PENGEMBANGAN SISTEM AERASI UNTUK PENURUNAN KANDUNGAN BESI DALAM AIRTANAH

PENGEMBANGAN SISTEM AERASI UNTUK PENURUNAN KANDUNGAN BESI DALAM AIRTANAH Muhammad Arif Fahrudin Alfana1, Ahmad Cahyadi2, Sri Rahayu Budiani3, Garda4 dan Ambar Kusuma Wati5 1

Departemen Geografi Lingkungan, Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada, [email protected]

2

Departemen Geografi Lingkungan, Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada, [email protected] 3

Departemen Geografi Lingkungan, Fakultas Geografi, Universitas Gadjah Mada, [email protected] 4

Departemen Geografi Lingkungan, Universitas Gadjah Mada

5

Departemen Geografi Lingkungan, Universitas Gadjah Mada ABSTRAK

Airtanah yang berasal dari Gunungapi Merapi tersedia dalam jumlah yang melimpah. Namun demikian, seringkali ditemukan airtanah memiliki kandungan logam berat khususnya besi dalam jumlah yang melebihi baku mutu, sehingga pemnafaatannya menjadi sangat terbatas. Makalah ini memaparkan program penerapan teknologi tepat guna yang dilaksanakan penulis yang berupa sistem aerasi. Sistem ini bermanfaat untuk mengurangi kadar logam berat berupa besi yang terdapat dalam airtanah. Penerapan teknologi tepat guna ini dilaksanakan di Madrasan ‘Aliyah Negeri (MAN) Pakem, Kabupaten Sleman. Hasil uji efektifitas dari penerapan teknologi ini pada tahap awal dianalisis berdasarkan persepsi pengguna air yang terdiri dari siswa dan karyawan terhadap kinerja alat. Hasil kajian menunjukkan bahwa alat berfungsi secara efektif dalam mengurangi kadar besi dalam airtanah. Kata Kunci: Sistem Aerasi, Logam Berat, Besi, Airtanah 1. Pendahuluan Daerah Istimewa Yogyakarta terbentuk dengan proses

untuk memenuhi kebutuhan air bersih di Kabupaten Sleman

geomorfologi yang beragam, sehingga menghasilkan dina-

dan daerah di bawahnya yaitu Kota Yogyakarta dan Kabu-

mika bentanglahan yang sangat unik [1]. Proses geomor-

paten Bantul [1]. Selain potensi airtanah, Kabupaten

fologi utama yang terbentuk di Daerah Istimewa Yogyakarta

Sleman juga memiliki potensi mataair yang dapat

meliputi semua jenis bentuklahan berdasarkan genesisnya

digunakan sebagai bahan baku Perusahaan Daerah Air Mi-

kecuali bentuklahan asal proses glasial [2]. Proses vulkanik

num (PDAM). Meskipun demikian, kondisi airtanah yang

membentuk lereng gunungapi, dataran kaki gunungapi,

melimpah di lereng Gunungapi seringkali diikuti dengan

pegunungan, perbukitan dan dataran fluviovulkanik yang

kualitas yang kurang baik karena tingginya kandungan

proses awalnya juga berasal dari aktivitas vulkanik masa

logam besi (Fe) [2, 3].

kini ataupun masa lampau. Proses geomorfologi yang ter-

Airtanah yang mengandung kadar besi yang tinggi

jadi akan mempengaruhi bentuklahan dan materi pemben-

akibat pengaruh aktivitas vulkanik dapat terjadi karena

tuknya. Selain itu, kondisi tersebut akan mempengaruhi

berbagai proses [3]. Proses yang menyebabkan airtanah

dinamika potensi sumberdaya alam dan bencana.

mengandung kadar besi yang tinggi di antaranya adalah

Kabupaten Sleman yang terletak di lereng selatan

karena adanya batuan penyusun akuifer yang mengandung

Gunungapi Merapi memiliki ancaman bahaya erupsi

besi yang tinggi, sehingga airtanah yang mengalir melewati

gunungapi. Namun demikian, di sisi yang lain Kabupaten

batuan tersebut akan mengandung mineral besi dengan ka-

Sleman memiliki potensi airtanah yang dapat digunakan

dar tinggi. Proses erupsi yang mengeluarkan berbagai jenis

Prosiding Seminar Nasional Geografi Lingkungan I, 27 November 2016 di Fakultas Geografi UGM Yogyakarta. Halaman 249 -254. ISBN 978-979-8786-65-5

material baik ditumpahkan di udara maupun di permukaan

aerator di Madrasah ‘Aliyah Negeri (MAN) Pakem. Pem-

tanah akan mempengaruhi komposisi mineral airtanah. Ma-

buatan aerator dilakukan untuk menurunkan kadar besi da-

terial erupsi seperti abu vulkanik yang berterbangan di

lam airtanah di lokasi kajian. Konsep dan kinerja alat aera-

udara kemudian tercampur dengan air hujan dan air per-

tor terdiri dari tiga tahap (Gambar 1.). Tahap pertama yaitu

mukaan dapat mengalami infiltrasi menjadi recharge airta-

manaikkan air dari sumur menggunakan pompa air hingga

nah. Air yang mengalami infiltrasi tersebut akan kaya

ketinggian mencapai 6 meter. Pada tahap ini air dialirkan

berbagai mineral, salah satunya kandungan besi yang dapat

dan dipantulkan dengan pola zig-zag dengan tujuan terjadi

memiliki kadar berlebih untuk keperluan pemenuhan kebu-

pergerakan air dan terjadi kontak dengan udara. Adanya

tuhan tertentu.

kontak dengan udara ini akan melarutkan kandungan besi

Kangungan besi dan mangan yang diperbolehkan un-

pada airtanah sehingga akan membentuk padatan. Setelah

tuk kesehatan adalah 0,3 mg/l untuk besi dan 0,05 mg/l un-

itu, air akan disalurkan ke dalam bak penampungan pertama

tuk mangan [4]. Indonesia sendiri telah menetapkan ambang

dengan sistem gravitasional. Air yang masuk ke dalam bak

batas yang diperbolehkan berdasarkan Keputusan Menteri

penampungan pertama akan mengalami aerasi dengan jatu-

Kesehatan Nomor 907 Tahun 2002 yaitu 0,3 mg/l untuk

han dari saluran dan terjadi pengendapan padatan besi pada

besi dan 0,1 mg/l untuk mangan [5,6]. Kandungan besi yang

bak penampungan pertama. Aliran dari bak pertama ini

berlebih jika dikonsumsi terus menerus oleh manusia

kemudian akan dialirkan lagi pada bak penampungan kedua

mengakibatkan dampak buruk pada kesehatan manusia [7].

yang posisinya lebih rendah. Proses mengalirnya air ini

Kandungan besi dapat mengganggu kerja sistem or-

akan menimbulkan percikan yang akan membuat adanya

gan-organ penting manusia, bahkan dalam jangka panjang

kontak dengan oksigen yang berfungsi membantu pelepasan

dapat merusak organ. Gangguan kesehatan yang dapat

mineral besi pada air. Setelah itu, air yang keluar dari bak

ditimbulkan yaitu gangguan hati dan ginjal [5,6,8].

penampungan kedua dialirkan ke saluran-saluran air yang

Penelitian ini bertujuan melakukan inovasi terhadap sistem

digunakan oleh warga sekolah.

aerasi yang dapat digunakan untuk menurunkan kadar besi

Analisis

efektifitas

aerator

dilakukan

dengan

dalam airtanah, sehingga diharapkan pilihan penggunaann-

mengambil sampel airtanah sebelum dan sesudah melewati

ya dapat ditingkatkan. Selain itu, kajian ini diharapkan

proses aerasi. Analisis kandungan besi dalam aerator diukur

menjadi bentuk mitigasi dampak buruk dari tingginya kan-

dengan menggunakan hanna iron checker kit (Gambar 2).

dungan besi dalam airtanah.

Penggunaan alat ini relatif

mudah dan dapat dilakukan

langsung di lokasi kajian, sehingga kandungan besi relative 2. Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan studi kasus pembuatan

tidak berubah karena sampel tidak mengalami pengawetan dan penyimpanan.


Gambar 1. Sistem Aerasi yang Dikembangkan dalam Penelitian

Gambar 2. Hanna Iron Checker Kit yang Digunakan


akukan dengan cara airtanah ditampung dalam bak penam-

3. Hasil dan Pembahasan Metode

aerasi

yang

sering

digunakan

untuk

pungan air, kemudian air dalam bak tersebut dialirkan

menurunkan kandunngan besi dalam air memiliki beberapa

melewati tangga yang bertujuan agar airtanah berkontak

teknik. Beberapa metode yang sering digunakan di an-

langsung dengan udara. Air tersebut kemudian ditampung

taranya yaitu teknik cascada aerator dan teknik bubble

dalam bak yang dipompa kembali dan dimasukkan ke da-

aerator [9,10]. Kedua metode ini memiliki tujuan yang sa-

lam bak penampungan pertama untuk mengulangi proses

ma yaitu mengahasilkan interaksi antara airtanah dengan

tersebut. Semakin banyak pengulangan proses tersebut,

udara agar besi bereaksi dengan oksigen dari udara [11,12].

maka semakin banyak terjadi reaksi besi dengan oksigen.

Aerasi dengan teknik cascade aerator (Gambar 3) dil-

Gambar 3. Berbagai Jenis Cascade Aerator [13]

Teknik bubble aerator dilakukan dengan cara airtanah

konsep tangga menjadi tangga vertikal dan ditambahkan

ditampung dalam bak penampungan air yang telah dipasang

dengan sistem bertangga dari 2 bak penampungan. Metode

alat aerator. Gelembung udara kemudian dikeluarkan di

tangga vertikal sebelumnya juga diterapkan oleh beberapa

dalam air melalui aerator dengan harapan terjadi reaksi an-

PDAM di Provinsi D.I Yogyakarta. Pengembangan metode

tara besi dengan oksigen dari aerator [14]. Proses tersebut

ini dilakukan dengan beberapa pertimbangan, salah satunya

dilakukan selama minimal 30 menit. Semakin banyak pen-

dari segi biaya.

gulangan maka semakin bagus karena semakin banyak besi yang bereaksi dengan oksigen. Teknologi yang dikembangan di MAN Pakem meru-

Penggunaan kayu sebagai papan pada tangga vertikal akan lebih murah dari segi biaya dan akan menghasilkan percikan yang lebih besar [15]. Namun demikian perawatan

pakan hasil modifikasi dan pengembangan dari metode

dan

keawetan

menjadi

pertimbangan

utama

cascade aerator. Bentuk pengembangannya yaitu merubah

digunakannya bahan ini. Metode cascade aerator juga


tidak

pernah dilakukan oleh Wei et.al. (2016) [16], sedangkan

kemudian menjadi dasar desain dari alat yang penulis buat.

tambahan dua bak penampungan secara bertahap akan

Diagram road map yang mendasari inovasi yang dilakukan

menambah proses aerasi, semain banyak proses makan akan

ditunjukkan oleh Gambar 4.

semakin banyak mineral besi yang terlepas [17]. Hal ini

Gambar 4. Road Map Metode Aerasi

Hasil analisis kadar besi pada airtanah sebelum dan

mengingat keberhasilan pada metode ini umumnya 68% -

sesudah melalui aerasi menunjukkan bahwa kadar besi

98%. Kandungan besi yang dihasilkan masih memiliki nilai

mengalami penurunan yang cukup besar. Pengukuran kadar

di atas baku mutu air minum (0,30 mg/l) yakni sebesar 0,68

besi dalam airtanah sebelum mengalami proses aerasi ada-

mg/l. Namun demikian sudah memenuhi baku mutu pen-

lah sebesar 6,20 mg/l. Kandungan ini sangat tinggi meng-

golahan air konvensional yakni sebesar ≤ 5 mg/l, sehingga

ingat kandungan yang diperkenankan menurut Peraturan

dapat dimanfaatkan untuk keperluan manusia kecuali untuk

Menteri Kesehatan RI No. 492/MENKES/PER/IV/2010

dikonsumsi.

tentang Persyaratan Air Minum adalah sebesar 0,30 mg/l. Kandungan besi dalam airtanah pasca perlakuan aerasi ada-

5. Pengakuan

lah sebesar 0,68 mg/l. Kandungan ini masih terlalu tinggi dibandingkan syarat air minum, namun berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengel-

Penelitian ini merupakan bagian dari Hibah Program Pengabdian Kepada Masyarakat Berbasis Pemanfaatan Hasil Penelitian dan Penerapan Teknologi Tepat Guna

olaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air pen-

dengan Judul “Pengembangan Metode Aerasi untuk

golahan air ini telah memenuhi baku mutu pengolahan air

Mengatasi Permasalahan Kandungan Fe pada Airtanah

yakni ≤ 5 mg/l. Hasil ini juga menunjukkan hasil yang baik

di MAN Pakem, Kabupaten Sleman” yang dibiayai oleh

karena penurunan kadar besi dapat dilakukan sampai

Bantuan Pendanaan Perguruan Tinggi Negeri Badan

dengan 89,03%. Nilai ini cukup tinggi mengingat hasil

Hukum (BPPTN BH) Universitas Gadjah Mada. Peneliti mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah

Cascade Aerator biasanya berkisar antara 68% sampai

membantu terlaksananya kegiatan penelitian ini.

dengan 98% [8, 9, 10, 14].

4. Kesimpulan Hasil analisis menunjukkan bahwa modifikasi dari metode aerasi yang dilakukan mampu menurunkan nilai besi dalam airtanah sebesar 89,03 %. Nilai ini cukup tinggi

REFERENSI [1] Santosa, L.W. dan Adji, T.N. 2014. Karakteristik Akuifer dan Potensi Airtanah Graben Bantul. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.


[2] Santosa, L.W. 2015. Keistimewaan Yogyakarta dari

[11] Siregar, S.A. 2005. Instalasi Pengolahan Air Limbah:

Sudut Pandang Geomorfologi. Yogyakarta: Gadjah

Menuntaskan Pengenalan Alat-alat dan Sistem

Mada University Press.

Pengolahan Air Limbah. Yogyakarta: Penerbit PT

[3] Kusumayudha, S.B. dan Sutedjo, B. 2008. Proses-proses Hidrogeologi. Yogyakarta: Wimaya Press.

[12] Suprihatin dan Suparno, O. 2013. Teknologi Proses

[4] Yoo, S.H. 2009. Genimics, Biological Features, and Biotechnological Applications of Escherchiacoli B: Is B for better. Springer.

Sumber Daya dan Lingkungan Perairan. Yogyakarta: Penerbit PT Kanisius.

Toksikologi

Senyawa

Logam. Jakarta: UI Press.

Pencemaran dan Berbagai bahan Kimia dalam Sehari-hari.

http://iavs.info/how-to/cascade-aeration/ oleh Ahmad Cahyadi pada 25 Maret 2016 23.12 wib.

Perencanaan

Multiple

Tray

Aerator

untuk

Menurunkan Kandungan Besi (Fe) dan Mangan (Mn) pada Air Baku di PDAM Kota Palembang.

[7] Sembel, D.T. 2015. Toksikologi Lingkungan Dampak

Kehidupan

dustri. Bogor: IPB Press.

[14] Rahmawati, T. dan Mangkoediharjo, S. Tanpa Tahun.

[6] Darmono. 2010. Lingkungan Hidup dan Pencemaran: dengan

Pengolahan Air untuk Mahasiswa dan Praktisi In-

[13] Donaldson, G. 2015. Cascade Aeration. Diakses dari

[5] Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air bagi Pengelolaan

Hubungannya

Kanisius.

Yogyakarta:

Penerbit

ANDI.

Skripsi. Teknik Lingkungan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. [15] Jiang, T.; Li, G.; Tang, Q.; Ma, Q.; Wang, G.; dan Schuchardt, F. 2015. Effects of Aeration Method

[8] Hartini, E. 2012. Cascade Aerator dan Bubble Aerator

and Aeration Rate on Greenhouse Gas Emissions

dalam Menurunkan Kadar Mangan Air Sumur Gali.

During Composting of

Pig Feces in Pilot Scale.

Jurnal Kesehatan Masyarakat, 8(1): 42-50.

Journal Environmental Science, 31: 124-132.

[9] Asfiana, A. 2015. Penurunan Kadar Kontaminan Man-

[16] Wei, W.; Deng, J.; dan Zhang, F. 2016. Development of

gan (Mn) Dalam Air Secara Bubble Aerator dan

Self-Aeration Process for Supercritical Chute

Cascade Aerator. Tugas Akhir. Program Studi

Flows. International Journal of Multiphase Flow,

Teknik Lingkungan Jurusan Teknik Sipil Universi-

79: 172–180.

tas Hasanudin.

[17] Wang, X.; Tian, Y.; Zhao, X.; Peng, S.; Wu, Q.; dan

[10] Mubarak, A. 2016. Keefektifan Waktu Aerasi

Yan, L. 2015. Effects of Aeration Position on Or-

Menggunakan Bubble Aerator dalam Menurunkan

ganics, Nitrogen and Phosphorus Removal in

Kadar Besi (Fe) Air Sumur Desa Kebarongan

Combined Oxidation Pond–Constructed Wetland

Kemranjen

Systems. Bioresource Technology, 198: 7–15.

Banyumas

Tahun

2016.

Skripsi.

Program Studi Kesehatan Masyarakat, Fakultas Ilmu

Kesehatan,

Universitas

Muhammadiyah

Surakarta.


PENGEMBANGAN SISTEM AERASI UNTUK PENURUNAN KANDUNGAN BESI DALAM AIRTANAH

Recommend Documents