BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1Air Air murni adalah zat yang tidak mempunyai rasa, warna, dan bau yang terdiri dari hidrogen dan oksigen (Linsey,1991). Air merupakan kebutuhan dasar bagi kehidupan.semua makhluk hidup memerlukan air, demikian pula manusia tak dapat hidup tanpa air. Selain itu, pendayagunaan air dapat meningkatkan ataupun menurunkan kesejahteraan rakyat, misalnya air yang dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga listrik, industri, perikanan, pertanian, dan rekreasi dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakat, sebaliknya pengotoran air dapat menurunkan kesejahteraan masyarakat sebagai contoh adalah pengotoran badanbadan air dengan zat-zat kimia yang dapat menurunkan kadar Oksigen terlarut, zat-zat kimia tidak berat yang sukardiuraikan secara alamiah dapat menyebabkan masalah khusus seperti kekeruhan lain adanya zat tersuspensi (Soemirat,1990). Air merupakan komponen utama baik dalam tanaman maupun hewan termasuk manusia.tubuh manusia terdiri dari % air.transportasi zat zat makanan dalam tubuh semuanya dalam bentuk larutan dengan pelarut air.juga hara hara dalam tanah hanya dapat diserap oleh akar dalam bentuk larutannya.oleh karena itu kehidupan ini tidak mungkin dapat dipertahankan tanpa air.sebagian besar keperluan air sehari hari berasal dari sumber air tanah dan sungai, air yang berasal dari PDAM (air ledeng) juga bahan bakunya berasal dari sungai, oleh karena itu kuantitas dan kualitas sungai sebagai sumber air harus dipelihara. Kimia Air (Aquatic Chemistry), merupakan ilmu yang berhubungan dengan air sungai, danau dan lautan, juga air tanah dan air permukaan, yang meliputi distribusi dan sirkulasi dari bahan bahan kimia dalam perairan alami serta reaksi reaksi kimia dalam air.

2 Menurut Manihar 2007, sumber-sumber air dapat digolongkan menjadi 2 golongan yaitu : 1. Air permukaan Air permukaan meliputi air sungai, danau, waduk, rawa dan badan air lain, yang tidak mengalami infiltrasi ke bawah tanah.areal tanah yang mengalirkan air ke suatu badan disebut genangan.air yang mengalir dari daratan menuju badan airdisebut limpasan permukaan dan air yang mengalir di sungai menuju laut disebut aliran air sungai. 2. Air Tanah Air tanah merupakan air yang berada di permukaan tanah.air tanah dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu air tanah tidak tertekan (bebas) dan air tanah tertekan. Air tanah bebas adalah air dari akifer (air yang bergerak di dalam tanah yang terdapat di dalam butir-butir tanah yang meresap ke dalam tanah dan bergabung membentuk lapisan tanah) yang hanya sebagian terisi air, terletak pada suatu dasar yang kedap air, dan mempunyai permukaan bebas sedangkan air tanah tertekan adalah air dari aktifer yang sepenuhnya jenuh air, dengan bagian atas dan bawah dibatasi oleh lapisan yang kedap air. Adapun penggolongan air menurut peruntukannya adalah sebagai berikut: 1. Golongan A, yaitu yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung,tanpa pengolahan terlebih dahulu. 2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum. 3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan. 4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha diperkotaan, industri, dan pembangkit listrik tenaga air. Pencemaran lingkungan yang berarti berubahnya kualitas lingkungan sehingga merugikan menusia, sering diukur oleh macam dan tingkatan dari kerugian tersebut. Umumnya orang akan menjadi sadar bahwa telah terjadi pencemaran jika kejadian itu mengakibatkan timbul gangguan proses kehidupan

3 manusia secara akut, seperti kematian yang banyak dalam masa yang singkat atau keracunan yang berat pada suatu kelompok masyarakat dalam waktu pendek. Konsep kerugian oleh pencemaran seperti ini tidak lagi sesuai dengan kemajuan teknologi karena gangguan yang akut seperti diatas sudah tidak layak lagi terjadi. Pencemaran lingkungan pada era modern seperti sekarang seharusnya diukur oleh perubahan kualitas hidup yang lebih peka.misalnya, gangguan kesehatan kronis seperti merosotnya sistem kekebalan tubuh, terjadinya mutasi genetik, ganggauan pada pertumbuhan janin, gangguan kronis pada organ-organ vital sehingga menimbulkan peningkatan penyakit kanker, gangguan kehamilan, gangguan saluran pernapasan, alergi dan semacamnya Standar Kualitas Air Minum Menurut Gabriel 2001, air minum adalah air yang sudah terpenuhi syarat fisik, kimia, bakteriologi serta Level Kontaminasi Maksimum (LKM) (Maximum Contaminant Level).Level kontaminasi maksimum meliputi sejumlah zat kimia, kekeruhan dan bakteri coliform yang diperkenankan dalam batas batas aman. Lebih jelas lagi, bahwa air minum yang berkualitas harus terpenuhi syarat sebagai berikut: 1. Harus jernih, transparan dan tidak berwarna 2. Tidak dicemari bahan organik maupun bahan anorganik 3. Tidak berbau, tidak berasa, kesan enak bila diminum 4. Mengandung mineral yang cukup sesuai dengan standar 5. Bebas kuman / LKM coliform dalam batas aman Adapun krakteristisk fisik air, yaitu sebagai berikut. 1. 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. 2. Temperatur

4 Kenaikan temperatur air menyebabkan penurunan kadar oksigen terlarut. Kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan menimbulkan bau yang tidak sedap akibat degadasi anaerobik yang mungkin saja terjadi. 3. Warna Warna air dapat ditimbulkan oleh kehadiran organisme, bahan-bahan tersuspensi yang berwarna dan oleh ekstrak senyawa-senyawa organik serta tumbuh-tumbuhan. 4. 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. 5. 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 Pengelolaan Air Minum Peraturan Pemerintah RI No 82 tahun 2001 tenang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air pasal 1 mengatakan bahwa air adalah semua air yang terdapat di atas dan di bawah permukaan tanah kecuali air lautt dan air fosil.sumber air adalah wadah air yang terdapat di atas dan di bawah permukaan tanah, termasuk dalam pengertian ini seperti mata air, sungai, rawa, danau, situ, waduk dan muara. Pengelolaan kualitas air adalah upaya pemeliharaan air, sehingga tercapai kualitas air yang diinginkan sesuai peruntukannya untuk menjadikan kualitas air tetap dalam kondisi alamiahnya. Agar air layak untuk dikonsumsi sebagai air minum maka air yang berasal dari berbagai jenis sumber air harus terlebih dahulu diolah. Secara umum, pengolahan air dapat digolongkan menjadi 3 bagian, yaitu : 1. Pengolahan untuk keperluan domestik misalnya air konsumsi rumah tangga 2. Pengolahan air untuk keperluan khusus industri

5 3. Pengolahan air untuk layak dibuang ke lingkungan Tingkat kesulitan pengolahan air untuk konsumsi manusia tergantung pada jenis sumber air. Tingkat pengolahan dan derajat kemurnian air juga sangat ditentukan oleh sumber air dan keperluan penggunaannya. Misalnya, air untuk keperluan domestik harus didesinfektasi untuk menghilangkan mikroorganisme penyebab penyakit dan kesadahan air yang disebabkan oleh kehadiran ion Kalsium dan Magnesium masih bisa ditoleransi (Manihar, 2007) Koloid Hal yang membedakan antara koloid dengan larutan sejati dan suspensi adalah ukuran partikelnya. Diameter partikel koloid bekisar antara 1 nm sampai 100 nm. Partikel-partikel yang mempunyai diameter lebih kecil dari 1 nm akan membentuk larutan sejati sedangkan partikel-partikel dengan diameter lebih besar dari 100 nm akan membentuk suspensi yang secara cepat akan terpisah ke dalam dua fasa (Levine, 2002). Sistem koloid yang sederhana terdiri dari dua fasa, yaitu : 1. Fasa terdispersi, merupakan fasa partikel. 2. Fasa pendispersi, merupakan medium tempat partikel terdistribusi. Pada batas permukaan fasa terdispersi dengan medium tersebut terdapat sifat-sifat permukaan seperti efek lapisaan rangkap listrik yang memegang peranan penting dalam menentukan sifat-sifat fisik dan kimia secara keseluruhan, terutama yang menyangkut kestabilan dan ketidakstabilan koloid.partikel koloid merupakan partikel stabil. Kestabilan partikel koloid disebabkan ukuran dan muatan listrik yang dimilikinya. Karena luas permukaannya yang besar maka koloid memiliki daya adsorbsi yang kuat. Muatan pada partikel koloid umumnya disebabkan oleh teradsorbsinya ion-ion dari medium pendispersi pada permukaan partikel koloid. Ion-ion penstabil diadsorbsi dengan kuat pada lapisan bagian dalam yang memiliki muatan partikel bervariasi. Ion-ion dari medium pendispersi dengan muatan yang sama (coion) akan ditolak oleh muatan permukaan partikel koloid, sedangkan ion-ion dengan muatan yang berlawanan (counter ion) akan ditarik ke permukaan partikel dan menetralkan muatannya serta berkumpul

6 membentuk awan ionik. Berinteraksinya awan ionik dengan permukaan partikel koloid akan membentuk suatu lapisan rangkap listrik (Eckenfelder, 2000). Koloid yang bermuatan negatif, kation pada larutan cenderung tersebar disekitar permukaan sehingga netralisasi muatan dipertahankan. Akibatnya dihasilkan dua macam lapisan pada permukaan partikel koloid, yaitu lapisan diam disebut dengan fixed layer dan lapisan bergerak yang disebut dengan diffused layer. 1.3 Koagulan Koagulan adalah bahan-bahan atau substandi (senyawa kimia) yang ditambahkan ke dalam air untuk menghasilkan efek koagulasi. Sifat dan syarat penting koagulan adalah sebagai berikut (Davis dan Cornwell 1991). a. Kation trivalen. Kation trivalen merupakan kation yang paling efektif untuk menetralkan muatan listrik koloid. b. Tidak toksik. Persyaratan ini diperlukan untuk menghasilkan air atau air limbah hasil pengolahan yang aman. c. Tidak larut dalam kisaran ph netral. Koagulan yang ditambahkan harus terdispersi dari larutan, sehingga ion-ion tersebut tidak tertinggal dalam air. Koagulan berfungsi memberikan memberikan kation untuk mengganggu stabilitas suspensi koloid bermuatan negatif. Koagulan yang paling umum digunakan adalah alum (Al 3+ ) dan ion besi (Fe 3+ ). Alum dapat diperoleh dalam bentuk padatan atau larutan alum. Berikut tabel menunjukkan rumus kimia beberapa koagulan. Tabel 2.1 Jenis-jenis koagulan dan rumus kimia Nama Rumus Kimia Aluminium sulfat (Tawas) Al 2 (SO 4 ) 3.18H 2 O Poly Aluminium Chloride (PAC) Al n (OH) m Cl 3n-m Aluminium Formula Chloride (AFC) AlCl 3.6H 2 O Besi-(III)-sulfat Fe 2 (SO 4 ) 3.9H 2 O Besi-(III)-klorida FeCl 3.6H 2 O

7 2.3.1 Koagulasi dan Flokulasi Koagulasi dan flokulasi merupakan proses yang umum dilakukan dalam penjernihan air. Menurut AWWA (American Water Works Association, 1990), proses koagulasi merupakan proses destabilisasi muatan dari partikel suspensi dan koloid. Sedangkan flokulasi adalah aglomerasi dari partikel terdestabilkan sehingga menjadi flok yang dapat mengendap atau disaring. Terdapat tiga tahapan penting yang diperlukan dalam proses koagulasi yaitu, tahap pembentukan inti endapan, tahap flokulasi dan tahap pemisahan flok dengan cairan. Destabilisasi terjadi dengan penambahan koagulan dan kontak antar partikel yang biasanya dilakukan dengan pengadukan. Dengan penambahan koagulan maka kestabilan koloid dalam air akan terganggu karena koagulan akan menempel pada permukaan koloid dan merubah muatan listriknya sehingga terbentuk agegat-agegat yang dapat mengendap (Eckenfelder, 2000). Flokulasi adalah proses pembentukan agegat flok yang stabil dengan bantuan flokulan yang tersuspensi dalam medium cair. Pada proses flokulasi terjadi tumbukan dengan penggabungan partikel yang telah mengalami pengurangan muatan menjadi mikroflok kemudian menjadi gumpalan yang lebih besar sehingga dapat diendapkan membentuk suatu flok. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses koagulasi dan flokulasi. Proses koagulasi dan flokulasi banyak dipengaruhi variabel-variabel yang kompleks. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses ini adalah (Sinta N, 2003): 1. Kekeruhan Meskipun air dengan kekeruhan yang tinggi lebih mudah untuk diolah, namun biasanya membutuhkan dosis koagulan yang lebih tinggi dan menghasilkan lumpur yang lebih banyak. Sebaliknya air dengan kekeruhan yang rendah akansulit untuk dikoagulasi karena adanya kesulitan dalam kontak dengan partikel koloid, sehingga lumpur yang terbentuk sedikit. 2. ph Untuk setiap jenis air, ada suatu daerah ph yang memungkinkan terjadinya proses koagulasi dan flokulasi yang baik dengan waktu yang

8 singkat. Daerah ph tersebut juga dipengaruhi oleh komposisi kimia air, jenis dan konsentrasi koagulan yang digunakan. 3. Waktu pengadukan Waktu pengadukan berpengaruh terhadap efektivitas tumbukan yang terjadi antara partikel koloid dan koagulan. Waktu pengadukan yang terlalu lama akan menyebabkan flok yang terbentuk pada proses flokulasi akan hancur kembali membentuk unit-unit berukuran kecil. Waktu yang terlalu pendek pun akan menimbulkan proses reaksi yang tidak sempurna, karena ketidakhomogenan zat-zat yang digunakan pada pengolahan (Amerivan Water Works Association, 1990). 4. Konsentrasi koagulan Konsentrasi koagulan sangat berpengaruh dalam menentukan kondisi yang paling optimum. Pada suatu dosis tertentu akan terjadi suatu proses koagulasi yang paling efektif terhadap koloid tertentu. 5. Pengaruh temperatur Penurunan temperatur suatu koloid akan menyebabkan kenaikan viskositas, sehingga kecepatan mengendap partikel akan berkurang. 6. Waktu tinggal Waktu tinggal pada prinsipnya akan menhghasilkan kekeruhan yang makin kecil apabila makin lama waktunya. 7. Pengaruh garam-garam yang terlarut dalam air Pengaruh adanya garam-garam yang terlarut dalam air ditentukan oleh jenis ion-ion serta konsentrasinya. 8. Kecepatan pengadukan Kecepatan pengadukan merupakan perlakuan fisis yang bertujuan untuk menyempurnakan proses homogenisasi antara koagulan dan flokulan dengan air yang akan diolah. Partikel-partikel koloid dalam air akan mempunyai kesempatan lebih besar untuk bercampur secara merata dengan koagulan dan flokulan yang ditambahkan. Kecepatan pengadukan yang tidak efisien dapat menyebabkan pemborosan zat dan lambatnya proses pembentukan agegat.

9 Pengadukan cepat diperlukan untuk proses koagulasi, sedangkan pengadukan lambat untuk proses flokulasi. Proses koagulasi memerlukan pengadukan cepat karena beberapa alasan, yaitu untuk melarutkan koagulan dalam cairan secara sempurna, mendistribusikan koagulan secara merata dan menghasilkan agegat-agagat sebagai inti flok. Dengan adanya turbulensi yang cepat, memperbesar kemungkinan terjadinya tumbukan efektif antara koagulan dan partikel koloid. Proses flokulasi memerlukan pengadukan lambat untuk memberi kesempatan inti flok yang sudah terdestabilkan untuk bergabung menjadi flok-flok yang berukuran lebih besar melalui ikatan vanderwaals (Herbert E, dkk, 1979 dan Benefield, dkk, 1979). Selain itu untuk mencegah terjadinya restabilisasi partikel koloid, karena pecahnya ikatan tersebut akibat pengadukan yang terlalu cepat atau lama. 2.4 Uji ANOVA Uji ANOVA atau sering juga diistilahkan sebagai uji sidik ragam, dikembangkan oleh Ronald Fisher. Prinsip pengujiannya adalah menganalisis variabilitas atau keragaman data menjadi dua sumber variasi, yaitu variasi dalam kelompok (within) dan variasi antar kelompok (between). Bila variasi within dan between sama maka rata-rata yang dihasilkan tidak ada perbedaan, sebaliknya bila hasil perbandingan kedua varian tersebut menghasilkan nilai lebih dari 1, maka rata-rata yang dibandingkan menunjukkan adanya perbedaan. Beberapa asumsi dasar yang mesti dipenuhi pada uji ANOVA adalah: (a) Data sampel yang digunakan berdistribusi normal atau dianggap normal, (b) Populasi tersebut memiliki varian yang homogen, (c) Sampel tidak berhubungan satu dengan lain (independen), sehingga uji ANOVA tidak bisa digunakan untuk sampel berpasangan (paired). Terdapat beberapa jenis ANOVA, yaitu: ANOVA satu jalur (one way ANOVA) dan ANOVA dua jalur (two way ANOVA). One way ANOVA digunakan untuk menguji hipotesis komparatif rata-rata k sampel, bila pada setiap sampel hanya

10 terdiri atas satu kategori. Sedangkan two way ANOVAdigunakan untuk menguji hipotesis komparatif rata-rata k sampel bila peneliti melakukan kategorisasi terhadap sampel (Seiawan R & Nayazik A, 2015).