25
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kondisi Umum Sungai Tamiang
Sungai Tamiang yang bersimpang dua yakni sungai simpang kanan dan sungai simpang kiri terletak di Kabupaten Aceh Tamiang dengan panjang 324.50 km, selain sebagai sarana transportasi masyarakat yang bermukim disepanjang pinggiran sungai Tamiang juga menggunakan air sungai untuk keperluan sehari – hari. Penggunaan air sungai secara langsung oleh penduduk pinggiran sungai adalah dampak dari belum terjangkaunya suplai air PDAM Tirta Peusada.
Berdasarkan hasil pemantauan Badan Lingkungan Hidup Tamiang sejak tanggal 5-8 Mei 2009 di delapan lokasi, ternyata kualitas air sungai Tamiang menunjukkan kekeruhan yang sangat tinggi yaitu 124-176 Nephelometric Turbility Units (NTU). Bahkan pada Juni 2012 kekeruhan air sungai Tamiang mencapai 307 -672 NTU Sementara pada kondisi hujan kekeruhannya mencapai 450 NTU.(http://www.suara-tamiang.com/2012/07).
Berdasarkan keputusan Menkes Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 bahwa standar kekeruhan air yang layak untuk digunakan adalah 5 NTU. Namun demikian walaupun air sungai Tamiang belum layak untuk digunakan, masyarakat disepanjang sungai tetap menggunakan air sungai untuk keperluan sehari – hari.
Untuk mengatasi permasalahan diatas perlu adanya swadaya kepada masyarakat pengguna air sungai Tamiang tentang alternatif pengolahan air sungai secara sederhana sehingga layak untuk digunakan.
2.2 Pencemaran Air Sungai
Defenisi pencemaran air mengacu pada definisi lingkungan hidup yang ditetapkan dalam UU tentang Lingkungan Hidup yaitu UU No. 23/1997. Dalam PP No. 20/1990 tentang Pengendalian Pencemaran Air. Pencemaran air didefenisikan sebagai: “ Pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan
26
manusia sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya” (Pasal 1, angka 1).
2.2.1 Pencemaran Air Sungai Tamiang
Sejumlah sungai di wilayah Tamiang tercemar, terutama karena limbah pabrik kelapa sawit (PKS) yang berada di daerah tersebut. Sebagian besar masyarakat yang bermukim disepanjang sungai itu, masih mengkonsumsi air sungai (http://www.rakyataceh.com). Badan Pengendalian Dampak Lingkungan (Bapedal) Aceh mengklaim sungai Tamiang sangat tinggi pencemarannya dibanding sungai lainnya di Aceh akibat banyaknya limbah industri dibuang ke sungai tersebut. Kepala Bapedal Aceh Husaini Syamaun menyatakan sungai Tamiang tercemar bakteri e-coli karena aktivitas masyarakat yang tidak sehat, disepanjang sungai terdapat jamban tempat membuang kotoran manusia. Bakteri e-coli ini berkembang biak dari kotoran manusia (http://www.suara- tamiang.com/2011).
2.2.2 Indikator Pencemaran Air
Indikator bahwa air sudah tercemar adalah adanya beberapa perubahan atau tanda yang dapat diamati melalui : (Fety Kumalasari & Yogi Satoto, 2011):
1. Adanya perubahan suhu. Dimana suhu air yang baik adalah suhu kamar .
2. Adanya perubahan Ph
3. Adanya perubahan warna, bau dan rasa asin.
4. Adanya indikator alami seperti banyak ditemukannya ikan dan tumbuhan air yang mati.
5. Meningkatnya radioaktivitas air lingkungan dan lain sebagainya.
2.3 Disain Filter
Pokok-pokok bagian yang perlu dikakukan dalam perencanaan proses filtrasi yaitu : (Jannati, Deby dan Shona Mazia. 2009)
27
1. Ukuran dan kedalaman media penyaring
Media penyaring yang digunakan adalah bak filter. Bak ini merupakan tempat proses filtrasi berlangsung. Jumlah dan ukuran bak tergantung debit pengolahan (minimum menggunakan dua bak).
2. Media filter.
Media filter adalah bahan berbutir/granular yang mempunyai pori-pori.
Air mengalir diantara pori-pori dan butiran maka terjadilah proses penyaringan disini. Media dapat tersusun oleh satu macam bahan(single media), dua macam (dual media), atau banyak media (multi media).
Susunan media berdasarkan ukurannya dibedakan menjadi : a. Seragam (uniform)
b. Gradasi (stratified) c. Tercampur (mixed) 3. Under Drain
Under dain merupakan bahan sistem pengaliran air yang telah melewati proses filtrasi yang terletak di bawah media filter. Fungsi under drain : a. Untuk mengalirkan air hasil penyaringan (air bersih) dan dialirkan ke
clear well.
b. Untuk mendistribusikan air keperluan back wash merata keseluruh media pasir.
2.4 Proses Filtrasi
Filtrasi dalam sistem pengolahan air bersih/ minum adalah proses penghilangan partikel-partikel/ flok-flok halus yang lolos dari unit sedimentasi, dimana partikel-partikel/ flok-flok tersebut akan tertahan pada media penyaring selama air melewati media tersebut. Filtrasi diperlukan untuk menyempurnakan penurunan kadar kontaminan seperti bakteri, warna, rasa, bau dan logam yang terkandung didalam air, sehingga diperoleh air bersih yang memenuhi standar kualitas air minum (Asmadi,2011).
Proses adsorbsi dipadukan dengan proses elektrokuagulasi merupakan proses pengolahan air secara fisika untuk mendapatkan air yang memenuhi syarat
28
penggunaan. Adsorbsi merupakan fenomena fisika di mana molekul-molekul bahan yang diadsorbsi tertarik pada permukaan bidang padat yang bertindak sebagai adsorban (Schnitzer , 1992) . Dengan demikian jelas bahwa adsorbsi merupakan fenomena bidang batas, yang efisiensinya makin tinggi apabila luas bidang permukaan adsorban makin besar. Pada proses filtrasi material- material yang dapat digunakan sebagai filter dalam penjernihan air antara lain : karbon aktif, zeolit, ijuk, pasir silica, dan keramik.
2.4.1 Karbon Aktif
Salah satu media penyaringan adalah Karbon aktif. Karbon aktif adalah material yang berasal dari material yang mengandung karbon misalnya batubara, kulit kelapa. Dengan pengolahan tertentu dapat diperoleh karbon aktif yang memiliki luas permukaan yang besar. Untuk proses pengolahan air bersih/ air minum sering dipakai karbon aktif dalam bentuk biasa dikenal dengan “GAC (granular activated carbon) filter “, atau bubuk yang berperan sebagai penyerap (adsorben), dimana karbon aktif mempunyai daya adsorpsi yang tinggi. Selain itu karbon aktif dimanfaatkan sebagai media filter pada filter media tunggal atau filter media ganda (Asmadi,2011)
Permukaan dalam partikel karbon aktif yang luas sering dimanfaatkan sebagai media penahan mikroorganisme didalam filter yang bekerja secara biologi. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif (melakukan pemilihan), tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-1000% terhadap berat arang aktif. Dalam hal ini, kita menggunakan arang aktif sebagai bahan penghilang warna keruh, bau tak sedap, dan resin pada air dalam rumah tangga (Fety Kumalasari, 2011)
Berdasarkan bentuknya, karbon aktif dapat dibedakan dalam empat golongan yaitu (Mifbakhuddin, 2010) :
1. Karbon aktif serbuk (powdered activated carbon) berbentuk serbuk dengan ukuran partikel kurang dari 0,8 mm.
29
2. Karbon aktif granular (granular activated carbon), memiliki partikel – partikel yang tidak rata dengan ukuran 0,2 – 0,5 mm.
3. Karbon aktif pelet (pelleted activated carbon), berbentuk silinder dengan ukuran diameter 0,8 – 5,0 mm. Karbon aktif ini umumnya digunakan untuk aplikasi dalam fasa gas karena memiliki kandungan debu yang rendah, tetesan bertekanan rendah tapi memiliki kekuatan mekanis yang tinggi.
4. Karbon aktif terlapisi polimer (polimers coated carbon), merupakan pori – pori karbon yang dapat dilapisi dengan biopolimer yang mungkin untuk menghasilkan suatu karbon yang berguna untuk hemoperfusi yaitu suatu teknik treatmen di mana ke dalam darah pasien ditekan dengan senyawa adsorben untuk mengeluarkan senyawa toksik dari dalam darah.
Berdasarkan pori – porinya, karbon aktif dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu Micro-pores (diameter kurang dari 2 nm), Meso-pores (diameter antara 2 – 25 nm) dan Macro-pores (diameter diatas 25 nm). Karbon tempurung kelapa umumnya terdiri dari micro-pores dan meso-pores dan karena distribusi pori tersebut, karbon tempurung kelapa banyak digunakan di pembersihan fase gas dan pemurnian air.(Ario AB, 2008).
Berbagai versi standar kualitas karbon aktif telah dibuat oleh negara maju seperti Amerika, Inggris, Korea, Jepang dan Jerman. Indonesia telah membuat pula standar mutu karbon aktif menurut Standar Industri Indonesia yaitu SII 0258 – 79 yang kemudian direvisi menjadi SNI 06 - 3730 – 1995. Meskipun demikian, beberapa industri atau instansi membuat persyaratan sendiri dalam menerima kualitas karbon aktif yang ditawarkan, misalnya persyaratan kualitas menurut Kementerian Kesehatan, persyaratan kualitas bagi pengolahan minyak bekas, untuk industri gula, monosodium glutamat, dan lain-lain. Berikut ini disajikan beberapa persyaratan kualitas yang dikemukakan tadi.
30
Tabel 2.1 Syarat Mutu Arang Aktif Berdasarkan SII – 0258 – 79
Uraian Persyaratan Kualitas
Bagian yang hilang pada pemanasan 950oC Air
Abu
Bagian yang tidak diperarang Daya serap terhadap larutan I2
Maks. 15%
Maks. 10%
Maks. 2,5%
Tidak ternyata Min. 20%
Sumber :Standar Kualitas Arang Aktif Menurut SII. 0258-79. Departemen Perindustrian. Jakarta, 1979.
Tabel 2.2 Standar Kualitas Arang Aktif Teknis SNI no. 06 -3730 -1995
No Uraian Satuan Pesyaratan
Butiran Serbuk Bagian yang hilang pada pemanasan 950o C
Air Abu
Bagian tidak mengarang Daya serap terhadap I2
Karbon aktif murni
Daya serap terhadap benzena Daya serap terhadap biru metilen Berat jenis curah
Lolos mesh 325 Jarak mesh Kekerasan
%
%
% - mg/g
%
% mg/g
g/ml
%
%
%
Maks. 15 Maks. 4,5 Maks. 25
0 Min. 750
Min. 80 Min. 25 Min. 60 0,45 – 0,55
- 90 90
Maks. 25 Maks. 15 Maks. 10
0 Min. 750
Min. 65 - Min. 120 0,3 – 0,35 Min. 90
- - Sumber : Arang Aktif Teknis SNI 06-3730-1995. Badan Standardisasi Nasional.
Jakarta, 1995
2.4.2 Zeolit
Nama zeolit berasal dari kata “zein” yang berarti mendidih dan “lithos”
yang artinya batuan, disebut demikian karena mineral ini mempunyai sifat mendidih atau mengembang apabila dipanaskan. Hal ini menggambarkan perilaku mineral ini yang dengan cepat melepaskan air bila dipanaskan sehingga kelihatan seolah-olah mendidih. Zeolit merupakan kristal berongga yang terbentuk oleh jaringan silica alumina tetrahedral tiga dimensi dan mempunyai struktur yang
31
relatif teratur dengan rongga yang didalamnya terisi oleh logam alkali atau alkali tanah sebagai penyeimbang muatannya. Rongga-rongga tersebut merupakan suatu sistem saluran yang didalamnya terisi oleh molekul air ( Ismaryata, 1999).
Zeolit alam mempunyai beberapa sifat diantaranya dehidrasi, adsorbsi, penukaran ion, katalisator dan separator ( adamson, 1990). Proses dehidrasi menyebabkan zeolit mempunyai struktur pori yang sangat terbuka, dan mempunyai luas permukaan internal yang luas sehingga mampu mengadsorpsi sejumlah besar substansi selain air dan mampu memisahkan molekul zat berdasarkan ukuran molekul dan kepolarannya. Sebelum digunakan sebagai adsorben, zeolit harus diaktifkan terlebih dahulu agar jumlah pori-pori yang terbuka lebih banyak sehingga luas permukaan pori-pori bertambah. Proses aktivasi zeolit dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu secara fisis dan kimiawi ( John Henry, 1998). Aktivasi fisik dengan pemanasan memiliki temperature maksimal, tetapi temperature tersebut masih tergantung dari tipe zeolit itu sendiri. Untuk tipe zeolit yang paling rendah yang memiliki rasio Si/Al-nya, dan biasa termasuk zeolit alam, rata-rata memiliki temperature maksimal > 6000C. Bila dipanaskan lebih dari temperature maksimalnya maka akan merusak struktur zeolit itu sendiri.
Dengan rusaknya struktur di dalam Kristal zeolit akan mengakibatkan berkurangnya ruang-ruang hampa udara di dalam zeolit dan akhirnya akan mengurangi daya adsorpsi zeolit ( Arnelli, 1999 ).
2.4.3 Pasir Kuarsa
Pasir Kuarsa dikenal dengan nama pasir putih merupakan hasil pelapukan batuan yang mengandung mineral utama seperti kuarsa dan feldsfar. Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3, TiO2,CaO, MgO,dan K2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa pengotornya.
Fungsi pasir kuarsa atau biasa disebut pasir silica adalah untuk menghilangkan kandungan lumpur atau tanah, kandungan Fe dan bakteri pada air minum atau air tanah atau air PDAM.
32
2.4.4 Keramik
Keramik pada awalnya berasal dari bahasa Yunani keramikos yang artinya suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami proses pembakaran. Kamus dan ensiklopedi tahun 1950-an mendefenisikan keramaik sebagai suatu hasil seni dan teknologi untuk menghasilkan barang dari tanah liat yang dibakar, seperti gerabah, genteng, porselin, dan sebagainya. Tetapi saat ini tidak semua keramik berasal dari tanah liat. Definisi pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat.
Keramik merupakan salah satu bagian dari membran padat yang memiliki pori-pori yang kecil, ukuran diameter lubang penyaring (pori-pori) dari membran keramik yaitu bekisar dari 0,01 µm sampai 10 µm. Namun, ukuran pori ini masih terlalu besar untuk ukuran asam humat yang terdapat dalam air ( Alif, 2010).
2.5. Pembuatan Karbon Aktif 2.5.1 Metode Tradisional
Pembuatan karbon aktif dengan metode tradisional sangat sederhana yaitu dengan menggunakan drum atau lubang bawah tanah dengan cara pengolahan sebagai berikut. Bahan yang hendak dibakar dimasukkan ke dalam drum yang terbuat dari pelat besi atau lubang yang yang telah disiapkan, kemudian dinyalakan sehingga terbakar. Pada saat pembakaran drum atau lubang ditutup sehingga hanya ventilasi yang dibiarkan terbuka, untuk sebagai jalan keluarnya asap, ketika asap yang keluar sudah berwarna kebiru-biruan, ventilasi ditutup dan dibiarkan selama lebih kurang 12 jam. Setelah itu dengan hati-hati tutup drum dibuka dan dicek apakah masih ada bara yang menyala jika masih ada tutup derum ditutup kembali, tidak dibenarkan menggunakan air untuk mematikan bara yang sedang menyala karena dapat menurunkan kualitas karbon yang dihasilkan (Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, 1994).
Pembuatan karbon aktif dengan metode ini biasanya menghasilkan keaktifan yang rendah bahkan dibawah keaktifan menurut standar industri
33
Indonesia (SII), hal ini disebabkan proses pembentukan karbon aktif tidak memungkinkan terbentuknya pori-pori dengan baik. Pada saat pembakaran, residu-residu yang ada pada bahan dasar berupa senyawa-senyawa hidrokarbon ikut terbakar tetapi masih ada tersisa dan tetap masih melekat pada karbon tersebut, residu yang terbakar ini menutupi pori-pori karbon sehingga menurunkan kualitasnya (Sudrajat, 1993).
2.5.2 Metode yang diperbaharui
Metode pembuatan karbon aktif yang diperbaharui dilakukan dengan dua tahap yaitu tahap pengarangan (karbonisasi) dan tahap pengaktifan (aktivasi), dalam metode ini bahan baku dipanaskan dengan jumlah udara seminimal mungkin agar rendemen yang dihasilkan cukup besar. Hasil yang diperoleh dengan metode ini berupa karbon yang memberi keaktifan dan rendemen yang cukup besar. Pada proses pengaktifan terjadi pemecahan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul pada permukaan karbon sehingga pori-pori atau 1uas permukaan menjadi lebih besar.Metode pengaktifan yang umum digunakan dalam pembuatan karbon aktif ada dua cara, yaitu pengaktifan secara kimia dan pengaktifan secara fisika (Sembiring, 2003).
Cheremisinoff dan A. C. Moressi (1978) mengemukakan secara umum dan sederhana proses pembuatan arang aktif terdiri dari tiga tahap, yaitu :
1. Dehidrasi yaitu proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan sampai temperatur 170 ºC.
2. Karbonisasi yaitu pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Suhu di atas 170 ºC akan menghasilkan CO, CO2
3. Aktivasi yaitu dekomposisi ter dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan dengan uap atau CO dan asam asetat. Pada suhu 275 ºC, dekomposisi menghasilkan ter, methanol dan hasil samping lainnya. Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400-600 ºC sebagai aktivator.
Proses aktivasi merupakan hal yang penting diperhatikan disamping bahan baku yang digunakan. Yang dimaksud dengan aktivasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara
34
memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorbsi.
Metode aktivasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah :
1. Aktivasi kimia
Aktivasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakaian bahan-bahan kimia. Aktifator yang digunakan adalah bahan-bahan kimia seperti hidroksida logam alkali, garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl
2, asam-asam anorganik seperti H
2SO
4 dan H
3PO
4. 2. Aktivasi Fisika
Aktivasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO
2. Umumnya arang dipanaskan di dalam tanur pada temperatur 800-900 ºC. Oksidasi dengan udara pada temperatur rendah merupakan reaksi isotherm sehingga sulit untuk mengontrolnya.
Sedangkan pemanasan dengan uap atau CO
2 pada temperatur tinggi merupakan reaksi endoterm sehingga lebih mudah dikontrol dan paling umum digunakan.
2.5.3 Analisis Material
Analisis material dilakukan terhadap daya serap, kadar air dan porositas 1. Daya Serap
Persentase berat air yang mampu diserap filter campuran dan serat di dalam air disebut daya serapan air. Pengujian daya serap ini telah dilakukan terhadap semua jenis variasi sampel yang ada. Pengujian daya serap ini mengacu pada ASTM C-20-00-2005. Pengujian daya serap air (Water absorbtion) dilakukan pada masing-masing sampel pengeringan. Lama perendaman dalam air adalah selama 24 jam dalam suhu kamar. Massa awal sebelum dan sesudah
35
direndam diukur. Untuk mendapatan nilai penyerapan air dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
Dimana :
Mb = Massa sampel dalam keadaan basah (gr) Mk = Massa sampel dalam keadaan kering (gr)
2. Kadar Air
Banyaknya air yang terkandung dalam filter campuran dan serat disebut Kadar Air (KA). Kadar air bahan ditentukan dengan cara pengeringan di dalam oven, sebanyak 5 gram contoh yang telah dihaluskan ditimbang dengan teliti dan ditempatkan dalam cawan aluminium yang telah diketahui massanya, kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 105oC selama 3 jam (sampai bobot konstan), selanjutnya contoh didinginkan dalam eksikator selama 15 menit sebelum ditimbang massanya. Kadar air dihitung berdasarkan persamaan:
(2.2)
a = sampel awal (gram)
b = sampel hasil penyusutan (gram)
3. Porositas
Pengujian porositas, dilakukan berdasarkan standar ASTM 20-80a sebagai berikut :
Untuk pengujian porositas, sampel ditimbang dengan neraca dan menghasilkan massa kering, lalu direndam dalam air selama 24 jam, kemudian diangkat dari dalam air untuk memperoleh massa basah. Kemudian dikeringkan dan dihitung volume totalnya. Perhitungan porositas dilakukan dengan persamaan
(
)
36
ms = massa sampel basah diudara ( massa cawan dan sampel basah) dikurangi dengan massa cawan kosong.
md = massa sampel kering diudara
mi = massa didalam zat cair yaitu massa cawan dan sampel penuh air dikurangi massa cawan dan air.
4. Analisis SEM
Untuk pengamatan struktur mikro dengan SEM sebagai berikut, sampel arang tempurung kelapa, zeolit maupun pasir kuarsa yang tanpa aktivasi maupun diaktivasi yang telah dibersihkan dan kering masing-masing ditempelkan pada pemegang sampel (sampel holder) dengan perekat dua muka dilanjutkan dengan pelapisan tipis dalam mesin pelapis tipis (sputter). Kemudian dilakukan pengamtan struktur mikro dengan SEM pada 20 kV dan perbesaran 10.000 X.
2.6 Faktor-faktor Fisika dan Kimia yang Mempengaruhi Air.
Beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas air diantara lain : 1. Temperatur
Temperatur air merupakan pembatas utama pada suatu perairan karena organism akuatik seringkali mempunyai toleransi yang sempit terhadap perubahan-perubahan temperature. Menurut hokum Vant’s Hoffs, kenaikan tempertaur sebesar 10 0C akan menaikkan metabolisme 2-3 kali lipat. Akibat meningkatnya laju respirasi akan menyebabkan konsumsi oksigen meningkat. Dengan naiknya temperature akan menyebabkan kelarutan oksigen dalam air menjadi berkurang (Barus, 1996).
2. pH
Salah satu pengukuran yang sangat penting dalam berbagai cairan proses (industri, farmasi, manufaktur, produksi makanan dan sebagainya) adalah pH, yaitu pengukuran ion hidrogen dalam suatu larutan. Larutan dengan harga pH rendah dinamakan ”asam” sedangkan yang harga pH-nya tinggi dinamakan ”basa”. Skala pH terentang dari 0 (asam kuat) sampai 14 (basa
37
kuat) dengan 7 adalah harga tengah mewakili air murni (netral) (Barus, 1996).
3. Warna
Secara estetika warna dalam air minum dapat mengganggu. Penyebab air berwarna ini biasanya disebabkan oleh kandungan zat organik sehingga membuat air menjadi berwarna. Selain itu kemungkinan zat organik atau kekeruhan penyebab air berwarna dapat berupa senyawa yang dapat membahayakan kesehatan para pemakainya. Air yang berwarna berarti mengandung bahan-bahan lain berbahaya bagi kesehatan, misalnya pada air rawa berwarna kuning, air buangan dari pabrik, selokan, air sumur yang tercemar dan lain-lain .
4. Kekeruhan
Kekeruhan adalah ukuran yang menggunakan efek cahaya sebagai dasar untuk mengukur keadaan air baku dengan skala NTU (Nephelo Metrix Turbidity Unit) atau JTU (Jackson Turbidity Unit) atau FTU (Formazin Turbidity Unit), kekeruhan ini disebabkan oleh adanya benda tercampur atau benda koloid di dalam air. Hal ini membuat perbedaan nyata dari segi estetika maupun dari segi kualitas air itu sendiri ( Barus, 1996). Kekeruhan pada air biasanya disebabkan oleh adanya butir-butir tanah liat yang sangat halus. Semakin keruh menunjukkan semakin banyak butir-butir tanah dan kotoran yang terkandung di dalamnya.
5. Rasa dan Bau
Air minum biasanya tidak memberi rasa/tawar. Air yang tidak tawar dapat menunjukkan kehadiran berbagai zat yang dapat membahayakan kesehatan. Rasa logam/amis, rasa pahit, asin, dan sebagainya. Efeknya tergantung pula pada penyebab timbulnya rasa tersebut (Sastrawijaya, 2000).
6. Padatan Terlarut Total (TDS)
TDS mempengaruhi ketransparanan dan warna air. Padatan terlarut total mencerminkan jumlah kepekatan padatan dalam suatu contoh air.
38
Penentuan padatan terlarut dapat cepat menetukan kualitas air, caranya dengan mengukur derajat konduktifitas air (Sastrawijaya, 2000).
7. Logam
Beberapa jenis logam yang biasanya terdapat didalam air antara lain Al, Fe, Mn, Zn, dan Cu. Untuk Indonesia berdasarkan Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 menetapkan kadar zat besi di dalam air minum yang diperbolehkan maksimum 0,3 mg/l, sedangkan Aluminium 0,2 mg/l, Mangan 0,4 mg/l, Seng 3 mg/l dan Tembaga 2 mg/l. Zat besi di dalam air minum pada tingkat konsentrasi mg/l tidak memberikan pengaruh yang buruk pada kesehatan, tetapi dalam kadar yang besar dapat meneyebabkan air menjadi coklat kemerahan yang tidak diharapkan. Oleh karena itu didalam proses pengolahan air minum, garam besi valensi dua (ferro) yang larut di dalam air perlu dirubah menjadi garam besi valensi tiga (ferri) yang tidak larut di dalam air sehingga mudah dipisahkan (Tatsunami,1971). Air yang mengandung banyak aluminium menyebabkan rasa yang tidak enak apabila dikonsumsi, dan bila Zink dalam kadar yang besar didalam air akan menimbulkan rasa pahit, sepet, dan rasa mual. Dalam jumlah kecil, Zink merupakan unsur yang penting untuk metabolisme, karena kekurangan Seng dapat menyebabkan hambatan pada pertumbuhan anak.
8. Persyaratan Mikrobiologis
Persyaratan mikrobiologis yang harus dipenuhi oleh air adalah sebagai berikut :
1. Tidak mengandung bakteri patogen, misalnya: bakteri golongan coli, Salmonella typhi, Vibrio cholera dan lain-lain. Kuman-kuman ini mudah tersebar melalui air.
2. Tidak mengandung bakteri non patogen seperti : Actinomycetes, Phytoplankton colifprom, Cladocera dan lain-lain.
Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit (patogen) sama sekali tidak boleh mengandung bakteri golongan coli melebihi batas-batas yang telah ditetukan yaitu 1 coloni/100 ml air. Bakteri
39
golongan coli ini berasal dari usus besar dan tanah. Air yang mengandung golongan coli dengan kadar yang melebihi batas yang telah ditentukan, dianggap telah terkontaminasi dengan kotoran manusia. Dengan demikian dalam pemeriksaan bakteriologi, tidak langsung diperiksa apakah air itu mengandung bakteri patogen, tetapi diperiksa dengan indikator bakteri golongan coli (Sutrisno,2006).
2.7 Proses Pengolahan Air Sungai
Teknologi-teknologi untuk mengolah air sungai menjadi air bersih diantaranya adalah yang berteknologi canggih dan berbiaya mahal Reverse Osmosis, penukaran ion, sterilisasi ozon dan lainnya sampai dengan teknologi sederhana serta berbiaya murah tanpa bahan kimia diantaranya : metode tradisionil dengan menggunakan lapisan ijuk, pasir dan batu kerikil, metode elektrokoagulasi/elektrolisa, dan karbon aktif.
2.7.1 Metode Elektrokoagulasi
Elektrokoagulasi merupakan metode pengolahan air secara elektrokimia dimana pada anoda terjadi pelepasan koagulan aktif berupa ion logam (biasanya alumunium atau besi) ke dalam larutan, sedangkan pada katoda terjadi reaksi elektrolisis berupa pelepasan gas Hidrogen (Holt et al., 2004). Menurut Mollah (2004), elektrokoagulasi adalah proses kompleks yang melibatkan fenomena kimia dan fisika dengan menggunakan elektroda untuk menghasilkan ion yang digunakan untuk mengolah air limbah. Sedangkan elektrokoagulasi menurut Ni’am (2007), adalah proses penggumpalan dan pengendapan partikel-partikel halus dalam air menggunakan energi listrik. Proses elektrokoagulasi dilakukan pada bejana elektrolisis yang didalamnya terdapat dua penghantar arus listrik searah yang disebut elektroda, yang tercelup dalam larutan elektrolit.
Mekanime Dalam Elektrokoagulasi
Reaktor elektrokimia merupakan sebuah sel elektrokimia dimana kutub anoda yang berupa logam (biasanya alumunium atau terkadang besi) dimana ion
40
logam yang terlepas berfungsi sebagai agen koagulan. Dan secara simultan terjadi gelembung gas hidrogen di kutub katoda.
Elektrokoagulasi mempunyai kemampuan untuk mengolah berbagai macam polutan termasuk padatan tersuspensi, logam berat, tinta, bahan organik, minyak dan lemak, ion dan radionuklida. Karakteristik fisika kimia dari polutan mempengaruhi mekanisme pengolahan misalnya polutan berbentuk ion akan diturunkan melalui proses presipitasi sedangkan padatan tersuspensi yang bermuatan akan diabsorbsi ke koagulan yang bermuatan. Kemampuan elektrokoagulasi untuk mengolah berbagai macam polutan menarik minat industri untuk menggunakannya.
Gambar 2.1 memperlihatkan proses elektrokoagulasi yang sangat kompleks. Dimana koagulan dan produk hidrolisis saling berinteraksi dengan polutan atau dengan ion yang lain atau dengan gas hidrogen.
Gambar 2.1 Mekanisme dalam elektrokoagulasi (Holt, 2006)
Menurut Mollah (2004) mekanisme penyisihan yang umum terjadi di dalam elektrokoagulasi terbagi dalam tiga faktor utama yaitu : (a) terbentuknya koagulan akibat proses oksidasi elektrolisis pada elektroda, (b) destabilisasi kontaminan, partikel tersuspensi, dan pemecahan emulsi, dan (c) agregatisasi dari hasil destabilisasi untuk membentuk flok.
Sedangkan proses destabilisasi kontaminan, partikel tersuspensi, dan pemecahan emulsi terjadi dalam tahapan sebagai berikut :
41
Kompresi dari lapisan ganda (double layer) difusi yang terjadi di sekelilingspesies bermuatan yang disebabkan interaksi dengan ion yang terbentuk darioksidasi di elektroda.
Netralisasi ion kontaminan dalam air limbah dengan menggunakan ionberlawananyang dihasilkan dari elektroda. Dengan adanya ion tersebut menyebabkanberkurangnya gaya tolak menolak antar partikel dalam air limbah (gaya Vander Waals) sehingga proses koagulasi bisa berlangsung.
Terbentuknya flok, dimana flok ini terbentuk akibat proses koagulasi sehinggaterbentuk sludge blanket yang mampu menjebak dan menjembatani partikelkoloid yang masih ada di air limbah.
Proses elektrokoagulasi memiliki kelebihan dan kekurangan dalam mengolah air (Holt, 2006).
a. Kelebihan Elektrokoagulasi
Elektrokoagulasi dalam pengolahan limbah sudah dilakukan sejak ratusan tahun yang lalu, tetapi nanti abad 20 ini telah ditemukan berbagai pengembangan teknologi tentang elektrokoagulasi, berikut ini kelebihan dari elektrokoagulasi : 1. Elektrokoagulasi memerlukan peralatan sederhana dan mudah untuk
dioperasikan.
2. Flok yang dihasilkan elektrokoagulasi ini sama dengan flok yang dihasilkan koagulasi biasa. Perbedaannya adalah flok yang dihasilkan dari elektrokoagulasi lebih besar dengan kandungan air yang sedikit, lebih stabil dan mudah dipisahkan secara cepat dengan filtrasi.
3. Keuntungan dari elektrokoagulasi ini lebih cepat mereduksi kandungan koloid/partikel yang paling kecil, hal ini disebabkan pengaplikasian listrik ke dalam air akan mempercepat pergerakan mereka didalam air dengan demikian akan memudahkan proses.
4. Lumpur yang dihasilkan dari proses elektrokoagulasi relatif stabil dan mudah dipisahkan karena terutama berasal dari oksida logam. Selain itu jumlah lumpur yang dihasilkan sedikit.
42
5. Gelembung-gelembung gas yang dihasilkan pada proses elektrokoagulasi ini dapat membawa polutan ke atas air sehingga dapat dengan mudah dihilangkan.
6. Dapat memberikan efisiensi proses yang cukup tinggi untuk berbagai kondisi, dikarenakan tidak dipengaruhi temperatur.
7. Tidak diperlukan pengaturan pH.
8. Tanpa menggunakan bahan kimia tambahan.
b. Kelemahan Elektrokoagulasi
Ada beberapa kekurangan elektrokoagulasi ini, berikut ini kekurangan dari proses elektrokoagulasi :
Tidak dapat digunakan untuk mengolah limbah cair yang mempunyai sifat elektrolit cukup tinggi dikarenakan akan terjadi hubungan singkat antar elektroda.
1. Besarnya reduksi logam berat dalam air dipengaruhi oleh besar kecilnya arus voltase listrik searah pada elektroda, luas sempitnya bidang kontak elektroda dan jarak antar elektroda.
2. Penggunaan listrik yang mungkin mahal.
3. Batangan anoda yang mudah mengalami korosi sehingga harus selalu diganti.
2.7.2 Proses Khlorosi
Teknik khlorosi ini dipakai untuk mematikan kuman yang ada didalam air yaitu dengan cara memasukan pasir halus ke dalam wadah setinggi 10-15 cm dengan tujuan menahan lumpur pada dasar wadah. Setelah air sumur naik setinggi semula misalnya 3 meter dari dasar wadah pemberian khlor sebanyak 3 sendok makan. Keesokan harinya diberi tawas, tujuan pemberian tawas agar kuman lumpur koloidal akan mengendap kedasar sumur (Gabriel, 2001).
2.7.2 Ozonisasi
Air yang mengendap ozon ( ozonisasi), kuman-kuman yang terkandung didalamnya akan mati. Cara ozonasi yaitu : air mengalir dan melalui sutau penekanan, ozon ( O ) akan larut dalam air :
43
H2O + O3 H2O + O2 + O.
Cara pembuatan ozon yaitu alat Rumkorff dialiri listrik 220 volt, akan timbul loncatan potensial sebesar 3000-6000 volt. Dengan pemberian O2, oksigen ini akan berubah menjadi ozon. Sifat air setelah ozonisasi yaitu akan member rasa sejuk dan rasanya enak serta agak sedikit pahit. Hal ini terjadi oleh karena ada tambahan O2, sama halnya air diberi aerosol akan terasa sejuk dan enak (Gabriel, 2001).
2.7.3 Proses Filtrasi
Filtrasi merupakan pemisahan koloid atau partikel padat dari fluida dengan menggunakan media penyaringan atau saringan. Air yang mengandung suatu padatan atau koloid dilewatkan pada media saring dengan ukuran pori-pori yang lebih kecil dari ukuran suatu padatan tersebut. Hal yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya ; gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal (Gabriel, 2001).
