BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Air
Air merupakan kebutuhan pokok bagi kehidupan manusia di bumi ini. Sesuai dengan kegunaannya air dipakai sebagai air minum, untuk mandi dan mencuci, dan kegiatan lainnya. Selain itu air juga mengandung bakteri atau mikroorganisme dan bahan-bahan kimia yang dapat menyebabkan penyakit. Oleh karena itu air yang digunakan masyarakat untuk memenuhi kebutuhan hidupnya diharapkan merupakan air yang bersih.
1. Air bersih
Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak.2)
2. Air minum
Air minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum.2)
3. Persyaratan air minum
Sesuai Permenkes No. 416/MENKES/PER/IX/1990 kualitas air yang digunakan sebagai keperluan hidup sebaiknya memenuhi persyaratan secara fisik, kimia, bakteriologis, radioaktivitas,4) antara lain sebagai berikut :
a. Persyaratan fisik
Persyaratan fisik adalah persyaratan air yang dapat diindera, baik dengan indera penglihatan, penciuman maupun indera perasa, meliputi :
1) Air harus jernih, bersih dan tidak berwarna.
2) Tidak berbau dan tidak mempunyai rasa apapun (misalnya rasa asin, manis, pahit, atau getir).
3) Suhu air kira-kira sama dengan suhu ruang, sehingga air bersih tidak terlalu dingin tetapi memberi rasa segar.
Persyaratan kimia air bersih adalah persyaratan yang menyangkut kadar atau kandungan zat kimia dalam air. Air bersih tidak boleh mengandung zat-zat yang dapat mengganggu kesehatan manusia atau zat korosif yang dapat merusak pipa air bersih.5)
c. Persyaratan bakteriologis6)
1) tidak mengandung bakteri pathogen, misalnya bakteri golongan coli, Salmonella typhi, Vibrio cholera dan lain-lain. Kuman-kuman ini mudah tersebar melalui air (water borne disease).
2) Tidak mengandung bakteri nonpatogen, seperti actinomycetes,
phytoplankton, coliform, cladocera dan lain-lain.
4. Sumber air bersih
Pada dasarnya sumber air alami dikategorikan menjadi 3 (tiga) yaitu : a. Air tanah
Air tanah terdapat di hampir semua bagian di muka bumi ini, bedanya ada pada kedalaman dari muka tanah yang bervariasi dari satu tempat dengan tempat lainnya, kandungan mineralnya, jumlah/kuantitasnya dan tingkat infiltrasi serta sifat alami dari lapisan tanah di atasnya. Air tanah merupakan sumber air utama bagi proyek penyediaan air bersih. Sumber air ini biasanya bebas dari bakteri, sehingga tidak memerlukan desinfektan. Akan tetapi aquifer bisa saja terpolusi bakteri melalui sumber-sumber kontaminan seperti jamban, pembuangan sampah, peternakan, pemakaman, dan buruknya konstruksi sumur.
b. Air hujan
Air hujan ini bisa dimanfaatkan untuk air minum, khususnya bila tak ada sumber air bersih lainnya lagi.
c. Air permukaan
Air permukaan berupa aliran air sungai, danau atau kolam yang biasanya terdapat di daerah permukiman penduduk, namun hampir terpolusi, kadang begitu berat tingkat pencemarannya. Sumber seperti ini hanya digunakan bila tak ada alternatif sumber lainnya7).
Air mempunyai sifat melarutkan bahan kimia dengan rumusnya adalah : H2O
+ X, dimana X merupakan zat-zat yang dihasilkan air buangan oleh aktivitas manusia selama beberapa tahun. Dengan bertambahnya aktivitas manusia, maka faktor X tersebut dalam air akan bertambah dan merupakan masalah2).
Faktor X merupakan zat-zat kimia yang mudah larut dalam air dan dapat menimbulkan masalah sebagai berikut2) :
a. Toksisitas.
b. Reaksi-reaksi kimia yang menyebabkan : 1) Pengendapan yang berlebihan
2) Timbulnya busa yang menetap, yang sulit untuk dihilangkan.
3) Timbulnya respon fisiologis yang tidak diharapkan terhadap rasa atau pengaruh laxatif.
4) Perubahan dari perwujudan fisik air.
Zat-zat kimia yang larut dalam air yang dapat mengganggu bahkan membahayakan kesehatan manusia antara lain2) :
1) Arsen : kadar maksimum yang masih dibolehkan dalam air
adalah 0.05 mg/l. Dikenal sebagai racun; chronic effect, bersifat karsinogenic dengan melalui makanan (food intake)
2) Barium : kadar maksimum yang masih dibolehkan dalam air
1,5 mg/l. Dikenal sebagai bahan kima yang bersifat toxis terhadap hati, aliran darah, nervous.
3) Cadmium : kadar maksimum yang dibolehkan dalam air 0,01 mg/l sebagai racun yang akut bagi manusia melalui makanan.
4) Chromium : kadar maksimum yang masih dibolehkan dalam air 0,05 mg/l. Carsinogenik pada pernapasan, bersifat kumulatif dalam daging tikus pada kadar 0,1mg/l.
5) Lead (timah hitam) : kadar maksimum yang masih dibolehkan dalam air 0,05 mg/l. Dikenal sebagai racun melalui makanan, air udara dan menghisap rokok.
6) Mercury (air raksa) : kadar maksimum yang masih boleh ada dalam air minum 0,002 mg/l. Dikenal sebagai racun pada pekerja dan ikan, terdapat di dalam air alam kurang dari 1 mg/l terdapat dalam makanan 10-70.
7) Nitrate (nitrat) : kadar maksimum yang masih dibolehkan dalam air minum 10 mg/l. Air sumur dengan kandungan 15-250 mg/l menyebabkan methemogloinema pada bayi yang disebabkan karena susu yang dicampur dengan air tersebut.
8) Selenium : kadar maksimum yang masih dibolehkan dalam air minum 0,01 mg/l. Dikenal sebagai racun yang berhubungan dengan pekerjaan dan menyebabkan keracunan pada anak bila lebih dari 3 - 4 mg/l makanan masuk.
9) Silver (perak) : kadar maksimum yang masih dibolehkan dalam air minum 0,01 mg/l menyebabkan penyakit argria, warna kulit yang kelabu kebiru-biruan, mata.
10) Sulfate : konsentrasi maksimum yang masih dibolehkan dalam air 250 mg/l. Menyebabkan laxative apabila kadarnya berupa magnesium dan sodium.
11) Besi : konsentrasi maksimum yang masih diperbolehkan dalam air 0,3 mg/l. Besi berguna untuk metabolisme nilai ambang rasa 2 mg/l menimbulkan warna menyebabkan timbulnya koloidal yang berwarna dalam air.
12) Tembaga : konsentrasi maksimal yang dibolehkan dalam air 1 mg/l. Penting untuk metabolisme. Menyebabkan air mempunyai rasa tertentu. Nilai ambang rasa 1 - 5 mg/l.
13) Chlorida : konsentrasi maksimum yang dibolehkan dalam air 250 mg/l. Kadar yang berlebihan menyebabkan air asin rasanya. Rasa asin akan bertambah akibat adanya limbah yang mencemari air.
14) Fluor : kekurangan fluor di dalam air dapat menyebabkan caries gigi, dan kelebihan fluor, menyebabkan penyakit fluoresis. Kadar di dalam air minum 1-2 mg/l.
Pengolahan air minum merupakan upaya untuk mendapatkan air yang bersih dan sehat sesuai dengan standart mutu air untuk kesehatan. Prinsip pengolahan air dapat dibedakan menjadi :
a. Pengolahan air secara fisika 1) Penyaringan
Penyaringan merupakan proses pemisahan antara padatan/koloid dengan cairan. Proses penyaringan bisa merupakan proses awal (primary
treatment) atau penyaringan dari proses sebelumnya. Bahan padatan
umumnya dapat dilihat langsung terapung seperti potongan kayu atau potongan sayuran. Bahan padatan berupa logam, tulang, bulu atau daun dapat disaring secara kasar atau sedang melalui proses awal (primary
treatment).
Apabila air yang akan disaring berupa cairan yang mengandung butiran yang halus maka sebelum proses penyaringan sebaiknya dilakukan koagulasi atau netralisasi yang menghasilkan endapan.
2) Sedimentasi
Sedimentasi merupakan proses pengendapan bahan padat dari air olahan. Proses sedimentasi bisa terjadi bila air mempunyai berat jenis dari air sehingga tenggelam. Prinsip sedimentasi adalah pemisahan bagian padat dengan memanfaatkan gaya gravitasi sehingga bagian yang padat berada pada dasar pengendapan sedangkan air murni di atas.
3) Absorbsi dan adsorbsi
Absorpsi merupakan proses penyerapan bahan-bahan tertentu. Dengan penyerapan tersebut air menjadi jernih karena zat-zat di dalamnya diikat oleh absorben.
Adsorbsi merupakan penangkapan/pengikatan ion-ion bebas di dalam air oleh adsorben
4) Elektrodialisis
Elektrodialisis merupakan proses pemisahan ion-ion yang larut di dalam air limbah dengan pemberian dua kutub listrik yang berlawanan dari arus searah.
b. Pengolahan air secara kimia 1) Koagulasi
Koagulasi merupakan proses penggumpalan melalui reaksi kimia. Reaksi koagulasi dapat berjalan dengan membubuhkan zat pereaksi (koagulan) sesuai dengan zat terlarut.
2) Aerasi
Aerasi merupakan suatu sistem oksigenasi melalui penangkapan oksigen (O2) dari udara pada air olahan yang akan diproses.
c. Pengolahan air secara bakteriologi
Upaya memperbaiki mikrobiologi air minum yang paling kontroversial adalah dengan cara mematikan mikroorganisme. Proses ini bisa dilakukan sekaligus dengan proses koagulasi ataupun melalui praktek sederhana dengan cara mendidihkan air hingga mencapai suhu 1000C.7)
B. Besi
Besi adalah salah satu elemen kimiawi yang dapat ditemui pada hampir setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologis dan semua badan air.
Adanya unsur-unsur besi dalam air diperlukan juga oleh tubuh untuk proses metabolisme, namun keberadaanya di dalam air minum tidak dianggap sebagai sumber yang penting. Justru bila penyerapan besi dalam jumlah besar akan menyebabkan kondisi yang haemokromatis. Mekanisme pengaturan tidak dapat berjalan dengan baik, di seluruh jaringan akan rusak dan berkembang dari yang sederhana menjadi komplek.
Besi yang terdapat dalam air minum dalam jumlah antara 0,3 ppm sampai 0,5 ppm akan menimbulkan warna yang keruh. Hal ini disebabkan karena oksidasi oleh oksigen pada waktu air tersebut kontak dengan udara, Fe2+ berubah menjadi Fe3+ dan mengalami presipitasi dalam air dalam bentuk larutan koloidal. Reaksinya berjalan terus sehingga kadang-kadang besi itu masih terdapat dalam bentuk yang tereduktif meskipun air mengandung udara. Hal tersebut akan terjadi pada pH di bawah 6.
Pada konsentrasi yang lebih besar dari 1 mg/l besi dapat menyebabkan warna menjadi kemerah-merahan, memberi rasa yang tidak enak pada minuman dan pada konsentrasi yang lebih dari 2 mg/l akan memberikan gangguan pada plumbing
fixtures dengan meninggalkan noda kecoklatan juga pada peralatan dan pakaian yang
dicuci terutama pakaian berwarna putih. Di dalam jaringan distribusi, besi membantu pertumbuhan bakteri besi yang menyebabkan terhambatnya aliran air dalam pipa. Jumlah besi sebanyak 0,1 ppm sudah cukup besar untuk membantu pertumbuhan dari bakteri besi yang menyebabkan terhambatnya aliran air dalam pipa. Jumlah besi sebanyak 0,1 ppm sudah cukup besar untuk membantu pertumbuhan ini. Sedangkan terjadinya karatan pada besi itu disebabkan karena adanya oksigen di dalam air sehingga akan mengoksidasi logam besi menjadi bentuk ferro. Selanjutnya yang menyebabkan korosi besi dapat dipercepat ialah karena adanya asam dalam air. Ion H dalam air akan merubah logam besi menjadi ion ferro menjadi ferri dan ion ferri ini akan membentuk ferri dihidroksida yang mengendap dalam air dengan menguraikan air dan kembali melepaskan ion H selanjutnya ion H kembali memakan logam besi.
Atas dasar pertimbangan di atas maka telah ditetapkan standar konsentrasi maksimal besi dalam air oleh Departemen Kesehatan R. I. yang tercantum dalam Peraturan Menteri Kesehatan R.I No. 416/MENKES/PER/IX/1990 yaitu konsentrasi besi dalam air minum sebanyak 0,3 mg/l sedang dalam air bersih sebanyak 1 mg/l.
C. Saringan Pasir Lambat
1. Pengertian saringan pasir lambat
Saringan pasir lambat adalah suatu wadah yang diisi pasir dengan ukuran butir tertentu dan berfungsi menyaring dan atau menurunkan kekeruhan oleh karena adanya peran mikroorganisme sehingga akan menghasilkan air bersih3). Saringan pasir lambat sederhana, murah dan dapat dipercaya serta dapat dipergunakan sebagai metode pilihan pembersihan persediaan air.
2. Jenis saringan pasir lambat8)
Saringan pasir lambat dengan menggunakan sistem aliran penyaringan dari atas ke bawah, dimana cara pancucian media saring atau filternya dilakukan secara manual.
b. Saringan pasir lambat model “up flow”
Saringan pasir lambat dengan menggunakan sistem aliran penyaringan dari bawah ke atas yang mempunyai keunggulan dalam hal pencucian media saring yang lebih mudah dibandingkan dengan model “down flow”.
3. Faktor yang mempengaruhi proses penyaringan a. Susunan lapisan pasir
1) Luas permukaan lapisan pasir
Kehadiran dari suatu lapisan tipis yang disebut schmuztdecke yang berada di permukaan lapisan pasir dan di dalamnya terdapat berbagai macam jasad renik; zat organik akan mengisi atau menutupi celah-celah dari pasir sekitar 0,5 sampai 2 cm dari ketebalan lapisan pasir maka semakin banyak lapisan schmuztdecke yang akan terbentuk.9)
2) Ketebalan lapisan pasir
Semakin tebal lapisan pasir, semakin luas permukaan partikel-partikel dan semakin besar jarak yang harus ditempuh sehingga air yang dihasilkan semakin baik kualitasnya. Ketebalan lapisan pasir yang standart untuk digunakan sebagai media penyaringan adalah 50 - 60 cm.
3) Diameter butiran
Semakin kecil diameter butiran pasir menyebabkan semakin kecil celah-celah butir pasir makin kecil, sehingga akan meningkatkan efektifitas penahanan partikel. Ukuran efektifitas untuk diameter yang akan digunakan dalam saringan pasir lambat antara 0,3 - 1 mm.
4) Jenis pasir
Jenis pasir yang baik adalah pasir yang mengandung senyawa kimia SiO2
(silika oksida). Semakin tinggi kandungan SiO2 dalam pasir akan semakin
meningkatkan tingkat kekerasan pasir.12) 5) Lama pemakaian media saring
Bila proses pemakaian penyaringan sudah tidak lancar maka pasir harus dicuci kembali.3)
b. Suhu air
Temperatur air akan mempengaruhi penerimaan masyarakat akan air tersebut dan dapat mempengaruhi pula reaksi kimia dalam pengolahan, terutama apabila temperatur tersebut sangat tinggi.
c. Kecepatan penyaringan
Kecepatan penyaringan akan mempengaruhi masa operasi filter, agar masa operasi saringan dapat diperpanjang, diperlukan tekanan pada pada lapisan pasir dengan menambah ketinggian air diatas lapisan media saring.13) kecepatan penyaringan pada saringan pasir lambat adalah 0,1-0,2 m/jam hal ini dikarenakan dalam penyaringan pasir lambat tanpa pengolahan terlebih dahulu sehingga lama.
d. Kualitas air baku
Jika air baku mempunyai kekeruhan yang tinggi maka harus dilakukan proses pendahuluan sebelum dilakukan proses penyaringan.
4. Elemen-elemen saringan pasir lambat
Elemen yang digunakan dalam saringan pasir lambat adalah sebagai berikut: a. Aliran air baku
b. Lapisan pasir c. Kerikil
d. Pengaturan aliran air di dasar saringan 5. Mekanisme penyaringan saringan lambat.8)
Air baku dialirkan ke tangki penerima, kemudian dialirkan ke bak pengendap tanpa memakai zat kimia untuk mengendapkan kotoran yang ada dalam air baku. Selanjutnya dilakukan penyaringan dengan saringan pasir lambat dan kemudian dialirkan ke bak penampung air bersih.
Jika air baku dialirkan ke saringan pasir lambat, maka kotoran-kotoran yang ada di dalamnya akan tertahan pada media pasir oleh karena adanya akumulasi
kotoran baik dari zat organik maupun anorganik pada media filternya akan terbentuk lapisan (film) biologis. Dengan terbentuknya lapisan ini maka di samping proses penyaringan secara fisika dapat juga menghilangkan (impuritis) secara biokimia. Biasanya ammonia dengan konsentrasi yang rendah, zat besi, mangan dan zat-zat yang menimbulkan bau dapat dihilangkan dengan cara ini. Hasil dengan cara pengolahan ini mempunyai kualitas baik.
Cara ini sangat sesuai untuk pengolahan air baku yang mempunyai kekeruhan yang rendah dan relatif tetap. Biaya operasi rendah karena proses pengendapan biasanya tanpa bahan kimia dan proses pencucian media saring dengan mengeruk lapisan pasir bagian atas dan dicuci dengan air bersih. Tetapi jika kekeruhan air baku cukup tinggi, pengendapan dapat juga memakai bahan kimia (koagulan) agar beban filter tidak terlalu berat.
D. Kerangka Teori
Kadar besi air sumur tinggi Sumber besi (Fe) • Limbah industri • Pertambangan • Air tanah
fisika
Absorpsi dan adsorpsi
biologi kimia
elektrodialisis filtrasi sedimentasi
Pengolahan air Saringan pasir cepat Saringan pasir lambat Susunan lapisan pasir temperatur Kecepatan penyaringan
Kualitas air baku
Ketebalan lapisan pasir Jenis pasir
Diameter pasir
E. Kerangka Konsep Sumber :.2), 3), 6), 9)
Variabel bebas Variabel terikat
kadar besi setelah proses penyaringan Berbagai ketebalan lapisan
pasir kali sebagai media saring
Variabel kendali • Jenis pasir kali • Lama pemakaian
saringan • Diameter pasir
F. Hipotesa
Sesuai dengan tujuan di atas maka dapat dirumuskan hipotesa yaitu ada pengaruh berbagai ketebalan lapisan pasir sebagai media saring dalam menurunkan kadar besi pada air sumur.
