BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1Air
Air murni adalah zat yang tidak mempunyai rasa, warna, dan bau yang terdiri dari hidrogen dan oksigen (Linsey,1991). Air merupakan kebutuhan dasar bagi kehidupan.Semua makhluk hidup memerlukan air, demikian pula manusia tak dapat hidup tanpa air. Selain itu, pendayagunaan air dapat meningkatkan ataupun menurunkan kesejahteraan rakyat, misalnya air yang dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga listrik, industri, perikanan, pertanian, dan rekreasi dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakat, sebaliknya pengotoran air dapat menurunkan kesejahteraan masyarakat sebagai contoh adalah pengotoran badan-badan air dengan zat-zat kimia yang dapat menurunkan kadar Oksigen terlarut, zat-zat kimia tidak berat yang sukardiuraikan secara alamiah dapat menyebabkan masalah khusus seperti kekeruhan lain adanya zat tersuspensi (Soemirat,1990).
Menurut Manihar 2007, sumber-sumber air dapat digolongkan menjadi 2 golongan yaitu :
1. Air permukaan
Air permukaan meliputi air sungai, danau, waduk, rawa dan badan air lain, yang tidak mengalami infiltrasi ke bawah tanah.Areal tanah yang mengalirkan air ke suatu badan disebut genangan.Air yang mengalir dari daratan menuju badan airdisebut limpasan permukaan dan air yang mengalir di sungai menuju laut disebut aliran air sungai.
2. Air Tanah
Air tanah merupakan air yang berada di permukaan tanah.Air tanah dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu air tanah tidak tertekan (bebas) dan air tanah tertekan. Air tanah bebas adalah air dari akifer (air yang bergerak di dalam tanah yang terdapat di dalam butir-butir tanah yang meresap ke dalam tanah dan bergabung membentuk lapisan tanah) yang hanya sebagian terisi air, terletak pada suatu dasar yang kedap air, dan mempunyai permukaan bebas sedangkan air tanah tertekan adalah air dari aktifer yang sepenuhnya jenuh air, dengan bagian atas dan bawah dibatasi oleh lapisan yang kedap air. Adapun penggolongan air menurut peruntukannya adalah sebagai berikut:
1. Golongan A, yaitu yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung,tanpa pengolahan terlebih dahulu.
2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum.
3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan.
4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha diperkotaan, industri, dan pembangkit listrik tenaga air.
manusia secara akut, seperti kematian yang banyak dalam masa yang singkat atau keracunan yang berat pada suatu kelompok masyarakat dalam waktu pendek. Konsep kerugian oleh pencemaran seperti ini tidak lagi sesuai dengan kemajuan teknologi karena gangguan yang akut seperti diatas sudah tidak layak lagi terjadi. Pencemaran lingkungan pada era modern seperti sekarang seharusnya diukur oleh perubahan kualitas hidup yang lebih peka.Misalnya, gangguan kesehatan kronis seperti merosotnya sistem kekebalan tubuh, terjadinya mutasi genetik, ganggauan pada pertumbuhan janin, gangguan kronis pada organ-organ vital sehingga menimbulkan peningkatan penyakit kanker, gangguan kehamilan, gangguan saluran pernapasan, alergi dan semacamnya.
2.1.1 Standar Kualitas Air Minum
Menurut Gabriel 2001, air minum adalah air yang sudah terpenuhi syarat fisik, kimia, bakteriologi serta Level Kontaminasi Maksimum (LKM) (Maximum Contaminant Level).Level kontaminasi maksimum meliputi sejumLah zat kimia, kekeruhan dan bakteri coliform yang diperkenankan dalam batas – batas aman. Lebih jelas lagi, bahwa air minum yang berkualitas harus terpenuhi syarat sebagai berikut:
1. Harus jernih, transparan dan tidak berwarna
2. Tidak dicemari bahan organik maupun bahan anorganik 3. Tidak berbau, tidak berasa, kesan enak bila diminum 4. Mengandung mineral yang cukup sesuai dengan standar 5. Bebas kuman / LKM coliform dalam batas aman
Adapun krakteristisk fisik air, yaitu sebagai berikut. 1. Kekeruhan
Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan organik yang terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang dihasilkan oleh buangan industri.
Kenaikan temperatur air menyebabkan penurunan kadar oksigen terlarut. Kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan menimbulkan bau yang tidak sedap akibat degadasi anaerobik yang mungkin saja terjadi.
3. Warna
Warna air dapat ditimbulkan oleh kehadiran organisme, bahan-bahan tersuspensi yang berwarna dan oleh ekstrak senyawa-senyawa organik serta tumbuh-tumbuhan.
4. Solid (Zat padat)
Kandungan zat padat menimbulkan bau busuk, juga dapat meyebabkan turunnya kadar oksigen terlarut. Zat padat dapat menghalangi penetrasi sinar matahari kedalam air.
5. Bau dan rasa
Bau dan rasa dapat dihasilkan oleh adanya organisme dalam air seperti alga serta oleh adanya gas seperti H2S yang terbentuk dalam kondisi anaerobik, dan oleh adanya senyawa-senyawa organik tertentu.
2.1.2 Pengelolaan Air Minum
Peraturan Pemerintah RI No 82 tahun 2001 tenang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air pasal 1 mengatakan bahwa air adalah semua air yang terdapat di atas dan di bawah permukaan tanah kecuali air lautt dan air fosil.Sumber air adalah wadah air yang terdapat di atas dan di bawah permukaan tanah, termasuk dalam pengertian ini seperti mata air, sungai, rawa, danau, situ, waduk dan muara. Pengelolaan kualitas air adalah upaya pemeliharaan air, sehingga tercapai kualitas air yang diinginkan sesuai peruntukannya untuk menjadikan kualitas air tetap dalam kondisi alamiahnya.
Agar air layak untuk dikonsumsi sebagai air minum maka air yang berasal dari berbagai jenis sumber air harus terlebih dahulu diolah. Secara umum, pengolahan air dapat digolongkan menjadi 3 bagian, yaitu :
1. Pengolahan untuk keperluan domestik misalnya air konsumsi rumah tangga
3. Pengolahan air untuk layak dibuang ke lingkungan
Tingkat kesulitan pengolahan air untuk konsumsi manusia tergantung pada jenis sumber air. Tingkat pengolahan dan derajat kemurnian air juga sangat ditentukan oleh sumber air dan keperluan penggunaannya. Misalnya, air untuk keperluan domestik harus didesinfektasi untuk menghilangkan mikroorganisme penyebab penyakit dan kesadahan air yang disebabkan oleh kehadiran ion Kalsium dan Magnesium masih bisa ditoleransi (Manihar, 2007).
2.2. Koloid
Hal yang membedakan antara koloid dengan larutan sejati dan suspensi adalah ukuran partikelnya. Diameter partikel koloid bekisar antara 1 nm sampai 100 nm. Partikel-partikel yang mempunyai diameter lebih kecil dari 1 nm akan membentuk larutan sejati sedangkan partikel-partikel dengan diameter lebih besar dari 100 nm akan membentuk suspensi yang secara cepat akan terpisah ke dalam dua fasa (Levine, 2002).
Sistem koloid yang sederhana terdiri dari dua fasa, yaitu : 1. Fasa terdispersi, merupakan fasa partikel.
2. Fasa pendispersi, merupakan medium tempat partikel terdistribusi.
membentuk awan ionik. Berinteraksinya awan ionik dengan permukaan partikel koloid akan membentuk suatu lapisan rangkap listrik (Eckenfelder, 2000). Koloid yang bermuatan negatif, kation pada larutan cenderung tersebar disekitar permukaan sehingga netralisasi muatan dipertahankan. Akibatnya dihasilkan dua macam lapisan pada permukaan partikel koloid, yaitu lapisan diam disebut dengan fixed layer dan lapisan bergerak yang disebut dengan diffused layer.
1.3 Koagulan
Koagulan adalah bahan-bahan atau substandi (senyawa kimia) yang ditambahkan ke dalam air untuk menghasilkan efek koagulasi. Sifat dan syarat penting koagulan adalah sebagai berikut (Davis dan Cornwell 1991).
a. Kation trivalen. Kation trivalen merupakan kation yang paling efektif untuk menetralkan muatan listrik koloid.
b. Tidak toksik. Persyaratan ini diperlukan untuk menghasilkan air atau air limbah hasil pengolahan yang aman.
c. Tidak larut dalam kisaran pH netral. Koagulan yang ditambahkan harus terdispersi dari larutan, sehingga ion-ion tersebut tidak tertinggal dalam air.
Koagulan berfungsi memberikan memberikan kation untuk mengganggu stabilitas suspensi koloid bermuatan negatif. Koagulan yang paling umum digunakan adalah alum (Al3+) dan ion besi (Fe3+). Alum dapat diperoleh dalam bentuk padatan atau larutan alum. Berikut tabel menunjukkan rumus kimia beberapa koagulan.
Tabel 2.1 Jenis-jenis koagulan dan rumus kimia
Nama Rumus Kimia
2.3.1 Koagulasi dan Flokulasi
Koagulasi dan flokulasi merupakan proses yang umum dilakukan dalam penjernihan air. Menurut AWWA (American Water Works Association, 1990), proses koagulasi merupakan proses destabilisasi muatan dari partikel suspensi dan koloid. Sedangkan flokulasi adalah aglomerasi dari partikel terdestabilkan sehingga menjadi flok yang dapat mengendap atau disaring.
Terdapat tiga tahapan penting yang diperlukan dalam proses koagulasi yaitu, tahap pembentukan inti endapan, tahap flokulasi dan tahap pemisahan flok dengan cairan. Destabilisasi terjadi dengan penambahan koagulan dan kontak antar partikel yang biasanya dilakukan dengan pengadukan. Dengan penambahan koagulan maka kestabilan koloid dalam air akan terganggu karena koagulan akan menempel pada permukaan koloid dan merubah muatan listriknya sehingga terbentuk agegat-agegat yang dapat mengendap (Eckenfelder, 2000). Flokulasi adalah proses pembentukan agegat flok yang stabil dengan bantuan flokulan yang tersuspensi dalam medium cair. Pada proses flokulasi terjadi tumbukan dengan penggabungan partikel yang telah mengalami pengurangan muatan menjadi mikroflok kemudian menjadi gumpalan yang lebih besar sehingga dapat diendapkan membentuk suatu flok.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses koagulasi dan flokulasi. Proses koagulasi dan flokulasi banyak dipengaruhi variabel-variabel yang kompleks.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses ini adalah (Sinta N, 2003): 1. Kekeruhan
Meskipun air dengan kekeruhan yang tinggi lebih mudah untuk diolah, namun biasanya membutuhkan dosis koagulan yang lebih tinggi dan menghasilkan lumpur yang lebih banyak. Sebaliknya air dengan kekeruhan yang rendah akansulit untuk dikoagulasi karena adanya kesulitan dalam kontak dengan partikel koloid, sehingga lumpur yang terbentuk sedikit.
2. pH
singkat. Daerah pH tersebut juga dipengaruhi oleh komposisi kimia air, jenis dan konsentrasi koagulan yang digunakan.
3. Waktu pengadukan
Waktu pengadukan berpengaruh terhadap efektivitas tumbukan yang terjadi antara partikel koloid dan koagulan. Waktu pengadukan yang terlalu lama akan menyebabkan flok yang terbentuk pada proses flokulasi akan hancur kembali membentuk unit-unit berukuran kecil. Waktu yang terlalu pendek pun akan menimbulkan proses reaksi yang tidak sempurna, karena ketidakhomogenan zat-zat yang digunakan pada pengolahan (Amerivan Water Works Association, 1990).
4. Konsentrasi koagulan
Konsentrasi koagulan sangat berpengaruh dalam menentukan kondisi yang paling optimum. Pada suatu dosis tertentu akan terjadi suatu proses koagulasi yang paling efektif terhadap koloid tertentu.
5. Pengaruh temperatur
Penurunan temperatur suatu koloid akan menyebabkan kenaikan viskositas, sehingga kecepatan mengendap partikel akan berkurang.
6. Waktu tinggal
Waktu tinggal pada prinsipnya akan menhghasilkan kekeruhan yang makin kecil apabila makin lama waktunya.
7. Pengaruh garam-garam yang terlarut dalam air
Pengaruh adanya garam-garam yang terlarut dalam air ditentukan oleh jenis ion-ion serta konsentrasinya.
8. Kecepatan pengadukan
Pengadukan cepat diperlukan untuk proses koagulasi, sedangkan pengadukan lambat untuk proses flokulasi. Proses koagulasi memerlukan pengadukan cepat karena beberapa alasan, yaitu untuk melarutkan koagulan dalam cairan secara sempurna, mendistribusikan koagulan secara merata dan menghasilkan agegat-agagat sebagai inti flok. Dengan adanya turbulensi yang cepat, memperbesar kemungkinan terjadinya tumbukan efektif antara koagulan dan partikel koloid.
Proses flokulasi memerlukan pengadukan lambat untuk memberi kesempatan inti flok yang sudah terdestabilkan untuk bergabung menjadi flok-flok yang berukuran lebih besar melalui ikatan vanderwaals (Herbert E, dkk, 1979 dan Benefield, dkk, 1979). Selain itu untuk mencegah terjadinya restabilisasi partikel koloid, karena pecahnya ikatan tersebut akibat pengadukan yang terlalu cepat atau lama.
2.4 Uji ANOVA
Uji ANOVA atau sering juga diistilahkan sebagai uji sidik ragam, dikembangkan oleh Ronald Fisher. Prinsip pengujiannya adalah menganalisis variabilitas atau keragaman data menjadi dua sumber variasi, yaitu variasi dalam kelompok (within) dan variasi antar kelompok (between). Bila variasi within dan between sama maka rata-rata yang dihasilkan tidak ada perbedaan, sebaliknya bila hasil perbandingan kedua varian tersebut menghasilkan nilai lebih dari 1, maka rata-rata yang dibandingkan menunjukkan adanya perbedaan.
Beberapa asumsi dasar yang mesti dipenuhi pada uji ANOVA adalah: (a) Data sampel yang digunakan berdistribusi normal atau dianggap normal, (b) Populasi tersebut memiliki varian yang homogen,
(c) Sampel tidak berhubungan satu dengan lain (independen), sehingga uji ANOVA tidak bisa digunakan untuk sampel berpasangan (paired).
