BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Air merupakan suatu senyawa kimia yang paling dikenal dan banyak terdapat di bumi dan sangat penting bagi kehidupan. Suatu molekul air terdiri atas dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Sifat yang sangat penting bagi kehidupan antara lain kemampuannya melarutkan berbagai vitamin, mineral, dan zat lain yang diperlukan oleh makhluk hidup. Tubuh kita ketika tidak mendapatkan air dalam sehari akan mengalami dehidarsi. Pengolahan air bersih dengan sumber air baku sungai, tanah dan air pegunungan, dengan skala atau standar air minum, memerlukan beberapa proses (Winarno, 1997). Proses yang diterapkan dalam sistem pengolahan air bersih antara lain: 1 Proses penampungan air dalam bak penampungan bertujuan sebagai tolok ukur dari debit air bersih yang dibutuhkan. Ukuran bak penampungan disesuaikan dengan kebutuhan (debit air) yang mana ukuran bak 2 kali dari kebutuhan. 2 Proses oksidasi atau penambahan oksigen ke dalam air agar kadar-kadar logam berat serta zat kimiawi lainnya yang terkandung dalam air mudah terurai. Proses ini perlu dilakukan seperti dengan penambahan oksigen dengan sistem aerasi (dengan menggunakan alat aerator) dan juga dapat dilakukan dengan menggunakan katalisator bahan kimia untuk mempercepat proses terurainya kadar logam berat serta zat kimiawi lainnya (dengan menggunakan clorine, kaporite, kapur dll. 4
3 Proses pengendapan atau koagulasi, proses ini bisa dilakukan dengan menggunakan bahan kimia seperti bahan koagulan (Hipoklorite/PAC) 4 Proses filtrasi (carbon actived), proses ini bertujuan untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang masih terkandung dalam air dan bertujuan untuk meningkatkan kualitas air agar air yang dihasilkan tidak mengandung bakteri (sterile). 2.1.1 Air Tanah Air Tanah dibedakan atas dua macam, air lapisan (Layer Water) dan air celah (Fissure Water). Air lapisan adalah air yang terdapat di dalam ruang antar butiran tanah. Air celah ialah air yang terdapat di dalam retakan batuan dalam tanah. Air tanah dapat terkontaminasi dari beberapa sumber pencemar. Dua sumber utama kontaminasi air tanah ialah kebocoran bahan kimia organik dari penyimpanan bahan kimia dalam bunker yang disimpan dalam tanah, dan penampungan limbah industri yang ditampung dalam kolam besar diatas atau di dekat sumber air. Persyaratan bagi masing-masing standar kualitas air masih perlu ditentukan oleh 4 (empat) aspek yaitu : persyaratan fisis, kimia, biologis, radiologis. Persyaratan fisis ditentukan oleh faktor-faktor kekeruhan, warna, bau maupun rasa. Persyaratan kimia ditentukan oleh konsentrasi bahan-bahan kimia seperti Arsen, Clhor, Tembaga, Besi dan sebagainya. Persyaratan biologis ditentukan baik oleh mikroorganisme yang pathogen maupun yang non pathogen. 5
2.1.2 Air Hujan Air hujan merupakan hasil penyubliman awan atau uap menjadi air murni yang ketika turun dan melalui udara akan melarutkan benda yang terdapat di udara, dalam keadaan murni sangat bersih. Beberapa benda yang terlarut dari udara antara lain, gas (O 2, CO 2, H 2 ), jasad renik dan debu. Setelah mencapai permukaan bumi air hujan bukan merupakan air murni lagi, maka hujan sebagai air minum hendaknya pada waktu menampung air hujan jangan dimulai saat hujan turun, karena masih mengandung banyak kotoran. 2.1.3 Air Permukaan Air permukaan adalah sumber air yang berasal dari permukaan tanah, baik keberadaannya tersebut bersifat sementara dan mengalir ataupun stabil, dalam hal ini permukaan air tanah adalah sejajar dengan sumber air permukaan tersebut. Umumnya sumber air permukaan baik yang berasal dari sungai, danau, ataupun waduk adalah merupakan air yang kurang baik untuk langsung dikonsumsi oleh manusia, karena itu perlu adanya pengolahan terlebih dahulu sebelum dimanfaatkan (Kusnoputranto dan Susanna, 2002). 2.1.4 Syarat Air Minum Umumnya air minum telah memenuhi syarat apabila telah memenuhi syarat utama yaitu : - Syarat Fisik : Air yang digunakan untuk air minum sebaiknya air yang jernih, tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau, dengan suhu hendaknya dibawah suhu udara (25 0 C). 6
- Syarat Kimia : Air minum tidak boleh mengandung racun, zat mineral atau zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan. - Syarat Biologis : Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit (patogen) sama sekali dan tidak boleh mengandung bakteri golongan coliform melebihi batas-batas yang telah ditentukan yaitu 0/100 ml air (Depkes RI,2002). Air minum adalah air yang telah melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan langsung dapat diminum. Jenis air minum meliputi : - Air minum yang didistribusikan malalui pipa untuk keperluan rumah tangga - Air yang didistribusikan melalui tangki air - Air kemasan - Air yang digunakan untuk produksi bahan makanan dan minuman yang disajikan kepada masyarakat (Depkes RI, 2002). 2.1.5 Pemurnian Air Minum Beberapa metoda pemurnian air minum dalam usaha membunuh mikroba dan membuang logam berat yang berada didalam air, khususnya yang berkaitan dengan penyebab penyakit. a. Sterilisasi Ozon Pemurnian air dengan menggunakan senyawa ozon dapat membunuh mikroba didalam air, dapat menghilangkan bau dan rasa yang umumnya 7
disebabkan oleh komponen organik dan anorganik yang terdapat dalam air dan tidak menimbulkan bau ataupun rasa yang umumnya terjadi dengan penggunaan bahan kimia. Ozon juga bersifat bakterisida, virusida, algisida, fungisida serta mengubah senyawa organik komplek menjadi senyawa yang lebih sederhana. b. Reverse Osmosis Pemurnian air dengan penyaringan berbagai molekul besar dan ion-ion dari suatu larutan dengan cara memberi tekanan pada larutan ketika larutan itu berada disalah satu sisi membran seleksi (lapisan penyaring). Proses tersebut menjadikan zat terlarut terendap dilapisan yang dialiri tekanan sehingga zat pelarut murni (air) bisa mengalir kelapisan berikutnya. Membran seleksi itu harus bersifat selektif atau bisa memilah yang artinya bisa dilewati pelarutnya tapi tidak bisa dilewati zat terlarut seperti molekul berukuran besar dan ion-ion. c. Sterilisasi dengan Sinar Ultra Violet Penyinaran Ultra Violet (UV) lebih efektif membunuh mikroorganisme patogen. Cahaya ultraviolet adalah cahaya yang tidak dapat dilihat oleh mata dan merupakan radiasi elektromagnetik yang berada pada kisaran panjang gelombang 1 400 nm, namun cahaya UV yang paling efektif menginaktifasi mikroorganisme dalam air adalah dengan panjang gelombang 254 nm. Mikroorganisme bila disinari oleh sinar ultra violet, maka ADN (Asam Deoksiribonukleat) dari mikroorganisme tersebut akan menyerap energi sinar UV, sehingga energi itu melumpuhkan kemampuan reproduksi mikroorganisme tersebut. 8
d. Penyaringan bertahap Saringan berasal dari pasir atau saringan lain yang efektif dengan fungsi yang sama. Saringan pasir berfungsi menyaring partikel-partikel yang kasar. Saringan karbon aktif yang berasal dari batu bara atau batok kelapa yang berfungsi sebagai penyerap bau, rasa, warna, sisa Chlorine dan bahan organik. Saringan/filter lainnya yang berfungsi sebagai saringan halus berukuran maksimal 10 mikron (Amrih, 2005). 2.2 Metode Penurunan Kadar Besi (Fe) Besi adalah salah satu elemen yang dapat ditemui hampir pada setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologis dan semua badan air. Pada umumnya besi yang ada di dalam air dapat bersifat terlarut sebagai Fe 2+ atau Fe3+. Kandungan ion pada air sumur bor berkisar antara 5 7 mg/l. Tingginya kandungan Fe (Fe2+,Fe3+) ini berhubungan dengan keadaan struktur tanah. Struktur tanah dibagian atas merupakan tanah gambut, selanjutnya berupa lempung gambut dan bagian dalam merupakan campuran lempung gambut dengan sedikit pasir. Besi dalam air berbentuk ion bervalensi dua (Fe2+) dan bervalensi tiga (Fe3+). Bentuk ikatan dapat berupa Fe2O3, Fe(OH)2, Fe(OH)3 atau FeSO4 tergantung dari unsur lain yang mengikatnya. Dinyatakan pula bahwa besi dalam air adalah bersumber dari dalam tanah sendiri, dapat pula berasal dari sumber lain, diantaranya dari larutnya pipa besi, reservoir air dari besi atau endapan-endapan buangan industri. 9
Besi terlarut yang berasal dari pipa atau tangki-tangki besi adalah akibat dari beberapa kodisi, di antaranya : 1. Akibat pengaruh ph yang rendah (bersifat asam), dapat melarutkan logam besi. 2. Pengaruh akibat adanya CO2 agresif yang menyebabkan larutnya logam besi. 3. Pengaruh banyaknya O2 yang terlarut dalam air. 4. Pengaruh tingginya temperature air akan melarutkan besi-besi dalam air. 5. Kuatnya daya hantar listrik akan melarutkan besi. 6. Adanya bakteri besi dalam air akan memakan besi. Besi terlarut dalam air dapat berbentuk kation ferro (Fe2+) atau kation ferri (Fe3+). Hal ini tergantung kondisi ph dan oksigen terlarut dalam air. Besi terlarut dapat berbentuk senyawa tersuspensi, sebagai butir koloidal seperti Fe (OH)3, FeO, Fe2O3dan lain-iain. Konsentrasi besi terlarut yang masih diperbolehkan dalam air bersih adalah sampai dengan 0,1 mg/l. 2.2.1 Aerasi Ion Fe selalu di jumpai pada air alami dengan kadar oksigen yang rendah, seperti pada air tanah dan pada daerah danau yang tanpa udara Keberadaan ferri larutan dapat terbentuk dengan adanya pabrik tenun, kertas, dan proses industri. Fe dapat dihilangkan dari dalam air dengan melakukan oksidasi menjadi Fe (OH)3 yang tidak larut dalam air, kemudian diikuti dengan pengendapan dan penyaringan. Proses oksidasi dilakukan dengan menggunakan udara biasa di sebut aerasi yaitu dengan cara memasukkan udara dalam air. 10
2.2.2 Sedimentasi Sedimentasi adalah proses pengendapan partikel-partikel padat yang tersuspensi dalam cairan/zat cair karena pengaruh gravitasi (gaya berat secara alami). Proses pengendapan dengan cara gravitasi untuk mengendapkan partikelpartikel tersuspensi yang lebih berat dari pada air, ini yang sering dipergunakan dalam pengolahan air. Sedimentasi dapat berlangsung sempurna pada danau yang airnya diam atau suatu wadah air yang dibuat sedemikian rupa sehingga air di dalamya keadaan diam. Sedimentasi dapat berlangsung pada setiap badan air. Biaya pengolahan air dengan proses sedimentasi relatif murah karena tidak membutuhkan peralatan mekanik maupun penambahan bahan kimia. Sedimentasi berfungsi untuk mereduksi bahan-bahan tersuspensi (kekeruhan) dari dalam air dan dapat juga berfungsi untuk mereduksi kandungan organisme (patogen) tertentu dalam air. Proses sedimentasi adalah proses pengendapan dimana masing-masing partikel tidak mengalami perubahan bentuk, ukuran, ataupun kerapatan selama proses pengendapan berlangsung. Partikelpartikel padat akan mengendap bila gaya gravitasi lebih besar dari pada kekentalan dan gaya kelembaban (Enersia) dalam cairan. 2.2.3 Filtrasi Proses penyaringan merupakan bagian dari pengolahan air yang pada prinsipnya adalah untuk mengurangi bahan-bahan organik maupun bahan-bahan an organik yang berada dalam air. Penghilangan zat padat tersuspensi denggan penyaringan memiliki peranan penting, baik yang terjadi dalam pemurnian air tanah maupun dalam pemurnian buatan di dalam instalasi pengolahan air. Bahan 11
yang dipakai sebagai media saringan adalah pasir yang mempunyai sifat penyaringan yang baik, keras dan dapat tahan lama dipakai bebas dari kotoran dan tidak larut dalam air. 2.3 Mineral Mineral adalah senyawa alami yang terbentuk melalui proses geologis. Istilah mineral termasuk tidak hanya bahan komposisi kimia, tetapi juga struktur mineral. Mineral termasuk dalam komposisi unsur murni dan garam sederhana sampai silikat yang sangat kompleks dengan ribuan bentuk yang diketahui. Manusia agar memiliki kesehatan dan pertumbuhan yang baik, Sampai sekarang telah diketahui ada empat belas unsur mineral yang berbeda jenisnya diperlukan yang telah pasti adalah natrium, klor, kalsium, fosfor, magnesium dan belerang. Unsur-unsur ini terdapat dalam tubuh dalam jumlah yang cukup besar dan karenanya disebut mineral makro, Sedangkan unsur mineral lain seperti besi, iodium, mangan, tembaga, zink, kobalt, dan flour hanya terdapat dalam tubuh dalam jumlah yang kecil, karena itu disebut mineral mikro (Winarno, 1997). 2.4 Besi (Fe) Besi adalah salah satu elemen yang dapat ditemui hampir pada setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologis dan semua badan air. Umumnya besi yang ada di dalam air dapat bersifat terlarut sebagai Fe 2+ atau Fe 3+. Besi terlarut dalam air dapat berbentuk kation ferro (Fe 2+ ) atau kation ferri (Fe 3+ ). Hal ini tergantung kondisi ph dan oksigen terlarut dalam air. Besi terlarut dapat berbentuk senyawa tersuspensi, sebagai butir koloidal seperti Fe(OH) 3, FeO. 12
Fe 2 O 3 dan lain-lain. Kosentrasi besi terlarut yang masih diperbolehkan dalam air bersih adalah sampai 0,3 mg/l (Yuliana, 2009). Senyawa besi dalam jumlah kecil di dalam tubuh manusia berfungsi sebagai pembentuk sel-sel darah merah, dimana tubuh memerlukan 7-35 mg/hari yang sebagian diperoleh dari air. Besi dibutuhkan untuk produksi hemoglobin (Hb), sehingga defisiensi Fe akan menyebabkan terbentuknya sel darah merah yang lebih kecil dengan kandungan Hb yang rendah dan menimbulkan anemia. Zat Fe yang melebihi dosis yang diperlukan oleh tubuh dapat menimbulkan masalah kesehatan, hal ini dikarenakan tubuh manusia tidak dapat mengekskresi Fe, sehingga bagi mereka yang sering mendapat transfusi darah kulitnya menjadi hitam karena akumulasi Fe. Air minum yang mengandung besi cenderung menimbulkan rasa mual apabila dikonsumsi. Selain itu dalam dosis besar dapat merusak dinding usus. (Yuliana, 2009). 13