PERBAIKAN KUALITAS AIR TANAH DANGKAL DENGAN MENGGUNAKAN KARBON AKTIF, BATU KAPUR/KARANG DAN ZEOLIT UNTUK AIR MINUM*

Transkripsi

1 PERBAIKAN KUALITAS AIR TANAH DANGKAL DENGAN MENGGUNAKAN KARBON AKTIF, BATU KAPUR/KARANG DAN ZEOLIT UNTUK AIR MINUM* Ismail Abdullah Universitas Bina Nusantara, Jl. KH. Syahdan No. 9 Kemanggisan Jakarta Barat, , ismail.abdullah201188@gmail.com Ismail Abdullah, Syafalni S melakukan analisa dosis setiap material yang dipanaskan pada suhu 200 C, 400 C dan 600 C dan ABSTRAK Kebutuhan air bersih semakin meningkat dengan semakin bertambahnya jumlah penduduk di dunia ini. Namun ketersediaan air bersih tersebut sangat kurang dibandingkan dengan pertumbuhan populasi masyarakat. Penelitian yang dilakukan ini bertujuan untuk menguji kualitas bahan material limestone dan batu karang yang direndam dengan larutan NaHCO₃ 0,02 N selama 24 jam, serta mendapatkan hasil yang sesuai dengan peraturan standar air minum Indonesia atau permenkes (Peraturan Menteri Kesehatan) No. 492 Tahun 2010 Tentang Persyaratan Kualitas Air Minum. Pertama, yang dilakukan adalah dengan tes dosis dengan mencari nilai optimum dari setiap material. Kedua, melakukan breakthrough test yang bertujuan untuk menyimpulkan jumlah air dalam ml yang dapat ditingkatkan ph nya dengan material limestone, pengujian ini dilakukan dengan 3 variasi ukuran kolom yaitu 1 Inch, 1,5 Inch dan 2 Inch dengan debit air yang sama yaitu 25 ml/s. Ketiga, dengan melakukan tes kolom yang dilakukan dengan memasukkan material kolom sesuai dengan penelitian yang dilakukan sebelumnya yaitu zeolit berada di lapisan atas, limestone berada di lapisan tengah, dan karbon aktif berada pada lapisan paling bawah. Dengan melakukan tes kolom tersebut maka akan didapat output air hasil peningkatan ph, konduktivitas, dan TDS. Hasil yang didapat penambahan nilai ph 1,9, dimana ph awal sampel adalah 5,5 sebelum perbaikan kualitas dan ph akhir air tanah dangkal menjadi 7,4 setelah perbaikan kualitas. Kata Kunci: Air Tanah Dangkal, Air Minum, Zeolit, Karbon Aktif, Limestone, Batu Karang, Peraturan Menteri Kesehatan. PENDAHULUAN Kebutuhan air baku yang bersih pada makhluk hidup dalam kehidupan cepat atau lambat semakin meningkat dengan berbanding terbaliknya ketersediaan air bersih di bumi semakin menipis. Serta berkembangnya industri di setiap negara menjadikan kandungan kimia air tanah menjadi buruk yang diakibatkan dari meningkatnya kandungan logam berat yang berasal dari limbah industri. Permukaan bumi 70% tertutupi oleh air, namun hanya 3 % yang layak dipakai. Akibat dari keterbatasan dari air bersih tersebut maka dari itu dengan mengikuti perkembangan teknologi, banyak industri yang dapat memproduksi alat-alat penjernihan air dengan metode pengelolaan air tertentu dengan tujuan agar air tersebut layak digunakan oleh manusia dan aman untuk kesehatan.berdasarkan Permenkes (Peraturan Menteri Kesehatan) Indonesia No. 492 Tahun 2010 tentang persyaratan kualitas air minum, air yang layak untuk dikonsumsi harus memenuhi persyaratan fisika, kimia, mikrobiologi dan radioaktif. Air tanah dangkal tidak dapat dikonsumsi menjadi air baku dan minum secara langsung dikarenakan tingkat keasaman yang tidak cocok dan dapat mengganggu kesehatan manusia. Maka dari itu diperlukan pengolahan air tanah dangkal yang tepat untuk mengolah air tanah dangkal menjadi air minum yang memenuhi syarat dari segi kualitas maupun kualitas agar layak digunakan oleh manusia. METODE PENELITIAN Tahapan awal dalam penelitian ini adalah dengan melakukan studi pustaka dengan mempelajari jurnal jurnal yang berkaitan dengan permasalahan yang akan diteliti. Setelah melakukan studi pustaka maka dilakukan identifikasi masalah yang akan diteliti. Selanjutnya, dilakukan pengambilan sampel air tanah dangkal di wilayah Ciganjur, Jakarta Selatan. Setelah pengambilan sampel, dilakukan pengumpulan data pada sampel dengan memerika ph, konduktivitas dan TDS, dilanjutkan dengan

2 menyimpulan jenis dan ukuran material terbaik pada material percobaan kolom. Setelah didapatkan hasil dari analisa dosis maka dilakukan breakthrough test dan percobaan kolom serta kesimpulan dari hasil percobaan sampel yang dilakukan pada sampel air tanah dangkal. Gambar 1 Diagram Alir Penelitian

3 HASIL DAN BAHASAN Analisa Dosis Pada material batu karang tidak dapat digunakan pada perbaikan kualitas air yang disebabkan oleh nilai TDS pada sampel air tanah dangkal menggunakan material tersebut melebihi 500 ppm. Gambar Gambar 2 Grafik Perubahan ph Percobaan Dosis Batu Karang Ukuran Lolos Saringan No 8 Tertahan Saringan No. 10 pada suhu 600 C Gambar 3 Grafik Perubahan ph Percobaan Dosis Material Batu Kapur dan Batu Karang dengan variasi suhu 200 C, 400 C, dan 600 C serta dengan 3 variasi ukuran yaitu besar, sedang dan kecil

4 Pertama, dari data percobaan dosis yang sudah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa batu karang yang direndam dengan larutan NaHCO₃ 0,02 N dengan ukuran lolos saringan no. 8 dan tertahan saringan no. 10 dan dipanaskan dengan suhu 600 C dapat menaikkan ph paling cepat. Berikut ini adalah data percobaan dosis yang dilakukan. Menurut grafik 4.1 tersebut dapat dilihat bahwa peningkatan ph terjadi dengan cepat dan massa material batu kapur yang membuat ph menjadi meningkat secara drastis adalah 30 gram. Namun kenaikkan ph tersebut berlebih yang menyebabkan syarat ph untuk air minum tidak terpenuhi. Dengan ph minimum pada percobaan batu kapur 600 C tersebut adalah 7,71 dan maksimum 10,97. Dari grafik gambar 3 di atas dapat dilihat bahwa batu karang yang dipanaskan 600 C ukuran lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 melebihi syarat ph air minum yang ditentukan dalam Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010 yaitu di antara 6,5-8,5.

5 Gambar 4 Grafik Kenaikan ph Material Limestone dan Batu Karang Ukuran Kecil, Sedang dan Besar Suhu 200 C, 400 C dan 600 C Dengan Variasi Massa 0,5 Gram, 1 Gram, 3 Gram, 5 Gram, 7 Gram, 10 Gram, 15 Gram, 20 Gram, 25 Gram dan 30 Gram. Kedua, dapat dilihat dari perubahan konduktivitas rata-rata yang terjadi pada saat material dimasukkan ke dalam sampel air tanah dangkal. Pada Gambar 4.13 dapat disimpulkan bahwa batu karang yang dipanaskan dengan suhu 600 C membuat konduktivitas rata-rata sampel meningkat sangat drastis yaitu batu karang ukuran lolos saringan No.8 dan tertahan No.10 adalah bahan yang meningkatkan konduktivitas paling tinggi. Untuk limestone yang meningkatkan konduktivitas ratarata paling tinggi adalah yang dipanaskan sampai dengan suhu 200 ukuran limestone lolos 10 dan tertahan saringan no.16. Kenaikkan konduktivitas yang dialami sampel terhadap pengaruh dari batu karang membuat kesimpulan bahwa batu karang tidak dapat digunakan dalam proses perbaikan kualitas air minum dikarenakan kenaikkan konduktivitas yang terlalu tinggi dimana material yang menyebabkan kenaikkan konduktivitas tertinggi adalah batu karang yang dipanaskan sampai dengan suhu 600 C ukuran lolos saringan No. 8 dan tertahan saringan No. 10.

6 Gambar 5 Grafik Kenaikan dan Penurunan Konduktivitas Material Limestone dan Batu Karang Ukuran Kecil, Sedang dan Besar Suhu 200 C, 400 C dan 600 C Dengan Variasi Massa 0,5 Gram, 1 Gram, 3 Gram, 5 Gram, 7 Gram, 10 Gram, 15 Gram, 20 Gram, 25 Gram dan 30 Gram. Ketiga, dapat dilihat dari perubahan TDS rata-rata yang terjadi pada saat material dimasukkan kedalam sampel air tanah dangkal. Seperti yang dijelaskan pada Gambar 4.18 dapat disimpulkan bahwa batu karang yang dipanaskan sampai dengan suhu 600 C ukuran lolos saringan No. 10 dan tertahan No. 16 dapat meningkatkan nilai TDS rata-rata yang terlalu tinggi. Untuk limestone yang panaskan sampai dengan suhu 600 C meningkatkan nilai TDS namun tidak terlalu tinggi. Dimana limestone tersebut adalah ukuran lolos saringan No.4 dan tertahan saringan No. 8.

7 Gambar 6 Grafik Kenaikan dan Penurunan TDS Material Limestone dan Batu Karang Ukuran Kecil, Sedang dan Besar Suhu 200 C, 400 C dan 600 C Dengan Variasi Massa 0,5 Gram, 1 Gram, 3 Gram, 5 Gram, 7 Gram, 10 Gram, 15 Gram, 20 Gram, 25 Gram dan 30 Gram. Dari analisa pertimbangan segi dosis di atas, maka material yang digunakan pada lapisan tengah pada kolom adalah limestone yang direndam dengan larutan NaHCO₃ 0,02 N ukuran lolos saringan No. 4 dan tertahan saringan No. 8, dipilihnya material limestone disertai dengan material yang digunakan pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Sentoso, 2014 dengan judul Perbaikan Kualitas Air Hujan Menggunakan Karbon Aktif, Batu Bata, Limestone dan Zeolit Untuk Air Minum. Dimana pada penelitian perbaikan kualitas air hujan tersebut menggunakan material pada kolom percobaan sebagai berikut: Zeolit ukuran lolos saringan No. 4 dan tertahan saringan No. 8 dengan direndam larutan NaCl 1 N selama 24 jam sebagai lapisan atas. Limestone ukuran lolos saringan No.4 dan tertahan No.8 dengan direndam larutan NaCl 1 N selama 24 jam sebagai lapisan tengah. Karbon Aktif lolos saringan No.4 dan tertahan saringan No.8 dengan direndam larutan NaOH 1 N selama 48 jam sebagai lapisan bawah. Maka material yang digunakan pada percobaan kolom dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: Zeolit, lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 (ukuran besar) yang direndam dengan larutan NaCl 1 N selama 24 jam. Limestone ukuran lolos saringan No.4 dan tertahan No.8 (ukuran besar) dengan direndam larutan NaHCO₃ 0,02 N selama 24 jam. Karbon aktif lolos saringan No.4 dan tertahan saringan No.8 (ukuran besar) dengan direndam larutan NaOH 1 N selama 48 jam. Dipilihnya material-material tersebut berdasarkan analisa lama kontak material limestone dan batu karang yang dipanaskan dengan variasi suhu 200 C, 400 C dan 600 C dengan sampel dan penggunaan data analisa lama kontak material zeolit dan karbon aktif yang dilakukan pada penelitian sebelumnya oleh Sentoso, Percobaan Breakthrough Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui seberapa banyak jumlah air sampel yang dapat ditingkatkan kualitasnya dengan menggunakan batu kapur dengan cara meningkatkan ph secara maksimal hingga menurunkan nilai ph tersebut hingga kembali nilai semula. Percobaan ini dilakukan dengan cara mengalirkan air dari atas kolom percobaan dan dialirkan mengikuti gaya gravitasi bumi serta mengalirkan air sampel tersebut ke arah filter yang dibuat dengan batu kapur / limestone. Percobaan ini menggunakan 3 variasi ukuran kolom yaitu 1 Inch, 1,5 Inch dan 2 Inch. Dengan besar debit air yang keluar dari keran yang sama yaitu 25 ml/s. Percobaan dilakukan masing-masing ukuran kolom dilakukan sebanyak 3 kali. Gambar 7 Percobaan Breakthrough Dengan Menggunakan Pipa 2 Inch

8 Dalam percobaan breakthrough ukuran kolom 2 Inch jumlah air yang dialirkan dalam kolom adalah 6400 ml mulai dari ph tersebut meningkat menjadi 8,82 hingga kembali menjadi 5,89. Dengan debit alir pada kolom tersebut yaitu 25mL/s. Gambar 8 Grafik Breakthrough Penurunan ph Rata-rata Pada Kolom Ukuran 2 Inch Gambar 9 Grafik Breakthrough Penurunan Konduktivitas Rata-rata Pada Kolom Ukuran 2 Inch

9 Gambar 10 Grafik Breakthrough Penurunan TDS Rata-rata Pada Kolom Ukuran 2 Inch Dalam percobaan breakthrough ukuran kolom 1,5 Inch jumlah air yang dialirkan dalam kolom adalah ml mulai dari ph tersebut meningkat menjadi 9,84 hingga kembali menjadi 5,89. Dengan debit alir pada kolom tersebut yaitu 25mL/s. Gambar 11 Percobaan Breakthrough Dengan Menggunakan Pipa 2 Inch Gambar 12 Grafik Breakthrough Penurunan ph Rata-rata Pada Kolom Ukuran 1,5 Inch

10 Gambar 13 Grafik Breakthrough Penurunan Konduktivitas Rata-rata Pada Kolom Ukuran 1,5 Inch Gambar 14 Grafik Breakthrough Penurunan TDS Rata-rata Pada Kolom Ukuran 1,5 Inch Dalam percobaan breakthrough ukuran kolom 1 Inch jumlah air yang dialirkan dalam kolom adalah ml mulai dari ph tersebut meningkat menjadi 9,96 hingga kembali menjadi 5,89. Dengan debit alir pada kolom tersebut yaitu 25mL/s. Gambar 15 Percobaan Breakthrough Menggunakan Ukuran Pipa Kolom 1 Inch

11 Gambar 16 Grafik Breakthrough Penurunan ph Rata-rata Pada Kolom Ukuran 1 Inch Gambar 17 Grafik Breakthrough Penurunan Konduktivitas Rata-rata Pada Kolom Ukuran 1 Inch Gambar 18 Grafik Breakthrough Penurunan TDS Rata-rata Pada Kolom Ukuran 1 Inch Gambar 19 Percobaan Kolom Menggunakan Urutan Zeolit Pada Lapisan Atas, Batu Kapur Pada Lapisan Tengah dan Karbon Aktif Pada Lapisan Bawah

12 Gambar 20 Grafik Perbandingan Antara Perubahan ph Dengan Volume Untuk Variasi Zeolit Pada Lapisan Atas, Batu Kapur Lapisan Tengah dan Karbon Aktif Pada Lapisan Bawah Gambar 21 Grafik Perbandingan Antara Perubahan Konduktivitas Dengan Volume Untuk Variasi Zeolit Pada Lapisan Atas, Batu Kapur Lapisan Tengah dan Karbon Aktif Pada Lapisan Bawah Gambar 22 Grafik Perbandingan Antara Perubahan TDS Dengan Volume Untuk Variasi Zeolit Pada Lapisan Atas, Batu Kapur Lapisan Tengah dan Karbon Aktif Pada Lapisan Bawah SIMPULAN DAN SARAN Dari penelitian yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan antara lain : a. Dari uji coba yang sudah dilakukan didapat kesimpulan bahwa batu karang yang direndam dengan larutan NaHCO₃ 0,02 N selama 1x24 jam tidak dapat digunakan dalam perbaikan kualitas air minum dikarenakan tingkat logam berat terlarut/total Dissolved Solid yang tidak memenuhi standar air minum Permenkes (Peraturan Menteri Kesehatan) Indonesia No. 492 Tahun Dimana kadar minimum yang tidak memenuhi terdapat pada batu karang yang dipanaskan pada suhu 400ºC yang berukuran lolos saringan No. 8 dan tertahan saringan no.10 dengan massa 20 gram dengan nilai TDS 562 ppm dan kadar maksimum yang tidak memenuhi terdapat pada batu karang yang dipanaskan pada suhu 600 ºC yang berukuran lolos saringan No. 10 dan tertahan saringan No.16 dengan massa 30 gram dengan nilai TDS 909,67 ppm. Sehingga percobaan kolom yang melibatkan 3 material berbeda dimana zeolit pada lapisan atas, batu karang pada lapisan tengah dan karbon aktif pada lapisan bawah tidak perlu dilakukan. b. Dari uji coba yang sudah dilakukan dapat disimpulkan bahwa material limestone yang direndam dengan larutan NaHCO₃ 0,02 N lebih baik kualitasnya dalam meningkatkan ph sampel air tanah dangkal dari seluruh material dalam penelitian ini. Dalam Percobaan breakthrough kolom yang paling lama dalam memperbaiki kualitas air tanah dangkal adalah ukuran kolom 1 Inch, dengan debit 25 ml/s selama 599 detik atau setara dengan ml sampel air tanah dangkal. c. Dari hasil uji coba material dari variasi suhu maka didapat bahwa batu kapur yang dipanaskan dengan suhu 600ºC masih memiliki daya peningkatan ph yang paling baik dari variasi suhu yang lainnya. Meskipun pada suhu 200ºC dan 400ºC sudah dapat meningkatkan kualitas air minum dan memenuhi standar air minum pada Permenkes (Peraturan Menteri Kesehatan) Indonesia no. 492 Tahun 2010 tentang persyaratan kualitas air minum. Saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya adalah : a) Dengan mempertimbangkan dari segi dana dan kualitas penelitian dengan peninjauan dari persyaratan biologi belum pernah dilakukan pada penelitian sebelumnya. Peninjauan parameter

13 mikrobiologi dapat menghasilkan kualitas output air sampel yang layak minum tanpa perebusan terlebih dahulu. b) Mengganti lapisan kapas dengan material lain agar mengurangi kekeruhan air sampel pada lapisan sebelum kran kolom. REFERENSI Abustan, Ismail., Dahlan, Irvan., Wah, Chan Kok. (2012) Treatment of Dye Wastewater Using Granular Acticvated Carbon and Zeolite Filter. Universiti Sains Malaysia Pulau Pinang Malaysia. Aniqah, Noor (2008). Pre Treatment of River Water By Using Bentonite and Modified Kaolin Clay. Universiti Sains Malaysia, Pulau Pinang, Malaysia. Hanum, Farida (2002). Proses Pengolahan Air Sungai Untuk Air Minum. Universitas Sumatera Utara, Indonesia. Killic, Ozen., Anil, Mesut. (2006). Effect of Limestone Characteristic Properties and Calcination Temperature on Lime Quality. University of Cukurova, Turkey. Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia. Nomor492/MENKES/PER/IV/2010. Tentang Persyaratan Kualitas Air Minum (2010) Rahman, Abdur., Hartono, Budi. (2004). Penyaringan Air Tanah Dengan Zeolit Alami Untuk Menurunkan Kadar Besi Dan Mangan. Universitas Indonesia, Depok. Sentoso, Yuliyanto (2014) Perbaikan Kualitas Air Hujan Menggunakan Karbon Aktif, Batu Bata, Limestone dan Zeolit Untuk Air Minum. Syafalni, S., Abustan, Ismail., Brahmana, Aderiza., Farhana Zakaria, Siti Nor., Abdullah, Rohana. (20l4). Peat Water Treatment Using Combination of Cationic Surfactant Modified Zeolite, Granula Activated Carbon, and Limestone. Universiti Sains Malaysia, Pulau Pinang, Malaysia. Triatmodjo, Bambang (2009). Hidrologi Terapan. Edisi ke-2. Yogyakarta : Beta Offset Yogyakarta. World Health Organization Guidelines for Drinking-water Quality 4 th Edition. (2011).