PENGARUH AERASI BERTINGKAT DENGAN KOMBINASI
SARINGAN PASIR, KARBON AKTIF, DAN ZEOLIT DALAM
MENINGKATKAN KUALITAS AIR TANAH DI PESANTREN
AR-RAUDHATUL HASANAH
TUGAS AKHIR
ABDUL HAFIDZ NAINGGOLAN
120407022
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
SEMESTER GANJIL 2016
Pembimbing II
Hafizhul Khair ST MT Pembimbing I
Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc.
TA/TL-USU/2016/002
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul:
PENGARUH AERASI BERTINGKAT DENGAN KOMBINASI
SARINGAN PASIR, KARBON AKTIF, DAN ZEOLIT DALAM
MENINGKATKAN KUALITAS AIR TANAH DI PESANTREN
AR-RAUDHATUL HASANAH
Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program
Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir
ini adalah hasil karya Saya sendiri kecuali kutipan-kutipan yang telah Saya sebutkan
sumbernya.
Demikian pernyataan ini dibuat apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan
karya Saya atau merupakan hasil jiplakan maka Saya bersedia menerima sanksi sesuai
dengan aturan yang berlaku.
Medan, Desember 2016
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan
karunia-Nya yang begitu besar kepada penulis, maka pada kesempatan kali ini penulis
dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pengaruh Aerasi Bertingkat dengan
Kombinasi Saringan Pasir, Karbon Aktif dan Zeolit dalam Meningkatkan Kualitas Air
Tanah Pesantren Ar-Raudhatul Hasanah. Pemilihan judul tersebut dilatarbelakangi oleh
harapan penulis yang ingin memberikan rekomendasi alat penyaring air yang sederhana,
praktis, ekonomis, dan tetap menghasilkan kualitas air yang baik.
Ucapan terima kasih atas bantuan dan motivasi sehingga Tugas Akhir dapat
diselesaikan dengan baik dihaturkan kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc sebagai dosen pembimbing I yang telah
memberikan dorongan, arahan, moril dan materil dalam penyelesaian Tugas Akhir.
2. Bang Hafizhul Khair, S.T., M.T sebagai dosen pembimbing II yang telah
menyisihkan waktu dan kesempatan untuk membimbing penulis di sela-sela
aktivitas beliau.
3. Bapak Joni Mulyadi ST, MT, dan Bapak Ivan Indrawan ST, MT, selaku dosen
penguji Tugas Akhir yang telah memberikan arahan, bimbingan, dan ilmunya.
4. Ibu Isra Suryati, S.T., M.Si sebagai koordinator Tugas Akhir dan dosen wali, yang
telah memberikan motivasi, dorongan, arahan, dan nasehat-nasehat.
5. Ibu Ir. Netti Herlina, M.T, selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Lingkungan
Universitas Sumatera Utara.
6. Ayah, mama, kakak, abang, dan adik yang tidak pernah berhenti memberikan
dorongan semangat, dan doa setulus-tulusnya, serta dukungan.
7. Pak Haji Bahrum dan Bang Ardi “Kentung” yang telah membantu perencanaan dan
persiapan penelitian di Pesantren Ar-Raudhatul Hasanah.
8. Kak Yani Simamora, S.H yang telah membantu dan memberikan bantuan, arahan,
dan dorongan kepada penulis, begitupun juga dengan Bu Gesti Posni Sinaga.
9. Bang Prana Ugi yang telah membantu dan memberikan ilmu statistiknya.
10.Bang Harum Murah Marpaung yang selalu menegaskan agar dapat menyelesaikan
ii
11.Rekan-rekan “terkutuk” dika, airf, alan, deni, karin, ena, usman, fajrur, fira dan bobi
yang telah banyak membantu, memberikan motivasi dan dukungan. Para “senior”
nasri, oweng, galih, dwiki, robi, rawi, rendi, amri, febrian, abraham, dan iyon.
12.Rekan-rekan seperjuangan HMTL FT USU khususnya G1
13.Seluruh pihak yang yang telah membantu yang tidak mungkin disebutkan satu per
satu.
Penulis menyadari bahwa paparan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, baik isi
maupun sistematikanya. Oleh karena itu, terhadap segala kekurangan dengan tangan
terbuka penulis mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak demi perbaikan pada
masa yang akan datang.
Semoga dengan dibuatnya Tugas Akhir ini, dapat menjadi landasan pemikiran baru
untuk perkembangan ilmu pengetahuan. Akhirnya, segala daya upaya penulis serahkan
kembali kehadirat-Nya karena pada hakikat-Nya tidak ada segala usaha yang
menjumpai hasil tanpa kehendak-Nya.
Medan, Desember 2016
Penulis
iii
ABSTRAK
Air merupakan kebutuhan vital makhluk hidup. Kualitas, kuantitas, dan kontinuitas air
sangat diperlukan untuk aktivitas manusia sehari-hari. Pesantren Ar-Raudhatul Hasanah
merupakan salah satu sarana pendidikan yang menggunakan air tanah sebagai sumber
air untuk segala kebutuhan. Air tanah yang jika dibiarkan membentuk endapan kuning
menunjukkan bahwa masih mengandung kadar Fe dan Mn yang tinggi, sehingga
diperlukan suatu metode yang baik dalam kualitas dan ekonomis untuk meningkatkan
kualitas air tanah. Penelitian yang bersifat eksperimen ini bertujuan untuk mengetahui
pengaruh aerasi bertingkat dengan kombinasi saringan pasir, karbon aktif dan zeolit.
Sampel diambil secara purposive sampling pada kran dari tangki air sumur bor.
Kemudian dilakukan pemeriksaan secara continues sampling setiap 1 jam sekali dalam
5 jam pada alat 1 (aerasi 2 tingkat dilanjutkan dengan saringan pasir, karbon aktif, dan
zeolit), alat 2 (aerasi 2 tingkat dengan kombinasi zeolit dilanjutkan dengan saringan
pasir, karbon aktif, dan zeolit), dan alat 3 (saringan pasir, karbon aktif, dan zeolit).
Penurunan kadar Fe yang paling baik ialah menggunakan alat 1 dengan efisiensi
penurunan sebesar 47,22%. Sedangkan penurunan kadar Mn yang paling baik terdapat
pada setiap alat dengan efisiensi penurunan sebesar 100,00%. Hasil uji statistik
menunjukkan bahwa ada perbedaan kadar Fe pada alat 1, alat 2 dan alat 3 P (0.028 <
0.05). Tidak ada perbedaan kadar Mn pada alat 1, alat 2 dan alat 3 P (0.146 > 0.05).
Kata Kunci: Air Tanah, Fe, Mn, Aerasi Bertingkat, Saringan Pasir Karbon Aktif
iv
ABSTRACT
Water is a vital necessity of living beings. The quality, quantity and continuity of water
is indispensable to the daily human activities. Pesantren Ar-Raudhatul Hasanah is one
of the educational facilities that use ground water as a source of water for all needs.
Groundwater if allowed to form a yellow precipitate indicates that contains high levels
of Fe and Mn, so we need a method that is good in quality and economical way to
improve the quality of groundwater. Experimental research that aims to determine the
effect of aeration is terraced with a combination of sand, activated carbon and zeolite
filter. Sample was taken by purposive sampling at the tap of the water tank wellbore.
Then do the examination continues sampling every 1 hour within 5 hours of the tool
number 1 (aeration 2 levels followed by a sand, activated carbon, and zeolite filter), the
tool number 2 (aeration 2 levels with a combination of zeolite followed by a sand,
activated carbon, and zeolite filter), and tool number 3 (sand, activated carbon, and
zeolite filter). The best decreased levels of Fe is to use the tool number 1 with an
efficiency decrease of 47.22%. Whereas the best decreased levels of Mn is on each tool
with the efficiency of a decrease of 100.00%. Statistical analysis showed that there are
differences in the levels of Fe in the tool number 1, tool number 2 and the tool number 3
P (0.028 < 0.05). There is no difference in the levels of Mn on tool number 1, tool
number 2 and the tool number 3 P (0146 > 0.05).
Keywords: Groundwater, Fe, Mn, Multilevel Aeration, Sand Activeted Carbon
Zeolite Filter
v
1.5 Manfaat Penelitian I-5
1.6 Sistematika Penulisan I-5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II-1
2.4 Kebutuhan Air Bersih II-10
2.4.1 Ditinjau dari segi kuantitas II-10
2.4.2 Ditinjau dari Segi kualitas Air II-10
2.5. Besi (Fe) dan Mangan (Mn) II-10
2.5.1. Besi (Fe) II-11
2.5.2 Mangan (Mn) II-12
vi
2.6.1 Proses Aerasi-Filtrasi II-14
2.6.2 Proses Khlorinasi-Filtrasi II-15
2.6.3 Proses Kalium Permanganat-Filtrasi dengan Manganese
Greensand (Mangan Zeolit) II-16
2.6.4 Proses Koagulasi dengan Penambahan Bahan Koagulan II-16
2.6.5 Proses Koagulasi dengan Cara Elektorlitik II-16
2.6.6 Penghilangan Fe dan Mn dengan Cara pertukaran Ion II-17
2.6.7 Dengan siklus untuk Na II-17
2.6.8 Dengan siklus Hidrogen (H) II-17
2.6.9 Penghilangan Besi dan Mangan dengan Filtrasi Kontak II-17
2.6.10 Proses Soda Lime II-18
2.6.11 Penghilang Besi dan Mangan dengan Bakteri Besi II-18
2.6.12 Penghilang Besi dan Mangan Dengan Filtrasi Dua Tahap II-18
2.6.13 Cara Lain II-19
2.7 Perhitungan Transfer Oksigen II-19
2.8 Pasir II-20
2.9 Karbon Aktif II-21
2.10 Zeolit II-22
2.11 Metode Pemeriksaan Sampel II-24
2.11.1 Uji Besi (Fe) II-24
2.11.2 Uji Mangan (Mn) II-26
2.12 Analisa Statistik Menggunakan SPSS II-28
2.13 Kerangka Konsep II-29
BAB III METODE PENELITIAN III-1
3.1 Jenis dan Diagram Alir Penelitian III-1
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian III-2
3.2.1 Lokasi Penelitian III-2
3.2.2 Waktu Penelitian III-2
3.3 Objek Penelitian dan Sampel III-2
3.3.1 Objek Penelitian III-2
3.3.2 Sampel III-2
3.4 Metode Pengumpulan Data III-2
vii
3.4.1 Data Primer III-2
3.4.2 Data Sekunder III-3
3.5 Pelaksanaan Penelitian III-3
3.5.1 Bahan dan Peralatan III-3
3.5.2 Cara Perakitan III-4
3.5.3 Cara Kerja III-5
3.5.4 Cara Pengambilan Sampel III-6
3.5.5 Metode Pemeriksaan Sampel (pH, Suhu, DO) III-6
3.6 Defenisi Operasional III-7
3.7 Analisis Data III-7
3.7.1 Uji Kruskal-Wallis III-7
3.7.2 Uji Post Hoc III-8
3.7.3 Uji Wilcoxon III-8
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV-1
4.1 Pelaksaan Eksperimen IV-1
4.2 Hasil Uji Ph IV-4
4.3 Hasil Uji Suhu IV-6
4.4 Hasil Uji Oksigen Terlarut IV-8
4.5 Hasil Uji Kadar Besi (Fe) IV-11
4.6 Hasil Uji Kadar Mangan (Mn) IV-15
4.7. Pembahasan Hasil Uji Kadar Besi (Fe) dan Mangan (Mn) IV-19
4.8. Perhitungan Debit dan Jumlah Unit IV-29
4.9. Analisa Statistik IV-30
4.9.1. Analisa Statistik untuk Kadar Besi (Fe) IV-30
4.9.2. Analisa Statistik untuk Kadar Mangan (Mn) IV-31
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V-1
5.1Kesimpulan V-1
5.2 Saran V-2
DAFTAR PUSTAKA
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Penelitian Sebelumnya Tentang Saringan Pasir, Karbon Aktif,
Zeolit, dan Aerasi Bertingkat II-2
Tabel 2.2 Karakteristik Fisika dan Kimia Tanah dengan
Tekstur yang Berbeda II-8
Tabel 4.1 Skema pelaksanaan penelitian IV-3
Tabel 4.2 pH sesudah pengolahan pada Alat 1, Alat 2 dan Alat 3 IV-4
Tabel 4.3 Suhu air sesudah pengolahan pada Alat 1, Alat 2 dan Alat 3 IV-7
Tabel 4.4 Oksigen terlarut sesudah pengolahan pada Alat 1, Alat 2
dan Alat 3 IV-9
Tabel 4.5 Persentase penurunan kadar Fe sebelum dan sesudah melewati
alat penyaring air IV-12
Tabel 4.6 Persentase penurunan kadar Mn sebelum dan sesudah melewati
alat penyaring air IV-16
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kerangka Konsep II-29
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian III-1
Gambar 3.2 Media kerikil, pasir, karbon aktif, dan zeolit III-3
Gambar 3.3 Desain Alat Dengan Variasi Kombinasi Aerasi Bertingkat III-5
Gambar 4.1 Lokasi dan alat penyaring air IV-2
Gambar 4.2 Alat Lutron WA-2015 IV-2
Gambar 4.3 Hasil uji pH IV-5
Gambar 4.4 Hasil uji suhu IV-8
Gambar 4.5 Hasil uji oksigen terlarut IV-10
Gambar 4.6 Efisiensi penurunan kadar Fe sesudah melewati alat
penyaring air IV-14
Gambar 4.7 Grafik penurunan kadar Fe IV-15
Gambar 4.7 Efisiensi penurunan kadar Mn sesudah melewati alat
penyaring air IV-18
x
DAFTAR PERSAMAAN
Persamaan 2.1 Kejunahan dengan oksigen II-19
Persamaan 2.2 Koreksi oksigen transfer II-19
Persamaan 2.3 Waktu kontak oksigen II-20
Persamaan 2.4 Transfer oksigen II-20
Persamaan 2.5 Perhitungan kadar logam besi (Fe) II-26
Persamaan 2.6 Perhitungan kadar logam mangan (Mn) II-28
xi
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN I Hasil uji air sumur bor pesantren Ar-Raudhatul Hasanah 2016
LAMPIRAN II Baku mutu kualitas air minum
LAMPIRAN III Hasil uji percobaan pertama (Balai Laboratorium Kesehatan
Lingkungan)
Lampiran IV Hasil uji percobaan kedua (Balai Teknik Kesehatan Lingkungan
