PENINGKATAN KUALITAS AIR BAKU PDAM DENGAN MEMODIFIKASI UNIT BAK PRASEDIMENTASI (STUDI KASUS: AIR BAKU PDAM NGAGEL I)

Transkripsi

1 PENINGKATAN KUALITAS AIR BAKU PDAM DENGAN MEMODIFIKASI UNIT BAK PRASEDIMENTASI (STUDI KASUS: AIR BAKU PDAM NGAGEL I) Dian Paramita 1 dan Nieke Karnaningroem 2 Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) 1 dhe_purple1991@yahoo.com, 2 nieke@enviro.its.ac.id ABSTRAK Pada karakteristik air sungai terdapat kandungan TSS yang cukup tinggi dan kadar yang tidak menentu sesuai dengan pergantian musim. Namun keadaan sungai yang fluktuatif menyebabkan air baku yang berasal dari sungai terkadang memiliki konsentrasi suspended solid (SS). Dengan adanya permasalahan tersebut maka diperlukan adanya bangunan prasedimentasi. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh ketebalan media pada bak prasedimentasi terhadap efisiensi konsentrasi nitrat dan phospat. Variabel dari penelitian ini yaitu : media batu dan media genteng dengan ketebalan 4 cm dan 6 cm dan parameter konsentrasi nitrat dan konsentrasi phospat. Dari hasil penelitian terlihat peningkatan efisiensi penambahan jenis media dan konsentrasi nitrat dan phospat pada bak prasedimentasi menggunakan media dibandingkan dengan bak prasedimentasi konvensional tanpa menggunakan media. Kata kunci: air baku,ketebalan, batu,genteng,nitrat,phospat. PENDAHULUAN Unit prasedimentasi ini berfungsi untuk menyisihkan partikel diskrit dan material kasar lainnya yang memiliki spesifik gravity 1,2 dan berdiameter 0,005 mm yang diendapkan secara gravitasi. Partikel diskrit adalah partikel yang tidak mengalami perubahan bentuk, ukuran, maupun berat pada saat mengendap (Ka wamura, 2000). Pada bangunan prasedimentasi terdapat empat zona, yaitu: zona inlet, zona pengendapan, zona lumpur dan zona outlet. Zona inlet berfungsi untuk mendistribusikan air yang masuk secara seragam pada seluruh area unit prasedimentasi dengan beragam variasi debit (Gregory, 1999). Zona pengendapan atau zona settling adalah zona dimana partikel tersuspensi yang terdapat pada influen disisihkan dengan cara terendapkan pada zona lumpur yang ada dibawahnya (Sincero, 1996). Zona lumpur adalah tempat menampung zat padat yang telah terendapkan dari air baku. Zona outlet adalah area tempat keluarnya air dari unit prasedimentasi. Dengan adanya bak prasedimentasi, maka beban pada unit-unit pengolahan air selanjutnya dapat berkurang. Menurut penelitian terdahulu konsentrasi kekeruhan 450 NTU memberikan hasil yang efektif dalam modifikasi bak prasedimentasi menggunakan media batu pada air baku PDAM Ngegel II Surabaya. (patriasani, 2012). Dengan melihat kondisi tersebut, diperlukan modifikasi unit bangunan prasedimentasi yaitu dengan menambahankan media yang berbeda sehingga dapat berfungsi untuk menurunkan konsentrasi nitrat dan phospat pada bak prasedimentasi sehingga kualitas air yang dihasilkan dapat meningkatpermasalahan yang muncul adalah bagaimanakah pengaruh jenis penambahan media di bak prasedimentasi dalam menurunkan konsentrasi nitrat dan phospat pada air baku serta bagaimanakah pengaruh ketebalan media pada bak prasedimentasi terhadap efisiensi removal konsentrasi nitrat D-4-1

2 maupun phospat dengan skala laboratorium. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui mengetahui pengaruh jenis media yang ditambahkan pada bak prasedimentasi dalam menurunkan konsentrasi nitrat dan phospat pada air baku dan mengetahui pengaruh ketebalan media pada bak prasedimentasi terhadap efisiensi konsentrasi nitrat dan phospat. METODA PENELITIAN Ide Penelitian Peningkatan kualitas air baku PDAM dengan memodifikasi unit bak prasedimentasi Studi Literatur Persiapan Penelitian Persiapan Alat Persiapan Bahan Analisis Terdahulu Pada penelitian ini menggunakan pengendapan sistem batch dengan column settling test. Persiapan Reaktor Modifikasi Bak Prasedimentasi Bak prasedimentasi yang dipilih adalah bak prasedimentasi rectangular yang terbuat dari bahan acrylic sesuai dengan perhitungan dimensi reaktor. B A D-4-2

3 B A PelaksanaanPenelitian - Modifikasi bak prasedimentasi menggunakan pengendapan kontinyu selama 24 jam. - Penambahan media pada zona pengendap dengan media batu dan media genteng dengan variabel diameter 0,5 cm dan dengan ketebalan media 4 cm dan 6 cm. - Nilai kekeruhan yang akan digunakan pada penelitian adalah 450 NTU. - Titik pengambilan sampel pada efluen reaktor modifikasi bak prasedimentasi yaitu untuk mengetahui kaonsentrasi nitrat dan phospat. - Pengambilan sampel dilakukan 2 kali selama 24 jam yaitu pada pukul dan pukul Penelitian ini dilakukan hingga media menggalami clogging. - Melakukan pengendapan secara kontinyu pada reaktor kontrol selama 1 hari menggunakan air baku 450 NTU dengan pengambilan sampel 2 kali sehari. Analisa Data Hasil Uji Laboratorium Analisis konsentrasi nitrat dan phospat pada efluen bak prasedimentasi tiap masing-masing variabel, yaitu variabel jenis dan ketebalan media. Kesimpulan Variabel dari penelitian ini yaitu : media batu dan media genteng dengan ketebalan 4 cm dan 6 cm dan parameter konsentrasi nitrat dan konsentrasi phospat. Peletakan media ini ditempatkan di zona pengendapan reaktor bak prasedimentasi dengan memberikan sekat dan kassa agar tumpukan media tersebut tidak jatuh mengenai ruang lumpur. Media diletakkan dengan ketebalan masing-masing variabel, ukuran diameter media 0,5 cm. HASIL DAN DISKUSI Pengendapan Sistem Batch Penelitian pendahuluan yang dilakukan dengan pengendapan secara batch dengan column settling ini bertujuan untuk mengetahui konsentrasi suspended matter dalam air sampel yang kekeruhannya sebesar 450 NTU. Sedangkan interval waktu pengambilan sampel dilakukan pada : 0, 5, 10, 15, 30, 35, 45, 60, 65, 75, 90, 95, 105 dan 120 menit. Setelah D-4-3

4 dilakukan pengambilan sampel, dilakukan analisa suspended solid pada setiap sampel dengan metode analisa gravimetri (Hendricks, 2006). Waktu (menit) Tabel 1 Data Hasil Pengendapan Sistem Batch Berat Kertas Saring Awal (gram) A Berat Kertas Saring Setelah di Vaccum (gram) B Berat Partikel dalam Sampel (gram) Suspended Solid (mg/l) Kekeruhan 450 NTU Sumber: Hasil Perhitungan, 2012 Proses Pengendapan Kontinyu Pada pengendapan kontinyu adalah pengisian bak penampung dengan air baku. Air baku yang digunakan pada proses pengendapan kontinyu adalah air baku dengan kekeruhan buatan. Kekeruhan buatan ini dibuat dengan cara mencampur air kran di kampus Teknik Lingkungan ITS dengan lumpur yang diambil dari Kali Jagir (Pada bak Prasedimentasi IPAM PDAM Ngagel I Surabaya ). Pengisian bak penampung dilakukan pada bak terpisah dari rangkaian reaktor, karena posisi bak penampung berada pada ketinggian 1meter. Air pada bak tersebut dialirkan ke bak penampung pada rangkaian reaktor dengan cara memompakan air pada bak penampung. Setelah bak terisi dengan air baku yang memiliki kekeruhan 450 NTU, langkah selanjutnya adalah mengatur debit dari kran pada bak penampung dengan menggunakan gelas ukur hingga debit yang masuk ke dalam reaktor yaitu sebesar 0,004 L/detik. Setelah debit sesuai dengan yang direncanakan, maka dilakukan proses pengisian air baku kedalam reaktor. D-4-4

5 Analisis Konsentrasi Nitrat Tabel 2 Nilai Konsentrasi Nitrat Dengan Ketebalan Media 4 cm. Waktu Konsentrasi Nitrat mg/l Pengambilan Sampel tanpa Batu Genteng media Ketebalan 4 cm Hari ke-1 Pkl Pkl Hari ke-2 Pkl Pkl Hari ke-3 Pkl Pkl Hari ke-4 Pkl Pkl Hari ke-5 Pkl Pkl Hari ke-6 Pkl Pkl Hari ke-7 Pkl Pkl Hari ke-8 Pkl Pkl Sumber: Hasil Perhitungan, 2012 Pada pengambilan sampel ke-1 hingga ke-10, penurunan konsentrasi nitrat yang terjadi sangat signifikan. Hal ini disebabkan karena pada awal proses pengendapan kontinyu, aktivitas mikroorganisme baru dimulai dan masih belum membentuk lapisan biofilm pada media.saat pengambilan sampel ke-3, konsentrasi nitrat mulai menurun hingga pengambilan sampel ke-10. Hal ini disebabkan karena lapisan biofilm sudah mulai terbentuk dan dapat mendegradasi bahan organik di dalam air sampel. Konsentrasi nitrat pada reaktor bak prasedimentasi tanpa penambahan media batu tidak banyak mengalami perubahan bahkan dapat dikatakan hampir konstan. Konsentrasi zat organik pada efluen reaktor dapat mencapai 1,85 mg/l. Karena volume di dalam reaktor tidak berkurang akibat penambahan media batu seperti pengendapan kontinyu sebelumnya sehingga proses pengendapan dapat berlangsung dengan optimum.saat pengambilan sampel ke-11 dan ke-12 terjadi kenaikan konsentrasi nitrat pada kedua media. Hal ini disebabkan karena adanya partikel tersuspensi penyebab kekeruhan yang terlepas dari media batu yang menyebabkan naiknya konsentrasi nitrat pada efluen D-4-5

6 reaktor. Saat pengambilan sampel ke-12 hingga ke-16 pada reaktor media dengan ketebalan 4 cm konsentrasi nitrat pada sampel menuju konstan. Pada saat ini lah media batu mengalami titik jenuh (clogging) dan mikroorganisme sudah tidak dapat mendegradasi nitrat sehingga proses pengendapan kontinyu pada reaktor bak prasedimentasi dihentikan. Kemudian dilakukan proses pengurasan pada reaktor. Tabel 3 Nilai Konsentrasi Nitrat Dengan Ketebalan Media 6 cm. Waktu Konsentrasi Nitrat mg/l Pengambilan Sampel tanpa Batu Genteng media Ketebalan 6 cm Hari ke-1 Pkl Pkl Hari ke-2 Pkl Pkl Hari ke-3 Pkl Pkl Hari ke-4 Pkl Pkl Hari ke-5 Pkl Pkl Hari ke-6 Pkl Pkl Hari ke-7 Pkl Pkl Hari ke-8 Pkl Pkl Sumber: Hasil Perhitungan, Pada pengambilan sampel ke-1 hingga ke-10, penurunan konsentrasi nitrat yang terjadi sangat signifikan. Hal ini disebabkan karena pada awal proses pengendapan kontinyu, aktivitas mikroorganisme baru dimulai dan masih belum membentuk lapisan biofilm pada media.pengendapan dapat berlangsung dengan optimum.saat pengambilan sampel ke-11 dan ke-12 terjadi kenaikan konsentrasi nitrat pada kedua media. Hal ini disebabkan karena adanya partikel tersuspensi penyebab kekeruhan yang terlepas dari media batu yang menyebabkan naiknya konsentrasi nitrat pada efluen reaktor. Saat pengambilan sampel ke-12 hingga ke-16 pada reaktor media dengan ketebalan 4 cm konsentrasi nitrat pada sampel menuju konstan. Dari hasil penelitian pengendapan kontinyu, didapatkan nilai efisiensi removal konsentrasi nitrat dengan penambahan media batu dengan ketebalan 4 cm pada bak D-4-6

7 prasedimentasi mencapai 88%. Untuk nilai efisiensi removal konsentrasi nitrat penambahan media genteng dengan ketebalan media 4 cm pada bak prasedimentasi dapat mencapai 63%. Sedangkan nilai efisiensi removal konsentrasi nitrat dengan ketebalan media batu sebesar 6 cm pada bak prasedimentasi mencapai 79%. Untuk nilai efisiensi removal konsentrasi nitrat penambahan media genteng pada bak prasedimentasi dengan ketebalan 6 cm mencapai 61%. Analisis Konsentrasi Phospat Tabel 4 Nilai Konsentrasi Phospat Dengan Ketebalan Media 4 cm. Waktu Pengambilan Sampel Konsentrasi Phospat mg/l tanpa Batu Genteng media Ketebalan 4 cm Hari ke-1 Pkl Pkl Hari ke-2 Pkl Pkl Hari ke-3 Pkl Pkl Hari ke-4 Pkl Pkl Hari ke-5 Pkl Pkl Hari ke-6 Pkl Pkl Hari ke-7 Pkl Pkl Hari ke-8 Pkl Pkl Sumber: Hasil Perhitungan, Pada pengambilan sampel ke-1 hingga ke-6, penurunan konsentrasi phospat yang terjadi sangat signifikan. Hal ini disebabkan karena pada awal proses pengendapan kontinyu, aktivitas mikroorganisme baru dimulai dan masih belum membentuk lapisan biofilm pada media. Saat pengambilan sampel ke-7 pada media batu konsentrasi phospat mengalami kenaikan hingga pengambilan sampel ke-8. Hal ini disebabkan tingginya senyawa fosfat yang terikat dalam sel mikroorganisme dalam air. Saat pengambilan sampel ke-9 dan ke-10 terjadi kenaikan konsentrasi phospat pada media genteng. Hal ini disebabkan karena adanya partikel tersuspensi penyebab kekeruhan yang terlepas dari media genteng yang menyebabkan naiknya D-4-7

8 konsentrasi nitrat pada efluen reaktor. Saat pengambilan sampel ke-13 hingga ke-16 pada reaktor media dengan ketebalan 4 cm konsentrasi nitrat pada sampel menuju konstan. Pada saat ini lah media batu mengalami titik jenuh (clogging) dan mikroorganisme sudah tidak dapat mendegradasi nitrat sehingga proses pengendapan kontinyu pada reaktor bak prasedimentasi dihentikan. Tabel 5 Nilai Konsentrasi Phospat Dengan Ketebalan Media 6 cm. Waktu Pengambilan Sampel Konsentrasi Phospat mg/l tanpa media Batu Genteng Ketebalan 6 cm Hari ke-1 Pkl Pkl Hari ke-2 Pkl Pkl Hari ke-3 Pkl Pkl Hari ke-4 Pkl Pkl Hari ke-5 Pkl Pkl Hari ke-6 Pkl Pkl Hari ke-7 Pkl Pkl Hari ke-8 Pkl Pkl Sumber: Hasil Perhitungan, Pada pengambilan sampel ke-1 hingga ke-8, penurunan konsentrasi phospat yang terjadi sangat signifikan. Hal ini disebabkan karena pada awal proses pengendapan kontinyu, aktivitas mikroorganisme baru dimulai dan masih belum membentuk lapisan biofilm pada media.saat pengambilan sampel ke-9 dan ke-10 terjadi kenaikan konsentrasi phospat pada kedua media. Hal ini disebabkan karena adanya partikel tersuspensi penyebab kekeruhan yang terlepas dari media batu yang menyebabkan naiknya konsentrasi nitrat pada efluen reaktor. Saat pengambilan sampel ke-11 hingga ke-16 pada reaktor media dengan ketebalan 6 cm konsentrasi nitrat pada sampel menuju konstan. Pada saat ini lah media batu mengalami titik jenuh (clogging) dan mikroorganisme sudah tidak dapat mendegradasi nitrat sehingga proses D-4-8

9 pengendapan kontinyu pada reaktor bak prasedimentasi dihentikan. Dari hasil penelitian pengendapan kontinyu, didapatkan nilai efisiensi removal konsentrasi phospat dengan penambahan media batu dengan ketebalan 4 cm pada bak prasedimentasi mencapai 61%. Untuk nilai efisiensi removal konsentrasi phospat penambahan media genteng dengan ketebalan media 4 cm pada bak prasedimentasi dapat mencapai 59%. Sedangkan nilai efisiensi removal konsentrasi phospat dengan ketebalan media batu sebesar 6 cm pada bak prasedimentasi mencapai 57%. Untuk nilai efisiensi removal konsentrasi phospat penambahan media genteng pada bak prasedimentasi dengan ketebalan 6 cm mencapai 47%. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisa dan pembahasan dari penelitian kali ini, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :Efisiensi konsentrasi nitrat pada modifikasi bak prasedimentasi menggunakan media batu dengan ketebalan 4 cm dapat mencapai 88%, sedangkan menggunakan media genteng dengan ketebalan 4 cm dapat mencapai 63%. Sedangkan nilai efisiensi removal konsentrasi nitrat dengan ketebalan media batu sebesar 6 cm pada bak prasedimentasi mencapai 79%. Untuk nilai efisiensi removal konsentrasi nitrat penambahan media genteng pada bak prasedimentasi dengan ketebalan 6 cm mencapai 61%.Efisiensi konsentrasi phospat pada modifikasi bak prasedimentasi menggunakan media batu dengan ketebalan 4 cm dapat mencapai 61%, sedangkan menggunakan media genteng dengan ketebalan 4 cm dapat mencapai 59%. Sedangkan nilai efisiensi removal konsentrasi phospat dengan ketebalan media batu sebesar 6 cm pada bak prasedimentasi mencapai 57%. Untuk nilai efisiensi removal konsentrasi nitrat penambahan media genteng pada bak prasedimentasi dengan ketebalan 6 cm mencapai 47%. DAFTAR PUSTAKA Anonim Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 492 Tahun 2010 tentang Persyaratan Kualitas Air Minum. Jakarta: Kementrian Kesehatan Indonesia. Gregory, R., Zabel, T., dan Edzwald, J Sedimentation and Flotation in Letterman, Raymond D. (Ed). Water Quality and Treatment. United States of America: Mc Graw-Hill, Inc. Hendricks, D Water Treatment Unit Processes Physical and Chemical. London: Taylor dan Francis Group. Herlambang, D Evaluasi Kinerja Instalasi Pengolahan Air Minum PDAM Surabaya (Studi Kasus: PDAM Ngagel II Surabaya). Surabaya: Tugas Akhir Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS. Edwin, Uji Kinerja Media Batu Pada Bak Prasedimentasi. Surabaya: Tugas Akhir Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS Kawamura, S Integrated Design of Water Treatment Facilities. New York: John Willey and Sons. Sumestri, S., dan Alaerts, G Metoda Penelitian Air. Surabaya: Usaha Nasional. Sincero, A.P. dan Sincero, G.A Environmental Engineering, A design Approach. New Jersey: Prentice Hill. D-4-9