PENGGUNAAN ZEOLIT DAN ARANG AKTIP PADA
PROSES PENGOLAHAN AIR SUMUR
T E S I S
Oleh
DARWIN RANGKUTI
067004006/PSL
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010
S
E K
O L A H
P A
S C
A S A R JA
PENGGUNAAN ZEOLIT DAN ARANG AKTIP PADA
PROSES PENGOLAHAN AIR SUMUR
T E S I S
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan
pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara
Oleh
DARWIN RANGKUTI
067004006/PSL
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Telah diuji pada
Tanggal : 03 Agustus 2010
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia
Anggota : 1. Prof. Dr. Erman Munir, MSc
2. Drs. Chairuddin, MSc
3. Ir. Guslim, MS
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan di perusahaan swasta di daerah Kelurahan Kesawan – Medan. Sampel air sumur sebelum proses penjernihan dan sampel air sumur hasil proses penjernihan melalui alat penjernih dengan kombinasi perlakuan dianalisis di Laboratorium Lingkungan Badan Lingkungan Hidup Provinsi Sumatera Utara Penelitian ini dilakukan dengan mengalirkan air dari tanki air sumur ke alat penjernih untuk masing-masing kombinasi perlakuan. Kombinasi perlakuan jumlah zeolit dan jumlah arang aktif serta kecepatan aliran air yang terbaik ditentukan atas rekapitulasi hasil kualitas kekeruhan air, unsur besi dan total coliform yang terdapat dalam air.
Kombinasi antara perbandingan massa zeolit dan arang aktip serta kecepatan aliran berpengaruh sangat nyata terhadap penurunan kekeruhan, unsur besi dan total coliform. Kombinasi massa zeolit dan arang aktip dan kecepatan aliran terbaik adalah komposisi 1/2 Z : 1/2 Aa (3,33 Kg Z : 3,75 Kg Aa) dengan Kecepatan Aliran (V1) =
0,020 liter/detik. Kombinasi ini dapat menurunkan kekeruhan air sampai 94,1% (dari 45,7 NTU menjadi 2,68 NTU), unsur besi sebesar 40,6% (dari 0,064 mg/L menjadi 0,038 mg/L), total coliform sebesar 94,5% (dari 2000 MPN menjadi 109 MPN).
ABSTRACT
This research was conducted at private company in Kesawan area-Medan. The sample of the water of the well before the purification process an the the sample of the water as the product of purification process is taken by the purifier with the combination of the treatment and it is analyzed at the Laboratory of the Environmental Body of North Sumatera Province. The research was conducted by flowing the water from the tank of the water of the well into furifier for each treatment combination. The combination of the treatment for the number of zeolit and the number of active carbon as well as the velocity of the best water flow determined on the racapitulation of the product of the quality of the turbidity, iron elements and the total of coliform in found the water.
The combination between the comparative of zeolit mass and active carbon as well as the velocity have significant influence to the reduction of the turbidity, iron elements, and the total of coliform. The combination of zeolit mass and active carbon and the velocity of best flow is with composition 1/2 Z : 1/2 Aa (3,33 Kg Z : 3,75 Kg Aa) with the velocity of the flow (V1) = 0,020 liter/second. This combination can to reduce the well water turbidity was up 94,1% (from 45,7 NTU becomes 2,68 NTU), the iron elements for 40,6% (from 0,064 mg/L becomes 0,038 mg/L), the total of coliform for 94,5% (from 2000 MPN becomes 109 MPN).
KATA PENGANTAR
Puji Syukur kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga
penelitian yang berjudul: “Penggunaan Zeolit dan Arang Aktip pada Proses Pengolahan Air Sumur”, yang merupakan penelitian yang bertujuan untuk mengetahui kualitas air sumur di suatu perusahaan swasta di daerah Kelurahan
Kesawan – Medan dapat diselesaikan.
Penelitian ini merupakan penelitian tesis sebagai syarat untuk mengikuti ujian
Magister Sains pada Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan
Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Pada Kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Prof. Dr.
Ir. Setiaty Pandia, Bapak Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc dan Bapak Drs. Chairuddin,
M.Sc atas segala bimbingan dan arahan yang telah diberikan dalam penyusunan
tulisan ini. Juga kepada rekan Ir. Abner Tarigan, M.Si, Drs. Riati Purba dan staf-staf
UPT Laboratorium Lingkungan BLH Provinsi Sumatera Utara yang telah banyak
membantu dalam penyelesaian penelitian ini saya ucapkan terima kasih.
Pada kesempatan ini kami haturkan penghargaan yang tinggi kepada Ibu dan
Isteri saya Lisa Syafrida, S.Psi serta ananda tersayang Fitzal Rahim dan Maisyarah
Adha yang banyak bersabar dengan tersitanya waktu selama menjalani pendidikan
di Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Semoga penelitian ini bermanfaat bagi semua pihak yang berkepentingan, dan
akhirnya segala saran dan kritik yang bersifat membangun selalu ditunggu demi
kesempurnaan penelitian ini.
Akhir kata penulis ucapkan terima kasih.
Medan, Juli 2010
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 13 Mei 1959 di Medan, Provinsi Sumatera
Utara. Anak ketujuh dari pasangan H. Ibrahim Sundut Rangkuti dan Hj. Masnun
Lubis.
Penulis menjalani masa pendidikan Sekolah Dasar di SD. Abadi Jaya
di Medan pada tahun 1972; SMP Prayatna di Medan pada tahun 1975; SMA Prayatna
di Medan pada tahun 1979; dan Fakultas Teknik Mesin USU di Medan pada tahun
1990.
Pada tahun 1980 s/d 1990 penulis bekerja berwiraswasta di bidang leveransir
dan percetakan; tahun 1990 s/d 1993 penulis bekerja sebagai staf teknik konsultan
perencana dan kontraktor PT. Resupra di Medan; bulan Januari tahun 1991 penulis
menikah dengan Lisa Syafrida, S.Psi: dan sejak tahun 1993 s/d 2001 bekerja sebagai
PNS/Staf Teknis Subdis Tata Bangunan Dinas PU. Cipta Karya Provinsi Sumatera
Utara; tahun 2002 Plt. Kasi Deli Serdang pada UPT/Balai Pembinaan Wil. I Dinas
Tarukim SU; tahun 2003 Pemimpin Proyek Pembangunan Gedung Diklat Prov. Sum.
Utara – Medan; tahun 2005 s/d 2010 Kasi Air Bersih dan Teknik Penyehatan
Lingkungan pada Dinas Penataan Ruang dan Permukiman Pemerintah Provinsi
Sumatera Utara; tahun 2005 s/d 2006 Pemimpin Kegiatan Penataan Lingkungan
Kawasan Perbatasan Kota Medan – Kab. Deli Serdang; tahun 2007 PPTK (Pejabat
Pelaksana Teknis Kegiatan) Pembangunan Perumahan dan Permukiman Distarukim
Pemerintah Provinsi Sumatera Utara.
Pada bulan Agustus tahun 2006 s/d Juli 2010 penulis mengikuti pendidikan
Program Pascasarjana pada Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan
3.6. Persiapan Penelitian………..………..……….. 34
3.7. Pengamatan Parameter………..………..……….. 35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN….……….. 39
4.1. Kualitas Sumber Air…………..………...…. 39
4.2. Pelaksanaan Penelitian………...……… 39
4.3. Kualitas Air Sumur Sesudah Perlakuan……..………….…. 41
4.4. Kombinasi Perlakuan Massa Zeolit dan Arang Aktip Serta Kecepatan Aliran Air (MV)……..……..…..……….….…... 48
4.5. Beda Massa Zeolit dan Arang Aktip...……...………….… 50
4.6. Kecepatan Aliran Air pada Alat Penjernih dan Persentase Hambatannya……….……… 53
4.7. Interaksi..………..………... 58
4.8. Pencucian Media (Bahan Penjernih dan Saringan-saringan). 60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN………..……. 61
5.1. Kesimpulan……….……….…...………… 61
5.2. Saran……...………...………..………….……. 63
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
4.1 Parameter Air Sebelum Dijernihkan... 39
4.2 Rata-rata Hasil Penelitian Kekeruhan (NTU) pada Perlakuan..….. 42
4.3 Rata-rata Hasil Penelitian Unsur Besi (mg/L) pada Perlakuan..…. 44
4.4 Rata-rata Hasil Penelitian Total Coliform (MPN) pada Perlakuan. 46
4.5 Kombinasi Perlakuan Massa Zeolit dan Arang Aktip serta Kecepatan Alirnya terhadap Kekeruhan, Unsur Besi dan Total
Coliform pada Air Sumur…………..……….. 48
4.6 Beda Massa Zeolit dan Arang Aktip terhadap Kekeruhan, Unsur Besi dan Total Coliform Serta Kecepatan Alirnya pada Air Sumur
yang Telah Dijernihkan……….……….. 51
4.7 Kecepatan Air Masuk ke Alat Penjernih dan Kecepatan Air
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
1.1 Skema Kerangka Pemikiran... 5
2.1 Siklus Hidrologi…... 10
2.2 Jenis Akuifer...…..………..……….…... 14
DAFTAR LAMPIRAN Permenkes R.I No. 416.Men.Kes/Per/IX/1990... 87
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan di perusahaan swasta di daerah Kelurahan Kesawan – Medan. Sampel air sumur sebelum proses penjernihan dan sampel air sumur hasil proses penjernihan melalui alat penjernih dengan kombinasi perlakuan dianalisis di Laboratorium Lingkungan Badan Lingkungan Hidup Provinsi Sumatera Utara Penelitian ini dilakukan dengan mengalirkan air dari tanki air sumur ke alat penjernih untuk masing-masing kombinasi perlakuan. Kombinasi perlakuan jumlah zeolit dan jumlah arang aktif serta kecepatan aliran air yang terbaik ditentukan atas rekapitulasi hasil kualitas kekeruhan air, unsur besi dan total coliform yang terdapat dalam air.
Kombinasi antara perbandingan massa zeolit dan arang aktip serta kecepatan aliran berpengaruh sangat nyata terhadap penurunan kekeruhan, unsur besi dan total coliform. Kombinasi massa zeolit dan arang aktip dan kecepatan aliran terbaik adalah komposisi 1/2 Z : 1/2 Aa (3,33 Kg Z : 3,75 Kg Aa) dengan Kecepatan Aliran (V1) =
0,020 liter/detik. Kombinasi ini dapat menurunkan kekeruhan air sampai 94,1% (dari 45,7 NTU menjadi 2,68 NTU), unsur besi sebesar 40,6% (dari 0,064 mg/L menjadi 0,038 mg/L), total coliform sebesar 94,5% (dari 2000 MPN menjadi 109 MPN).
ABSTRACT
This research was conducted at private company in Kesawan area-Medan. The sample of the water of the well before the purification process an the the sample of the water as the product of purification process is taken by the purifier with the combination of the treatment and it is analyzed at the Laboratory of the Environmental Body of North Sumatera Province. The research was conducted by flowing the water from the tank of the water of the well into furifier for each treatment combination. The combination of the treatment for the number of zeolit and the number of active carbon as well as the velocity of the best water flow determined on the racapitulation of the product of the quality of the turbidity, iron elements and the total of coliform in found the water.
The combination between the comparative of zeolit mass and active carbon as well as the velocity have significant influence to the reduction of the turbidity, iron elements, and the total of coliform. The combination of zeolit mass and active carbon and the velocity of best flow is with composition 1/2 Z : 1/2 Aa (3,33 Kg Z : 3,75 Kg Aa) with the velocity of the flow (V1) = 0,020 liter/second. This combination can to reduce the well water turbidity was up 94,1% (from 45,7 NTU becomes 2,68 NTU), the iron elements for 40,6% (from 0,064 mg/L becomes 0,038 mg/L), the total of coliform for 94,5% (from 2000 MPN becomes 109 MPN).
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Air adalah unsur yang tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia. Bahkan
dapat dipastikan tanpa pengembangan sumberdaya air secara konsisten peradaban
manusia tidak akan mencapai tingkat yang dinikmati sampai saat ini. Oleh karena itu
pengembangan dan pengolahan sumber daya air merupakan dasar peradaban manusia
(Sunaryo, dkk, 2005).
Salah satu faktor penting penggunaan air dalam kehidupan sehari-hari adalah
untuk kebutuhan air minum. Air bersih merupakan air yang harus bebas dari
mikroorganisme penyebab penyakit dan bahan-bahan kimia yang dapat merugikan
kesehatan manusia maupun makhluk hidup lainnya. Air merupakan zat kehidupan,
di mana tidak ada satupun makhluk hidup di bumi ini yang tidak membutuhkan air.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa 65-75% dari berat manusia terdiri dari air.
Menurut ilmu kesehatan setiap orang memerlukan air minum sebanyak 2,5 – 3 liter
setiap hari termasuk air yang berada dalam makanan. Manusia bisa bertahan hidup 2–
3 minggu tanpa makan, tetapi hanya 2 – 3 hari tanpa minum (Suripin, 2002).
Sebagian besar penduduk di Indonesia masih menggunakan air sumur sebagai
sumber air bersih untuk memenuhi kebutuhan hidupnya sehari-hari. Namun untuk
mendapatkan air bersih yang memenuhi persyaratan kesehatan tidaklah mudah. Hal
yang harus dijernihkan/dimurnikan agar bersih dan layak untuk dijadikan sebagai air
bersih untuk sumber air baku dan lainnya.
Dengan bertambahnya aktivitas dan jumlah penduduk, maka jumlah air bersih
yang diperlukan manusia akan semakin meningkat. Secara global kuantitas sumber
daya tanah dan air relatif tetap, sedangkan kualitasnya makin hari makin menurun.
Untuk pemenuhan kebutuhan masyarakat akan air bersih untuk minum, maka
dilakukan pengolahan air dari sumber air. Salah satunya adalah air sumur. Air sumur
umumnya masih mengandung racun dan zat-zat berbahaya lainnya, seperti misalnya
unsur besi di mana unsur besi ini jika keberadaannya melebihi standard yang telah
ditentukan akan menyebabkan bau dan rasa yang tidak enak, serta menimbulkan karat
pada pipa dan noda pada pakaian (Steel. E.W. and T.J. Mc. Ghee., 1979), serta
di dalam tubuh manusia dapat merusak dinding usus, yang dapat mengakibatkan
kematian (Soemirat, J., 1994).
Untuk mengantisipasi hal tersebut di atas perlu dilakukan pengolahan
misalnya proses penjernihan, agar air sumur menjadi bersih dan berkualitas. Tujuan
utama proses penjernihan air sumur adalah untuk mengurangi kadar/konsentrasi
bahan-bahan metal terlarut seperti Na, Mg, Ca dan Fe, partikel tercampur serta mikro
organisme pathogen dan nonpathogen. Selain itu diperlukan juga tambahan
pengolahan untuk menghilangkan komponen beracun, serta bahan yang tidak dapat
didegradasikan agar konsentrasi senyawa pencemar yang ada menjadi rendah. Untuk
itu diperlukan pengolahan secara bertahap agar bahan tersebut di atas dapat dikurangi
Banyak ditemui sumber air sumur yang telah dibangun oleh Pemerintah
(seperti di Puskesmas, Kantor Camat, Dinas dan lainnya), perindustrian, perusahaan
swasta dan sumber air sumur yang dibangun masyarakat umum (penduduk), di mana
kualitas/mutu airnya tidak layak untuk digunakan sebagai air bersih untuk sumber
baku air minum dan lainnya (indikatornya adalah secara visual air sumur tidak layak
digunakan sebagai sumber air minum langsung, dapat dilihat dari warna air yang
keruh disertai dengan adanya bau logam pada air), sehingga sumber air sumurnya
menjadi mubazir/tidak dapat dimanfaatkan (contohnya pada perusahaan swasta
di daerah Kelurahan Kesawan – Medan, TPA Dusun II Sei Basah, Desa Tadukan
Raga – Kecamatan Tanjung Morawa dan lainnya).
Pada suatu perusahaan swasta di daerah Kelurahan Kesawan – Medan,
di mana perusahaan ini sudah tidak menggunakan pelayanan sistem air bersih dari
PDAM (Perusahaan Daerah Air Minum) Tirtanadi Medan sehingga untuk pemenuhan
kebutuhan air bersihnya mereka menggunakan air sumur. Dari pengamatan
di lapangan secara visual diduga air sumurnya tercemar, akan tetapi pimpinan dan
karyawan perusahaan serta lainnya masih memanfaatkan air sumur tersebut untuk
keperluan sehari-harinya (misalnya untuk kebutuhan cuci tangan, bersihkan badan,
berwudhuk, membersihkan peralatan-peralatan dan keperluan lainnya).
Umumnya air sumur yang tercemar bila digunakan tanpa diolah terlebih
dahulu, di mana kualitas mutu airnya tidak baik sehingga dapat berdampak buruk
bagi kesehatan manusia dan tubuh akan mudah terserang berbagai penyakit (seperti
Ada beragam alat pengolahan air untuk membantu mengatasi masalah
tersebut, mulai dari yang berteknologi canggih dan berbiaya mahal (contohnya: CNI
ð Water Life, AMSTRO RO Water System dan lainnya) dan teknologi sederhana serta berbiaya murah (contohnya: Alat penjernih hasil rancangan masyarakat, Alat
penjernih hasil rancangan mahasiswa untuk penelitian dan lainnya). Sesuai dengan
kondisi masyarakat pedesaan maupun perkotaan di Indonesia pada saat ini umumnya
masih dalam kondisi ekonomi rendah, maka alat pengolahan air untuk mengatasi
masalah tersebut yang sesuai adalah berteknologi sederhana dan berbiaya murah.
Sesuai dengan fakta lapangan dan studi kasus di atas dilakukan upaya mitigasi
untuk membantu mengatasi hal tersebut, yaitu mengadakan perancangan suatu alat
proses penjernihan air sumur yang murah, sederhana, teknologinya baik dan
bahannya mudah didapat di pasaran untuk digunakan meminimasi permasalahan air
sumur yang kurang baik mutu airnya dengan menggunakan media bahan penjernih
Gambar 1.1. Skema Kerangka Pemikiran
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan data tersebut di atas, maka masalah yang timbul adalah:
1. Apakah kualitas air sumur di suatu perusahaan swasta di daerah Kelurahan
Kesawan - Medan yang diindikasikan tercemar, masih layak untuk
dipergunakan sebagai air bersih.
Air bersih
Sumber Air Bersih (di perkotaan/pedesaan)
Daerah yang sudah terlayani PAM, tapi jaringan perpipaan kurang baik, debit sering
Status Standar Mutu Air baik (mengacu terhadap standar mutu air minum yang berlaku)
2. Sampai seberapa baik kemampuan sistem pengolahan penjernihan air sumur
hasil rancangan tersebut yang menggunakan media bahan penjernih zeolit dan
arang aktif dapat meningkatkan mutu air sumur.
1.3. Tujuan Penelitian
Sesuai dengan permasalahan, maka dirumuskan tujuan penelitian, yaitu:
1. Untuk mengetahui kualitas air sumur di suatu perusahaan swasta di daerah
Kelurahan Kesawan - Medan yang terindikasi tercemar sebelum dan setelah
mendapat perlakuan dari bahan penjernih pada proses pengolahan penjernihan
air sumur tersebut, dengan acuan standar baku mutu air sumur sebagai air
bersih.
2. Untuk mengetahui pengaruh jumlah pemberian zeolit dan arang aktif yang
optimum dengan kecepatan aliran air yang sesuai pada alat proses penjernihan
air sumur tersebut terhadap mutu air sumur.
1.4. Lingkup Penelitian
Bahan baku penelitian adalah air sumur suatu perusahaan swasta di daerah
Kelurahan Kesawan - Medan yang tercemar (indikatornya adalah secara visual air
sumur tidak layak digunakan sebagai sumber air minum langsung, dapat dilihat dari
Variabel penelitiannya adalah:
1) Perbandingan massa zeolit dan arang aktif
a. Zeolit : Arang aktif : Zeolit = 1/3 : 1/3 : 1/3.
b. Arang aktif : Zeolit : Arang aktif = 1/3 : 1/3 : 1/3.
c. Zeolit : Arang aktif = 1/2 : 1/2.
2) Kecepatan aliran air masuk dari tanki air sumur ke alat penjernih
a. Kecepatan aliran 1 (V1) = 0,020 liter/detik.
b. Kecepatan aliran 2 (V2) = 0,017 liter/detik.
c. Kecepatan aliran 3 (V3) = 0,014 liter/detik.
Parameter uji yang digunakan, yaitu Kekeruhan, Unsur Besi dan Total
Coliform.
Standar mutu yang digunakan adalah sesuai dengan Standar Baku Mutu Air
Sumur sebagai Air Bersih (Per.Men.Kesehatan RI No. 416/Menkes/Per/IX/1990).
Alat yang digunakan adalah: Tangki air sumur dan penyangganya, selang
saluran air sumur, alat penjernih (dari pipa paralon PVC 4), pompa air, ember
tampungan air bersih dan lainnya (Gambar: Lampiran 2).
1.5. Manfaat Penelitian
1. Memberikan alternatif pemecahan permasalahan terhadap mengatasi
pemenuhan kebutuhan masyarakat akan air bersih untuk minum dan lainnya.
1.6. Hipotesis Penelitian
Diduga adanya pengaruh nyata interaksi jumlah pemberian zeolit dan arang
aktif yang berbeda dengan kecepatan alir yang berbeda pada status mutu air sumur
dengan menggunakan alat pengolahan penjernihan air tersebut terhadap standar baku
BAB II
TINJAUAN KEPUSTAKAAN
2.1. Siklus Air
Air adalah materi esensial di dalam kehidupan. Tidak satupun makhluk hidup
yang tidak memerlukan dan tidak mengandung air. Sel hidup, baik tumbuh-tumbuhan
ataupun hewan, sebagian besar tersusun oleh air.
Dari sejumlah 40 juta mil-kubik air yang berada di permukaan dan di dalam
tanah, ternyata tidak lebih dari 0,5% (0,2 juta mil kubik) yang secara langsung dapat
digunakan untuk kepentingan manusia, karena 97% dari sumber air tersebut terdiri
dari air laut, 2,5% berbentuk salju abadi yang baru dalam keadaan cair dapat
digunakan (Suriawiria, 1985).
Air di bumi secara terus menerus mengalami sirkulasi berupa proses
penguapan, presipitasi dan pengaliran keluar (outflow). Air menguap ke udara dari
permukaan tanah dan laut, berubah menjadi awan sesudah melalui beberapa proses
dan kemudian jatuh sebagai hujan atau salju ke permukaan laut atau daratan. Sebelum
jatuh ke permukaan bumi sebagian langsung menguap ke udara dan sebagian jatuh ke
permukaan bumi. Tidak semua hujan yang jatuh ke permukaan bumi mencapai
permukaan tanah. Sebagian akan tertahan oleh tumbuh-tumbuhan di mana sebagian
akan menguap dan sebagian lagi akan jatuh atau mengalir melalui daun-daun ke
Sebagian air hujan yang jatuh ke permukaan tanah akan masuk ke dalam
tanah (infiltrasi). Sebagian lagi yang merupakan kelebihan akan mengisi lekuk-lekuk
permukaan tanah, kemudian mengalir ke daerah-daerah yang rendah, masuk ke
sungai-sungai dan akhirnya ke laut (Sosrodarsono dkk, 1983).
Tidak semua butir air yang mengalir akan sampai kelaut. Dalam perjalanan ke
laut sebagian akan menguap dan kembali ke udara. Sebagian air yang masuk ke
dalam tanah keluar kembali segera ke sungai-sungai. Tetapi sebagian besar akan
tersimpan sebagai air tanah (ground water) yang akan keluar sedikit demi sedikit
dalam jangka waktu yang lama ke permukaan tanah di daerah-daerah yang rendah.
Sirkulasi kontinu antara air laut dan air daratan yang berjalan secara terus menerus
disebut sebagai Siklus Hidrologi (Chow et al, 1988).
Air mempunyai karakteristik sebagai pelarut yang universal karena
molaritasnya yang tinggi, yang mengakibatkan hampir semua senyawa dapat larut
dalam air baik dalam bentuk terlarut, tersuspensi, koloid maupun yang mudah
diendapkan (Soemirat, J., 1994).
Dengan adanya kesempatan kontak dengan benda dan atau makhluk hidup
di bumi, menyebabkan air berubah mutunya berdasarkan tempat dan waktu. Air hujan
yang jatuh ke bumi hanya mengandung sedikit unsur mineral terlarut. Segera setelah
mencapai bumi, air langsung bereaksi dengan mineral dalam tanah atau batuan.
Jumlah dan jenis unsur mineral yang terlarut tergantung pada komposisi kimia,
struktur fisik dari batuan, derajad keasaman (pH), dan potensial redoks (Eh) dari air.
Kualitas air tanah secara alami dipengaruhi oleh jenis batuan penyusun tanah yang
bersangkutan. Air tanah tersebut bergerak dari daerah peresapan ke daerah luapan.
Oleh karena itu susunan kimia air tanah sangat dipengaruhi oleh kandungan mineral
mudah terlarut yang menyusun batuan tersebut (Todd, 1980).
2.2. Air Tanah
Menurut Sosrodarsono, dkk (1983) air tanah diartikan sebagai air yang
bergerak dalam tanah yang terdapat di dalam ruang-ruang antara butir-butir tanah
yang membentuknya (disebut air lapisan) dan dalam retakan batuan (disebut sebagai
air celah). Lapisan yang dapat dilalui dengan mudah (misal: pasir atau kerikil) disebut
lapisan permeabel, sedangkan lapisan yang sulit dilalui air tanah (misal: tanah liat)
batu-batuan) disebut sebagai lapisan kebal air (aquifuge). Lapisan yang kedap air dan
kebal air merupakan lapisan yang impermeabel yang dapat menahan air untuk
berperkolasi ke dalam lapisan tanah lebih dalam lagi. Terbentuknya air tanah adalah
akibat peresapan dan turunnya air hujan ke dalam lapisan permukaan tanah, yang
disebut juga sebagai proses infiltrasi. Besarnya infiltrasi sangat menentukan terhadap
kuantitas ketersediaan air tanah. Menurut Harto (1993) pengertian infiltrasi
mengandung 2 pengertian, yaitu: kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum
untuk suatu jenis tanah tertentu dan laju infiltrasi adalah laju nyata suatu jenis tanah
tertentu (berpengaruh terhadap terbawanya bahan-bahan/senyawa dari permukaan ke
dalam air tanah).
Secara fisik Sosrodarsono, dkk (1983) membagi beberapa faktor yang
mempengaruhi infiltrasi, yaitu: dalamnya genangan di atas permukaan tanah dan tebal
lapisan jenuh air, kelembaban tanah, pemampatan oleh curah hujan, penyumbatan
oleh bahan-bahan yang halus, pemampatan oleh manusia dan hewan, struktur tanah,
tumbuh-tumbuhan, dan udara yang ada dalam tanah.
Air hujan merupakan sumber ketersediaan air tanah baik secara langsung
maupun tidak langsung. Secara langsung air hujan terinfiltrasi ke dalam tanah,
sedangkan secara tidak langsung air hujan terkumpul pada aliran sungai atau danau,
yang kemudian berangsur-angsur meresap ke dalam tanah mengisi air tanah (Bouwer,
Todd (1980) dan Sosrodarsono dkk (1983), mengklasifikasikan jenis akuifer
berdasarkan pada ada atau tidaknya adanya permukaan air tanah bebas, yaitu:
1) Akuifer Bebas (Unconfined Aquifer); yaitu akuifer yang terletak antara lapisan
permeabel dengan lapisan impermeabel karena letaknya yang dangkal (kedalaman
kurang dari 20 meter), maka air yang terdapat pada aquifer ini disebut air tanah
dangkal. Tinggi permukaan tanah bervariasi dan bergantung pada luas daerah
catchment, laju pemompaan dan permeabilitas akuifernya.
2) Akuifer Terkekang (Confined Aquifer); yaitu akuifer yang terletak antara dua
lapisan kedap air (impermeabel). Pada akuifer ini air tanah terletak di bawah
lapisan impermeabel dan mempunyai tekanan lebih besar dari tekanan atmosfir.
3) Akuifer Bocor (Leaky Aquifer); yaitu akuifer yang terletak di bawah lapisan
setengah kedap air (semi confining layer) antara akuifer bebas dengan akuifer
terkekang.
4) Akuifer Tumpang (Perched Aquifer); yaitu akuifer yang terdapat pada lapisan
aerasi dengan lapisan impermeabel yang berfungsi sebagai penahan air, sehingga
membentuk air tanah. Akuifer jenis ini tidak dapat digunakan sebagai usaha
pengembangan air tanah, karena mempunyai variasi permukaan dan volume yang
Gambar 2.2. Jenis Akuifer (Todd, 1980)
Air tanah terbagi atas:
a. Air tanah dangkal
Air tanah dangkal biasanya dimanfaatkan untuk sumber air minum melalui
sumur-sumur dangkal.
b. Air tanah dalam
Pengambilan air tanah dalam haruslah menggunakan bor dan memasukkan pipa
kedalamnya hingga suatu kedalaman (100-300 m) akan didapatkan suatu
lapisan air (sumur artetis). Jika tekanan air besar maka air dapat keluar dan bila
perlu digunakan pompa. Kualitas dari air tanah dalam lebih berkualitas
c. Mata air
Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan tanah
dan biasanya keluar dalam bentuk rembesan yaitu air keluar dari lereng-lereng
dan umbul yaitu air keluar dari suatu permukaan yang datar (Sutrisno dan
Suciastuti, 1987).
2.3. Sumur
Sumur merupakan bentuk upaya manusia untuk mendapatkan air bersih
dengan cara menyadap air tanah melalui lubang yang digali vertikal dari permukaan
hingga mencapai lapisan air tanah/akuifer. Air sumur merupakan air tanah yang
disadap melalui lubang yang digali vertikal dari permukaan hingga mencapai lapisan
air tanah/akuifer. Sumur resapan adalah merupakan sumur atau lubang pada
permukaan tanah yang dibuat untuk menampung air hujan agar dapat meresap ke
dalam tanah. Sumur resapan merupakan kebalikan dari sumur air minum. Sumur
resapan merupakan lubang untuk memasukkan air ke dalam tanah, sedangkan sumur
air minum berfungsi untuk menaikkan air tanah ke permukaan. Dengan demikian
berbeda kontruksi dan kedalaman di atas muka air tanah. Sumur air minum digali
lebih dalam lagi atau di bawah muka air tanah (Kusnaedi, 2000).
2.4. Pencemaran Air
Menurunnya kualitas air disebabkan oleh terjadinya pencemaran air. Menurut
Pengendalian Pencemaran Air, yang dimaksud dengan pencemaran airadalah masuk
atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain kedalam air
dan atau berubahnya tatanan (komposisi) air oleh kegiatan manusia atau proses alam,
sehingga kualitas air turun sampai ketingkat tertentu yang menyebabkan air menjadi
kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya. Status mutu air
adalah tingkat kondisi mutu air yang menunjukkan kondisi cemar atau kondisi baik
pada suatu sumber air dalam waktu tertentu dengan membandingkan dengan baku
mutu air yang ditetapkan. Baku mutu air adalah batas/kadar yang diperbolehkan bagi
zat atau bahan pencemar terdapat dalam air. Mutu air adalah kondisi kualitas air yang
diukur dan atau diuji berdasarkan parameter-parameter tertentu dan metoda tertentu
berdasarkan peraturan perundang-undangan yang berlaku. Kondisi cemar adalah
penyimpangan sifat-sifat air dari keadaan normal, bukan dari kemurniannya. Air yang
tersebar di alam tidak pernah terdapat dalam bentuk murni, tetapi bukan berarti semua
air sudah tercemar. Sebagai contoh, meskipun di daerah pegunungan atau hutan yang
terpencil dengan udara yang bersih dan bebas dari polusi, air hujan selalu
mengandung bahan-bahan terlarut seperti carbondioxida, oksigen dan nitrogen serta
bahan-bahan tersuspensi seperti debu dan partikel-partikel lainnya yang terbawa
melalui atmosfer. Air permukaan, air sungai dan air sumur biasanya mengandung
bahan-bahan metal terlarut seperti Na, Mg, Ca dan Fe dan lainnya. Pengelolaan
kualitas air adalah upaya pemeliharaan dan pengolahan air sehingga tercapai kualitas
air yang diinginkan sesuai peruntukannya untuk menjamin agar kualitas air tetap
Beberapa kualitas air yang perlu dikenal untuk kegunaan praktis sehari-hari
adalah antara lain:
1) Standar kualitas air minum (nasional maupun internasional).
2) Standar kualitas air untuk rekreasi atau tempat-tempat pemandian alam
(nasional maupun internasional).
3) Standar kualitas air yang dihubung-hubungkan dengan bahan buangan dari
industri (Waste Water Effluent).
4) Standar kualitas air sungai (stream standard), tersebut ini masih membedakan
macam-macam standar berdasarkan pertimbangan kegunaannya. Air sungai
yang digunakan sebagai media atau sumber hayati adalah berbeda bila
digunakan sebaliknya sebagai sumber baku PAM. Demikian pula, berbeda
bila sungai tersebut peranannya sengaja dikorbankan hanya sebagai tempat
penampungan dan pembuangan segala bahan buangan sehingga tidak lagi
dituntut persyaratan standar yang begitu tinggi seperti standar-standar lainnya
(Ryadi, 1984).
Air yang terpolusi selalu mengandung padatan yang dapat dibedakan atas
empat kelompok berdasarkan besar partikelnya dan sifat-sifat lainnya, yaitu:
a. Padatan terendap (sedimen).
b. Padatan tersuspensi dan koloid.
c. Padatan terlarut.
Air dapat menimbulkan berbagai akibat gangguan kesehatan terhadap
sipemakai, ini disebabkan karena:
1) Adanya kemampuan dari air untuk melarutkan bahan-bahan padat,
mengabsorbsikan gas-gas dan bahan cair lainnya, sehingga semua air alam
mengandung mineral dan zat-zat lain dalam larutan yang diperolehnya dari
udara, tanah dan bukit-bukit yang dilaluinya. Kandungan bahan dan zat-zat ini
dalam air pada konsentrasi tertentu dapat menimbulkan efek gangguan
kesehatan pada sipemakai.
2) Air sebagai faktor utama dalam penularan berbagai penyakit infeksi
bakteri-bakteri usus tertentu seperti typus, disentri dan kolera (Hadi dkk, 1979).
2.5. Ciri-ciri dan Mutu Air Minum
Air murni adalah zat-zat yang tidak mempunyai warna, rasa dan bau yang
terdiri dari hydrogen dan oksigen dengan rumus kimia H2O. Karena air merupakan
suatu larutan yang hampir-hampir bersifat universal, maka zat-zat yang paling
alamiah maupun buatan manusia hingga tingkat tertentu terlarut di dalamnya. Dengan
demikian, air mengandung zat-zat terlarut. Di samping itu, akibat daur hidrologi, air
juga mengandung berbagai zat lainnya, termasuk gas. Zat ini sering disebut pencemar
yang terdapat dalam air (Linsley dan Franzin, 1995).
Ciri-ciri air yang terpolusi sangat bervariasi, tergantung dari jenis air dan
polutannya atau komponen yang mengakibatkan polusi. Sebagai contoh air minum
sukar dideteksi, bau yang menyengat mungkin timbul pada pantai laut, sungai yang
terpolusi berat atau minyak yang terlihat terapung pada permukaan air laut
menunjukkan adanya polusi. Tanda-tanda polusi air yang berbeda ini disebabkan oleh
sumber dan jenis polutan yang berbeda-beda (Stoker and Seagar, 1972).
Syarat-syarat dan pengawasan kualitas air minum dikatakan bahwa standar
persyaratan kualitas air minum perlu ditetapkan dengan pertimbangan:
1) Air minum yang memenuhi syarat kesehatan mempunyai peranan penting
dalam rangka pemeliharaan, perlindungan dan meningkatkan derajat
kesehatan masyarakat.
2) Perlu mencegah adanya penyediaan dan atau pembagian air minum untuk
umum yang tidak memenuhi syarat-syarat kesehatan (Shuval, 1980).
Menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 416/Men.Kes/Per./IX/1990
tentang air sumur sebagai air bersih persyaratan kualitas air minum meliputi
persyaratan bakteriologis, kimiawi, fisika dan radioaktif.
Pengawasan kualitas air minum dilaksanakan oleh Dinas Kesehatan
Kabupaten/Kota melalui kegiatan, antara lain:
1) Inspeksi sanitasi dan pengambilan sampel air termasuk air pada sumber air
baku, proses produksi, jaringan distribusi, air minum isi ulang dan air minum
dalam kemasan.
2) Pemeriksaan kualitas air dilakukan di tempat/di lapangan dan atau
di laboratorium.
Mengenai standar kualitas air minum dikenal beberapa standar kualitas air
minum baik yang bersifat nasional maupun internasional. Beberapa standar kualitas
air minum adalah:
1) Standar Kualitas Fisik Air Minum.
a. Suhu
Suhu dalam air akan mempengaruhi reaksi kimia, terutama jika suhu
tersebut sangat tinggi. Suhu akan mempengaruhi secara langsung toksisitas
bahan kimia pencemar, pertumbuhan mikroorganisme dan virus. Secara
umum kelarutan bahan padat dalam air akan meningkat dengan
meningkatnya suhu. Suhu yang normal di perairan adalah 25ºC (Goldman,
1983).
b. Warna
Warna dalam air umumnya didapat dari hasil penguraian daun-daunan,
tanah humus, kayu dan zat organik, di samping itu dapat juga disebabkan
oleh keberadaan besi (ferri humate). Warna dipengaruhi oleh banyaknya
zat padat terlarut dan padatan tersuspensi. Bahan yang dapat menyebabkan
warna adalah tanah liat, lumpur, bahan organik, serta partikel-partikel kecil
tersuspensi lainnya. Warna merupakan sifat air yang tidak membahayakan,
akan tetapi mempengaruhi segi estetika dari penerimaan masyarakat.
Tingkat pengolahan warna tergantung pada penyebab warna dan
c. Kekeruhan
Air dikatakan keruh, apabila air tersebut mengandung begitu banyak
partikel bahan yang tersuspensi sehingga memberikan warna yang
berlumpur dan kotor. Bahan-bahan yang menyebabkan kekeruhan meliputi:
tanah liat, lumpur serta bahan-bahan organik lainnya, tetapi ia jadi tidak
disenangi karena rupanya dan mengurangi nilai estetika dari air tersebut
(Sawyer dan Mc. Carthy, 1989).
2). Standar Kualitas Kimia Air Minum
a. Derajat keasaman (pH)
pH adalah merupakan istilah yang digunakan untuk menyatakan intensitas
keadaan asam atau basa sesuatu larutan. Dalam penyediaan air, pH
merupakan faktor yang harus dipertimbangkan mengingat bahwa derajat
keasaman dari air akan sangat mempengaruhi aktivitas pengolahan yang
akan dilakukan. Kebanyakan mikroorganisme tumbuh baik pada pH 6,0 -
8,0. World Health Organization menetapkan bahwa standar pH pada air
minum adalah 6,5 – 8,5 dan Depkes RI 6,5-8,5. Jika pH air lebih kecil dari
6,5 dan lebih besar dari 8,5 akan menyebabkan korosi pada pipa-pipa air
dan dapat menyebabkan beberapa senyawa kimia berubah menjadi racun
yang mengganggu kesehatan (Sutrisno dan Suciastuti, 1987).
b. Total Padatan Terlarut
Bahan padat adalah bahan yang tertinggal sebagai residu pada penguapan
menetapkan batas kadar maksimum total padatan terlarut sebesar 1000
mg/L dan Depkes RI menetapkan 1000 mg/L. Pengaruh yang menyangkut
aspek kesehatan dari pada penyimpangan standar kualitas air minum adalah
akan menimbulkan rasa yang tidak enak pada lidah (Sutrisno dan
Suciastuti, 1987).
c. Unsur Besi (Fe)
Unsur besi merupakan unsur yang penting dan berguna untuk metabolisme
tubuh. Setiap hari tubuh memerlukan unsur besi 7-35 mg. Depkes RI
menetapkan kadar maksimum unsur besi terdapat dalam air minum adalah
0,3 mg/L. Apabila konsentrasi unsur ini melebihi ± 2 mg/L akan
menimbulkan noda-noda pada peralatan dan bahan-bahan yang berwarna
putih. Dan unsur ini juga dapat menimbulkan bau dan warna pada air
minum dan warna koloid pada air. Selain itu dapat menyebabkan warna air
menjadi kemerah-merahan dan membentuk endapan pada pipa-pipa air
(Sutrisno dan Suciastuti, 1987).
d. Chlorida (Cl)
Konsentrasi 250 mg/L unsur ini dalam air merupakan batas maksimal
konsentrasi yang dapat mengakibatkan timbulnya rasa asin. U.S. Public
Health Service menetapkan batas kadar klorida dalam air minum adalah
250 mg/L. Depkes RI menetapkan 250 mg/L sebagai kadar maksimum
dapat mengakibatkan rasa asin pada air dan menyebabkan korosi pada
pipa-pipa saluran air (Sutrisno dan Suciastuti, 1987).
e. Chromium (Cr)
Chromium dalam tubuh dapat bersifat karsiogenik pada saluran pernafasan
dan dapat menyebabkan kanker kulit. Menurut standar kualitas air minum
yang ditetapkan oleh Depkes RI kadar Chromium dalam air minum adalah
0,05 mg/L sedangkan menurut U.S. Public Health Service maupun standar
WHO Internasional adalah 0,05 mg/L (Sutrisno dan Suciastuti, 1987).
3). Standar Kualitas Biologis (Bakteriologis) Air Minum
Adanya organisme pathogen di perairan merupakan indikasi adanya
pencemaran air. Mengingat tidak mungkin mengidentifikasi berbagai
organisasi pathogen berada di perairan, maka pengukurannya menggunakan
bakteri coli sebagai indikator organisme.
Bakteri coli adalah organisme yang biasa hidup di dalam pencernaan manusia
atau hewan yang berdarah panas. Bakteri dipakai sebagai indikator organisme
karena mudah ditemukan dengan cara yang sederhana, tidak berbahaya, sulit
hidup lebih lama daripada patogen lainnya (Suriawiria, 1993).
Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit (pathogen)
sama sekali dan tidak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan coli
melebihi batas-batas yang ditentukan yaitu 1 Coli/ 100 ml air. Oleh karena
itu, sebelum air konsumsi diminum sebaiknya dimasak terlebih dahulu
Standarisasi bakteriologis air ditentukan dengan perkiraan Terdekat Jumlah
Kuman Golongan Koli dalam setiap 100 cc contoh air, yaitu yang disebut
dengan istilah Most Probable Number of Coliform Organisme (M.P.N).
2.6. Bahan-bahan Penjernih Air
Pada pengolahan penjernihan air yang digunakan untuk mengurangi
pengotoran bahan organik, mengurangi kadar/konsentrasi bahan-bahan metal terlarut,
partikel tercampur termasuk benda yang tidak dapat diuraikan (nonbiodegradable)
ataupun gabungan antara bau, warna dan rasa. Banyak bahan-bahan penjernih air
dengan bentuk padat digunakan sebagai bahan penyerap. Adapun bahan yang sering
digunakan adalah:
1) Zeolit
2) Arang aktif (Karbon aktif) (Mara dan Cairncross, 1994).
Penggunaan air tanah untuk air bersih yang layak diminum masih menghadapi
kendala terutama di daerah dataran rendah disebabkan oleh adanya kadar besi (Fe).
Untuk menghilangkan kadar Fe digunakan zeolit, di mana zeolit dapat mengadsorbsi
kadar Fe (Hardjono dkk, 2001).
Proses adsorbsi dalam penggunaan zeolit terjadi akibat tumbukan antara
partikel-partikel tersuspensi dengan butiran zeolit. Proses adsorbsi yang lebih penting
terjadi sebagai hasil daya tarik-menarik elektrostatis, yaitu antara partikel-partikel
yang mempunyai muatan listrik berlawanan. Zeolit yang bersih mempunyai muatan
positip dalam bentuk koloid (seperti flok karbonat, besi dan aluminium) (Hardjono
dkk, 2001).
Zeolit adalah mineral alam yang ditemukan di daerah sekitar gunung berapi,
mula jadi zeolit ditemukan dalam batuan berbutir halus (tuf) yang terbentuk dari hasil
sedimentasi, debu volkanik yang telah mengalami proses alterasi. Mineral alam zeolit
biasanya masih tercampur dengan mineral lainnya seperti kalsit dan kuarsa atau
mengendap pada daerah sumber air panas (Las, 2000).
Zeolit ini sering digunakan untuk mengurangi kadar/konsentrasi bahan-bahan
metal terlarut seperti Na, Mg, Ca dan Fe. Zeolit ini biasanya ditulis dengan reaksi
kimia oksida atau berdasarkan sel kristal M2Oal2O3SiO2. Sifat umum zeolit antara
lain mempunyai susunan kristal yang agak lunak, berat jenis 2 - 2,4, berstruktur tiga
dimensi serta mempunyai pori-pori yang dapat diisi oleh molekul air. Zeolit ini
biasanya berwarna kebiruan-kehijauan, putih dan coklat (Sugiharto, 1987).
Arang aktif (Carbon Aktif) adalah arang yang diolah lebih lanjut pada suhu
tinggi sehingga pori-porinya lebih terbuka dapat digunakan sebagai bahan absorben,
mempunyai daya serap/absorbsi yang tinggi terhadap bahan yang terbentuk larutan
atau uap, bahan koloid organik (termasuk bakteri). Arang aktip dapat dibuat dari
bahan yang mengandung karbon baik organik maupun anorganik, tetapi yang biasa
beredar di pasaran berasal dari tempurung kelapa, kayu dan batubara (Pari, 1999).
Pengolahan air bersih dengan menggunakan arang aktif (carbon aktif)
biasanya digunakan sebagai proses kelanjutan dari pengolahan secara fisis yaitu
benda-benda organik terlarut yang ada. Proses ini biasanya digunakan untuk
melengkapi proses pengolahan secara biologis (Gordon et al, 1968).
Penggunaan zeolit dan arang aktip merupakan salah satu proses pengolahan
air yang paling efektif, murah dan sederhana. Disebut efektif karena hanya dengan
satu macam pengolahan saja dapat dihasilkan pemisahan atau pengurangan kekeruhan
air sampai tingkat yang dapat ditoleransi untuk air minum, penurunan kadar warna
dan konsentrasi bakteri yang cukup tinggi karena dengan jumlah zeolit yang banyak
maka peluang berkurangnya kandungan zat organik dan besi semakin besar. Murah
karena pada dasarnya dalam proses tersebut tidak memerlukan energi dan bahan
kimia, serta pembangunan sistem prosesnya tidak memerlukan biaya yang besar.
Sederhana karena operasinya tidak memerlukan tenaga khusus yang terdidik dan
terampil. Oleh karena cara ini sangat efektif digunakan di negara-negara berkembang
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di sekitar lokasi sumur suatu perusahaan swasta
di daerah Kelurahan Kesawan – Medan (Gambar Lokasi: Lampiran 16). Sampel air
sumur sebelum proses penjernihan dan sampel air sumur hasil proses penjernihan
melalui alat penjernih dengan kombinasi perlakuan tersebut (variasi komposisi massa
zeolit dan arang aktip serta variasi kecepatan aliran air) diperiksakan/diteliti
di Laboratorium Lingkungan Badan Lingkungan Hidup Provinsi Sumatera Utara.
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan September 2009 sampai dengan bulan
Desember 2009.
3.2. Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
a). Air sumur
b). Zeolit (uk. 1 s/d 2 mm)
c). Arang aktif (uk. 1 s/d 2 mm)
d). Larutan suspensi induk kekeruhan 400 NTU
e). Larutan HNO3 pekat
f). Larutan CaCO3
3.3. Alat-alat yang Digunakan
3.3.1. Alat Penjernih Penelitian
Alat Penjernih untuk penelitian ini dengan rincian sebagai berikut:
a). Paralon PVC 4” (80 cm)
b). Paralon PVC 4” yang dikecilkan menjadi D = 10 cm (tinggi = 10 cm)
c). DOP PVC 4” (Tutup atas)
d). DOP PVC 4” (Tutup bawah), untuk pembersihan dilengkapi dengan: Nipel drat luar ¾ ”
Tutup Nipel drat dalam ¾” Mur ¾ ” dan Ring karet
e). Screen diameter lobang ± 1 mm (kasa nyamuk stainless) f). Screen diameter lobang ± 1 cm (plat besi tebal 1 mm) g). Untuk saluran air masuk (Inlet) : - Nipel drat luar ½ ”
- Mur pengikat nipel ½ ” dan ring karet - Socket double drat dalam ½ ”
- Floksok drat luar ½ ” dan gerigi selang h). Untuk saluran air keluar (Outlet) : - Nipel drat luar ½ ”
- Mur pengikat nipel ½ ” dan Ring karet - Socket double drat dalam ½ ”
3.3.2. Alat-alat untuk Analisa
a) Turbidimetri yang telah dikalibrasi
b) Tabung Nester
c) Saringan Membran berpori 0,45 µm
d) Gelas Piala 100 mL
e) Kaca Arloji
f) Labu ukur 50 mL
g) Pipet ukuran 2, 4, 6, 8 dan 10 mL
h) Spektrofotometri
i) Botol Winkler
j) Lemari pendingin
k) Tabung 10 mL DS
l) Tabung 10 mL SS
3.4. Model Rancangan dan Pengambilan Sampel Air
Model rancangan yang digunakan pada penelitian ini adalah Rancangan Acak
Lengkap (RAL) Faktorial, yang terdiri dari kombinasi 2 (dua) faktor perlakuan dan
setiap faktor terdiri dari 3 (tiga) taraf perlakuan dengan ulangan 3 (tiga) kali:
1. Jumlah Zeolit dan Arang aktif dengan perbandingan
Zeolit : Arang aktif : Zeolit = 1/3 : 1/3 : 1/3
dan dengan 3 taraf perlakuan kecepatan aliran air masuk (V1,V2 dan V3)
a. Pada kecepatan aliran 1 V1 = 0,020 liter/detik
20 cm Z : 20 cm Aa : 20 cm Z =
(2,2 kg Z) : (2,5 kg Aa) : (2,2 kg Z)
Volume kolom 20 cm = ð. R 2. t = 3,14 (5,5)2. 20 = 1899,7 cm 3
b. Pada kecepatan aliran 2 V2 = 0,017 liter/detik
20 cm Z : 20 cm Aa : 20 cm Z =
(2,2 kg Z) : (2,5 kg Aa) : (2,2 kg Z)
Volume kolom 20 cm = ð. R 2. t = 3,14 (5,5)2. 20 = 1899,7 cm 3
c. Pada kecepatan aliran 3 V3 = 0,014 liter/detik
20 cm Z : 20 cm Aa : 20 cm Z =
(2,2 kg Z) : (2,5 kg Aa) : (2,2 kg Z)
Volume kolom 20 cm = ð. R 2. t = 3,14 (5,5)2. 20 = 1899,7 cm 3
2. Jumlah Zeolit dan Arang aktif dengan perbandingan
Arang aktif : Zeolit : Arang aktif = 1/3 : 1/3 : 1/3
dan dengan 3 taraf perlakuan kecepatan aliran air masuk (V1,V2 dan V3)
dari tanki air sumur ke alat penjernih.
a. Pada kecepatan aliran 1 V1 = 0,020 liter/detik
20 cm Aa : 20 cm Z : 20 cm Aa =
(2,5 kg Aa) : (2,2 kg Z) : (2,5 kg Aa)
Volume kolom 20 cm = ð. R 2. t = 3,14 (5,5)2 . 20 = 1899,7 cm 3
b. Pada kecepatan aliran 2 V2 = 0,017 liter/detik
(2,5 kg Aa) : (2,2 kg Z) : (2,5 kg Aa)
Volume kolom 20 cm = ð. R 2. t = 3,14 (5,5)2 . 20 = 1899,7 cm 3
c. Pada kecepatan aliran 3 V3 = 0,014 liter/detik
20 cm Aa : 20 cm Z : 20 cm Aa =
(2,5 kg Aa) : (2,2 kg Z) : (2,5 kg Aa)
Volume kolom 20 cm = ð. R 2. t = 3,14 (5,5)2 . 20 = 1899,7 cm 3
3. Jumlah Zeolit dan Arang aktif dengan perbandingan
Zeolit : Arang aktif = 1/2 : 1/2
dan dengan 3 taraf perlakuan kecepatan aliran air masuk (V1,V2 dan V3)
dari tanki air sumur ke alat penjernih.
a. Pada kecepatan aliran 1 V1 = 0,020 liter/detik
30 cm Z : 30 cm Aa = ( 3,33 kg Z) : ( 3,75 kg Aa)
Volume kolom 30 cm = ð. R 2. t = 3,14 (5,5)2. 30 = 2849,55 cm 3
b. Pada kecepatan aliran 2 V2 = 0,017 liter/detik
30 cm Z : 30 cm Aa = ( 3,33 kg Z) : ( 3,75 kg Aa)
Volume kolom 30 cm = ð. R 2. t = 3,14 (5,5)2. 30 = 2849,55 cm 3
c. Pada kecepatan aliran 3 V3 = 0,014 liter/detik
30 cm Z : 30 cm Aa = ( 3,33 kg Z) : ( 3,75 kg Aa)
Volume kolom 30 cm = ð. R 2. t = 3,14 (5,5)2. 30 = 2849,55 cm 3
Pengambilan sampel air dilakukan setelah air benar-benar jernih keluar dari
alat penjernih tersebut dan dilakukan dengan alat pengambil contoh air dan sampel air
yang diambil, terbagi ke dalam dua botol sampel yang dipergunakan untuk keperluan
pengamatan parameter-parameter di laboratorium.
Parameter-parameter yang diamati:
1). Standar Fisis, yaitu : Kekeruhan
2). Standar Kimia, yaitu : Unsur Besi (Fe)
3). Standar Biologis, yaitu : TotalColiform
(Standar Nasional Indonesia, 1991)
Analisis pemeriksaan parameter-parameter percobaan tersebut di atas
dilakukan di UPT Laboratorium Lingkungan Badan Lingkungan Hidup Prov. SU.
Hasil pemeriksaan laboratorium ini dibandingkan dengan Standar Mutu Air
Sumur sebagai Air Bersih (Permenkes R.I No. 416/Men.Kes/Per./IX/1990).
3.5. Model Analisa Pengujian Penelitian
Y
ijk
= µ +
á
ijk
+
â
ijk
+ (
áâ
)
ijk
+
å
ijk
Di mana:
Yijk = Pengamatan pada unit percobaan yang mendapat kombinasi perlakuan
massa zeolit dan arang aktip serta kecepatan aliran air.
µ = Efek nilai tengah
áijk = Efek perlakuan massa zeolit dan arang aktip
(áâ)ijk = Efek kombinasi faktor perlakuan massa zeolit dan arang aktip serta
kecepatan aliran air
åijk = Efek galat faktor perlakuan massa zeolit dan arang aktip serta kecepatan
aliran air
3.6. Persiapan Penelitian
Setelah desain komponen alat penjernihan air selesai dirancang dan disiapkan
maka penelitian dilaksanakan dengan prosedur sebagai berikut:
1) Tanki diisi dengan air dengan cara pemompaan air dari media ember bawah.
2) Zeolit dan arang aktif disiapkan dan dicuci hingga bersih.
3) Lubang pemasukan dan pengeluaran media dibuka.
4) Zeolit dan arang aktif dimasukkan melalui lubang pemasukan media sesuai
dengan perbandingan kapasitas, formasi dan batas-batas yang ditentukan
5) Lubang pemasukan media ditutup dengan penutup (dop) dan lubang control
(bagian bawah) juga ditutup dan air dari tangki siap untuk dialirkan ke alat
penjernih.
6) Tangki air dihubungkan dengan alat penjernih melalui selang. Selang
dimasukkan ke floksok ½”bagian atas (saluran permukaan air).
7) Saluran pengeluaran air (kran) alat penjernih dihubungkan dengan selang.
Dari sambungan ini, dihubungkan dengan wadah penampung air (Gambar:
8) Air ditest dan diuji mengalir melalui alat penjernih selama ± seminggu untuk menetralisir karena air masih berwarna keruh (berwarna hitam akibat arang
aktif dan keputih-putihan akibat zeolit).
3.7. Pengamatan Parameter
A. Standar Fisis
Cara pemeriksaan kekeruhan dapat dilakukan dengan metode Turbidimetri.
Dengan prinsip membandingkan intensitas cahaya yang dibiaskan oleh suatu
contoh dengan intensitas cahaya yang dibiaskan oleh baku suspensi tertentu
dalam kondisi yang sama. Adapun prosedur kerja dalam pemeriksaan
kekeruhan air adalah:
1) Turbidimetri dikalibrasi berdasarkan petunjuk penggunaan alat yang
dikeluarkan pabriknya.
2) Disiapkan sampel air yang akan diperiksa kedalam tabung nester sebanyak
50 mL.
3) Apabila kekeruhan lebih rendah dari 40 NTU, maka sampel diberi larutan
suspensi induk kekeruhan 400 NTU dan dibiarkan hingga gelembung
udara hilang. Kemudian larutan tersebut dimasukkan ke dalam tabung
pada Nephelometer, skala kekeruhan dibaca secara langsung dari alat dan
kekeruhannya dapat dihitung dari kurva kalibrasi.
4) Tetapi, apabila kekeruhan lebih besar dari 40 NTU maka harus dilakukan
B. Standar Kimia.
Analisa kadar besi didapatkan dengan menggunakan metode Spektrofotometri
pada panjang gelombang 248,3 nm. Besi terlarut adalah unsur besi dalam air
yang dapat lolos melalui saringan membran berpori 0,45 µm.
Adapun prosedur pengujian kadar besi dalam air adalah:
1) Disiapkan 100 ml sampel air yang akan diuji, lalu disaring secara duplo
dengan saringan membran berpori 0,45 µm.
2) Sampel uji dimasukkan kedalam tabung reaksi 50 mL dikocok lalu
dimasukkan ke gelas piala 100 mL.
3) Ditambahkan 5 mL HNO3 pekat dan dipanaskan dengan perlahan-lahan
sampai sisa volumenya 15-20 mL.
4) Ditambahkan lagi 5 ml HNO3 pekat, kemudian ditutup gelas piala dengan
kaca arloji dan dipanaskan lagi.
5) Penambahan asam dan pemanasan dilanjutkan sampai semua logam larut,
yang terlihat dari warna endapan dalam sampel uji menjadi agak putih
atau jernih.
6) Kemudian ditambahkan lagi 2 mL HNO3 pekat dan dipanaskan kira-kira
10 menit kemudian kaca arloji dibilas dan air bilasannya dimasukkan ke
dalam gelas piala.
7) Dipindahkan sampel uji masing-masing kedalam labu ukur 50 mL yang
telah berisi 12,5 mL larutan CaCO3 dan ditambahkan air suling sampai
8) Dimasukkan larutan logam Fe 1,0 gr kedalam labu ukur 100 mL dan
ditambahkan air suling sampai pada 50 mL.
9) Dimasukkan dengan pipet 2, 4, 6, 8 dan 10 mL larutan induk besi
masing-masing ke dalam labu ukur 1000 mL dan tambahkan air suling sehingga
diperoleh kadar besi 2, 4, 6, 8 dan 10 mg/L.
10)Larutan baku tersebut dimasukkan ke dalam tabung reaksi secara duplo
sebanyak 20 mL.
11)Setiap sampel diisapkan satu persatu ke dalam alat SSA melalui pipa
kapiler.
12)Kemudian dicatat serapan masuknya, lalu untuk mendapatkan kadar besi
digunakan kurva kalibrasi.
C. Standar Biologis (Bakteriologis)
1) Sampel air minum dimasukkan ke wadah steril (botol winkler) dan
disimpan di lemari pendingin.
2) Disiapkan 5 tabung berisi 10 mL media LB double strength (DS) dan 10
tabung berissi 10 mL media LB single strength (SS), di dalam tiap-tiap
tabung terdapat tabung Durham.
3) Dimasukkan 10 mL sampel ke dalam masing-masing 5 tabung DS (seri I),
ke dalam 5 tabung SS (seri II) dan 0,1 mL ke dalam 5 tabung SS (seri III).
4) Diinokulasikan 1 mL sampel dari pengenceran 10-6 ke dalam petri, diikuti
dengan dituangkannya media EMB. Media dalam petri dihomogenkan
5) Lalu sampel tersebut diinkubasikan selama 48 jam dengan suhu 37º C dan
setelah masa inkubasi diperhatikan ada tidaknya gas yang terbentuk pada
tabung durham sebagai uji positip.
6) Lalu dihitung jumlah koloni yang terbentuk (Standar Nasional Indonesia,
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Kualitas Sumber Air
Kualitas kandungan unsur-unsur yang terdapat dalam air sumur sebelum
proses penjernihan dicantumkan pada Tabel 4.1 berikut ini:
Tabel 4.1. Parameter Air Sebelum Dijernihkan
Sumber: Hasil Analisa Laboratorium Lingkungan BLHSU, Desember 2009
Dari hasil di atas maka dapat dilihat bahwa unsur-unsur yang terdapat pada
sampel air sumur yang melebihi standar mutu air minum adalah: Kekeruhan dan
Total Coliform sedangkan unsur besi masih di bawah standar air bersih.
4.2. Pelaksanaan Penelitian
Pada pelaksanaan penelitian laju kecepatan aliran air masuk dari tanki air
sumur dan laju kecepatan aliran air keluar dari alat penjernih adalah sebagai berikut:
1. Jumlah Zeolit dan Arang aktif dengan perbandingan
a. Pada kecepatan aliran air masuk dari tanki air sumur V1 = 0,020
liter/det maka didapat dalam pelaksanaan penelitian, kecepatan aliran air
keluar dari alat penjernih V1k = 0,016 liter/detik.
b. Pada kecepatan aliran air masuk dari tanki air sumur V2 = 0,017
liter/det maka didapat dalam pelaksanaan penelitian, kecepatan aliran air
keluar dari alat penjernih V2k = 0,013 liter/detik.
c. Pada kecepatan aliran air masuk dari tanki air sumur V3 = 0,014 liter/det
maka didapat dalam pelaksanaan penelitian, kecepatan aliran air keluar
dari alat penjernih V3k = 0,011 liter/detik.
2. Jumlah Zeolit dan Arang aktif dengan perbandingan
Arang aktif : Zeolit : Arang aktif = 1/3 : 1/3 : 1/3 (Gambar: Lampiran 16)
a. Pada kecepatan aliran air masuk dari tanki air sumurV1 = 0,020 liter/det
maka didapat dalam pelaksanaan penelitian, kecepatan aliran air keluar
dari alat penjernih V1k = 0,017 liter/detik.
b. Pada kecepatan aliran air masuk dari tanki air sumur V2 = 0,017
liter/det maka didapat dalam pelaksanaan penelitian, kecepatan aliran air
keluar dari alat penjernih V2k = 0,0145 liter/detik.
c. Pada kecepatan aliran air masuk dari tanki air sumur V3 = 0,014 liter/
det maka didapat dalam pelaksanaan penelitian, kecepatan aliran air keluar
dari alat penjernih V3k = 0,012 liter/detik.
3. Jumlah Zeolit dan Arang aktif dengan perbandingan
a. Pada kecepatan aliran air masuk dari tanki air sumur V1= 0,020
liter/det maka didapat dalam pelaksanaan penelitian, kecepatan aliran air
keluar dari alat penjernih V1k = 0,0165 liter/detik.
b. Pada kecepatan aliran air masuk dari tanki air sumur V2 = 0,017 liter/det
maka didapat dalam pelaksanaan penelitian, kecepatan aliran air keluar
dari alat penjernih V2k = 0,014 liter/detik.
c. Pada kecepatan aliran air masuk dari tanki air sumur V3 = 0,014
liter/det maka didapat dalam pelaksanaan penelitian, kecepatan aliran air
keluar dari alat penjernih V3k = 0,0115 liter/detik.
Pada saat pengambilan sampel, laju aliran keluaran air pada alat penjernih
haruslah konstan. Hal ini sangat berpengaruh karena dengan kran buka air yang besar
maka akan menghasilkan hasil yang tidak baik dan dapat mengakibatkan kerusakan
pada alat.
4.3. Kualitas Air Sumur Sesudah Perlakuan
Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada Lampiran 1, diperoleh
bahwa perbedaan jumlah zeolit, arang aktip dan kecepatan aliran memberikan
pengaruh terhadap kualitas kekeruhan, unsur besi dan total coliform pada air sumur
yang dijernihkan.
4.3.1. Kekeruhan
Kualitas kandungan kekeruhan yang terdapat dalam air sumur setelah proses
Tabel 4.2. Rata-rata Hasil Penelitian Kekeruhan (NTU) pada Perlakuan
No
Kecepatan Aliran
(V)
Hasil Analisa Kekeruhan (NTU) Standar Air Bersih
Keterangan: Z = Zeolit, Aa = Arang aktip, V = Kecepatan aliran air masuk dari tanki air ke alat penjernih.
Dari hasil tabel di atas dapat dilihat bahwa unsur-unsur yang terdapat pada
sampel air sumur sudah dapat diturunkan kekeruhannya hingga memenuhi standar air
bersih dan ada yang nilai kualitas kekeruhannya di bawah standar mutu air bersih.
Dari Tabel 4.1 dan 4.2 di atas dapat dilihat bahwa pada perbedaan zeolit dan
arang aktip yang efektif pada perlakuan 1/3Z : 1/3Aa : 1/3Z dengan kecepatan aliran
0,017 liter/detik. Penurunan kekeruhan air sumur mencapai 97,4% yaitu dari 45,7
menjadi 1,20 NTU. Kemungkinan konsentrasi kekeruhan yang ada dalam air sumur
berasal dari air sumur sendiri ditambah kurang dalamnya sumur tersebut (± 7 m) dan
meresapnya air dari saluran air kotor yang kurang baik di sekitar lokasi air sumur.
4.3.1.1. Analisis pengamatan kekeruhan (NTU) air sumur
Pengamatan kekeruhan (NTU) air sumur dengan kombinasi perlakuan setelah
proses penjernihan dicantumkan pada Lampiran 2, yang datanya sebagai berikut:
yaitu Tabel 2.1 Data pengamatan kekeruhan air sumur, Tabel 2.2 Data Pengamatan
kekeruhan air menurut kombinasi massa zeolit dan arang aktip (M) serta kecepatan
aliran air (V) dan Tabel 2.3 Hasil analisa sidik ragam pengaruh utama dan interaksi
Pada Lampiran 2, Tabel 2.1 dan Tabel 2.2 dapat dilihat bahwa Total
kekeruhan MV (TMV) adalah 190,19 dan Rataan kekeruhan MV (YMV) adalah 7,04.
Pada Lampiran 2, Tabel 2.3 pada sumber keragaman Kombinasi MV dapat
dilihat bahwa FHitung >> FTabel dimana FHitung adalah sebesar 3827,94 sedangkan FTabel
5% adalah 2,59 dan FTabel 1% adalah 3,89, pada sumber keragaman Massa zeolit dan
arang aktip (M) dapat dilihat bahwa FHitung >> FTabel di mana FHitung adalah sebesar
13317,44 sedangkan FTabel 5% adalah 3,63 dan FTabel 1% adalah 6,22, pada sumber
keragaman Kecepatan aliran (V) dapat dilihat bahwa FHitung >> FTabel di mana FHitung
adalah sebesar 251,68 sedangkan FTabel 5% adalah 3,63 dan FTabel 1% adalah 6,22,
pada sumber keragaman Interaksi dapat dilihat bahwa FHitung >> FTabel di mana FHitung
adalah sebesar 871,3 sedangkan FTabel 5% adalah 3,01 dan FTabel 1% adalah 4,77.
sedangkan koefisien keragamannya adalah 2,19%.
Kesimpulan Uji F:
Dari data Lampiran 2 (Tabel 2.1, Tabel 2.2 dan Tabel 2.3) dan uraian di atas dapat
dilihat bahwa semua faktor utama dan interaksi massa zeolit dan arang aktip (M) serta
kecepatan aliran air (V) berpengaruh sangat nyata (FHitung >> FTabel) terhadap
kekeruhan (NTU) air sumur, sehingga Hipotesa diterima pada taraf uji 5% dan 1%.
4.3.2. Unsur Besi (Fe)
Kualitas kandungan unsur besi yang terdapat dalam air sumur setelah proses
Tabel 4.3. Rata-rata Hasil Penelitian Unsur Besi (mg/L) pada Perlakuan
No. Kecepatan Aliran
(V)
Hasil Analisa Unsur Besi (mg/L) Standar Air Bersih
Keterangan: Z = Zeolit, Aa = Arang aktip, V = Kecepatan aliran air masuk dari tanki air ke alat penjernih.
Dari hasil tabel di atas dapat dilihat bahwa unsur besi yang terdapat pada
sampel air sumur sudah dapat diturunkan nilai kualitas unsur besinya hingga
memenuhi standar air bersih.
Dari Tabel 4.1 dan 4.3 di atas dapat dilihat bahwa penurunan konsentrasi besi
air sumur pada penelitian ini mencapai 68,7% yaitu dari 0,064 mg/L menjadi 0,020
mg/L pada perlakuan 1/3Z : 1/3Aa:1/3Z dengan kecepatan aliran 0,014 liter/detik.
Kemungkinan konsentrasi besi (Fe) yang ada dalam air sumur berasal dari air sumur
sendiri ditambah adanya kotoran unsur besi dari kegiatan doorsmeer, bengkel honda
dan percetakan yang ada di sekitar lokasi air sumur.
4.3.2.1. Analisis pengamatan unsur besi (mg/L) air sumur
Pengamatan unsur besi (mg/L) air sumur dengan kombinasi perlakuan setelah
proses penjernihan dicantumkan pada Lampiran 3, yang datanya sebagai berikut:
yaitu Tabel 3.1 Data pengamatan unsur besi air sumur, Tabel 3.2 Data Pengamatan
unsur besi air menurut kombinasi massa zeolit dan arang aktip (M) serta kecepatan
aliran air (V) dan Tabel 3.3 Hasil analisa sidik ragam pengaruh utama dan interaksi
