BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air
Air merupakan salah satu dari ketiga komponen yang membentuk bumi
(zat padat, air, atmosfer). Bumi dilingkupi air sebanyak 70% sedangkan sisanya
30% berupa daratan (dilihat dari permukaan bumi). Udara mengandung uap air
sebanyak 15% di dalam atmosfer (Gabriel, 2001).
Air memegang peranan penting dalam suatu komunitas, karena
penyediaan air merupakan suatu persyaratan penting bagi terbentuknya suatu
komunitas yang permanen. Air murni adalah berupa zat cair yang tidak
mempunyai rasa, warna, dan bau yang terdiri dari unsur hidrogen dan unsur
oksigen dengan rumus kimia H2O (Linsley, 1986).
Air sangat penting bagi kehidupan manusia dan fungsinya tidak dapat
diganti dengan senyawa lain. Sesuai dengan fungsinya, air digunakan untuk
berbagai keperluan seperti: untuk minum, keperluan rumah tangga, keperluan
industri, pertanian, pembangkit tenaga listrik, untuk sanitasi dan air untuk
transportasi baik di sungai maupun laut (Wardhana, 2001).
Seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk dan semakin
meningkatnya kesadaran akan kesehatan lingkungan, maka kebutuhan akan air
bersih meningkat pula. Akan tetapi, meningkatnya kebutuhan ini tidak dapat
diimbangi dengan meningkatnya ketersedian air bersih yang cenderung menurun,
pengolahan untuk memenuhi standar kualitas air yang telah ditetapkan (Amir,
2010).
2.2 Sumber Air 2.2.1 Air Laut
Mempunyai rasa asin, karena mengandung garam. Kadar garam NaCl
dalam air laut 3%. Dengan keadaan ini, maka air tidak mempunyai syarat untuk
air minum (Sutrisno, 2004).
2.2.2 Air Atmosfir
Air atmosfir dalam keadaan murni, sangat bersih, dengan adanya
pengotoran udara yang disebabkan oleh industri, debu dan lain sebagainya. Maka
untuk menjadikan air hujan sebagai 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 (Sutrisno,2004).
2.2.3 Air Permukaan
Menurut Sutrisno (2004), air permukaan adalah air hujan yang mengalir di
permukaan bumi. Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran
selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur, pelapukan batang-batang kayu,
daun-daun, pengotoran oleh industri kota dan sebagainya.
Beberapa pencemaran ini, untuk masing-masing air permukaan akan
pencemarannya adalah merupakan pencemaran fisik, kimia dan bakteriologi.
Adapun air permukaan ada 2 macam yaitu:
2.2.3.1 Air Sungai
Dalam penggunaannya sebai air minum, haruslah mengalami suatu
pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai pada umumnya
mempunyai derajat pencemaran yang tinggi sekali. Debit yang tersedia untuk
memenuhi kebutuhan akan air minum pada umumnya dapat mencukupi (Sutrisno,
2004).
2.2.3.2 Air Danau atau Rawa
Air danau atau air rawa merupakan air permukaan yang mengumpul pada
cekungan permukaan tanah. Kebanyakan air rawa ini berwarna yang disebabkan
oleh adanya zat organis yang membusuk (batang-batang kayu, daun, dan lainnya)
(Sutrisno, 2004).
2.2.4 Air Tanah
Air permukaan tanah yang meresap ke dalam tanah yang telah mengalami
penyaringan oleh tanah ataupun batu-batuan. Air dalam tanah ini sekali waktu
jugak akan menjadi air permukaan, yakni dengan mengalirnya air tersebut menuju
ke laut (Azwar, 1996).
2.3 Penyediaan Air Bersih
Air bersih adalah air yang sudah terpenuhi syarat fisik, kimia, namun
bakteriologi belum terpenuhi. Air bersih diperoleh dari sumur gali, sumur bor, air
diolah menjadi air siap minum, untuk keperluan rumah tangga, sarana pariwisata,
sarana irigasi, peternakan, dan lain-lain (Gabriel, 2001).
Dengan perkembangan peradaban serta semakin bertambahnya jumlah
penduduk di dunia ini, dengan sendirinya menambah aktivitas kehidupannya yang
mau tidak mau menambah pengotoran atau pencemaran air yang pada hakekatnya
dibutuhkan. Padahal beberapa abad yang lalu, manusia dalam memenuhi
kebutuhan akan air khususnya air minum) cukup mengambil dari sumber-sumber
air yang ada didekatnya dengan menggunakan peralatan sederhana. Namun
sekarang ini, khususnya di kota yang sudah langka akan sumber air minum yang
bersih tidak mungkin mempergunakan cara demikian. Sehingga, harus
mempergunakan suatu peralatan yang modern untuk mendapatkan air minum
yang memenuhi standar (Sutrisno, 2004).
2.4 Unit-Unit Pengolahan Air 1. Bendungan
Sumber air baku adalah air permukaan dari sungai Belawan yang berhulu
di Kecamatan Pancur Batu dan melintasi Kecamatan Sunggal (Butir No. 4.
2006:21). Untuk menampung air tersebut dibuatlah bendungan dengan panjang 25
m (sesuai dengan lebar sungai) dan tinggi 4 m. pada sisi kanan bendungan, dibuat
sekat (chanel) berupa saluran penyadap lebarnya 2 m dilengkapi dengan pintu
2. Intake (Pemasukan Air Baku)
Intake berfungsi untuk pengambilan/penyadapan air baku. Bangunan ini
merupakan saluran bercabang dua yang dilengkapi dengan bar screen (saringan
kasar) berfungsi untuk mencegah masuknya sampah-sampah berukuran besar dan
fine screen (saringan halus), berfungsi untuk mencegah masuknyah
kotoran-kotoran maupun sampah berukuran kecil terbawa arus sungai. Masing-masing
saluran dilengkapi dengan pintu pengatur ketinggian air (sluice gate) dan
penggerak elektromotor. Pemerikksaan maupun pembersih saringan dilakukan
secara periodic untuk menjaga kestabilan jumlah air masuk (Gani, 2006).
3. Raw Water Tank (RWT) atau Tangki Air Baku
Raw Water Tank (bak pengendap) merupakan bangunan yang dibangun
setelah intake yang terdiri dari 2 unit (4 sel). Setiap unit berdimensi 23,3 m x 20
m, tinggi 5 m yang dilengkapi dengan 2 buah inlet gate, dua buah outlate gate,
sluice gate dan pintu bilas 2 buah (Gani, 2006).
Raw Water Tank berfungsi sebagai tempat pengendapan pertikel-partikel
kasar dan lumpur yang terbawa dari sungai dengan sistem sedimentasi
(pengendapan). Di Instalasi Pengolahan Air (IPA) Sunggal volume air baku pada
2 RWT memiliki ± 1.400 m3. Waktu pengendapan untuk air baku yang akan diolah di RWT IPA Sunggal kurang dari 15 menit agar meghasilkan air baku
dengan turbidity yang lebih rendah (Gani, 2006).
4. Raw Water Pump (RWP) atau Pompa Air Baku
Raw Water Pump (Pompa Air Baku) berfungsi untuk memompa air dari
pompa air baku. Kapasitas setiap pompa 110 1/detik dengan rata-rata 18 m
memakai motor AC nominal daya 75 KW. Pada Raw Water Pump (RWP)
dilakukan Prechlorination yang berfungsi mengoksidasi zat-zat organik,
anorganik, dan mengendalikan pertumbuhan lumut alga juga menghilangkan
polutan-polutan lainnya (Gani, 2006).
5. Clearator atau Clarifier (Proses Penjernihan Air)
Bangunan Clearator terdiri dari 5 unit dengan kapasitas masing-masing
350 1/detik. Clearator berfungsi sebagai tempat pemisahan antara flok yang
bersifat sedimen dengan air bersih sebagai effluent (hasil olahan). Hasil clearator
dilengkapi dengan agitator sebagai pengaduk lambat dan selanjutnya dialirkan ke
filter. Endapan flok-flok tersebut kemudian dibuang sesuai dengan tingkat
ketebalannya secara otomatis (Gani, 2006).
Clearator ini terbuat dari beton berbentuk bulat dengan lantai kerucut
yang dilengkapi sekat-sekat pemisah untuk proses-proses sebagai berikut:
1. Primary Reaction Zone
2. Secondary Reaction Zone
3. Return Reaction Zone
4. Clarification Reaction Zone
5. Concentrator
6. Filter (Penyaringan)
Filter merupakan tempat berlangsungnya proses filtrasi, yaitu proses
penyaringan flok-flok sangat kecil dan sangat ringan yang tidak bertahan (lolos)
Instalasi Sunggal adalah sistem penyaringan permukaan (surface filter). Media
filter tersebut berjumlah 32 unit yang prosesnya berlangsung secara paralel,
mengunakan jenis saringan cepat (rapid sand filter) berupa pasir silika dengan
menggunakan motor AC nominal daya 0,75 KW. Filter ini berfungsi untuk
menyaring turbidity melalui pelekatan pada media filter (Gani, 2006).
Dimensi tiap filter yaitu lebar 4,00 m, panjang 8,25 m, tinggi 6,25 m tinggi
permukaan air maksimum 5,05 m serta tebal media filter 114 cm, dengan susunan
lapisan sebagai berikut:
1. Pasir kwarsa, diameter 0,50 mm - 1,50 mm dengan ketebalan 61 cm
2. Pasir kwarsa, diameter 1,80 mm – 2,00 mm dengan ketebalan 15 cm
3. Kerikil halus, diameter 4,75 mm – 6,30 mm dengan ketebalan 8 cm
4. Kerikil sedang, diameter 6,30 mm – 10,00 mm dengan ketebalan 7,5 cm
5. Kerikil sedang, diameter 10,00 mm – 20,00 mm dengan ketebalan 7,5 cm
6. Kerikil kasar, diameter 20,00 mm – 40,00 mm dengan ketebalan 15 cm
Dalam jangka waktu tertentu, permukaan filter akan tersumbat oleh flok
yang masih tersisa dari proses. Pertambahan ketinggian permukaan air diatas
media filter sebanding dengan berlangsungnya penyumbatan (clogging) media
filter oleh flok-flok. Selanjutnya dilakukan proses backwash, yaitu pencucian
media filter dengan menggunakan sistem aliran balik dengan menggunakan air
yang di supply dari pompa reservoir. Proses ini bertujuan untuk mengoptimalkan
kembali fungsi filter. Banyaknya air yang dibutuhkan untuk backwash untuk satu
buah filter adalah 200-300 m dan backwash dilakukan 1 x 24 – 72 jam, tergantung
7. Reservoir (Tempat Menampung Air Bersih)
Reservoir merupakan bangunan beton berdimensi 50 m x 40 m x 7 m yang
berfungsi untuk menampung air minum (air olahan) setelah melewati media filter.
IPA Sunggal memiliki 2 buah reservoir (R1 dan R2) dengan kapasitas total 12.000
m3.
Reservoir berfungsi untuk menampung air bersih yang telah disaring
melalui filter dan juga berfungsi tempat penyaluran air ke pelanggan. Air yang
mengalir dari filter ke reservoir diinjeksikan klorin cair disebut postchlorination
yang bertujuan untuk membunuh mikroorganisme patogen. Sedangkan
penambahan larutan kapur jenuh bertujuan untuk menetralisasi pH air (Gani,
2006).
8. Finish Water Pump (FWP) atau Pemompa Air Akhir
Finish Water Pump (FWP) Inslasi Pengolahan Air (IPA) Sunggal
berjumlah 14 unit yang berfungsi untuk mendistribusikan air bersih dari reservoir
instalasi ke reservoir-reservoir distribusi cabang-cabang melalui pipa-pipa
tansmisi yang dibagi menjadi 5 jalur dengan kapasitas masing-masing 150 l/detik
(Gani, 2006).
9. Sludge Lagoon (Empang Lumpur)
Air buangan (limbah cair) dari masing-masing unit pengolahan dialirkan
ke lagoon untuk di daur ulang. Daur ulang merupakan cara yang tepat dan aman
dalam mengatasi dan meningkatkan kualitas lingkungan. Prinsip ini telah
diterapkan sejak tahun 2002 di unit IPA Sunggal yaitu dengan membangun unit
10. Monitoring System (Sistem Pengawasan)
Metode pengawasan selama proses pengolahan di masing-masing unit
kondisi proses pengolahan dari ruang tertentu baik terhadap kuantitas, kualitas
maupun kontinuitas olahan. Fasilitas ini didesain sedemikian rupa sehingga dapat
mempermudah pengawasan terhadap proses pengolahan air menurut standar dan
ketentuan yang berlaku (Gani, 2006).
2.5 Syarat–syarat Air Minum
Penggunaan sumber air minum bagi Perusahaan Air Minum (PAM) di
kota-kota besar masih menggantungkan dari sungai-sungai yang telah dicemari
sehingga treatment yang sempurna sangat diperlukan secara mutlak. Sebaiknya
bila akan menggunakan badan-badan air sebagai sumber air minum hendaknya
memenuhi syarat-syarat kualitas air minum (Ryadi, 1984).
Menurut Sutrisno (2004), dari segi kualitas air minum harus memenuhi:
1. Syarat Fisik
- Air tidak boleh berwarna
- Air tidak boleh berasa
- Air tidak boleh berbau
- Suhu air hendaknya di bawah udara sejuk (± 25°C) - Air harus jernih
2. Syarat Kimia
Air minum tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral atau zat-zat kimia
3. Syarat Bakteriologik
Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit (patogen) sama
sekali dan tidak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan Coli melebihi
batas-batas yang telah ditentukannya yaitu 1 Coli/100 ml air. Bakteri golongan
Coli ini berasal dari usus besar dan tanah. Bakteri patogen yang mungkin ada
dalam air antara lain adalah:
-Bakteri Thysum
-Vibrio colerae
-Bakteri Dysentriae
-Entamoeba hytolotica
-Bakteri Enteritis (penyakit perut)
Air yang mengandung golongan Coli dianggap telah berkontaminasi
(berhubungan) dengan kotoran manusia. Dengan demikian dalam pemeriksaan
bakteriologik, tidak langsung diperiksa apakah air itu mengandung bakteri
patogen, tetapi diperiksa dengan indikator bakteri golongan Coli.
Menurut Gabriel (2001), syarat air minum Standar Internasional
Tabel 2.5 Syarat Air Minum Standart Internasional
Parameter Diperkenankan Maksimum (kelebihan)
Total solid 500 mg/l 1500 mg/l
Warna 5 unit 50 unit
Kekeruhan 5 unit 25 unit
Rasa Tidak berasa -
Bau Tidak berbau -
Parameter Diperkenankan Maksimum (kelebihan)
Besi (Fe) 0,3 mg/l 1 mg/l
Mangan (Mn) 0,1 mg/l 0,5 mg/l
Tembaga (Cu) 1,0 mg/l 1,5 mg/l
Zink (Zn) 5,0 mg/l 15 mg/l
Calsium (Ca) 75 mg/l 200 mg/l
Magnesium (Mg) 50 mg/l 150 mg/l
Sulfat (SO4) 200 mg/l 400 mg/l
Chlorida (Cl) 200 mg/l 600 mg/l
pH
7-8,5 Kurang dari 6,5 atau lebih besar dari 9,2
Magnesium dan Sodium 500 mg/l 1000 mg/l
Phenolic substan (sebagai
phenol) 0,001 mg/l 0,002 mg/l
2.6 Turbidity (Kekeruhan)
Sebagian besar air baku untuk penyediaan air bersih diambil dari air
permukaan seperti sungai, danau, dan sebagainya. Salah satu langkah penting
pengolahan untuk mendapatkan air bersih adalah menghilangkan kekeruhan dari
air baku tersebut (Sumestri, 1984).
Turbidity (kekeruhan) disebabkan oleh banyak faktor, antara lain debu,
tanah liat, bahan organik atau anorganik, dan mikroorganisme air. Disini berakibat
air akan menjadi kotor dan tidak jernih. Turbidity mengganggu penetrasi sinar
matahari, sehingga mengganggu fotosintesis tanaman air. Selain itu bakteri
patogen dapat berlindung di dalam atau di sekitar bahan penyebab turbidity
Kekeruhan dihilangkan melalui pembubuhan sejenis bahan kimia dengan
sifat-sifat tertentu yang disebut flokulan. Umumnya flokulan tersebut adalah
tawas (Sumestri, 1984).
2.7 Tawas
Tawas merupakan kristal putih yang tidak larut dan berbentuk gelatin yang
mempunyai sifat dapat menarik partikel-partikel lain, sehingga berat, ukuran dan
bentuknya menjadi semakin besar dan mudah mengendap (Haryanti, 2008).
Kekeruhan dapat dihilangkan dengan pembubuhan tawas. Selain
pembubuhan tawas diperlukan pengadukan sampai flok-flok terbentuk. Flok-flok
ini mengumpulakan pertikel-partikel kecil dan koloid tersebut (bertumbukan) dan
akhirnya bersama-sama mengendap. Untuk mendapatkan dosis yang optimal
tawas dan nilai-nilai parameter lain seperti pH, jenis flokulan yang dilakukan
dalam proses flokulasi dan sebagainya, dilakukan Jar test (Sumestri, 1984).
2.8 Jar Test
Jar test merupakan alat yang tepat untuk menetukan dosis optimum bahan
kimia untuk koagulasi dan sedimentasi dari berbagai kualitas air baku. Jar test ini
digunakan untuk mendesain suatu instalasi pengolahan air untuk menetukan
intensitas pencampuran, periode pencampuran cepat dan lambat, periode
sedimentasi, jenis dan jumlah bahan kimia yang berguna. Apabila percobaan
dilakukan secara tepat, informasi yang berguna akan diperoleh untuk membantu
operator inslatasi dalam mengoptimasikan proses-proses koagulasi, flokulasi dan
penjernihan, memperbaiki instalasi yang ada. Jar test memberikan data mengenai
- Dosis koagulan
- pH
- Warna
- Waktu dan intensitas pencampuran cepat dan pengadukan lambat
- Waktu pengendapan (Directorate of Water Supply, 1984).
2.9 Pembentukan Flok
Flokulasi dalam bidang pengolahan air merupakan suatu proses dimana
zat-zat halus tersuspensi dan koloid-koloid di dalam air menggumpal membentuk
flok-flok. Hal ini memungkinkan penghilangannya dengan sedimentasi atau
filtrasi. Koloid-koloid harus dihilangkan, karena menyebabkan kekeruhan. Gaya
tolak elektrostatik antara partikel-partikel koloid negatif secara efektif
mengalahkan gaya tarik massa yang dapat membuat partikel-partikel berikatan.
Berdasarkan hal tersebut koagulan tawas dimana ion-ion aluminium bermuatan
positif tiga merupakan agen netralisasi perlu dibutuhkan dalam rangka
menetralisir muatan permukaan dan memungkinkan partikel-partikel
menggumpal. Setelah menggumpal, partikel-partikel akan mengendap
