BAB II TINJAUAN PUSTAKA. manusia, karena air diperlukan untuk bermacam-macam kegiatan seperti minum,

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Air Air suatu kebutuhan yang tidak dapat ditinggalkan untuk kebutuhan manusia, karena air diperlukan untuk bermacam-macam kegiatan seperti minum, masak, mandi, mencuci, pertanian, industri, perikanan, rekreasi, dll. Air meliputi 70% dari permukaan bumi, tetapi di banyak negara persediaan air terdapat dalam jumlah terbatas. Bukan hanya jumlahnya yang penting, tetapi juga mutu air diperlukan untuk penggunaan tertentu, seperti air yang cocok digunakan dalam industri atau untuk diminum. Oleh karena itu penanganan air tertentu diperlukan untuk persediaan air yang didapat dari sumber air tanah atau sumber-sumber di permukaan. Air harus mempunyai persyaratan khusus agar air tersebut tidak menimbulkan penyakit bagi manusia. (Notoatmodjo, 2003) Semakin maju tingkat hidup seseorang, maka akan semakin tinggi pula tingkat kebutuhan air dari masyarakat. Untuk keperluan minum maka dibutuhkan air rata-rata sebanyak 5 liter/hari, sedangkan secara keseluruhan kebutuhan akan air suatu rumah tangga untuk masyarakat Indonesia diperkirakan sebesar 60 liter/hari. Jadi untuk negara-negara yang sudah maju kebutuhan akan air pasti lebih besar dari kebutuhan untuk negara-negara yang sedang berkembang. (Sutrisno, 2004). Air murni adalah zat cair yang tidak memiliki rasa, bau, warna, yang terdiri dari hydrogen dan oksigen dengan rumus kimiawi H 2 O. karena air suatu

2 larutan yang bersifat universal, maka zat-zat yang paling alamiah ataupun buatan manusia hingga tingkat tertentu terlarut didalamnya. (Linsley, 1995). Masalah air baku untuk industri air minum menjadi sangat penting karena kualitas air minum yang dipengaruhi oleh kualitas air baku tersebut akan berpengaruh kepada kesehatan masyarakat yang mengkonsumsinya. Air minum memerlukan persyaratan yang ketat karena air minum itu langsung berhubungan dengan proses biologis tubuh yang dapat menentukan kualitas kehidupan manusia. Lebih dari 70% tubuh terdiri dari air dan lebih dari 90% proses biokimiawi tubuh memerlukan air sebagai mediumnya. Bila air minum manusia itu tidak berkualitas baik, maka jelas akan mengganggu proses biokimiawi tubuh dan mengakibatkan gangguan fungsional. Sebagian besar, air baku untuk penyediaan air bersih diambil dari air permukaan seperti sungai, danau, dan sebagainya. Salah satu langkah penting pengolahan untuk mendapatkan air bersih adalah menghilangkan kekeruhan dari air baku tersebut. Kekeruhan disebabkan oleh adanya partikel-partikel kecil dan koloid yang berukuran sangat kecil. Partikel-partikel koloid tersebut tidak lain adalah tanah liat, sisa tanaman, ganggang, dan sebagainya. (Alaerts, 1987) Sumber Air Dialam ini ada tiga macam sumber air yaitu: air hujan, air dalam tanah, air dipermukaan, a. Air Hujan Bagi daerah yang tidak memiliki sumber air atau hanya memiliki sedikit sumber air tanah maupun sumber air permukaan, maka air hujan merupakan

3 sumber air yang sangat penting. Air hujan dapat dipercaya kemurniannya karena sudah memenuhi syarat-syarat bakteriologi, fisik, dan kimia. Air hujan yang sudah terkumpul 2-3 hari kemurniannya tidak terjamin lagi. b. Air Dalam Tanah Air tanah merupakan sumber air dalam bentuk mata air. Air ini berasal dari kulit bumi yang telah mengalami penyaringan oleh lapisan tanah. Air dalam tanah ini dua macam mata air yaitu : mata air arthesis dan mata air biasa. - Mata air Arthesis Airnya berasal dari lapisan kulit bumi (tanah) dalam, tidak dipengaruhi oleh musim hujan, musim kemarau serta musim lainnya. - Mata Air Biasa Airnya berasal dari dalam tanah dan juga air permukaan yang meresap kedalam tanah melalui lapisan tanah yang tidak kuat keluar sebagai mata air, mata air tidak dipengaruhi oleh musim, pada musim hujan, air yang keluar banyak sebaliknya pada musim kemarau sedikit kadang-kadang menjadi kering. c. Air Permukaan Umumnya air permukaan sudah mengalami pencemaran, sedangkan derajat pencemarannya tergantung kepada lokasi daerahnya. Sumber air permukaan ini dapat berupa sungai, danau, air saluran irigasi. (Kartasopoetra, 1991)

4 Pembagian Air Dalam Industri Kimia Dalam industri kimia, air digunakan bermacam-macam keperluan misalnya : - Sebagai media pemanas (air panas) dan media pendingin (air pendingin) - Sebagai bahan baku untuk pembuatan kukus (air yang berbentuk gas ) - Sebagai energi hidrolik (penggerak pada alat sentrifugasi ) - Sebagai bahan proses (melarutkan, mensuspensikan) - Sebagai air minum, bahan pembersih, pemadam api. ( Bernasconi, 1995) Kualitas Air 1. Karakteristik Fisik Air tidak boleh berwarna Air tidak boleh berasa Air tidak boleh berbau Air harus jernih Tidak mengandung zat padatan Suhu air hendaknya dibawah sela udara (sejuk kira-kira 25 0 C) 2. Karakteristik Kimia Tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral atau zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan ph normal Kesadahan rendah

5 3. Karakteristik Biologi Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri pathogen Tidak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan Coli melebihi batasbatas yang telah ditentukannya yaitu 1 Coli/100 ml air. (Sutrisno, 2004) Pengolahan Air Zat-zat pencemar didalam air dapat dihilangkan dengan melakukan metode pengolahan secara fisik maupun secara kimiawi Metode pengolahan fisik. Dalam operasi ini yang sering dilakukan flokulasi, sedimentasi dan filtrasi. a. Flokulasi Flokulasi dilakukan dalam bak yang diberi pengaduk horizontal atau vertikal. Pengadukan ini berputar pelan yang tujuannya memperbesar ukuran flok, tetapi juga mencegah jangan sampai terbentuk endapan. Untuk memperbesar ukuran flok ini ditambahkan bahan-bahan pengental kedalam air yang mengandung kekeruhan. Untuk membentuk kumpulan partikel yang mengendap ini dilakukan pengadukan cepat selama menit yang akan menyebabkan pertumbuhan partikel kecil yang selanjutnya akan membentuk ukuran partikel yang lebih besar. a. Sedimentasi Sedimentasi adalah salah satu cara penjernihan air, dimana air dilewatkan pada suatu bak, dalam jangka waktu tertentu. Bila penampung bak tersebut besar maka air mengalir pelan-pelan (kecepatan rendah) sehingga berat jenisnya lebih berat dari sekelilingnya.

6 b. Filtrasi Filtrasi adalah suatu cara penjernihan air dengan cara penyaringan. Filter biasanya terdiri dari berbagai lapisan pasir dan batu-batuan dengan diameter yang bervariasi dari yang sangat halus hingga yang terkasar. Air akan mengalir melalui filter sedangkan partikel-partikel yang tersuspensi didalamnya akan melekat pada butiran pasir. Hal ini akan memperkecil ukuran celah-celah yang dapat dilalui air dan akan dapat mengurangi daya penyaringan. Maka untuk mengaktifkan kembali filter harus dicuci kembali yaitu dengan membuang bahan-bahan yang akan melekat ini diperlukan pembilasan dengan arah aliran pembilas berlawanan dengan arah aliran air yang akan disaring. Pembilasan ini dinamakan backwash c. Aerasi Aerasi adalah suatu bentuk perpindahan gas dan dipergunakan dalam berbagai variasi operasi, meliputi sebagai berikut : tambahan oksigen untuk mengoksidasikan besi dan mangan terlarut, pembuangan karbon dioksida, pembuangan hidrogen sulfida untuk menghilangkan bau dan rasa, serta pembuangan minyak yang mudah menguap dan bahan-bahan penyebab bau dan rasa serupa yang dikeluarkan oleh ganggang serta mikro-organisme yang serupa Metode Pengolahan Kimiawi a. Koagulasi Koagulasi adalah suatu mekanisme dimana partikel-partikel koloid yang bermuatan negatif akan dinetralkan, sehingga muatan yang netral tersebut saling mendekat dan menempel satu sama lain, dan membentuk mikro flok, Untuk

7 menambah besarnya ukuran koloid dapat dilakukan dengan jalan reaksi kimia diikuti dengan penggumpalan atau dengan cara penyerapan. Partikel koloid memiliki ukuran lebih kecil dari suatu mikro akan menimbulkan sifat-sifat yang berbeda, karena kecilnya ukuran partikel maka luas permukaan tiap satuan massa akan semakin besar. Untuk menjamin agar pengendapan berlangsung dengan sempurna maka alkalinitas dan ph dari air yang akan dibersihkan perlu diatur dengan cara menambahkan asam atau basa. Apabila hal ini tidak dilakukan, maka pengendapan oleh koagulan tidak sempurna disampingkan kemungkinan adanya tertinggal sisa aluminium dan besi tersebut dalam air yang telah dijernihkan. b. Desinfeksi Bermacam-macam zat kimia yang sering dipergunakan dan proses fisik seperti penyinaran dengan ultraviolet, pemanasan dalam proses desinfeksi air. Zat kimia yang sering digunakan adalah chlor, karena harganya murah dan masih mempunyai daya desinfeksi sampai beberapa jam. (Basuki, 1982) 2.3. Proses Pengolahan Air Produk (Treated Water) Air merupakan salah satu bahan baku utama dalam pembuatan minuman pada PT.Coca Cola Amatil Indonesia (CCAI) Unit Medan. Proses pengolahan air dibagi menjadi 2 jenis, yaitu proses pengolahan treated water dan soft water. Treated water memakai deep well 3 dengan kedalaman meter yang digunakan untuk produksi, laboratorium, keperluan air kantin dan kantor. Sedangkan soft water memakai deep well 5 dengan kedalaman meter

8 yang digunakan untuk keperluan MCK (mandi, cuci, kakus), pencucian tangki dan proses pencucian botol (bottle washer). Adapun proses pengolahan dari treated water adaalah sebagai berikut : a. Deep well (air sumur) Air dari sumur bor diambil dengan pompa.air dari sumur bor sebelum masuk ke degasifier, diinjeksikan dengan H2S04 3,5-4%. Air yang telah diinjeksi ini akan memiliki ph sekitar 4-5, disini terjadi penurunan alkalinitas air. Asam sulfat yang bersifat sebagai oksidator mengoksidasikan ion-ion ferro menjadi ferri. b. Degasifier Dalam degasifier, air akan dicurahkan dan melewati strainer sehingga menjadi aliran yang terbagi rata dalam curahan-curahan air yang kecil. Pada saat kondisi dicurahkan terbentuk oleh saringan dan dengan udara air dari blower, gas gas yang terlarut dalam akan terlepas ke udara menjadi gas CO2. Gas CO2 ini akan terbuang ke lingkungan melewati ventilasi bagian atas degasifier. Setelah air melalui degasifier dan sebelum masuk ke reaktor,terlebih dahulu dinetralkan ph nya dengan kapur kemudian diinjeksikan dengan PAC sehingga produk pembentukan flok akan sempurna. c. Flokulator (tangki pengendapan ) Flokulator merupakan tempat reaksi pembentukan flok, dan flok yang terbentuk mengendap secara gravity sehingga air yang jernih terpisah dari flok. Selanjutnya air dari flokulator (tangki pengendapan) mengalir ke saringan pasir

9 (sand filter) yang terlebih dapat diinjeksikan dengan kaporit yang berfungsi sebagai pembunuh bakteri juga dapat menghilangkan lumut-lumut dalam air. d. Sand Filter (Saringan Pasir) Air yang masih terklorinasi akan dilewatkan ke saringan pasir (sand filter) untuk pengurangan/penghilangan partikel atau flok yang terikat. e. Storage Tank (Tangki Penyimpanan) Merupakan tempat penampungan air yang akan dipakai untuk air produksi. f. Hidrophone Tank ( Tangki bertekanan) Air yang telah mengalami pengolahan akan ditransfer ke tangki cadangan (buffer tank) dibagian dengan wilayah produksi dengan menggunakan tangki bertekanan (hydrophone tank). Sebelum ditampung dalam buffer tank, air diinjeksi dengan klorin hingga diperoleh kandungan residu klorin sebesar 1-3 ppm. g. Buffer Tank (Tangki cadangan ) Tempat cadangan air ini yang waktu tinggalnya minimal 2 jam untuk memastikan kerja efektif dari kaporit untuk membunuh bakteri dan dari tangki cadangan (buffer tank) ini dengan produksi didistribusikan ketiga bagian yaitu langsung untuk produk karbonasi dan frestea pembuatan sirup. h. Carbon filter ( Saringan Karbon) Semua air yang digunakan untuk produk karbonasi dan pembuatan frestea, selalu harus melalui tahap ini untuk menghilangkan bau kaporit dan kandungan klorin yang masih ada. i. Bag Filter (Tempat Penyaring)

10 Semua air yang digunakan untuk produk karbonasi dan pembuatan frestea, selalu harus melalui tahap ini untuk memastikan air yang digunakan benar-benar bersih, jernih dan siap pakai dengan standar kekeruhan maksimal 0,5 NTU (Nefelo Turbidity Unit). (PT. Coca-Cola Bottling Indonesia, 2000). 2.4 Poly Aluminium Chlorida (PAC) Poly aluminium chlorida sering disingkat dengan PAC. PAC adalah garam yang dibentuk oleh aluminium chlorida yang khusus diperuntukkan guna memberi daya koagulasi dan flokulasi (penggumpalan dan pemadatan penggumpalan) yang lebih besar dibanding garam-garam aluminium dan besi lainnya. PAC adalah merupakan suatu senyawa kompleks berinti banyak dari ion-ion aquoaluminium yang terpolimerisasi, yaitu suatu jenis polimer senyawa organik. Berbagai bahan kimia baik senyawa organik maupun senyawa an-organik biasanya dibutuhkan sebagai koagulan air (katalisator penggumpalan). PAC bekerja dengan jangkauan ph yang lebih luas dibandingkan dengan Al 2 (SO 4 ) 3 dan koagulan lainnya. Keefektifan PAC biasanya adalah pada interval ph 6-9. PAC dapat mengumpulkan setiap zat-zat yang tersuspensi atau secara koloidal terdispersi di dalam air, membentuk flok-flok (kepingan-kepingan gumpalan) yang akan mengendap dengan cepat membentuk sludge (lumpur endapan) yang dapat disaring dengan mudah Mekanisme Terjadinya Gumpalan Aluminium atau besi akan bereaksi dengan alkalinitas dalam air. Reaksi ini menghasilkan Al(OH) 3 yang mengendap. Pada reaksi ini akan membebaskan asam yang menurunkan ph larutan dan bereaksi dengan alkalinitas. Reaksi

11 tersebut tidak sederhana karena hidroksida-hidroksida Al dan Fe ternyata terbentuk ion-ion lain menunjukkan reaksi yang sangat komplek. Pada penambahan garam aluminium atau besi akan segera terbentuk ion-ion polimer dan dapat terserap oleh partikel-partikel koloid, yang berarti bahwa koloid akan segera terselubungi oleh koagulan, maka besarnya potensial akan diturunkan atau diubah dari sedikit negatif menjadi netral dan akhirnya positif. Dan suspensi ini tidak stabil sehingga terjadi penggumpalan sampai ukuran yang dapat mengendap dalam partikel ini proses koloid dapat menarik dan menggabungkan sehingga membentuk gumpalan yang besar dan terjadilah pengendapan Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Penggumpalan a.pengaruh ph ph adalah salah satu faktor yang menentukan pada proses koagulasi. Pada koagulan ada daerah optimum, dimana kelarutan koagulan akan terjadi dalam waktu yang singkat dengan dosis koagulan tertentu. Luasnya range ph koagulan ini dipengaruhi oleh jenis-jenis konsentrasi koagulan yang dipakai. Hal ini penting untuk menghindari adanya kelarutan koagulan. Untuk proses koagulan ph yang terbaik adalah 7 (netral). b. Pengaruh temperatur Pada temperatur yang rendah reaksi lebih lambat dan viskositas air menjadi lebih besar sehingga flok lebih suka mengendap. c.. Dosis koagulan Air dengan turbidity yang tinggi memerlukan dosis koagulan yang lebih banyak. Dosis koagulan persatuan unit turbidity rendah, akan lebih kecil

12 dibandingkan dengan air yang mempunyai turbidity yang tinggi, kemungkinan terjadinya tumpukan antara partikel akan berkurang dan netralisasi muatan tidak sempurna, sehingga mikroflok yang terbentuk hanya sedikit, akibatnya turbidity akan naik. Dosis koagulan yang berlebihan akan menimbulkan efek samping pada partikel sehingga turbidity akan naik. d. Pengadukan Baiknya proses koagulasi juga ditentukan oleh pengadukan. Pengadukan ini perlu agar tumpukan antara partikel untuk netralisasi menjadi sempurna. Distribusi dalam air cukup baik dan merata, serta masukan energi yang cukup untuk tumpukan antara partikel yang telah netral sehingga terbentuk mikroflok. Dalam proses koagulasi ini pengadukan dilakukan dengan cepat. Air yang memiliki turbidity rendah memerlukan pengadukan yang lebih banyak dibandingkan dengan air yang mempunyai turbidity tinggi. e. Pengaruh Garam Garam-garam ini dapat mempengaruhi proses suatu penggumpalan. Pengaruh yang diberikan akan berbeda-beda berdasarkan jenis garam (ion) dan konsentrasinya. Semakin besar valensi ion akan semakin besar pengaruhnya terhadap koagulan. Penggumpalan dengan garam Fe dan Al akan banyak dipengaruhi oleh anion dibandingkan dengan kation. Jadi natrium, kalsium dan magnesium relatif tidak mempengaruhi.(anonym, 1990) 2.5. Turbidity Kekeruhan dalam air disebabkan oleh adanya zat tersuspensi seperti lempung, lumpur, zat organik, plankton dan zat-zat halus lainnya. Kekeruhan

13 merupakan sifat optis dari suatu larutan, yaitu hamburan dan absorpsi cahaya yang melaluinya. Kekeruhan dapat mengganggu penitrasi sinar matahari sehingga mengganggu fotosintesa tanaman air. Nilai numeric yang menunjukkan kekeruhan didasarkan pada turut bercampurnya bahan-bahan yang tersuspensi pada jalannya sinar matahari melalui sampel. Nilai ini tidak secara langsung menunjukkan banyaknya bahan yang tersuspensi tetapi ia menunjukkan kemungkinan penerimaan konsumen terhadap air tersebut. Kekeruhan tidak merupakan sifat dari air yang membahayakan tetapi ia tidak disenangi karena rupanya.(basset, 1994 ) Turbiditas merupakan sifat optik akibat disfersi sinar dan dapat dinyatakan sebagai perbandingan cahaya yang dipantulkan terhadap cahaya yang masuk, Intensitas cahaya yang dipantulkan oleh suatu suspensi adalah fungsi konsentrasi jika kondisi-kondisi lainnya konstan.(khopkar, 2002).