PEMBUATAN SISTEM PENGOLAHAN AIR GAMBUT MENJADI AIR BERSIH LAYAK KONSUMSI MENGGUNAKAN TEKNOLOGI SEDERHANA
Yeza Febriani, Arif Rahman Saleh, Eti Meirina Brahmana
Universitas Pasir Pengaraian [email protected]
Abstrak
Kualitas air bersih pada setiap daerah berbeda-beda tergantung pada keadaan alam dan kegiatan manusia yang terdapat di daerah tersebut. Kecamatan Bonai Darussalam merupakan daerah dataran rendah dan berawa, 80% dari luas daerahnya merupakan lahan gambut. Beberapa desa yang terletak di Kecamatan Bonai Darussalam Kabupaten Rokan Hulu masih menemukan kesulitan dalam memperoleh air bersih dikarenakan daerah ini merupakan daerah air gambut yang berwarna kuning kecoklatan yang memiliki tingkat keasaman dan zat organik tinggi sehingga menimbulkan bau yang sangat pekat.
Selama ini masih belum ada pengolahan air gambut menjadi air bersih dan layak konsumsi di desa-desa tersebut. Masyarakat desa selama ini menghabiskan uang sebanyak Rp. 20.000 perhari untuk membeli air bersih guna keperluan makan, minum, memasak, serta keperluan rumah tangga lainnya. Harga air bersih di desa tersebut Rp. 2000 per 25 liternya, Rata-rata masyarakat membutuhkan air sebanyak 500 liter per hari untuk memenuhi kebutuhan rumah tangganya, sedangkan tingkat pendapatan rata-rata masyarakat desa setiap bulannya berkisar antara 1.5 sampai dengan 2 juta rupiah. Kondisi ini menyebabkan masyarakat desa sangat terbebani, sehingga banyak dari Air gambut merupakan jenis air yang banyak tersedia di sekitar kawasan hutan lahan rawa gambut. Air ini sesungguhnya tidak layak untuk diminum, sehingga perlu pengolahan terlebih dahulu sebelum siap untuk dikonsumsi dikarenakan tidak memenuhi persyaratan standar kualitas air bersih layak konsumsi. Beberapa desa yang terletak di Kecamatan Bonai Darussalam Kabupaten Rokan Hulu masih menemukan kesulitan dalam memperoleh air bersih dikarenakan daerah ini merupakan daerah air gambut. Masyarakat desa selama ini menghabiskan uang sebanyak Rp. 20.000 perhari untuk membeli air bersih guna keperluan makan, minum, memasak, serta keperluan rumah tangga lainnya. Untuk mengolah air gambut dibutuhkan beberapa tahapan mulai dari netralisasi, aerasi, koogulasi-flokulasi, dan filtrasi. Telah dibuat sebuah produk berupa sistem penyaringan air gambut menggunakan teknologi sederhana dengan kapasitas penyaringan 500 liter/jam yang terdiri dari beberapa bagian yaitu Tangki Air Baku, Sistem Pengaduk, Sistem Aerasi, Sistem Pemipaan dan Sistem Penyaring (filter). Media yang digunakan adalah batu kerikil, mangan zeolit, pasir silika dan karbon aktif. Seluruh media penyaringan ditempatkan pada 3 buah tabung filter ukuran 6 in. Hasil pengujian sampel air hasil penyaringan menunjukkan bahwa teknologi sederhana penyaringan air gambut menjadi air bersih telah bekerja dengan baik dan sesuai dengan PERMENKES No : 416/Menkes/PER/IX/1990.
masyarakat akhirnya masih menggunakan air gambut untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari mereka tanpa melalui proses pengolahan terlebih dahulu dikarenakan tidak ada pilihan lain.
Bagi masyarakat yang tidak mampu membeli air bersih selama ini hanya dengan mengandalkan air hujan untuk memenuhi kebutuhan air bersih. Sementara air hujan bukanlah air yang baik untuk dikonsumsi, tetapi mereka tidak punya pilihan selain bergantung pada air hujan. Namun permasalahan lain timbul disaat musim kemarau tiba, ketika ketersedian air hujan habis dan musim kemarau masih panjang. Jika sudah seperti ini, mereka tetap mengandalkan air gambut untuk memenuhi kebutuhan airnya mulai dari mandi, mencuci, masak, bahkan untuk air minum. Sebagian masyarakat yang mampu sudah banyak yang mencoba membuat sumur bor untuk memenuhi kebutuhan air bersih, namun hasilnya juga tidak sesuai dengan yang diharapkan. Hal ini disebabkan karena daerah tersebut dikelilingi oleh rawa, membuat air tanah dengan kedalaman 30-50 meter sudah dipengaruhi oleh air rawa. Sehingga air yang dihasilkan dari sumur bor rata-rata masih
berwarna dan terdapat endapan seperti air gambut.
Masyarakat desa masih belum memahami efek dan dampak yang tidak baik terhadap kesehatan yang ditimbulkan dari pemakaian air gambut secara terus menerus. Sampai saat ini belum ada pula masyarakat yang mengetahui cara pengolahan air gambut menjadi air bersih yang layak konsumsi. Pengolahan air gambut sesuai standar dengan teknologi sederhana merupakan salah satu solusi untuk memenuhi kebutuhan air bersih masyarakat di desa agar dapat dimanfaatkan dengan baik karena air gambut merupakan salah satu potensi sumber air permukaan yang dapat digunakan sebagai bahan baku pengolahan air bersih.
Teknologi sederhana tersebut dibuat dengan memanfaatkan bahan yang murah dan mudah didapat. Bahan-bahan yang digunakan adalah kerikil, pasir silika, arang, ijuk, tanah liat, kapur gamping, tawas, kaporit dan beberapa bahan yang lain. Sistem pengolahan ini bekerja dengan beberapa rangkaian proses yaitu netralisasi, aerasi, koagulasi-flokulasi, sedimentasi dan filtrasi. Sistem ini dapat menghasilkan air dengan kapasitas 500 liter per jam.
2. METODOLOGI
Metodologi pelaksanaan kegiatan penelitian ini sebagai berikut:
1. Proses Pembuatan Alat teknologi Sederhana Sistem Pengolahan Air Gambut Menjadi Air Bersih
Peralatan yang digunakan terdiri dari: a. Tangki Penampung
b. Pompa Aerasi c. Filter
Untuk mengolah air gambut, proses yang digunakan sangat bergantung pada kondisi kualitas air bakunya yang sesuai dengan PERMENKES RI NO.416/Menkes/Per/ IX/1990, yaitu pH 5,5 kekeruhan 28 NTU, tingkat intensitas warna yang sangat tinggi 347 Pt-Co, besi 0,62 mg/l, zat organik 18,4 mg/l dan total coliform 17x102 MPN. Tahapan proses pengolahan yang dilakukan antara lain:
2.1 Proses Netralisasi
Netralisasi merupakan proses agar pH air itu normal. Ketidaknormalan pH air ini disebabkan oleh pemasukan asam atau basa. pH air secara alami berkisar antara 4 sampai 9, dan secara teoristis pH dari 0 sampai 14. pH=0 disebut sangat asam dan pH=14 disebut sangat basa, sedangkan pH=7 menunjukkan netral pada suhu 25 oC. Netralisasi dalam pengolahan air gambut adalah mengatur pH air baku (gambut) yang bersifat asam pH< 7 menjadi netral/ normal (pH 7-8), dengan cara pembubuhan alkali. Cara yang paling mudah dan murah yaitu dengan membubuhkan CaO (kapur tohor) atau CaCO3 (batu gamping).
2.2 Proses Oksidasi
Proses ini untuk menghilangkan kandungan zat besi atau mangan, cara pengolahannya harus disesuaikan dengan bentuk senyawa besi dan mangan dalam air yang akan diolah. Proses penghilangan besi dan mangan dengan cara oksidasi dapat dilakukan dengan tiga macam cara yakni : Oksidasi dengan udara atau aerasi, Oksidasi dengan khlorine
(khlorinasi) dan Oksidasi dengan kalium permanganat.
2.3 Proses Koagulasi-Flokulasi
Proses koagulasi flokulasi dalam pengolahan air minum sangat penting untuk ditinjau lebih jauh karena mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap proses purifikasi air berikutnya dan kualitas air produksi (Sutapa, 2011). Partikel koloid yang sulit mengendap dapat digumpalkan, sehingga membentuk grup partikel yang lebih besar dan berat yang dengan cepat dapat diendapkan atau disaring. Untuk itu perlu bak koagulasi untuk mendapatkan proses koagulasi yang efektif. Proses koagulasi dibagi menjadi dua tahap yang pertama yaitu koagulasi partikel-partikel kotoran menjadi flok-flok yang masih halus/kecil dengan cara pengadukan cepat segera setelah koagulan dibubuhkan. Tahap ini disebut dengan pencampuran cepat dan prosesnya dilakukan pada bak pencampur cepat (mixing basin). Tahap selanjutnya adalah proses pertumbuhan flok agar menjadi besar dan stabil yaitu dengan cara pengadukan lambat pada bak flokulator. Proses tersebut dinamakan flokulasi. Dengan demikian untuk proses koagulasi diperlukan dua buah bak yakni untuk bak pencampur cepat dan bak flokulator. Dari semua proses pengolahan air bersih secara umum, disinyalir bahwa tahap koagulasi flokulasi merupakan tahap penting karena mempengaruhi efektivitas tahap pengolahan air berikutnya (Sutapa I. (2003), Xu, R. et al, (2006), Zhan, H et al (2004)).
2.4 Proses Pengendapan (Sedimentasi)
Proses sedimentasi merupakan proses pengendapan dimana masing-masing partikel tidak mengalami perubahan bentuk, ukuran, maupun kerapatan selama proses pengendapan berlangsung.
2.5 Proses Penyaringan/Filtrasi
Merupakan proses penyaringan untuk menghilangkan zat padat tersuspensi dalam air melalui media berpori. Zat padat tersuspensi dihilangkan pada waktu air melalui lapisan media filter. Media filter biasanya pasir atau kombinasi dari pasir, antracite, garnet, ilmeniet, polystirene dan lainnya.
3. HASIL
1. Pembuatan Alat teknologi Sederhana Sistem Pengolahan Air Gambut Menjadi Air Bersih
Tangki Air baku
Tangki air baku yang digunakan berkapasitas 550 liter dengan bahan plastik PE. Dengan diameter 80 cm dan tinggi 135 cm. Tangki ini berfungsi sebagai wadah penampungan air baku dan juga sebagai tempat terjadinya proses koogulasi-flokulasi dan proses aerasi. Pada tangki ini tersedia dua saluran keluar. Saluran keluar pertama berfungsi sebagai saluran pembuangan lumpur endapan dan saluran kedua berfungsi sebagai saluran keluar air dari tangki menuju filter. Saluran masuk pada tangki ada dua buah, saluran pertama sebagai saluran masuk air baku dari pompa dan saluran kedua sebagai saluran udara dari blower untuk proses aerasi.
Sistem Pengaduk
Sistem pengaduk berfungsi untuk mengaduk larutan tawas sebagai koogulan. Sistem pengaduk ini terdiri dari Motor Listrik dengan daya ¼ HP. Karena putaran yang dihasilkan
motor sebesar 1500 rpm sedangkan untuk proses pengadukan dibutuhkan putaran maksimal 150 rpm maka digunakan transmisi rantai untuk mereduksi putaran motor dengan perbandingan ukuran roda gigi 1:10. Kemudian putaran diteruskan menggunakan poros berdiameter ½ inchi dengan panjangan 120 cm yang ditopang menggunakan dua buah bantalan. Pada bagian bawah poros dipasangkan sudu pengaduk menggunakan plat besi ukuran 30 mm dengan panjang 15 cm. Rangkaian sistem pengaduk dibuatkan rangka terpisah untuk mempermudah proses pemasangan dan perawatan. Dalam proses kerjanya sistem ini tidak bekerja terus menerus karena untuk mencampurkan larutan tawas dan air baku hanya dibutuhkan waktu selama 3 menit.
Sistem Aerasi
Sistem aerasi berfungsi untuk menghilangkan kandungan zat besi atau mangan, proses ini dilakukan dengan udara atau aerasi. sama hal nya dengan sistem pengadukan sistem aerasi ini juga dibuat untuk bekerja secara otomatis.
baku digunakan blower dengan daya 450 Watt dan diameter keluaran blower 3 inchi. Blower ini mampu menghembuskan udara kedalam tangki dengan kecepatan aliran udara sebesar 15 m/s. Pada bagian dasar tangki sebagai saluran keluar udara dibuat rangkaian pipa PVC diameter ¾ inchi dengan bentuk rangkaian persegi panjang (30 x 50 cm). Disetiap bagian dibuat lubang sebesar 8 mm sebagai saluran keluar udara. Sistem ini bekerja selama proses pengadukan dan pengendapan campuran air baku dan larutan tawas. Dibutuhkan waktu selama 10 menit untuk melakukan proses aerasi. blower aerasi diletakkan dibagian atas tangki berdekatan dengan sistem pengaduk.
Menara air
Untuk pertimbangan faktor keamanan dan kekuatan yang berkaitan dengan umur pakai maka bahan yang digunakan untuk menara air bahan besi profil. Selain itu untuk meningkatkan tekanan dan kecepatan air keluar tangki maka maka menara dibuat setinggi 2.8 m. Rangka menara dibuat menggunakan besi profil L (40x40 mm) dengan ukuran 120x120 cm. Pada bagian atas rangka dibuat kedudukan untuk sistem pengaduk dan aerasi menggunakan besi Profil L yang memiliki ukuran yang sama dengan rangka.
Pompa Air
Pompa air digunakan untuk memindahkan air baku dari sumur ke tangki air baku. Pompa yang digunakan memiliki daya hisap sampai
dengan 9 meter dengan kapasitas keluaran sebesar 39 liter/menit. Maka dengan kapasitas tangki air sebesar 550 liter dibutuhkan waktu sekitar 15 menit. Pompa ini bekerja secara otomatis, apabila saluran keluar menuju tangki dibuka maka pompa aka menyala dengan sendirinya dan melakukan pengisian. Saringan Air (filter)
Filter digunakan untuk menghilangkan zat padat tersuspensi dalam air melalui media berpori. Pemilihan media disesuaikan dengan kondisi air baku. Sesuai dengan hasil pengujian awal air baku mengandung zat besi, tingkat kekeruahannya tinggi dan mengandung lumpur. Sesuai dengan karakter air baku tersebut maka media yang dipilih untuk melakukan penyaringan adalah kerikil, Mangan Zeolite, Pasir Silika dan karbon Aktif. Wadah media dibuat menggunakan pipa PVC dengan diameter 8 inchi dengan tinggi 130 cm. Bagian bawah ditutup menggunakan dop dan bagian atas ditutup menggunakan reducer dari ukuran 8 inch ke ukuran 4 inch dan dilengkapi dengan tutup yang dapat dibuka untuk proses pencucian dan perawatan. Air yang akan disaring mengalir dari bawah menuju ke bagian atas filter. Pada filter ini juga dilengkapi dengan sistem pemipaan yang dapat digunakan untuk melakukan backwash. Jumlah filter yang digunakan sebanyak tiga buah dengan susunan ketinggian media yang berbeda antara filter. Filter pertama bekerja untuk menyaring kadar lumpur, zat besi dan filter
kedua bekerja untuk menjernihkan dan menghilangkan bau.
Dari posisi masuk dan keluar air dari filter berjarak 100 cm. Saluran masuk berjarak 15 cm dari dasar dan saluran keluar berjarak 15 cm dari tutup sehingga lapisan media penyaringan diatur sesuai ketinggian tersebut. Pada filter pertama lapisan bawah diisi kerikil (ukuran 5 mm) dengan ketinggian 20 cm dari dasar. Antar media diberi busa penyaring (bentuk potongan bulat) yang biasa digunakan pada akuarium. Selanjutnya diisi dengan Mangan Zeolit setinggi 20 cm, lapisan berikutnya pasir silika setinggi 60 cm, lapisan karbon aktif 10 cm dan dibagian paling atas diisi kembali dengan kerikil dengan ketinggian 20 cm.
Untuk filter yang kedua lapisan bawah diisi kerikil (ukuran 5 mm) dengan ketinggian 20 cm dari dasar. Selanjutnya diisi dengan Mangan Zeolit setinggi 10 cm, lapisan berikutnya pasir silika setinggi 50 cm, lapisan karbon aktif 30 cm dan dibagian paling atas diisi kembali dengan kerikil dengan ketinggian 20 cm.
Gambar 1. Media Filter (Kerikil, Silika, Karbon aktif)
Hasil pengujian sampel air di Laboratorium kesehatan daerah kabupaten Rokan Hulu menggunakan dua buah filter menunjukkan bahwa terdapat kadungan timbal dan mangan yang masih melebihi batas maksimal (MN 13,22 dan Pb 3,53). Berdasarkan kondisi tersebut dilakukan penambahan satu buah filter yang hanya menggunakan karbon aktif sebagai medianya. Karbon aktif dipilih karena memiliki kemampuan untuk menyerap logam berat.
Gambar 2. Tabung Filter 2. Instalasi dan Uji Coba Sistem Penyaringan
di Lokasi
Setelah dilakukan pembuatan dan pengujian di Kampus Universitas Pasir Pengaraian sistem penyaringan air gambut dibawa menuju lokasi. Dilakukan instalasi seluruh bagian dari sistem penyaringan air gambut dimulai dari Pemasangan tangki air
baku diatas menara, pemasangan sistem pengaduk, sistem aerasi, pompa air baku dan pengisian media pada saringan, instalasi pemipaan pada saringan dan dilanjutkan dengan pengujian akhir.
Gambar 3. Instalasi di Lokasi 3. Pengujian Laboratorium
Pengujian sampel air menggunakan dua buah filter dengan media bertingkat telah dilakukan di Laboratorium Kesehadatan Daerah (LABKESDA) Dinas Kesehatan Kabupaten Rokan Hulu. Berdasarkan Laporan Hasil Uji SementaraNo.443.52/LHUS/LABKESDA/20 16.0090 tentang pemeriksaan air bersih Permenkes 416/Menkes/PER/IX/1990 untuk sampel setelah pengujian pada parameter Fisika, Kimia dan Kimia Organik dinyatakan bahwa hasil pengujian Tidak Memenuhi Syarat sebagai air bersih sesuai dengan PERMENKES karena kadar Mangan dan
Timbal melebihi batas maksimum (Mangan 13,22 mg/l dan Timbal 3,53 mg/l). Keadaan ini disebabkan karena buruknya kualitas air baku sehingga harus dilakukan penambahan media penyaringan. Akan tetapi untuk kandungan yang lain telah memenuhi syarat diantaranhya tidak berbau, tidak berasa dan nilai TDS nya hanya 98 (hasil terlampir) Berdasarkan kondisi tersebut diatas maka dilakukan penambahan satu buah filter yang hanya menggunakan satu media yaitu karbon aktif. Sesuai dengan sifatnya karbon aktif memiliki kemampuan untuk menyerap kandungan logam berat diantaranya Mangan dan Timbal. Setelah dilakukan penambahan filter selanjutnya dilakukan pengujian kembali untuk mengetahui kualitas air yang dihasilkan
Gambar 4. Perbandingan warna air baku dan hasil filtrasi (sebelum dan sesudah)
4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Teknologi sederhana penyaringan air gambut menjadi air bersih bekerja sesuai dengan tahapan yang telah direncanakan yaitu netralisasi, oksidasi, flokulasi dan sedimentasi dan filtrasi. Media yang digunakan adalah kerikil, mangan zeolit, pasir silika dan karbon aktif yang ditempatkan pada tiga buah filter. Untuk menyelesaikan seluruh proses dengan Kapasitas air baku 500 liter dibutuhkan waktu satu jam (500 liter/jam).
2. Hasil pengujian sampel air hasil penyaringan menunjukkan bahwa teknologi sederhana penyaringan air gambut menjadi air bersih telah bekerja dengan baik dan sesuai dengan PERMENKES
No:416/Menkes/PER/IX/1990
3. Dengan adanya kegiatan ini masyarakat semakin memiliki kesadaran tentang pentingnya air bersih bagi kehidupan 4. Masyarakat tidak perlu lagi mengeluarkan
biaya tambahan untuk memenuhi kebutuhan air bersih
5. Teknologi sederhana yang telah dibuat terbukti dapat mengatasi permasalahan air bersih dan pembuatan teknologi ini dimungkinkan untuk dibuat juga di desa lain yang memiliki permasalahan yang sama.
DAFTAR PUSTAKA
1. Alamsyah, S. (2006). Merakit Sendiri Alat Penjernihan Air Untuk Rumah Tangga. Kawan Pustaka.
2. Rubinata, a. (2014). Perancangan Alat Pengolahan Air Gambut Sederhana Menjadi Air Minum Skala Rumah Tangga.
Jurnal mahasiswa teknik lingkungan
untan, 1(1).
3. Sutapa, i. D. 2011. Pengembangan Sistem Pengolahan Air Gambut Menjadi Air Bersih Di Propinsi Kalimantan Tengah: Kajian Efisiensi Penambahan Koagulan Dalam Proses Koagulasi.
4. Peraturan Menteri Kesehatan RI No.416/MENKES/PER/IX/1990
5. Kusuma, a. (2015). Rancang Bangun Alat Pengolah Air Gambut Sederhana Sebagai Solusi Permasalahan Air Bersih Masyarakat Pedesaan. Jurnal mahasiswa teknik lingkungan untan, 1(1).
6. Sutapa I. (2003).”Efisiensi alum sulfat sebagai koagulan dalam proses produksi air bersih.” Prosiding Seminar Nasional Teknologi Proses Kimia, Jakarta
7. Xu, R., Y.P.Zhang, and J.Gregory. 2006.Different Pollutants Removal Efficiencies and Pollutants Distribution With Particle Size of Wastewater Treated by CEPT Process. Water Practice and Technology. 1(3): 1-7
8. Zhan, H, X.Zhang, and X .Zhan. 2004. Coagu-Flocculation Mechanism of Flocculant and Its Physical Model. Separation Technology VI: New
Perspectives on Very Large- Scale Operations. RP3 (8): 1-11
