Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XVIII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 27 Juli 2013
UJI KEMAMPUAN SLOW SAND FILTER SEBAGAI UNIT PENGOLAH AIR OUTLET PRASEDIMENTASI PDAM NGAGEL I SURABAYA Hamimal Mustafa R 1), Nurina Fitriani2) dan Nieke Karnaningroem3) 1) Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Email:
[email protected] 2) Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi 3) Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Email:
[email protected] ABSTRAK Kali Wonokromo merupakan salah satu sumber air minum yang digunakan oleh masyarakat Kota Surabaya, namun kualitasnya yang semakin menurun akibat dari banyaknya bahan pencemar yang masuk maka sebelum digunakan air kali Wonokromo harus diolah terlebih dahulu. Hal ini menyebabkan kebutuhan koagulan semakin banyak dan pengolahan air menjadi semakin mahal sehingga dibutuhkan suatu pengolahan yang efektif, efisien, murah, dan layak diterapkan. Tujuan penelitian ini adalah memperoleh efisiensi persentase penyisihan unit slow sand filter sebagai unit pengolah untuk menyisihkan kekeruhan, COD, dan total coliform. Dalam penelitian ini parameter yang digunakan yaitu kekeruhan, total coliform, dan COD. Unit yang digunakan adalah Slow Sand Filter (SSF) dengan ketebalan media 60 cm. Kecepatan pengaliran air dengan flow rate 0,3 m3/m2.jam. Dari hasil penelitian didapatkan Persentase rata-rata penurunan kekeruhan, total coliform, dan COD dengan flow rate 0,3 m/jam unit slow sand filter masing-masing sebesar 96,08%, 90,25%, dan 36,90%. Kata kunci: COD, Kekeruhan, Slow Sand filter, Total Coliform.
PENDAHULUAN Slow sand filter atau filter pasir lambat adalah filter yang mempunyai kecepatan filtrasi lambat, yaitu sekitar 0,1 hingga 0,4 m / jam. Kecepatan filter yang lebih lambat ini disebabkan ukuran media pasir lebih kecil ( effective size = 0,15 – 0,35 mm ).Slow sand filter memiliki umur operasi yang lebih lama, yaitu berkisar antara 45-60 hari. Dengan kecepatan filter, media saring, dan kualitas air baku yang sesuai, slow sand filter dapat menghasilkan effluen dengan nilai kekeruhan yang rendah dan juga mampu mengurangi mikrobakteri secara efektif (AWWA, 1990). Saringan pasir lambat merupakan instalasi pengolahan air yang mudah, murah dan efesien. Saringan pasir lambat memiliki keefisienan yang tinggi untuk menurunkan kekeruhan, rasa, dan bau pada air, bahkan mampu menghilangkan bakteri dengan baik (Reynold,1982). Kali Wonokromo merupakan salah satu sumber air minum yang digunakan oleh masyarakat Kota Surabaya, namun kualitasnya yang semakin menurun akibat dari banyaknya bahan pencemar yang masuk maka sebelum digunakan air kali Wonokromo harus diolah terlebih dahulu. Keberadaan bakteri coliform dalam air minum sangat tidak diinginkan. Adanya coliform digunakan sebagai indikator adanya pencemaran tinja dalam analisis kualitas air, selain itu keberadaan coliform dalam air menunjukkan bahwa adanya pencemaran oleh mikroorganisme patogen penyebab penyakit.
ISBN : 978-602-97491-7-5 D-3-1
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XVIII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 27 Juli 2013
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Kurnia (2010), menunjukkan bahwa penurunan nilai kekeruhan oleh slow sand filter sebesar 96,73%, sedangkan removal coliform oleh slow sand filter sebesar 98% (Rahmayanti, 2012). Oleh karena itu pada penelitian ini mengarah pada penelitian penggunaan unit slow sand filter sebagai unit pemulihan kualitas outlet prasedimentasi di PDAM Ngagel 1 Surabaya dimana air baku berasal dari air Kali Wonokromo. Dengan adanya pengolahan tersebut akan dihasilkan effluen yang memenuhi baku mutuair minum sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No.492/MENKES/PER/IV/2010, untuk parameter kekeruhan, COD, dan total coliform. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui efisiensi unit slow sand filter dalam menurunkan parameter kekeruhan, total coliform, dan COD, sehingga hasil penelitian dapat dijadikan sebagai bahan referensi untuk penelitian selanjutnya. METODE Penelitian ini dilakukan di PDAM Ngagel I Surabaya, air baku diambil dari outlet prasedimentasi, sedangkan analisa parameter yang diteliti dilakukan di Laboratorium Teknik Lingkungan ITS Surabaya. Sistem aliran yang digunakan adalah sistem kontinyu dimana reaktor dioperasikan 24 jam/hari dengan flow rate 0,3 m3/m2.jam dilaksanakan selama 13 hari. Parameter yang di analisa yaitu kekeruhan, COD, dan total coliform. Pengambilan titik sampel dilakukan pada dua titik yaitu pada inlet slow sand filter dan outlet slow sand filter. Sebelum analisa kekeruhan, COD, dan total coliform, dilakukan aklimatisasi untuk menumbuhkan lapisan mikroorganisme yang disebut lapisan schmutzdecke. Lapisan ini mengandung bakteri, fungi, protozoa, rotifera dan larva serangga air. Aklimatisasi dilakukan selama ± 3 minggu dengan cara mengalirkan air baku secara kontinyu selama 24 jam/hari dengan kecepatan filtrasi sesuai rencana yaitu 0,3m3/m2.jam atau 30 mL/detik sehingga akan tumbuh suatu lapisan pada permukaan media. Unit slow sand filter dioperasikan dengan mengalirkan air outlet prasedimentasi ke bak penampung dengan menggunakan pompa, dari bak penampung air akan didistribusikan ke unit slow sand filter secara gravitasi sehingga bak penampung harus lebih tinggi dari bak slow sand filter. Unit slow sand filter dioperasikan dengan kecepatan filtrasi 0,3 m3/m2.jam atau 30 mL/detik. Analisa dilakukan di Laboratorium Teknik Lingkungan ITS Surabaya yaitu untuk kekeruhan, air sampel inlet dan outlet slow sand filter langsung dianalisa dengan menggunakan alat Turbidimeter HACH 2100A. Analisa total coliform dilakukan saat sampel ditanam pada media lactose broth selama ± 24 jam dengan menggunakan metode MPN. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis penurunan setiap parameter pada unit slow sand filter dengan media pasir kali dengan kecepatan pengaliran 0,3 m3/m2.jam dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Hasil Analisis Efisiensi Penurunan Kekeruhan Pada Kecepatan Pengaliran 0,3 m/jam Kekeruhan Hari ke-
1 2
Outlet SSF Inlet (NTU) 84.2 30.7
NTU
Efisiensi (%)
2.18 1.72
97.41 94.40
Total Coliform Inlet Outlet SSF (MPN/g)
33 49
Jumlah (MPN/g) 0 0
ISBN : 978-602-97491-7-5 D-3-2
Efesiensi (%) 100.00 100.00
COD Inlet (mg/l)
13.91 11.86
Outlet SSF mg/l
Efisiensi (%)
12.42 8.47
10.75 28.57
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XVIII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 27 Juli 2013
Kekeruhan Hari ke-
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Rata2
Outlet SSF Inlet (NTU) 51.3 58.9 207 84.2 67.9 75.5 94.5 64.3 66.8 204 202 112.51
NTU
Efisiensi (%)
2.15 3.39 5.82 3.45 2.63 3.83 3.05 2.42 3.28 5.89 5.84 3.96
95.81 94.24 97.19 95.90 96.88 94.93 96.77 96.24 95.09 97.11 97.11 96.15
Total Coliform Inlet Outlet SSF (MPN/g)
1600 350 240 79 27 27 130 130 23 110 33 115
Jumlah (MPN/g) 0 130 0 0 0 14 49 0 0 0 0 19
Efesiensi (%) 100.00 62.86 100.00 100.00 100.00 48.15 62.31 100.00 100.00 100.00 100.00 87.33
COD Inlet (mg/l)
45.00 10.43 13.33 10.00 20.47 19.05 21.89 22.00 8.70 15.65 17.39 15.89
Outlet SSF mg/l
Efisiensi (%)
13.33 8.70 10.00 5.00 11.16 7.62 19.90 18.00 1.74 6.96 15.65 10.47
70.37 16.67 25.00 50.00 45.45 60.00 9.09 18.18 80.01 55.54 10.03 37.00
Sumber: Hasil analisis dan perhitungan Berdasarkan hasil analisis pada Tabel 1 dapat dilihat bahwa pada hari pertama analisis efisiensi penurunan tiap parameter sudah cukup baik. Hal ini menunjukkan bahwa proses aklimatisasi yang dilakukan selama ± 3 minggu sebelum penelitian dilakukan telah berhasil menumbuhkan lapisan schmutzdecke sehingga media filter mampu menadsorpsi bahan pencemar yang ada pada air outlet prasedimentasi. Adanya mikroorganisme yang telah tumbuh pada butiran media ikut berperan dalam menurunkan beberapa pencemar dalam air meskipun lapisan schmutzdecke belum terbentuk. Hal inilah yang menyebabkan dari awal operasi efisiensi penurunan parameter kekeruhan, total coliform dan COD pada SSF sangat besar. Apabila schmutzdecke sudah terbentuk dapat membantu proses filtrasi maupun adsorpsi pada media pasir yang ada dibawahnya sehingga berapun kekeruhan pada inlet, nilai outlet pada SSF tetap konstan, dimana lapisan Schmutzdecke adalah lapisan yang melakukan pemurnian efektif dalam pengolahan air minum. Selama air melewati Schmutzdecke, partikel akan terperangkap dan organik terlarut akan teradsorpsi, diserap dan dicerna oleh bakteri, fungi dan protozoa. Proses yang terjadi dalam Schmutzdecke sangat kompleks dan bervariasi, tetapi yang utama adalah mechanical straining terhadap kebanyakan bahan tersuspensi dalam lapisan tipis yang berpori-pori yang sangat kecil, kurang dari satu mikron. Ketebalan lapisan ini meningkat terhadap waktu hingga mencapai 25 mm, yang menyebabkan aliran mengecil (Huisman, 1974). Proses fisik yang terjadi pada unit ini adalah proses mekanikal straining dan proses sedimentasi, dimana pada proses mekanikal straining bahan pencemar dan partikel-partikel penyebab kekeruhan tersisihkan dan tersaring pada rongga antar butiran media pasir yang ukurannya lebih kecil daripada ukuran partikel pencemar. Proses sedimentasi terjadi apabila partikel pencemar yang lolos pada proses mekanika straining akan mengendap pada permukaan butiran media pasir yang ukurannya lebih kecil daripada partikel bahan pencemar dan partikel penyebab kekeruhan sehingga terjadi penyisihan kekeruhan pada air baku yang melewati filter (Huisman, 1974).
ISBN : 978-602-97491-7-5 D-3-3
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XVIII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 27 Juli 2013
Efisiensi penurunan parameter kekeruhan, total coliform, dan COD jika ditampilkan dalam bentuk grafik maka dapat dilihat pada Gambar 1. 120.00
Efisiensi (%)
100.00 80.00 Kekeruhan
60.00
Coliform
40.00
COD 20.00 0.00 1
2
3
4
5
6 7 8 Hari ke‐
9 10 11 12 13
Gambar 1 Grafik Efisiensi Penurunan Parameter Kekeruhan, Total Coliform, dan COD
Efisiensi penyisihan parameter kekeruhan, total coliform, dan COD setiap harinya memiliki nilai yang bervariasi baik inlet maupun outletnya. Inlet parameter kekeruhan memiliki nilai yang cukup tinggi yaitu mencapai 204 NTU, padahal unit slow sand filter hanya mampu mengolah air dengan kekeruhan <50 NTU sehingga apalila air baku yang masuk melebihi 50 NTU maka besar kemungkinan akan terjadi clogging yang lebih cepat dari kriteria desain yang seharusnya mencapai 45-60 hari (AWWA, 1990). Efisiensi penurunan total coliform sangat dipengaruhi oleh pertumbuhan mikroorganisme yang tumbuh pada lapisan Schmutzdecke, selama air melewati lapisan Schmutzdecke, partikel akan terperangkap dan organik terlarut akan teradsorpsi, diserap dan dicerna oleh bakteri, fungi dan protozoa. Efisiensi penurunan COD tidak memiliki nilai yang cukup tinggi dibandingkan dengan efisiensi penurunan kekeruhan dan total coliform, hal ini terjadi karena proses yang dominan yang terjadi pada unit slow sand filter adalah proses secara biologis dan fisik, adapun proses secara kimia belum mencapai maksimal, proses kimia merupakan proses dimana partikel yang terlarut diuraikan menjadi substansi sederhana dan tidak berbahaya atau diubah menjadi partikel tidak terlarut, sehingga dapat dihilangkan dengan proses penyaringan, sedimentasi, dan adsorpsi pada media filter (Huisman, 1974). KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil analisa penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa unit slow sand filter mampu menurunkan parameter kekeruhan, total coliform, dan COD. Penurunan parameter kekeruhan mencapai 97,41%, sedangkan penurunan total coliform mencapai 100%, dan penurunan parameter COD mencapai 36,90%. Efisiensi penurunan parameter yang dianalisa dipengaruhi oleh kualitas air baku yang masuk dan kondisi alam pada saat penelitian dilakukan, karena yang berperan dalam penurunan parameter pencemar pada unit slow sand filter adalah mikroorganisme berupa lapisan schmutzdecke. Saran yang perlu dibeikan untuk penelitian selanjutnya yaitu sebaiknya penelitian dilakukan dalam waktu yang lebih lama agar dapat diketahui apakah efisiensi penurunan bahan pencemar dapat secara stabil atau tidak dan dapat diketahui berapa lama reakor akan terjadi clogging dan dilakukan pencucian media filter. ISBN : 978-602-97491-7-5 D-3-4
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XVIII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 27 Juli 2013
DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2010. Peraturan Mentri Kesehatan RI No. 492/MENKES/PER/IV/2010 Tentang Persyaratan Kualitas Air Minum. AWWA. 1990. Water Treatment Design. Third Edition. Mc Graw Hill: New York. Huisman, L and Wood, W. E. 1974. Slow Sand Filter. WHO. Rahmayanti, S. 2012. Analisis Penggunaan Downflow Slow Sand Filter untuk Pengolahan Air Sumur untuk Menjadi Air Minum dengan Variasi Ketebalan Media dan Kecepatan Filtrasi. Tugas Akhir Jurusan Teknik Lingkungan ITS: Surabaya. Reynolds, Tom D. 1982. Unit Operations and Processes in Environmental Engineering. Second Edition. Boston: PWS Publishing Company.
ISBN : 978-602-97491-7-5 D-3-5
