Jurnal Reaksi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 1 No.1, Juni 2003 ISSN 1693-248X
PENGARUH DIAMETER DAN KETEBALAN PASIR PADA SARINGAN TERHADAP TOTAL SOLID DALAM AIR Anwar Fuadi * Abstract Water is the main need for the human beings. One of the criteria of safe to be consumed where the total undissolved solids must be suitable with maximum standard that is retained. One of ways to reduce the total undissolved solid in the water can be done with gravity sand filter. Water which flows through packed bed (sand) and suspended solid will be blocked up by the sand and suspended solid will be blocked up by the sand and clarified liquid at the bottom. The main purpose of this research is to know the influence between diameter and bed (sand) thickness on the total solids decreasing process, and compared which the diameter and thickness that give the total solids decreasing better. The statistic analysis result showed that the solid decreasing was influenced by diameter and bed layer thickness. PENDAHULUAN Air merupakan suatu kebutuhan dasar bagi makhluk hidup. Sumber utama dari air sebenarnya adalah laut yang dengan peristiwa alam mengalami siklus yang disebut siklus hidrologi. Air sungai yang dibiarkan mengalir ke laut dan tidak dimanfaatkan itu berarti air yang berharga telah hilang percuma tanpa dimanfaatkan oleh manusia dan tidak akan kembali lagi sebelum selesai menjalani sirklus hidrologi. Karena air merupakan suatu kebutuhan dasar bagi kehidupan umat manusia, air diperlukan untuk berbagai keperluan antara lain rumah tangga, industri dan sebagainya. Dalam memenuhi kebutuhan air manusia selalu memperhatikan kualitan dan kuantitas air. Pemakaian air dari berbagai sumber untuk keperluan tertentu diperlukan pengolahan terlebih dahulu. Tujuan pengolahan air secara umum adalah untuk memisahkan kotoran yang tersuspensi dan hal-hal lain yang membuat air tidak aman bagi pemakai. Pengolahan air yang dilakukan tergantung kepada kualitas air tersebut dan derajat kemurnian yang ingin dicapai.
39
Penyaringan merupakan salah satu cara pengolahan air untuk memisahkan padatan yang tersuspensi dengan cara air dilewatkan melalui suatu media penyaring yaitu pasir, dimana padatan akan tertahan/ tertinggal pada pasir di bagian atas yang beberbentuk kue. Didalam penelitian ini sampel yang digunakan adalah air kapur dengan kadar padatan terlrut 2000 mg/l. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk melihat diameter pasir dan ketebalan lapisan pasir terhadap total solid dalam air hasil saringan, juga membandingkan diameter dan ketebalan lapisan pasir yang mana sangat mempengaruhi penurunan total solid yang lebih besar. TINJAUAN PUSTAKA Air yang masih mengandung kotoran berupa padatan tidak terlarut maupun zat-zat terlarut, maka diperlukan pengolahan terlebih dahulu agar dapat dipergunakan untuk berbagai kebutuhan. Ada beberapa metode pengolahan air untuk mebuat air tersebut jernih, aman dan menarik bagi pemakainya. Metodemetode tersebut biasanya tergantung
Anwar Fuadi,Pengaruh Diameter dan KetebalanPpasir pada Saringan tterhadap Total Solid dalam Air
Pada karakteristik air bakunya. Adapaun metode-metode tersebut secara umum terdiri dari prasedimentasi, sedimentasi dengan koagulasi, filtrasi.
dalam air.
c. Rancangan Percobaan a. Sedimentasi Sedimentasi merupakan proses pengedapan dari flok-flok yang terbentuk. Air baku yang diolah dalam proses sedimentasi ini didiamkan dalam tangki sedimentasi untuk beberapa waktu lamanya. Partikel-partikel padatan yang tersuspensi diharapkan akan mengendap menuju kesadar tangki. Sekarang ini sebagai pengganti system penyimpanan air dalam keadaan diam digunakan cara kontinue, yaitu dengan membiarkan air mengalir dengan kecepatan rendah. Proses pengendapan partikel padatan yang melayang menuju dasar tangki tidak dipengaruhi oleh laju alir air yang rendah. Kecepatan pengendapan partikel-partikel yang terdapat di dalam air tergantung pada berat jenis., bentuk dan ukuran partikel. Partikel yang lebih berat dan lebih lonjong akan lebih cepat mengendap daripada partikel yang lebih ringan dan berbentuk lebih bulat. b. Filtrasi Filtrasi (penyaringan) adalah suatu cara pemisahan bahan-bahan padatan dari air dengan melewatkan air tersebut melalui suatu saringan dimana padata akan tertinggal pada saringan bagian atas. Sedangkan air yang mengalir melalui bagian bawah saringan sebagi air bersih. Filtrasi juga dapat memperkecil kandungan bakteri dalam air. Filtrasi juga dapat menjamin sifat air dan produk air yang bersih (Winarno, 1986). Pasir adalah merupakan partikel padat yang terdiri dari senyawa SiO2 dengan diameter 0.15 sampai 1 mm. Pasir banyak terdapat di sungai, danau dan juga lautan. Pasir termasuk kedalam galian golongan C banyak digunakan untuk berbagai keperluan, yang mana pasir tidak akan larut 40
Berdasarkan teori rancangan (disain) dan analisa percobaan, maka percobaan ini mencakup dua factor yaitu: ketebalan lapisan pasir sebagai factor A yang bertaraf a dan diameter pasir factor B bertaraf b. Percobaan faktorial digunakan untuk mempelajari secara serentak pengaruh dua faktor atau lebih. Apabila eksprimen factorial meliputi 2 buah factor, faktorfaktor tersebut dinamakan A dan B, masingmasing taraf a, b, c, dan d. Jika eksperimen dilakukan dengan menggunakan disain acak sempurna, dalam tiap kombinasi perlakuan terhadap n observasi, maka model linear yang tepat untuk eksprimen factorial a x b (Rudiansyah, 1990). Observasi dapat dijabarkan dengan model linier secara statistik : Yijk = + i + j + ()ij + ijk d. Model Analisa Data Faktor A dan B tetap, a tingkat factor A dan b tingkat factor B dipilih secara khusus, dan kesimpulan dibatasi hanya untuk tingkat ini. Dipilih analisa secara statistik model efek (pengaruh) tetap. Dalam model ini digunakan untuk mendefinisikan pengaruh i , j dan ()ij sebagai deviasi rata-rata, sehingga ;
1 a
i
i
1 () a
i
ij
1 = 0 , b
=0,
= 0 dan
j
j
1 () b j
ij
=0
Berdasarkan persamaan model linier secara statistik, maka untuk keperluan analisa varian (ANAVA) perlu dihitung harga-harga :
Jurnal Reaksi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 1 No.1, Juni 2003 ISSN 1693-248X
b
Yi.. =
SSB = total jumlah kuadrat dibagi kedalam jumlah kuadrat baris factor B
n
Yijk
k 1
j 1
Yi.. Yi.. = bn
= a
SSAB
n
Yi… =
i 1
Y .j. =
Yi.. bn
=
j 1
an
a
b
i 1
j 1
Yijk
k 1
Y… =
a
i 1
a
b
n
i 1
j 1
k 1
Yijk
Total jumlah kuadrat : n
i 1
j 1
k 1
a
b
n
i 1
j 1
k 1
(
Y ijk
…
) + (Y
.j.
-Y…
bn
( Yi.. – Y… ) + an
i 1
b
i 1
a
b
n
( Y ij . - Y
(Y
i..
.j.
- Y…
-Y
.j.
- Y … )2 +
j 1
S S S ( Y ijk - Y ij.)2 i 1 j 1 k 1 Dengan demikian SSA = total jumlah kuadarat dibagi kedalam jumlah kuadrat baris factor A a
=
i 1
Yi..2 bn
-
k 1
Y...2 abn
SS AB (a 1)(b 1)
SS B b 1
MSE =
SS E ab(n 1)
METODE PENELITIAN
i. j
a
)2 + n
Y2ijk -
) +( Y ij -- Y i.. - Y .j. - Y … ) + ( Y ijk - Y ij.)2 = 2
j 1
MSB = )2
Y…
( Y i.. - Y
n
SS AB a 1
MSAB =
b
b
Diasumsikan factor A dan B tetap, nilai harapan rata-rata kuadrat adalah MSA =
a
Y...2 - SSA an abn
SSE = jumlah kuadrat error = SST - SSA - SSB - SSAB
Y... abn
Y…=
untuk
Yij2.
=
Yij. n
Y ij. =
Y...2 abn
SSB SST = total jumlah kuadrat
n
Yij. =
Y. 2j .
= jumlah kuadrat interaksi A dan B
Yijk
k 1
b
Y...2 abn 41
Dalam melaksanakan penelitian ini sasaran yang ingin dicapai adalah untuk mengetahui pengaruh diameter dan ketebalan lapisan pasir terhadap total solid dalam air. Penelitian ini dilaksanakan secara bertahap, untuk memperoleh hasil yang baik, adapun tahapan tersebut adalah sebagai berikut :
Anwar Fuadi,Pengaruh Diameter dan KetebalanPpasir pada Saringan tterhadap Total Solid dalam Air
Tabel 1. Analisa Varian untuk klsifikasi Dua Arah, Model Efek Tetap Sumber
Jumlah
Derajat
Rata-rata
Varian
Kuadrat
Kebebasan
Kuadrat
Fo
A
SSA
a - 1
MSA
MSA/ MSE
B
SSB
b–1
MSB MSAB
MSB/MSE
AB
SSAB
(a–1)(b-1)
MSE
MSAB/MSE
Error
SSE
ab(n-1)
Total
SST
abn-1
Persiapan bahan dan alat Untuk menunjang kelancaran operasi pelaksanan percobaan sangat berhubungan dengan persiapan peralatan penelitian. Adapun bahan-bahan dan peralatan yang digunakan untuk operasi ini dan analisanya adalah sebagi berikut: a. Bahan-bahan Bahan-bahan terdiri dari : a. Kapur {CaCO3) b. Aquades c. Plat besi d. Pasir e. Kawat kasa b. Peralatan Peralatan terdiri dari : a. Satu unit alat filtrasi ukuran (0,3 X 0,5 X 1,5) m b. Backer glas 100ml c. Oven d. Thermometer e. Timbangan analitis f. Gelas ukur g. Pompa Persiapan Sampel Perasiapan sampel untuk operasi adalah pemisahan pasir dan pembuatan air baku. Adapun pasir yang dipisahkan berdasarkan diameter yaitu: 1. Untuk diameter 0,630 sampai 1,00 mm 2. Untuk diameter 0,355 sampai 0,630 mm 3. Untuk diameter 0,200 samapi 0,355 mm
42
Kemudian air baku yang akan digunakan dengan melarutkan kapur kedalam air aquades dengan konsentrasi padatan terlarut 2000 mg/l sebanyak 200 liter. Tahapan operasi Adapun tahapan operasi dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : a. Pasang kawat kasa pada bagian bawah peralatan filtrasi sebagai penyangga,. b. Masukkan pasir dengan diameter dan ketebalan sesuai dengan yang diinginkan, c. Sampel air baku (air kapur) sebanyak 200 L dengan konsentrasi total padatan terlarut 2000 mg/l, diaduk terus menerus sampai homogen, d. Kemudian sampel pada point c dengan menggunakan pompa dialirkan dengan menggunakan pompa keperalatan filtrasi bagian atas secara kontinu, e. Sampel hasil dari saringan bagian bawah diambil setiap selang waktu 15 menit sekali sebanyak 3 kali pengambilan sampel, untuk setiap diameter dan ketebalan lapisan yang sama. Tahapan Analisa Adapun tahapan analisa untuk total solid dalam air sesuai dengan prosedur yang telah ditetapkan sebagi berikut: a. Becker glas 100 ml dipanaskan dalam oven pada temperatur
Jurnal Reaksi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 1 No.1, Juni 2003 ISSN 1693-248X
b.
c.
d. e. f.
105oC kemudian didinginkan didalam desikator kemudian ditimbang, diulang sampai beratnya konstan, Ambil sampel hasil saringan sebanyak 50 ml masukkan dalam becker glas langkah a, Kemudian keringkan dalam oven pada temperatur 105oC sampai air menguap seluruhnya, Dinginkan dalam desikator dan kemudian ditimbang kembali, Langkah c dan d dilakukan hingga beratnya konstan, Total solid dalam air (mg/l) =
beratresidu (mg ) X mlsampel 1.000.000
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian Berdasarkan hasil percobaan selama operasi berlangsung dan analisa terhadap total solid dalam air hasil saringan untuk masing-masing diameter dan ketebalan lapisan pasir sebagaimana diperlihatkan dalam Tabel 2. Pada Tabel 2 diperlihatkan bahwa total solid dalam air dengan diameter pasir 1.00-0.630 mm dan ketebalan 15 cm adalah 646.7 mg/l, untuk ketebalan pasir 30 cm adalah 416.7 mg/l dan ketebalan pasir 60 cm adalah 240.0 mg/l.
Total solid dalam air dengan diameter 0.630-0.355 mm dan ketebalan pasir 15 cm adalah 450.0 mg/l, untuk ketebalan 30 cm adalah 236.7 mg/l, untuk ketebalan pasir 60 cm adalah 206.7 mg/l. Total solid dalam air dengan diameter 0.355-0.200 untuk ketebalan pasir 15 cm adalah 423.3 mg/l, untuk ketebalan pasir 30 cm adalah 243.3 mg/l, dan untuk ketebalan 60 cm adalah 200 mg/l. Pembahasan Pengaruh Diameter Pasir Dari hasil pengolahan data mentah dan pengolahan data secara statistik seperti diperlihatkan dalam tabel 3 dan tabel 4. menunjukkan bahwa diameter pasir sangat berpengaruh terhadap penurunan total solid dalam air hal ini dapat dilihat dengan membandingkan harga Fo dengan Ft, dimana Fo lebih besar bila dibandingkan dengan Ft. Jika dilihat dari Tabel 2 yang mana semakin kecil diameter pasir penurunan total solid semakin besar, karena semakin kecil diameter pasir, porositas unggun semakin kecil dan tahanannya semakin besar sehingga total solid yang tertahan lebih banyak, maka air yang dihasilkan semakin bersih jika dibandingkan dengan pasir yang mempunyai diameter yang lebih besar.
Tabel 2. Data total solid dalam air untuk diameter dan ketebalan lapisan pasir. No
Ketebalan (Cm)
1
15
2
30
3
60
Total solid dalam air (mg/l) Diameter pasir (mm) 0.630-0.355 0.355-0.200 500 450 440-450.0 420-423.3 410 400 270 210 240-236.7 200-243.3 200 200 200 200 220-206.7 200-200.0 200 200
1.00-0.630 650 660-640.7 630 420 430-416.7 400 300 220-240.0 200
43
Anwar Fuadi,Pengaruh Diameter dan KetebalanPpasir pada Saringan tterhadap Total Solid dalam Air
Tabel 3. hasil pengolahan data untuk diameter dan ketebalan lapisan pasir. No
Ketebalan (cm)
Total solid dalam air, mg/l Diameter Pasir, mm 1.0-0.630 0-630-0.355 0.355-0.200
1
15
2
Yij 30
3
Yij 60
650 660 630 1940 420 430 400 1250 300 220 200 720 3910
Yij Yj…..
500 440 410 1350 270 240 200 710 200 220 200 620 2680
450 420 400 1270 210 200 200 610 200 200 200 600 2480
Y….
4560
2570
1940 9070
Tabel 4. Hasil Analisa variasi untuk diametyer dan ketebalan lapisan pasir Sumber Varian Ketebalan Diameter Interaksi Error Total
Jumlah Kuadrat 415.607,41 133.251,85 37.792,59 14.800,00 601.451,85
Derajat Kebebasan 2 2 4 18 26
Pengaruh Ketebalan Lapisan Pasir Dari Tabel 3 dan Tabel 4 terlihat bahwa ketebalan lapisan pasir sangat mempengaruhi terhadap total solid dalam air hasil saringan, hal ini dapat dilihat dari harga Fo lebih besar dari Ft. Dari tabel 4.1 dan tabel 4.2 menunjukkan bahwa semakin tebal lapisan pasir, maka penurunan total solid dalam air semakin besar untuk diametr pasir yang sama. Karena semakin tebla lapisan maka tahanan semakin besar, sehingga lebih banyak padatan terlarut yang tertahan pada lapisan pasir. KESIMPULAN DAN SARAN Dari hasil penelitian yang telah dilaksanakan maka dapat diambil beberapa kesimpulan dan saran yang
44
Rata-rata Kuadrat 207.803,7 66.625,9 9.448,2 9.448,2 822,2
Fo
Ft
252,7 81,0 11,5
6,01 6,01 4,58
diharapkan berguna sebagai bahan untuk penelitian lebih lanjut. Kesimpulan 1. Ketebalan lapisan pasir dan diameter pasir mempunyai pwengaruh yang besar dalam proses penurunan total solid dalam air hasil saringan. 2. Pada ketebalan lapisan pasir 15 cm dan diameter 0.630 mm sampai 1.00 mm total solid dalam air hasil penyaringan 640.7 mg/l. 3. Pada ketebalan lapisan pasir 60 cm dan diameter0.200 mm sampai 0.355 mm total solid dalam air hasil penyaringan 200 mg/l total solid yang tertahan. 4. Semakin tebal lapisan dan semakin kecil diameter pasir., maka penurunan total solid semakin besar, sehingga air
Jurnal Reaksi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 1 No.1, Juni 2003 ISSN 1693-248X
hasil saringan semakin bersih, jumlah solid dalam air semakin sedikit. 5. Jumlah total solid dalam air hasil saringan sudah memenuhi standar kwalitas air yang ditetapkan. Saran Hasil penelitian ini belumlah sempurna, karena memfokuskan pada dua variable yaitu diameter dan ketebalan lapisan pasir, oleh karena itu perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan memvariasikan variable-variabel yang lain sehingga penelitian tentang penurunan total solid dalam air menjadi lebih sempurna.
45
DAFTAR PUSTAKA Arifin, B,. Teknologi Air, Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala, 1986. Hiness, W, W,. dan Montgomeru, D. C., Probabilita dan statistik dalam ilmu rekayasa dan manajemen UI Press, 1990. Nicholas, P. Naff, C. david, S. Azbel, Liquid Filtrasi, Ann Arbor Science, USA, 1983. Sing, G., Water Supply and Sanitary Engineering, 1705, B, Nai Sarak Delhi 6, 1980. Sutrisno, C. T. dan Suciati, E., Teknologi Penyediaan Air Bersih, Bina Aksara, Jakarta, 1987. Winarno, f.G., Air Untuk Industri pangan, Gramedia, Jakarta 1986.
