PERBAIKAN KUALITAS AIR HUJAN MENGGUNAKAN
KARBON AKTIF BATU BATA LIMESTONE DAN
ZEOLIT UNTUK AIR MINUM
Yuliyanto Sentoso, Meilani, S. Syafalni
School of Civil Engineering, Universitas Bina Nusantara 11480 Jakarta, Indonesia
ABSTRAK
Kebutuhan air bersih di bumi semakin lama semakin meningkat, namun berbanding terbalik dengan ketersediaan yang semakin lama semakin menipis. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan komposisi dan urutan dari bahan untuk menjadikan filter air hujan menjadi air minum, yaitu zeolit, karbon aktif, batu bata dan limestone, dan mendapatkan hasil yang sesuai dengan Standard Indonesia Permenkes (Peraturan Menteri Kesehatan) No. 492 Tahun 2010 Tentang Persyaratan Kualitas Air Minum. Pertama, yang dilakukan adalah mencari kadar optimum dari setiap material, kemudian dilakukan percobaan untuk menentukan urutan dan kecepatan yang dapat mendapatkan hasil yang paling baik. Kemudian, analisa perubahan yang terjadi, juga menguji komposisi kimia yang ada di hasil dari percobaan. Didapatkan bahwa zeolit sebagai lapisan atas, limestone sebagai lapisan tengah, dan karbon aktif sebagai lapisan bawah adalah urutan yang paling baik dengan komposisi 175 gram/5L untuk masing-masing material, dan kecepatan yang paling baik adalah 25 ml/menit. (YS)
Kata Kunci : Air Hujan, Air Minum, Zeolit, Karbon Aktif, Limestone, Batu Bata, Peraturan Menteri
Kesehatan.
PENDAHULUAN
Kebutuhan makhluk hidup akan air bersih di bumi lambat laun akan semakin meningkat, yang berbanding terbalik dengan ketersediaan air bersih di bumi yang lambat laun semakin menipis. Sekitar 70% dari permukaan bumi ditutupi oleh air, akan tetapi hanya 3% yang dapat dipakai untuk memenuhi keperluan sehari-hari dimana sebagian besar dari air yang dapat dikonsumsi tersebut adalah es yang membeku di daerah kutub utara dan kutub selatan bumi, juga air tanah yang sangat dalam dan hanya sebagian kecilnya berada di sungai, danau dan lain sebagainya.
Sebagian orang masih menggunakan air hujan untuk keperluan sehari-hari bahkan mengkonsumsinya dengan merebusnya terlebih dahulu. Menurut BMKG, hujan di kota Jakarta termasuk kedalam golongan hujan asam, dikarenakan pH (tingkat keasaman) dibawah ambang batas air hujan normal yaitu 5,6. Dengan pernyataan tersebut, air hujan tidak layak untuk dikonsumsi secara langsung dikarenakan tingkat keasaman yang tidak cocok untuk dikonsumsi dan dapat mengganggu kesehatan dari konsumen. Oleh sebab itu, perlu adanya pengelolaan air bersih yang tepat untuk mengolah air hujan menjadi air minum yang memenuhi persyaratan dari segi kualitas maupun kuantitas agar layak untuk dikonsumsi oleh konsumen.
Perencanaan dan perancangan sistem filterisasi untuk membuat air hujan menjadi layak untuk diminum dengan menggunakan standar kelayakan air minum dari World Health Organisation (WHO), Persyaratan Permenkes Indonesia. Tahapan pertama yang dilakukan adalah menentukan bahan yang digunakan sebagai filter dan mencari komposisi dari seluruh bahan yang akan digunakan. Tahapan kedua yang dilakukan adalah mencari urutan dari komposisi bahan hingga mendapatkan hasil yang paling memenuhi standar fisik dan kimiawi sesuai dengan Departemen Kesehatan dan WHO.
Penelitan ini bertujuan untuk, pertama, mendapatkan komposisi dari bahan yang digunakan untuk melakukan filterisasi air hujan menjadi air minum. Kedua, Mendapatkan hasil air minum sesuai dengan standar fisik dan kimiawi (mayor ion kation, yang terdiri dari kalsium (Ca2+), magnesium (Mg2+), natrium (Na+) dan kalium (K+) dan mayor ion anion, yang terdiri dari bikarbonat (HCO3-), karbonat (CO32-), sulfat (SO42-) dan klorida (Cl-)) dari peraturan yang dikemukakan oleh WHO dan Departemen Kesehatan Republik Indonesia.
METODE PENELITIAN
Material yang digunakan karbon aktif, zeolite, batu bata, limestone yang dipanaskan dengan suhu 600oC. Sebelum dilakukan percobaan, material di cuci terlebih dahulu. Zeolit, di rendam menggunakan larutan NaCl 1 N selama 24 jam. Dan Karbon Aktif, direndam menggunakan larutan NaOH 1 N selama 48 jam. Lalu keduanya di keringkan menggunakan oven dengan suhu 115oC selama 24 jam. Limestone di panaskan menggunakan pemanas, secara bertahap. Berawal dengan 200oC, lalu setelah 15 menit suhu dinaikan 100oC menjadi 300oC, kemudian setelah 15 menit di naikan kembali hingga akhirnya mencapai suhu 600oC.
Tiap material yang digunakan di pisahkan menjadi 3 variasi ukuran, ukuran besar yang lolos saringan No. 4 dan tertahan pada saringan No. 8, ukuran sedang yang lolos saringan No. 8 dan tertahan pada saringan No. 10, dan ukuran kecil yang lolos saringan No. 10 dan tertahan pada saringan No. 16.
Tiap ukuran di pisahkan kembali menjadi 10 variasi berat untuk diuji, ukuran yang di gunakan adalah 0,5 gram, 1 gram, 3 gram, 5 gram, 7 gram, 10 gram, 15 gram, 20 gram, 25 gram, 30 gram.
Sampel diuji dengan mencampurkan air hujan sebanyak 200 ml di sebuah wadah dan diaduk dengan diputar-putar / dikocok selama 20 detik secara manual, lalu di cek perubahan pH, konduktivitas dan TDS yang dialami oleh air hujan yang telah di campur dengan material secara berkala, yaitu setiap 15 menit sekali dalam 60 menit. Percobaan ini dilakukan sebanyak 3 kali untuk masing-masing variasi yang ada, untuk didapatkan nilai pH, konduktivitas dan TDS rata-rata. Lalu dibandingkan untuk sampel 5000 ml untuk mendapatkan massa yang diperlukan dalam melakukan percobaan kolom.
Berdasarkan penelitan tersebut, maka di dapatkan 4 macam variasi yang dilakukan menggunakan sistem filterisasi kolom, adalah sebagai berikut: pertama, Zeolite sebagai lapisan atas, karbon aktif sebagai lapisan tengah, dan limestone atau batu bata sebagai lapisan bawah. Kedua, Zeolite sebagai lapisan atas, limestone atau batu bata sebagai lapisan tengah, dan karbon aktif sebagai lapisan bawah. ketiga, Limestone atau batu bata sebagai lapisan atas, karbon aktif sebagai lapisan tengah, dan zeolite sebagai lapisan bawah. Terakhir, Campuran secara merata antara ketiga material. Sepert yang tertera pada Tabel 1. Dengan 3 variasi debit air yang keluar dari pipa yaitu, 25 ml/mnt, 50 ml/mnt, 75 ml/mnt.
Tabel 1 Variasi yang dilakukan menggunakan sistem filterisasi kolom Variasi Lapisan Bawah Lapisan Tengah Lapisan Atas Pertama Zeolit Karbon Aktif Limestone/Batu bata
Kedua Zeolit Limestone/Batu bata Karbon Aktif Ketiga Limestone/Batu bata Zeolit Karbon Aktif
Keempat Campuran Ketiga Material
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penentuan Komposisi Kolom – Pertimbangan Segi Dosis
Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat dilihat dari perubahan pH rata-rata yang terjadi pada saat material dimasukan ke dalam sampel air hujan. Pada Gambar 1 dapat disimpulkan bahwa zeolit membuat pH rata-rata sampel meningkat drastis, ukuran besar yaitu zeolit yang lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 adalah material yang paling tinggi kenaikan pH rata-ratanya. Untuk Karbon aktif membuat pH rata-rata sampel meningkat namun tidak terlalu tinggi, ukuran besar yaitu karbon aktif yang lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 adalah material yang paling tinggi kenaikan pH rata-ratanya pada
Gambar 2. Untuk limestone yang telah dipanaskan 600oC membuat pH rata-rata sampel meningkat drastis, ukuran kecil yaitu limestone yang lolos saringan No. 10 tertahan saringan No. 16 adalah material yang paling tinggi kenaikan pH rata-ratanya pada Gambar 3. Untuk batu bata membuat pH rata-rata sampel meningkat tidak terlalu tinggi, ukuran kecil yaitu batu bata yang lolos saringan No. 10 tertahan saringan No. 16 adalah material yang paling tinggi kenaikan pH rata-ratanya pada Gambar 4.
Gambar 1 Grafik perbandingan antara dosis dari material zeolit dengan perubahan pH rata-rata
Gambar 2 Grafik perbandingan antara dosis dari material karbon aktif dengan perubahan pH rata-rata
Gambar 3 Grafik perbandingan antara dosis dari material limestone dengan perubahan pH rata-rata
Gambar Error! No text of specified style in document. Grafik perbandingan antara dosis dari material batu dengan perubahan pH rata-rata
Dari hasil diatas, yang diambil menjadi material untuk menjadi material untuk kolom adalah sebagai berikut: zeolit, lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 (ukuran besar), karbon aktif, lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 (ukuran besar), limestone, lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 (ukuran besar). Dipilihnya ukuran-ukuran tersebut, dikarenakan oleh tingginya pH yang dapat dicapai dibandingkan dengan kedua ukuran lainnya. Untuk material ketiga, dipilihnya limestone dibandingkan dengan batu bata, dikarenakan kenaikan pH yang sangat siknifikan dan juga tidak berubahnya dari konduktivitas dan TDS.
Penentuan Komposisi Kolom – Pertimbangan Segi Dosis
Untuk zeolit, dilihat dari perubahan pH dari seluruh berat memiliki bentuk yang hampir sama. Pada Gambar 4.13 kenaikan pH yang paling tinggi dialami zeolit lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 dengan massa 30 gram dengan nilai paling tinggi adalah 8,09, kenaikan pH yang paling rendah dialami zeolit lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 dengan massa 0,5 gram dengan nilai paling rendah 6,29.
Gambar 5 Grafik perbandingan antara waktu kontak material zeolit dengan perubahan pH Untuk karbon aktif, dilihat dari perubahan pH dari seluruh berat memiliki bentuk yang hampir sama. Pada Gambar 4.16 kenaikan pH yang paling tinggi dialami karbon aktif lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 dengan massa 30 gram dengan nilai paling tinggi adalah 6,90, kenaikan pH yang paling rendah dialami karbon aktif lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 dengan massa 0,5 gram dengan nilai paling rendah 5,28.
Untuk limestone, dilihat dari perubahan pH dari seluruh berat memiliki bentuk yang hampir sama. Pada Gambar 4.19 kenaikan pH yang paling tinggi dialami limestone lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 dengan massa 30 gram dengan nilai paling tinggi adalah 8,04, kenaikan pH yang paling rendah dialami
limestone lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 dengan massa 0,5 gram dengan nilai paling rendah
7,74.
Gambar 7 Grafik perbandingan antara waktu kontak material limestone dengan perubahan pH Dari hasil diatas, yang diambil menjadi dosis material untuk menjadi dosis material untuk kolom adalah sebagai berikut: untuk zeolit, lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 (ukuran besar) dosis yang digunakan adalah berat 7 gram, untuk karbon aktif, lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 (ukuran besar) dosis yang digunakan adalah berat 7 gram dan untuk limestone hasil kalsinasi 600oC, lolos saringan No. 4 tertahan saringan No. 8 (ukuran besar) dosis yang digunakan adalah berat 7 gram. Dipilihnya berat-berat tersebut, dikarenakan oleh tidak terlalu tingginya kenaikan yang dicapai, dan diharapkan pada saat dilakukannya percobaan filter kolom hasil yang didapat tidak melawati standar yang ada.
Tabel 2 Tabel perbandingan hasil dengan standart Indonesia Permenkes (Peraturan Menteri Kesehatan) No. 492 Tahun 2010 tentang persyaratan kualitas air minum
Parameter Variasi Debit Air Keluar Min Max Akhir Standar Indonesia
pH 1 25 ml/mnt 6,39 8,55 8,55 6,5-8,5 50 ml/mnt 6,78 8,71 8,52 75 ml/mnt 6,82 8,78 8,74 2 25 ml/mnt 6,92 8,49 8,42 50 ml/mnt 6,32 8,57 8,52 75 ml/mnt 6,92 8,72 8,32 3 25 ml/mnt 7,28 8,55 8,20 50 ml/mnt 6,59 8,62 8,26
75 ml/mnt 6,39 8,64 8,25 4 25 ml/mnt 6,82 9,50 9,49 50 ml/mnt 6,32 9,53 9,26 75 ml/mnt 6,35 9,12 8,92 75 ml/mnt 0,00 10,00 0,00
Dari seluruh hasil diatas, ditemukan hanya ada satu variasi yang memenuhi syarat yang dikeluarkan dari Permenkes (Peraturan Menteri Kesehatan) No. 492 Tahun 2010, yaitu variasi kedua (zeolit sebagai lapisan atas, limestone sebagai lapisan tengah, dan karbon aktif sebagai lapisan bawah) dengan debit air 25 ml/mnt.
Tabel 3 Hasil pengujian hasil sampel di PT. UNILAB PERDANA dengan Persyaratan Permenkes (Peraturan Menteri Kesehatan) No. 492 Tahun 2010 tentang persyaratan kualitas air minum
No. Parameter Satuan
Syarat Maksimum Sampel Awal Sampel Akhir Fisik
1 Bau - tidak berbau tidak berbau tidak berbau
2 Warna TCU 15 <1 11
3 TDS mg/L 500 7 61
4 Kekeruhan NTU 5 1 19
5 Rasa - tidak berasa tidak berasa tidak berasa Kimiawi 6 Besi (Fe) mg/L 0,3 <0,00306 0,154 7 Kesadahan mg/L 500 2,3 25,9 8 Khlorida (Cl) mg/L 250 3 14,6 9 Mangan (Mn) mg/L 0,4 <0,00289 <0,00289 10 pH (insitu) 26oC - 6,5-8,5 6 7,4 11 Sulfat (SO42-) mg/L 250 0,7 2,8 12 Sodium (Na) mg/L 200 0,533 12,3 13 bicarbonat (HCO3) mg/L - 8,6 31,7 14 Karbonat (CO3) mg/L - <1,0 <1,0
SIMPULAN DAN SARAN
Dari pengujian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa urutan material yang paling baik adalah zeolit sebagai lapisan atas, limestone sebagai lapisan tengah, dan karbon aktif sebagai lapisan bawah. Dengan komposisi masing-masing adalah 175 gram untuk memfilter 5000 mL air hujan. Dengan debit keluar air adalah 25 mL/s. Hasil yang didapatkan adalah tidak berbau, nilai tingkat warna adalah 11 diamana ambang batas yang diperijinkan adalah 15, nilai TDS adalah 61 dimana ambang batas yang perijinkan adalah 500, dan tidak berasa, namun tingkat kekeruhannya adalah 19 dimana ambang batas yang
perijinkan adalah 5, yang berarti nilai kekeruhan tidak memenuhi standart Permenkes (Peraturan Menteri Kesehatan) No. 492 Tahun 2010 Tentang Persyaratan Kualitas Air Minum, namun dapat dikonsumsi. Persiapan terhadap material dilakukan harus lebih diperhatikan. Dikarenakan pencucian seluruh material harus lebih teliti, karena apabila tidak bersih maka hasil yang didapat akan jauh dari yang seharusnya. Hasil sampel menunjukan bahwa kekeruhan pada hasil masih cukup tinggi, maka perlunya di tambahkan lapisan lagi yang bermanfaat untuk mengurangi kekeruhan, dalam penelitian yang lakukan oleh Nadhiyatul Aidah pada tahun 2010 dengan judul “Efektivitas Batu Bata Sebagai Media Filter Dalam Menurunkan Kekeruhan dan Jumlah Mikroba Pada Air Limbah Tahu”, dapat ditambahkan batu bata di lapisan paling bawah untuk mengurangi kekeruhan. Atau dapat dilakukan pengulangan terhadap kolom dengan komposisi yang sama. Dikarenakan tidak memeperbandingkan persyaratan biologi maka disarankan direbus terlebih dahulu untuk mematikan bakteri sebelum dikonsumsi.
REFRENSI
Abustan, Ismail., Dhalan Irvan., Wah, Chan Kok. (2012). Treatment of Dye Wastewater Using Granular
Activated Carbon and Zeolite Filter. Universiti Sains Malaysia, Pulau Pinang, Malaysia.
Aidah, Nahdhiyatul., Nurjazuli. Nurulllita, Ulfa. (2009). Efektivitas Batu Bata Sebagai Media Filter Dalam
Menurunkan Kekeruhan Dan Jumlah Mikroba Pada Air Limbah Tahu.
Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika. (2014). Tingkat Keasaman Air Hujan Di Indonesia Tahun 2014. http://www.bmkg.go.id/bmkg_pusat/Default.bmkg
Foong Han Yang. (2014). Enhancement of Rainwater Quality Using Limestone, Zeolite & Activated Carbon
Filter for Potable Water. Universiti Sains Malaysia, Nobing Tebal, Penang, Malaysia.
Kilic, Ozen., Anil, Mesut. (2006). Effect of Limestone Characteristic Properties and Calcination
Temperature on Lime Quality. University of Cukurova, Turkey.
Lara, E. Ramirez., Guardiola, R. Miranda., Vasquez, Y. Gracia., Renteria I. Balderas. (2010). Chemical
Composotion of Rainwater in Northeastern Mexico. Ciudad Universitaria, Mexico.
Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010. Tentang Persyaratan Kualitas Air Minum. (2010)
Rahman, Abdur., Hartono, Budi. (2004). Penyaringan Air Tanah Dengan Zeolit Alami Untuk Menurunkan
Kadar Besi Dan Mangan. Universitas Indonesia, Depok.
Syafalni, S., Abustan, Ismail., Brahmana, Aderiza., Farhana Zakaria, Siti Nor., Abdullah, Rohana. (2014).
Peat Water Treatment Using Combination of Cationic Surfactant Modified Zeolite, Granula Activated Carbon, and Limestone. Universiti Sains Malaysia, Pulau Pinang, Malaysia.
Triatmodjo, Bambang. (2009). Hidrologi Terapan. Edisi ke-2. Yogyakarta : Beta Offset Yogyakarta. World Healt Organization Guidelines for Drinking-water Quality 4th Edition. (2011)
World Meteorological Organization. (2014). IPCC. http://www.ipcc.ch/
Yanto. (2011). Penggunaan Zeolit Sebagai Media Penyaring Pada Pengolahan Air Limbah. Domestik. Universitas Soedirman, Purbalingga.
RIWAYAT PENULIS
Yuliyanto Sentoso lahir di kota Jakarta pada 5 Agustus 1992. Penulis menamatkan pendidikan S1 di Universitas Bina Nusantara dalam bidang Teknik Sipil pada Tahun 2014.
