I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Air merupakan sumber daya alam yang menjadi kebutuhan pokok makhluk hidup, baik manusia, hewan, maupun tumbuhan. Akses terhadap air bersih masih menjadi salah satu persoalan pembangunan di Indonesia. Kurang dari 50% rumah tangga di Indonesia yang memiliki akses ini. Defisit akses air bersih akibat pengelolaan yang kurang maksimal mengakibatkan tidak kurang dari 136 jiwa meninggal setiap harinya di Indonesia sedangkan di dunia terdapat setidaknya 900 juta orang tidak memiliki akses air bersih (Atina, 2011). Pelayanan air bersih di Kabupaten Sambas masih belum menunjukkan hasil yang menggembirakan. Untuk pengadaan air bersih, permasalahan yang dihadapi adalah masih rendahnya cakupan pelayanan diakibatkan kurangnya debit air yang dihasilkan serta masih belum terpenuhinya standar air bersih yang didistribusikan karena kurangnya sistem pengolahan. Dengan demikian sebagian besar masyarakat masih memanfaatkan air sistem non perpipaan seperti sungai, sumur, mata air serta air hujan. Salah satu air sistem non perpipaan yang banyak dimanfaatkan masyarakat di Kota Sambas, ibu kota Kabupaten Sambas, adalah air sungai. Selain jumlahnya yang melimpah, air sungai juga mudah diperoleh karena terletak di sekitar pemukiman masyarakat. Meskipun terpenuhi secara kuantitas, namun secara kualitas air sistem non perpipaan tersebut belum dapat memenuhi standar
2 air bersih, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak. Sehingga perlu dilakukan pengolahan sebelum digunakan. Secara fisik air sungai Sambas terlihat berwarna kuning terang, dengan kekeruhan rendah dan ph rendah. Warna air sungai Sambas mencapai angka 73,6 TCU dengan kekeruhan 23,3 NTU dan ph 4,34. Warna air sungai Sambas ini melebihi kadar maksimum kualitas air bersih yang diperbolehkan yaitu sebesar 50 TCU sesuai dengan Permenkes No. 416/MEN.KES/PER/IX/1990 tentang Syaratsyarat dan Pengawasan Kualitas Air. Warna yang tinggi (dengan kenampakan warna kuning sampai coklat) dengan kekeruhan rendah (air relatif jernih) dan ph yang rendah (rata-rata 3-5) mengidentifikasikan warna air sungai Sambas merupakan warna sejati (true color) yaitu warna yang yang berasal dari penguraian zat organik alami yaitu zat humus (asam humat dan asam fulfat), lignin, tanin, dan asam organik lainnya (Pararaja, 2008). Pemilihan perlakuan penjernihan air harus sesuai dengan kondisi air yang akan diolah. Kusnaedi (2010) menyebutkan bahwa air sumur, rawa, atau sungai yang terasa bau dan berwarna kuning dapat diolah melalui pengolahan adsorpsi. Media yang dapat digunakan dalam pengolahan air secara adsorpsi adalah karbon aktif atau arang yang terbuat dari apa saja yang dapat dibuat arang aktif. Arang aktif merupakan media yang sangat efektif dalam penyerapan zat terlarut dalam air, baik organik maupun anorganik. Permukaan arang aktif bersifat non polar. Adanya oksida-oksida logam pada arang aktif dapat menimbulkan gaya
3 elektrostatis pada permukaan sehingga memungkinkan arang aktif bertindak sebagai adsorben. Arang aktif dapat dibuat dari bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah ataupun mineral yang mengandung karbon (Sembiring dan Sinaga, 2003). Bahan baku arang aktif dari sumber limbah yang mengandung karbon sangat mudah ditemukan di Indonesia. Dari sektor tanaman pangan terutama adalah limbah dari tanaman padi, jagung, kacang-kacangan, kedelai dan ubi kayu. Sektor perkebunan yang terpenting adalah limbah tebu, kelapa, sawit, karet, kopi, kakao. Sektor kehutanan menghasilkan limbah dari proses logging, penggergajian kayu, kilang plywood, terutama di Kalimantan. Limbah-limbah tersebut dihasilkan oleh industri baik pengolahan besar maupun kecil. Untuk industri besar dan terpadu, limbah-limbah tersebut biasanya sudah dimanfaatkan menjadi barang yang bernilai. Namun untuk skala industri kecil dan menengah limbah tersebut belum dimanfaatkan. Sebagai contoh limbah ampas tebu dari penjual minuman segar sari tebu, tatal kayu dari pengrajin furniture dan tempurung kelapa dari penjual kelapa parut. Adanya limbah tersebut akan menimbulkan masalah jika penanganannya hanya dibiarkan menumpuk hingga membusuk atau pun dibakar begitu saja, yang semuanya tidak memberikan dampak yang positif terhadap lingkungan sehingga penanggulangannya perlu dipikirkan. Jalan yang dapat ditempuh adalah memanfaatkannya menjadi produk yang bernilai tambah. Salah satunya dengan mengolah limbah tersebut menjadi arang aktif.
4 Daya jerap arang aktif ditentukan oleh jenis bahan dasar yang digunakan (Samaniego dan A.I de Leon dalam Sembiring dan Sinaga, 2003). Hal ini berarti kemampuan arang aktif sebagai adsorben tidak sama antara satu bahan dengan yang lainnya. Jenis bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan arang aktif ini juga akan mempengaruhi jumlah kebutuhan arang untuk menjerap zat tertentu. Berdasarkan uraian di atas, dalam upaya penjernihan air sungai Sambas ini, maka perlu dilakukan penelitian tentang kemampuan arang aktif dari limbah ampas tebu, limbah tatal kayu dan tempurung kelapa, serta kebutuhan arang aktif terpilih untuk menjerap warna air sungai. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka dapat dirumuskan permasalahan yang akan diteliti yaitu : 1. Pengaruh jenis arang aktif Ampas Tebu, Tatal Kayu dan Tempurung Kelapa terhadap kemampuan penjerapan untuk menurunkan kadar warna air sungai Sambas 2. Dosis optimum arang aktif terpilih yang dibutuhkan pada proses penjerapan warna air sungai Sambas 3. Waktu kontak optimum yang dibutuhkan pada proses penjerapan warna air sungai Sambas
5 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini meliputi : 1. Air sungai yang digunakan berasal dari air sungai Sambas Kalimantan Barat. 2. Metode pembuatan arang aktif sama untuk semua jenis bahan baku. 3. Ukuran partikel arang aktif adalah lolos mesh 40 dan tertahan pada mesh 60. 4. Penelitian menggunakan skala laboratorium sistem batch dengan 500 ml air sungai Sambas untuk setiap perlakuan dengan tiga kali pengulangan. 5. Penelitian dilakukan pada suhu lingkungan 28 o C. 6. Waktu kontak arang aktif adalah 10, 15, 30, 60, 90, 120 dan 180 menit. 7. Parameter yang diuji adalah warna air. 1.4 Keaslian Penelitian Dalam upaya peningkatan kualitas air menjadi air bersih telah banyak mendorong para peneliti untuk melakukan penelitian tentang penjernihan air dengan metode penjerapan arang aktif dengan berbagai jenis bahan baku. Penelitian yang telah dilakukan yang berhubungan dengan penelitian ini dapat dilihat pada Tabel I.1. Kemampuan penjerapan arang aktif jenis tertentu diduga akan berbeda dengan jenis yang lain. Natalina (2006) telah melakukan penelitian untuk mengetahui kemampuan arang aktif dari tempurung kelapa sawit dengan berbagai ketebalan dan diameter media tertentu dalam menurunkan kadar warna pada air gambut Sungai Sebangau Kota Palangka Raya. Penelitian Natalina (2006) hanya menggunakan satu jenis arang aktif, sedangkan penelitian yang dilakukan penulis
6 menggunakan tiga jenis arang aktif untuk mengetahui pengaruh dari ketiga jenis arang aktif tersebut dalam menurunkan kadar warna air sungai Sambas. Beberapa penelitian dilakukan untuk mengetahui pengaruh jenis arang aktif dengan mengamati kadar kekeruhan (Marbun, 2008, dan Nayoan, 2003), besi (Marbun, 2008) dan mangan (Marbun, 2008); tanpa mengamati perubahan kadar warna seperti yang dilakukan penulis. Selain itu beberapa penelitian juga dilakukan untuk mengetahui pengaruh jenis arang aktif terhadap sumber air limbah rumah tangga, rumah sakit dan industri pelapisan nikel (Rumidatul, 2006) serta limbah tekstil (Handayani, 2005) Penelitian yang dilakukan penulis yaitu untuk mengetahui pengaruh penjerapan arang aktif yang berasal dari 3 jenis bahan baku yang berbeda, yaitu, dalam menjerap warna air sungai Sambas, sepengetahuan penulis belum pernah dilakukan. 1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.5.1 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Mengetahui pengaruh jenis bahan baku arang aktif terhadap kemampuan penjerapan untuk menurunkan tingkat warna air sungai Sambas 2. Menentukan dosis optimum arang aktif terpilih yang dibutuhkan dalam proses penjerapan warna air sungai Sambas 3. Menentukan waktu kontak optimum yang dibutuhkan pada proses penjerapan warna air sungai Sambas
7 Tabel I.1 Keaslian Penelitian No Judul Pustaka Penelitian ini 1 Penurunan Warna Dengan Arang Aktif Tempurung Kelapa Sawit Pada Air Gambut Sungai Sebangau Kota Palangka Raya. Natalina (2006) tempurung kelapa sawit Ukuran arang aktif : 0,10 mm dan 0,25 mm Air yang digunakan : air sungai Sebangau, Kota Palangka Raya Ukuran arang aktif : lolos mesh 40 (diameter 0,425 mm) tertahan mesh 60 (diameter 0,25 mm) Air yang digunakan : air sungai Sambas, Kalimantan Barat. 2 Pengaruh Jenis Bahan Dan Ukuran Butir Arang Aktif Terhadap Penurunan Kadar Kekeruhan, Besi Dan Mangan Pada Proses Penjernihan Air. Marbun (2008) 3 Perbedaan Efektifitas Arang Aktif Tempurung Kelapa Dan Arang Kayu Dalam Menurunkan Tingkat Kekeruhan Pada Proses Filtrasi Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu. Nayoan (2003) 4 Perbandingan Daya Serap Arang Aktif Tongkol Jagung Dan Tempurung Kelapa Sebagai Adsorben Zat Warna Tekstil Direct Blue. Handayani (2005) 5 Efektivitas Arang Aktif Sebagai Adsorben Pada Pengolahan Air Limbah. Rumidatul (2006) kayu dan tempurung kelapa Ukuran arang aktif : 5/6; 6/7; 7/8; 8/10 dan 10/12 mesh Proses penjernihan : sebelum dan setelah backwash Unsur-unsur yang dijerap : Kekeruhan, besi (Fe) dan mangan (Mn) Air yang digunakan : air larutan senyawa (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2O dan KmnO 4 kayu dan tempurung kelapa Unsur yang dijerap : kekeruhan Air yang digunakan : limbah cair industri tahu tongkol jagung dan tempurung kelapa Aktifasi kimia : perendaman 3, 6, 9 dan 12 jam Ukuran arang aktif : 230 Mesh Waktu pengadukan : 5, 10, 15 dan 20 menit Unsur yang dijerap : warna air (warna semu) Air yang digunakan : air limbah pewarnaan tekstil serbuk gergaji kayu campuran, kayu Mangium dan tempurung kelapa Aktifasi thermal : suhu 700 ºC dengan waktu steam 1, 2 dan 3 jam Peningkatan mutu arang aktif : perendaman larutan H3PO4 5 % Dosis arang aktif : 0, 1, 2 dan 3 % Air yang digunakan, air limbah dari : rumah tangga, rumah sakit dan industri pelapisan nikel Ukuran arang aktif : lolos mesh 40 tertahan mesh 60 Proses penjernihan : tanpa backwash Unsur yang dijerap : warna air Air yang digunakan : air sungai Sambas, Kalimantan Barat Unsur yang dijerap : warna air Air yang digunakan : air sungai Sambas, Kalimantan Barat Aktifasi kimia : perendaman 24 jam Ukuran arang aktif : lolos mesh 40 tertahan mesh 60 Waktu pengadukan : 10, 15, 30, 60, 90, 120 dan 180 menit Unsur yang dijerap : warna air (warna sejati) Air yang digunakan : air sungai Sambas, Kalimantan Barat Aktifasi kimia : perendaman larutan H3PO4 5 % Tidak dilakukan peningkatan mutu Dosis arang aktif : 1, 2, 3, 4 dan 5 % Air yang digunakan : air sungai Sambas, Kalimantan Barat
8 1.5.2 Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dapat diperoleh dari penelitian ini adalah: 1. Memberikan informasi hasil penelitian tentang kemampuan penjerapan berbagai jenis arang aktif untuk menurunkan tingkat warna air sungai Sambas. 2. Memberikan alternatif adsorben yang dapat digunakan menurunkan warna air sungai dalam rangka pengolahan air bersih. 3. Meningkatkan nilai ekonomi limbah ampas tebu, tatal kayu dan tempurung kelapa, yaitu dari limbah menjadi arang aktif.