BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Air
Air merupakan sumber daya alam yang diperlukan untuk hajat hidup orang banyak, bahkan oleh semua makhluk hidup. Oleh karena itu, sumber daya air harus dilindungi agar tetap dimanfaatkan dengan baik oleh manusia serta makhluk hidup yang lain. Pemanfaatan air untuk berbagai kepentingan harus dilakukan secara bijaksana, dengan memperhitungkan kepentingan generasi sekarang maupun generasi yang akan datang. Aspek penghematan dan pelestarian sumber daya air harus ditanamkan pada segenap pengguna air. Saat ini, masalah utama yang dihadapi sumber daya air meliputi kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin menurun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan lain yang berdampak negatif terhadap sumber daya air, antara lain menyebabkan penurunan kualitas air. Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan dan bahaya bagi semua makhluk hidup yang bergantung pada sumber daya air. Oleh karena itu diperlukan pengelolaan dan perlindungan sumber daya air secara seksama. (Achmad, 2004)
Ditinjau dari sudut ilmu kesehatan masyarakat, penyediaan sumber air bersih harus dapat memenuhi kebetuhan masyarakat, karena penyediaan air bersih yamg terbatas memudahkan timbulnya penyakit di masyarakat. Volume rata – rata kebutuhan air setiap individu per hari berkisar antara 150 – 200 liter
atau 35 – 40 galon. Kebutuhan air tersebut bervariasi dan bergantung pada keadaan iklim, standar kehidupan, dan kebiasaan masyarakat.
Air yang diperuntukkan bagi konsumsi manusia harus berasal dari sumber yang bersih dan aman. Batasan – batasan sumber air yang bersih dan aman tersebut, antara lain :
a. Bebas dari kontaminasi kuman atau bibit penyakit. b. Bebas dari substansi kimia yang berbahaya dan beracun. c. Tidak berasa dan tidak berbau.
d. Dapat diprgunakan untuk mencukupi kebutuhan domestic dan rumah tangga. e. Memenuhi standar minimal yang ditentukan oleh WHO dan Departemen
Kesehatan RI. (Chandra, 2006)
Air merupakan suatu sarana utama untuk meningkatkan derajat kesehatan masyarakat, karena air merupakan salah satu media dari berbagai macam penularan penyakit, terutama penyakit perut. Supaya air masuk kedalam tubuh manusia baik berupa minuman ataupun makanan tidak menyebabkan / membawa bibit penyakit, maka pengolahan air baik berasal dari sumber, jaringan transmisi atau distribusi sangat perlu dilakukan.
Peningkatan kualitas air minum dengan jalan mengadakan pengelolaan terhadap air yang akan digunakan sebagai air minum dengan mutlak diperlukan, terutama apabila air tersebut berasal dari air permukaan. Pengelolaan yang dimaksud bisa dimulai dari yang sangat sederhana sampai yang mahir / lengkap,
sesuai dengan tingkat kekotoran dari sumber asal air tersebut. Semakin kotor semakin berat pengolahan yang dibutuhkan, dan semakin banyak ragam zat pencemar akan semakin banyak pula teknik – teknik yang diperlukan untuk mengolah air tersebu, agar bisa dimanfaatkan sebagai air minu. Oleh karena itu dalam praktek sehari –hari maka pengolahan air adalah menjadi pertimbangan yang utama untuk menentukan apakah sumber tersebut bisa dipakai sebagai sumber persediaan atau tidak.
Peningkatan kuantitas air adalah syarat kedua setelah kualitas, karena semakin maju tingkat hidup seseorang, maka akan semakin tinggi pula tingkat kebutuhan air dengan masyarakat tersebut. Untuk keperluan minum maka dibutuhkan air rata – rata sebanyak 5 liter/hari, sedangkan secara keseluruhan kebutuhan akan air suatu rumah tangga untuk masyarakat Indonesia diperkirakan sebebesar 60 liter / hari. (Sutrisno, 2004 )
2.2. Sumber – sumber Air
Sumber air merupakan salah satu komponen utama yang ada pada suatu sistem penyediaan air bersih, karena tanpa sumber air maka suatu sistem penyediaan sumber air bersih tidak akan berfungsi.
2.2.1. Air laut
Mempunyai sifat asin karena mengandung garam NaCl. Kadar garam NaCl dalam air laut 3%. Dengan keadaan ini, maka air laut tidak memenuhi syarat untuk air minum.
2.2.2. Air atmosfer, Air meteriologik
Dalam keadaan murni, sangat bersih, karena dengan adanya pengotoran udara yang disebabkan oleh kotoran – kotoran industri/debu dan lain sebagainya. Maka untuk menjadikan air ujan sebagai sumber air minum hendaknya pada waktu menampung air hujan jangan dimulai pada saat hujan mulai turun, karena masih mengandung banyak kotoran.
Selain itu air hujan mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipa – pipa penyalur maupun bak – bak reservoir, sehingga hal ini akan mempercepat terjadinya korosi (karatan). Juga air hujan ini mempunyai sifat lunak, sehinggga akan boros terhadap pemakaian sabun.
2.2.3. Air permukaan
Air hujan adalah air permukaan yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air permukaan akan dapat pengotoran selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang – batang kayu, daun – daun, kotoran industri kota dan sebagainya.
Jenis pengotorannya adalah merupakan kotoran fisik, kimia, dan bakteriologi. Setelah mengalami suatu pengotoran, pada suatu saat air permukaan
itu akan mengalami suatu proses pembersihan sendiri yang dapat dijelaskan sebagai berikut :
Udara yang mengandung oksigen atau gas O2 akan membantu mengalami
proses pembusukan yang terjadi pada air permukaan yang tela mengalami pengotoran, karena selama dalam perjalanan, O2 akan meresap kedalam air
permukaan.
Air permukaan ada 2 macam, yakni :
2.2.3.1. Air sungai
Dalam penggunaannya sebagai air minum, haruslah mengalami suatu pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. Debit yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan akan air minum pada umumnya dapat mencukupi.
2.2.3.2. Air rawa/danau
Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan oleh adanya zat – zat organis yang membusuk, misalnya asam umus yang larut dalam air yang menyebabkan warna kuning coklat.
Dengan adanya pembusukan kadar zat organis tinggi, maka umumnya kadar Fe dan Mn akan tinggi pula dan dalam keadaan kelarutan O2 kurang sekali
(anaerob), maka unsure – unsure Fe dan Mn ini akan larut. Pada permukaan air akan tumbuh alga (lumut) karena adanya sinar matahari dan O2.
Jadi untuk pengambilan air, sebaiknya pada kedalaman tertentu ditengah – tengah agar endapan – endapan Fe dan Mn tidak terbawa, demikian pula dengan lumut yang ada pada permukaan rawa / telaga. (Sutrisno, 2004)
2.2.4. Air tanah
Air tanah merupakan sebagian air hujan yang mencapai permukaan bumi dan menyerap ke dalam lapisan tanah dan menjadi air tanah. Sebelum mencapai lapisan tempat air tanah, air hujan akan menembus beberapa lapisan tanah dan menyebabkan terjadinya kesadahan pada air (hardness of water). Kesadahan pada
air ini menyebabkan air mengandung zat – zat mineral dalam konsentrasi. (Chandra, 2006)
Air tanah terbagi atas :
2.2.4.1. Air tanah dangkal
Terjadi karena daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Lumpur akan bertahan, demikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga air tanah akan jernih tapi lebih banyak megandung zat kimia (garam – garam yang terlarut) karena molekul lapisan tanah yang mempunyai unsur – unsur kimia tertentu untuk masing – masing lapisan tanah. Lapisan tanah ini berfungsi sebagai saringan. Disamping penyaringan, pengotoran masih terus berlangsung, terutama pada permukaan air yang dekat dengan permukaan tanah. Setelah menemui lapisan rapat air, air akan terkumpul yang merupakan air tana dangkal dimana air tanah ini dimanfaatkan untuk sumber air minum melalui sumur – sumur dangkal.
Air tanah dangkal ini terdapat pada kedalaman 15,00 m. sebagai sumber air minum, air tanah dangkal ini ditinjau dari segi kualitas agak baik. Kuantitas kurang cukup dan tergantung pada musim.
2.2.4.2. Air tanah dalam
Terdapat setelah lapis rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam tak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus digunakan bor dan memasukkan pipa kedalamnya sehingga dalam suatu kedalaman (biasanya antara 100 – 300 m) akan didapatkan suatu lapisan air. Jika tekanan air tanah ini besar, maka air dapat menyembur keluar dan dalam keadaan ini, sumur ini disebut sumur artesis. Jika air tak dapat keluar dengan sendirinya, maka digunakan pompa untuk membantu pengeluaran air tanah dalam ini. Kualitas dari air tanah dalam pada umumnya lebih baik dari air dangkal, karena penyaringannya lebih sempurna dan bebas dari bakteri.
2.2.4.3. Mata air
Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya kepermukaan tanah. Mata air yang berasal dari tanah dalam, hampir tak terpengaruh oleh musim dan kualitas / kuantitasnya sama dengan keadaan air dalam.
Berdasarkan keluarnya (munculnya air kepermukaan tanah) , mata air terbagi atas :
• Rembesan, dimana air keluar dari lereng – lerang
• Umbul, dimana air keluar kepermukaan pada suatu dataran. (Sutrisno, 2004)
2.3. Pencemaran Air
Walaupun air merupakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui, tetapi air akan dapat dengan mudah terkontaminasi oleh aktivitas manusia. Air banyak digunakan oleh manusia untuk tujuan yang bermacam – macam sehingga dengan mudah dapat tercemar. (Darmono, 2001)
Pencemaran air didefenisikan sebagai perubahan langsung atau tidak langsung terhadap keadaan air dari keadaan yang normal menjadi keadaan air yang berbahaya atau berpotensi menyebabkan penyakit atau gangguan bagi kehidupan makhluk hidup. Perubahan langsung dan tidak langsung ini dapat berupa perubahan fisik, kimia, termal, biologi, atau radioaktif. Kualitas air merupakan salah satu faktor dalam menentukan kesejahteraan manusia. Harus diingat bahwa air alamiah yang terdapat pada permukaan bumi sangat sulit ditemukan dalam keadaan murni, semuanya sudah mengandung senyawa kimia seperti mineral yang terlarut didalamnya pada konsentrasi bervariasi, namun demikian air tersebut tidak langsung disebut sebagai tercemar. (Situmorang, 2007)
Salah satu penyebab pencemaran air adalah bahan buangan anorganik berupa limbah yang tidak dapat membusuk dan sulit terdegradasi oleh mikroorganisme. Apabila bahan buangan anorganik ini masuk ke air lingkungan maka akan terjadi peningkatan jumlah ion logam di dalam air. Bahan buangan anorganik biasanya berasal dari industri yang melibatkan penggunaan unsur – unsur logam seperti Timbal (Pb), Arsen (As), Kadmium (Cd), Air raksa (Hg), Krom (Cr), Nikel (Ni), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Kobalt (Co), dan lain – lain.
Indikator atau tanda bahwa air lingkingan telah tercemar adalah adanya perubahan atau tanda yang dapat diamati melalui :
1. Adanya perubahan suhu air.
2. Adanya perubahan pH atau konsentrasi ion Hidrogen. 3. Adanya perubahan warna, bau, dan rasa air.
4. Timbulnya endapan, kolodial, bahan terlarut. 5. Adanya mikroorganisme.
6. Meningkatnya radioaktivitas air lingkungan. (Arya, 2004)
2.4. Standar Kualitas Air Minum
Standar kualitas air minum dapat dikelompokkan menjadi dua bagian, antara lain :
1. Standar kualitas fisik air minum
2. Standar kualitas khemis (kimia) air minum 1. Standar kualitas fisik air minum
Dalam standar persyaratan fisik air minum tampak adanya lima unsur persyaratan, meliputi : suhu, warna, bau, rasa dan kekeruhan.
a. Suhu
Temperatur dari air akan mempengaruhi penerimaan (acceptance) masyarakat akan air tersebut dan dapat pula mempengaruhi reaksi kimia dalam pengolahan, terutama apabila temperature tersebut sangat tinggi. Temperature yang diinginkan adaalah 50 °F - 60 °F atau 10 °C – 15 °C, tetapi iklim setempat, kedalaman pipa – pipa saluran air, dan jenis dari sumber – sumber air akan mempengaruhi temperature ini. Disamping itu, temperatur pada air mempengaruhi secara langsung toksisitas banyak bahan kimia pencemar, pertumbuhan mikroorganisme dan virus.
Penyimpangan terhadap standar suhu ini, yakni apabila suhu air minum lebih tinggi dari suhu udara, jelas akan mengakibatkan tidak tercapainya maksud – maksud tersebut di atas, yakni akan menurunkan penerimaan masyarakat,
meningkatkan toksisitas dan kelarutan bahan – bahan pollutant, dan dapat menimbulkan suhu bagi kehidupan mikroorganisme dan virus tertentu.
b. Warna
Banyak air permukaan khususnya yang berasal dari daerah rawa – rawa, seringkali berwarna sehingga tidak dapat diterima oleh masyarakat, baik untuk keperluan rumah tangga maupun untuk keperluan industri, tanpa dilakukannya pengolahan untuk menghilangkan warna tersebut.
Bahan – bahan yang menimbulkan warna tersebut dihasilkan dari kontak antara air dengan reruntuhan organis seperti daun, duri pohon jarum dan kayu, yang semuanya dalam berbagai tingkat – tingkat pembusukan (de composition). Intensitas warna dalam air ini diukur dengan satuan unit warna standar, yang dihasilkan oleh 1 mg/1 platina (sebagai K2PtCl6). Standart yang ditetapkan oleh
U.S. Public Health Service untuk intensitas warna dalam air minum adalah 20
unit dengan skala Pt – Co. Standar ini lebih rendah daripada standar yang ditetapkan oleh standar Internasional dari WHO maupun standar nasional Indonesia yang besarnya 5 – 50 unit.
c dan d. Bau dan Rasa
Bau dan rasa biasanya terjadi bersama – sama dan biasanya disebabkan olh adanya bahan – bahan organik yang membusuk, tipe – tipe tertentu organisme mikroskofik, serta persenyawaan – persenyawaan kimia seperti phenol. Bahan – bahan yang menyebabkan bau dan rasa ini berasal dari berbagai sumber. Intensitas bau dan rasa dapat meningkat, bila terhadap air dilakukan chlorinasi. Standar persyaratan kualitas air minum yang menyangkut bau dan rasa ini baik
yang ditetapkan oleh WHO maupun U.S. Public Health Service yang menyatatakan bahwa dalam air minum tidak boleh terdapat baud an rasa yang tidak diinginkan. Efek kesehatan yang dapat ditimbulkan oleh adanya bau dan rasa dalam air ini adalah :
• Serupa dengan unsur warna, dengan air minum yang berasa dan berwarna ini, masyarakat akan mencari sumber – sumber air lain yang kemungkinan besar bahkan tidak “safe”.
• Ketidaksempurnaan usaha menghilangkan bau dan rasa pada cara pengolahan yang dilakukan dapat menimbulkan kekhawatiran bahwa air yang terolah secara tidak sempurna itu masih mengandung bahan – bahan kimia yang bersifat toksik.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa efek yang dapat ditimbulkan adalah merupakan efek yang terjadi secara tidak langsung.
e. Kekeruhan
Air dikatakan keruh apabila air tersebut mengandung begitu bnyak partikel bahan yang tersuspensi sehingga memberikan warna/rupa yang berlumpur dan kotor. Kekeruhan tidak menjadi sifat dari air yang membahayakan, tetapi ia menjadi tidak disenangi karena rupanya. Standar yang ditetapkan oleh U.S.
Public Health Service mengenai kekeruhan ini adalah batas maksimal 10 ppm
dengan skala silikat, tetapi dalam praktek angka standar ini umumnya tidak memuaskan. Kebanyakan bangunan pengolahan air yang modern menghasilkan air dengan kekeruhan 1 ppm atau kurang.
2. Standar kualitas khemis air minum
Dari daftar standar kualitas air minum dapat dilihat adanya unsur – unsur yang tercantum dalam standar kualitas khemis daripada air minum. Dalam Peraturan Mentri Kesehatan R.I. No.01/Birhukmas/I/1975 tercantum sebanyak 26 macam unsur standar. Beberapa diantara unsur tersebut tidak dikehendaki kehadirannya pada air minum, oleh karena merupakan zat kimia yang bersifat racun, dapat merusak perpipaan, ataupun karena sebagai penyebab bau/rasa yang mengganggu estetika. Bahan – bahan tersebut adalah : nitrit, sulfida, ammonia dan CO2 agresif. Beberapa unsur meskipun dapat bersifat racun masih dapat ditolerir
kehadirannya dalam air minum asalkan tidak melebihi konsentrasi yang ditetapkan. Unsur atau bahan – bahan tersebut adalah : phenolik, arsen, selenium, chromium martabat 6, cyanida, cadmium, timbal, dan air raksa. (Sutrisno, 2004)
Selain itu, kualitas air juga ditentukan secara biologis, khususnya secara mikrobiologis, ditentukan oleh banyak parameter, yaitu parameter mikroba pencemar, patogen, dan penghasil toksin. Untuk air minum misalnya, bakteri Coli harus kurang dari satu atau tidak ada sama sekali, kalau kualitas air tersebut termasuk yang betul – betul memenuhi syarat. (Suriawiria, 2005)
Pada pemeriksaan air minum dengan memakai prosedur Membrane Filter Technique, maka 90 % dari contoh air yang diperiksa selama 1 bulan, harus bebas dari E. Coli. Selanjutnya dari yang mengandung E Coli, jumlah kuman ini tidak boleh lebih dari 3 untuk setiap 50 cc air, tidak boleh lebih dari 4 untuk setiap 100 cc air, tidak boleh lebih dari 7 untuk setiap 200 cc air, serta tidak boleh lebih dari 13 untuk setiap 500 cc air. (Azwar, 1996)
Selanjutnya, standar persyaratan kualitas air minum menurut Peraturan Mentri Kesehatan Republik Indonesia No. 492/MENKES/PER/IV/2010 dapat dilihat pada lampiran.
2.5. Analisis Kualitas Air
Analisis penentuan kualitas air sangat penting bagi pengguna air dan sebagai informasi tentang keberadaan senyawa kimia yang terkandung di dalam air. Untuk mengetahui kualitas air dengan tepat maka analisis dapat dilakukan melalui analisis kimia yang bertujuan untuk mengetahui tingkat pancemaran air. Analisis kimia dilakukan untuk mengetahui kadar zat kimia atau jenis zat kimia yang terkandung di dalam air. Analisis ini secara umum bertujuan untuk mengetahui kehadiran senyawa kimia secara spesifik yang menyebabkan bahaya di dalam air. Teknik analisis yang cepat dan dengan biaya murah yang banyak digunakan adalah secara insitu. Teknik insitu adalah menganalisis air dengan menggunakan pereaksi untuk memberikan gambaran kehadiran senyawa kimia pencemar di dalam air. (Situmorang, 2007)
2.6. Proses Pengolahan Air
Yang dimaksud dengan pengolahan adalah usaha – usaha teknis yang dilakukan untuk mengubah sifat – sifat suatu zat. Hal ini penting artinya bagi air minum, karena dengan adanya pengolahan ini, maka akan didapatkan suatu air minum yang memenuhi standar air minum yang telah ditentukan.
Dalam proses pengolahan air ini pada lazimnya dikenal dengan dua cara, yakni :
• Pengolahan lengkap atau Complete Treatment Process, yaitu air akan mengalami pengolahan lengkap, baik physics, kimiawi dan bakteriologik. Pada pengolahan cara ini biasanya dilakukan terhadap air sungai yang kotor/keruh.
• Pengolahan sebagian atau Partial Treatment Process, misalnya diadakan pengolahan kimiawidan/atau pengolahan bakteriologi saja.
Pengolahan ini pada lazimnya dilakukan untuk : a. mata air bersih.
b. air dari sumur yang dangkal atau dalam.
Dalam proses pengolahan air tersebut harus dibantu dengan unit – unit pengolahan air minum. Adapun unit – unit pengolahan air minum terdiri dari bangunan penangkap air, bangunan pengendap pertama, pembubuh koagulant, bangunan pengaduk cepat, bangunan pembentuk flok, bangunan pengendap kedua, bangunan penyaring, reservoir, pemompaan. (Sutrisno, 2004)
2.7. Unit – unit Pengolahan Air PDAM Tirtanadi
Adapun unit – unit pengolahan air minum di PDAM Tirtanadi terdiri dari: 1. Intake
Sumber air baku adalah air permukaan Sungai Belawan yang masuk melalui saluran yang bercabang dua dilengkapi dengan bar screen (saringan kasar) dan fine screen (saringan halus) yang berfungsi untuk mencegah masuknya kotoran – kotoran yang terbawa arus sungai. Masing – masing saluran dilengkapi dengan pintu (sluice gate) pengatur ketinggian air dan penggerak electromotor. Pemeriksaan maupun pembersihan saringan dilakukan secara periodic untuk menjaga kestabilan air masuk.
2. Bak pengendap I (bak prasedimentasi)
Bangunan ini berada setelah bangunan intake yang terdiri dari 2 unit (2 set). Setiap unitnya berdimensi 18 x 18 x tinggi ± 3 m, dilengkapi dengan 2 buah
inlet gate, 2 buah screen, dan 2 buah outlet sludge pump yang berfungsi sebagai sarana penyalur lumpur, pasir dan lain – lain yang bersifat sedimen yang akan dibuang ke lagoon. Pada bangunan ini terdapat satu buangan pompa transfer (RWP).
Bangunan RWP (pompa air baku) berfungsi untuk memompakan air dari Bak pengendap I ke Bak pengendap II dan terdiri dari 3 unit pompa transfer, kapasitas setiap pompa 110 l/det dengan rata – rata head 15 meter memakai motor AC nominal daya 13 x 14,35 KW.
3. Bak pengendap II
Bangunan ini terdiri dari : a. Bak koagulasi
Bangunan ini berfungsi untuk menurunkan parameter turbidity, senyawa – senyawa organik tersuspensi dan logam berat dengan penambahan koagulant PAC serta pengaturan pH proses dengan penambahan bahan kapur sesuai dengan kondisi operasi. Bangunan ini dilengkapi dengan pengaduk mekanik (rapid mix) sedangkan penambahan bahan kimia kedalam bak koagulasi dilakukan oleh pompa dosing. Untuk perawatan bak, maka secara periodik dilakukan pengurasan dan buangan dialirkan ke lagoon.
b. Bak flokulasi
Bangunan ini berfungsi untu memperbesar flok yang terjadi pada saat proses koagulasi sehingga lebih mudah diendapkan pada bak pengendap (sedimentasi). Untuk mempercepat flokulasi ditambahkan pengaduk putaran
lambat (slow mix). Bahan kimia yang ditambahkan adalah flokulan. Dosis flokulan yang ditambahkan didasarkan pada kualitas air baku yang masuk yang dilakukan pompa dosing. Untuk perawatan bak, maka secara periodic dilakukan pengurasan dan buangan dialirkan ke lagoon.
c. Bak sedimentasi
Bangunan ini berfungsi untuk tempat padatan atau flok yang terbentuk dari proses flokulasi.
4. Saringan pasir cepat
Fungsi dari saringan pasir cepat adalah untuk menangkap flok yang tidak dapat dipisahkan pada bak pengendap (bak sedimentasi). Flok yang masuk ke bak saringan pasir cepat akan tertahan pada permukaan pasir sehingga semakin lama kecepatan penyaringan akan semakin lambat, jika kondisi ini terjadi, maka filter harus di back wash. Air untuk back wash diambil dari bak reservoir dengan menggunakan pompa bck wash sedangkan air buangan back wash dialirkan ke lagoon. Selanjutnya air yang sudah tersaring mengalir secara gravitasi ke bak khlorinasi dan netralisasi.
Filter terdiri dari 7 unit dengan dimensi filter sebagai berikut :
Lebar (L) = 3 m Panjang (P) = 5 m Tinggi (T) = 3 m Tebal media filter = 80 cm, dengan susunan lapisan sebagai berikut : • Pasir kwarsa, gradasi 0,45 mm – 0 70 mm dengan ketebalan 40 cm. • Kerikil halus, gradasi 0,80 mm – 1,50 mm dengan ketebalan 10 cm. • Kerikil kasar, gradasi 40,00 mm – 70,00 mm dengan ketebalan 30 cm. Spesifikasi pasir untuk saringan pasir cepat adalah :
• Effective Size (ES) = 0,500 – 0,700 mm • Uniformity coefficient = 1,40 – 1.700 mm • Specific Gravity ≥ 2500 kg/m3
5. Bak netralisasi dan Chlorinasi
Bak netralisasi dan chlorinasi berfungsi sebagai tempat pengaturan pH agar air hasil pengolahan mempunyai pH netral dan juga sebagai tempat penambahan chlor untuk menjaga agar kandungan chlorin dalam air yang akan didistribusikan selalu ada untuk menghindari adanya bakteri patogen dalam air. Untuk membantu agar pencampuran sempurna maka dilakukan mixing dengan menggunakan buffle. Selanjutnya air hasil olahan secara gravitasi mengalir ke reservoir dan siap untuk didistribusikan.
6. Reservoir
Reservoir ini adalah berupa bangunan beton berdimensi panjang 23 m, lebar 23 m, tinggi 4 m dan berfungsi untuk menempung air bersih/air olahan setelah melewati saringan pasir cepat (filter) dengn kapasitas ± 1500 m3. Air bersih yang mengalir dari saringan pasir cepat (filter) ke reservoir dibubuhi kapur hingga pH netral dan pembubuhan chlorin untuk desinfeksi bakteri.
7. Pompa transmisi
Pompa transmisi (pompa distribusi air bersih) berfungsi untuk mendistribusikan air bersih dan reservoir utama yang akan didistribusikan kepada konsumen. Pompa transmisi terdiri dari 3 unit pompa dengan kapasitas masing – masing 110 l/det, total head 75 m.
Daur ulang adalah cara paling tepat dan aman dalam mengatasi dan meningkatkan kualitas lingkungan. Prinsip ini telah mendorong perusahaan untuk membangun sarana pengolahan air limbah berupa sludge lagoon. Lagoon ini berfungsi sebagai media penampungan air buangan bekas pencucian sistem pengolah dan kemudian air tersebut disalurkan kembali ke bak pengendap I untuk diproses kembali.
2.8. Logam Berat
Logam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria – kriteria yang sama dengan logam – logam yang lain. Perbedaan terletak dari pengaruh yang dihasilkam bila logam berat ini masuk atau diberikan kedalam tubuh organisme hidup.
Istilah logam berat sebetulnya sudah dipergunakan secara luas,terutama dalam perpustakaan ilmiah, sebagai unsur yang menggambarkan bentuk dari logam tertentu. Karakterisik dari kelompok logam berat adalah sebagai berikut : • Memiliki spesifikasi grafitasi yang sangat besar (lebih dari 4).
• Mempunyai nomor atom 22 – 23 dan 40 – 50 serta unsur laktanida dan aktinida.
• Mempunyai respon biokimia yang khas (spesifik) pada organisme hidup . Berbeda dengan logam biasa, logam berat biasanya menimbulkan efek – efek khusus pada makhluk hidup. Dapat dikatakan bahwa semua logam berat dapat menjadi bahan racun yang akan meracuni tubuh makhluk hidup. Sebagai contoh logam berat air raksa (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), dan krom (Cr).
Namun demikian, meskipun semua logam berat dapat mengakibatkan keracunan pada makhluk hidup, sebagian dari logam – logam berat tersebut dibutuhkan oleh makhluk hidup. Kebutuhan tersebut dalam jumlah yang sangat kecil/sedikit. Tetapi apabila kebutuhan yang sangat kecil tersebut tidak terpenuhi dapat berakibat fatal terhadap kelangsungan makhluk hidup. Karena tingkat kebutuhan yang sangat dipentingkan maka logam – logam tersebut juga dinamakan sebagai logam – logam esensial tubuh. Bila logam – logam esensial yang masuk kedalam tubuh dalam jumlah yang berlebihan, maka akan berubah fungsi menjadi racun. (Palar. H, 2008)
Penggunaan logam sebagai bahan baku berbagai jenis industri untuk memenuhi kebutuhan manusia akan mempengaruhi kesehatan manusia melalui 2 jalur, yaitu :
1. Kegiatan industri akan menambah polutan logam dalam lingkungan udara, air, tanah, dan makanan.
2. Perusahaan biokimia logam sebagai bahan baku berbagai jenis industri bisa mempengaruhi kesehatan manusia.
Pesatnya pembangunan dan penggunaan berbagai bahan baku logam bisa berdampak negatif, yaitu munculnya kasus pencemaran yang melebihi batas sehingga mengakibatkan kerugian dan meresahkan masyarakat yang tinggal disekitar daerah perindustrian maupun masyarakat pengguna produk industry tersebut. Hal ini terjadi karena sangat besarnya resiko terpapar logam berat maupun logam transisi yang bersifat toksik dalam dosis atau konsentrasi tertentu.
Di Indonesia, pencemaran logam berat cenderung meningkat sejalan dengan meningkatnya proses indusrialisasi. Pencemaran logam berat dalam lingkungan bisa menimbulkan bahaya bagi kesehatan, baik pada manusia, hewan, tanaman, maupun lingkungan. Terdapat 80 jenis logm berat dari 109 unsur kimia di muka bumi ini. Logam berat dibagi kedalam dua jenis, yaitu :
1. Logam berat esensial, yakni logam dalam jumlah tertentu yang sangat dibutuhkan oleh organisme. Dalam jumlah yang berlabihan logam tersebut bisa menimbulkan efek toksik. Contohnya adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn, dan lain sebagainya.
2. Logam berat tidak esensial, yakni logam yang keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya, bahkan bersifat toksik, seperti Hg, Cd, Pb, Cr, dan lain – lain.
Logam berat dapat menimbulkan efek gangguan terhadap kesehatan manusia, tergantung pada bagian mana dari logam berat tersebut yang terikat dalam tubuh serta besarnya dosis paparan. Efek toksik dari logam berat mampu menghalangi kerja enzim sehingga mengganggu metabolisme tubuh, menyebabkan alergi, bersifat mutagen, atau karsinogen bagi manusia maupun hewan.
Pencemaran logam baik dari industri, kegiatan domestik, maupun sumber alami dari batuan akhirnya sampai ke sungai/laut dan selanjutnya mencemari manusia melalui ikan, air minum ataupun air sumber irigasi lahan pertanian sehingga tanaman sebagai sumber pangan manusia tercemar logam. (Widowati, 2008)
2.9. Timbal (Pb)
2.9.1. Sifat fisik dan kimia Timbal (Pb)
Timbal atau dalam keseharian lebih dikenal dengan nama timah hitam, dalam bahasa ilmiahnya dinamakan plumbum, dan logam ini disimbolkan dengan
Pb. Logam ini termasuk kedalam kelompok logam golongan IV-A pada Tabel
Periodik unsur kimia. Mempunyai nomor atom (NA) 82 dengan bobot atau berat atom (BA) 2007,2. (Palar. H, 2008)
Timbal (Pb) pada awalnya adalah logam berat yang secara alami terdapat didalam kerak bumi. Namun, timbale juga bisa berasal dari kegiatan manuasia, bahkan mampu mencapai jumlah 300 kali lebih banyak dibandingkan Pb alami.
Pb memiliki titik lebur rendah, mudah dibentuk, memiliki sifat kimia yang aktif, sehingga bisa digunakan untuk melapisi logam agar tidak timbul perkaratan (korosi). Apabila dicampur dengan logam lain akan terbentuk logam campuran yang lebih bagus daripada logam murninya.
Pb adalah logam lunak berwarna abu – abu kebiruan mengkilat serta mudah dimurnikan dari pertambangan. Timbal (Pb) meleleh pada suhu 328 ºC (662 °F) ; titik didih 1740 °C (3164 °F) ; dan memiliki gravitasi 11,34 dengan berat atom 207,20.
(Widowati, 2008)
Logam timbal atau Pb memiliki sifat – sifat yang khusus seperti berikut : 1. Merupakan logam yang lunak, sehingga dapat dipotong dengan menggunakan
2. Merupakan logam yang tahan terhadap peristiwa korosi atau karat, sehingga logam timbal sering digunakan sebagai bahan coating.
3. Mempunyai titik lebur rendah, hanya 327,5 °C atau 328 °C.
4. Mempunyai kerapatan yang lebih besar dibandingkan dengan logam – logam biasa, kecuali emas dan merkuri.
5. Merupakan penghantar listrik yang tidak baik.
2.9.2. Penyebaran dan Penggunaan Timbal (Pb)
Penyebaran logam timbal di bumi sangat sedikit. Jumlah timbal yang terdapat di seluruh lapisan bumi hanyalah 0,0002% dari jumlah seluruh kerak bumi. Jumlah ini sangat sedikit jika dibandingkan dengan jumlah kandungan logam berat lainnya yang ada di bumi. Di alam sendiri, terdapat 4 macam isotop timbal yaitu :
1. Timbal-204 atau Pb204, diperkirakanberjumlah sebesar 1,48% dari seluruh isotop timbal.
2. Timbal-206 atau Pb206, ditemukan dalam jumlah sebesar 23,60% dari seluruh isotop timbal yang terdapat di alam.
3. Timbal-207 atau Pb207, sebanyak 22,60% dari semua isotop timbal yang terdapat di alam.
4. Timbal-208 atau Pb208, ditemukan sebanyak 52,32% dari seluruh isotop timbal yang terdapat di alam.
Isotop – isotop timbal tersebut merupakan hasil akhir dari peluruhan unsur – unsur radioaktif alam. Timbal-206 merupakan hasil akhir peluruhan daru unsur
radioaktif uranium (U). Timbal-207, berasal dari peluruhan unsur radioaktif
actium (Ac), dan timbal-208 adalah hasil akhir dari peluruhan unsur radioaktif thorium (Th).
Melalui proses – proses geologi, timbal berkonsentrasi dalam deposit seperti bijih logam. Persenyawaan bijih logam timbal ditemukan dalam bentuk galena (PbS), anglesit (PbSO4) dan dalam bentuk minim (Pb3O4). Boleh dikatakan bahwa
timbal tidak pernah ditemukan dalam bentuk logam murninya.
Bijih – bijih logam timbal yang diperoleh dari hasil penambangan hanya mengandung sekitar 3% sampai 10% timbal. Hasil ini akan dipekatkan lagi sampai 40%, sehingga didapatkan logam timbal murni. Produksi penambangan logam timbal dunia sampai tahun 1974 telah mencapai hasil 3.844.687 ton logam timbal murni. Semua itu berasal dari penambangan logam timbal di AS, Uni Soviet, Australia, Kanada, Peru, Meksiko, Yugoslavia, Korea, China, dan Maroko.
Timbal dan persenyawaannya banyak digunakan dalam berbagai bidang. Dalam industri baterai, timbal digunakan sebagai grid yang merupakan alloy
(suatu persenyawaan ) dengan logam bismuth (Pb-Bi) dengan perbandingan 93:7. (Palar,
2008)
Unsur Pb banyak digunakan dalam bidang industri modern sebagai bahan pembuatan pipa air yang tahan terhadap korosi. Pigmen Pb digunakan sebagai pembuatan cat, baterai, dan campuran bahan bakar bensin TEL (Tetra Ethyl Lead). Selain itu logam timbal juga digunakan dalam industry kabel, penyepuhan,
pestisida, sebagai zat antiletup pada bensin, zat penyusun patri atau solder, sebagai formulasi penyambung pipa sehingga memungkinkan terjadinya kontak antara air rumah tangga dengan Pb. (Widowati. W, 2008)
2.9.3. Pb di Dalam Air
Pb (timah hitam/timbal) dan persenyawaannya dapat berada di dalam badan perairan secara alamiah dan sebagai dampak dari aktivitas manusia. Secara alamiah, Pb dapat masuk ke badan perairan melalui pengkristalan Pb di udara dengan bantuan air hujan. Di samping itu, proses korosifikasi dari batuan mineral akibat hempasan gelombang dan angin, juga merupakan salah satu jalur sumber Pb yang akan masuk kedalam badan perairan.
Pb yang masuk kedalam badan perairan sebagai dampak dari aktivitas kehidupan manusia ada bermacam bentuk. Diantaranya adalah air buangan (limbah) dari industri yang berkaitan dengan Pb, air buangan dari pertambangan bijih timah hitam dan buangan sisa industri baterai. Buangan – buangan tersebut akan jatuh pada jalur – jalur perairan seperti anak – anak sungai untuk kemudian akan dibawa terus menuju lautan. Umumnya jalur buangan dari bahan sisa perindustrian yang mengguanakan Pb akan merusak tata lingkungan perairan yang dimasukinya (menjadikan sungai dan alirannya tercemar).
Badan perairan yang telah kemasukan senyawa atau ion – ion Pb, sehingga jumlah Pb yang ada di dalam badan perairan melebihi konsentrasi yang semestinya, dapat mengakibatkan kematian bagi biota perairan tersebut.
Dalam air minum juga dapat ditemukan senyawa Pb bila air tersebut disimpan atau dialirkan melalui pipa yang merupakan alloy dari logam Pb. Banyak perusahaan air minum (PDAM) yang masih menggunakan pipa mengandung Pb sehingga sangat besar kemungkinan tercemarnya air minum oleh Pb. Kadar Pb dalam tanah berkisar 5 – 25 ppm, dalam air tanah 1 – 60 ppm, dan lebih rendah lagi pda permukaan air. Air minum bisa tercemari oleh Pb karena penggunaan pipa berlapis Pb, peralatan keramik, dan solder. (Palar, 2008)
2.9.4. Keracunan Timbal (Pb)
Keracunan yang ditimbulkan oleh persenyawaan logam Pb dapat terjadi karena masuknya persenyawaan logam tersebut ke dalam tubuh. Proses masuknya logam tersebut ke dalam tubuh dapat melalui beberapa jalur, yaitu melalui makanan dan minuman, udara dan perembesan atau penetrasi pada selaput atau lapisan kulit.
Bentuk – bentuk kimia dari senyawa – senyawa Pb, merupakan faktor penting yang mempengaruhi tingkah laku Pb dalam tubuh manusia. Senyawa – senyawa Pb organik relative lebih mudah untuk diserap tubuh melalui selaput lender atau melalui lapisan kulit, bila dibandingkan dengan senyawa – senyawa Pb an-organik. Namun hal itu bukan berarti semua senyawa Pb dapat diserap oleh tubuh, melainkan hanya sekitar 5 – 10% dari jumlah Pb yang masuk melalui makanan dan atau sebesar 30% dari jumlah Pb yang terhirup yang akan diserap oleh tubuh. Dari jumlah yang terserap itu, hanya 15% yang akan mengendap pada
jaringan tubuh, dan sisanya akan turut terbuang bersama bahan sisa metabolisme seperti urin dan feces.
Senyawa Pb yang masuk ke dalam tubuh melalui makanan dan minuman akan diikutkan dalam proses metabolisme tubuh. Namun demikian, jumlah Pb yang masuk bersama makanan dan/atau minuman ini masih mungkin ditolerir oleh lambung disebabkan oleh asam lambung (HCl) mempunyai kemampuan untuk menyerap logam Pb. Tetapi walaupun asam lambung mempunyai kemampuan untuk menyerap keberadaan logam Pb ini, pada kenyataanya Pb lebih banyak dikeluarkan oleh tinja.
Meskipun jumlah Pb yang diserap oleh tubuh hanya sedikit, logam ini ternyata menjadi sangt berbahaya. Hal itu disebabkan senyawa – senyawa Pb dapat memberikan efek racun terhadap banyak fungsi organ yang terdapat
didalam tubuh. (Palar. H, 2008)
Timbal (Pb) bersifat akumulatif. Mekanisme toksisitas Pb berdasarkan organ yang dipengaruhinya adalah :
1. Sistem haemopoeietik : dimana Pb menghambat sistem pembentukan hemoglobin (Hb) sehingga menyebabkan anemia.
2. Sistem syaraf : dimana Pb dapat menimbulkan kerusakan otak dengan gejala epilepsi, halusinasi, kerusakan otak besar dan delirium.
3. Sistem urunaria : dimana Pb bisa menyebabkan lesi tublus proksinalis, loop of Henle, serta menyebabkan aminosiduria.
5. Sistem kardiovaskuler : dimana Pb bisa menyebabkan penghambatan permeabilitas pembuluh darah.
6. Sistem reproduksi berpengaruh terutama terhadap gametotoksisitas/janin belum lahir menjadi peka terhadap Pb, ibu hamil yang terkontaminasi Pb bisa mengalami keguguran, tidak berkembangnya sel otak embrio, kematian janin waktu lahir, serta hipospermia dan teratospermia pada pria.
7. Sistem endokrin : dimana Pb mengakibatkan gangguan fungsi tiroid dan fungsi adrenal.
8. Bersifat karsinogenik dalam dosis tinggi.
Toksisitas timbal (Pb) bersifat kronis dan akut.
Pada efek toksik logam timbal (Pb), toksisitas kronis sering dijumpai pada pekerja tambang dan pabrik pemurnian logam, pabrik mobil (proses pengecatan), pembuatan baterai, percetakan, pelapisan logam, dan pengecatan.
Paparan Pb secara kronis bisa mengakibatkan kelelahan, kelesuan, gangguan iritabilitas, gangguan gastrointestinal, kehilangan libido, infertilitas pada laki – laki, gangguan menstruasi serta aborsi spontan pada wanit, depresi, sakit kepala, sulit berkonsentrasi, daya ingat terganggu, dan sulit tidur.
Toksisitas akut bisa terjadi jika Pb masuk kedalam tubuh seseorang melalui makanan atau menghirup gas Pb dalam waktu yang relatif pandek dengan kadar/dosis yang relatif tinggi. Gejala dan tanda – tanda klinis akibat paparan Pb secara akut bisa menimbulkan beberapa gejala, antara lain :
a. Gangguan gastrointestinal, seperti kram perut, kolik, dan biasanya diawali dengan sembelit, mual, muntah – muntah dan sakit perut yang hebat.
b. Gangguan neurologi berupa ensefalopati seperti sakit kepala, bingung/pikiran kacau, sering pingsan dan koma.
c. Gangguan fungsi ginjal, oliguria, dan gagal ginjal yang akut bisa berkembang dengan cepat.
Penanggulangan Toksisitas.
Berbagai upaya untuk mencegah dan menghindari efek toksik Pb antara lain:
1. Melakukan tes medis (Pb dalam darah), terutama bagi pekerja yang berisiko terpapar Pb.
2 Menghindari menggunakan peralatan – peralatan dapur atau tempat makanan atau minuman yang mengandung Pb.
3. Pemantauan kadar Pb di udara dan kadar Pb dalam makanan atau minuman secara berkesinambungan.
4. Menyediakan fasilitas yang aman yang terpisah dari lokasi pencemaran Pb. 5. Tempat makanan/minuman tertutup sehingga tidak kontak dengan debu atau
asap Pb.
6. Mengurangi emisi gas buang yang mengandung Pb, baik dari kendaraan bermotor maupun dari industri.
7. Bagi para pekerja yang kontak dengan Pb sebaiknya menggunakan peralatan standar keamanan dan keselamatan kerja. (Widowati, 2008)
2.10. Spektrofotometri
Spektrofotometri adalah pengukuran absorpsi energi cahaya oleh suatu molekul pada suatu panjang gelombang tertentu untuk analisa kualitatif dan
kuantitatif. Metode ini didasarkan pada interaksi antara radiasi elektromagnetik dengan suatu materi berupa molekul. Jenis interaksi yang dapat terjadi antara lain absorbsi atau fotoforensi, rotasi dan fibrasi. Selain itu spektrofotometri juga dimaksudkan sebagai suatu metode pengukuran jauhnya pengabsorpsian energi cahaya oleh suatu sistem kimia itu sebagai fungsi dari panjang gelombang radiasi. (Rohman, 2007)
Dalam analisis spektrofotometri digunakan suatu sumber radiasi yang menjorok kedalam daerah ultraviolet spektrum itu. Dari spektrum ini dipilih panjang – panjang gelombang tertentu. Instrument yang digunakan adalah spektrofotometer, dan seperti tersirat dalam nama ini instrument ini sebenarnya terdiri dari dua instrument dalam satu kotak sebuah spectrometer dan sebuah fotometer. Keuntungan utama metode spektrofotometri adalah bahwa metode ini memberikan cara yang sederhana untuk menetapkan kuantitas zat yang sangat kecil. (Bassett, dkk., 1994)
Alat yang digunakan dalam metode spektrofotometri ini adalah spektrofotometer. Sesuai dengan namanya, spektrofotometer adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer manghasilkan sinar dari spectrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau diadsorbsi. Jadi, spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan , direfleksikan, atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang.
Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel atau blangko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorbsi antara sampel dan blangko ataupun pembanding.
1. Sumber : Sumber yang biasa digunakan pada spektroskopi absorbsi adalah lampu wolfram. Kebaikan lampu wolfram adalah energi radiasi yang dibebaskan tidak bervariasi pada berbagai panjang gelombang.
2. Monokromator : digunakan untuk memperoleh sumber sinar yang monokromatis. Alatnya dapat berupa prisma atau grating.
3. Sel absorbsi : pada pengukuran di daerah tampak kuvet kaca atau kuvet kaca corex dapat digunakan, tetapi untuk pengukuran pada daerah UV menggunakan sel kuarsa karena gelas tidak tembus cahaya pada daerah ini.
4. Detektor : peranan detektor penerima adalah memberikan respon terhadap cahaya pada berbagai panjang gelombang. (Khopkar, 2007)
Pada spektrofotometri cahaya tampak (UV-Vis) panjang gelombang yang dipakai adalah 400 – 750 nm. Spektrofotometri UV-Vis melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spektrofotometri UV-Vis lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitatif dibandingkan kualitatif. Dalam aspek kuantitatif, suatu berkas radiasi dikenakan pada cuplikan (larutan sampel) dan intensitas sinar radiasi yang diteruskan diukur besarnya. Radiasi yang diserap oleh cuplikan ditentukan dengan membandingkan intensitas sinar yang diteruskan dengan intensitas sinar yang diserap jika tidak ada spesies penyerap lainnya. Intensitas atau kekuatan radiasi cahaya sebanding
dengan jumlah foton yang melalui satu satuan luas penampang perdetik. Serapan dapat terjadi jika foton/radiasi yan mengenai cuplikan memiliki energi yang sama dengan energi yang dibutuhkan untuk menyebabkan terjadinya perubahan tenaga. Kekuatan radiasi juga mengalami penurunan dengan adanya penghamburan dan pemantulan cahaya, akan tetapi penurunan karena hal ini sangat kecil dibandingkan dengan proses penyerapan.
