BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Air merupakan kebutuhan yang sangat pokok bagi kehidupan. Semua makhluk hidup memerlukan air tanpa air tidak ada kehidupan. Kebutuhan air menyangkut dua hal: (1) air untuk kehidupan kita sebagai makhluk hayati, (2) air untuk kehidupan kita dalam berbudaya (Mahida, 1984). Air sebagai sumber daya alam sangat penting dan mutlak diperlukan semua makhluk hidup, baik manusia, hewan dan tumbuhan. Air merupakan unsur utama dalam tumbuhan, tubuh hewan dan tubuh manusia. Air digunakan manusia untuk berbagai keperluan rumah tangga, pertanian, perikanan, industri, sumber energi, sarana transportasi dan tempat rekresi (Manik, 2009). Rumus kimia dari air adalah merupakan perpaduan dua atom H (hidrogen) dan satu atom O (oksigen) dengan formula atau rumus molekul H 2 O. Air yang berada dialam ditemukan dengan wujud padat, cair, dan gas. Pada tekanan atmosfer (76 cm- Hg) dan didinginkan sampai 0. Dalam keadaan normal (murni), air bersifat netral dan dapat melarutkan berbagai zat. Air akan pecah menjadi unsur H dan O pada suhu 2500 (Manik, 2009). Air mungkin saja terlihat jernih, tidak berbau dan tidak berasa tetapi tidak aman untuk diminum. Air yang baik untuk diminum ialah air yang bebas mikroorganisme penyebab penyakit dan zat kimia yang merusak kesehatan. Air
mengalami polusi dan tidak dapat diminum ialah air yang mengalami pencemaran oleh mikroorganisme atau zat zat kimia (Peleczar, 1988). Perairan alamiah dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Air atmosfer, air yang terkandung dalam awan dan dipresipitasikan sebagai hujan, salju atau hujan batu es 2. Kumpulan air seperti danau, kali dan laut 3. Air dibawah permukaan tanah di daerah yang semula pori tanahnya serta ruang didalam dan diantara batu batunya jenuh dengan air (Irianto, 2006). 2.2 Sumber Air 2.2.1 Air Permukaan Air yang mengalir di permukaan bumi akan membentuk air permukaan. Air ini, mendapat pengotoran selama pengalirannya. Pengotorannya seperti lumpur, batang batang kayu, daun daun, kotoran industri dan sebagainya. Pengotoran terjadi secara fisik, kimia dan bakteriologi (biologi) sehingga menyebabkan kualitas air permukaan menjadi berbeda beda (Waluyo,2009). Air permukaan sangat mudah terkena pencemaran air sehingga untuk menghilangkan kontaminan air tersebut diberi perlakuan atau di didihkan sebelum diminum (Peleczar, 1988). Air permukaan dibagi menjadi air sungai dan air rawa atau danau. Air sungai mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. Air sungai mengalami proses yang panjang agar dapat digunakan sebagai air minum sedangkan air danau kebanyakan
berwarna yang disebabkan oleh zat zat organik yang telah membusuk. Pembusukan dapat menyebabkan kadar Fe dan Mn semakin tinggi demikian pula kelarutan oksigen menjadi sangat berkurang sampai mencapai keadaan anaerob (Waluyo,2009). Air danau atau air tawar biasanya ditumbuhi alga pada permukaannya. Pengambilan air rawa sebaiknya pada kedalaman yang tengah agar endapan Fe dan Mn tidak terbawa demikian juga dengan alga dan lumut yang ada di permukaan (Waluyo,2009). 2.2.2 Air Tanah Air tanah secara umum terbagi menjadi 1. Air tanah dangkal Air tanah dangkal terjadi akibat proses penyerapan air dari permukaan tanah. Lumpur dan bakteri akan tertahan sehingga air tanah dangkal terlihat jernih tetapi banyak mengandung zat zat kimia (garam garam terlarut) karena melalui lapisan tanah yang memiliki unsur-unsur kimia tertentu untuk masing-masing lapis tanah. Air tanah dangkal memiliki kedalaman sampai 15 meter. 2. Air tanah dalam Air tanah dalam terdapat pada lapis rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam lebih sulit daripada air tanah dangkal. Kualitas air tanah dalam lebih baik daripada air tanah dangkal karena terjadi penyaringan yang lebih sempurna terutama untuk bakteri. Susunan unsur-unsur kimia tergantung pada lapis-lapis tanah yang dilalui. Kualitas air tanah dalam masih sedikit dipengaruhi oleh perubahan musim
3. Mata air Air yang berasal dari sumur atau mata air telah mengalami penyaringan selama perjalanannya menembus lapisan lapisan tanah sehingga partikel partikel yang tersuspensikan didalamnya termasuk mikroorganisme tersingkirkan (Peleczar, 1988). Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya kepermukaan tanah. Air yang berasal dari mata air hampir tidak dipengaruh oleh musim dan memiliki kualitas yang sama dengan air tanah dalam. Berdasarkan munculnya kepermukaan tanah dibagi menjadi: - Rembesan, dimana air keluar dari lereng lereng - Umbul, dimana air keluar kepermukaan pada suatu dataran (Waluyo,2009). 2.2.3 Air Atmosfir (Air Hujan) Air atmosfir dalam keadaan murni sangat bersih tetapi sering terjadi pengotoran karena industri, debu dan lain sebagainya. Oleh karena itu, untuk menjadikan air hujan sebagai sumber air minum hendaknya pada waktu menampung air hujan jangan dimulai pada saat mulai turun karena masih banyak mengandung kotoran (Waluyo,2009). Air hujan memiliki sifat agresif terutama terhadap pipa pipa penyalur maupun bak-bak reservoir, sehingga air ini mempercepat terjadinya karatan (korosi). Air hujan juga memiliki sifat lunak sehingga akan boros terhadap pemakaian sabun (Waluyo,2009).
2.2.4 Air Laut Air laut mempunyai sifat asin, karena mengandung berbagai garam, misalnya NaCl. Garam NaCl memiliki kadar dalam air laut lebih kurang 3 %. Air laut tanpa diolah terlebih dahulu tidak memenuhi syarat untuk air minum (Waluyo,2009). 2.3 Klasifikasi Mutu Air Klafisikasi mutu air dibagi menjadi empat (4) kelas, yaitu: a) Kelas satu, yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. b) Kelas dua, yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, mengairi pertanaman, dan peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut, c) Kelas tiga, yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, mengairi pertanaman, dan peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. d) Kelas empat, yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi pertanaman, dan peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut (Manik,2009).
2.4 Pengolahan Air 2.4.1 Metode Pengolahan Fisik 1. Penyaringan Penyaringan digunakan untuk memastikan bahwa satuan utama dalam suatu instalasi pengolahan bekerja lebih efisien, maka diperlukan pembuangan sampahsampah besar yang mengambang dan terapung., misalnya batang-batang kayu. Saringan kasar dari batang-batang yang berjarak kira-kira 0,75 hingga 2 inci (20 hingga 50 mm), sedangkan saringan mikro (atau ayakan mikro) dibuat dalam bentuk suatu drum yang ditutup dengan saringan jala halus yang ditunjang oleh suatu jala kasar sebagai penguat. Lubang saringan bervariasi kira-kira 23 hingga 65 mikron. 2. Aerasi Aerasi adalah suatu bentuk perpindahan gas dan dipergunakan dalam berbagai variasi operasi, yaitu: tambahan oksigen untuk mengoksidasi besi dan mangan terlarut, pembuangan karbondioksida, pembuangan hidrogen sulfida untuk menghilangkan bau dan rasa dan pembuangan minyak uang mudah menguap dan bahan-bahan penyebab bau dan rasa. 3. Pencampuran Bahan-bahan kimia yang dipergunakan untuk pengolahan air dapat dimasukkan dengan mesin pemasukan larutan atau mesin pemasukan kering. Bahan-bahan kimia ini haruslah tersebar dengan baik dalam air dengan pencampuran yang sempurna agar efektif.
4. Flokulasi Bahan-bahan pengental kimia apabila ditambahkan ke air yang mengandung kekeruhan, akan terbentuk kumpulan partikel yang turun mengendap (koagulasi). Pembuangan kumpulan partikel pada awalnya sangat kecil, pengadukan cepat harus di ikuti dengan suatu jangka waktu pengadukan halus (flokulasi) selama 20 30 menit. Hal ini akan menyebabkan bertumbukannya kumpulan-kumpulan partikel kecil yang akan membentuk partikel-partikel yang lebih besar dan jumlahnya lebih sedikit. Berhubung dengan kerapatannya, partikel-partikel besar ini dapat dibuang dengan pengendapan gaya berat. 5. Pengendapan Laju pengendapan suatu partikel di dalam air tergantung pada kekentalan dan kerapatan air maupun ukuran, bentuk, dan jenis partikel yang bersangkutan. Pemurnian air dengan cara pengendapan dimaksudkan untuk menciptakan suatu kondisi sedemikian rupa, sehingga bahan-bahan terapung di dalam air dapat diendapkan. 6. Filtrasi Filter yang biasa digunakan terdiri dari selapis pasir, atau pasir dan tumbukan batu bara yang ditunjang dengan ditunjang diatas suatu tumpukan kerikil. Air yang lolos melalui filter tersebut, partikel-partikel terapung dan bahan-bahan flokulan akan bersentuhan dan melekat dengan butir-butir pasir tersebut. Hal ini kan memperkecil ukuran celah-celah yang dapat dilalui air dan menghasilkan daya penyaringan (Linsley dan Joseph, 1985).
2.4.2 Metode Pengolahan Kimiawi 1. Koagulasi Bahan-bahan padat terapung yang berukuran halus atau koloidal di dalam air dapat dihilangkan dengan menggunakan bahan-bahan kimia agar dapat terapung dengan lebih sempurna. Koagulan bereaksi dengan air dan partikel-partikel yang membuat keruh untuk membentuk endapan flokulan. Koagulan yang paling sering digunakan adalah alum [Al 2 (SO 4 ) 3.18H 2 O], yang bereaksi dengan alkalinitas di dalam air untuk membentuk suatu kumpulan Aluminum Hidroksida (Linsley dan Joseph, 1985). Prosedur yang digunakan dalam pemurnian buatan meliputi koagulasi sedimentasi, penyaringan dan penggunaan bahan kimia seperti klor, ozon, dan iodium. Langkah pertama ialah membuang bahan yang melayang didalamnya dengan penambahan tawas (Aluminium Kalium Sulfat). Tawas membentuk endapan seperti, gelatin yang mengendapan pelan pelan dengan membawa benda benda partikel dan sejumlah besar mikroorganisme (Volk,w dan Margaret, F.W. 1989). Air dipompa ke alat penyaringan setelah endapan tawas mengendap. Untuk menghilangkan partikel yang ketinggalan dan bakteri yang tersisa, penyaringan dibuat dari pasir dan kerikil dengan partikel patikel halus dekat dengan permukaan. Langkah akhir dalam pemurnian air minum ialah memberikan perlakuan kimia untuk menjamin bahwa tidak ada organisme patogen enterik dengan penambahan klor kedalam air (Volk,w dan Margaret, F.W. 1989).
2. Disinfeksi Disinfeksi bermaksud membunuh bakteri patogen yang penyebarannya melalui air, seperti bakteri penyebab typhus, kolera, disentri, dan lain-lain. Metode tersebut merupakan salah satu cara untuk membunuh bakteri patogen, karena ada 3 cara yaitu: - Cara kimia, yaitu dengan cara penambahan bahan kimia - Cara fisika, yaitu dengan pemanasan dengan air, sinar ultraviolet - Cara mekanis, yaitu dengan pengendapan (bakteri berkurang 25 75%). Klor memiliki beberapa kualitas yang mendukung penggunaannya dalam persediaan air. Keunggulan klor adalah senyawa bakterisida yang sangat efektif bahkan bila digunakan dalam konsentrasi 1 ppm. Disamping itu klor juga cukup stabil (tanpa adanya bahan organik yang berkelebihan) dan cukup murah (Volk,w dan Margaret, F.W. 1989). Ozon merupakan suatu senyawa pengoksidasian yang kuat, juga desinfektan air yang efektif, tetapi mahal. Ozon mempunyai kelebihan terhadap klor karena menghilangkan rasa yang tidak dikehendaki, tetapi harganya membatasi penggunaan yang praktis pada saat ini. Selain itu ozon tidak mempunyai efek anti mikroorganisme yang terus menerus seperti klor (Volk,w dan Margaret, F.W. 1989). Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan dalam menentukan cara yang akan dipilih, yaitu: - Daya (kekuatan) dalam membunuh mikroorganisme patogen, misalnya bakteri, virus, protozoa, dan cacing - Tingkat kemudahan dalam memantau konsentrasi di dalam air
- Kemampuan dalam memproduksi residu yang akan berfungsi sebagai pelindung kualitas air pada sistem distribusi - Kualitas estetika (warna, rasa, bau) dari air yang didesinfeksi - Teknologi pengadaan dan penggunaan yang tersedia - Faktor ekonomi (Waluyo, 2009). 2.4.3 Metode Pengolahan Khusus 1. Menghilangkan Rasa dan Bau Rasa dan bau disebabkan oleh gas-gas terlarut, zat-zat organik hidup, zat-zat organik yang membusuk, limbah industri dan klorin, baik sebagai residu atau dalam gabungan dengan fenol atau bahan-bahan organik yang membusuk. Aerasi, adsorpsi, dan oksidasi adalah beberapa metode yang telah dipergunakan untuk menghilangkan rasa dan bau 2. Menghilangkan Besi dan Mangan Metode yang digunakan untuk menghilangkan besi dan mangan, penambahan bahan-bahan kimia dan pengendapan serta filtrasi, filtrasi melalui zeolit mangan, dan pertukaran ion, namun metode yang paling banyak digunakan untuk menghilangkan besi dan mangan adalah metode oksidasi dan presipitasi (Linsley dan Joseph, 1985). 2.5 Pencemaran Air Penetapan standar air yang bersih tidak mudah, air yang bersih tidak ditetapkan pada kemurnian air akan tetapi didasarkan pada keadaan normalnya, apabila terdapat penyimpanan dari keadaan normal maka hal ini berarti air tersebut telah mengalami
pencemaran. Air dari mata air dipegunungan apabila lokasi pengambilan yang berbeda akan menghasikan keadaan normal yang berbeda pula. Air yang ada dibumi ini tidak pernah terdapat dalam keadaan murni bersih tetapi selalu ada senyawa atau mineral (unsur) lain yang terlarut didalamnya. Hal ini tidak berarti bahwa semua air dimuka bumi ini tercemar. Air hujan mengandung SO 4, Cl, NH 3, CO 2, N 2, C, O 2 dan debu Air dari mata air mengandung Na, Mg, Ca, Fe, O 2 (Wardhana, 1995). Pencemaran didalam air diklasifikasikan menjadi: 1. Ionik dan terlarut 2. Non ionik dan tak terlarut 3. Gas gas Pencemaran tersebut digolongkan menjadi dua golongan tergantung pada positif dan negatif. Pencemaran non ionik dan tak larut sering kategorikan menurut ukurannya dan sebagai terapung jika mereka mengendap atau sebagai koloidal jika tak dapat mengendap. Warna dan bahan dapat diklasifikasikan baik sebagai ionik dan terlarut maupun sebagai non ionik terlarut maupun sebagai non ionik tak terlarut tergantung pada sifat molekulnya (Linsley, R dan Joseph B, 1979). 2.6 Golongan Air Penyediaan sumber air bersih harus dapat memenuhi kebutuhan masyarakat karena persediaan air bersih yang terbatas memudahkan timbulnya penyakit di masyarakat. Volume rata rata kebutuhan air setiap individu per hari berkisar antara
150-200 liter atau 35-40 galon. Kebutuhan air tersebut bervariasi dan bergantung pada keadaan iklim, standar kehidupan, dan kebiasaan masyarakat (Chandra, 2007). Air secara bakteriologis dapat dibagi menjadi beberapa golongan berdasarkan jumlah bakteri koliform yang terkandung dalam 100 cc sampel air/mpn. Golongan golongan air tersebut, antara lain: 1. Air tanpa pengotoran, mata air (artesis) bebas dari kontaminasi bakteri koliform dan patogen atau zat kimia beracun 2. Air yang sudah mengalami proses desinfeksi, MPN< 50/100 cc 3. Air dengan penjernihan lengkap, MPN < 5000/ 100 cc 4. Air dengan penjernihan tidak lengkap, MPN < 5000/100 cc 5. Air dengan penjernihan khusus, MPN > 250000/100 cc (Chandra, 2011). 2.7 Persyaratan Air Bersih Semakin sulitnya tempat dan sumber air, semakin tinggi nilai pencemarannya, dan semakin tinggi biaya untuk pengolahan dan pemurnian air tersebut. Oleh karena itu, nilai air yang memenuhi syarat untuk kepentingan kehidupan ditentukan berdasarkan syarat fisik, persyaratan kimia dan persyaratan biologis dari WHO, APPHA (American Public Health Association) Amerika Serikat, atau Departemen Kesehatan RI (Suriawiria, 2005). 2.7.1 Persyaratan Air Secara Fisik Bahan padat, kekeruhan yang terapung dan yang terlarut. Kekeruhan, mengurangi kejernihan air yang diakibatkan oleh pencemar -pencemar yang terbagi
halus dari mana pun asalnya yang ada didalam air. Kekeruhan biasanya disebabkan oleh lempeng, partikel- partikel tanah dan pencemaran pencemaran koloidal lainnya (Linsley, R dan Joseph B, 1979). Warna. Air yang mengandung warna diakibatkan oleh jenis- jenis tertentu dari bahan organik yang terlarut dan koloidal yang terbilas dari tanah atau tumbuh tumbuhan yang membusuk. Warna terjadi karena pencemaran terlarut (Linsley, R dan Joseph B, 1979). Rasa dan Bau disebabkan oleh adanya bahan organik yang membusuk atau bahan kimia yang mudah menguap. Air minum secara praktis dari warna, rasa dan bau (Linsley, R dan Joseph B, 1979). Suhu air merupakan hal yang penting jika dikaitkan dengan tujuan penggunaannya. Pengolahan untuk membuang bahan bahan pencemar serta pengangkutan sumber airnya. Suhu air tanah akan bervariasi menurut kedalaman dan ciri ciri akifer yang menjadi sumber air itu. Suhu air permukaan dari suatu waduk yang dalam bervariasi juga menurut kedalamannya (Linsley, R dan Joseph B, 1979). 2.7.2 Persyaratan Air Secara Kimia Alkalinitas adalah pengukur kapasitasnya untuk menetralisir asam asam. Alkalinitas dikaitkan dengan konsentrasi bikarbonat, karbonat dalam hidroksida. Karbondioksida adalah salah satu gas minor yang ada diatmosfir dan merupakan hasil akhir dari pembusukan biologis, baik yang aerobik maupun yang anaerobik. Air hujan dan kebanyakan persediaan air permukaan mengandung sejumlah kecil karbon dioksida tetapi air tanah dapat mengandung jumlah yang banyak akibat pembusukan
yang banyak mengakibatkan pembusukan biologis dari bahan bahan organik. Adanya karbon dioksida merupakan hal yang penting karena mempengaruhi ph air, menimbulkan karat bagi sistem perpipaan dan mempengaruhi kebutuhan dosis bila dipergunakan pengolahan kimia (Linsley, R dan Joseph B, 1979). 2.7.3 Persyaratan Air Secara Biologis Mikroorganisme nonpatogen secara relatif tidak berbahaya bagi kesehatan, namun dalam jumlah berlebihan mikroorganisme nonpatogen dapat mempengaruhi rasa dan bau sehingga dapat menyulitkan pengelolaan air (Ryadi, 1984). Air yang berasal dari sumur biasa, sumur pompa, sumber mata air didalamnya terdiri dari berbagai bakteri: kelompok bakteri besi (misalnya Crenothrix dan Sphaerotilus) yang mampu mengoksidasi senyawa ferro menjadi ferri akibatnya air apabila disimpan lama menjadi warna kehitam-hitaman dan kecokelat-cokelatan, (Suriawiria, 1993). Mikroorganisme nonpatogen dapat mempengaruhi proses pengelolaan air, seperti hadirnya ganggang yang berlebihan akan mempercepat tersumbatnya sistem saringan pasir. Pertumbuhan ganggang yang merajalela di dalam sistem air lebih dirangsang secara cepat bila disertai oleh adanya kelebihan unsur tembaga (Cu) karena pembuangan Cu ke dalam sungai. Mikroorganisme coli digunakan sebagai indikator untuk mengetahui sejauh mana air telah dikontaminir oleh bahan buangan organik. Dasar penggunaan indikator coli secara karakteristik kuman merupakan penghuni tetap dari faeces. Faeces manusia adalah merupakan media penyebaran dari beberapa jenis kuman pathogen ( Ryadi, S. 1984).