ABSTRAK Meningkatnya aktivitas manusia dan pertumbuhan jumlah penduduk menyebabkan bertambahnya jumlah limbah yang berdampak langsung terhadap lingkungan, termasuk air limbah. Salah satu teknologi pengolahan air secara sederhana yang dapat diaplikasikan dengan mudah, efisien, dan ramah lingkungan adalah dengan menggunakan saringan keramik. Saringan keramik yang akan dibuat dan diaplikasikan berbahan baku tanah liat dan arang batok kelapa. Kedua bahan tersebut mudah ditemukan dan ramah lingkungan. Arang batok kelapa adalah bahan berpori yang dapat menyaring air dan dipakai sebagai bahan untuk penyaringan air sederhana yang dapat menjernihkan air kotor. Tanah liat bersifat plastis saat basah dan berubah menjadi keras dan tahan terhadap air setelah mengalami proses pengeringan dan pembakaran. Tujuan penelitian ini adalah membuat rancangan komposisi yang tepat untuk saringan keramik, mengukur kuat tekan yang dapat ditahan saringan keramik, mengetahui banyaknya air yang dapat melewati saringan keramik, dan menguji kualitas air yang telah disaring oleh saringan keramik. Saringan keramik dibuat dengan menggunakan bahan baku tanah liat dan arang batok kelapa dengan rancangan komposisi campurannya adalah 50%:50%, 60%:40%, 70%:30%, 80%:20%, 90%:10%, dan 100% tanah liat. Bentuknya lingkaran dengan diameter 10 cm dan tebal 2 cm. Masing-masing variasi komposisi saringan keramik dibuat sebanyak 10 buah dan diharapkan diperoleh minimal 5 buah benda uji yang dapat digunakan untuk pengujian selanjutnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposisi bahan baku saringan keramik yang terbaik adalah yang persentasenya 50% tanah liat dan 50% arang batok kelapa, yaitu benda uji F. Kecepatan kelolosan air yang melewati saringan keramik benda uji F adalah 1,11 ml/menit, kuat tekan yang dapat ditahan benda uji F sebesar 0,701 MPa, dan kualitas filtratnya air kelas I (Peraturan Gubernur Bali No.16/2016) dengan umpan air kelas III. Kata kunci: air, air limbah, saringan keramik, tanah liat, arang batok kelapa.
i
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul “Pemanfaatan Arang Batok Kelapa Dan Tanah Liat Sebagai Bahan Baku Saringan Keramik Ramah Lingkungan”. Terwujudnya tugas akhir ini tidak akan berhasil tanpa bantuan, bimbingan, saran, dan motivasi dari berbagai pihak yang telah membantu. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada Ibu Dr.Ir. Yenni Ciawi dan Bapak Prof. Dr. Ir. I Made Alit Karyawan Salain, DEA selaku dosen pembimbing, orang tua yang memberikan dukungan moril maupun materiil, dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan yang telah banyak membantu serta memotivasi sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan yang karena keterbatasan kemampuan dan pengalaman penulis. Namun, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca sebagai masukan untuk menyempurnakan tugas akhir ini. Terakhir, penulis mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca.
Denpasar,
Nopember 2016
Penulis
ii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ABSTRAK ................................................................................................................i UCAPAN TERIMA KASIH ...................................................................................ii DAFTAR ISI .............................................................................................................iii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................v DAFTAR TABEL ....................................................................................................vi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..............................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah.........................................................................................2 1.3 Tujuan Penelitian ..........................................................................................2 1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................................3 1.5 Ruang Lingkup Permasalahan dan Batasan Masalah ...................................3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air .................................................................................................................4 2.1.1 Sumber Air .........................................................................................5 2.1.2 Manfaat Air.........................................................................................5 2.1.3 Penggolongan Air. ..............................................................................6 2.1.4 Karakteristik Air .................................................................................6 2.1.5 Mikrobiologi Air.................................................................................9 2.1.6 Air Bersih ...........................................................................................10 2.1.7 Air Minum ..........................................................................................10 2.1.8 Pencemaran Air ..................................................................................15 2.1.9 Pengolahan Air ...................................................................................15 2.2 Penyaringan Air ............................................................................................15 2.3 Keramik ........................................................................................................18 2.3.1 Klasifikasi Keramik ...........................................................................19 2.3.2 Sifat Keramik .....................................................................................19 2.3.3 Bahan Baku Keramik .........................................................................21 2.3.4 Pembuatan Keramik ...........................................................................22 2.4 Tanah Liat .....................................................................................................26 2.5 Arang Batok Kelapa .....................................................................................27 2.6 Kuat Tekan ...................................................................................................28 2.7 Penelitian yang Sudah Dilakukan .................................................................28 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat Penelitian .........................................................................................30 3.2 Alat dan Bahan .............................................................................................30
iii
3.3 3.4 3.5 3.6 3.7
Skema Rancangan Saringan Keramik ..........................................................35 Pembuatan Benda Uji ...................................................................................35 Air Umpan untuk Pengujian .........................................................................36 Skema Kerangka Penelitian ..........................................................................37 Metode Pengujian Saringan Keramik ...........................................................38 3.7.1 Pengujian Kecepatan Aliran Air ........................................................38 3.7.2 Pengujian Kuat Tekan Saringan Keramik ..........................................39 3.7.3 Pengujian Kualitas Air .......................................................................39 3.7.4 Analisis Data ......................................................................................39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN 4.1 Hasil Pengujian Tanah ..................................................................................40 4.2 Hasil Rencana Campuran Tanah Liat dan Arang Batok Kelapa ..................40 4.3 Hasil Pengujian Tahap 1 ...............................................................................41 4.3.1 Hasil Pengujian Kecepatan Aliran Air ...............................................41 4.3.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan...............................................................42 4.3.3 Hasil Pengujian Kualitas Air Tahap 1 ................................................44 4.4 Hasil Pengujian Tahap 2 ...............................................................................47 4.4.1 Hasil Pengujian Kualitas Air Tahap 2 ................................................47 BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan .......................................................................................................53 5.2 Saran .............................................................................................................53 DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................55 LAMPIRAN A PROSES PEMBUATAN SARINGAN KERAMIK ...................57 LAMPIRAN B PEMERIKSAAN KANDUNGAN TANAH ................................62 LAMPIRAN C HASIL PENGUJIAN KUAT TEKAN SARINGAN KERAMIK .....................................................................................69 LAMPIRAN D HASIL PENGUJIAN KECEPATAN ALIRAN DAN KUALITAS AIR ...........................................................................70 LAMPIRAN E DOKUMENTASI PENELITIAN ................................................73
iv
DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar A.1 Gambar A.2 Gambar A.3 Gambar A.4 Gambar A.5 Gambar A.6 Gambar A.7 Gambar A.8 Gambar E.1 Gambar E.2 Gambar E.3 Gambar E.4 Gambar E.5 Gambar E.6 Gambar E.7 Gambar E.8 Gambar E.9
Pot mill ...............................................................................................31 Alat pemutar pot mill ..........................................................................31 Kain untuk pengeringan .....................................................................32 Alat pencetak ......................................................................................32 Oven/tungku pembakaran ...................................................................33 Tanah liat ............................................................................................33 Arang batok kelapa .............................................................................34 Air baku Waduk Muara Nusa Dua .....................................................34 Diameter saringan keramik.................................................................35 Diagram alur penelitian ......................................................................37 Grafik kecepatan melewatkan air .......................................................42 Grafik kuat tekan saringan keramik ...................................................43 Grafik hasil pengujian BOD tahap 1 ..................................................45 Grafik hasil pengujian COD tahap 1 ..................................................46 Grafik hasil pengujian kekeruhan tahap 1 ..........................................46 Grafik hasil pengujian BOD tahap 2 ..................................................49 Grafik hasil pengujian COD tahap 2 ..................................................49 Grafik hasil pengujian kekeruhan tahap 2 ..........................................50 Grafik hasil pengujian timbal (Pb) tahap 2.........................................51 Grafik hasil pengujian coliform tahap 2 .............................................51 Grafik hasil pengujian E.Coli tahap 2 ................................................52 Penimbangan bahan baku ...................................................................57 Proses pencampuran dan penggilingan ..............................................58 Hasil adonan campuran setelah digiling dan diletakkan di atas kain saring ..................................................................................................58 Hasil adonan campuran yang sudah siap dibentuk .............................59 Saringan keramik yang sudah dicetak ................................................60 Saringan keramik yang sudah siap untuk dibakar ..............................60 Saringan keramik yang sudah dibakar ................................................61 Saringan keramik yang rusak setelah dibakar ....................................61 Perebusan piknometer ........................................................................73 Alat cassagranda .................................................................................73 Oven ...................................................................................................73 Pengujian batas plastis ........................................................................73 Alat desak untuk menguji kuat tekan ..................................................74 Proses pengujian kuat tekan ................................................................74 Proses pengambilan air baku di Waduk Muara Nusa Dua, Bali ........75 Proses pengujian kecepatan aliran air .................................................75 Air baku dan air sampel yang telah disaring.........................................76
v
DAFTAR TABEL Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel
2.1 2.2 2.3 3.1 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 B.1 B.2 B.3 B.4 C.1 D.1 D.2 D.3
Peraturan Gubernur Bali Nomor 16 Tahun 2016 ...............................12 Nilai indeks plastisitas, macam tanah, dan kohesi .............................27 Harga-harga batas Atterberg untuk lempung .....................................27 Komposisi campuran bahan dan rencana saringan keramik...............36 Hasil pengujian tanah liat ...................................................................40 Hasil rencana campuran benda uji ......................................................41 Hasil rata-rata kecepatan melewatkan air ..........................................41 Hasil pengujian kuat tekan ................................................................43 Hasil uji kualitas air tahap 1 ...............................................................44 Hasil uji kualitas air tahap 2 ...............................................................48 Hasil pemeriksaan kadar air tanah liat................................................63 Hasil pemeriksaan berat jenis tanah liat .............................................64 Hasil pemeriksaan batas cair tanah liat ..............................................67 Hasil pemeriksaan batas plastis tanah liat ..........................................68 Hasil uji kuat tekan saringan keramik ................................................69 Hasil pengujian air melewati saringan keramik .................................70 Laporan hasil pengujian tahap 1 .........................................................71 Laporan hasil pengujian tahap 2 .........................................................72
vi
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Indonesia sebagai negara berkembang mengalami pertumbuhan jumlah
penduduk yang tidak terkendali. Hal ini tentu saja sangat berdampak pada pertambahan jumlah limbah yang dihasilkan sehingga berpengaruh sekali terhadap lingkungan, contohnya air limbah. Adapun pengertian air limbah adalah air yang telah mengalami penurunan kualitas, yang merupakan hasil dari berbagai kegiatan manusia sehari-hari. Air limbah biasanya dialirkan melalui saluran air kombinasi atau saluran sanitasi, dan diolah di fasilitas pengolahan air limbah. Air limbah yang telah diolah dilepaskan ke badan air penerima melalui saluran pengeluaran air limbah. Kebutuhan air bersih di Indonesia menjadi sangat penting karena permintaan air bersih terus meningkat. Di Indonesia sendiri, saat ini teknologi pengolahan air bersih sudah semakin beragam jenisnya. Salah satunya adalah pengolahan air secara sederhana yang dapat dilakukan dengan menggunakan alat dan bahan yang mudah ditemukan di sekitar kita. Pengolahan air secara sederhana dilakukan untuk memanfaatkan air limbah agar bisa digunakan dan dikonsumsi, contohnya saringan kapas, saringan katun, aerasi, saringan pasir lambat, saringan pasir cepat, gravity fed filtering system, saringan arang, saringan air tradisional, saringan cadas, dan saringan keramik. Dari beberapa macam pengolahan air secara sederhana yang telah disebutkan. Salah satu pengolahan air yang dibuat dan dipergunakan dalam penelitian ini adalah saringan keramik. Bahan dari saringan keramik yang akan digunakan merupakan campuran tanah liat dan arang batok kelapa. Kedua bahan campuran tersebut ramah lingkungan dan mudah diperoleh. Saringan keramik ini diharapkan dapat menghilangkan bakteri, kuman, zat berbahaya lainnya, dan mampu menjernihkan air. Dalam
penelitian
pembuatan
saringan
keramik,
harus
dirancang
perbandingan komposisi bahan campuran agar dapat terbentuk dan dapat menyaring air. Setelah dapat dibentuk dan diproses saringan keramik akan diuji
1
coba untuk mendapatkan kecepatan aliran air dan kualitas air yang telah melewati saringan keramik. Dengan pengujian tersebut akan diketahui kecepatan saringan untuk melewatkan air dan air hasil dari saringan tersebut dapat digunakan dalam hal apa saja dalam kegiatan sehari-hari. Selain itu dilakukan pengujian dengan menguji kuat tekan yang dapat diterima saringan keramik tersebut, agar pada saat digunakan saringan keramik dapat menahan tekanan yang diberikan oleh air.
1.2
Rumusan Masalah Dari latar belakang tersebut, dapat dirumuskan pokok permasalahan
sebagai berikut: 1. Berapakah komposisi bahan baku saringan keramik yang dibuat dari campuran tanah liat dengan arang batok kelapa? 2. Berapakah kecepatan aliran air yang dapat melewati saringan keramik tersebut? 3. Berapakah kuat tekan yang dapat diterima saringan keramik tersebut? 4. Bagaimanakah kualitas air yang telah disaring menggunakan saringan keramik tersebut?
1.3
Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk: 1. Menentukan komposisi bahan untuk pembuatan saringan keramik yang dibuat dari campuran tanah liat dan arang batok kelapa. 2. Menentukan
kecepatan aliran air yang dapat melewati saringan
keramik tersebut. 3.
Menentukan kuat tekan yang dapat diterima saringan keramik tersebut.
4. Mengukur
kualitas
air
yang
telah
disaring
menggunakan
menggunakan saringan keramik tersebut.
2
1.4
Manfaat Penelitian 1.
Bagi mahasiswa dapat mengetahui aplikasi saringan keramik.
2.
Dapat memberikan sebuah terobosan baru dalam melakukan penjernihan air.
3.
Dapat bermanfaat bagi masyarakat di daerah pedesaan yang belum ada jaringan PDAM yang hanya memanfaatkan air sungai, danau, dan sumber air lainnya sebagai kebutuhan sehari-hari.
4.
Dapat digunakan dan dimanfaatkan pada daerah bencana alam sebagai penyaring air untuk air bersih.
1.5
Ruang Lingkup Permasalahan dan Batasan Masalah Ruang lingkup pembahasan pada tugas akhir ini hanya meliputi pembuatan
saringan keramik berbasis tanah liat dan arang batok kelapa pada pengolahan air dan menentukan komposisi bahan yang dapat digunakan sebagai saringan keramik. Komposisi tanah liat dan arang batok kelapa untuk pembuatan saringan keramik, yaitu: 100% : 0%, 90% : 10%, 80% : 20%, 70% : 30%, 60% : 40%, 50% : 50%.
3
