BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Air merupakan kebutuhan utama bagi proses kehidupan dibumi ini. Tidak akan ada kehidupan seandainya di bumi ini tidak ada air. Air yang relatif bersih sangat didambakan oleh manusia baik untuk keperluan hidup sehari-hari, untuk keperluan industri, untuk keberhasilan sanitasi kota, maupun untuk keperluan pertanian dan lain sebagainya (Wardhana, 2001). Menurut Azwar (1996), secara umum dapat dikatakan bahwa hampir tidak mungkin ditemukan air yang benar-benar murni di alam ini. Karena air tersebut selalu ada kemungkinan tercemar, misalnya : 1. Karena mengandung gas-gas tertentu yang membahayakan kesehatan seperti gas metana, hidrogen sulfida dan lain sebagainya. 2. Karena mengandung mineral tertentu yang dapat mendatangkan kelainan penyakit, misalnya sulfat, nitrat dan lain-lain. 3. Karena mengandung benda-benda bersifat koloid seperti bakteri, jamur, dan lain sebagainya. 4. Karena mengandung zat radioaktif, terutama jika sumber air tersebut kontak dengan zat-zat ataupun peralatan yang menggunakan tenaga atom. Menurut Azwar (1996), berbagai jenis pencemar air biasanya berasal dari dua sumber yaitu : 1. Sumber domestik (rumah tangga), perkampungan, kota, pasar, jalan, dan sebagainya. 3
2. Sumber non-domestik (pabrik, industri, pertanian, peternakan, perikanan, serta sumber-sumber lainnya. Semua bahan pencemar diatas baik secara langsung maupun tidak langsung akan mempengaruhi kualitas air dalam memenuhi kebutuhan yang terus meningkat. Oleh sebab itu diperlukan pengolahan dan perlindungan sumber daya air secara seksama untuk menghindari terjadinya penurunan kualitas air yang dapat menimbulkan gangguan, keusakan dan bahaya bagi semua makhluk hidup yang bergantung pada sumber daya air tersebut (Effendi, 2003) 2.2 Sumber Air Pada prinsipnya jumlah air di alam ini tetap dan mengikuti suatu aliran yang dinamakan siklus hidrologi. Dengan adanya penyinaran matahari maka semua air yang ada dipermukaan bumi akan menguap dan membentuk uap air. Karena adanya angin, maka uap air ini akan bersatu dan berada di tempat yang tinggi yang sering dikenal dengan nama awan. Oleh angin, awan ini akan terbawa makin lama makin tinggi dimana temperatur diatas makin rendah yang menyebabkan titik-titik air dan jatuh kebumi sebagai hujan. Air hujan ini sebagian mengalir kedalam tanah, jika menjumpai lapisan rapat air maka peresapan akan berkurang, dan sebagian air akan mengalir di atas lapisan rapat air ini. Jika air ini keluar pada permukaan bumi, maka air ini akan disebut air mata air. Air permukaan yang mengalir di permukaan bumi umumnnya berbentuk sungaisungai dan jika melalui suatu tempat rendah (cekung) maka air akan terkumpul membentuk suatu danau atau telaga. Tetapi banyak diantaranya yang mengalir ke laut kembali dan kemudian akan mengikuti siklus hidrologi ini (Sutrisno, 1997) 4
Menurut Sutrisno, (1997) sumber-sumber air yang terdapat di alam adalah: 2.2.1 Air laut Mempunyai sifat asin karena mengandung garam NaCl. Kadar NaCl dalam air laut 3 %. Dengan keadaan ini maka air laut tidak memenuhi syarat untuk air minum. 2.2.2 Air Atmosfir atau Air Meteorologik Air atmosfir atau air meteorologik ini dinamakan juga air hujan. Air hujan ini diperoleh dari siklus hidrologi. Dengan adanya penyinaran matahari maka air yang ada dipermukaan bumi akan terjadi evaporasi (penguapan). Kemudian uap air itu akan saling bertumbukan dan kemudian terjadi penyatuan hingga terbentuk butir-butir yang lebih besar karena gaya gravitasi, butir-butir air itu akan jatuh sebagai air hujan. 2.2.3 Air Permukaan Air permukaan merupakan air hujan yang mengalir dipermukaan bumi. Pada umumnya air permukaan ini akan mendapatkan pengotoran selama pengalirannya misalnya oleh lumpur, batang-batang kayu, daun-daun, hasil buangan industri dan sebagainya. Air permukaan ini ada 2 macam yaitu : 1) Air Sungai Dalam pengolahannya sebagai air minum haruslah mengalami pengolahan yang sempurna mengingat bahwa air sungai pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. 5
2) Air Rawa atau Danau Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan adanya zat-zat organik yang telah membusuk misalnya asam humus yang larut dalam air yang menyebabkan warna kuning cokelat pada air. Air Tanah Air tanah adalah air yang terdapat pada lapisan-lapisan tanah. Air tanah terjadi karena adanya daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Ciri-ciri air tanah secara umum adalah sebagai berikut : 1. Memiliki kekeruhan yang relatif rendah. 2. Intensitas warna air lebih rendah. 3. Komposisi mineralnya lebih stabil. Air tanah ini terbagi menjadi 3 yaitu : 1) Air Tanah Dangkal Terjadi karena daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Lapisan tanah disini berfungsi sebagai saringan. Disamping penyaringan, pengotoran masih terus berlangsung terutama pada muka air yang dekat dengan muka tanah. Setelah menemui lapisan rapat air, air akan berkumpul dan dapat dimanfaatkan untuk sumber air minum melalui sumur-sumur dangkal 2) Air Tanah Dalam Terdapat setelah lapisan rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam tak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus digunakan bor dan memasukkan pipa kedalamnya sehingga dalam suatu kedalaman (100-300 m) akan didapatkan lapisan air. 6
3) Mata air Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan tanah. Mata air ini berasal dari tanah dalam hampir tidak berpengaruh oleh musim dan kualitasnya sama dengan keadaan air tanah dalam. 2.3 Karakteristik Air Menurut Linsley (1995), karakteristik air dapat dibagi menjadi 3 kelompok yaitu : 2.3.1 Ciri-ciri Fisik Air a. Kekeruhan Kekeruhan akan mengurangi kejernihan air dan diakibatkan oleh pencemar-pencemar yang terbagi halus dari manapun asalnya yang ada di dalam air. Kekeruhan disebabkan oleh lempung, lanau, partikelpartikel tanah dan pencemar-pencemar koloidal lainnya. Tingkat kekeruhan tergantung pada kehalusan partikel dan konsentrasinya. b. Warna Air kadang-kadang mengandung warna yang banyak diakibatkan oleh jenis-jenis tertentu dari bahan organik yang terlarut dan koloidal yang terbilas dari tanah oleh tumbuh-tumbuhan yang membusuk. c. Rasa dan Bau Rasa dan bau pada air disebabkan oleh adanya bahan organik yang membusuk atau bahan kimia yang mudah menguap. Air minum secara praktis terbebas dari rasa dan bau. 7
d. Suhu Suhu air merupakan hal yang penting jika dikaitkan dengan tujuan penggunaan, pengolahan untuk membuang bahan-bahan pencemar serta pengangkutannya. Suhu tergantung pada sumber airnya. e. Bahan Padat Keseluruhan / Sisa Zat Padat Sisa zat padat ini diperoleh dengan menguapkan suatu contoh air dan menimbang sisanya yang telah kering. Konsentrasi bahan padat keseluruhan dipergunakan untuk menguji kecolokan berbagai sumber air untuk berbagai pemanfaatan misalnya industri dan pertanian. Standart Air Minum dari segi fisik menurut WHO a. Rasa : Tidak berasa b. Bau : Tidak berbau c. Warna : Tidak berwarna d. Sisa zat padat : 500 1000 ppm e. Derajat kekeruhan : Tidak melebihi 5 15 unit (Turbidity Unit) 2.3.2 Ciri ciri kimiawi air Air minum tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral/zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan. Unsur-unsur tersebut tidak dikehendaki kehadirannya karena dapat membahayakan kesehatan jika telah melewati ambang batas maksimal yang telah ditetapkan. Selain membahayakan kesehatan keberadaan unsur-unsur tersebut juga dapat merusak perpipaan untuk distribusi kepada konsumen. Untuk melihat batas maksimal keberadaan dari unsur-unsur kimia dapat dilihat standart air minum menurut WHO yang tercantum pada Tabel 2.3.2. 8
Tabel 2.3.2 Standart air minum menurut WHO No Unsur-Unsur Kimia Satuan Maksimal diperbolehkan 1 Derajat keasaman - 9.2 2 Zat padat/jumlah mg/l 1500 3 Zat organic sebagai KmnO4 mg/l 10 4 Karbondioksida sebagai CO 2 agresif - - 5 Kesadahan mg/l 10 6 Kalsium (Ca) mg/l 200 7 Magnesium (Mg) mg/l 150 8 Besi (Fe) mg/l 1 9 Mangan (Mn) mg/l 0.5 10 Tembaga (Cu) mg/l 1.5 11 Zink (Zn) mg/l 15 12 Chlorida (Cl) mg/l 600 13 Sulfat (SO 4 ) mg/l 400 14 Sulfida (H 2 S) mg/l 0 15 Fluorida (F) mg/l 2 16 Amonia mg/l 0 17 Nitrat (NO 3 ) mg/l 20 18 Nitrit (NO 2 ) mg/l 0 19 Phenol mg/l 0.02 20 Arsen (As) mg/l 0.05 21 Timbal (Pb) mg/l 0.1 22 Selenium (Se) mg/l 0.1 23 Chrom (Cr) mg/l 0.05 24 Cyanida (CN) mg/l 0.05 25 Cadmium (Cd) mg/l 0.01 26 Air Raksa (Hg) mg/l 0.001 2.3.3 Ciri-ciri Biologis Air Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit (patogen) sama sekali dan tidak boleh mengandung bakteri golongan Coli melebihi batasbatas yang telah ditentukan yaitu 1 coli / 100 ml air. Bakteri golongan coli ini berasal dari usus besar (faeces) dan tanah. Air yang mengandung golongan Coli telah berkombinasi / berhubungan dengan kotoran manusia. 9
2.4 Pengolahan Air Secara Umum Untuk menghasilkan air yang memenuhi karakteristik di atas tersebut maka dilakukan proses pengolahan air baku. Proses pengolahan air baku merupakan suatu usaha untuk menjernihkan air dan meningkatkan mutu air agar dapat diminum. Menurut Gabriel (2001), proses pengolahan air meliputi 5 tahap, yaitu : 2.4.1 Proses perifikasi / proses pemurnian air Pemurnian air dilakukan untuk merubah keadaan air dari keruh, berbau, dan berwarna, ph beraneka ragam menjadi air yang jernih bebas dari keruh dan ph yang netral Cara mengatasi kekeruhan dapat dilakukan dengan cara : a) Pengendapan secara alami (proses sedimentasi) Dengan menenangkan air yang mengandung lumpur kasar maupun halus sehingga akan mengendap dengan perlahan-lahan. b) Melalui proses koagulasi. Dengan melakukan reaksi pengendapan koloidal yang ada di air dengan melibatkan bahan koagulan. Bahan koagulan yang dapat dipakai adalah Fe(SO 4 ), FeCl 3, Al 2 (SO 4 ) 3. 18H 2 O, Poly Aluminium Clorida (PAC), dan lain-lain. c) Proses sedimentasi aktif Apabila sudah menggunakan koagulan maka koloidal yang berada di dalam air akan mengalami pengendapan dengan sendirinya. 10
d) Melalui Proses Filtrasi Koloidal yang telah mengalami flokulasi namun tidak terjadi pengendapan maka usaha selanjutnya melalui proses filtrasi menggunakan saringan pasir cepat dan saringan pasir lambat 2.4.2 Proses Desinfeksi Proses desinfeksi yaitu suatu proses usaha agar kuman patogen yang berada didalam air dipunahkan. Proses desinfeksi dapat dilakukan dengan klorinasi. Klorinasi adalah salah satu proses desinfeksi yang digunakan untuk membunuh mikroorganisme patogen dalam air, selain dengan ozonisasi atau dengan penyinaran ultraviolet. Klor adalah zat kimia yang sering dipakai karena mempunyai daya desinfeksi sampai beberapa jam setelah pembubuhannya. Kalau gas klor sebagai Cl 2 dilarutkan dalam air, maka akan terjadi reaksi hidrolisis dengan cepat. Cl2 + H 2 O H + + Cl - + HOCl Asam hipoklorit akan pecah, Ion klorida (Cl - ) pada reksi diatas dianggap tidak aktif HOCl OCl - + H + Sedangkan HOCl dan OCl - adalah bahan yang aktif. 2.4.3 Proses Pengaturan ph air. Air yang telah mengalami proses koagulasi akan mengakibatkan ph air semakin rendah untuk mengatur ph menjadi ph air normal yang berkisar 11
6,5 s/d 9,2 maka dilakukan pembubuhan kapur CaO ke dalam air. Apabila ph diluar dari range tersebut, akan mengakibatkan pipa air yang terbuat dari logam mengalami korosik sehingga pada akhirnya air tersebut menjadi racun bagi tubuh manusia. 2.4.4 Proses Pengaturan Mineral Air Proses pengaturan mineral air dilakukan karena mineral dalam air yang diperlukan oleh tubuh akan ikut mengendap bersama dengan proses sedimentasi setelah dilakukan pembubuhan koagulant. 2.5 Koagulasi dan Flokulasi Koagulasi dilakukan terhadap air yang mengandung bahan-bahan padat terapung maupun koloidal yang menyebabkan kekeruhan. Proses koagulasi yang umumnya menggunakan bahan koagulan akan bereaksi dengan air dan partikelpartikel yang mengakibatkan air menjadi keruh. Flokulasi dilakukan beriringan setelah proses koagulasi dengan melakukan pengadukan cepat yang kemudian dilanjuti dengan pengadukan lambat (flokulasi) selama 20 hingga 30 menit. Hal ini akan mengakibatkan bertumbukannya kumpulan-kumpulan partikel kecil yang akan membentuk partikel-partikel yang lebih besar. Berhubung dengan ukur dan kerapatannya, partikel-partikel besar ini dapat mengendap dengan sendirinya karena adanya gaya gravitasi. Flokulasi dapat dilaksanakan dengan menggunakan berbagai cara termasuk pemutaran dayung-dayung dengan lambat, pengaliran melalui diatas dan 12
dibawah kolam-kolam pengaduk dan penambahan suatu gas, biasanya udara (Leanslay, 1991) 2.6 Aluminium Sulfat Al 2 (SO 4 ) 3 Koagulan yang umum dipakai adalah Aluminium Sulfat / Al 2 (SO 4 ) 3 yang lebih dikenal dengan nama tawas. Koagulan ini paling banyak digunakan karena relatif murah dan mudah diperoleh di pasaran. Di laboratorium, dosis aluminium sulfat yang diperlukan dapat ditentukan melalui percobaan yang disebut jartest (Paul, 1995) Aluminium sulfat bereaksi didalam air akan membentuk aluminium hidroksida, disamping terbentuknya asam (H+), dan senyawa sulfat. Menurut Paul (1995), Reaksi umum Aluminium Sulfat / Al2(SO 4 ) 3 di dalam air dapat dijelaskan sebagai berikut: Al2(SO4) 3 2 Al 3+ 2- + 3 SO 4 Ion Hidroksida berasal dari proses ioniasi dari air H2O H + + OH - Ion Aluminium (Al 3+ ) kemudian akan bereaksi dengan ion hidroksida (OH - ) 3+ 2 Al + 6 OH - 2 Al(OH) Selain terbentuknya aluminium hidroksida akan terbentuk pula asam. 3 SO4 2- + H + H 2 SO 4 Dengan bereaksinya Aluminium Sulfat / Al 2 (SO 4 ) 3 dengan H 2 O maka akan dihasilkan H + yang akan menaikkan keasaman dari air. Oleh sebab itu 3 13
penggunaan dosis tawas yang berlebihan akan mengakibatkan penurunan ph yang cukup besar dan air yang diolah menjadi asam. Apabila air tidak mengandung alkalinitas yang diperlukan, maka mungkin perlu ditambahkan kapur (CaO) atau abu soda (Na 2 CO 3 ) disamping pemakaian aluminium sulfat untuk memperoleh flokulasi yang tepat. 14