disini - Library Binus

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Air Baku
2.1.1
Definisi Air Baku
Sumber air baku memegang peranan yang sangat penting dalam industri air
minum. Air baku atau raw water merupakan awal dari suatu proses dalam penyediaan
dan pengolahan air bersih. Berdasarkan SNI 6774:2008 tentang spesifikasi unit paket
instalasi pengolahan air dan SNI 6774:2008 tentang tata cara perencanaan unit paket
instalasi pengolahan air pada bagian istilah dan definisi yang disebut dengan air baku
yaitu air yang berasal dari sumber air permukaan, cekungan air tanah dan atau air hujan
yang memenuhi ketentuan baku mutu tertentu sebagai air baku untuk air minum
(sumber: S Novita, USU). Sumber air baku bisa berasal dari sungai, danau, sumur air
dalam, mata air dan bisa juga dibuat dengan cara membendung air buangan atau air laut.
Sumber air yang layak harus berdasarkan ketentuan berikut:
a.
Kualitas dan kuantitas air yang diperlukan
b.
Kondisi iklim
c.
Tingkat kesulitan pada pembangunan intake.
d.
Tingkat kesalamatan operator.
e.
Ketersediaan biaya minimum operasional dan pemeliharaan untuk IPA.
f.
Kemungkinan terkontaminasinya sumber air pada masa yang akan
datang.
g.
Kemungkinan untuk memperbesar intake pada masa yang akan datang.
Dalam jumlah air yang kecil, air bawah tanah, termasuk air yang dikumpulkan
dengan cara rembesan, bisa dipertimbangkan sebagai sebuah sumber air. Dimana
kualitas sumber air bawah tanah secara umum sangat baik bagi air permukaan dan di
beberapa tempat yang memiliki musim dingin yang bisa memanfaatkan salju sebagai
suber air. Hal ini adalah menghemat biaya operasional dan pemeliharaan karena secara
umum kualitas air bawah tanah sangat baik sebagai air baku.
5
6
2.1.2 Karakteristik Air Baku
Penyediaan air bersih, selain kuantitasnya maka kualitasnya pun harus memenuhi
standar yang berlaku. Dalam hal air bersih, sudah merupakan praktek pada umumnya
bahwa dalam menetapkan kualitas dan karakteristik untuk mendapatkan air baku dengan
mutu tertentu (standar kualitas air). Maka untuk mendapatkan gambaran yang nyata
tentan karakteristik air baku, maka kita memerlukan pengukuran sifat-sifat air yang
disebut parameter kualitas air.
Standar kualitas air adalah baku mutu ditetapkan berdasarkan sifat-sifat fisika,
kimia, radioaktif maupun bakteriologis yang menunjukkan persyaratan kualitas air
tersebut. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 81 Tahun 2001 tentang
pengolahan kualitas air dan pengendalian pencemaran air.
Air menurut kegunaannya digolongkan menjadi:
Kelas I
: Air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum
atau peruntukkan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama
dengan kegunaan tersebut.
Kelas II : Air yang peruntukkannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana
rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk
mengairi pertanaman atau peruntukan lain yang mempersyaratkan
mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
Kelas III : Air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan
air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman atau peruntukan
lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan
tersebut.
7
2.2
Air Minum
Air Minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses
pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Menurut
Peraturan Menteri Kesehatan No. 492/2010 Pasal 3, “Air minum aman bagi kesehatan
apabila memenuhi persyaratan fisika, mikrobiologis, kimiawi dan radioaktif yang dimuat
dalam parameter wajib dan tambahan”.
Persyaratan fisika, yaitu:
a.
Tidak berbau.
b.
Jumlah zat padat yang terlarut, kurang dari 500 mg/L.
c.
Kekeruhan, kurang dari 5 skala NTU.
d.
Tidak berasa.
e.
Suhu 0ºC, suhu udara ±3ºC.
f.
Tidak berwarna, kurang dari 15 skala NCU.
Persyaratan kimia, yaitu:
a.
pH 6,5-8,5.
b.
Kadar kimia anorganik dan kimia organik, sesuai dengan Peraturan
Menteri Kesehatan no. 492/2010 (terlampir).
Persyaratan mikrobiologi, yaitu:
a.
Koliform tinja (E. Coli), 0 per 100ml.
b.
Total koliform, 0 per 100ml.
Persyaratan radioaktif, yaitu:
a.
Aktifitas alpha, kurang dari 0,1 Bg/L.
b.
Aktifitas beta, kurang dari 1,0 Bg/L.
8
2.3
Penjernihan Air
Dalam mengatasi masalah pemenuhan kebutuhan air bersih diperlukan
penerapan teknologi penjerihan air yang sesuai dengan kondisi sumber air baku, kondisi
sosial budaya, ekonomi dan SDM masyarakat setempat. Tujuan penjernihan air adalah
menghilangkan pencemar (polutan) yang ada didalam air atau mengurangi kadarnya
agar air dapat menjadi layak untuk digunakan untuk masyarakat pada akhir dari proses
penjernihan.
Terdapat berbagai teknik penjernihan air yang bisa dilakukan. Teknik-teknik
tersebut di antaranya adalah:
1.
Penyaringan
Penyaringan adalah penjernihan air dengan cara menyaring air dengan
menggunakan bahan sperti kain, kapas, pasir, kerikil, ijuk dan atau bahan
lainnya untuk mendapatkan mutu air yang layak untuk dipakai oleh
masyarakat.
2.
Perebusan
Perebusan adalah penjernihan air dengan cara dipanaskan hingga
mendidih (untuk air 100˚C). Proses ini diperuntukkan membunuh bakteri,
spora, ova, kista dan mensterilkan air.
3.
Disinfeksi kimia
Disinfeksi kimia merupakan teknik penjernihan air menggunakan
disinfektan atau bahan kimia yang bersifat racun dan mempunyai
kemampuan membunuh mikroorganisme. Teknik penjernihan air dengan
disinfektan kimia dapat dipergunakan pada genangan air, air dalam sumur
dan lain sebagainya.
4.
Bubuk pemutih
Bubuk pemutih adalah penjernihan air dengan cara menggunakan bubuk
pemutih semisal tawas dan kapur gamping.
5.
Tablet klorin
Tablet klorin adalah penjernihan air dengan cara menggunakan tablet
klorin atau kaporit.
9
6.
Filter
Filter adalah penjernihan air dengan cara menggunakan filter air khusus
yang dibuat oleh pabrikan tertentu. Contoh yang biasa terdapat di pasaran
adalah filter keramik ‘lilin’ dan UV filter.
7.
Desalinasi
Desalinasi adalah penjernihan air dengan cara serangkaian metode dan
alat khusus yang memanfaatkan pemanasan dengan sinar matahari.
2.4
Air Tanah
Bumi memiliki sekitar 1,3 - 1,4 milyar km³ air, yang terbagi atas laut sejumlah
97,5%, dalam bentuk es sejumlah 1,75% dan sekitar 0,73% berada di darat. Air hujan
yang jatuh ke permukaan bumi akan mengalir ke daerah yang lebih rendah dan masuk ke
sungai akhirnya mengalir sampai ke laut, dalam perjalanan air tersebut sebagian akan
masuk ke dalam tanah (infiltrasi) dan ada pula yang menguap kembali (Suripin, 2001).
Air tanah adalah air yang melekat pada butir-butir tanah, air yang terletak
diantara butir-butir tanah, dan air yang tergenang di atas lapisan tanah yang terdiri dari
batu, tanah lempung yang amat halus atau padat yang sukar ditembus air. Kebanyakan
air tanah berasal dari hujan. Air hujan yang meresap ke dalam tanah menjadi bagian dari
air tanah, perlahan mengalir ke laut, atau mengalir dalam tanah atau di permukaan dan
bergabung dengan aliran sungai. (Sutrisno,1987)
Banyaknya air yang meresap ke tanah bergantung pada selain ruang dan waktu,
juga di pengaruhi kecuraman lereng, kondisi material permukaan tanah dan jenis serta
banyaknya vegetasi dan curah hujan. Meskipun curah hujan besar tetapi lerengnya
curam, ditutupi material impermeabel, persentase air mengalir di permukaan lebih
banyak daripada meresap ke bawah. Sedangkan pada curah hujan sedang, pada lereng
landai dan permukaannya permiabel, persentase air yang meresap lebih banyak.
Sebagian air yang meresap tidak bergerak jauh karena tertahan oleh daya tarik molekuler
sebagai lapisan pada butiran-butiran tanah.
10
Kecendrungan memilih air tanah sebagai sumber air bersih dibandingkan
air permukaan mempunyai keuntungan sebagai berikut :
1.
Tersedia dekat dengan tempat yang memerlukan, sehingga kebutuhan
bangunan pembawa/ distribusi lebih murah.
2.
Debit (produksi) sumur biasanya relatif stabil.
3.
Lebih bersih dari bahan cemaran (polutan permukaan).
4.
Kualitasnya seragam.
5.
Bersih dari kekeruhan, bakteri, lumut atau tumbuhan dan binatang liar.
(suripin, 2001)
2.4.1 Penggolongan Air Tanah
Penggolongan air tanah berdasarkan asal mulanya dapat dibagi menjadi empat
tipe, yaitu :
1.
Air meteorik yakni air yang berasal dari atmosfer dan mencapai
mintakatkejenuhan baik secara langsung (infiltrasi permukaan tanah dan
kondensasi uap air ) maupun tidak langsung (perembesan influen).
2.
Air Juvenil merupakan air baru yang ditambahkan pada mintakat
kejenuhan dan kerak bumi yang dalam (seperti air magmatik, air gunung
api dan air kosmik).
3.
Air diremajakan (rejuvenated) ialah air untuk sementara waktu telah
dikeluarkan dari daur hidrologi oleh pelapukan, dan sebab-sebab
lain,kembali kedaur lagi dengan proses-proses yang serupa.
4.
Air kinat adalah air yang dijebak pada beberapa batuan sendimen atau
gunung saat asal mulanya. Air tersebut biasanya sangat termineralisasi
dan mempunyai salinitas yang lebih tinggi daripada air laut.
(Seyhan,1977)
2.4.2 Kondisi air tanah
Air tanah merupakan suatu bagian dalam proses sirkulasi alamiah. Jika
pemanfaatan air tanah itu memutuskan sistem sirkulasi, yakni jika air yang dipompa
melebihi besarnya pengisian kembali (recharge), maka akan terjadi pengurangan
11
volume air tanah yang ada. Berkurangnya volume air tanah itu akan kelihatan dalam
bentuk penurunan permukaan air tanah atau penurunan tekanan air tanah, ini akan
mengakibatkan penurunan intensitas pemompaan, dan jika penurunan ini melampaui
suatu limit tertentu maka fungsi pemompaan akan hilang. Akhirnya sumber air tanah itu
menjadi kering. Jadi untuk menghindari pengurangan volume air tanah yang ada, maka
harus dijaga supaya besarnya pemompaan itu sesuai dengan pengisian kembali.
(Sasrodarsono dan Takeda,1993)
Terjadinya penyedotan air tanah yang terus–menerus tanpa memperhitungkan
daya dukung lingkungannya dapat menyebabkan permukaan air tanah melebihi daya
produksi dari suatu akifer yang dapat menimbulkan pengaruh negatif terhadap sumber
air bawah serta menyebabkan penurunan lapisan tanah.
Penyedotan air bawah tanah yang berlebihan dibeberapa tempat yang berakibat
menurunnya permukaan air tanah setempat secara menyolok dapat kita lihat misalnya di
Jakarta, permukaan air tanah tanah turun sampai 25 meter di bawah permukaan air laut
dan di Bandung sampai 20 meter dipermukaan air tanah setempat, disamping itu untuk
beberapa kota yang terletak ditepi pantai seperti Medan, Jakarta , Semarang terjadi
penyusupan air laut ke dalam lapisan tanah yang mengandung air tawar akibat
penurunan permukaan air tanah tersebut. Dari kasus- kasus tersebut dapat dilihat
bagaimana kerugian-kerugian yang diakibatkan oleh penurunan muka air tanah maupun
penyusupan air laut ke akuifer air tanah di daratan akibat dari pengambilan air yang
berlebihan. Akan tetapi penurunan permukaan tanah atau penerobosan air asin tidak
seluruhnya diakibatkan oleh pemompaan yang berlebihan, kejadian-kejadian itu
mempunyai hubungan erat dengan kondisi-kondisi geologi di lokasi air tanah dan jenis
air tanah itu. (Sasrodarsono dan Takeda, 1993)
2.4.3
Air Tanah Dangkal
Air tanah dangkal adalah air tanah berada pada kedalaman maksimal 15 m di
bawah permukaan tanah sedangkan air tanah dalam adalah air tanah yang berada
minimal 15 meter di bawah permukaan tanah (Surbakti, 1986). Tanah di zona air tanah
dangkal berada di dalam keadaan tidak jenuh, kecuali kadang-kadang bila terdapat
banyak air di permukaan tanah seperti berasal dari curah hujan dan irigasi. Zona tersebut
12
dimulai dari permukaan tanah sampai ke zona perakaran utama (major root zone)
tebalnya beragam menurut jenis tanaman dan jenis tanah Soemartono (1995).
2.5
Akuifer
Suatu akuifer diuraikan sebagai suatu batuan geologi yang menahan dan
menyalurkan air tanah. Secara umum air tanah akan mengalir sangat perlahan melalui
suatu celah yang sangat kecil dan atau melalui butiran antar batuan. Batuan yang mampu
menyimpan dan mengalirkan air tanah ini kita sebut dengan akuifer. Akuifer yang
tersusun oleh material batu pasir diperkirakan memiliki derajat kelulusan yang cukup
tinggi dan apabila dipengaruhi intrusi air laut maka batu pasir akan lebih cepat terintrusi
oleh air laut dibandingkan dengan material pasir atau kerikil, mengingat batu pasir
bersifat lebih poros.
Struktur geologi berpengaruh terhadap arah gerakan air tanah, tipe dan potensi
akuifer. Stratigrafi yang tersusun atas beberapa lapisan batuan akan berpengaruh
terhadap akuifer, kedalaman dan ketebalan akuifer, serta kedudukan air tanah. Jenis dan
umur batuan juga berpengaruh terhadap daya hantar listrik, dan dapat menentukan
kualitas air tanah. Pada mulanya air memasuki akuifer melewati daerah tangkapan
(recharge area) yang berada lebih tinggi daripada daerah buangan (discharge area).
Daerah tangkapan biasanya terletak di gunung atau pegunungan dan daerah buangan
terletak di daerah pantai.
Air yang berada dibagian bawah akuifer mendapat tekanan yang besar oleh berat
air diatasnya, tekanan ini tidak dapat hilang atau berpindah karena
akuifer terisolasi oleh akiklud diatas dan dibawahnya, yaitu lapisan yang impermeable
dengan konduktivitas hidrolik sangat kecil sehingga tidak memungkinkan air
melewatinya. Lapisan yang dapat dilalui dengan mudah air tanah seperti lapisan pasir
kerikil disebut lapisan permeable. Lapisan yang sulit dilalui air tanah seperti lempung,
disebut lapisan kedap air, atau disebut juga impermeable. (Sasrodarsono dan
Takeda,1993)
13
Gambar 2.1 Akuifer Air Tanah
( Sumber: Linsley dan Franzini, 1991)
Permukaan air tanah di sumur dari air tanah bebas adalah permukaan air bebas
dan permukaan air tanah dari akuifer terkekang adalah permukaan air terkekang. Jadi
permukaan air bebas adalah batas antara zona aerasi atau zona yang tidak jenuh di atas
zona jenuh. (Linsley dan Franzini,1991)
Uraian mengenai terbentuknya air tanah menunjukkan bahwa peranan formasi
geologi atau akuifer amatlah penting. Formasi geologi tertentu, baik yang terletak pada
zona bebas (unconfined aquifer) maupun zona terkekang (confined aquifer), dapat
memberikan pengaruh tertentu pula terhadap keberadaan air tanah. Dengan demikian,
karakteristik akuifer mempunyai peranan yang menentukan dalam proses pembentukan
air tanah. Dengan demikian, karakteristik akuifer mempunyai peranan yang menentukan
dalam proses pembentukan tanah. Untuk usaha-usaha pengisian kembali air tanah
melalui peningkatan proses infiltrasi tanah serta usaha-usaha reklamasi air tanah, maka
kedudukan akuifer dapat dipandang dari dua sisi yang berbeda:
1.
Zona akuifer tidak jenuh adalah suatu zona penampung air di dalam tanah
yang terletak di atas permukaan air tanah (water table) baik dalam
keadaan alamiah (permanen) atau sesaat setelah berlangsungnya periode
pengambilan air tanah.
14
2.
Zona akuifer jenuh adalah zona penampung air tanah yang terletak di
bawah permukaan air tanah kecuali zona penampung air tanah yang
sementara jenuh dan berada di bawah daerah yang sedang mengalami
pengisian air tanah.
Zona akuifer tak jenuh merupakan zona penyimpan air tanah yang paling
berperan dalam mengurangi kadar pencemaran air tanah dan oleh karenanya zona ini
sangat penting untuk usaha-usaha reklamasi dan sekaligus pengisian kembali air tanah.
Sedang zona akuifer jenuh seperti telah diuraikan di muka lebih berfungsi sebagai
pemasok air tanah yang memiliki keunggulan dibandingkan dengan zona akuifer tidak
(Asdak, 1995).
Berdasarkan kemampuan meluluskan air dari bahan pembatasnya, akuifer dapat
dibedakan menjadi :
1.
Akuifer Tertekan (Confined Aquifer) yaitu akuifer yang seluruh jumlah
airnya dibatasi oleh lapisan kedap air, baik yang diatas maupun dibawah,
serta mempunyai tekanan jenuh lebih besar daripada tekanan atmosfer.
2.
Akuifer Bebas (unconfined Aquifer) yaitu lapisan lolos air yang hanya
sebagian terisi oleh air dan berada di atas lapisan kedap air. Permukaan
tanah pada akuifer ini disebut water table (preatiklevel), yaitu permukaan
air yang mempunyai tekanan hidrostatik sama dengan atmosfer.
3.
Akuifer Semi Tertekan (Semi confined Aquifer) yaitu akuifer yang
seluruhnya jenuh air, dimana bagian atasnya dibatasi oleh lapisan semi
lolos air dibagian bawahnya merupakan lapisan kedap air.
4.
Akuifer Semi Bebas (Semi Unconfined Aquifer) yaitu akuifer yang bagian
bawahnya merupakan lapisan kedap air, sedangkan bagian atasnya
merupakan material berbutir halus, sehingga pada lapisan penutupnya
masih memungkinkan adanya gerakan air. Dengan demikian akuifer ini
merupakan peralihan antara akuifer bebas dengan akuifer semi tertekan.
15
2.6
Siklus Air
Siklus Air adalah suatu sirkulasi air secara terus menerus terjadi dari atmosfer
turun ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer melalui berbagai proses. Proses yang terjadi
pada siklus air adalah sebagai berikut:
1.
Proses kondensasi
Kondensasi atau pengembunan adalah suatu proses perubahan dari wujud
benda ke wujud yang lebih padat, seperti gas menjadi cairan.
2.
Proses presipitasi
Presipitasi adalah suatu proses turunnya air dari atmosfer ke permukaan,
presipitasi dapat berupa hujan , hujan salju, kabut, embun, hujan es. Di
Indonesia yang merupakan wilayah yang beriklim tropis, yang
memberikan sumbangan paling besar adalah hujan.
3.
Proses evaporasi
Evaporasi atau penguapan adalah suatu proses perubahan molekul di
dalam keadaan cair dengan spontan menjadi gas, proses ini berkebalikan
dengan kondensasi.
4.
Proses transpirasi
Transpirasi adalah proses penguapan air yang berlangsung pada jaringan
hidup yang dipengaruhi oleh fisiologi tumbuhan.
Air naik ke udara dari permukaan laut meupun dari daratan melalui proses
evaporasi. Air yang berada di atmosfer yang berbentuk uap tersebut dalam massa yang
besar di atas daratan serta dipanaskan oleh radiasi tanah.
Siklus hidologi dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu:
1.
Siklus pendek: air yang berasal dari laut menguap lalu melalui proses
kondensasi berubah menjadi butir-butir air yang halus atau awan dan
selanjutnya hujan langsung jatuh ke laut.
16
2.
Siklus sedang: air yang berasal dari laut menguap lalu melewati proses
kondensasi berubah menjadi awan dan dibawa oleh angin menuju daratan
dan jatuh sebagai hujan di daratan dan selanjutnya meresap ke dalam
tanah lalu kembali lagi ke laut melalui sungai-sungai atau saluran air.
3.
Siklus panjang: air yang berasal dari laut menguap, setelah itu menjadi
awan melalui proses kondensasi, lalu terbawa oleh angin ke tempat yang
lebih tinggi di daratan dan terjadilah hujan salju atau es di pegununganpegunungan. Bongkah-bongkah es mengendap di puncak gunung dank
arena gaya gravitasi meluncur ke tempat yang lebih rendah, mencair dan
terbentuklah gletser lalu mengalir melalui sungai-sungai kembali ke laut.
Daerah aliran sungai sebagai ekosistem alami berlaku proses-proses biofisik
hidrologis di dalamnya dimana proses-proses tersebut merupakan bagian dari suatu daur
hidrologi atau siklus air. DAS dapat dianalogikan
sebagai suatu prosesor,
karakteristiknya tersusun atas faktor-faktor alami.
Gambar 2.2 Daur Hidrologi (Siklus Air)
(Sumber: https://pbcahyono.wordpress.com/2012/02/20/)
17
2.7
Kalsinasi Pada Limestone (CaCO3)
Limestone adalah batu hasil sedimentasi terdiri dari calcite (Calcium Carbonite),
dimana sumber utama calcite adalah organisme laut yang lama tertimbun di bawah
tanah.
Kalsinasi adalah proses pemecah unsur air, karbon dioksida, atau gas lain yang
memiliki ikatan kimia dengan suatu mineral. Kalsinasi bekerja pada temperatur yang
tinggi tanpa terjadi pelelehan dan disertai dengan penambahan reagen. Kalsinasi juga
bisa disebut sebagai dekomposisi thermal (penguraian dengan temperatur). Kalsinasi
juga bisa disebut sebagai dekomposisi kalsium karbonat (batu kapur, CaCO3) menjadi
kalsium oksida (kapur bakar, CaO) dan gas karbon dioksida (CO2). Hubungan antara
massa CaO per liter dengan pH yang menunjukkan bahwa semakin banyak CaO pada
limestone semakain tinggi pH limestone atau semakin basa limestone tersebut.
2.8
Karbon Aktif
Karbon aktif atau yang sering disebut sebagai arang aktif adalah suatu bentuk
padat yang berpori dan yang mengandung 85% hingga 95% karbon di dalamnya. Karbon
aktif juga merupakan jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. 1
gram karbon aktif setara dengan suatu material yang memiliki luas 500-1500 m2. Karbon
aktif juga memiliki kemampuan adsorpsi yang besar. Karbon aktif banyak digunakan
untuk menghilangkan kontaminan astetik, berguna untuk menghilangkan beberapa
kontaminan dari senyawa polutan seperti volatile. Karbon aktif yang bersifat molecular
juga mampu menyerap molekul organik dengan baik. Maka dari itu bahan ini digunakan
dalam proses pemurnian udara, gas dan larutan atau cairan. Bahan ini dipakai juga dalam
permurnian gas dan udara, safety mask dan respirator, seragam militer, adsorbent foams
industry nuklir, electroplating solutions, deklorinasi, penyedap rasa dan bau dari air,
aquarium, cigarette filter dan juga penghilang senyawa-senyawa organik dalam air.
2.9
Zeolit
Zeolit adalah mineral yang berstruktur Kristal lumino-silikat yang mengandung
ion natrium (Na), kalsium (K), magnesium (Mg), kalsium (Ca) dan besi (Fe) serta
molekul air (H2O). Material yang berbentuk rangka 3 dimensi dan memiliki rongga dan
18
saluran. Zeolit sering digunakan sebagai penukar kation (cation exchangers), pelunak air
(water softening), penyaring molekul (molecular sieves) serta sebagai bahan pengering
(drying agents).
Zeolit yang terdehidrasi akan mempunyai struktur pori terbuka dengan internal
surface area yang besar sehingga kemampuan menyerap molekul selain air semakin
tinggi. Ukuran cincin dari jendela yang menuju rongga menentukan ukuran molekul
yang dapat terserap. Sifat ini yang menjadikan zeolit mempunyai kemampuan
oenyaringan yang sangat spesifik yang dapat digunakan untuk pemurnian dan
pemisahan. Chabazite (CHA) merupakan zeolit pertama yang diketahui dapat menyerap
dan menahan molekul kecil seperti asam formiat dan metanol tetapi tidak dapat
menyerap benzena dan molekul yang lebih besar. Chabazite telah digunakan secara
komersial untuk menyerap gas polutan SO2 yang merupakan emisi dari cerobong asap.
Hal yang sama terdapat pada zeolit-A dimana diameter jendela berukuran 410 pm yang
sangat kecil dibandingkan diameter rongga dalam yang mencapai 1140 pm sehingga
molekul metana dapat masuk rongga dan molekul benzena yang lebih besar tertahan di
luar.
Kemampuan zeolit sebagai ion exchanger telah lama diketahui dan digunakan
sebagai penhilang polutan kimia. Dalam air zeolit juga ternyata mampu mengikat bakteri
E. coli.
2.10
pH (Derajat Keasaman), Konduktivitas dan TDS (Total Dissolved Solid)
pH adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat
keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu zat berbentuk larutan. Skala untuk pH
adalah 1 sampai 14, dimana 1 sampai 6,9 dikategorikan sebagai asam dan 7,1 sampai 14
dikategorikan sebagai basa. Air murni memiliki pH 7, dan memiliki suhu 25˚C (suhu
kamar).
Konduktivitas yang sering disebut sebagai daya hantar listrik merupakan suatu
ukuran dimana suatu larutan dapat menghantarkan listrik. Satuan yang digunakan adalah
Siemens (S) atau Ohm-1.
Total Dissolved Solid (TDS) adalah benda padat yang terlarut dalam air. Seluruh
mineral, garam, logam serta kation-anion yang terlarut dalam air, maka H2O tidak
19
termasuk. Konsentrasi benda-benda padat yang terlarut umumnya adalah jumlaj kation
dan anion yang ada di dalam air. TDS terukur dalam perbadingan rasio berat ion
terhadap air, satuannya adalah parts per million (ppm).
2.11
Filtrasi
Filtrasi adalah suatu proses pembersihan partikel solid dari cairan dimana cairan
(air) dilewatkan melalui suatu media yang berongga atau materi berongga lainnuya
untuk menyisihkan sebanyak mungkin materi tersuspensi tersebut. Filtrasi digunakan di
pengolahan air untuk menyaring aur yang telah terkoagulasi dan mengendap untuk
menghasilkan air baku dengan kualitas yang lebih baik dan lebih layak pakai.
Menurut tipe media yang digunakan, filter dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
1.
Filter dengan media tunggal.
2.
Filter dengan media ganda.
3.
Filter dengan multi media.
Menurut laju filtrasinya, filter dibedakan menjadi 2, yaitu:
1.
Slow Sand Filter
Pada filter ini medium pasir yang pada umumnya hanya disyaratkan
bebas lumpur dan organik. Urutan ukuran diameter butiran pasir dari atas ke
bawah tidak teratur (tidak terstratifikasi). Proses penyaringan yang lambat dalam
slow filter sand maka untuk menciptakan kontak yang cukup lama antara air
dengan media filter sehingga proses biologis terjadi, terutama pada permukaan
media tersebut. Biomassa yang terbentuk pada medium filter bersama suspended
particle disebut sebagai “Semutz decke” yang memiliki sifat aktif dalam proses
penyisihan senyawa organik dan anorganik.
2.
Rapid Sand Filter
Mekanisme penyaring pada rapid sand filter ini sama dengan mekanisme
yang ada pada slow sand filter. Perbedaan di antara keduanya adalah pada beban
pengolahan dan penggunaan media filter. Beban pengolahan yang diperuntukkan
pada RSF jauh lebih tinggi dari pada SSF. RSF mempergunakan hamper seluruh
20
media sebagai media filter (in-depth filter) sedangkan SSF hanya pada lapisan
paling atas saja. Selain itu, RSF hanya efektif untuk menyaring suspensi kasar
dalam bentuk flok halus yang lolos dari sedimentasi sedangkan pada SSF dapat
menyaring suspensi halus (bukan koloid) dan memiliki lapisan biomassa yang
aktif. Menurut control terhadap laju filtrasinya, filtrasi dibagi menjadi constant
rate filter dan declining rate filter.
21
Tabel 2.1 Perbandingan Slow Sand Filter dengan Rapid Sand Filter
Karakteristik
Laju
Filtrasi
Slow Sand Filter
Rapid Sand Filter
Laju filtrasi
1-8 m3/m2/hari
100-475 m3/m2/hari
Ukuran saringan
Besar, 200 m2
Kecil, 40-400m2
Kedalaman media
Kerikil=0,3 m
Kerikil=0,5 m
Pasir=1-1,5 m
Pasir=0,7 m
Effective size = 0,15-0,3mm
Effective size > 0,45 mm
Uniformity coefficient = 2-3
Uniformity coefficient < 1,5
20-120 hari
12-72 jam
Ukuran Pasir
Waktu pengoperasian
Superficial (hanya lapisan
Penyisihan partikel
atas saja)
Pada umumnya serasi, tapi
Jenis pre-treatment
koagulasi dan sedimentasi
juga dapat digunakan
1. Mencuci
lapisan
Pada seluruh lapisan
Koagulasi,
flokulasi
dan
sedimentasi
atas
pasir dengan dikeluarkan
terlebih dahulu
Metode pencucian
2. Lapisan
pasir
teratas
dicuci dengan travelling
washer
Jumlah
air
yang 0,2-0,6 % dari jumlah air
dipakai digunakan saat yang disaring
1-4% dari jumlah air yang
disaring
pencucian
Biaya:

Konsruksi
Tinggi
Rendah

Operasi
Rendah
Tinggi

Depresiasi
Rendah
Tinggi
Sumber : Droste (1997)
22
Dalam proses filtrasi granular filter terdapat beberapa mekanisme yang terjadi,
yaitu:
1.
Mechanical straining
Pada mechanical straining terjadi dikarenakan oleh partikel atau flok
tertahan karena memiliki ukuran yang lebih besar dari lubang pori,
sehingga partikel tidak lolos.
2.
Sedimentasi
3.
Adsorpsi
Sebagian partikel yang halus akan terserap oleh permukaan media
dikarenakan oleh adanya tumbukan dan gaya tarik antar partikel.
Ketika mekanisme filtrasi tersebut terjadi dengan cara simultan, secara
kuantitatif umumnya mekanisme yang pertama lebih dominan. Untuk meningkatkan
efektivitas media, dalam arti meningkatkan volume atau kedlaaman media, digunakanlah
“dual media” yang umumnya menggunakan media yang lebih ringan. Persyaratan dari
penggunaan dual media adalah kecepatan pengendapan dari medium yang paling besar
harus lebih kecil dari kecepatan pengendapan media yang lebih berat dengan diameter
yang paling kecil. Persyaratan ini diperlukan agar kedua media tersebut tidak tercampur
setelah pencucian dengan teknik backwashing.
2.12
Penelitian Lain Tentang Perbaikan Kualitas Air
Beberapa penelitian tentang perbaikan kualitas air yang terlah dilakukan antara
lain :
1.
Syafalni, S., Ismail Abustan, Irvan Dahlan, Chan Kok Wah (2012) telah
meneliti tentang penjernihan air limbah berwarna dengan memakai
karbon aktif granular dan penyaring zeolit yang berjudul Treatment of
Dye Wastewater Using Granular Activated Carbon and Zeolite Filter.
Dengan kesimpulan karakteristik GAC dan zeolit. Kombinasi dengan
kedua absorben tersebut dapat menghasilkan penataan GAC sebagai
lapisan bawah dan zeolit sebagai lapisan teratas menghasilkan kualitas air
yang lebih baik dalam semua parameter.
23
2.
Syafalni, S., Ismail Abustan, Aderiza Brahmana, Siti Nor Farhana Zakaria
dan Rohana Abdullah (2014) meneliti tentang pengolahan air gambut
menggunakan kombinasi surfaktan kationik zeolit termodifikasi, karbon
aktif granula, dan batu kapur. Dengan kesimpulan penghapusan optimal
warna, COD dan kekeruhan untuk semua absorben diamati terjadi selama
pH berada di kisaran 2-4 sedangkan untuk ion besi dengan pengurangan
maksimum kadar ion tersebut tercata pada kisaran pH 6-8.
3.
Farida Hanum (2002) tentang proses pengolahan air sungai untuk air
minum dengan memperhatikan parameter pH, kekeruhan dan kadungan
logam berat.
4.
Ozen Killic dan Mesut Anil (2006) meneliti tentang karakteristik batu
kapur (limestone) apabila dipanaskan dengan suhu tinggi yaitu 650˚C 1200˚C sehingga kualitas limestone tersebut berpengaruh pada proses
penjernihan air. Judul penelitian tersebut adalah Effect of Limestone
Characteristic Properties and Calcination Temperature on Lime Quality.
Dengan kesimpulan pemanasan batu kapur Lk menjadi lebih reaktif
dibandingkan dengan batu kapur Lc.
5.
Noor Aqiqah (2008) meneliti tentang proses dan hasil dari penjernihan air
sungai dengan menggunakan bentonit dan lumpur kaolin yang
termodifikasi dengan judul Pre Treatment if River Water By Using
Bentonite and Modified Kaolin Clay. Dengan kesimpulan kualitas air
menjadi layak dalam penggunaan air baku.
6.
Abdur Rahman dan Budi Hartono (2004) meneliti tentang penyaringan air
tanah dengan zeolit alami untuk menurunkan kadar besi dan mangan.
Dengan kesimpulan zeolit alami mampu menurunkan kadar TDS yang
berbahaya bagi manusia.
24
Persamaan penelitian ini dengan penelitian perbaikan kualitas air lainnya di atas
antara lain:
1.
Menggunakan 3 variasi ukuran material yang sama yaitu:
a.
Material ukuran besar yaitu partikel lolos saringan No. 4 tertahan
saringan No. 8.
b.
Material ukuran sedang yaitu partikel lolos saringan No. 8
tertahan saringan No. 10.
c.
Material ukuran kecil yaitu partikel lolos saringan No. 10 tertahan
saringan No. 16.
2.
Parameter yang ditinjau dalam penelitian water quality improvement
adalah pH, konduktivitas dan TDS untuk membuktikan seberapa besar
keefektifan suatu material dalam perbaikan kualitas air.
Perbedaan penelitian ini dengan penelitian perbaikan kualitas air lainnya di atas
antara lain:
1.
Membandingkan penggunaan komposisi material batu kapur, batu karang,
karbon aktif dan zeolit dengan material batu karang, karbon aktif dan
zeolit. Dengan batu karang dan kapur yang dipanaskan sampai suhu
200˚C, 400˚C dan 600 C dalam proses pengolahan air.
2.
Menguji seberapa besar volume air yang dapat diperbaiki kualitasnya
oleh suatu material pada lapisan tengah terpilih pada percobaan
breakthrough penelitian ini (limestone/batu kapur).