STUDI PENINGKATAN KUALITAS AIR MENGGUNAKAN FILTER TEMBIKAR DENGAN SISTEM OZONISASI

STUDI PENINGKATAN KUALITAS AIR MENGGUNAKAN FILTER TEMBIKAR DENGAN SISTEM OZONISASI

STUDY OF WATER QUALITY IMPROVEMENT WITH POTTERY FILTER AND OZONATION SYSTEM Nathanael Wahyu Widagdo

Mahasiswa Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya email: [email protected] Abstrak: Filter tembikar merupakan suatu alat yang mempunyai prinsip kerja sederhana yang dapat digunakan untuk menyaring air, sedangkan ozon merupakan oksidator yang dapat digunakan sebagai disinfeksi pada air. Penelitian ini dimaksudkan untuk menguji efektifitas penggunaan ozoniser dan filter tembikar sebagai pengolah air minum skala rumah tangga. Jenis variabel penelitian ini adalah perbandingan perlakuan terhadap air baku dan waktu kontak ozon 2 menit, 4 menit, 6 menit, 8 menit. Dalam penelitian ini alat dioperasikan secara intermittent untuk mengetahui hasil perubahan jumlah bakteri E. coli, kekeruhan dan zat organik. Pada penelitian ini, air baku yang digunakan berasal dari air sumur yang memang digunakan sebagai air baku untuk air minum Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengolahan dengan waktu kontak ozon selama 8 menit atau kadar ozon dalam air sebesar 5,7 x 10-2 µg belum dapat memberikan hasil air yang memenuhi standar air minum, karena masih mengandung bakteri E.coli. Air yang dihasilkan dari pengoperasian alat dan dengan waktu kontak ozon selama 8 menit memiliki daya penyisihan terhadap bakteri E. coli sebesar 97,2%. Kata Kunci: Filter tembikar, Ozon, Pengolah air minum

1. PENDAHULUAN Air sumur yang biasa digunakan masyarakat perkotaan pada umumnya belum memenuhi persyaratan sebagai air minum sesuai

PERMENKES RI No 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang

persyaratan kualitas air minum, dikarenakan kandungan polutan yang terkandung didalamnya seperti kandungan bakteri serta kekeruhan. Dalam peraturan tersebut terdapat parameter Mikrobiologi yang didalamnya termasuk parameter E.coli yang ditetapkan jumlahnya adalah 0 (nol) /100 ml Sample. Kekeruhan merupakan salah satu parameter wajib yang ditetapkan dengan angka maksimal 5 NTU. Kekeruhan merupakan parameter yang dapat dilihat langsung secara fisik. Sedangkan bakteri Coliform dalam air menunjukkan adanya pencemaran oleh mikroorganisme patogen penyebab penyakit. Penyakit 1

2 yang ditimbulkan dapat berupa diare maupun berbagai penyakit yang disebarkan melaui media air atau yang biasa disebut sebagai Water Born Diseases. Air permukaan dan air tanah memiliki karakteristik yaitu mengandung substansi materi organik yang berpengaruh terhadap kualitas air (dapat menimbulkan bau dan warna). Keberadaan materi organik ini dapat menjadikan media berkembang bagi mikroorganisme (Camel,1998) Filter tembikar ini merupakan alat yang efektif dalam mengurangi kadar kekeruhan 74,52% 80,78% dari kekeruhan awal 2 - 11,31 NTU, dan filter tembikar memberikan efisiensi penurunan Coliform sebesar 97,33% - 99,84% dari jumlah bakteri Coliform awal 1700 -9000 MPN/ 100 mL sampel, sedangkan penambahan larutan AgNO3 mampu memberikan efisiensi penghilangan bakteri Coliform sebesar 99,73% - 99,96%, dari jumlah bakteri Coliform awal 2400 - 3000 MPN / 100 mL sampel (Pratiwi, 2009) akan tetapi dari penggunaan AgNO3 ini dapat mengakibatkan menurunnya efisiensi penyisihan kekeruhan menjadi 51,6% - 69,73%, hal ini dikarenakan larutan AgNO3 larut dalam efluen. Sebenarnya penurunan efisiensi penyisihan kekeruhan ini masih diambang batas toleransi baku mutu air minum, akan tetapi yang perlu diwaspadai adalah efek jangka panjang dari pemakaian perak. Sifat dari perak ini adalah akumulatif dalam tubuh sehingga dikhawatirkan menimbulkan penyakit yang bernama Argyria. Agyria merupakan suatu kelainan kulit yang diakibatkan dari penimbunan senyawa perak dalam tubuh (Brandt et al, 2005). Penyempurnaan teknologi dilakukan dengan sistem Ozonisasi dan Penelitian ini bertujuan untuk Mengukur dosis ozon efektif yang diperlukan untuk mereduksi kontaminan dalam air sampel, sehingga dapat diketahuibiaya operasional alat ozon generator menurut waktu efektif. Ruang lingkup dari Penelitian ini adalah: 1. Disinfeksi yang digunakan adalah Ozonizer dengan spesifikasi RESUN RSO25 series kapasitas 0,25g/jam. 2. Penelitian dilakuan pada skala laboratorium, alat dioperasikan dengan sistem Intermitent. 3. Penelitian dilakukan di Laboratorium Jurusan Teknik Lingkungan ITS. 4. Air baku yang digunakan sebagai bahan uji adalah air sumur yang memang dipergunakan sebagai bahan baku air minum. Filtrasi adalah suatu pemisahan padatan dan cairan, cairan ditempatkan melalui media berpori untuk memisahkan zat padat tersuspensi halus yang mungkin ada. Pada filter tembikar ini mempunyai sistem kerja alat secara gravitasi. Air akan tersaring ketika melewati media tembikar dan air hasil filtrasi akan ditampung pada tempat penampungan pada bagian bawah filter. Dalam test menunjukkan bahwa filter tembikar mampu melakukan pemisahan bakteri secara fisika dengan efisiensi yang tinggi. 97.86-99,9% bakteri tersisihkan karena tersaring oleh media tembikar (Craver et al, 2008). Untuk menghilangkan kandungan mikrobiologi dalam air hasil filtrasi maka diperlukan ozon yang berperan sebagai disinfektan. Ozon adalah gas yang sangat reaktif, dan memiliki efek yang meracuni. Ozon dapat mengakibatkan cedera apabila terpejan kepada manusia melalui saluran pernafasan, kulit dan kontak dengan mata (Gottschalk et al,2000) Materi inorganik dengan pemakaian ozon adalah ion-ion logam (Nieminski and Evans,1995). Apabila ozon digunakan sebagai oksidator untuk proses disinfeksi

3 maka ozon akan berfungsi dalam inaktivasi Giardia muris cysts (Wolvee et al,1989) dan inaktivasi Cryptosporidium oocyst (reading and belt,1995). Ozon memang sudah terbukti sebagai pembunuh bakteri, virus dan alga yang efektif (Glaze, 1987). Ozon dapat mematikan bakteri dikarenakan ozon akan menembus dinding sel bakteri dan akan bereaksi dengan substansi di sitoplasma. Mekanisme dalam nonaktivasi virus terjadi karena perusakan yang dilakukan di lapisan protein, atau kerusakan yang terjadi secara langsung di nucleic acid. Protozoa memiliki daya tahan yang lebih kuat dari virus maupun bakteri (Labaituk et al, 2002). Setiap jenis mikro organisme memiliki daya resistensi yang berbeda-beda apabila dikontakkan dengan ozon seperti yang ditunnjukkan pada Tabel 1 Hubungan antara faktor konsentrasi (C) dan waktu kontak (t) dengan jenis mikroorganisme. Tabel 1 Hubungan antara faktor konsentrasi (C) dan waktu kontak (t) dengan jenis mikroorganisme. Ozon Media

Udara

Waktu

Survival

Organisme

Salmonella.

Peneliti ppm

sec

0.6

600

% 2

Eude (1942)

salivarius S. epidermis

Elford & van de

0.68

249

0.6

Heindel et. al. (1993)

Air

B. subtilis

2.2

90

0.01

Botzenhart et.al. (1993)

Total

1.3

10

0.003

Shuval (1973)

coliform S.

0.36

36

0.0002

Farooq et.al. (1983)

yphimurium Total

Katzenelson &

0.81

30

0.00003

Finch et.al. (1988)

12

62

0.00015

Bunning &

coliform Escherichia

Hempel (1995)

coli E. coli

2

15

0

Burleson et. al. (1975)

S. aureus

2

15

0

Burleson et. al. (1975)

Sumber : Massaoka et al., 1982

4 Menurut Gottschalk (2000), ozon dapat menjadi disinfeksi yang efektif apabila diberikan dengan dosis 1,6-2 mg/L.menit seperti injeksi ozon pada dosis 0,4 mg/ L selama 5 menit. Kadar ozon dapat diukur dengan metode Iodometri dan Metode Indigo, Metode KI dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi ozon dalam fase gas atau cair. Pengukuran ini menggunakan larutan pottasium iodide KI. Metode Indio digunakan untuk mengukur konsentrasi ozon dalan cairan (liquid). 2. METODOLOGI Penelitian ini dilakukan menggunakan alat yang telah direncanakan terlebih dahulu yang terdiri dari filter tembikar lengkap dengan bak untuk injeksi ozon. Penelitian ini ditujukan untuk mengetahui pengaruh alat ozon generator terhadap parameter uji : Jumlah bakteri E. coli, kekeruhan, dan zat organik. Ozon generator

dirangkaikan pada filter tembikar. Komposisi filter tembikar yang ini memiliki

perbandingan antara campuran tanah liat : sekam padi adalah 5:2, dengan komposisi ini filter tembikar mempunyai kecepatan filtrasi sebesar 1,07 L/ jam dan waktu clogging 168 jam (Pratiwi, 2009). Gambar 2 menunjukkan sketsa dari reaktor.

Gambar 1. Sketsa rangkaian reaktor Reaktor yang digunakan terdiri dari saringan tembikar, tempat penampung air hasil filtrasi,ozon generator dan resirkulasi ozon. Di bak filtrasi terdapat saringan tembikar berfungsi sebagai penampung air yang difiltrasi. Kapasitas tampung bak filtrasi adalah 13,5 Liter dengan diameter 27 cm dan tinggi 23,5 cm. Filter tembikar berbentuk yang terdapat di dalam bak ini berbentuk setengah lingkaran berukuran diameter 13-14 cm,tinggi 6-7 cm dan tebal 1 cm yang kemudian dipasang ditengah bak plastik dengan posisi mangkuk tembikar terbalik, pemasangan filter pada bak dilakukan dengan baut yang dilengkapi

5 dengan sil karetSedangkan alat pelengkap berupa berupa ember plastik volume 22,5 liter yang dilengkapi dengan pelampung untuk menjaga level muka air di bak filtrasi. Bak penampung air filtrasi memiliki kapasitas tampung 13,5 liter dan didalamnya terdapat air stone yang berfungsi sebagai injektor ozon kedalam air. Air Stone merupakan diffuser yang memiliki pori-pori yang kecil dan tidak dimungkinkan terjadi korosi karena tidak terbuat dari bahan metal. Bak ini Bak ini dilengkapi dengan kran untuk mengambil air hasil dari proses yang telah dilakukan. Dalam bak ini sekaligus dilengkapi dengan ventilasi untuk membuang sisa aliran ozon yang terlepas ketika bereaksi dengan air. Bak penampung ventilasi berfungsi untuk menampung sisa gas ozon hasil kontak dengan air filtrasi. Gas ozon termasuk dalam gas oksidan yang berbahaya bagi manusia apabila terpejan dalam dosis dan waktu tertentu. Untuk mengatasi hal ini maka diperlukan pengaman untuk menangkap sisa ozon. Dalam penelitian ini digunakan bak yang diisi air, kemudian selang ventilasi dari reaktor dimasukkan dalam bak ini. Ozon generator yang dipakai dalam penelitian ini adalah ozon generator dengan merek RESUN RSO25 yang menurut spesifikasi memiliki kapasitas dalam menghasilkan ozon sebesar 0,25 g/ jam frekuensi 50/60 Hz dengan voltase 110/220 v. Gambar 3.8 berikut menunjukkan ozon generator RESUN RSO25 Volt. ： 100~120V 220~240V, 200W, Freq.：50/60Hz, output：0.25 GPH, Dimensi：180×170×78mm

Gambar 2 Ozon generator Penelitian pendahuluan tugas akhir

ini meliputi beberapa hal, yaitu Penentuan air baku

penelitian, uji alat ozon generator. Pada penentuan air baku yang digunakan berasal dari air sumur penduduk di wilayah Ketintang, Surabaya. Air sumur yang digunakan sebagai bahan penelitian ini adalah air sumur ynga biasa dikonsemsi oleh warga untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari, termasuk memasak dan kebutuhan akan air minum karena air sumurnya tidak terasa asin.Penelitian meliputi pemeriksaan kadar kekeruhan dengan metode spektofotometri. Kandungan E.coli diteliti dengan metode MPN, dan kandungan zat organik diuji dengan analisa COD. Uji kadar ozon alat ozon generator diawali dengan kalibrasi alat ozon generator yang digunakan. Tujuan dari kalibrasi ini adalah untuk mengetahui dosis ozon yang dilepaskan terhadap waktu penyalaan alat. Pengukuran dosis ozon dilakukan untuk mengetahui dosis ozon yang dikeluarkan oleh ozon generator selama selang waktu 2 menit, 3 menit, 4 menit, 5 menit. pengujian dilakukan dengan modifikasi dari pengukuran menurut SNI 19-7119.8-2005 tentang cara uji kadar oksidan dengan metoda neutral

6 buffer kalium iodida (NBKI) menggunakan spektrofotometer. Pengujian dilakukan dengan cara mengkontakkan ozon yang dihasilkan dengan larutan KI. Skema alat pengujian ditunjukkan seperti pada Gambar 3 Selang pembuang gas

OZON GENERATOR

Larutan penyerap O3 (KI)

Tabung Midget Impinger I

Tabung Midget Impinger II

Flow Meter

Gambar 3 Sketsa Pengujian kadar ozon Pelaksanaan penelitian meliputi pengoperasian reaktor ini dilakukan secara intermittent. Pengoperasian dilakukan dengan 3 tahap, yaitu pengoperasian reaktor tanpa filter tembikar (penggunaan Ozoniser secara langsung) kemudian dianalisa kualitas air menurut parameter uji. Langkah selanjutnya adalah dilakukan analisis terhadap kualitas air dengan menggunakan Filter tembikar (tanpa ozoniser), kemudian air yang sudah terfiltrasi akan diinjeksikan dengan ozon dan kemudian dianalisis berdasarkan parameter uji. Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui peningkatan dari efektifitas penggunaan Ozon sebagai disinfektan. Penelitian ini menggunakan saringan tembikar dengan perbandingan tanah liat : sekam padi adalah 5:1.pemilihan didasarkan pada data yang telah diketahui. Setelah selesai dioperasikan kemudian effluen dianalisis; dengan parameter yang diukur adalah: Analisa bakteri E.coli dilakukan dengan metode MPN. Analisis kekeruhan: dilakukan pada air baku dan effluen pada setiap pengoperasian. Alat yang dipakai adalah turbidimeter . Nilai Kekeruhan yang diijinkan dalam air minum adalah 5 NTU. Analisa kandungan zat organik dalam air menggunakan metoda COD. Walaupun tidak ada dasar hukum yang mengatur batas maksimal kandungan zat organik dalam air minum, akan tetapi kandungan zat organik perlu diketahui karena kemungkinan dapat menjadi media berkembang mikroorganisme. Dalam penelitian tugas akhir ini terdapat beberapa variasi, yaitu pengujian penelitian kualitas air dilakukan terhadap air yang di injeksikan ozon secara langsung, air filtrasi dengan menggunakan filter tembikar dan air sesudah difilter dan di kontakkan dengan ozon. Gambar 4 berikut menunjukkan skema dari variasi percobaan.

7

Variasi B

Variasi A

sampling

sampling

Air Baku

Ozonasi

Fiter

sampling

Ozonasi

sampling

Gambar 4 Skema pengujian kadar ozon 3.

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Penentuan Air baku Penelitian Air baku penelitian digunakan air sumur yang berlokasi di Jl Jetis Kulon no 57, Ketintang, Surabaya mempunyai tingkat kekeruhan yang relatif rendah, kadar zat organik yang rendah akan tetapi memiliki kadar mikroorganisme (Coliform

maupun E. coli) yang melebihi standar air minum menurut

PERMENKES RI No 492/MEN.KES/PER/IV/2010 yang dapat dilihat pada lampiran F. Hasil analisa

pendahuluan dapat dilihat pada Tabel 2 sedangkan air sumur yang digunakan berasal dari sumur pada Gambar 6 berikut Tabel 2 Hasil Analisa Pendahuluan No 1

Parameter Kekeruhan Mikroorganisme

2

Standar

kandungan dalam sample

5 NTU

2,5 NTU

nol per 100 ml

1,7 x 104 per 100 ml

sample

sample

(E.coli)

Sumber: Analisis laboratorium 2010

3.2 Uji Kadar Ozon Yang Dihasilkan Alat Ozon Generator Pengetesan dilakukan dengan memodisikasi metode dari pengukuran menurut SNI 19-7119.8-2005 tentang cara uji kadar oksidan dengan metoda neutral buffer kalium iodida (NBKI) menggunakan spektrofotometer. Data kalibrasi metoda ini dapat dilihat di Lampiran C. Prinsip dari pengukuran ini adalah kontak antara ozon dan larutan KI dan akan menghasilkan warna kuning yang kemudian dibaca pada alat spektrofotometer dengan panjang gelombang 361 nm. Hasil pengukuran kadar ozon disajikan pada Gambar 5

Kadar Ozon (µg)

8 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0

y = 0,0064x + 0,0007 R² = 0,9898

0

1

2

3

4

5

6

Waktu (menit)

Gambar 5 Perbandingan antara dosis ozon dan lama waktu kontak Data yang diperoleh dari analisa kadar ozon menunjukkan bahwa semakin lama waktu kontak ozon maka akan berpengaruh juga terhadap kadar ozon yang dihasilkan oleh alat ozon generator. 3.3 Uji Penurunan Zat Organik Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui efektifitas alat ozon generator dalam menyisihkan kandungan zat organik dalam air dengan metode COD closed reflux, sehingga dapat diketahui laju penurunannya. Uji penurunan konsentrasi zat organik dilakukan dengan menggunakan sample buatan. Sampel buatan ini dicampur dengan larutan gula (sucrose) sehingga didapat konsentrasi sebesar 100 mg/l. Kemudian injeksi ozon dilakukan dengan variasi waktu 2 menit, 4 menit, 6 menit, 8 menit, 10

Konsentrasi Zat Organik (mg/l)

menit, 15 menit. Hasil dari penurunan kandungan zat organik dalam air disajikan dalam Gambar 6

140 y = -7,554x + 120,65 R² = 0,9639

120 100 80 60 40 20 0 0

5

10

15

20

Waktu kontak Ozon (menit)

Gambar 6 Grafik penurunan kadar zat organik Data yang telah diperoleh dapat ditarik kesimpulan bahwa alat ozon generator yang digunakan memang dapat digunakan untuk menghilangkan kadar zat organik mendekati 0 (nol) mg/l dalam range

9 waktu 10 menit sampai 15 menit, range waktu tersebut apabila dikonversikan kedalam dosis ozon menjadi 0,071 µg O3 sampai 0,1 µg O3.

3.4 PELAKSANAAN PENELITIAN 3.2.1

Analisis penurunan bakteri E. coli Waktu kontak 2 menit, 4 menit, 6 menit dan 8 menit diberikan pada sample air, Besar dosis ozon

yang diberikan berdasarkan waktu kontak tersebut dapat dilihat pada Tabel 3 Kadar waktu kontak ozon . Tabel 3 kadar waktu kontak ozon waktu (min)

kadar ozon (µg)

2

1,4 x 10-2

4

2,6 x 10-2

6

4,3 x 10-2

8

5,7 x 10-2

Sumber: Hasil Analisis Laboratorium

Dua jenis perlakuan yang diterapkan pada percobaan ini, yaitu pemberian ozon secara langsung pada sample air dan air baku tersebut disaring filter kemudian baru diinjeksi dengan ozon. Hasil penyisihan E. coli dapat dilihat sesuai dengan Tabel 4. Tabel 4 Pengaruh variasi percobaan terhadap penyisihan E. coli No

1

2

3

4

Jumlah E.coli air baku (MPN.100 ml sample)

13000

7000

7000

5000

Sumber: hasil analisis laboratorium

Perlakuan

Penyisihan dari

Jumlah E.coli (MPN/100ml sample)

air baku (%)

ozon 2 menit

2200

83,1

filter

1100

91,5

filter + ozon 2 menit

300

97,7

ozon 4 menit

2200

68,6

filter

900

87,1


170

97,6

ozon 6 menit

1200

82,9

filter

700

90,0


120

98,3

ozon 8 menit

1100

78,0

filter

800

84,0


140

97,2

10 Dari hasil percobaan yang dilakukan didapatkan bahwa waktu kontak dengan ozon tertinggi yaitu 8 menit masih menyisakan sisa bakteri E.coli didalam air. Dari data yang diperoleh menjelaskan bahwa tidak terdapat perubahan yang cukup signifikan pemakaian waktu kontak ozon dari range waktu 2 menit

Penyisihan dari air baku (%)

sampai 8 menit. Kualitas air yang telah diolah tersebut belum memenuhi standart kualitas air minum.

100

91,5 97,7

83,1

80 60 ozon

40

filter

20

filter ozon

0 Variasi A

Variasi B

Variasi Perlakuan


Gambar 7 Grafik Efisiensi Penyisihan E. coli pada kontak ozon 2 menit 97,6 87,1

100 80

68,6

60 ozon

40

filter

20

filter ozon

0 Variasi A

Variasi B

Variasi perlakuan


Gambar 8 Grafik Efisiensi Penyisihan E. coli pada kontak ozon 4 menit 120 100

98,3 90

82,8

80 60

ozon

40

filter

20

filter ozon

0 Variasi A

Variasi B

Variasi Perlakuan

Gambar 9 Grafik Efisiensi Penyisihan E. coli pada kontak ozon 6 menit


11

120 97,2

100

84

78

80 60

ozon

40

filter

20

filter ozon

0 Variasi A

Variasi B

Variasi Perlakuan

Gambar 10 Grafik Efisiensi Penyisihan E. coli pada kontak ozon 8 menit Data yang diperoleh menunnjukkan bahwa waktu kontak ozon yang ditentukan sebesar 2 menit, 4 menit, 6 menit dan 8 menit atau dosis ozon sebesar 5,7 x 10-2 µg, belum sesuai dengan hasil yang diharapkan, karena masih menyisakan E.coli dalam air, sehingga air masih belum layak minum. Salah satu faktor yang berpengaruh dalam hasil ini adalah jumlah bakteri yang setiap harinya berubah-ubah.

Penyisihan filter terhadap E. coli (%)

Gambar 11 berikut menerangkan tentang performa filter tembikar dalam penyisihan bakteri E. coli

94,0 92,0 90,0 88,0

91,5

operasional pertama operasional kedua

90,0 87,1

86,0

84,0

84,0 82,0

operasional ketiga operasional ke empat

80,0 Jenis

Gambar 11 Grafik kinerja filter tembikar dalam penyisihan E. Coli Data yang diperoleh dapat ditarik kesimpulan bahwa penggunaan filter tembikar memberikan hasil yang cukup besar dan cukup signifikan memberi perbedaan terhadap dua variasi yang dilakukan. Kemampuan mepenyisihan E.coli rata-rata penyisihan sebesar 88,17%. Hasil ini ini tidak sesuai dengan hasil yang didapat oleh percobaan sebelumnya yang mengungkapkan bahwa filter tembikar tersebut mempunyai efisiensi dalam mepenyisihan kandungan mikroorganisme sebesar 98,82 % (Pratiwi, 2009) Hasil penyisihan 98,82% dapat diperoleh karena alat yang digunakan telah dijalankan dalam waktu yang relatif lama. Tumbuhnya biofilm pada permukaan filter tembikar akan berpengaruh pada hasil penyisihan mikroorganisme, semakin lama dioperasikan maka efisinsinya akan cenderung meningkat. Lapisan ini

12 merupakan lapisan mikroorganisme yang dapat menyisihkan bakteri serta E.coli. Menurut Pratiwi (2009) debit filtrasi yang tergolong kecil dan penggunaan air sumur yang kaya mikroorganisme akan memudahkan tumbuhnya lapisan biofilm. Proses filtrasi air oleh filter tembikar mengandalkan proses secara mekanik karena lapisan biofilm tidak tumbuh dengan baik. Dalam proses ini, bakteri akan disaring oleh pori-pori dari filter tembikar. Menurut Montgomery (1985) penurunan bakteri dapat disebabkan oleh lapisan arang yang terbentuk dalam pembakaran gerabah. Lapisan arang ini dapat berperan dalam mengadsorb bakteri. Lapisan arang yang terbentuk pada filter tembikar dapat dilihat seperti pada Gambar 12 Lapisan arang pada filter tembikar.

Gambar 12 Lapisan arang pada filter tembikar Dari hasil penelitian didapatkan bahwa injeksi ozon selama 8 menit atau pemberian dosis ozon sebesar 5,7 x 10-2 µg, belum dapat menghilangkan kandungan bakteri E. coli secara sempurna. Menurut Gottschalk (2000), ozon dapat menjadi disinfeksi yang efektif apabila diberikan dengan dosis 1,6-2 mg/L.menit seperti injeksi ozon pada dosis 0,4 mg/ L selama 5 menit. 3.2.2 Analisis Kekeruhan Kekeruhan merupakan salah satu parameter yang dianalisa dalam penelitian ini. Penyisihan kekeruhan melalui dua variabel yaitu ozonisasi langsung dan ozonisasi sesudah difilter. Persentase penyisihan kekeruhan pertama berasal dari air baku yang lasngsung di ozonisasi menurut variasi waktu kontak. Persentase penyisihan kekeruhan yang kedua dianalisa dari air yanng sudah di filter dan dari air yang sudah difilter dan di ozon. Hasil penyisihan kekeruhan dapat dilihat pada Tabel 5 berikut

Tabel 5 Penyisihan Kekeruhan No

1

Jenis

Kekeruhan (NTU)

% Penyisihan Kekeruhan dari air baku

air baku

0,4

ozon 2 menit

0,23

42,5

filter

0,27

32,5


0,59

-47,5

13

No

2

3

4

Jenis

Kekeruhan (NTU)

% Penyisihan Kekeruhan dari air baku

air baku

1,75

ozon 4 menit

0,75

57,1

filter

1,84

-5,14


1,66

5,14

air baku

0,52

ozon 6 menit

0,45

13,4

filter

0,55

-5,7


0,67

air baku

0,36

ozon 8 menit

0,32

11,1

filter

0,27

25


0,44

-22,2

-28,85

Sumber: Hasil analisis laboratorium 2010.

Dari data yang diperoleh, didapati hasil penurunan yang bervariatif. Untuk mempermudah pembacaan maka dibuat grafik seperti pada Gambar 13 sampai Gambar 16. Penyisihan kekeruhan (%)

60,00

42,50 32,50

40,00 20,00

ozon

0,00

-20,00

Variasi A

Variasi B

filter filter ozon

-40,00 -60,00

-47,50

Variasi percobaan

Penyisihan kekeruhan (%)

Gambar 13 Grafik persentase parameter kekeruhan waktu kontak ozon 2 menit 80,00 60,00

57,14

40,00 20,00 0,00 -20,00

ozon 5,14 -5,14

filter filter ozon

Variasi A Variasi B Variasi Percobaan

Gambar 14 Grafik persentase parameter kekeruhan waktu kontak ozon 4 menit

Penyisihan kekeruhan (%)

14 20,00

13,46

10,00 0,00 -10,00

Variasi A

ozon

Variasi B

filter

-5,77

-20,00

filter ozon

-30,00

-28,85

-40,00

Variasi Percobaan

Gambar 15 Grafik persentase parameter kekeruhan waktu kontak ozon 6 menit

penyisihan kekeruhan (%)

30,00

25,00

20,00 11,11

10,00 ozon

0,00 Variasi A

filter

Variasi B

-10,00

filter ozon

-20,00 -22,22

-30,00

Variasi percobaan

Gambar 16 Grafik persentase parameter kekeruhan waktu kontak ozon 8 menit Data yang diperoleh menggambarkan perkembangan dari parameter kekeruhan. Penurunan kekeruhan terjadi setelah air baku di kontakkan dengan ozon secara langsung. Hal ini membuktikan bahwa ozon dapat menghilangkan kekeruhan yang ditimbulkan dari adanya zat organik dalam air. Penurunan kekeruhan juga terjadi pada air hasil filtrasi jenis air 2 menit dan 8 menit, akan tetapi terjadi juga kenaikan kekeruhan air hasil filtrasi jenis air 4 menit dan 6 menit. Pada running reaktor ini terjadi penggantian alat filter tembikar, dikarenakan pH air sesudah difilter menjadi meningkat akibat dari pemakaian semen putih sebagai perekat filter tembikar dengan reaktor. Grambar 18 menunjukkan fluktuasi kekeruhan yang diakibatkan pemakaian filter tembikar yang baru. 4 menit

6 menit

2menit 32,5

-5,14

8 menit 25

-5,77

% Removal

Gambar 17 Grafik persentase parameter kekeruhan dari filter berdasarkan urutan waktu operasional

15 Pergantian perekat dilakukan dengan mengganti semen putih dengan lem silikon. Pergantian ini dilakukan pada saat akan menjalankan running filter ozon dengan urutan air jenis ke 4 menit, 6 menit, 2 menit kemudian 8 menit. Dari runing ini terjadi terjadi peningkatan kekeruhan di air hasil filtrasi untuk jenis air 4 menit dan 6 menit. Kenaikan yang paling besar terjadi pada air filtrasi jenis 4 menit di angka 1,84 NTU. Kenaikan kekeruhan air setelah di filter terjadi karena baru pertama kali running filter tembikar yang baru, akan tetapi dari kenaikan kekeruhan ini masih memenuhi standar baku mutu kekeruhan yang mempersyaratkan kekeruhan sebesar 5 NTU. Kekeruhan air setelah melalui proses filtrasi meningkat karena pengotor yang melekat dalam filter baru ikut larut dalam air filtrasi. Untuk mencegah hal tersebut terjadi, sebaiknya filter tembikar direndam dahulu minimal 12 jam untuk menghilangkan bau tanah, serbuk yang tersisa dari hasil pembakaran dan melunturkan warna tembikar (Roberts, 2003). Kenaikan tingkat kekeruhan, yang ditandai dengan tanda – (negatif), terjadi juga setelah air melewati filter dan kemudian mengalami perlakuan dikontakkan dengan ozon. Penambahan kekeruhan dapat terjadi dikarenakan adanya partikel seperti lumut yang melayang-layang. Diduga lumut ini berasal dari dalam air stone dikarenakan air stone terendam dalam air selama 12 Jam dan memungkinkan adanya lapisan biofilm yang tumbuh pada air stone dan dinding bak filtrasi (permukaan dinding, ait stone dan selang terasa licin apabila dipegang). Pada saat ozon generator dinyalakan dan melewati gas ozon melewati air stone, kemungkinan biofilm yang tumbuh dalam rongga-rongga air stone akan terdorong keluar, selain itu biofilm yang menempel pada dinding bak penampung air hasil filtrasi juga kemungkinan terkelupas karena adanya hempasan gas yang keluar dari air stone. Bekas pertumbuhan biofilm pada air stone dapat dilihat pada Gambar 18.

Gambar 19 Bekas noda bio film pada permukaan air stone 3.2.3 Analisis Zat Organik Zat organik merupakan salah satu parameter uji yang diperbandingkan terhadap kontak ozon. Air baku yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai kadar zat organik yang relatif kecil. Keberadaan zat organik dalam air sumur ini tidak terlalu dipermasalahkan, tidak seperti air PDAM yang menggunakan sistem klorinasi sebagai disinfeksinya. Kandungan usur golongan halogen yang digunakan dalam proses disinfeksi secara kimia akan bereaksi dengan zat organik. Dari reaksi ini di khawatirkan akan terbentuk THMs yang berpotensi menimbulkan kanker (Richardson et al, 2007) Hasil dari analisa kandungan zat organik ditampilkan dalam Tabel 6 berikut.

16

Tabel 6 Hasil analisa kandungan zat organik dalam air sample No

kontak ozon (menit)

COD (mg/l)

pH

1

air baku

0

6,89

2

ozon 2 menit

-

7,21

3

filter

-

7,34

4


-

7,59

1

air baku

0

7,69

2

ozon 4 menit

-

7,74

3

filter

-

7,45

4


-

7,34

1

air baku

24,8

7,33

2

ozon 6 menit

7,1

7,6

3

filter

21,1

7,24

4


21,1

7,65

1

air baku

0

7,3

2

ozon 8 menit

-

7,56

3

filter

-

7,5

4


-

7,9

Sumber: Hasil analisis laboratorium 2010

Data hasil analisis menunjukkan bahwa kadar zat organik dalam air baku adalah nol, kecuali kandungan zat organik pada air baku pada sample untuk ozon 6 menit. Hal ini bisa terjadi karena beberapa faktor. Faktor pertama adalah ketelitian metode yang digunakan, metode yang digunakan adalah metode titrasi. Metode ini mempunyai ketelitian ± 1,8 mg/ L per tetes titrasi, sedangkan untuk metode closed reflux mempunyai ketelitian sebesar ± 3 mg/l per tetes titrasi. Sehingga kemungkinan kurang keakuratan dalam percobaan masih tetap ada. Kemungkinan yang kedua adalah kondisi air baku yang setiap hari berubah dimana selang waktu running tidak beraturan. Penelitian ini menggunakan sistem intermittent dimana alat reaktor dijalankan menurut keperluan. Analisa COD ini apabila diterapkan pada sample yang mempunyai kadar zat organik yang rendah maka tingkat keakuratannya relatif rendah. Ketidak akuratan data dapat terjadi juga pada saat dilakukan reflux pada air sample. Kemungkinan ada sample yang menguap sehingga berpengaruh pada hasil perhitungan.

17 30,0 25,0

24.8

24.8 21.1 21.1

20,0

ozon

15,0 10,0

air baku

air baku 7,1

filter

5,0

filter ozon

0,0 Variasi A

Variasi B

Gambar 19 Grafik penurunan zat organik Sesuai data dari Gambar 19 didapati perlakuan kontak ozon selama 6 menit secara langsung, terjadi penurunan kandungan zat organik dengan efisiensi penyisihan 71,4%,apabila dibandingkan dengan penelitian pendahuluan dengan sampel zat organik buatan dengan perlakuan waktu kontak ozon 6 menit maka didapat perbandingan yang cukup besar. Untuk sample buatan dengan waktu kontak ozon 6 menit mampu meremove kandungan zat organik sebesar 49,2 mg/L sedangkan pada sampel air sumur hanya mampu menyisihkan 17,7 mg/L hal ini dimungkinkan terjadi dikarenakan antara analisa COD sampel buatan dengan analisa COD sampel air sumur dilakukan degan metode yang berbeda. Analisa COD dengan sampel buatan menggunakan metode closed reflux sehingga kemungkinan kehilangan sample pada waktu pemanasan adalah relatif kecil. 3.2.4 Analisis Kadar Ozon Dalam Air Kadar ozon dalam air dapat diketahui dengan metode spektrofotometrik. Metode ini menggunakan reagen Pottasium Indigo Trisulfonate. Ozon akan menghilangkan warna dari reagen ini dan kemudian akan dibaca pada spektofotometer dengan panjang gelombang 600nm. Tabel 4.9 berikut merepresentasikan hasil analisa kadar ozon dalam air. Tabel 7 Kadar Ozon Dalam Air Kadar ozon (mg Jenis perlakuan

O3/l)

ozon 2 menit

2,64 x 10-4


2,64 x 10-4

ozon 4 menit

0


2,64 x 10-4

ozon 6 menit

2,64 x 10-4


0

ozon 8 menit

5,29 x 10-4


2,64 x 10-4

Sumber: Hasil analisis 2010

18 Pada Tabel 7 terlihat bahwa kadar ozon yang dapat diukur dalam air sangat terbatas, hal ini dikarenakan banyak gas ozon yang hilang atau tidak bereaksi sepenuhnya didalam air. Kebanyakan dari ozon ini akan terlepas diudara, hal ini ditandai dengan bau ozon yang ditimbulkan ketika bagian atas reaktor dibuka, ternyata terjadi akumulasi atau penumpukan gas ozon di udara karena gas ozon tidak bisa bercampur sempurna didalam air. Hal ini menunjukkan bahwa pentingnya bak pengaman untuk membuang sisa kelebihan ozon agar tidak terlepas ke udara dan tidak terpejan kepada manusia. 3.2.5 Analisis Biaya Operasional Biaya operasional dari alat ozon generator yang digunakan dihitung berdasarkan dari pemakaian listrik dari ozon generator.Untuk menghitung biaya operasional alat ozon generator yang digunakan ini perlu adanya asumsi-asumsi sebagai berikut: 1. TDL untuk pelanggan rumah tangga type R1daya 1300 VA adalah Rp793 per kwh (1000 WH), berarti tarif listrik per WH adalah

= Rp 0,793 / WH

2. Alat ozon generator dijalankan untuk kapasitas air 13,5 L 3. Kebutuhan air minum di skala keluarga adalah 4 L/ orang.hari dan didalam keluarga terdapat 5 orang anggota orang. 4. Alat ozon generator dijalankan 2 kali sehari dengan asumsi kebutuhan air minum dalam satu rumah tangga minimal adalah 20 L/ hari 5. 1 bulan = 30 hari 

Perhitungan daya listrik per bulan apabila ozon generator dioperasikan selama 8 menit = Daya alat x Waktu operasional = 200 W x 8 menit x 2

x

x 30 hari

= 1600 Watt Hours  Tarif listrik per bulan =

x 1600 Watt Hours

= Rp 1268,8  Biaya listrik per 1 L pengolahan air = Tarif listrik per bulan / kapasitas air terolah per bulan =Rp 1268,8 / ( 30 hari x 13,5 L x 2 kali operasional/ hari) = Rp 1,56642/ L air terolah

19 Analisis biaya produksi berdasarkan volume dihitung berdasarkan operasional alat ozon untuk mengolah 1 m3 (1000 L) air. Dengan perincian perhitungan sebagai berikut. 

Untuk dapat mengolah 1000 L air maka alat perlu dijalankan sebanyak =



=

=

74 Kali operasi

Perhitungan apa bila alat dijalankan selama 8 menit/ operasi: Daya Listrik untuk memproduksi 1 m3 = Daya alat x Waktu operasional = 200 Watt x 8 menit x 74 kali operasi x = 1975,3 Watt Hours

Tarif listrik per 1 m3 pengolahan air =

x 1975,3 Watt Hours

= Rp 1566,42 / m3air terolah Tarif listrik per 1 L pengolahan air = Tarif listrik per 1 m3 pengolahan air / 1000 = Rp 1566,42 / 1000 = Rp 1,56642 / L air terolah

4 . Kesimpulan Hasil penelitian yang telah dilakukan, memberikan kesimpulan sebagai berikut: 1. Waktu kontak ozon selama 8 menit atau dosis ozon sebesar 5,7 x 10-2 µg belum dapat dikatakan efektif dan air yang terolah belum memenuhi memenuhi standar air minum, karena masih mengandung bakteri E.coli. 2. Biaya opersional apabila alat dijalankan selama 8 menit adalah:Rp 1,56642/ L air terolah.

20

DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2010. PERMENKES No. 492/MEN.KES/PER/IV/2010 Tentang Persyaratan Kualita Air Minum Bielefeldt, A.R.,Kowalski K.,Schilling C., Schreier S., Kohler A., and Summers R.S. 2009. Removal of virus to protozoan sized Particles In Point-Of-Use Ceramic Water Filters, Water Research (2009), doi:10.1016/j.waters.2009.10.04 Bielefeldt, A.R., Kowalski K., and Summers R.S.2009.Bacterial Treatment Effectiveness Of Point-Of-Use Ceramic Water Filters. Water Research, Vol 43, Page 3559-3565, 2009 Brandt, D ., Park,B., Hoang, M., and Jacobe H.T. 2005. Agyria secondary to investigation of home made silver solution. J Am Acad Dermatol, Vol 53, Page s105-7,2005 Camel, V and Bermond, A .1997.The use of ozone and associated oxidation processes in drinking water treatment.Water Research, Vol 32, Page 3208-3222, 1998 Gottschalk, C., Libra J.A., and Saupe A. 2000.Ozonation Of Water And Waste Water.German: Wiley-vch. Massaoka. 1982. Research of Ozonation Processes in Bacteria And Virusses. NV (Stamford, CT: Intl. Ozone Association, Pan American Group), pp.3717-332 Montgomery, J.M. 1985. Water treatment Principles and Design. Jhon Wiley & Sons, Inc USA. Pratiwi, L. 2009. Analisis Saringan Tembikar Berlapis Larutan Perak

terhadap penurunan bakteri

Coliform dan kekeruhan.Tugas Akhir S1, Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS Surabaya. Richardson, Susan., Plewa M.J., Wagner E.D., Schoeny R., and DeMarini D.M. 2007, Occurence, Genotoxicity, And Carciogenicity Of Regulated And Emerging Disinfection By-Products In Drinking Water: A Review And Road Map In Research. Mutation Research, Vol 636, Page 178242, 2007 San, Osman and Cem, Ozgur. 2007. Fabrication Of Glassy Ceramic Membrane Filters For Filtration Of Spring Water With Clogging Phenomena.Journal of Membrane Science, Vol 305, Page 169-175, 2007

STUDI PENINGKATAN KUALITAS AIR MENGGUNAKAN FILTER TEMBIKAR DENGAN SISTEM OZONISASI

Recommend Documents