri selaku asisten Lab Proses Produksi yang banyak membantu dalam mempersiapkan alat pembuatan alat filtrasi air.

5

Ayahanda Effendi, Ibunda Ukas dan Nurazizatul Jannah Adikku serta segenap anggota keluarga yang tak pernah bosan selalu memberikan

dorongan, semangat, motivasi dan do’a yang selalu mengiringi disetiap langkahku dan juga dukungan moril maupun materil dalam pelaksanaan dan penyusunan tugas akhir ini. 6

Saudara Arman dan keluarga atas kerja samanya selama penulis melakukan penelitian dan pengujian.

7

Irdanella Ansy yang selalu memberi motivasi tanpa henti dalam penyelesaian tugas akhir ini.

8

Rekan – rekan dari PDAM Tirta Benteng yang selalu memberi semangat dan memberikan bantuan data-data untuk kelengkapan pembuatan Tugas Akhir

9

Rekan-rekan hebat di Teknik Mesin PKSM angkatan 2005 Universitas Mercu Buana.

10 Serta semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungannya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Semoga amal ibadah dan segala bantuan yang telah diberikan tersebuat mendapatkan pahala yang setimpal dari Allah SWT. Dalam melaksanakan penyusunan tugas akhir ini, penulis telah berusaha semaksimal kemampuan penulis agar dapat mencapai hasil yang baik. Penulis juga menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan tugas akhir ini, baik dari materi maupun isi penyajiannya. Penulis akan menerima dengan senang hati segala saran dan kritik dari pembaca yang sifatnya membangun, karena ini berguna demi kesempurnaan tugas akhir ini. Penulis sendiri sangat berharap semoga hasil penyusunan

tugas akhir ini dapat berguna atau

bermanfaaat bagi para pembaca dan terutama bagi penulis sendiri.

Jakarta, Agustus 2009 Penulis

Yudiana Effendi

DAFTAR ISI

LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................... i LEMBAR PERSETUJUAN .............................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................iii MOTTO ........................................................................................................... iv ABSTRAKSI.......................................................................................................v KATA PENGANTAR ....................................................................................... .vi DAFTAR ISI ....................................................................................................viii DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... xi DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii DAFTAR NOTASI.......................................................................................... xiii BAB

I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang..........................................................................1 1.2. Maksud dan Tujuan .................................................................2 1.3. Pembatasan Masalah ............................................................... 2 1.4. Metode Penulisan ....................................................................3 1.5. Jadwal Pelaksanaan

............................................................... 3

1.6. Sistematika Penulisan .............................................................. 6 BAB

II LANDASAN TEORI 2.1. Filtrasi .................................................................................. 7 2.2. Jenis - Jenis Filter ..................................................................9 2.2.1. Berdasarkan Jenis Media Yang Digunakan ............... 9 2.2.2. Berdasarkan Kecepatan Filtrasi .................................12 2.2.3

Berdasarkan Arah Aliran ...........................................14

2.3. Stratafikasi Dari Butiran Partikel Filtrasi ............................... 15 2.4. Jenis Aliran Filtrasi ............................................................... 16 2.5. Mekanisme Pembersihan Air Limbah Dengan Filtrasi ...........17 2.6. Desain Saringan Dengan Media Granular .............................. 19 2.7. Pengendapan Dan Penyerapan (Sedimentasi) ........................ 20 2.8. Pencucian Balik (Backwash) ................................................. 20 III PROSES PERANCANGAN 3.1. Kualitas Air ..........................................................................21 3.2. Sumber Air/Air Baku ............................................................ 23 3.3. Warna Air .............................................................................25 3.4. Perancangan Filter Konvensional ..........................................26 3.4.1

Media – Media Filter ................................................. 27

3.4.2

Pasir Silica Hitam (Anthracite) ..................................28

3.4.3

Kerikil .......................................................................28

3.4.4

Manganese Greendsand .............................................29

3.4.5

Karbon Aktif ............................................................. 30

3.5. Perancangan Wadah Filter Konvensional .............................. 31 3.6. Perancangan Filtrasi Air Dengan Menggunakan Sistem RO ..33 3.7. Media – media Penyaringan Sebelum Sistem RO .................. 35 3.7.1

Media Pengendap (Sedimentasi) ................................ 35

3.7.2

Media Karbon Aktif (Arang Aktif) ............................ 35

3.8. Tahapan – tahapan Dalam Proses RO ....................................36 3.8.1. Sumber Air Baku ........................................................ 36 3.8.2. Proses Water Treatment ..............................................37

3.8.3. Mesin Reverse Osmosis ..............................................38 3.9. Media media Penyaringan pada Mesin RO ............................ 38 3.9.1

Media Sedimentasi (Pengendapan) ............................ 38

3.9.2

Media Karbon Aktif (Arang Aktif) ............................. 39

3.9.3

Media Chlorin ........................................................... 39

3.9.4

Media Carbon Post .................................................... 40

3.10 Mekanisme Adsorpsi ............................................................ 41 BAB

IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1. Filtrasi Konvensional ............................................................ 42 4.2. Tahapan Dalam Sistem RO ................................................... 54

BAB

V PENUTUP 5.1.

Kesimpulan ..........................................................................56

5.2. Keuntungan Dan Kerugian Filtrasi Awal (Konvensional) ......57 5.3

Saran ..................................................................................... 58

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Flow chart Metodologi penelitian yang diterapkan .................... 5 Gambar 2.1 Filtrasi menerus dengan pencucian butir partikel (single –medium filter) ............................................................. ..10 Gambar 2.2 Filtrasi jenis Dual-Medium Filter dan Multimedia Filter ............ 11 Gambar 2.3 Saringan pasir cepat .................................................................. 12 Gambar 2.4 Saringan pasir lambat ................................................................ 13 Gambar 2.5 Saringan bertekanan .................................................................. 13 Gambar 3.1 Media pasir silika ...................................................................... 27 Gambar 3.2 Anthracite .................................................................................. 28 Gambar 3.3 Media Kerikil ............................................................................ 29 Gambar 3.4 Media Manganese Greendsand .................................................. 29 Gambar 3.5 Karbon Aktif ............................................................................. 30 Gambar 3.6 Wadah Filter Konvensional ....................................................... 31 Gambar 3.7 Alas media filter pada setiap tingkat .......................................... 32 Gambar 3.8 Proses Reverse Osmosis ............................................................ 34 Gambar 3.9 Laju Aliran pada sistem Reverse Osmosis ................................. 34 Gambar 3.10 Media Sediment ........................................................................ 38 Gambar 3.11 Media Karbon Aktif .................................................................. 39 Gambar 3.12 Media Chlorin .......................................................................... 40 Gambar 3.13 Mesin Filter Dengan Sistem Reverse Osmosis ........................... 40 Gambar 4.1 Tabung filter konvensional ........................................................ 43 Gambar 4.2 Diagram Koefisien Seret ........................................................... 48 Gambar 4.3 Diagram perbandingan antara CD, f, z dan q ............................. 52

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jenis filter dipandang dari berbagai sudut pandang ........................ 15 Tabel 2.2 Jenis Mekanisme Yang Terjadi Dalam Filtrasi ................................ 18 Tabel 4.1 Sifat-sifat Air (Sifat-sifat zat cair jenuh ........................................... 47 Tabel 4.2 Perbandingan antara Cd, f, z dan q .................................................. 51

DAFTAR NOTASI Notasi Cd

Keterangan Koefisien Seret

Satuan -

D

Diameter

m

f

m2

g

Luas lubang x banyaknya lubang pada setiap sekat gravitasi

l p q1

Lebar sekat Panjang sekat Laju aliran keseluruhan pertama

q2

Laju aliran keseluruhan kedua

q 1.1

Laju aliran pada tingkat pertama

q 1.2

Laju aliran pertama pada tingkat kedua

q 1.3

Laju aliran pertama pada tingkat ketiga

q 1.4

Laju aliran pertama pada tingkat keempat

q 1.5

Laju aliran pertama pada tingkat kelima

q2

laju aliran keseluruhan kedua

q 1.1

Laju aliran kedua pada tingkat pertama

q 1.2

Laju aliran kedua pada tingkat kedua

q 1.3

Laju aliran kedua pada tingkat ketiga

q 1.4

Laju aliran keduapada tingkat keempat

q 1.5

Laju aliran kedua pada tingkat kelima

q 2.1

Laju aliran kedua pada tingkat pertama

m3 dt m m m3 dt m3 dt m3 dt m3 dt m3 dt m3 dt m3 dt m3 dt m3 dt m3 dt m3 dt m3 dt m3 dt m3 dt

Notasi q2.2

Keterangan Laju aliran keduapada tingkat kedua

q2.3

Laju aliran keduapada tingkat ketiga

q2.4

Laju aliran keduapada tingkat keempat

q2.5

Laju aliran kedua pada tingkat kelima

r t t1 t2 t3 t4 t5 v VS1 VS2 VS3 VS4 VS5 VTDS VTDS1 VTDS2 VTDS3 VTDS4 VTDS5 z

Jari - jari Tinggi sekat Tinggi tingkat pertama dalam filter Tinggi tingkat kedua dalam filter Tinggi tingkat ketiga dalam filter Tinggi tingkat keempat dalam filter Tinggi tingkat kelima dalam filter viskositas Volume sekat tingkat pertama Volume sekat tingkat kedua Volume sekat tingkat ketiga Volume sekat tingkat keempat Volume sekat tingkat kelima Volume tingkat dengan sekat Volume tingkat dengan sekat pertama Volume tingkat dengan sekat kedua Volume tingkat dengan sekat ketiga Volume tingkat dengan sekat keempat Volume tingkat dengan sekat kelima tinggi permukaan air

u   

Kecepatan aliran cairan Kekentalan mutlak cairan Rapat massa cairan

Satuan m3 dt m3 dt m3 dt m3 dt m m m m m m m m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m

Kg/m.s Kg.s / m2 Kg/m3

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada era sekarang ini , kebutuhan akan air merupakan suatu kebutuhan yang sangat penting. Air bersih adalah air baku yang telah diolah sehingga memenuhi standar kesehatan dari Departemen Kesehatan. Untuk mendapatkan air bersih yang layak dan aman untuk dikonsumsi oleh manusia, atau juga dari sumber mata air yang masih murni pada saat sekarang ini sulit ditemui. Perlu adanya suatu proses dari air baku menjadi air yang layak untuk digunakan atau dikonsumsi melalui pengolahan yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas air. Memang terdapat suatu perusahaan yang bergerak pada bidang pengolahan air, baik yang dikelola oleh swasta ataupun pemerintah. PDAM adalah salah satu perusahaan pengolahan air yang dikelola oleh pemerintah daerah untuk memenuhi kebutuhan air bersih masyarakat. Beruntung bagi PDAM yang berada di Pulau Jawa dibandingkan dengan yang di Kalimantan dan Sumatera. Secara kualitas fisika, sumber air PDAM di Jawa lebih banyak mengandung padatan tersuspensi dan koloid yang relatif lebih mudah diolah dengan teknologi koagulasi, flokulasi, sedimentasi dll. Lain halnya di Kalimantan, airnya mengandung gambut yang sulit diolah lantaran kaya akan asam-asam humat. Banyak warga setempat terutama di desa dan pedalaman yang terpaksa minum air berwarna karena belum dipasok

oleh PDAM juga belum ada bantuan pemerintah dalam penyediaan air minum. Air di daerah rawa ini logikanya tidak bisa dimanfaatkan secara langsung sebelum diolah kecuali terpaksa, karena tidak ada lagi alternatif sumber air lainnya. Maka dari harapan tersebut penulis bermaksud untuk menjabarkan tugas akhir ini dengan menuangkan ide, keinginan dan kesungguhan untuk memilih konsentrasi pada bidang konstruksi mesin filtrasi air (Water Treatment). Berdasarkan pertimbangan–pertimbangan itulah penulis tertarik untuk membahas “ANALISA PERANCANGAN MESIN FILTRASI AIR” sebagai pokok bahasan dalam Tugas Akhir ini. Beberapa proses dalam filtrasi menggunakan kontak antara media-media yang berupa pasir silika, karbon aktif, manganese greend sand,.dan lain-lain. Filtrasi ini merupakan salah satu metode-metode yang dipakai untuk proses penjernihan air.

1.2 Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan penelitian tugas akhir ini adalah : 1.

Untuk menganalisa suatu rancangan Mesin Filtrasi Air yang diwujudkan

2.

Untuk mendapatkan analisa karakteristik, keuntungan dan kekurangan dalam perancangan dan pembuatan Mesin Filtrasi Air (Water Treatment) Pada Mesin Filtrasi Air Skala Rumah Tangga

dengan menggunakan system

Reverse Osmosis

1.3 Pembatasan Masalah Masalah yang akan dibahas penulis pada tugas akhir ini adalah tentang Analisa Perancangan Mesin Filtrasi Air (Water Treatment) Skala Rumah Tangga Batasan-batasan pembahasan dan perhitungan tugas akhir ini diantaranya adalah sebagai berikut a. Analisa komponen-komponen yang meliputi -

Sumber air baku

-

Media-media Filtrasi

-

Reverse Osmosis

b. Pengujian awal filtrasi c. Hasil

1.4 Metode Penulisan Metode penulisan yang digunakan oleh penulis dalam menyusun tugas akhir ini berguna untuk memperjelas pembahasan dari masing-masing masalah. Metode penulisan tersebut terdiri dari:

a. Metode Kepustakaan Metode ini digunakan oleh penulis untuk mengumpulkan data-data yang berasal dari perpustakaan yang berhubungan dengan filtrasi air dan mengambil inti sari yang berhubungan dengan tugas akhir ini.

b. Metode Deduktif Yaitu metode yang menguraikan bahasan dari hal yang umum kepada hal yang khusus sehingga dapat diambil suatu keputusan.

c. Diskusi Metode ini dipakai penulis untuk mengumpulkan data-data primer dan data-data sekunder dengan mengadakan diskusi dengan teman-teman dan orang-orang yang memiliki wawasan tentang filtrasi air.

1.5 Jadwal Pelaksanaan Berdasarkan metode penelitian yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya, penelitian dilaksanakan dalam kurun waktu tujuh bulan dan secara garis besar dibagi kedalam lima tahap, yang meliputi: 

Tahap 1, yaitu persiapan penelitian yang mencakup aktifitas penentuan tujuan penelitian, mencari landasan teori, identifikasi variabel-variabel penelitian, serta identifikasi elemen-elemen dari setiap variabel penelitian tersebut.



Tahap 2, yaitu studi pendahuluan, studi dokumentasi, observasi pada objek-objek dibeberapa tempat dan mengikuti seminar-seminar terkait dengan tema penelitian, serta pemilihan model rancangan.



Tahap 3, yaitu perancangan, yang mencakup aktifitas identifikasi data yang diperlukan, identifikasi cara pengumpulan data dan identifikasi sampel penelitian. Pada tahapan ini akan direncanakan dan dilakukan produksi dan pemasangan alat.



Tahap 4, yaitu pabrikasi dimana hasil rancangan tersebut kemudian direalisasikan dalam wujud benda jadi dan sekaligus perakitannya.



Tahap 5, yaitu pengolahan data perancangan dan pengujian awal yang mencakup aktifitas persiapan data karakteristik objek penelitian dan proses transfer teknologi berserta faktor-faktor yang mempengaruhinya. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan desain rancangan dan data awal dalam pengujian alat.



Tahap 6, yaitu penyusunan laporan akhir, yang mencakup aktifitas analisa dan penarikan kesimpulan dari pola desain akhir dan running test alat yang telah didapat. Pada tahapan ini akan disusun hasil yang telah didapat dari penelitian sehingga bisa menghasilkan suatu laporan penelitian yang komprehensif.

1.6 Sistematika Penulisan Untuk memudahkan proses penulisan dan pembahasan perancangan ini penulis membuat sistematika penulisan berdasarkan data yang didapat sebagai berikut: BAB I

PENDAHULUAN Pada bab ini akan menjelaskan latar belakang penulisan, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI Dalam bab ini penulis membahas teori pendukung yang berisikan penjelasan umum teori dasar yang digunakan dalam menganalisa masalah, seperti media-media yang dipakai sebagai penyaring,flock-flock dari air baku sehingga menjadi air yang layak untuk dikonsumsi oleh manusia.

BAB III PROSES PERANCANGAN Dari bab ini dibahas tentang perancangan

yang menyangkut kepada

komponen-komponen yang dipakai serta jenis penyaringan yang digunakan.

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN Pada bab ini berisikan tentang analisa perancangan, dan komponenkomponen pendukung serta hasil pengujian awal saat alat dioperasikan.

BAB V PENUTUP Pada bab ini berisikan tentang kesimpulan - kesimpulan dari seluruh hasil bahasan tugas akhir ini dan disertai saran-saran pengembangan.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Filtrasi Definisi dari filtrasi adalah suatu proses pemisahan solid-liquid dimana liquid melewati media prous atau material prous lain (filter) untuk menyisihkan sebanyak mungkin suspended solid. Proses filtrasi merupakan proses pengolahan dengan cara mengalirkan air kotor/air limbah melewati suatu media filter yang disusun dari bahan-bahan butiran dengan diameter dan tebal tertentu. Proses ini ditujukan untuk menghilangkan bahan-bahan terlarut dan tak terlarut (biological floc yang masih tersisa setelah pengolahan secara biologis). Dalam sistem pengolahan air limbah, proses filtrasi biasanya merupakan bagian dari pengolahan ketiga atau pengolahan lanjutan yang disebut tertiary treatment. Proses ini digunakan apabila air limbah hasil olahan akan dimanfaatkan kembali (reuse), misalnya untuk air penggelontor atau apabila dimaksudkan untuk pengendalian etrofikasi (penyuburan perairan) pada badan air yang digunakan sebagai tempat pembuangan air limbah. Biasanya filtrasi dipakai untuk menghilangkan residu gumpalan biologis, yang masih ada dalam effluent pengolahan sekunder, sebelum effluent ini dibuang kedalam badan air penerimaan diluar IPA (instalasi pengolahan air). Selain itu, filtrasi juga digunakan untuk menghilangkan residu garam metal yang diendapkan, atau endapan kapur dari phospat, dan dipakai juga sebagai prapengolahan sebelum air limbah ini dialirkan kedalam karbon aktif. Pada

penggunaan yang lebih luas, filtrasi dapat memperbaiki kualitas pengolahan, sebelum air effluent dipakai untuk air bersih, menyirami tanaman, taman kota atau kolam pemandian.

Melihat cara kerjanya, filtrasi ini terdiri dari dua langkah utama yaitu : 

Filtrasi, yang menyaring air limbah melewati butiran pasir, atau media lain, sehingga kandungan zat padat yang ada akan tertinggal diantara butiran penyaring. Atau jenis filtrasi lain, memanfaatkan mikro-organisme yang melekat dan tumbuh pada dinding butiran / media dan melakukan proses biologis, yang menyerap bahan organik yang bersifat koloidal dan mudah larut, sehingga “loading / beban” yang ditanggung oleh air limbah menjadi berkurang.



Back-wash, yang membalik aliran, dan mencuci zat padat yang menyumbat pori – pori saringan, sehingga kondisi saringan kembali seperti sedia kala (regeneration).

Supaya proses tersebut dapat dilayani dengan baik, maka sistem pengolahan air harus direncanakan dengan baik. Luas permukaan penyaring harus ditetapkan berdasarkan aliran debit puncak. Sedangkan operasi sistem ini dirancang berdasarkan pengalaman yang sebelumnya, atau menurut hasil dari instalasi uji coba, dan menuruti rekomendasi dari pabrik pembuat saringan ini. Karena filter dengan butiran pasir / kerikil ini rentan terhadap kemacetan operasi, maka disarankan untuk membuat unit cadangan, yang dapat meneruskan operasi penyaringan , manakala unit yang lainnya harus dibongkar total selama dalam perbaikan. Pertimbangan yang paling penting dalam memilih jenis filter adalah upaya untuk menekan biaya konstruksi dan mudah serta murah perawatannya dan operasi dari filter tersebut. Kurangi perpipaan dan hindari pemakaian pompa, asalkan Back-wash tidak terganggu, Operasi unit tunggal harus dapat malayani debit puncak air limbah tanpa merusak lapisan filter, Semua unit penunjang

seperti pompa, pipa, keran dan lain – lain cukup kapasitasnya dengan unit bangunan saringan.

2.2 Jenis – Jenis Filter Jenis filter terbagi menjadi beberapa bagian : 2.2.1

Berdasarkan jenis media yang digunakan a. Single-Medium Filter ; Media filter yang dipakai hanya satu lapisan dari jenis media yang sama, biasanya berupa pasir atau hancuran anthracite. dibagian paling atas, tetapi semakin kedalam, ukuran butiran semakin membesar secara berangsur-angsur seperti pada gambar 2.3., dimana diagram ukuran butiran membentuk garis lurus miring kebawah. Ruang pori butiran akan semakin lega, pada bagian saringan yang lebih dalam. Tentu saja pada permukaan saringan terdapat ruang pori yang paling kecil.

b. Dual-Medium Filter : Media filter yang dipakai terdiri dari dua lapisan dari jenis media yang berbeda, biasanya berupa pasir dan hancuran anthracite, yang pada kedalaman tertentu terputus, dan disekat dengan stratafikasi butiran yang heterogen (terdiri atas butiran pada berbagai ukuran dari kecil sampai besar), sehingga ruang porinya sangat kecil karena butiran yang lebih kecil mengisi pori yang ada. Seterusnya dimulai lagi stratafikasi tunggal yang baru dengan ukuran butiran yang lebih kecil, yang membesar pada arah kedalam saringan.

c. Multimedia Filter : Media filter yang dipakai lebih dari dua lapisan dari jenis media yang bermacam-macam, biasanya berupa hancuran anthracite, pasir, garnet dll. merupakan penerusan saringan media ganda, yang

mengalami sekat pada kedalaman kedua oleh stratafikasi butiran heterogen, dan mulai lagi dengan stratafikasi tunggal yang baru dengan ukuran butiran awal yang lebih kecil lagi, yang membesar pada arah kedalaman saringan.

Gambar 2.1 : Filtrasi menerus dengan pencucian butir partikel (single –medium filter) ( Ref 2, halaman 17)

Gambar 2.2 : Filtrasi jenis Dual-Medium Filter dan Multimedia Filter (Ref 2, halaman 18)

Keuntungan dari penggunaan filter lebih dari satu media antara lain : umur pengoperasian filtrasi lebih awet, laju filtrasi menjadi lebih besar dan berkemampuan lebih untuk menyaring partikel tersuspensi dan kekeruhan tinggi. Keuntungan tersebut berhubungan dengan : ukuran partikel media filter, perbedaan spesifik gravity media filter, dan gradasi partikel yang dipakai sebagai media filter.

2.2.2

Berdasarkan kecepatan filtrasi Media filter yang umum digunakan sebagai filter adalah pasir. Menurut kecepatan dan mekanisme pengalirannya, saringan pasir dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Saringan pasir cepat, Kecepatan filtrasi 4-10 m3/m2/jam, biasa didahului koagulasi dan flokulasi. 2. Saringan Pasir Lambat, Kecepatan filtrasi 0.1-0.2 m3/m2/jam, memungkinkan aktivitas biologi di permukaan media filter disebabkan karena adanya zat organik dan mikroorganisme dalam air buangan. 3. Saringan Bertekanan, tekanan bervariasi tergantung dari tekanan air baku dan gravitasi yang mendorong ke dalam filter.

Gambar untuk masing-masing jenis saringan disajikan pada gambar :

Gambar 2.3 : Saringan pasir cepat (Ref 2, halaman 20)

Gambar 2.4 : Saringan pasir lambat

Gambar 2.5 : Saringan bertekanan

(Ref 2, halaman 21)

2.2.3

Berdasarkan arah aliran : a. Upflow filter : Arah aliran filtrasi dari bawah ke atas dan pengoperasian membutuhkan tekanan.

b. Downflow filter : Arah aliran filtrasi ke atas secara gravitasi, pencucian membutuhkan tekanan.

c. Biflow filter Filtrasi dua arah aliran yang menggunakan drain di tengah media.

d. Horizontal flow filter Filtrasi secara seri dengan beberapa kompartemen, media di sepanjang aliran air baku.

Tabel 2.1 Jenis filter dipandang dari berbagai sudut pandang

No. 1.

Menurut sudut pandang Cara mengatur “operasi” filter

Type saringan

Keterangan

Filter terputus

Aliran air limbah yang disaring harus dihentikan, karena pori saringan sudah penuh endapan. Kemudian dilakukan prose membalik arah aliran yang biasa disebut beckwash Beckwash dilakukan bebarengan dengan proses penyaringan, sehingga operasi tidak perlu berhenti. Lahan cukup luas sehingga dalamnya saringa bisa kurang lebih 0,050 m

Filter menerus 2.

Kedalaman tumpukan butiran saringan

Filter dangkal

Filter konvensional

3.

Banyaknya lapsan saringan

Filter dalam Media tunggal Media ganda

4.

Perubahan gradasi saringan oleh aliran air

Multi media “Stratified” “Un-Stratified”

5.

Aliran air

6.

Cara pabrikasi

Kebawah Keatas “Peket” “Tailor Made”

Lahan agak terbatas, kedalaman 1,0 m Lahan sangat terbatas, kedalaman > 2,0 m Hanya satu lapis ukuran butiran berangsurangsur membesar kearah aliran Ada dua lapis dibatasi oleh kumpulan pertikel kecil Lebih dari dua lapisan Aliran air tidak cukup kuat mengacak dan merubah susuna gradasi saringan Aliran air sangat kuat mengacak dan merubah susuna gradasi saringan Aliran air mengalir secara grafitasi kebawah Arah aliran keatas karena pompa dari bawah Dibuat pabrik, sehingga tinggal pasang saja Dirancang, dibuat dan dipasang didalam IPAL

2.3 Stratafikasi Dari Butiran Partikel Filtrasi Sebagai bahan saringan, biasa dipakai batu kerikil, atau media lain seperti plastik atau “anthracite”. Di Indonesia paling disukai batu kerikil, karena mudah didapat dan dapat dipilih yang memiliki tekstur permukaan yang keras, tidak mudah larut dalam air. Disamping itu, kerikil yang terdapat dipasaran bahan bangunan berfariasi ukuran, sehingga saringan bisa memiliki stratafikasi bermacam-macam yan disesuaikan dengan kebutuhan .

Salah satu alasan mengapa pada lokasi yang lebih dalam, butiran sanringan semakin besar ukurannya adalah untuk menyediakan ruang pori yang lebih lega. Sehingga ketahanan suatu saringan “tersumbat” dapat dibuat lebih lama dan tidak perlu sering melakukan “back-washing”. Sebagai perbandingan, kita tengok saringan media yang dangkal hanya melakukan penyaringan pada beberapa millimeter dibagian atas saringan, tentu saja saringan cepat tersumbat dan operasi harus dihentikan untuk melakukan back-washing. Pada saringan multi media, ada pembatas yang disebut “intermixing” yang tersusun dari butiran yang heterogen. Tentu saja akan terjadi penyaringan yang lebih ketat pada lapisan ini, sehingga dengan demikian saringan multi media akan menghasilkan kualitas air limbah tersaring yang lebih unggul

2.4 Jenis Aliran Filtrasi Didalam praktek selalu dikehendaki kecepatan aliran melalui filtrasi yang memadai dan tidak terlalu sering untuk menghentikan operasi karena harus dilakukan back-washing. Oleh karena itu, harus dipahami faktor apa saja yang menentukan besarnya kecepatan aliran yaitu : 

semakin besar tinggi tekan yang mendorong aliran air limbah kedalam filter, maka akan semakin besar kecepatan aliran. Tinggi tekan ini bisa berasal dari tinggi rendaman aliran dibagian atas filter, atau memang didalam tengki diberikan tekanan kompresi udara yang menambah tinggi tekanan.



Semakin besar tahan didalam filter maka semakin kecil kecepatan alairan pada saat filter baru mengalami back-washing aliran sangat lancar, karena tahanan yang terjadi oleh endapan di dalam ruang pori sudah digelontorkan habis, tetapi setelah dipakai beberapa lama tahanan filter akan meningkat kembali karena pori-pori sudah mulai terisi lagi oleh endapan suspensi air didalam merencanakan filtrasi ada dua pilihan yang bertekanan dengan kecepatan aliran effluent dari saringan yaitu :



filtrasi dengan kecepatan aliran effluent yang tetap. Hal ini dapat dicapai dengan mengadakan kontrol terhadap influent atas effluent dari aliran air

limbah yang masuk kedalam filter. Biasanya digunakan pompa atau ambal untuk mengontrol influent aliran, sedangkan untuk effluent dipakai keran air yang dapat dikontrol secara manual atau secara makanis. Keran dibesarkan bila mana tinggi akan mulai membesar. 

filtrasi dengan kecepatan aliran effluent yang tidak tetap ( variabel ) disini aliran diberikan berkurang debitnya karena tidak dilakukan tindakan apa-apa meskipun “tinggi tekan” jelas bertambah besar. Bila mana debit air sudah turun sedemikian rupa melampaui batas minum, maka filtrasi dihentikan dan digantikan dengan back-washing.

2.5 Mekanisme Pembersihan Air Limbah/Air Baku Dengan Filtrasi Prinsip utama dari filtrasi adalah dengan proses penyaringan dimana bahan padat yang ada di dalam air limbah dicegat oleh butiran pasir / kerikil, sehinga tersangkut dan terkunci diantara partikel saringan. Tetapi yang menjadi masalah disini adalah tidak semua bahan padat dapat tersaring dengan cara seperti ini, karena adanya ukuran bahan padat didalam air limbah/air baku yang lebih kecil, sehingga bahan padat tersisa menerobos / lolos diantara celah pori. Disini berlaku mekanisme pengambilan bahan padat tersebut dengan sedimentasi atau “inertia impaction”, interseption, adhesi atau flocculation. Sebenarnya sulit mengatakan dengan pasti, mekanisme mana yang terjadi secara dominan didalam proses filtrasi tersebut. Tetapi, kalau diamati variasi kurva yang menggambarkan hubungan debit effluent dengan waktu filtrasi, maka adanya debit effluent yang berkurang sangat cepat, menggambarkan bahwa mekanisme yang terjadi adalah penyaringan bahan padat, karena bahan padat yang terjegat dan terkunci diantara pertikel saringan meningkatkan “tinggi tekan” dengan cepat dan mengurangi debit effluent. Tentu saja hal ini juga sangat tergantung pada konsentrasi suspensi bahan padat dari influent, atau pengaruh adanya “fluccolation” yaitu penggumpalan karena penambahan bahan kimia sebelum proses filtrasi dilakukan. Disamping itu ukuran butiran saringan termasuk distribusi, bentuk butir, berat jenis, angka pori dan kepadatan didalam media saringan sangat menentukan mekanisme mana yang akan berlaku selamafiltrasi.

Tabel 2.2 Jenis Mekanisme Yang Terjadi Dalam Filtrasi No.

MEKANISME

1.

Penyaringan

URAIAN

SKEMATIK

1. bahan padat yang lebih besar dari celah pori

(straining)

akan tertahan 2. bahan padat yang lebih kecil dari celah pori tapi

dalam

posisi

terkunci

2.

Sedimentasi (sedimentation)

Pada

saat

aliran

penurunan suspensi dibantu

mengalami

kecepatan, mengendap inertia

maka dengan

(kelembaman

massa) dari suspensi itu. Ruang pori melebar kecepatan turun dan suspensi mengendap

3.

Interception

Pada saat suspensi menyentuh bidang

permukaan

partikel

butiran saringan, maka suspensi lengket dan melekat pada pertikel tersebut

4.

Adhesi

Butiran suspensi berdaya lekat

(adhesion)

adhesi, karena sifat flocculant yang dimilikinya tertarik dan melekat pada permukaan partikel saringan

5.

flocculation

Butiran

suspensi

besar

menggandeng butiran kecil dan bergabung membentuk butiran yang

lebih

besar,

kemudian

butiran besar inilah yang diangkat .

2.6 Desain Saringan Dengan Media Granular Bagaimana membuat suatu desain filtrasi agar mencapai suatu efisien yang baik didalam menyangkut suspensi bahan padat kepada butir saringan, disertai dengan terbangunnya tinggi tekan secara perlahan sekali, sehingga frekuensi dari back-washing dapat ditekan seminimal mungkin? Apa yang harus diperhatikan agar tujuan itu tercapai? Tentu saja hanya bisa bermain dengan dua parameter utamanya saja yaitu : 

Karakteristik dari media saringan, yaitu ukuran butir, distribusi, bentuk, berat jenis dan komposisi dari partikel butiran saringan.disini akan diperoleh angka pori tertentu, yang kemudian disesuaikan dengan tebal saringan sehingga pada akhirnya diperoleh debit filtrasai dan tinggi tekan terbangun yang akan di peroleh.



Karakteristik dari air limbah, yang antara lain meliputu konsentrasi bahan padat, ukuran pertikel “flock” dan distribusi termasuk kekuatan / beban yang dimilikinya.

Saringan pasir hanya mampu mereduksi warna sekitar 20 – 25% saja. Dan untuk warna yang pekat saringan ini menjadi kurang efektif. Saringan ini akan efektif apabila menghadapi pengotoran yang ditentukan oleh bau ganggang dan akan kurang mengandung bahan-bahan makanan bagi mikroorganisme yang menggunakannya. Disamping itu saringan ini juga kurang efektif untuk beberapa jenis pengotoran kimiawi tertantu misalnya mangan. Untuk air limbah yang mengandung deterjen, saringan pasir hanya mampu mereduksi kekeruhan dan limbah karbol sama sekali tidak tersaring. Adapun umur pelayanan saringan sangat tergantung pada konsentrasi limbah dan gradasi saringan.

2.7 Pengendapan dan Penyerapan (Sedimentasi) Rongga antara butiran tanah / pasir akan berlaku sebagai kolam sedimentasi, selanjutnya kotoran halus akan mengendap di situdan tidak akan lolos lagi karena adanya daya adhesi dari butiran tanah / pasir yang mengikat kotoran. Selain itu proses penangkapan kotoran ini dapat pula dipercepat oleh adanya gelatine yang menyelimuti butiran pasir sebagai akibat adanya bakteri atau bahan kimia yang ikut terbawa dalam aliran.

Perkembangan dari proses

kehidupan disebut sebagai metabolisme biologis. Selama proses pengaliran air lewat rongga-rongga pori tanah, bakteri yang ikut terbawa akan terperangkap dalam rongga ini. Selanjutnya bakteri ini akan mengeluarkan lender yang dapat membentuk lapisan tipis di sekitar butiran pasir. Setelah beberapa waktu lapisan lender ini akan membentuk suatu lapisan yang terdiri dari kumpulan bakteri yang mampu menangkap, menyaring serta merubah bahan-bahan organik menjadi bahan yang lain melalui proses biokimia yang kompleks. Dengan demikian lapisan ini yang sering disebut sebagai schmutzdecke akan merupakan media kehidupan mikrorganisme ataupun bakteri yang sekaligus bekerja sebagai saringan yang efektif. (Ref 5, halaman 8)

2.8

Pencucian Balik (backwash) Pembilasan saringan pasir dilakukan dengan mengalirkan air bersih

dengan arah aliran yang berlawanan dengan arah aliran pada saat penyaringan. Selama pelaksanaan pembilasan bahan-bahan yang tertangkap di dalam media pasir akan terlepas dan akan dikeluarkan bersama-sama aliran air bilasan. Untuk membantu melepaskan bahan-bahan padat yang tertangkap di dalam mesia filter, biasanya sebelum air bilasan dialirkan, maka terlebih dahulu pasir diaduk dengan menginjeksikan udara yang bertekanan searah dengan aliran air pada saat pembilasan.

BAB III PROSES PERANCANGAN

3.1

Kualitas Air Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan alat filterisasi air, akan

tetapi kita harus mengetahui terlebih dahulu bagaimana air itu bisa disebut air bersih dan layak untuk diminum. Hal ini sangat penting dalam perancangan alat ini, karena tujuan utama dari alat ini adalah sebagai filter atau alat penjernih air sehingga air tersebut nantinya dapat atau layak untuk dapat langsung dikonsumsi atau diminum oleh manusia. Berdasarkan Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 1405/menkes/sk/xi/2002 tentang Persyaratan Kesehatan Lingkungan Kerja Perkantoran dan industri terdapat pengertian mengenai Air Bersih yaitu air yang dipergunakan

untuk

keperluan

sehari-hari

dan

kualitasnya

memenuhi

persyaratan kesehatan air bersih sesuai dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku dan dapat diminum apabila dimasak. Air baku untuk air minum rumah tangga, yang selanjutnya disebut air baku adalah air yang dapat berasal dari sumber air permukaan, cekungan air tanah dan/atau air hujan yangmemenuhi baku mutu tertentu sebagai air baku untuk air minum. Air minum adalah air minum rumah tangga yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Air limbah adalah air buangan yang berasal dari rumah tangga termasuk tinja manusia dari lingkungan

permukiman. Penyediaan air minum adalah kegiatan menyediakan air minum untuk memenuhi kebutuhan masyarakat agar mendapatkan kehidupan yang sehat, bersih, dan produktif. Parameter air yang penting ialah parameter fisika, kimia, biologis dan radiologis, yaitu sebagai berikut : a. Fisika 1. Kekeruhan 2. Warna 3. Rasa & bau 4. Endapan 5. Temperatur b. Kimia 1. Organik, antara lain: karbohidrat, minyak/ lemak/gemuk, pestisida, fenol, protein, deterjen, dll. 2. Anorganik, antara lain: kesadahan, klorida, logam berat, nitrogen, pH, fosfor,belerang, bahan-bahan beracun. 3. Gas-gas, antara lain: hidrogen sulfida, metan, oksigen. c. Biologi 1. Bakteri 2. Binatang 3. Tumbuh-tumbuhan 4. Protista 5. Virus d. Radiologi 1. Konduktivitas atau daya hantar

2. Pesistivitas 3. PTT atau TDS (Kemampuan air bersih untuk menghantarkan arus listrik

(Ref 3, halaman 20)

Adapun syarat – syarat dasar dari air minum adalah : 1. Bebas dari organisme berbahaya jenis Pathogen (penyebab penyakit) 2. Tidak mengandung senyawa yang mengandung efek berbahaya atau akut, dalam jangka panjang bagi kesehatan manusia. 3. Jernih atau bening (Tidak ada kekruhan terlihat. Tidak berwarna) 4. Tidak mengandung senyawa yang menyebabkan bau tertentu (berbau) dan tidak berasa. 5. Tidak menyebabkan korosi atau timbunan kerak pada jaringan suplai air.

Dari syarat diatas dapat kita simpulkan bahwa kualitas air minum yang baik bisa diartikan, air tersebut dalam keadaaan jernih dan tanpa warna, suhu berkisar 20-260C, tanpa cemaran kimiawi, tanpa cemaran organik dan nonorganik serta dengan komposisi mikro-biologis yang tidak membahayakan atau memadai untuk dikonsumsi manusia, tanpa harus melalui proses perebusan atau masak terlebih dahulu. Dianjurkan untuk mendisinfektan bila perlu, agar memproleh perlindungan yang aman dalam system filterisasinya, dan kualitas mikro-biologis air harus memiliki standard, sehingga tidak ada resiko bahwa air tersebut terjangkit penyakit, artinya tidak ada mikro-organisme yang bersifat pathogen didalam air yang akan diminum atau dikonsumsi.

3.2 Sumber Air/Air Baku

Air kotor atau limbah domestik sendiri terdiri atas dua jenis yaitu dalam bentuk grey water yaitu air buangan dari kamar mandi, cuci, dan dapur, sedangkan air buangan manusianya (tinja) disebut sebagai black water. Jumlah

air kotor yang dihasilkan oleh setiap orang adalah sebesar 70% dari pemakaian air bersih yang mana dari air bersih yang digunakan oleh kita hanya 30% terserap oleh tubuh, sisanya adalah sebagai air limbah, baik dalam bentuk black water maupun dalam bentuk grey water. Air kotor ini harus diperlakukan sebagai mana mestinya karena apabila dibuang begitu saja akan berdampak lagi kepada kita yang membuangnya, misalnya penyebaran bibit penyakit (bakteri, virus, dan sebagainya) melalui proses pencemaran sumber-sumber air yang dikonsumsi oleh kita sehingga menjadi sumber penyakit dilingkungan kita. Tetapi apabila diperlakukan dengan baik. Air kotor tersebut akan memberikan manfaat untuk lingkungan kita juga. Adapun indikator pencemaran terhadap lingkungan akibat air kotor yang tidak ditangani, antara lain :

Pada sumber air/air bersih :  Bakteri E.Colli, yang berasal dari kotoran manusia juga kotoran hewan  Perubahan kualitas air (fisika/kimia)

Pada lingkungan :  Kandungan bakteri E.Colli tinggi  Terjadinya bau akibat pembusukan  Biota air mati  Tumbuh gulma dengan pesat (Ref 2, halaman 9)

Sebaiknya air kotor disalurkan melalui sistem perpipaan sehingga air kotor tersebut tidak tersebar dan mencemari kemana-mana yang kemudian kita perlakukan dengan baik, yaitu melalui pengolahan, baik pengolahan sendiri skala rumah dengan sistem ekoteknologi yang pada saat ini banyak dikembangkan, yaitu dengan manggunakan tanaman air yang dapat menjadi estetika halaman atau lingkungan kita ataupun disalurkan ke sistem pengolahan terpusat untuk diolah menjadi air yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan di lingkungan.

Unsur penting dalam pengelolaan kualitas air adalah siklus hidrologi. Oleh sebab itu, prinsip dan pengertian siklus hidrologi harus dapat dipahami oleh manusia, sehinggaketersediaan kualitas air yang memenuhi syarat ada sepanjang hayat. Untuk menghindari terjadinya penurunan kualitas air, maka perlu dilakukan suatu pengolahan buangan, sehingga buangan tersebut dapat dibuang ke badan air terdekat(sungai, danau, rawa, laut) atau ke lingkungan sampai dapat melakukan asimiliasi ilmiah. Pengolahan buangan dapat dilakukan baik secara fisik, (penyaringan, sedimentasi, flotasi, membran filter) kimia (pertukaran ion, desinfeksi) maupun biologis (proses lumpur aktif, trickling filter, anaerobic digestion, lagoon) yang mana sangat bergantung dari karakteristik buangannya. Terdapat standart atau baku mutu yang menjadi patokan atau pegangan bagi ahli lingkungan untuk limbah yang dapat dibuang. Parameter – parameter kontaminan yang penting, meliputi unsur fisik (warna, bau, solid), kimia (organik, inorganik, gas) dan biologis (virus, protista, binatang, tanaman). Dua hal yang sangat penting adalah : bagaimana penanganan penyediaan air minum dan bagaimana penanganan buangan cairnya, karena hal tersebut akan sangat mempengaruhi kualitas air. Pengelolaan yang terpadu sangat dibutuhkan dan juga diperlukan, sehingga diharapkan tidak terjadi perubahankualitas air yang diakibatkan oleh aktivitas manusia secara drastis.

3.3

Warna Air Air yang ada di rawa-rawa biasanya berwarna sehingga tidak layak

dimanfaatkan secara langsung sebelum diolah untuk keperluan domestik dan industri. Penyebab warnanya adalah pelapukan (dekomposisi) zat organik seperti daun, kayu, binatang mati dan lain-lain. Asam humat yang berasal dari dekomposisi lignin inilah penyebab warna air, selain besi dalam wujud ferric humat. Secara umum dapat dikatakan, penyebab warna air ialah kation Ca, Mg, Fe, Mn. Oksida besi ini menyebabkan air berwarna kemerahan, oksida mangan menyebabkan air berwarna coklat kehitaman. Berkaitan dengan warna tersebut, jenisnya dapat dibedakan menjadi dua. Yang pertama disebut warna asli (true color), disebabkan oleh materi organik

berukuran koloid dan terlarut (dissolved solid). Contohnya air gambut. Dari hasil penelitian diketahui bahwa warna air gambut di Kalimantan, Sumatra, dan Sulawesi dapat dihilangkan dengan kombinasi koagulan alum sulfat, besi sulfat (ion trivalent) atau PAC dengan tanah liat setempat. Yang kedua ialah warna palsu (apparent color). Jenis ini disebabkan oleh zat tersuspensi dan zat terendapkan (coarse solid, partikel kasar) dan dapat dihilangkan dengan proses sentrifugasi, sedimentasi dan filtrasi. Secara alamiah air permukaan selalu kelihatan berwarna walaupun sebenarnya tidak berwarna. Pada saat hujan misalnya, sungai kelihatan berwarna coklat kemerahan karena mengandung suspensi lempung (red clay). Warna air permukaan juga dapat disebabkan oleh air limbah industri seperti pada proses dyeing di pabrik tekstil dan pulping di pabrik kertas, pertambangan/mining, refining/kilang minyak, industri makanan-minuman dan kimia. Dye wastes atau dye stuff adalah penyebab warna yang sangat tinggi. Bubur kayu (pulping wood) juga menghasilkan turunan (derivative) lignin yang tahan terhadap pengolahan biologi (biological treatment seperti activated sludge). Air yang berwarna karena pembusukan zat organik di rawa tidaklah beracun atau tidak berbahaya. Dampaknya hanya pada estetika yang tidak bisa diterima oleh masyarakat karena mereka lebih menyukai air yang tidak berwarna (colorless, non-colored water). Warna alami air ini kuning-kecoklatan (yellowbrownish) seperti air seni (urine) sehingga tidak disukai oleh masyarakat.

3.4

Perancangan filter Konvensional Jenis penyaringan konvensional adalah embrio bagi PDAM - PDAM

seluruh Indonesia dalam menerapkan teknologi pengolahan air dengan skala besar, banyak media yang dapat dimanfaatkan dari alat yang kaya ini. Pada mulanya nenek moyang kita sering menggunakan media-media seperti :



Biji Kelor, Biji Asam



Batu Krikil



Pasir



Arang



Ijuk



Dll

Tetapi pada perancangan alat filterisasi air (Water Treatment) ini hanya mengunakan tiga jenis media penyaringan. Kegunaan filter konvensional pada perancangan alat filterisasi air (Water Treatment) ini ditujukan agar air baku yang berasal dari sumur sudah dalam keadaan jernih dan sedikit mengandung flock-flock yang melayang (suspensi) didalam air, sehingga diharapkan nantinya air yang melalui media ini akan dalam kondisi yang lebih jernih dan tidak ada flocknya. Pada tahapan ini media yang akan digunakan adalah berupa Pasir Silika, Kerikil dan Arang.

3.4.1

Media – Media Filter

Pasir silika adalah silikat ( silika dioksidat, SiO2 ) yang merupakan batuan dengan berat jenis yang tinggi, biasanya dipakai hanya yang berukuran partikel kecil, biasanya dipakai sebagai media penyaring. Media ini berfungsi untuk menahan pertikel – pertikel yang masih melayang (suspensi) didalam air baku, sehingga partikel – pertikel kecil akan mengendap dipasir. Pada filter ini dipakai dua jenis Mesh (Ukuran) pasir silika, hal ini tujukan agar air baku yang masih mengandung flock tadi akan tersaring dengan sempurna. Adapun mesh (ukuran) Pasir silika yang digunakan adalah 0,7 dan 0,8-1,6 (dapat dilihat pada gambar 3.1).

Pasir Silika dengan Mesh 0,7

Pasir Silika dengan Mesh 0,8-1,6

Gambar 3.1 Media Pasir Silika

Dengan dua jenis mesh pasir tadi maka, apabila ada flock yang tidak tersaring pada mesh pertama maka hal tersebut akan ditanggulangi oleh mesh yang kedua, jadi setelah melalui kedua mesh pasir tadi diharapkan air baku tidak lagi mengandung flock-flock melayang (suspensi).

3.4.2

Pasir Silica Hitam (Anthracite) Anthracite adalah hasil dari proses “cracking” minyak bumi atau batu bara.

Anthracite

biasanya

berbentuk

pecahan

dengan

ukuran

keseragaman partikel yang tinggi. Material ini biasanya dipakai pada filter tunggal maupun filter ganda. Untuk proses pengolahan air minum harus diperhatikan supaya tidak ada zat yang bisa larut ke dalam air penyaring, misalnya zat anorganik ataup ion logam. Sifat dari Anthracite itu tergantung dari pembuatannya, misalnya dengan suhu yang tinggi, sedang atau rendah. Dalam media ini air yang sudah bersih dari flocknya tadi dan menjadi lebih jernih akan disaring lagi untuk menghilangkan rasa air, bau dan warna, Adapun arang yang dipakai pada filterisasi ini dapat dilihat pada gambar 3.2

Gambar 3.2 Anthracite 3.4.3

Kerikil

Pada media yang ketiga ini memiliki proses yang tidak jauh berbeda dengan media pasir silika, karena media kerikil berfungsi penyaring

flock-flock yang masih tersuspensi (melayang) didalam air, sehingga air yang dihasilkan dapat jauh lebih jernih dan lebih bersih Media kerikil yang dipakai pada filter ini ada dua jenis ukuran (Mesh). Mesh kerikil yang dipakai pada filter ini adalah 2-2,8 dan 2,8-4 (dapat dilihat pada gambar 3.3).

Kerikil dengan Mesh 2-2,8

kerikil dengan Mesh 2,8-4

Gambar 3.3 Media Kerikil

3.4.4

Manganese Greendsand

Pada media ini memiliki proses yang sensitif terhadap air dimana kandungan mangan yang terdapat pada air diikat, sehingga kandungan mangan dapat berkurang.

Gambar 3.4 Media Manganese Greendsand

3.4.5

Karbon Aktif

Karbon aktif dapat digunakan sebagai bahan pemucat, penyarap gas, penyerap logam, menghilangkan polutan mikro misalnya zat organik, detergen, bau, senyawa phenol dan lain sebagainya. Pada saringan karbon aktif ini terjadi proses adsorpsi, yaitu proses penyerapan zat-zat yang akan dihilangkan oleh permukaan karbon aktif. Apabila seluruh permukaan karbon aktif sudah jenuh, atau sudah tidak mampu lagi untuk menyerap, maka kualitas air yang disaring sudah tidak baik lagi, maka karbon aktif harus diganti dengan yang baru.

Gambar 3.5 Karbon Aktif

Dari uraian tadi maka, pada setiap media penyaringan memiliki kegunaan masing-masing, hal ini diharapkan agar penyaringan dapat berjalan dengan maksimal. Dari setiap media penyaringan sangat berpengaruh kepada media yang lainnya karena setiap media memiliki kerkaitan dan ketergantungan kepada media yang satu dengan yang lainnya. Dengan kata lain apabila salah media filter tadi ada yang bermasalah maka, akan menggangu kinerja dari media yang lainnya dan menyebabkan kinerja dari alat filterisasi ini tidak maksimal, sehingga hasil yang didapat dari penyaringan sangat tidak memuaskan. Dan hal ini juga dapat mengakibatkan media yang lain ikut bermasalah (rusak/kotor), bahkan yang lebih parah lagi dapat

mengakibatkan alat filterisasi dengan menggunakan membrane akan rusak dan tidak dapat dipakai lagi.

3.5

Perancangan Wadah Filter Konvensional Setelah kita membahas masalah media-media yang dipakai pada filter

konvensional maka, yang akan dibahas kemudian adalah tempat atau wadah dari media-media tersebut. Pada perancangan alat filterisasi air (Water Treatment) ini tempat atau wadah media untuk penyaringan berupa pasir silika, arang dan kerikil dipakai bahan pipa berukuran 8” dengan ketebalan 1 cm berbentuk tabung dengan ukuran diameter 18 cm dan tinggi 82 cm. didalam tabung ini dibuat penyanggah yang menggantung diatas permukaan dengan ukuran panjang 70 cm dan lebar 16 cm, yang dipasang lurus membelah tabung (dapat dilihat pada gambar3.6), hal ini ditujukan agar air baku yang masuk kedalam filter air ini dapat memiliki tekanan yang cukup (Kencang) karena filter konvensional ini hanya mengandalkan sistem gravitasi bumi seperti model filter Up-Flow.

Gambar 3.6 Wadah Filter Konvensional

Dalam filter ini juga terdapat potongan pipa lingkaran yang dipotong. Dibuat

menggantung tidak

menempel pada

dasar,

ini dipasang

agar

mempersempit laju air yang akan keluar dari filter, sehingga laju aliran air yang keluar dapat lebih kencang lagi (dapat dilihat pada gambar 3.5). Pada penyanggah yang berukuran 70 cm x 16 cm dibuat lima buah hamabalan-hambalan dengan ukuran yang berbeda-beda, hambalan inilah yang nantinya digunakan untuk wadah atau tempat menaruh media-media penyaring.

Gambar 3.7 Alas media filter pada setiap tingkat

Pada hambalan tingkat pertama dengan diisi dengan kerikil mesh 2,8-4 dicampur dengan pasir silika mesh 0,7-1,6, hambalan tingkat kedua diisi dengan media pasir silika hitam/anthracite, hambalan tingkat ketiga diisi dengan media manganese greendsand, hambalan tingkat keempat diisi dengan karbon aktif Dan hambalan yang terakhir diisi dengan pasir silika yang memiliki mesh 0,7-1,6. Setelah air baku masuk kedalam filter konvensional ini maka, hasil dari air filtrasi ini akan masuk kedalam alat filtrasi air dengan menggunakan system reverse osmosis.

3.6

Perancangan Filtrasi Air Dengan Menggunakan System Reverse Osmosis Pada filtasi air dengan system reverse osmosis atau sistem proses

pemurnian air ini ada beberapa jenis filter lagi yang harus dilewati oleh air hasil penyaringan dari filter konvensional, sehingga air yang sudah melewati filtrasi dengan menggunakan system reverse osmosis ini akan dapat langsung dikonsumsi oleh manusia, yang mana dengan proses ini air yang dihasilkan akan menghasilkan air yang benar-benar murni bebas dari kandungan-kandungan mineral serta zat-zat beracun lainnya. Osmosis terbalik adalah sebuah istilah teknologi yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah sebuah fenomena alam dalam sel hidup di mana molekul “solvent” (biasanya air) akan mengalir dari daerah “solute” rendah ke daerah “solute” tinggi melalui sebuah membran “semipermeable”. Membran “semipermeable” ini menunjuk ke membran sel atau membran apa pun yang memiliki struktur yang mirip atau bagian dari membran sel. Gerakan dari “solvent” berlanjut sampai sebuah konsentrasi yang seimbang tercapai di kedua sisi membran. Reverse Osmosis adalah suatu teknologi pemurnian air yang paling modern, yang menggunakan semipermeable membran, yang sangat efektif untuk mendapatkan kemurnian air dan ampu membersihkan air hingga 95-99% dari segala macam pencemar yang terkandung di dalam air sehingga menghasilkan air yang bersih dan murni. Osmosis adalah suatu proses alami dimana 2 macam larutan yang berbeda kepekatan/ konsentrasinya dipisahkan oleh sebuah membran semipermeabel, sehingga larutan yang lebih rendah kepekatannya akan bergerak menembus

membran semipermeabel menuju

cairan

yang

lebih tinggi

kepekatannya sampai terjadi keseimbangan kepekatan/ konsentrasi. Proses ini telah digunakan untuk mengolah air laut untuk mendapatkan air tawar sejak awal 1970-an.

Gambar 3.8 Proses Reverse Osmosis

Gambar 3.9 Laju Aliran pada sistem Reverse Osmosis (Ref 1, halaman 38)

3.7

Media – Media Penyaringan Sebelum System RO 3.7.1

Media Sedimentasi (pengendap)

Media berupa kasa dengan lubang yang sangat halus dengan ukuran panjang 30 cm dan berdiameter 10 cm, media ini adalah media awal dimana air hasil penyaringan dari filter konvensional masuk dan disaring untuk membersihkan atau menyaring partikel-partikel seperti debu-debu, karat, tanah, pasir dan lain – lain. Karena tidak menutup kemungkinan media pasir pada filter konvensional ada yang ikut terbawa oleh air hasil penyaringan. Apabila kasa sudah kotor atau tidak dapat bekerja maksimal maka dapat kita ganti dengan yang baru.

3.7.2

Media Karbon Aktif (arang aktif)

Sama seperti yang dipakai pada filter konvensional di tingkat keempat. Salah satu adsorban yang biasa diterapkan dalam pengolahan air minum (juga air limbah) adalah karbon aktif atau arang aktif. Arang ini digunakan untuk menghilangkan bau, warna, dan rasa air termasuk ionion logam berat. Karena merupakan fenomena permukaan maka semakin luas permukaan kontaknya makin tinggilah efisiensi pengolahannya. Syarat ini dapat dipenuhi oleh arang yang sudah diaktifkan sehingga menjadi porus dan kaya saluran kapiler. Yang belum aktif, ruang kapilernya masih ditutupi oleh pengotor berupa zat organik dan anorganik. Karbon aktif mempunyai daya serap terhadap zat lain seperti zat warna, CL2, SO2, organic halida, bau dan lain-lain. Oleh karena itu karbon aktif semakin besar manfaatnya seperti proses instalasi air siap minum, pengolahan limbah, untuk proses industri seperti SMG, untuk masker dan lain-lain. Dan biasanya bisa dipakai untuk proses pengolahan air siap minum. (Ref 4, halaman 27)

Proses pembuatan karbon aktif antara lain : a. Untuk Karbon Aktif Jenis Powder Berbahan dasar serbuk gergaji yang dibakar sehingga menjadi arang, kemudian arang dimasukan kedalam tungku dengan temperature diatas 10000C. b. Jenis Butiran (Granular) Berbahan dasar dari tempurung kelapa dan memiliki proses yang sama dengan karbon aktif jenis powder, yang membedakan adalah desain tungku.

3.8

Tahapan-tahapan dalam proses Reverse Osmosis Tahapan-tahapan yang harus diperhatikan dalam proses Reverse Osmosis, antara lain : 3.8.1

Sumber Air Baku

Sumber air sebagai bahan baku harus benar-benar yang berkualitas baik dari secara fisika maupun kimia serta kapasitasnya cukup atau berlebih sesuai dengan kapasitas output yang diharapkan. Sumber-sumber air yang ada dapat dimanfaatkan untuk keperluan air minum adalah

a. Air hujan Biasanya sebelum jatuh ke permukaan bumi akan mengalami pencemaran sehingga tidak memenuhi syarat apabila langsung diminum.

b. Air Permukaan tanah (surface water) Yaitu rawa, sungai, danau yang tidak dapat diminum sebelum melalui pengolahan karena mudah tercemar. Air permukaan yang layak dapat diketahui dengan data yang berkaitan dikumpulkan secara in-situ, yakni dari suatu kegiatan survey lapangan berupa :

penelusuran sungai-sungai, tempat-tempat penampungan air, seperti waduk, danau, atau empang.

c. Air dalam tanah (ground water) Yang terdiri dari air sumur dangkal dan air sumur dalam. Air sumur dangkal dianggap belum memenuhi syarat untuk diminum karena mudah tercemar. Di lain pihak sumur dalam yang sudah mengalami perjalanan panjang adalah air yang jauh lebih murni, dan pada umumnya

dapat

pemeriksaan

langsung

laboratorium

diminum, untuk

namun

memerlukan

memastikan

kualitasnya.

Keburukan dari pemakaian sumur dalam ini adalah apabila diambil terlalu banyak akan menimbulkan intrusi air asin dari air laut yang membuat sumber air jadi asin, biasanya daerah-daerah sekitar pantai.

d. Mata air (spring water) Sumber air untuk penyediaan air minum berdasarkan kualitasnya dapat dibedakan atas: Sumber yang bebas dari pengotoran (pollution), Sumber yangmengalami pemurniaan alamiah (natural purification), pengolahan

3.8.2

Sumber

yang

buatan

mendapatkan (artificial

proteksi

dengan treatment)

Proses Water Treatment Proses Water Treatment atau proses pengolahan air untuk umpan keketahapan mesin selanjutnya harus memenuhi persyaratan yang harus dipenuhi agar kondisi mesin selanjutnya tidak cepat rusak dan aus. Yang harus diperhatikan adalah

kapasitas filter- filter pendukung,

media yang digunakan, bahan tabung filter yang digunakan, perawatan yang dilakukan.

3.8.3

Mesin Reverse Osmosis Pada Proses Reverse Osmosis ini peralatan yang digunakan harus benar-benar heavy duty, tahan lama / tidak mudah rusak serta terjamin kualitasnya.

3.9

Media-Media Penyaringan Pada Mesin RO Terdapat beberapa media yang ada dalam mesin RO itu sendiri, yaitu : 3.9.1

Media Sedimentasi (pengendapan)

Air yang mengalir dari filter konvensional ketika pertama kali memasuki mesin Reverse Osmosis ini melewati media sediment dimana air disaring kembali pada media ini. Media ini berfungsi untuk penyaringan flockflock melayang (halus) yang tersuspensi didalam air, karena tidak menutup kemungkinan air hasil penyaringan pada filter konvensional masih mengandung flock-flock halus. Pada system Reverse Osmosis air hasil penyaringan dari filter konvensional masih harus melalui proses penyaringan dengan media sediment, media ini berfungsi untuk penyaringan flock-flock melayang yang tersuspensi didalam air, karena tidak menutup kemungkinan air hasil penyaringan pada filter konvensional masih mengandung flock-flock yang tersuspensi. Media dapat dilihat pada gambar 3.10

Gambar 3.10 Media Sediment

3.9.2

Media Karbon Aktif

Setelah melalui media sediment air baku kemudian melalui media karbon Aktif. Fungsi dari media ini tidak berbeda dengan media karbon aktif yang dipakai pada system konvensional, disini pun untuk penyerap gas, penyerap logam, menghilangkan polutan mikro misalnya zat organik, bau, phenol dan lain sebagainya. Yang membedakan hanyalah wadah dari carbon aktif in terbuat dari tabung yang dilapisi oleh kasa penyaring. Seperti terlihat pada gambar 3.11

.

Gambar 3.11 Media Karbon Aktif

3.9.3

Media Chlorin

Pada media ini fungsinya sebagai desinfektan, yang bertujuan untuk membunuh bakteri-bakteri pathogen yang terdapat dalam air. Sehingga air yang telah melalui media ini akan terbebas dari bakteri-bakteri pathogen dan juga mikro organisme penyebab penyakit. Setelah itu air akan diteruskan ke dalam membran Reverse Osmosis, dimana fungsi dan pengertiannya telah diuraikan diatas.

Gambar 3.12 Media Chlorin 3.9.4

Media Carbon Post

Media Carbon Post ini berfungsi untuk menjaga kualitas air hasil filterisasi serta menjamin air tidak berasa dan berwarna. Ini merupakan tahapan terakhir dari alat ini sebelum air ditampung dalam tangki reservoir.

Gambar 3.13 Mesin Filter Dengan Sistem Reverse Osmosis

3.10

Mekanisme Adsorpsi Adsorpsi ialah pengumpulan zat terlarut di permukaan media dan merupakan jenis adhesi yang terjadi pada zat padat atau zat cair yang kontak dengan zat lainnya. Proses ini menghasilkan akumulasi konsentrasi zat tertentu di permukaan media setelah terjadi kontak antarmuka atau bidang batas (paras, interface) cairan dengan cairan, cairan dengan gas atau cairan dengan padatan dalam waktu tertentu. Contohnya antara lain dehumidifikasi, yaitu pengeringan udara dengan desiccant (penyerap), pemisahan zat yang tidak diinginkan dari udara atau air menggunakan karbon aktif, ion exchanger untuk zat terlarut di dalam larutan dengan ion dari media exchanger. Artinya, pengolahan air minum dengan karbon aktif hanyalah salah satu dari terapan

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini berisikan tentang perhitungan dan hasil pengujian awal analisa perancangan, dan komponen-komponen pendukung serta hasil pengujian awal saat alat dioperasikan.

4.1 Filtrasi Konvensional

Pada filtrasi konvensional ini adalah filtrasi awal dimana air baku yang akan masuk kepada system Reverse Osmosis disaring terlebih dahulu. Sehingga nantinya menghasilkan air baku yang sudah bersih, karena sudah disaring terlebih dahulu oleh beberapa media yang terdapat pada filter konvensional ini, sehingga setelah masuk ke mesin Reverse Osmosis tidak terlalu berat bekerja dalam menyaring air baku ini untuk menjadi air bersih yang layak untuk dikonsumsi. Filter ini bahan pipa berukuran 8” dengan ketebalan 1 cm berbentuk tabung dengan ukuran diameter 18 cm dan tinggi 82 cm. didalam tabung ini dibuat penyanggah yang menggantung diatas permukaan dengan ukuran panjang 70 cm dan lebar 16 cm, yang dipasang lurus membelah tabung hal ini ditujukan agar air baku yang masuk kedalam filter air ini dapat memiliki tekanan yang cukup (Kencang) karena filter konvensional ini hanya mengandalkan sistem gravitasi bumi seperti model filter Up-Flow. Bentuk dari filter ini snediri dapat dilihat pada gambar 4.1.

Gambar 4.1 Tabung filter konvensional

Dimana diketahui :

Diameter (D)

=

18 cm = 0.18 m, r = 0.09 m

Tinggi

=

82 cm = 0.82 m

(t)

Volume Vtab Maka

= π x r2 x t

V = π x r2 x t = 3.14 x 0.092 x 0.82 = 0.0208 m3

Jadi Volume dari wadah filter konvensional ini adalah V = 0.0208 m3

Kemudian untuk menghitung

volume dari setiap tingkat ini pun

memakai volume keseluruhan dari tingkat bagian pertama sampai terakhir dikurangi volume dari sekat yang memotong.

Volume V

= π x r2 x t

Dimana diketahui

:

Diameter (D)

= 18 cm = 0.18m, r = 0.09 m

Tinggi

= bervariasi antara tingkat pertama sampai terakhir

(t)

: t1

= 70 cm, 0.7 m

t2

= 56 cm, 0.56 m

t3

= 42 cm, 0.42 m

t4

= 28 cm, 0.28 m

t5

= 14 cm, 0.14 m

Volume per tingkat tanpa sekat :

VT1

= π x r 2 x t1 = 3.14 x 0.092 x 0.7 = 0.0178 m3

VT2

= π x r 2 x t2 = 3.14 x 0.092 x 0.56 = 0.0142 m3

VT3

= π x r 2 x t3 = 3.14 x 0.092 x 0.42 = 0.0106 m3

VT4

= π x r 2 x t4 = 3.14 x 0.092 x 0.28 = 0.0071 m3

VT5

= π x r 2 x t5 = 3.14 x 0.092 x 0.14 = 0.0035 m3

Kemudian dihitung volume dari sekat per tingkatnya :

Volume sekat = p x l x t Dimana diketahui

:

Panjang

(p)

= 16 cm, = 0.16 m

Lebar

(l)

= 0.4 cm, = 0.04 m

Tinggi

(t)

= bervariasi antara tingkat pertama sampai terakhir

t1

= 70 cm, 0.7 m

t2

= 56 cm, 0.56 m

t3

= 42 cm, 0.42 m

t4

= 28 cm, 0.28 m

t5

= 14 cm, 0.14 m

VS1

= pxlxt

Maka :

= 0.16 x 0.04 x 0.7 = 0.0044 m3

VS2

= pxlxt = 0.16 x 0.04 x 0.56 = 0.0035 m3

VS3

= pxlxt = 0.16 x 0.04 x 0.42 = 0.0026 m3

VS4

= pxlxt = 0.16 x 0.04 x 0.28 = 0.0017 m3

VS5

= pxlxt = 0.16 x 0.04 x 0.14 = 0.0008

Kemudian dapat dihitung volume dari setiap tingkat adalah sebagai berikut : VTDS = VT – VS Maka, VTDS1 = VT1 – VS1 = 0.0178 - 0.0044 = 0.0134 m3

VTDS2 = VT2 – VS2 = 0.0142 - 0.0035 = 0.0107 m3

VTDS3 = VT3 – VS3 = 0.0178 - 0.0044 = 0.0080 m3

VTDS4 = VT4 – VS4 = 0.0071 - 0.0017 = 0.0054 m3

VTDS5 = VT5 – VS5 = 0.035 - 0.0008 = 0.0027 m3

Setelah didapat hasil dari volume pada setiap tingkat tersebut maka, dapat kita hitung kemudian laju aliran pada setiap tingkatnya.

q 1 = Cd.f 2.g.z

Dimana :

q1 = laju aliran keseluruhan pertama f = luas lubang x banyaknya lubang pada setiap sekat g = gravitasi ( 98

m ) dt 2

z = tinggi permukaan air * luas lubang 0.1 cm2 (Ref 3, halaman 25)

Asumsi Cd = 1.8 Nilai Cd didapat dengan cara mencari angka Reynold. Sehingga didapat : Re =

u.D v

u = Kecepatan aliran cairan (dimana u = 2.g.z )

Dimana :

D = diameter v = viskositas (dimana v =

 ) 

Suhu air : 32.22 O C

Nilai  dan  didapat dari tabel berikut :

Tabel 4.1 Sifat-sifat Air (Sifat-sifat zat cair jenuh)

Cp



K



C

(kJ/kg.OC)

Kg/m.s

W/m.s

Kg/m3

32

0

4,225

1,79.10 -3

0,566

999,8

40

4,44

4,208

1,55

0,575

999,8

50

10

4,195

1,31

0,585

999,2

60

15,56

4,186

1,12

0,595

998,6

70

21,11

4,179

9,8.10 -4

0,604

997,4

80

26,67

4,179

8,6

0,614

996,8

90

32,22

4,174

7,65

0,623

995,9

100

37,78

4,174

6,82

0,633

994,0

110

43,33

4,174

6,16

0,637

993,6

T O

F

T O

Sehingga didapat : v=

7.65 994.9

= 7.6 x 10-3 Maka : Re =

u.D v

Re =

2.g.z D v

Re =

2 x98 x0.14 x1.8 x10 1 7.6 x10 3

Re = 1.240 x 10 2

Kemudian : f1.1 = 17 . 0,1 cm2 = 17. 0.001 m3 = 0.017 m2 f1.1 = f1.2 = f1.3 = f1.4 = f1.5 = 0.017 m2 *setiap tingkat mempunyai 17 lubang q1.1 = Cd.f 2.g.z = 1.8 x 0.017

2 x98

m x0.14m dt 2

= 1.8 x 0.017 x 5.238 = 0.16

m3 dt

q1.1 = q 1.2 = q1.3 = q1.4 = q1.5 = 0.16

m3 dt

jadi q total adalah : q total = q1.1 + q1.2 + q1.3 + q1.4 + q 1.5 = 0.16 = 0.8

m3 m3 m3 m3 m3 + 0.16 +0.16 +0.16 + 0.16 dt dt dt dt dt m3 dt

Sedangkan untuk mendapatkan waktu yang diperlukan air untuk turun dari tingkat pertama hingga tingkat terakhir harus dicari terlebih danulu laju aliran yang kedua dengan menggunakan ketinggian dari tingkat pertama sampai dengan tingkat terakhir. Maka, perhitungannya adalah sebagai berikut :

q 2 = Cd.f 2.g.z Dimana :

q2 = laju aliran keseluruhan kedua f = luas lubang x banyaknya lubang pada setiap sekat g = gravitasi ( 98

m ) dt 2

z = tinggi permukaan air *Luas lubang 0,1 cm2 Asumsi : Cd = 1,8 f2.1 = 85 x 0.1 cm2

= 85 x 0.001 m2 = 0.085 m2

f2.2 = 68 x 0.1 cm2

= 68 x 0.001 m2 = 0.068 m2

f2.3 = 51 x 0.1 cm2

= 51 x 0.001 m2 = 0.051 m2

f2.4 = 34 x 0.1 cm2

= 34 x 0.001 m2 = 0.034 m2

f2.5 = 17 x 0.1 cm2

= 17 x 0.001 m2 = 0.017 m2

z2.1 = 70 cm = 0.7 m z2.2 = 56 cm = 0.56 m z2.3 = 42 cm = 0.42 m z2.4 = 28 cm = 0.28 m z2.5 = 14 cm = 0.14 m q 2.1 = Cd.f2.1 2.g.z 2.1 = 1.8 x 0.085

2 x98

m x 0 .7 m dt 2

= 1.8 x 0.085 x 11.71 = 1.79

m3 dt

q2.2 = Cd.f2.2 2.g.z 2.2

= 1.8 x 0.068

2 x98

m x0.56m dt 2

= 1.8 x 0.068 x 10.47 = 1.28

m3 dt

q 2.3 = Cd.f2.3 2.g .z 2.3 = 1.8 x 0.051

2 x98

m x0.42m dt 2

= 1.8 x 0.051 x 9.07 = 0.83

m3 dt

q 2.4 = Cd.f2.4 2.g.z 2.4 = 1.8 x 0.034

2 x98

m x0.28m dt 2

= 1.8 x 0.034 x 7.40 = 0.45

m3 dt

q 2.5 = Cd.f2.5 2.g.z 2.5 = 1.8 x 0.017

2 x98

m x0.14m dt 2

= 1.8 x 0.017 x 5.23 = 0.16

m3 dt

jadi q total adalah : q total = q2.1 + q2.2 + q2.3 + q2.4 + q 2.5 = 1.79

m3 m3 m3 m3 m3 + 1.28 + 0.83 + 0.45 + 0.16 dt dt dt dt dt

m3 = 4.51 dt

Tabel 4.2 Perbandingan antara Cd, f, z dan q

No

Cd

f1

f2

z1

z2

q1

q2

1

1.8

0.017

0.85

0.14

0.7

0.16

1.79

2

1.8

0.017

0.68

0.14

0.56

0.16

1.28

3

1.8

0.017

0.51

0.14

0.42

0.16

0.83

4

1.8

0.017

0.34

0.14

0.28

0.16

0.45

5

1.8

0.017

0.17

0.14

0.14

0.16

0.16

0.85

2.55

0.8

4.51

total

Cd

Gambar 4.3 Diagram perbandingan antara CD, f, z dan q

5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

Cd f1 f2 z1 z2 q1 q2

1

2

3

4

5

total

f1, f2, z1, z2 q1, q2

Setelah mendapat nilai volume dan laju aliran dari setiap tingkat pada filter konvensional ini, selanjutnya dicari waktu yang diperlukan air tersebut untuk turun dari tingkat pertama sampai kepada tingkat terakhir. q=

V V maka t = q t

Dimana :

V = Volume q = Laju Aliran t = waktu

Diketahui : q2.1 = 1,79

m3 dt

q2.2 = 1,28

m3 dt

q2.3 = 0,83

m3 dt

q2.4 = 0,45

m3 dt

q2.5 = 0,16

m3 dt

V1 = 0,0134 m3 V2 = 0,0107 m3 V3 = 0,0080 m3 V4 = 0,0054 m3 V5 = 0,0027 m3

Sehingga : t1 =

=

V1 q 2.1 0,0134m 3 m3 1,79 dt

= 0,007 dt

t2 =

=

V2 q 2.2 0,0107m 3 m3 1,28 dt

= 0,008 dt

t3 =

=

V3 q 2.3 0,080m 3 m3 0,83 dt

= 0,009 dt

t4 =

=

V4 q 2.4 0,0054m 3 m3 0,45 dt

= 0,012 dt

t5 =

=

V5 q 2.5 0,0027m 3 m3 0,16 dt

= 0,016 dt

Maka waktu total yang diperlukan untuk turunnya air dari tingkat pertama hingga tingkat terakhir adalah :

t total = t1 + t2 + t.3 + t4 + t.5 = 0,007 dt + 0,008 dt + 0,009 dt + 0,012 dt + 0,016 dt

= 0,052 dt

4.2

Tahapan Dalam Sistem Reverse Osmosis Pada filter ini tidak tedapat perhitungan karena alat ini lebih dilihat kepada

system penyaringannya, pada sitem reverse osmosis ini yang dapat diamati adalah hasil dari penyaringannya dimana air hasil penyaringan ini akan langsung dikonsumsi oleh manusia. Layak atau tidaknya air hasil penyaringan dari system revese osmosis ini dapat diketahui dengan cara uji laboratorium. Uji laboratorium ini ditujukan agar dapat terlihat hasil dari penyaringan dan zat-zat apa saja yang disaring oleh filterisasi dengan system reverse osmosis. Hasil dari air ini telah diuji laboratorium di Dinas Kesehatan Kota Tangerang Dan hasil uji laboratorium dari hasil penyaringan ini dapat terlihat pada lembar lampiran-lampiran. Dalam proses ini (Reverse Osmosis) ada tahapan-tahapan yang harus diperhatikan antara lain :



Sumber Air Baku

Sumber air sebagai bahan baku harus benar-benar yang berkualitas baik dari secara fisika maupun kimia serta kapasitasnya cukup atau berlebih sesuai dengan kapasitas output yang diharapkan. Pada sumber air baku ini air yang akan masuk harus mempunyai kekeruhan maksimal 10 NTU., karena dapat tersaring dengan filterisasi awal (konvensional). Sehingga tidak membuat kerja dari Reverse Osmosis tidak berat dan dapat memperpanjang umur mesin.



Proses Water Treatment

Proses water treatment atau proses pengolahan air untuk umpan ke tahapan mesin selanjutnya harus memenuhi persyaratan yang harus dipenuhi agar kondisi mesin selanjutnya tidak cepat rusak atau aus. Yang harus diperhatikan adalah : kapasitas filter pendukung, media yang digunakan, bahan tabung filter yang digunakan, dan perawatan yang

dilakukan. Pada filter konvensional ini digunakan media-media yang mempunyai fungsi masing-masing.



Jenis Reverse Osmosis

Untuk proses reverse osmosis ini peralatan yang digunakan harus benarbenar hapy duty, tahan lama, tidak mudah rusak, dan tahan untuk kerja berat. Proses reverse osmosis ini harus disesuaikan dengan kualitas air bahan baku agar kondisi serta kualitas air hasil benar-benar sempurna, dan harus dilakukan perawatan yang kontinyu serta pemilihan bahanbahan yang berkualitas.

BAB V PENUTUP

5.1

Kesimpulan

Pada pertama kali air baku masuk akan langsung disaring terlebih dahulu oleh filter konvensional ini dimana filter ini berfungsi sebagai filter awal yang menyaring air yang masih mempunyai parameter – parameter diatas batas yang ditentukan. Setelah melalui filter konvensional ini maka air dialirkan kepada mesin system Reverse Osmosis yang juga system penyaringan air dengan teknologi pemurnian air yang paling modern dengan menggunakan membran semi permabel dengan diameter membran 0.0001 mikron atau 500.000 kali lebiuh kecil dari sehelai rambut. Perancangan alat filterisasi air (Water Treatment) ini menggunakan jenis penyaringan filtrasi jenis konvensional pada. Pada jenis konvensional dipakai media-media sebagai berikut :

1. Pasir silica/kerikil 2. Pasir silika hitam/anthracite 3. Manganese greend sand 4. Karbon aktif 5. Pasir silica/kerikil

filter konvensional ini adalah awal dimana air baku yang berupa air tanah masuk dan langsung disaring dengan menggunakan kelima media diatas. Fungsi dari filter konvensional INI adalah segagai filter awal dimana air baku yang banayak mengandung floco-flock yang tersuspensi di dalam air ini disarng dan hasilnya akan lebih jernih sehingga air hasil penayringan dari filter ini sudah layak untuk menjadi air baku untuk filterisasi dengan system reverse osmosis, karena system reverse osmosis ini adalah system penyaringan dengan teknologi pemurnian air yang paling modern dengan menggunakan membran semipermiabel dengan diameter membrane 0,0001 mikron atau 500.000 kali lebih kecil dari sehelai rambut. Sehingga air yang dihasilkan dari filterisasi ini dapat langsung dikonsumsi oleh manusia tanpa harus melalui proses pemanasan dan perebusan terlebih dahulu. Pada system reverse osmosis air baku (air hasil penyaringan dengan filter konvensional) akan melewati bebrapa madia penyaringan lagi diantaranya :

1. media sediment 2. media karbon aktif 3. media clorin 4. membrane reverse osmosis 5. carbon post

denagan media-media diatas diharapkan agar air baku dapat disaring secara maksimal dan menghasilkan air murni yang maksimal pula.

5.2

Keuntungan dan kerugian filtrasi konvensional

Keuntungan dari filtrasi konvensional

a. Efektif Filtrasi awal merupakaninstansi pengolahan yang dapat berdiri sendiri sekaligus dapat memperbaiki kualitas secara fisik, kimia, biologis bahkan

dapat menghilangkan bakteri pathogen tetapi dengan ketentuan operasi dan pemeliharaan filterdilakukan secara benar dan baik.

b. Murah Karena pada dasarnya saringan pasir lambat tidak memerlukan energi dan bahan kimia serta pembuatannya tidak memerlukan biaya besar, biaya konstruksinya akan lebih murah dari biaya konstruksi saringan pasiur cepat.

c. Sederhana Karena operasi dan pemeliharaannya murah, tidak memerlukan tenaga khusus yang terdidik dan terampil.

Kerugian dari filtrasi konvensional

a. Sangat sensitive dengan variasi pH air baku

b. Waktu pengendapan air baku cukup lama, sehingga proses filtrasi juga berlangsung lama apabila kapasitas besar.

c. Karena pencucian umumnya dilakukan secara manual sehiungga akan membutuhkan tenaga manusia, tetapi dalam skala kecil tidak terlalu berat.

5.3

Saran

Dari hasl perhitungan dan pengamatan dari perancangan alat filterisasi (Water Treatment) ini maka dapat dikemukakan beberapa saran yang sangat penting antara lain : 

untuk memperpanjang umur dari alat ini maka perlu dilakukan perawatan secara berkala .



pada filter konvensional haris dilakukan back-wash setiap 6 bulan sekali, dan melakukan pengantian media penyaring setiap 12 bulan atau setahun sekali.



untuk filter modern dengan sytem reverse osmosis harus dilakukan back-wash setiap 2-3 minggu sekali dan penggantian media sediment setiap 6 bulan, sedangkan untuk media karbon aktif dan clorin diganti setiap 12 bulan sekali.



membrane reverse osmosi dapat dilakukan penggatian setiap 18 bulan atau 1,5 tahun sekali.

DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim, Leaflet Instalasi Pengolahan Air Minum PDAM Kodya Dati II Tangerang. PDAM Tirta Benteng Kota Tangerang, Tangerang 1995

2. Anonim,

Pengolahan Air Limbah. PDAM Tirta Benteng

Kota

Tangerang, Tangerang 1999

3. Dugdale RH dan Bambang Priambodo, Mekanika Fluida Seri Pedoman Godwin, Edisi 3, Erlangga, Jakarta 1986

4. Hindarko S, Mengolah Air Limbah Supaya Tidak Mencemari Orang Lain, Edisi I, Esha, Jakarta 2003

5. Huisman L, Mechanical Filtration, Sanitary Engineering Department 2004

6. Raldi Aranto Koestoer, Dr, Ir., Perpindahan Panas Untuk Mahasiswa Teknik, Edisi I, Salemba Teknika, Jakarta 2002

PROSES PEMBUATAN WADAH FILTER KONVENSIONAL

PROSES PEMBUATAN WADAH FILTER KONVENSIONAL

MESIN FILTRASI AIR SISTEM REVERSE OSMOSIS DENGAN FILTRASI AWAL