i
Kode/Nama Bidang Ilmu: 445/Teknik Material (Ilmu Bahan)
LAPORAN HIBAH PENELITIAN MAGISTER TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS UDAYANA
PEMBUATAN FILTER KERAMIK UNTUK PRODUKSI AIR BERSIH
TIM PENGUSUL:
1. Ir.Yenni Ciawi, Ph.D. NIDN: 0018116606 2. Prof.Dr.Ir.I Made Alit Karyawan Salain, DEA. NIDN: 0004046202
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2015
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas karunia-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan laporan ini. Laporan ini merupakan laporan akhir tahun pertama dan sebagai salah satu persyaratan penyelesaian kontrak penelitian Hibah Penelitian Pascasarjana Universitas Udayana tahun 2015. Ucapan
terima
kasih
kami sampaikan
kepada Bapak
Direktur UPT
Pengembangan Seni dan Teknologi Keramik dan Porselin Bali dan karyawannya, Karyawan di UPT Laboratorium Kimia Analitik Universitas Udayana, dan karyawan di Laboratorium Bahan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana yang telah memberi fasilitas dan bantuan selama melakukan penelitian ini. Terima kasih kami sampaikan kepada Ketua dan Sekretaris Program Pascasarjana Teknik Sipil Universitas Udayana, Bapak Putu Alit Suthanaya, ST., M.EngSc., Ph.D. dan Ibu G.A.P.Candra Dharmayanti, ST., MSc., Ph.D., para karyawan Program Pascasarjana Teknik Sipil Universitas Udayana, mahasiswa dan semua pihak yang terlibat secara langsung maupun tidak langsung dalam penelitian ini untuk bantuan tenaga, waktu, pikiran, diskusi, dan masukan/saran-saran dalam melakukan percobaan dan analisis kimia dan untuk mengatasi kesulitan-kesulitan yang timbul selama penelitian berlangsung. Akhir kata, laporan ini masih jauh dari sempurna sehingga kritik dan saran dari pihak-pihak yang terkait sangat diperlukan. Semoga laporan ini bermanfaat bagi pihakpihak yang membutuhkannya.
Denpasar, November 2015 Peneliti
iii
DAFTAR ISI Halaman Kata Pengantar ...................................................................................................................... ii Daftar Isi ............................................................................................................................... iii Daftar Tabel ......................................................................................................................... iv Daftar Gambar ...................................................................................................................... v Ringkasan ............................................................................................................................. vi BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................................... 1 1.2 Tujuan Khusus Penelitian dan Batasan Penelitian Tahun Berjalan ................................ 2 1.3 Pentingnya atau Keutamaan Rencana Penelitian Ini ...................................................... 2 1.4 Potensi Hasil Penelitian .................................................................................................. 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................ 4 2.1 Penurunan Kualitas Air ................................................................................................... 4 2.2 Penyaringan air ............................................................................................................... 5 2.3 Filter Keramik ................................................................................................................ 6 2.3.1 Keramik ...................................................................................................................... 6 2.3.2 Pembuatan Keramik ..................................................................................................... 6 2.3.3 Karbon Aktif ............................................................................................................... 7 2.4 State of The Art Penelitian tentang Filter Keramik ......................................................... 8 2.4.1 Penggunaan Filter Keramik dalam Pengolahan Air Minum ...................................... 9 2.4.2 Keamanan Saringan Keramik untuk Air Minum ......................................................... 9 2.4.3 Aplikasi Filter Keramik dalam Pengolahan Air Limbah ............................................ 10 2.4.4 Aplikasi Bio-keramik dalam Pengolahan Gas ............................................................ 10 2.5 Kuat Tekan Filter Keramik ............................................................................................ 10 BAB III METODE PENELITIAN ................................................................................... 12 3.1 Alat dan Bahan .............................................................................................................. 12 3.2 Pembuatan Benda Uji ...................................................................................................... 12 3.3 Rancangan Penelitian dan Metode Kerja ....................................................................... 13 3.4 Roadmap Penelitian dan Jadwal Penelitian Tahun Berjalan .......................................... 14 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN DISKUSI .............................................................. 16 4.1 Hasil Pemeriksaan Tanah Liat .............................................................................................. 16 4.2 Pencampuran Bahan ....................................................................................................... 17 4.3 Pengujian Kecepatan Melewatkan Air ........................................................................... 18 4.4 Kualitas Filtrat ................................................................................................................. 19 4.5 Hasil Pengujian Kuat Tekan ................................................................................................. 21 BAB V SIMPULAN DAN RENCANA PENELITIAN LANJUTAN ............................ 23 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 24 LAMPIRAN A PEMERIKSAAN TANAH ...................................................................... 27 LAMPIRAN B HASIL PENGUJIAN KECEPATAN MELEWATKAN AIR DAN KUALITAS FILTRAT ........................................................................................................ 34 LAMPIRAN C DATA PENGUJIAN KUAT TEKAN ..................................................... 37
iv
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1 Jadwal Penelitian .................................................................................................. 15 Tabel 4.1 Karakteristik Tanah Liat Bahan Baku Saringan ................................................. 16 Tabel 4.2 Harga-harga Batas Atterberg untuk Lempung .................................................... 16 Tabel 4.3 Nilai Indeks Plastisitas, Jenis Tanah, dan Kohesi .............................................. 16 Tabel 4.4 Hasil Pencampuran Bahan Baku dengan Ballmil ............................................... 17 Tabel 4.5 Rata-rata Kecepatan Aliran Filtrat ..................................................................... 19 Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kualitas Air Umpan dan Filtrat yang Melalui Saringan A, B, C, dan D ............................................................................................................... 20 Tabel 4.7 Hasil Kualitas Filtrat Benda Uji A ....................................................................... 20 Tabel 4.8 Hasil Pengujian Kuat Tekan .............................................................................. 21 Tabel A.1 Hasil Pemeriksaan Kadar Air Tanah Liat ........................................................... 28 Tabel A.2 Hasil Pemeriksaan Berat Jenis Tanah Liat ......................................................... 29 Tabel A.3 Hasil Pemeriksaan Batas Cair Tanah Liat ......................................................... 31 Tabel A.4 Hasil Pemeriksaan Batas Plastis Tanah Liat ...................................................... 33 Tabel B.1 Hasil Pengujian Kecepatan Penyaringan Air ...................................................... 34 Tabel B.2 Hasil Pengujian Filtrat Tahap Pertama ............................................................... 35 Tabel B.3 Hasil Pengujian Filtrat Ulangan …...................................................................... 35 Tabel B.4 Hasil Pengujian Filtrat Benda Uji A …............................................................... 36 Tabel C.1 Kuat Tekan Saringan Tanah Liat 50% dengan Bahan Tambahan Serbuk Gergaji 50% ...................................................................................................... 37 Tabel C.2 Kuat Tekan Saringan Tanah Liat 60% dengan Bahan Tambahan Serbuk 37 Gergaji 40% ...................................................................................................... Tabel C.3 Kuat Tekan Saringan Tanah Liat 70% dengan Bahan Tambahan Serbuk Gergaji 30% .......................................................................... ............................................ 37 Tabel C.4 Kuat Tekan Saringan Tanah Liat 80% dengan Bahan Tambahan Serbuk Gergaji 20% .......................................................................................................... 37 Tabel C.5 Kuat Tekan Saringan Tanah Liat 90% dengan Bahan Tambahan Serbuk Gergaji 10% ....................................................................................................................... 37 Tabel C.6 Kuat Tekan Saringan Tanah Liat 100% (Tanpa Bahan Tambahan Serbuk Gergaji) …………………………………………………………………………. 38
v
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 3.1 Roadmap Penelitian Tahun Berjalan ................................................................. 15 Gambar 4.1 Bahan Baku (A), Ballmill (B) Hasil Pencampuran Bahan Baku (C), 18 Pencetakan Biskuit (D), Hasil Pengeringan (E) dan Pembakaran Biskuit (F) .. Gambar 4.2 Grafik Kecepatan Aliran Filtrat …..................................................................... 19 Gambar 4.3 Grafik Kuat Tekan Saringan …........................................................................ 22
vi
RINGKASAN Bertambahnya kasus kesakitan karena kanker di Desa Songan, desa terbesar di tepi Danau Batur, dapat berhubungan dengan pola hidup masyarakat yang menggunakan air danau dan air sumur di tengah lahan pertanian sebagai air minum. Air tersebut sudah pasti telah tercemar pupuk dan pestisida dalam sistem pertanian intensif yang diterapkan oleh para petani. Buktinya tanaman eceng gondok tumbuh dengan subur dan pendangkalan danau telah terjadi. Masyarakat tidak punya pilihan lain sumber air minum, sebab itu air ini harus bisa diolah sehingga layak digunakan sebagai air baku air minum. Pengolahannya harus sederhana dan bisa dijangkau biayanya oleh masyarakat. Salah satu caranya adalah dengan menyaringnya. Tujuan penelitian ini adalah membuat filter keramik ramah lingkungan dengan target khusus produksi modul filter keramik pada akhir tahun ke-3 (paket teknologi tepat guna) yang murah, mudah digunakan, kuat (robust), serta mudah diangkut ke tempat terpencil atau ke tempat terkena bencana yang memerlukan air bersih. Target konsumen saringan ini adalah masyarakat kelas bawah dan masyarakat di daerah bencana dengan target produksi air bersih (air kelas I baku mutu air dalam Lampiran 2 Peraturan Pemerintah RI No. 82 tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. Bahan yang dibutuhkan mudah diperoleh di Bali, yaitu tanah liat dan bahan pengisi berupa serbuk gergaji, sekam padi atau bahan berkayu lainnya. Metode yang digunakan cukup sederhana yaitu dengan mencampur tanah liat dan bahan pengisi, mencetak, mengeringkan, dan membakarnya. Aspek yang diteliti adalah pengaruh komposisi bahan dan jenis bahan pengisi terhadap kualitas filter yang dihasilkan. (hasil yang ditampilkan pada laporan ini). Selain itu, selanjutnya, akan diteliti juga pengaruh suhu bakar dan pengaruh arah filtrasi terhadap umur pakai filter. Parameter yang diamati pada penelitian tahun ini adalah laju alir filtrat, kualitas filtrat, kuat tekan filter. Hasil penelitian ini juga bisa dimanfaatkan untuk menghadapi krisis air bersih yang diprediksi mulai terjadi tahun 2025. Pada tahun ini, hasil yang didapatkan adalah filter keramik yang mempergunakan tanah liat dan serbuk gergaji dengan komposisi yang optimum adalah 90% tanah liat dan 10% serbuk gergaji yang dapat melewatkan air sebanyak 10,59 ml/menit. Kualitas air yang dilewatkan meningkat dari air kelas IV menjadi air kelas III menurut Peraturan Gubernur Bali no.8 tahun 2007. Rencana penelitian selanjutnya adalah membuat filter keramik dengan bahan pengisi lainnya dan juga meneliti aspek lainnya seperti pengaruh suhu bakar, pengaruh bentuk filter lempengan dan tabung, dan pengaruh arah filtrasi (dead end filtration dan cross flow) terhadap umur pakai filter. Paramater yang diamati akan ditambahi struktur keramik menggunakan SEM. Kata Kunci: air bersih, saringan keramik, kearifan lokal
