Effectiveness Comparison of Moringa Seed Flour (Moringa oleifera lamk), Poly Aluminium Chloride (PAC), and Alum as Coagulant for Clear Water

(1)

186 Perbandingan Efektivitas Tepung Biji Kelor – Ramadhani S, dkk

Perbandingan Efektivitas Tepung Biji Kelor (

Moringa oleifera

Lamk),

Poly Aluminium Chloride

(PAC), dan Tawas sebagai

Koagulan untuk Air Jernih

Syahru Ramadhani, Alexander Tunggul Sutanhaji, dan Bambang Rahadi Widiatmono

Jurusan Keteknikan Pertanian - Fakultas Teknologi Pertanian - Universitas Brawijaya Jl. Veteran, Malang 65145

ABSTRAK

Tujuan penelitian adalah membandingkan efektivitas koagulan tepung biji kelor, Poly Aluminium Chloride (PAC), dan tawas dalam menjernihkan air. Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan faktor tunggal yang terdiri dari empat perlakuan yaitu; penambahan tepung biji kelor 500 mg/L air sampel, PAC 250 mg/L air sampel, tawas 20 mg/L air sampel, dan sampel tanpa koagulan (kontrol). Masing-masing perlakuan diulang sebanyak tiga kali. Analisa keragaman hasil akan dilakukan dengan uji statistik, dilanjutkan dengan uji BNT untuk melihat perbedaan antar perlakuan. Air baku diperoleh dari air sungai Brantas di daerah Oro-Oro Dowo Malang. Air sampel dimasukkan ke dalam tiga buah beaker glass masing-masing sebanyak satu liter. Koagulan ditambahkan kemudian diaduk dengan alat Jar Test dan diendapkan. Parameter yang diuji adalah tingkat turbiditas (kekeruhan), warna, dan TSS (Total Suspended Solid). Hasil penelitian menunjukkan tepung biji kelor mampu menurunkan turbiditas sebesar 95.39%, kadar warna sebesar 75.07%, dan menyebabkan kenaikan TSS sebesar 170.270 %. PAC mampu menurunkan turbiditas sebesar 99.95%, kadar warna sebesar 91.73%, dan TSS sebesar 55.528%. Tawas mampu menurunkan turbuditas sebesar 93.44%, kadar warna sebesar 87.55%, dan TSS sebesar 93.366 %. Jenis koagulan yang paling efektif dalam menjernihkan air adalah PAC.

Kata Kunci: Tepung Biji Kelor, Air Sungai, Koagulasi, Flokulasi

Effectiveness Comparison of Moringa Seed Flour (Moringa

oleifera lamk), Poly Aluminium Chloride (PAC), and Alum as

Coagulant for Clear Water

ABSTRACT

The research objective was to compare the effectiveness of Moringa oleifera seed flour coagulant, Poly Aluminium Chloride (PAC), and alum to purify water. Experimental design used was Completely Randomized Design (CRD) with a single factor consisting of four treatments namely the addition of Moringa oleifera seed flour 500 mg/L water sample, PAC 250 mg/L water sample, alum 20 mg/L water sample, and the sample without coagulant (control). Each treatment was repeated three times. Analysis of the diversity of the results will be done by statistical tests, followed by LSD test to see the difference between treatments. Raw water obtained from the Brantas river water in the Oro-Oro Dowo Malang. The water sample is introduced into a beaker glass three each of 1 liter. Coagulant is added and then stirred with a Jar Test and deposited. The parameters tested were the level of turbidity, color, and TSS (Total Suspended Solid). The results showed moringa seed flour can reduce the turbidity of 95.39%, 75.07% for the color levels, and cause an increase in TSS at 170.270%. PAC can reduce the turbidity of 99.95%, 91.73% for the color levels, and TSS at 55.528%. Alum can reduce turbuditas by 93.44%, 87.55% for the color levels, and TSS at 93.366%. The types of coagulant is most effective in purify water is PAC.

(2)

PENDAHULUAN

Pengadaan air bersih di Indonesia masih terpusat di daerah perkotaan, dan dikelola oleh Perusahan Daerah Air Minum (PDAM). Daerah yang belum mendapatkan pelayanan air bersih dari PDAM umumnya menggunakan air tanah (sumur), air sungai, air hujan, air sumber (mata air) dan lain-lain. Sehingga saat musim kemarau sering dijumpai bahwa kualitas air tanah maupun air sungai yang digunakan masyarakat tidak memenuhi syarat sebagai air minum yang sehat bahkan di beberapa tempat tidak layak untuk diminum karena keruh bercampur lumpur.

air kotor dan tercemar merupakan penyebab penyakit-penyakit infeksi seperti; Typus

abdominalis, Cholera, Diare dan Dysentri baciller. Walaupun bakteri penyebab penyakit infeksi dapat dibunuh dengan memasak air hingga mendidih, tetapi juga terdapat zat berbahaya terutama logam yang dapat menyebabkan keracunan, tidak dapat dihilangkan dengan cara ini.

Koagulan selama ini diketahui sangat efektif menghilangkan residu terlarut pada air. Bakteri dan partikel-partikel logam berbahaya akan terperangkap ke dalam flok-flok yang terbentuk dan mengendap. Selama ini telah banyak dilakukan penelitian untuk menjernihkan air melalui berbagai jenis koagulan alternatif. Jenis koagulan yang sering digunakan di antaranya adalah; alum (tawas), kapur, Fero Sulfat (FeSO4), Polialuminium klorida (PAC), tepung biji

kelor, serbuk sekam padi, dan lain-lain. Namun masyarakat dan para pelaku industri belum menyadari hal tersebut mengingat penggunaan dan penelitiannya di Indonesia belum cukup berkembang. Lagi pula paradigma masyarakat berpikir bahwa menggunakan bahan-bahan tersebut sangat menghabiskan waktu dan biaya. Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui besar pengaruh tiap jenis koagulan terhadap persentase penurunan turbiditas (kekeruhan), TSS (Total Suspended Solid), dan kadar warna di dalam air, dan membandingkan efektivitas koagulan tepung biji kelor, Poly Aluminium Chloride (PAC), dan tawas dalam menjernihkan air. Serbuk biji kelor (Moringa oleifera) mengandung berberapa sifat koagulan pada dosis tunggu 10 g/L dan di atas dosis tersebut, biji kelor memiliki efek yang sama dengan koagulan alum (tawas), hal ini merupakan salah satu manfaat serbuk biji kelor sebagai koagulan untuk penjernihan air minum (Postnote, 2002). Koagulan serbuk biji kelor memiliki keuntungan tambahan yaitu bersifat antimikroba. Mengingat fakta bahwa koagulan serbuk biji kelor dapat diproduksi secara lokal, penggunaannya dalam pemurnian air harus dikembangkan, hal ini dapat mengurangi biaya operasional dari sistem pengolahan air yang sudah ada saat ini (Amagloh dan

Benang, 2009). PAC (Poly Aluminium Chloride) adalah suatu persenyawaan organik kompleks,

ion hidroksil serta ion aluminium bertaraf klorinasi yang berlainan sebagai pembentuk

polynuclear dan mempunyai bentuk umum: Alm(OH)nCl(3m-n) (Pararaja, 2008 dalam Rumapea,

2009). Persenyawaan Aluminium Sulfat (Al2(SO4)3) atau sering disebut tawas adalah suatu jenis

koagulan yang sangat populer secara luas digunakan, sudah dikenal bangsa Mesir pada awal tahun 2000 SM. Alum atau tawas sebagai penjernih air mulai diproduksi oleh pabrik pada awal abad 15. Alum atau tawas merupakan bahan koagulan, yang paling banyak digunkan karena bahan ini paling ekonomis (murah), mudah didapatkan di pasaran serta mudah penyimpanannya (Budi, 2006).

BAHAN DAN METODE

Bahan-bahan yang digunakan adalah; air baku dari sungai Brantas di daerah Oro-Oro Dowo Malang, tepung biji kelor, tepung PAC, dan serbuk tawas, reagen analisa turbiditas

larutan Formazin 0.1 NTU, reagen analisa kadar warna seperti larutan Pt-Co 500 mg/L, 100 mL

HCL pekat, dan Aquades. Peralatan yang digunakan untuk penelitian ini adalah; ayakan 100 dan 200 mesh, peralatan koagulasi dan flokulasi skala laboratorium (Jar Test), pH meter, dan beaker glass, peralatan analisa turbiditas seperti Turbidimeter Hach Company 18900, dan pipet, peralatan analisa kadar warna seperti Spektrofotometer Shimadzu UV-1601 (UV-Visible), peralatan analisa TSS seperti timbangan analitik, oven, destikator, dan kertas saring jenis

(3)

Rancangan disusun dengan faktor tunggal yang terdiri dari empat perlakuan yaitu; penambahan koagulan tepung biji kelor 500 mg/L air sampel, PAC 250 mg/L air sampel (250 ppm), tawas 20 mg/L air sampel, dan sampel tanpa penambahan koagulan (kontrol). Masing-masing perlakuan diulang sebanyak tiga kali. Pengulangan perlakuan tersebut akan menghasilkan 12 sampel. Percobaan akan menentukan apakah empat perlakuan yang berbeda membaca hasil yang berbeda pula pada analisa turbiditas, warna, dan TSS-nya.

Tabel 1. Rancangan Data Pengamatan

(4)

kelor ditambahkan ke masing-masing beaker glass. Kemudian diaduk dengan alat Jar Test dan

diendapkan. Air sampel selanjutnya siap dianalisa. Sebanyak 250 mg PAC ditambahkan ke masing-masing beaker glass yang berisi air sampel baru. Kemudian larutan diaduk dan diendapkan sebelum siap dianalisa, sedangkan sebanyak 20 mg tawas ditambahkan ke masing-masing beaker glass yang berisi air sampel baru. Kemudian larutan diaduk dan diendapkan sebelum siap dianalisa. Waktu pengadukan cepat (150 rpm) selama 5 menit diikuti dengan pengadukan lambat (30 rpm) selama 30 menit. Waktu pengendapan selama 5 jam. Alat turbidimeter dihubungkan dengan arus listrik dan dibiarkan kurang lebih 15 menit. Air sampel dimasukkan ke dalam kuvet dan diusahakan agar tidak terdapat gelembung udara. Kemudian kuvet dikeringkan dengan tisu. Turbiditas air sampel diukur dengan mengkalibrasikan alat

terlebih dahulu menggunakan larutan induk Formazin 0.1 NTU dengan melihat angka pertama

yang muncul. Selanjutnya dilakukan perlakuan yang sama pada air sampel yang lain. Analisa turbiditas ini dilakukan sebelum dan sesudah proses koagulasi oleh masing-masing koagulan.

Metode yang digunakan untuk analisa kadar warna adalah metode spektrofotometri

UV-Visible. Metode spektrofotometri UV-Visible merupakan gabungan antara metode spektrofotometri UV dan Visible. Sistem ini menggunakan dua buah sumber cahaya berbeda, sumber cahaya UV dan sumber cahaya tampak (visible). Spektrofotometer adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dengan spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi. Prinsip kerja alat spektrofotometer adalah dengan sampel menyerap radiasi (pemancar) elektromagnetis yang pada panjang gelombang tertentu dapat terlihat. Larutan tembaga (Cu) misalnya berwarna biru karena larutan tersebut menyerap warna komplementer, yaitu kuning. Semakin banyak molekul tembaga per satuan volume, semakin banyak pula cahaya kuning yang diserap, dan semakin tua warna biru larutannya (Alaerts, 1987

dalam Hakiki, 2010). Setelah proses koagulasi maka dilakukanlah analisa kadar warna pada sampel yang meliputi tahap-tahap sebagai berikut; Air sampel diletakkan pada kuvet spektrofotometer, lalu tentukan nilai absorbansi air sampel tersebut pada panjang gelombang 355 nm. Tentukan nilai satuan warnanya dengan menggunakan kurva kalibrasi warna. Kurva kalibrasi warna dibuat dengan menggunakan larutan Pt-Co pada skala 2.5; 5; 10 dan 25.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Persentase penurunan tiap parameter uji dapat dihitung apabila diketahui terlebih dahulu karakteristik air sungai sebelum proses koagulasi. Karakteristik air sungai dihitung dengan metode pengukuran pada masing-masing parameter uji. Analisa karakteristik kimia dan fisika air sungai dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Karakteristik Kimia dan Fisika Air Sungai Brantas

Parameter Nilai Batas Maksimum yang Diijinkan

pH 7.820 7

Turbiditas 18.430 NTU 5 NTU

warna 17.200 Pt-Co 15 Pt-Co

TSS 0.0114 mg/L 50 mg/L

rasa tidak berasa tidak berasa

bau berbau busuk tidak berbau

(5)

pH 7.8. Tawas dapat bekerja efektif pada pH air berkisar antara 4.5-8, sedangkan PAC dapat bekerja pada kisaran pH yang lebih luas.

Setelah proses koagulasi, sampel harus dibungkus plastik hitam untuk menghindari dekomposisi koloid oleh aktivitas mikroba. Sampel dipersiapkan sebanyak tiga botol untuk masing-masing jenis koagulan. Satu botol dianalisa satu kali sehingga terdapat tiga kali pengulangan dalam proses analisa. Sampel tidak dapat dianalisa apabila dibiarkan lebih dari 24 jam karena akan mengganggu proses analisa. Persentase penurunan turbiditas dihitung dengan bantuan data yang terdapat pada Tabel 3.

Tabel 3. Nilai Turbiditas Sampel Setiap Perlakuan (NTU)

Perlakuan (i) Total (Yi) Rata-Rata

PAC (i3) 0.04 0.01

Tepung biji kelor (i2) 2.55 0.85

Tawas (i4) 3.62 1.21

Kontrol (i1) 55.30 18.43

61.51 20.50

Tabel 3 dapat digunakan untuk melakukan proses analisa keragaman hasil. Hasil analisa sidik ragam menunjukkan bahwa pada taraf kepercayaan 99% jenis perlakuan berpengaruh nyata terhadap penurunan turbiditas. Uji BNT 5% dan 1% menunjukkan bahwa rata-rata hasil perlakuan koagulan tepung biji kelor, PAC, dan tawas berbeda nyata dengan perlakuan kontrol. Rata-rata hasil perlakuan setiap koagulan juga berbeda nyata satu sama lain.

Nilai rata-rata turbiditas sampel pada masing-masing perlakuan diambil untuk dimasukkan ke dalam perhitungan. Persentase penurunan turbiditas setiap koagulan dihitung menggunakan sebuah persamaan. Persentase penurunan turbiditas sampel setelah proses koagulasi oleh masing-masing koagulan disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 2.

Gambar 2. Pengaruh Jenis Koagulan terhadap Penurunan Turbiditas Air Baku

(6)

partikel koagulan berukuran 100 atau 200 mesh (Pandia dan Husin, 2005). Penurunan turbiditas hasil koagulasi dengan tawas pada penelitian ini lebih tinggi daripada penelitian Amir dan Isnaniawardhana (2010) yang hanya sebesar 92.47%, hal ini disebabkan pH awal pada masing-masing air baku berbeda. pH air baku pada penelitian ini sebesar 7.82, sedangkan pH air baku penelitian Amir dan Isnaniawardhana sebesar 7.15. Sebagaimana Shammas (2001) dalam Amir dan Isnaniawardhana (2010) menyatakan bahwa pH mempunyai peranan penting dalam keberlangsungan proses koagulasi-flokulasi.

Tabel 4.Kadar Warna Sampel Setiap Perlakuan (Pt-Co)

Perlakuan ( i ) Total (Yi) Rata-Rata

PAC (i3) 4.27 1.42

Tawas (i4) 6.42 2.14

Kontrol (i1) 51.61 17.20

75.17 25.06

Tabel 4 dapat digunakan untuk melakukan proses analisa keragaman hasil. Hasil analisa sidik ragam menunjukkan bahwa pada taraf kepercayaan 99% jenis perlakuan berpengaruh nyata terhadap penurunan kadar warna. Uji BNT 5% dan 1% menunjukkan bahwa rata-rata hasil setiap perlakuan berbeda nyata satu sama lain.Nilai rata-rata kadar warna sampel pada masing-masing perlakuan diambil untuk dimasukkan ke dalam perhitungan. Persentase penurunan kadar warna setiap jenis koagulan dihitung menggunakan sebuah persamaan. Persentase penurunan kadar warna sampel setelah proses koagulasi oleh setiap jenis koagulan disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 3.

Gambar 3. Pengaruh Jenis Koagulan terhadap Penurunan Kadar Warna Air Baku

(7)

sedikit terhambat. Penurunan kadar warna hasil koagulasi dengan tepung biji kelor paling rendah daripada hasil koagulasi dengan koagulan lain. Karena warna dalam air dapat disebabkan oleh ion-ion metal alam dan zat-zat organik. Warna air sungai kebanyakan disebabkan oleh zat-zat organik dari limbah domestik sehingga memang lebih cocok terkoagulasikan oleh koagulan yang bersifat anorganik seperti PAC dan tawas.

Tabel 5. Nilai TSS Setiap Perlakuan (mg/L)

Perlakuan ( i ) Total (Yi) Rata-Rata

Tawas (i4) 0.0030 0.0010

PAC (i3) 0.0181 0.0060

Kontrol (i1) 0.0407 0.0136

0.2045 0.0682

Nilai rata-rata TSS sampel pada masing-masing perlakuan diambil untuk dimasukkan ke dalam perhitungan. Persentase penurunan TSS setiap jenis koagulan dihitung menggunakan sebuah persamaan. Persentase penurunan TSS sampel setelah proses koagulasi oleh setiap jenis koagulan disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 4.

Gambar 4. Pengaruh Jenis Koagulan terhadap Penurunan TSS Air Baku

(8)

dalam air. Kenaikan TSS oleh koagulan tepung biji kelor dikarenakan waktu tunggu analisa yang terlalu lama sehingga terjadi proses dekomposisi koloid pada sampel. Selain itu ukuran koagulan juga mempengaruhi kondisi tersebut. Ukuran koagulan yang tidak seragam pada Tepung Biji Kelor menyebabkan partikel-partikelnya tertinggal dan mengkoagulasi kembali (restabilisasi). Sehingga pada saat proses penyaringan, berat kertas saring menjadi bertambah. Restabilisasi ini juga disebabkan air sampel yang terlalu lama dibiarkan lebih dari satu minggu sehingga adsorbsi kation oleh partikel koloid menjadi berlebih, hal ini mengakibatkan tidak semua partikel dapat diendapkan, sebagian pertikel masih dapat disaring dan tertahan oleh kertas saring (Budiman dkk., 2008).

SIMPULAN

Tepung biji kelor mampu menurunkan turbiditas sebesar 95.39%, kadar warna sebesar 75.07%, dan menyebabkan kenaikan TSS sebesar 170.270 %. PAC mampu menurunkan turbiditas sebesar 99.95%, kadar warna sebesar 91.73%, dan TSS sebesar 55.528%. Tawas mampu menurunkan turbuditas sebesar 93.44%, kadar warna sebesar 87.55%, dan TSS sebesar 93.366 %. Jenis koagulan yang paling efektif dalam menjernihkan air adalah PAC.

DAFTAR PUSTAKA

Amagloh, F. K., dan Yarn, A. 2009. Effectiveness of Moringa oleifera Seed as Coagulant for Water Purification. African Journal of Agricultural Research 4 (1): 119-123

Amir, R., dan Isnaniawardhana, J.N. 2008. Penentuan Dosis Optimum Aluminium Sulfat dalam Pengolahan Air Sungai Cileueur Kota Ciamis dan Pemanfatan Resirkulasi Lumpur dengan Parameter pH, Warna, Kekeruhan, dan TSS. Jurnal Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung.

Budi, S.S. 2006. Penurunan Fosfat dengan Penambahan Kapur (Lime), Tawas dan Filtrasi Zeolit pada Limbah Cair (Studi Kasus RS Bethesda Yogyakarta). Tesis Magister. UNDIP. Semarang

Budiman, A., Wahyudi. C., Irawaty, W., dan Hindarso, H. 2008. Kinerja Koagulan Poly Aluminium Chloride (PAC) dalam Penjernihan Air Sungai Kalimas Surabaya Menjadi Air Bersih. Widya Teknik 7(1): 25-34.

Bulson, P. C., Johnstone, Gibbons, dan W. H. Funk. 1984.Removal and inactivation of Bacteria

During Alum Treatment of a Lake. Applied and Environmental Microbiology 48 (2): 425-430.

Chandra. 1998. Penentuan Dosis Optimum Koagulan Ferro Sulfat–Kapur, Flokulan Chemifloce

dan Besfloc serta Biofloculan Moringa oleifera dalam Pengolahan Limbah Cair Pabrik Tekstil, Skripsi Sarjana. UNPAR. Bandung

Hakiki, R. 2010. Penentuan Zat Pereduksi pada Gliserin dengan Menggunakan Spektrofotometer UV-Visible. Skripsi Sarjana. USU. Medan

Pandia, S., dan Husin, A. 2005. Pengaruh Masa dan Ukuran Biji Kelor pada Proses Penjernihan Air. Jurnal Teknologi Proses 4(2): 26-33.

Postnote. 2002. Access to water in developing countries. February 9, 2012. <www.parliament.uk/documents/post/pn178pdf>.

Rambe, A. M. 2009. Pemanfaatan Biji Kelor (Moringa oleifea) sebagai Koagulan Alternatif dalam Proses Penjernihan Limbah Cair Industri Tekstil. Tesis Magister. USU. Medan

Republik Indonesia. 2001. Undang-Undang Nomor 82 Tahun 2001 Tentang Pengendalian

Pencemaran Air.Menteri Lingkungan. Jakarta

Rumapea, N. 2009. Penggunaan Kitosan dan Polyaluminium Chloride (PAC) untuk