TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR DAN POTENSI
PENGGUNAAN AIR LEDENG LAIK MINUM
KOTA PRAHA PADA INDUSTRI PANGAN
ARGYA SYAMBARKAH
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Teknologi Pengolahan Air dan Potensi Penggunaan Air Ledeng Laik Minum Kota Praha pada Industri Pangan adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2013
Argya Syambarkah
ABSTRAK
ARGYA SYAMBARKAH. Teknologi Pengolahan Air Minum dan Potensi Penggunaan Air Ledeng Laik Minum Kota Praha pada Industri Pangan. Dibimbing oleh RIZAL SJARIEF dan C. C. NURWITRI.
Kota Praha, Republik Ceko memiliki 3 instalasi pengolahan air, yaitu Káraný, Želivka, dan Podoli. Tiap instalasi pengolahan air menggunakan sumber air dan teknologi pengolahan yang berbeda. Standar hasil keluaran air pengolahan air tersebut mengacu pada peraturan Menteri Kesehatan Republik Ceko No. 252/2004. Hasil pengukuran parameter kualitas air minum Kota Praha pada periode Mei 2012 hingga Juli 2012 telah sepenuhnya sesuai dengan nilai standar yang diacu. Kualitas air minum yang dihasilkan kemudian dibandingkan kesesuaiannya dengan kebutuhan industri pengawetan sayuran dan buah-buahan, industri pengalengan sayuran, dan industri keju. Kualitas air minum kota Praha memenuhi kebutuhan industri pengawetan sayuran dan buah-buahan, sedangkan industri pengalengan sayuran dan industri keju perlu mengurangi kandungan beberapa parameter. Industri pengalengan sayuran perlu mengolah air baku hingga kadar nitrat mencapai 5 mgl/l. Industri keju perlu mengurangi kandungan kalsium dan total mikroba dalam air baku.
Kata kunci: air minum, air ledeng, Praha, industri pangan
ABSTRACT
ARGYA SYAMBARKAH. Water Treatment Technology and Potential Use of Prague Tap Water in Food Manufacturing Industries. Supervised by RIZAL SYARIEF and C. C. NURWITRI.
Prague, Czech Republic, has 3 different water treatment facilities, which are Káraný, Želivka, and Podoli. Each facility uses different source of water as well as water treatment technology. Water produced must be in accordance with standards set in Czech Republic Ministry of Health Decree No. 252/2004. Moreover, results of analysis on Prague tap water quality in the period of Mei 2012-Juli 2012 had shown that all parameters are fully comply with the standards. Furthermore, quality of the tap water is compared with what industries have prerequisited. Prague tap water fulfill the needs of vegetables and fruits industries, but haven’t meet vegetables canning industries and cheese industries requirements. Vegetables canning industry needs to reduce nitrate in Prague tap water until it comes to 5 mg/l, meanwhile cheese industry to reduce calcium and total microorganisms content in such water.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan
TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR DAN POTENSI
PENGGUNAAN AIR LEDENG LAIK MINUM
KOTA PRAHA PADA INDUSTRI PANGAN
ARGYA SYAMBARKAH
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Judul Skripsi : Teknologi Pengolahan Air dan Potensi Penggunaan Air Ledeng Laik Minum Kota Praha pada Industri Pangan
Nama : Argya Syambarkah NIM : F24070062
Disetujui oleh
Prof. Dr. Ir. Rizal Sjarief SN, DESS Pembimbing I
Diketahui oleh
Ir. C.C. Nurwitri, DAA Pembimbing II
Dr. Ir. Feri Kusnandar, MSc Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Mei 2012 ini adalah kualitas air minum, dengan judul Teknologi Pengolahan Air Minum dan Potensi Penggunaan Air Ledeng Laik Minum Kota Praha pada Industri Pangan.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Rizal Sjarief SN, DESS, dan Ibu Ir. C. C. Nurwitri, DAA selaku pembimbing, Bapak Fahim M. Taqi, STP, DEA yang telah berkenan menjadi penguji, serta Bapak Dr. Yayan Satyakti yang telah banyak memberi saran. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Ing. Jiří Patrovský dan Ibu Daniela Lukešová, PhD dari Czech University of Life Sciences (CZU). Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala dukungan, doa dan kasih sayangnya. Terima kasih pula kepada teman-teman setia: Andri, Daniel, Marissa, Punjung, Elisabeth, Iman, Adi, Dinda, Cipi, Puji, Arif, Cherish, Irsyad, Megawati, Amelinda, dan Titis yang selalu memberikan semangat hingga diselesaikannya skripsi ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2013
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 1
Tujuan Penelitian 2
Manfaat Penelitian 2
METODOLOGI 2
Tempat dan Waktu 2
Metode 2
HASIL DAN PEMBAHASAN 7
Teknologi Pengolahan Air 7
Standar dan Kualitas Air Minum 15
Simpulan 20
Saran 20
DAFTAR PUSTAKA 21
LAMPIRAN 23
DAFTAR TABEL
1 Rekomendasi dosis klorin berdasarkan sumber air 10
2 Parameter large-mesh filter tiap levelnya 15
3 Parameter prefilter pada pengolahan air Podoli 15
4 Parameter fine filter pada pengolahan air Podoli 15
5 Hasil monitoring kualitas air keran konsumen Kota Praha 16 6 Nilai maksimal indikator kualitas air untuk industri pengawetan sayuran
dan buah 17
7 Nilai maksimal indikator kualitas air untuk industri pengalengan
sayuran 17
8 Nilai maksimal indikator kualitas air untuk industri keju 18
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir deteksi lactose positive bacteria 3
2 Diagram alir uji oksidase 4
3 Diagram alir uji indol 4
4 Diagram alir penghitungan bakteri enterococci 5
5 Foto udara pengolahan air Zelivka 7
6 Diagram alir produksi pengolahan air Zelivka 8
7 Contoh teknologi saringan pasir cepat 9
8 Pengolahan air Karany 11
9 Skema penyerapan buatan pengolahan air Karany 12
10 Alur produksi air pengolahan air Karany 12
11 Alur produksi air pengolahan air Podoli 13
12 Clarifier yang dimiliki pengolahan air Podoli 14
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Air minum merupakan salah satu hal penting yang diperlukan manusia. Tidak hanya mengenai kesehatan, kebutuhan air juga mencakup penggunaannya dalam proses produksi makanan guna mencukupi keinginan manusia. Di banyak negara maju dapat kita jumpai negara telah dapat memberikan suplai air melalui pipa dengan standar air minum sehingga penduduknya mengenalnya dengan sebutan air minum. Hal berbeda ditemukan di negera berkembang, air ledeng laik minum jarang ditemukan sehingga penduduk negara tersebut mengenalnya dengan sebutan air baku atau air ledeng. Air baku tersebut dapat diminum apabila telah diolah terlebih dahulu, salah satunya adalah dengan merebusnya. Di lain pihak kualitas air yang baik tentunya akan menguntungkan industri pangan mengingat air menjadi salah satu faktor yang sulit dipisahkan darinya.
Republik Ceko, dengan ibukotanya Praha, telah dapat memberikan penjaminan suplai air ledeng laik konsumsi dengan standar air minum, tercatat bahwa pada tahun 1990 negara tersebut telah dapat menyuplai air ledeng yang laik minum bagi 82.4% penduduknya (Czech Republic 2004). Diawali dengan ketidaksempurnaan, negara tersebut terus meningkatkan kualitas air ledengnya hingga akhirnya memenuhi standar kualitas air minum. Pencapaian tersebut tidak lepas dari teknologi dan juga pengaturan yang diterapkan oleh pemerintahnya.
Saat ini memang Indonesia belum dapat memfasilitasi seluruh warganya dengan air ledeng dengan kualitas air minum, namun Indonesia telah berupaya memberikan fasilitas air ledeng yang aman dan bersih. Kualitas air ledeng Indonesia mengacu kepada Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia. Peraturan mengenai air untuk konsumsi tertuang dalam dua peraturan, yaitu Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/MENKES/PER/2010 tentang persyaratan kualitas air minum dan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 416 Tahun 1990 tentang persyaratan air bersih. Sayangnya, mayoritas Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) belum dapat memfasilitasi warga dengan air yang memenuhi standar air minum yang ditetapkan. Diharapkan di masa mendatang cita-cita untuk dapat memiliki fasilitas air ledeng dengan kualitas air minum dapat diwujudkan dan salah satu caranya adalah dengan terus belajar dari pihak yang telah terlebih dahulu berhasil merealisasikannya. Lebih jauhnya dalam penulisan, air ledeng laik minum akan disebut air minum.
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
1. menerangkan teknologi pengolahan minum yang digunakan di Kota Praha, Republik Ceko,
2. mengevaluasi kesesuaian keluaran air minum yang dihasilkan pengolahan air Kota Praha berdasarkan standar yang diacu,
3. mengevaluasi potensi penggunaan air minum yang dihasilkan pada beberapa industri pangan berdasarkan pada kualitas air yang dibutuhkan pada industri tersebut.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat menjadi masukan ataupun acuan berarti bagi pengembangan kualitas air ledeng dan air minum di Indonesia, dimana air bersih menjadi suatu perbincangan serius terutama di kota besar.
METODOLOGI
Tempat dan Waktu
Tempat : Pengolahan air Kota Praha, Republik Ceko Waktu : April 2012 – Juli 2012
Metode Pengambilan Sampel
Sampel air minum diambil pada keran konsumen dengan mengacu pada ISO 5667-1, EN ISO 5667-3, ISO 5667-5, dan ISO 5667-14.
Penetapan Nilai Indikator Kualitas Air Minum
Beberapa indikator kualitas air minum dipilih untuk diketahui nilainya berdasarkan metode tertentu yang telah ditetapkan. Beberapa indikator tersebut dipilih berdasarkan atas Czech Republic Ministry of Health Decree No. 252/2004
Coll. Nilai indikator didapatkan dari data yang dihasilkan oleh laboratorium terakreditasi yang ditunjuk oleh Pražské vodovody a kanalizace (PVK) dengan
mengacu pada standar metode yang ditentukan untuk masing-masing indikator. 1. Jumlah Bakteri Coliform dan Escherichia coli (ISO 9308-1)
Bahan-bahan yang digunakan dalam penetapan jumlah bakteri coliform dan Escherichia coli adalah (1) Lactose 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride
agar, (2) tryptone soy agar, (3) tryptophan broth, (4) oxidase reagent, dan (5)
3
Gambar 1. Diagram alir deteksi lactose positive bacteria
Perhitungan jumlah masing-masing jenis bakteri dilakukan melalui beberapa tahap. Awalnya akan dilakukan uji deteksi keberadaan lactose positive bacteria dengan mengikuti diagram alir yang tertera pada Gambar 1.
Setelah koloni yang menunjukkan warna kekuningan terdeteksi, koloni tersebut diambil dan selanjutnya dilakukan uji oksidase dan indol padanya. Koloni bakteri coliform merupakan koloni yang menghasilkan reaksi negatif saat uji oksidase, sedangkan koloni bakteri E.coli merupakan koloni yang
menghasilkan reaksi positif di uji oksidase dan reaksi positif saat uji indol. Hasilnya diekspresikan dalam Colony Forming Unit/ml (CFU/ml). Diagram
4
Gambar 2. Diagram alir uji oksidase
5 2. Jumlah Bakteri Enterococci (ISO 7899-2)
Alat-alat yang digunakan dalam pengujian ini adalah perlengkapan filtrasi membrane (0,45 μm) , inkubator 360C dan 440C, autoclave, dan hotplate. Bahan-bahan yang digunakan antara lain (1) media selektif yang
mengandung natrium azide, (2) air destilata, (3) media Slanetz & Bartley, dan (4) bile-aesculin-azide agar.
Gambar 4. Diagram alir penghitungan bakteri enterococci
6
3. Jumlah Clostridium perfringens (Termasuk Spora)
Penghitungan bakteri Clostrium perfringens mengacu pada Ministry of Health Decree No. 252/2004 Coll. Perhitungan bakteri Gram positif ini
menggunakan filtrasi membran yang diikuti oleh inkubasi anaerobik pada media m-CP agar.
Komponen-komponen tersebut dilarutkan dan pH diarahkan hingga 7,6. Larutan disterilisasi dalam autoclave selama 15 menit pada suhu 121 0C.
Selanjutnya medium didinginkan dan dicampurkan dengan bahan-bahan berikut:
D-cycloserin 400 mg koloni Clostridium perfringens dihitung dengan cara menghitung jumlah
koloni kuning yang berubah warna menjadi merah jambu atau merah setelah terkena paparan ammonium hidroksida (NH4OH) selama 20-30 detik.
Observasi Lapangan
Observasi lapangan dilakukan untuk mempelajari dan melihat langsung teknologi pengolahan air ledeng dengan standar air minum yang digunakan oleh Kota Praha. Observasi lapangan dipandu oleh perwakilan pengelola unit pengolahan air ledeng Kota Praha.
Analisis Data
Analisis data dilakukan dengan membandingkan data indikator kualitas air ledeng yang diperoleh dengan standar yang diacu, yaitu Czech Republic Ministry of Health Decree No. 252/2004 Coll. Lebih jauhnya kualitas air akan
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Teknologi Pengolahan Air
Tiga instalasi pengolahan air yang menyuplai air untuk Kota Praha memiliki keunikannya masing-masing. Air yang diproduksi oleh Želivka, Káraný, dan Podoli telah disebutkan bersumber dari sumber air yang berbeda. Oleh karenanya, teknologi yang digunakan dalam produksinya pun berbeda.
Pengolahan Air Želivka
Pengolahan air Želivka memproduksi air yang bersumber pada air permukaan (surface water) dengan teknologi modern dan sekaligus menjadi
pengolahan air terbesar di Kota Praha. Persentase air Kota Praha yang disuplai oleh pengolahan air ini besarnya mencapai 62%. Dengan produksi maksimumnya yang mencapai 7.000 liter/detik dan dengan rata-rata produksi sebesar 3.400 liter/detik, pengolahan air ini menjadi salah satu pengolahan air terbesar di Republik Ceko. Foto udara pengolahan air tersebut ditunjukkan Gambar 5.
Gambar 5. Foto udara pengolahan air Želivka
Berawal dari bendungan, air dihisap dengan dukungan dari pompa-pompa menuju pipa. Melalui pipa tersebut air akan disalurkan ke tiga lini pengolahan air yang terpisah. Lini pertama terdiri koagulasi dan filtrasi dengan menggunakan 32 saringan terbuka berkecepatan tinggi (luas permukaan 99 m2, kecepatan filtrasi 3.8 - 4.4 m per jam), sedangkan lini kedua dan ketiga terdiri flash mixing yang
dipadukan dengan saringan pasir cepat (luas permukaan 99 m2, kecepatan filtrasi 6-8 m per jam).
8
digunakan dalam proses tersebut adalah alumunium sulfat. Alumunium sulfat ( Al2(SO)3 ) atau yang sering disebut Alum yang merupakan koagulan yang banyak digunakan dalam proses pengolahan air karena berbiaya murah, flok yang dihasilkan stabil, serta cara pengerjaannya mudah (Said 2004).
Reaksi antara alum dan zat terlarut dalam air baku dipengaruhi oleh berbagai faktor sehingga sulit untuk memprediksi secara akurat jumlah alum yang sebaiknya ditambahkan agar bereaksi dengan senyawa basa dalam air baku. Perhitungan jumlah alum yang sebaiknya ditambahkan terhadap kondisi tertentu di lapangan dapat diketahui melalui jar test (Cheremisinoff 2002).
Setelah dilakukan pencampuran, air akan dibawa ke proses selanjutnya yang terbagi menjadi dua jenis lini pengolahan sebagaimana diilustrasikan pada Gambar 5. Lini pengolahan air di instalasi Želivka yang pertama menggunakan cara filtrasi langsung (direct filtration) sehingga dalam prosesnya tidak melalui
sedimentasi. Proses sedimentasi yang umumnya dilakukan pada cara pengolahan air secara konvensional dapat dihilangkan dengan pertimbangan sumber air yang digunakan sudah cukup baik (Said 2004). Koagulan akan ditambahkan ke dalam air baku, mengalami flokkulasi dan nantinya air yang telah bercampur dengan koagulan langsung menuju 32 saringan terbuka berkecepatan tinggi.
Jenis lini kedua yang dimiliki oleh pengolahan air ini adalah lini yang menggunakan metode saringan pasir cepat yang dipadukan dengan pencampuran cepat. Contoh saringan pasir cepat seperti yang tertera pada Gambar 7. Melalui Gambar 6 terlihat jelas perbedaan jenis lini pertama dan kedua. Adukan cepat dalam proses pencampuran cepat membuat koagulan yang dicampurkan terdispersi dengan baik di dalam air yang sedang diproses, sedangkan flokulasi yang terjadi di bak flokulasi membuat flok yang terbentuk menjadi lebih baik dengan dilakukannya pengadukan yang lebih lambat. (Spellman 2003). Flokulasi dilakukan lebih lama dibandingkan dengan pengadukan cepat yang hanya berlangsung 10-60 detik. Dalam hal ini waktu yang digunakan dalam flokulasi berkisar antara 15 sampai 45 menit. Lama waktu flokulasi bergantung kepada komposisi kimia air, suhu, dan juga intensitas pencampuran. (Spellman 2003).
9 Pencampuran cepat atau flash mix dapat menghasilkan waktu pencampuran
yang hampir seketika di seluruh bagian tangki pencampuran. Hal tersebut mengakibatkan air yang baru saja masuk ke dalam tangki tersebut seketika bercampur dengan air yang telah mengalami pencampuran sebelumnya. Proses tersebut akan berlangsung terus menerus selama proses pencampuran cepat berlangsung secara kontinu. Pencampuran semacam ini sering disebut dengan
backmix reactor karena air yang telah terlebih dahulu diolah dicampurkan
kembali dengan air yang baru saja memasuki tangki (Delphos & Wesner 2005).
Gambar 7. Contoh teknologi saringan pasir cepat (Cheremisinoff 2002) Dalam proses flokulasi, guna menghasilkan flok yang berukuran optimal, pengadukan dilakukan dengan cara yang halus dan lambat. Proses lanjutan yang akan air lalui setelah melalui proses flokulasi turut serta menentukan kecepatan pengadukan. Pengadukan dengan kisaran gradien energi tinggi dengan nilai input energi (G) berkisar antara 20 hingga 75 detik-1 diperlukan apabila air keluaran dari proses flokulasi akan akan dilalukan pada proses direct filtering (Delphos &
Wesner 2005).
Sebenarnya flok sudah terbentuk setelah 2 detik koagulan bercampur dengan air, namun proses flokulasi dengan perbedaan kecepatan pencampuran diperlukan guna menghasilkan flok yang nantinya secara efisien dapat mengendap. Flok semacam itu diperoleh melalui pencampuran dengan kecepatan yang menurun secara bertahap. Tiap tahapan terjadi di kisi atau ruangan yang berbeda satu sama lain. Walaupun berbeda, ruangan-ruangan tersebut masih terdapat dalam satu kolam flokulasi yang sama. Setelah selesai melalui proses flokulasi, air akan melalui proses penyaringan dan disinfeksi.
10
sejarah yang panjang di tanah Eropa. Senyawa ini juga merupakan senyawa biosidal dan agen pengoksidasi yang kuat (Praus 2003). Sebelum didistribusikan, air yang telah melalui ozonisasi akan dibubuhi klorin dan kalsium hidroksida.
Pembubuhan klorin memiliki tujuan untuk memberikan efek disinfeksi dan menjaga kualitas air selama proses distribusi (Praus 2003), sedangkan penambahan kalsium hidroksida (Ca(OH)2) atau yang sering disebut lime hydrate
dilakukan apabila pengaturan pH air perlu dilakukan. Air yang terlalu asam dapat merusak pipa dan penambahan kalsium hidroksida dapat menaikkan pH (Horsley
et al. 2005).
Klorin tersedia dalam bentuk cairan bertekanan yang terdiri dari fraksi cair dan gas. Gas klorin yang bercampur dengan air akan berubah menjadi asam hipoklorit (HOCl) yang lebih lanjut akan terdisasosiasi menjadi ion hipoklorit (OCl-). Kumpulan asam dan ion hipoklorit tersebut disebut dengan sebutan free chlorine. Kedua bentuk hipoklorit tersebut sama-sama merupakan disinfektan,
namun bentuk asamnya lebih efektif sehingga keefektifan free chlorine dalam
proses disinfeksi amat ditentukan oleh jumlah asam hipoklorit yang dapat bereaksi. Bentuk asam hipoklorit 1000 kali lebih efektif dibandingkan bentuk ionnya (Hesby 2005).
Jumlah klorin yang direkomendasikan untuk ditambahkan dalam proses disinfeksi berbeda-beda bergantung pada asal air yang digunakan. Hal ini berkaitan dengan kualitas air tersebut. Salah satu teori yang masih diacu sampai saat ini adalah teori Chick-Watson yang apabila disederhanakan akan berbunyi laju pembasmian patogen dengan menggunakan disinfektan berbanding lurus secara proporsional dengan jumlah patogen dan konsentrasi disinfektan yang digunakan (Hesby 2005). Itu berarti semakin buruk kualitas air, dosis klorin yang digunakan pun akan meningkat. Pengolahan air Zelivka menggunakan penyaring pasir, maka penggunaan klorin berkisar 1-5 mg/l. Rekomendasi penggunaan dosis klorin berdasarkan sumber air tertentu tertera pada tabel 1.
Tabel 1. Rekomendasi dosis klorin berdasarkan sumber air
Source of Water Chlorine Dosage (mg/l)
Raw Sewage 6-12
(Septic) Raw Sewage 12-25
Settled Sewage 5-10
Chemical Precipitation Effluent 3-10
Trickling Filter Effluent 3-10
Activated Sludge Effluent 2-8
Sand Filter Effluent 1-5
11 minum diukur berdasarkan free chlorine yang telah terbentuk. Nilai maksimal dari
klorin bebas yang diperbolehkan terkandung dalam air minum adalah 0,3 mg/l. Menurut United States Environmental Agency (EPA) klorin akan bertambah buruk
bagi tubuh manusia apabila konsumsinya dalam air minum rata-rata sepanjang tahun melebihi 4 mg/l (EPA 2012).
Pengolahan Air Káraný
Pengolahan air Káraný memproduksi air minum yang bersumber pada air tanah (groundwater). Foto udara pengolahan air ini dapat dilihat pada gambar 8.
Saat ini Káraný menyumbang sekitar 25% kebutuhan kota akan air minum dengan rata-rata produksi air minum sebesar 1.750 liter per detik.
Secara garis besar ada tiga cara dalam pengambilan air baku yang dilakukan oleh pengolahan air Káraný, yaitu (1) penyerapan alami atau natural infiltration,
(2) penyerapan buatan artificial infiltration, dan (3) air artesis. Ketiga cara
pengambilan air tersebut berlangsung secara bersama-sama dengan melalui tahapan-tahapan proses yang berbeda.
Gambar 8. Pengolahan air Káraný
Cara pertama adalah penyerapan alami. Proses infiltrasi yang secara alami terjadi membuat sejumlah air yang berasal dari Sungai Jizera terakumulasi di dalam tanah yang berlokasi di sekitar sungai. Air tersebut nantinya akan terakumulasi bersama air tanah yang semula sudah tersedia di dalam tanah secara alami. Salah satu poin pengambilan air tanah semacam ini terletak 250 m dari sisi Sungai Jizera.
Cara yang kedua adalah penyerapan buatan atau artificial infiltration.
12
penempatan tiap tahapan proses pengambilan air baku melalui penyerapan buatan dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Skema penyerapan buatan pengolahan air Káraný
Cara yang terakhir adalah dengan air artesis. Sumber air jenis ini memiliki air dengan kualitas yang sangat baik. Sumber air artesis mengalir di lapisan tanah yang sangat dalam dari bagian Utara Republik Ceko yang sering disebut dengan “Bohemian Cretaceous (Ceska Krida)”. Air artesis ini kemudian dihisap melalui tujuh lubang hisapan. Air baku yang berhasil diambil akan diolah untuk menghilangkan kandungan besi di dalamnya dengan parameter yang serupa dengan makanan balita. Sebagian dari air yang dihasilkan pun digunakan sebagai bahan baku air minum dalam kemasan.
Gambar 10. Alur produksi air Pengolahan Air Káraný
13 dalam pengolahan airnya pada umumnya memiliki kualitas air baku yang tetap dan tidak berubah sepanjang tahunnya (Said 2004).
Sebelum didistribusikan, air baku yang telah dialirkan dari bak penerima akan dialirkan ke bak pembubuhan klorin untuk mengalami proses penjernihan sekaligus proses disinfeksi. Proses penjernihan termasuk proses oksidasi beberapa senyawa seperti senyawa besi dan mangan. Besi dan mangan terlarut di dalam air dalam bentuk tereduksi, yakni Fe II dan Mn II. Dengan melakukan oksidasi, besi dan mangan yang menjadi bagian dari senyawa tersebut akan berubah bentuk menjadi Fe III dan Mn IV. Endapan pun nantinya akan terbentuk, yaitu endapan Fe(OH)3 dan MnO2 (Hesby 2005).
Pengolahan Air Podoli
Teknologi yang digunakan oleh pengolahan air Podoli bersumberkan air Sungai Vltava dan terdiri atas penyaringan bertahap sistem Puech-Chaball. Air diproduksi melalui proses aerasi, penyaringan tiga kali, dan hingga akhirnya dijernihkan dengan menggunakan penyaringan biologi berkecepatan rendah. Diperkirakan sekitar 400 liter air berhasil diproduksi tiap detiknya.
Gambar 11. Alur produksi air pengolahan air Podoli
Gambar 11 menggambarkan alur produksi air yang terjadi Air baku yang yang digunakan berasal dari air Sungai Vltava. Sungai hisapan dipompa dengan menggunakan pompa dan disaring dengan dua tahap penyaringan awal, yaitu saringan kasar dan saringan yang halus. Penyaringan awal ini dilakukan dengan alasan menyaring padatan-padatan besar ataupun sampah yang tentunya apabila tidak disaring akan menghambat laju produksi nantinya. Setelah melewati tahap ini air dikirim ke bak penampungan dengan bantuan empat pompa besar.
Bak penampungan ini berfungsi sebagai tempat penampungan sementara sebelum air memasuki clarifier dan juga sebagai tempat penjernihan awal.
14
Dari bak penampungan, air akan dialirkan menuju clarifier untuk mengalami
proses penjernihan. Gambar 12 menggambarkan clarifier berdiamter 20 m yang
dimiliki Podoli. Proses ini didesain untuk menghilangkan secara efisien kandungan-kandungan tidak larut air yang tersuspensi di dalam air. Pemisahan berdasarkan atas perbedaan densitas zat dengan air yang biasanya dibantu dengan penambahan zat kimia (Cheremisinoff 2002). Zat kimia yang digunakan sebagai koagulan pembantu pemisahan pada pengolahan air Podoli adalah ferri sulfat (Fe2(SO4)3).
Ferri sulfat bekerja optimal pada pH antara 5,0-8,5. Umumnya pH yang digunakan adalah 5,5-6,0 (Cheremisinoff 2002). Pada kondisi tertentu penambahan senyawa kimia lainnya mungkin diperlukan guna memperoleh keasaman yang optimal bagi penggunaan ferri sulfat. Apabila air yang digunakan memiliki pH yang terlalu tinggi, maka penambahan karbon dioksida ataupun asam dapat dilakukan. Di lain pihak, penambahan kaustik soda ataupun kalsium hiidroksida dapat dilakukan untuk menaikkan pH apabila air dinilai terlalu asam. Meskipun begitu, dua hal yang harus diperhatikan dalam penggunaan ferri sulfat adalah senyawa ini dapat menurunkan pH air sehingga pengaturan pH air lanjutan mungkin diperlukan dan penggunaan bahan kimia untuk mengatur pH sebisa mungkin dibatasi guna memperkecil biaya produksi (Cheremisinoff 2002).
Gambar 12. Clarifier yang dimiliki pengolahan air Podoli
Penyaringan di pengolahan air Podoli dilakukan berdasarkan sistem Puech-Chabal yaitu dengan tiga penyaringan bertingkat yang diletakkan di lantai terpisah. Tiga penyaringan bertumpuk tersebut dilengkapi dengan tangki untuk menampung air bersih yang sekaligus menggenapkan sistem ini menjadi empat bagian penting, yaitu (1) large-mesh filter, (2) prefilter, (3) fine filter, dan (4)
tangki air bersih (Drnek 2011). Large-mesh filter dan prefilter ditempatkan pada
lantai teratas, fine filter ada di lantai dasar, sedangkan tangki air bersih berada di
lantai bawah tanah. Perjalanan air akan dimulai dari bagian atas hingga ke bagian bawah.
Penyaringan large-mesh filter terdapat tiga level penyaringan yang dilakukan,
15 ke fine filter. Karakterisasi penyaringan prefilter dan fine filter masing-masing
tertera pada tabel 3 dan tabel 4.
Tabel 2. Parameter large-mesh filter tiap levelnya
Tingkat Tingkat 1 Tingkat 2 Tingkat 3
Tabel 3. Parameter prefilter pada pengolahan air Podoli Prefilter
Volume ruang 2.625 m3
Tinggi penyaring 70 cm Diameter pasir maksimal 7 mm Kecepatan penyaringan 11,4 m3/24 hari
Sumber: (Drnek 2011)
Tabel 4. Parameter fine filter pada pengolahan air Podoli Fine filter
Volume ruang 5.604 m3
Tinggi penyaring 90 cm Diameter pasir maksimal 4 mm Kecepatan penyaringan 5,3 m3/hari
Sumber: (Drnek 2011)
Air yang keluar sebagai hasil penyaringan cenderung memiliki pH yang rendah akibat penambahan ferri sulfat sebagai koagulan. Pengaturan pH dilakukan setelah penyaringan terakhir dengan menggunakan kalium hidroksida hingga pH berkisar antara 6 dan 9 (Cheremisinoff 2002). Pengaturan pH dilakukan setelah penyaringan terakhir dengan alasan apabila pengaturan pH dengan penambahan kalium hidroksida dilakukan di awal sebelum penyaringan, dikhawatirkan senyawa-senyawa organik yang menempel pada flok akan terlepas dan berhasil lolos dari penyaringan hingga akhirnya dikonsumsi manusia. Senyawa-senyawa organik tersebut diharapkan terus menempel pada flok karena flok akan tertahan pada proses penyaringan. Air yang selesai diproses akan dibawa ke penampungan air.
Standar dan Kualitas Air Minum
16
minum, namun nilai maksimalnya mengacu pada peraturan dalam negeri Republik Ceko. Hasil audit selengkapnya dapat dilihat di Lampiran 1.
Tabel 5. Hasil monitoring kualitas air keran konsumen Kota Praha
Indikator Mei 2012 Juni 2012 Juli 2012 MaksimalNilai a Satuan Clostridium
aNilai maksimum parameter berdasarkan
Ministry of Health Decree No. 252/2004
Terdapat 13 indikator yang nilainya dihitung selama rentang waktu 3 bulan. Dalam rentang waktu antara bulan Mei 2012 hingga bulan Juni 2012 nilai indikator-indikator tersebut tidak ada yang melebihi batas maksimal yang dicanangkan. Walaupun begitu, berdasarkan atas hasil pemantauan dan audit didapati bahwa derajat rasa (taste) dan bau (odor) dapat menjadi perhatian serius
karena nilainya berada di nilai maksimal yang diperbolehkan dan dimungkinkan di masa depan nilainya dapat melebihi nilai maksimal.
Bila sedikit membandingkan kualitas air di atas dengan kualitas air ledeng dimiliki Indonesia, beberapa perbedaan akan terlihat. Keluaran Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) seringkali baru dapat memenuhi persyaratan air bersih yang dicanangkan. Sebagai contoh, studi di salah satu daerah di Kota Semarang menyebutkan bahwa persyaratan air ledeng telah memenuhi standar air bersih, namun pada musim penghujan nilai kekeruhan dan mangan (Mn) dapat melebihi batas. Kekeruhan mencapai 80-295 NTU dan Mn 0,62-0,66 mg/l, padahal standar yang tertuang dalam Peraturan Menteri Kesehatan No. 416 tahun 1990 adalah maksimal sebesar 25 NTU untuk kekeruhan dan 0,5 mg/l untuk kadar Mn (Jaya & Suharyanto 2004).
Potensi Penggunaan Air Minum Kota Praha Pada Industri Pangan
17 bergantung pada industri yang diacu. Masing-masing memiliki kebutuhan kualitas air yang berbeda.
Tabel 6. Nilai maksimal indikator kualitas air untuk industri pengawetan sayuran dan buah (Tongeren 2006)
Parameter Satuan Uap bertekanan Pembersihan Pencucian
Kualitas
aRata-rata nilai indikator terhitung pada keran konsumen Mei 2012-Juli 2012
Tabel 7. Nilai maksimal indikator kualitas air baku untuk industri pengalengan sayuran (Tongeren 2004)
Parameter Satuan Pencucian Blansir kualitas Standar Kualitas air Prahaa
Pestisida μg/l 0,5 0,5 0,5 0,02
aRata-rata nilai indikator terhitung pada keran konsumen Mei 2012-Juli 2012
18
tersebut didasari penilaian bahwa penambahan fosfat seringkali dilakukan di industri yang menghasilkan air hangat. Keberadaan fosfat dalam air akan membantu penghilangan kerak yang ditimbulkan oleh air sadah dan juga mencegah korosi pipa (Cheremisinoff 2002). Penghitungan nilai N dengan metode Kjeldahl diperbolehkan boleh tidak dilakukan oleh instalasi pengolahan air, namun sebagai gantinya siklus nitrogen yang terjadi harus terus dipantau antara lain melalui indikator pH, alkalinitas, kadar ammonia, nitrat, dan nitrit.
Bagi industri pengawetan sayuran dan buah-buahan yang ditampilkan pada tabel 6, kualitas air minum kota telah memenuhi standar air yang digunakan sehingga dalam memenuhi standar tersebut tidak diperlukan pengolahan air tambahan dalam mengolah air baku. Walaupun begitu, beberapa catatan diberikan apabila air akan digunakan bagi industri pengalengan sayuran dan keju. Industri pengalengan memerlukan pengolahan air baku untuk mengurangi kadar nitrat, sedangkan pada industri keju diperlukan pengurangan nilai kalsium dan total mikroba.
Tabel 8. Nilai maksimal indikator kualitas air baku untuk industri keju (Arcadis 1999)
aRata-rata nilai indikator terhitung pada keran konsumen Mei 2012-Juli 2012 (-) mengindikasikan indikator tersebut tidak ditetapkan nilainya
Kandungan nitrat yang tinggi dalam makanan kaleng akan mempercepat proses korosi dalam kaleng. Korosi yang dapat disebabkan oleh nitrat adalah “rapid detinning” yang seringkali terjadi pada produk kaleng yang memiliki pH di
19 metabolismenya. Jumlah mikroba yang tinggi dalam air yang digunakan untuk industri keju harus dihindari karena akan menganggu kultur yang digunakan.
Beberapa perlakuan dapat dilakukan terhadap air yang akan digunakan dalam industri pangan guna mengurangi kandungan nitrat, kalsium, dan juga total mikroba. Untuk mengurangi kandungan nitrat dalam air yang akan digunakan dalam industri pengalengan dapat dilakukan dengan teknik reverse osmosis, water softening-anion exchange, ataupun distilasi (DES 2010). Kadar kalsium dalam air
baku untuk pemanas industri keju dapat dikurangi dengan metode kation exchange sebelum memasuki pemanas. Cara lain pun dapat dilakukan untuk
mencegah kerak yang diakibatkan kandungan kalsium, salah satunya adalah dengan menambahkan senyawa fosfat ke dalam air (Donohue 1991) . Kandungan air ledeng Kota Praha lainnya yang harus dikurangi apabila air tersebut ingin digunakan pada industri keju adalah total mikroba. Pada umumnya cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi jumlah mikroba tersebut adalah dengan teknik mikrofiltrasi, reverse osmosis, penambahan UV, atau dengan perlakuan panas
(Bylund 1995).
20
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kota Praha memiliki tiga pengolahan air minum, yaitu Káraný, Želivka, dan Podoli. Tiap pengolahan air memiliki sumber air bakunya masing-masing. Pengolahan air Káraný bersumberkan air tanah (groundwater), Želivka bersumber
pada air permukaan yang berasal dari dam, dan pengolahan air Podoli yang bersumberkan pada air permukaan yang berasal dari sungai Vlatava. Pengolahan air Káraný hanya menggunakan proses klorinasi dalam pengolahan airnya, namun penyaringan dengan pasir masih digunakan sebagai salah satu pengolahan air baku. Želivka menggunakan teknologi saringan pasir cepat, dipadukan dengan pencampuran cepat di beberapa lini produksinya, dan di tahap akhir ozonisasi dan klorinasi dilakukan untuk meningkatkan kualitas air sekaligus sebagai salah satu upaya disinfeksi. Podoli menggunakan clarifier, penyaringan bertahap, dan
ditutup oleh proses klorinasi.
Selama periode Mei 2012-Juli 2012 kualitas air minum Kota Praha telah memenuhi kesesuaian 100% terhadap standar yang ditetapkan dalam Ministry of Health Decree No. 252/2004. Kualitas air minum yang dihasilkan sesuai dengan
kebutuhan minimal industri pengawetan sayuran dan buah-buahan, sedangkan bagi industri pengalengan sayuran dan keju nilai beberapa parameter kualitas air harus dikurangi karena akan menganggu proses produksi.
Saran
21
DAFTAR PUSTAKA
Arcadis. 1999. Case study: water cycles in food industry. Closure of Water Circuits in Food industry. Netherlands: IMD BV
Bylund G. 1995. Dairy Processing Handbook. Lund: Tetra Pak Processing Systems AB
Cheremisinoff NP. 2002. Handbook of Water and Wastewater Treatment Technologies. Woburn: Butterworth-Heinemann.
[CAC] Codex Alimentarious Commission . 2005. Code of practice for the prevention and reduction of inorganic tin contamination in canned foods. In: Prevention and Reduction of Food and Feed Contaminant (1st Edition). CAC.
Czech Republic. 2004. Freshwater Country Profile. [e-book] United Nation.
Delphos PJ & Wesner GM. 2005. Mixing, coagulation, and flocculation. In:
Baruth, EE (ed). Water Treatment Plant Design 4th Edition. McGraw-Hill.
[DES] New Hampshire Department of Environmental Services. 2010. Nitrate and Nitrite in Drinking Water. Environmental Fact Sheet [Internet]. September 2010 [2013 Pebruari 24]; WD-DWGB-3-9: New Hampshire. http://des.nh.gov/organization/commissioner/pip/factsheets/dwgb/documents/d wgb-3-9.pdf
Donohue JM. 1991. Water conditioning, industrial. In: Betz Laboratories Inc. (Ed)
Water Conditioning, Industrial. Betz.
Drnek K. 2011. Prague’s Water Supply in Podoli – a Solution for The Problems of Clean Water in The 1930s. Acta Polytech 51(5): 33-38.
[EPA] United States Environmental Protection Agency (US). 2012. Basic information about disinfection in drinking water: chloramine, chlorine, and
chlorine dioxide [internet]. Tersedia dari:
http://water.epa.gov/drink/contaminants/basicinformation/disinfectants.cfm. [diacu 2013 Jan 16].
Hesby JC. 2005. Oxidation and disinfection. In: Baruth, EE (ed). Water Treatment Plant Design 4th Edition. McGraw-Hill.
Horsley MB, Elder DB, Harms LL. 2005. Lime softening. In: Baruth, EE (ed). Water Treatment Plant Design 4thEdition. McGraw-Hill.
[ISO] International Organization for Standardization (CH). 1986. Water Quality-Determination of Ammonium. Geneva: International Organization for
Standardization.
Jaya AR & Suharyanto. 2004. Analisis pelayanan jaringan air bersih PDAM di kampung pesaten kelurahan Rejomulyo Semarang. PILAR vol. 13, no 2: 99-104.
Praus P. 2003. Drinking water disinfection and formation of by-products. Sborník
Vědeckých Prací Vysoké Školy Báňské vol. XLIX no.2: 95-102.
Said NI. 2004. Pengantar Umum Proses Pengolahan Air. Balai Pengkajian dan
Penerapan Teknologi.
22
Wardian A. 2010. Pengaruh penambahan asam sulfat (H2(SO)4) Pada pengolahan air bahan baku di PT. Coca Cola Bottling Company Indonesia di Belawan [tesis]. Universitas Sumatera Utara.
23 Lampiran 1. Kualitas air minum Kota Praha periode Mei 2012-Juli 2012
The Quality of Drinking Water in the Distribution Network of Prague in May 2012 - At the Consumer's Tap
6 Microscopic image – number of organisms
Individuals/ml 1 50 MH
7 Microscopic image
– living organisms Individual/ml 0 0 MH
aeruginosa Valid only for bottled water
26
The Quality of Drinking Water in the Distribution Network of Prague in June 2012 - At the Consumer's Tap
No. Pointer Units
7 Microscopic image
– living organisms Individual/ml 0 0 MH
aeruginosa Valid only for bottled water
29
The Quality of Drinking Water in the Distribution Network of Prague in July 2012 - At the Consumer's Tap
No. Pointer Units Specified Average
Value Hyg. Limit Typ. of Limit
7 Microscopic image
– living organisms Individual/ml 0 0 MH
aeruginosa Valid only for bottled water
11 1,2-dichloroethane mg/l 0.03 3.00 NMH
13 Ammonium ions mg/l 0.02 0.50 MH
14 Antimony mg/l 0.0005 0.005 NMH
32
No. Pointer Units
Average Specified
Value Hyg. Limit Typ. of Limit
61 Turbidity NTU 0.39 5.00 MH
62 Iron mg/l 0.08 0.20 MH
KNK 4.5 mmol/L 1.60 - -
Water temperature 0C 15.1 - -
1.1-dichloroethane μg/l 0.02 - -
1.2-dichloroethane μg/l 0 - -
Dichloromethane μg/l 0.25 - -
Ethylbenzene μg/l 0.03 - -
Chlorobenzene μg/l 0.02 - -
O+m+p-xylene μg/l 0 - -
Styrene μg/l 0.03 - -
Tetrachloromethane μg/l 0.03 - -
Toluene μg/l 0.03 - -
Fluoranthene ng/l 1.6 - -
Type of limit: DH - recommended value, MH - limiting value, NMH - maximum limiting value The numbers correspond to the numbering of the indicators according to the Ministry of Health Decree. No. 252/2004 Coll. as amended.
33
