PROSES PENGOLAHAN AIR SUNGAI UNTUK KEPERLUAN AIR MINUM. FARIDA HANUM, ST Fakultas Teknik Program Studi Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara

Transkripsi

1 PROSES PENGOLAHAN AIR SUNGAI UNTUK KEPERLUAN AIR MINUM FARIDA HANUM, ST Fakultas Teknik Program Studi Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara PENDAHULUAN 1.1. Air Air merupakan sumber alam yang sangat penting di dunia, karena tanpa air kehidupan tidak dapat berlangsung. Air juga banyak mendapat pencemaran. Berbagai jenis pencemar air berasal dari : a. Sumber domestik (rumah tangga), perkampungan, kota, pasar, jalan, dan sebagainya. b. Sumber non-domestik (pabrik, industri, pertanian, peternakan, perikanan, serta sumber-sumber lainnya. Semua bahan pencemar diatas secara langsung ataupun tidak langsung akan mempengaruhi kualitas air. Berbagai usaha telah banyak dilakukan agar kehadiran pencemaran terhadap air dapat dihindari atau setidaknya diminimalkan. Masalah pencemaran serta efisiensi penggunaan sumber air merupakan masalah pokok. Hal ini mengingat keadaan perairan-alami di banyak negara yang cenderung menurun, baik kualitas maupun kuantitasnya Karakteristik Air Karakteristik Fisik Air A. Kekeruhan Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan organik yang terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang dihasilkan oleh buangan industri. B. Temperatur Kenaikan temperatur air menyebabkan penurunan kadar oksigen terlarut. Kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan menimbulkan bau yang tidak sedap akibat degradasi anaerobic ynag mungkin saja terjadi. C. Warna Warna air dapat ditimbulkan oleh kehadiran organisme, bahan-bahan tersuspensi yang berwarna dan oleh ekstrak senyawa-senyawa organik serta tumbuh-tumbuhan. D. Solid (Zat padat) Kandungan zat padat menimbulkan bau busuk, juga dapat meyebabkan turunnya kadar oksigen terlarut. Zat padat dapat menghalangi penetrasi sinar matahari kedalam air. 2002digitized by USU digital library 1

2 E. Bau dan rasa Bau dan rasa dapat dihasilkan oleh adanya organisme dalam air seperti alga serta oleh adanya gas seperti H 2 S yang terbentuk dalam kondisi anaerobik, dan oleh adanya senyawa-senyawa organik tertentu 1.3. Karakteristik Kimia Air A. ph Pembatasan ph dilakukan karena akan mempengaruhi rasa, korosifitas air dan efisiensi klorinasi. Beberapa senyawa asam dan basa lebih toksid dalam bentuk molekuler, dimana disosiasi senyawa-senyawa tersebut dipengaruhi oleh ph. B. DO (dissolved oxygent) DO adalah jumlah oksigen terlarut dalam air yang berasal dari fotosintesa dan absorbsi atmosfer/udara. Semakin banyak jumlah DO maka kualitas air semakin baik. Satuan DO biasanya dinyatakan dalam persentase saturasi. C. BOD (biological oxygent demand) BOD adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorgasnisme untuk menguraikan bahan-bahan organik (zat pencerna) yang terdapat di dalam air buangan secara biologi. BOD dan COD digunakan untuk memonitoring kapasitas self purification badan air penerima. Reaksi: Zat Organik + m.o + O 2 CO 2 + m.o + sisa material organik (CHONSP) D. COD (chemical oxygent demand) COD adalah banyaknya oksigen yang di butuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan organik secara kimia. Reaksi: + 95%terurai Zat Organik + O 2 CO 2 + H 2 O E. Kesadahan Kesadahan air yang tinggi akan mempengaruhi efektifitas pemakaian sabun, namun sebaliknya dapat memberikan rasa yang segar. Di dalam pemakaian untuk industri (air ketel, air pendingin, atau pemanas) adanya kesadahan dalam air tidaklah dikehendaki. Kesadahan yang tinggi bisa disebabkan oleh adanya kadar residu terlarut yang tinggi dalam air. F. Senyawa-senyawa kimia yang beracun Kehadiran unsur arsen (As) pada dosis yang rendah sudah merupakan racun terhadap manusia sehingga perlu pembatasan yang agak ketat (± 0,05 mg/l). Kehadiran besi (Fe) dalam air bersih akan menyebabkan timbulnya rasa dan bau ligam, menimbulkan warna koloid merah (karat) akibat oksidasi oleh oksigen terlarut yang dapat menjadi racun bagi manusia. 2002digitized by USU digital library 2

3 BAB II PROSES PENGOLAHAN AIR Proses pengolahan air menjadi air bersih harus melalui beberapa tahapantahapan, yaitu : 1. Screening Screening berfungsi untuk memisahkan air dari sampah-sampah dalam ukuran besar. 2. Tangki sedimentasi Tangki sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan kotoran-kotoran berupa lumpur dan pasir. Pada tangki sedimentasi terdapat waktu tinggal. Ke dalam tangki sedimentasi ini diinjeksikan klorin yang berfungsi sebagai oksidator dan desinfektan. Sebagai oksidator klorin digunakan untuk menghilangkan bau dan rasa pada air. 3. Klarifier (clearator) Klarifier berfungsi sebagai tempat pembentukan flok dengan penambahan larutan Alum (Al 2 (SO 4 ) 3 sebagai bahan. Pada klarifier terdapat mesin agitator yang berfungsi sebagai alat untuk mempercepat pembentukan flok. Pada klarifier terjadi pemisahan antara air bersih dan air kotor. Air bersih ini kemudian disalurkan dengan menggunakan pipa yang besar untuk kemudian dipompakan ke filter. Klarifier terbuat dari beton yang berbentuk bulat yang dilengkapi dengan penyaring dan sekat. Dari inlet pipa klarifier, air masuk ke dalam primary reaction zone. Di dalam prymari reaction zone dan secondary reaction zone,air dan bahan kimia (Koagulan yaitu tawas) diaduk dengan alat agitataor blade agar tercampur homogen. Maka koloid akan membentuk butiran-butiran flokulasi. Air yang telah bercampur dengan koagulan membentuk ikatan flokulasi, masuk melalui return floc zone dialirkan ke clarification zone. Sedimen yang mengendap dalam concentrator dibuang. Hal ini berlangsung secara otomatis yang akan terbuka setiap satu jam sekali dalam waktu 1 menit. Air yang masuk ke dalam clarification zone sudah tidak dipengaruhi oleh gaya putaran oleh agitator, sehingga lumpurnya mengendap. Air yang berada dalam clarification zone adalah air yang sudah jernih. 4. Sand Filter Penyaring yang digunakan adalah rapid sand fliter (filter saringan cepat). Sand filter jenis ini berupa bak yang beriisi pasir kwarsa yang berfungsi untuk menyaring flok halus dan kotoran lain yang lolos dari klarifier (clearator). Air yang masuk ke filter ini telah dicampur terlebih dahulu dengan klorin dan tawas. Media penyaring biasanya lebih dari satu lapisan, yaitu pasir kwarsa dan batu dengan mesh tertentu. Air mengalir ke bawah melalui media tersebut.zat-zat padat yang tidak larut akan melekat pada media, sedangkan air yang jernih akan terkumpul di bagian dasar dan mengalir keluar melalui suatu pipa menuju reservoir. 2002digitized by USU digital library 3

4 5. Reservoir Reservoir berfungsi sebagai tempat penampungan air bersih yang telah disaring melalui filter, air ini sudah menjadi airyang bersih yang siap digunakan dan harus dimasak terlebih dahulu untuk kemudian dapat dijadikan air minum. Gambar 2.1. Proses Pengolahan Air Minum 2.1. Zat-zat kimia yang digunakan Tawas Tawas merupakan bahan koagulan yang paling banyak digunakan karena bahan ini paling ekonomis, mudah diperoleh di pasaran serta mudah penyimpanannya. Jumlah pemakaian tawas tergantung kepada turbidity (kekeruhan) air baku. Semakin tinggi turbidity air baku maka semakin besar jumlah tawas yang dibutuhkan. Pemakain tawas juga tidak terlepas dari sifat-sifat kimia yang dikandung oleh air baku tersebut. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: Al 2 (SO 4 ) 3 2 Al (SO 4 ) -2 Air akan mengalami : Selanjutnya : H 2 O H + + OH - 2 Al OH - 2Al(OH) 3 Selain itu akan dihasilkan asam : 3(SO 4 ) H + 3H 2 SO 4 Dengan demikian makin banyak dosis tawas yang ditambahkan maka ph akan semakin turun, karena dihasilkan asam sulfat sehingga perlu dicari dosis tawas 2002digitized by USU digital library 4

5 yang efektif antara ph 5,8-7,4. Apabila alkalinitas alami dari air tidak seimbang dengan dosis tawas perlu ditambahkan alkalinitas, biasanya ditambahkan larutan kapur (Ca(OH) 2 ) atau soda abu (Na 2 CO 3 ). Reaksi yang terjadi : Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Ca(HCO 3 ) 2 2Al(OH 3 ) + 3CaSO 4 + 6CO 2 Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O 2Al(OH 3 ) + 3Na 2 SO 4 + 3CO 2 Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Ca(OH) 2 2Al(OH 3 ) + 3CaSO Kapur Pengaruh penambahan kapur (Ca(OH) 2 akan menaikkan ph dan bereaksi dengan bikarbonat membentuk endapan CaCO 3. Bila kapur yang ditambahkan cukup banyak sehingga ph = 10,5 maka akan membentuk endapan Mg(OH) 2. Kelebihan ion Ca pada ph tinggi dapat diendapkan dengan penambahan soda abu. Reaksinya : Ca(OH) 2 + Ca(HCO) 3 2CaCO 3 + 2H 2 O 2Ca(OH) 2 + Mg(HCO 3 ) 2 2CaCO 3 + Mg(OH) 2 + 2H 2 O Ca(OH) 2 + Na 2 CO 3 CaCO 3 + 2NaOH Klorin Klorin banyak digunakan dalam pengolahan air bersih dan air limbah sebagai oksidator dan desinfektan. Sebagai oksidator, klorin digunakan untuk menghilangkan bau dan rasa pada pengolahan air bersih. Untuk mengoksidasi Fe(II) dan Mn(II) yang banyak terkandung dalam air tanah menjadi Fe(III) dan Mn(III). Yang dimaksud dengan klorin tidak hanya Cl 2 saja akan tetapi termasuk pula asam hipoklorit (HOCl) dan ion hipoklorit (OCl - ), juga beberapa jenis kloramin seperti monokloramin (NH 2 Cl) dan dikloramin (NHCl 2 ) termasuk di dalamnya. Klorin dapat diperoleh dari gas Cl 2 atau dari garam-garam NaOCl dan Ca(OCl) 2. Kloramin terbentuk karena adanya reaksi antara amoniak (NH 3 ) baik anorganik maupun organik aminoak di dalam air dengan klorin. Bentuk desinfektan yang ditambahkan akan mempengaruhi kualitas yang didesinfeksi. Penambahan klorin dalam bentuk gas akan menyebabkan turunnya ph air, karena terjadi pembentukan asam kuat. Akan tetapi penambahan klorin dalam bentuk natrium hipoklorit akan menaikkan alkalinity air tersebut sehingga ph akan lebih besar. Sedangkan kalsium hipoklorit akan menaikkan ph dan kesadahan total air yang didesinfeksi Pemeriksaan Mutu Air Jar Test Jar test adalah suatu percobaan yang berfungsi untuk menentukan dosis optimal dari koagulan (biasanya tawas/alum) yang digunakn pada proses pengolahan air bersih. Kekeruhan air dapat dihilangkan melalui pembubuhan koagulan. Umumnya koagulan tersebut berupa Al 2 (SO 4 ) 3, namun dapat pula berupa garam FeCl 3 atau sesuatu poly-elektrolit organis. 2002digitized by USU digital library 5

6 Selain pembubuhan koagulan diperlukan pengadukan sampai terbentuk flok. Flok-flok ini mengumpulkan partikel-partikel kecil dan koloid yang tumbuh dan akhirnya bersama-sama mengendap. Cara kerja : 1. Diambil sampel air baku kira-kira 4 liter 2. Dicek dan dicatat turbidity serta ph awal dari air sampel 3. Disediakan 6 buah beaker glass dan masing-masing diisi dengan 500 ml air sampel 4. Ke dalam masing-masing beaker glass tersebut diinjeksikan alum dengan konsentrasi 1 % dan dengan dosis tawas tertentu untuk tiap beaker glass. Penentuan dosis yang ditambahkan diambil dari tabel estimasi alum untuk turbidity tertentu (range atas dan range bawah) 5. Meletakkan beaker glass pada alat flokulator 6. Diaduk dengan kecepatan 140 rpm selama 5 menit 7. Kemudian pengadukan dilakukan dengan kecepatan 40 rpm selama 10 menit 8. Didiamkan selama 15 menit sampai 30 menit 9. Dicek dan dicatat turbidity untuk masing-masing beaker glass Perhitungan Penambahan Alum ml alum = (ppm alum x ml sampel) / konsentrasi Comperator A. Comperator ph 1. Sampel dimasukkan dalam tabung reaksi sebanyak 10 ml 2. Sampel ditetesi dengan indikator Bromthymol Blue (BTB) sebanyak 4-6tetes, lalau diaduk 3. Kemudian dinasukkan di sebelah kiri bagian dalam comperator 4. Dibandingkan warna sampel dengan warna standart pada comperator dengan memutar roda standart comperator, apabila warna tersebut telah sama lalu dibaca nilainya. B. Comperator Klor 1. Dimasukkan sampel ke dalam tabung sebanyak 10 ml 2. Ditetesi dengan indikator otolidine reagent sebanyak 4-6 tetes, lalu diaduk 3. Tempatkan sampel pada sebelah kanan bagian dalam comperator 4. Nilai sisa klor dihitung dengan membandingkan warna sampel dengan warna standart yang sama Turbidity Turbidity merupakan alat untuk mengukur tingkat kekeruhan air. Cara kerjanya : 1. Dihidupkan turbidimeter, kemudian dimasukkan sampel ke dalam tabung yang telah tersedia pada alat tersebut 2. Skala diaduk sesuai dengan nilai sampel standart 3. Lalu sampel standart dikeluarkan dan dimasukkan sampel yang akan diteliti, lalu dibaca nilai kekeruhannya 2002digitized by USU digital library 6

7 Analisa Kesadahan Kesadahan adalah air yang mengandung garam-garam mineral seperti garam kalsium dan magnesium. Kesadahan dalam air terutama disebabkan oleh ionion Ca 2+, Mg 2+, Mn 2+,Fe 2+, dan semua kation yang bermuatan dua. A. Kesadahan Ca : 1. Ke dalam erlenmeyer dimasukkan air sampel sebanyak 100 ml 2. Ditambahkan NaOH 4 N sebanyak 1 cc dan indikator murexid secukupnya 3. Kemudian dilakukan titrasi dengan titriplex sehingga terjadi perubahan warna dari merah menjadi ungu 3. Dicatat volume titriplex yang terpakai 4. Dihitung kesadahan Ca dengan memakai rumus : X = ml peniter x 10 x 0,717 x 0,14 Dimana : X = Kesadahan Ca 10 = Perkalian untuk sampel 1000 ml karena yang diperlukan hanya 100 ml, berarti 1000/100 = 10 0,717 = kandungan Ca dalam titriplex 0,14 = Hasil perbandingan Ca terhadap CaO B. Kesadahan Mg 1. Ke dalam erlenmeyer dimasukkan air sampel sebanyak 100 ml 2. Lalu ditambahkan Ammonium Buffer sebanyak 2 cc dan indikator EBT secukupnya 3. Kemudian dilakukan titrasi dengan titriplex sehingga terjadi perubahan warna dari ungu menjadi biru 4. Dicatat volume titriplex yang terpakai 5. Hitung kesadahan Mg dengan memakai rumus : Y = ml peniter (X) x 10 x 0,435 Y = Kesadahan Mg X = kesadahan Ca 10 = Perkalian untuk sampel 1000 ml karena yang diperlukan hanya 100 ml, berarti 1000/100 = Analisa Alkalinitas Alkalinity adalah kapasitas air untuk menentukan asam tanpa penurunan nilai ph larutan. Alkalinity dalam air yaitu : ion karbonat (CO 3 2- ), ion bikarbonat (HCO 3 ), ion borat (BO 3 2- ), ion fosfat (PO 4 3- ), dan ion silikat (SiO 4 2- ). Alkalinity ditetapkan melalui titrasi asam basa. Asam kuat seperti H 2 SO 4 dan HCl dapat menetralkan zat-zat alkalinity yang merupakan zat basa sampai titik akhir titrasi yaitu kira-kira ph 8,3 dan 4, digitized by USU digital library 7

8 Tabel 2.1. Beberapa macam indikator yang digunakan No. Indikatoryang digunakan Keadaan Basa Keadaan Asam 1 Phenolpthalein Merah lembayung Tidak berwana 2 Metil orange Kuning orange Merah 3 Metil red + brom Biru kehijauan 4 Kresol hijau - Biru muda atau kelabu - kelabu kemerahan atau biru merah muda 2002digitized by USU digital library 8

9 BAB III KESIMPULAN 1. Dalam proses pengolahan air minum dilakukan beberapa tahapan, yaitu : A. Proses penyaringan air B. Proses pengendapan lumpur dan kotoran C. Proses klarifikasi (koagulasi, flokulasi, dan sedimentasi) D. Proses penyaringan (sand filter) E. Proses desinfeksi (penambahan kapur dan kaporit) 2. Bahan-bahan kimia yang digunakan adalah larutan tawas (alum), liquid klorine, dan larutan kapur 3. Analisa-analisa ynag dilakukan pada air bersih, adalah : A. jar test B. Comperator C. Turbidity D. Pemeriksaan zat-zat organik E. Analisa kesadahan F. Analisa alkalinity 2002digitized by USU digital library 9

10 DAFTAR PUSTAKA Cheremisinoff N.Paul, Handbook of Water and Wastewater Treatment Technology, Marcel Dekker Inc, New Jersey, 1995 Inc, New Jersey, 1995 Haller J.Edward, Simplified Wastewater Treatment Plant Operations, Technomic Publishing Company, Inc, New York, 1995 Parker W. Homer, Wastewater System Engineering, Prentice-Hall Inc, New Jersey, 1975 Anonim, Peraturan perundang-undangan RI, Suriawiria C.T, Teknologi penyediaan Air Bersih, P.T. Rineka Cipta, Jakarta, digitized by USU digital library 10

11 LAMPIRAN A Tabel A.1. Perbandingan Standard kualitas Air Minum Departement RI, Badan Kesehatan Dunia (WHO), Jepang, dan Amerika No PARAMETER Sat. RI WHO JEPANG USA A. FISIKA 1 Zat Padat terlarut (TDS) mg/l Kekeruhan NTU ph - 6,5-8,5-5,8-8,6 6,5-8,5 4 Suhu 0 C Udara warna TCU B. KIMIA ANORGANIK 1 Air raksa mg/l 0,001 0,001 0, Arsen (As) mg/l 0,05 0,01 0,01 0,01 3 Aluminium (Al) mg/l 0,2-0,2-4 Besi (Fe) mg/l 0,3-0,3 0,3 5 Barium (Ba) mg/l 1,0 0,7-1,0 6 Fluorida (F) mg/l 1,5 1,5 0,8 0,8 7 Cadmiun (Cd) mg/l 0,005 0,005 0,01 0,01 8 Kesadahan (CaCO 3 ) mg/l Klorida (Cl) mg/l Kromium Cr =6 mg/l 0,05 0,05 0,05-11 Mangan (Mn) mg/l 0,1 0,5 0,05 0,05 12 Natrium (Na) mg/l Nitrat (No 3 -N) mg/l Perak (Ag) mg/l 0, ,05 15 Selenium (Se) mg/l 0,01 0,01 0,01 0,01 16 Seng (Zn) mg/l 0,01 0,01 0,01 0,01 17 Sianida (CN) mg/l 0,1 0,07 0,01 0,1 18 Sulfat (SO 4 ) mg/l Sulfida (H 2 S) mg/l 0, Tembaga (Cu) mg/l 1,0 2,0 1,0 1,0 21 Timbal (Pb) mg/l 0,05 0,01 0,05 0, digitized by USU digital library 11

12 Tabel A.2. Hasil Analisa Air Bersih Pada PDAM TIRTANADI MEDAN Jl.Sisingamangaraja No. 1 MEDAN Hasil Analisa Air Reservoir Sunggal Parameter Sat. Kadar Max Air Hasil Analisa Minum Reservoir I Reservoir II Tgl Jam A. Fisika 1. Bau - Tdk berbau Tidak Tdk berbau berbau 2. TDS Mg/l , Kekeruhan NTU 5 0,50 0,50 4. Rasa - Tidak Berasa Tidak Tidak Berasa Berasa 5. Suhu 0 C ± 3 27,6 27,6 6.Warna Pt-Co 15 7,5 7,5 B. Kimia Anorganik 1. Air Raksa Mg/l 0, aluminium 0,2 0,04 0,04 3. Arsen 0, Barium 1, Besi 0,3 0,03 0,01 6. Fluorida 1,5 0,10 0,07 7. Kadmium 0, Kesadahan Klorida Kromium 0,05 0,0 0,0 11. Mangan 0,1 0,0 0,0 12. Natrium 200 0,0 0,0 13. Nitrat Nitrit 1,0 0,002 0, Perak 0, ph 6,5-8,5 6,9 6,9 17. Selenium 0, Seng 5,0 0,02 0, Sianida 0,1 0,0 0,0 20. Sulfat Sulfida 0,05 0,0 0,0 22. Tembaga 1, Timbal 0,05-24 Sisa Klor - 0,4 0,5 C.Kimia Organik 1. Zat Organik 10 3,79 Keterangan Sesuai Peraturan MenKes RI No. 416/Menkes/ Per/IX/1990 Tgl 3 Sept digitized by USU digital library 12

13 D. Mikrobiologi 1. Total Coliform MPN 0 <2 <2 2. Coliform tinja MPN 0 <2 <2 2002digitized by USU digital library 13