BAB I
PENDAHULUAN
2.1 Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan dasar bagi kehidupan, khususnya bagi manusia yang selama hidupnya selalu memerlukan air. Pada tubuh manusia sebagian besar tersiri dari air. Pada tubuh manusia dewasa, sekitar 55-60% berat badan terdiri dari air, anak-anak 65% dan bayi sekitar 80%. Menurut WHO, di negara-negara maju memerlukan air antara 60-120 liter/orang.hari dan pada negara berkembang sekitar 30-60 liter/orang.hari. Air digunakan oleh manusia untuk keperluan sehari-hari seperti minum, mandi, cuci, kakus dan sebagainya. Diantara keguanaan- kegunaan tersebut, yang sangat penting adalah kebutuhan untuk minum. Oleh karena itu, keperluan minum, termasuk untuk masak, air harus memiliki persyaratan khusu agar tidak menimbulkan penyakit pada manusia.
Seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk menyebabkan kebutuhan air meningkat.
Namun, meningkatnya kebutuhan air bersih untuk masyarakat tidak diimbangi dengan kualitas air bersih. Jumlah penduduk yang meningkat menjadi salah satu penyebab menurunnya kualitas air bersih. Hal ini dikarenakan aktivitas Masyarakat maupun penggunaan lahan disekitar sumber.
Air yang dapat dikonsumsi oleh penduduk Indonesia harus memenuhi peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No. 32 Tahun 2017.
Kabupaten Dairi merupakan salah satu kabupaten yang terletak sebelah barat daya Provinsi Sumatera Utara dengan luas 1.927,80 km2 dan ketinggian wilayah antara 400 – 1.700 meter di atas permukaan laut (dpl). Kabupaten Dairi memiliki 15 kecamatan dengan total penduduk sebesar 311.665 jiwa dan kepadatan penduduk mencapai 161,67 jiwa/km2. Jenis tanah pada Kabupaten Dairi merupakan jenis alluvium. Jenis tanah tersebut merupakan jenis tanah yang sulit menyerap air. Kondisi demikian menyebabkan masyarakat Kabupaten Dairi memilih untuk memanfaatkan Danau Toba sebagai sumber air bersih. Berdasarkan penelitian ……. Kualitas air Danau Toba mengalami penurunan dan tidak lagi memenuhi kualitas baku mutu air kelas I. hal ini disebabkan dengan adanya peningkatan aktivitas perekonomian seperti hotel dan/atau restoran yang berada di lokasi sekitar Danau Toba.
Berdasarkan kondisi tersebut, perlu dilakukan adanya penelitian tentang pengembanngan penyediaan air bersih dari mata air, dengan perencanaan pengolaha air minum.
2.2 Maksud dan Tujuan
Perancangan pengolahan air bersih dilakukan dengan maksud aplikasi pembelajaran mata kuliah Desain IPAM serta dengan tujuan sebagai berikut :
a. Mengetahui karakteristik sumber mata air Danau Toba
b. Mengetahui pengolahan air Danau Toba sebagai sumber air bersih masyarakat Kabupaten Dairi
c. Mengetahui jumlah dan kapasitas air bersih yang diperlukan oleh masyarakat Kabupaten Dairi, Provinsi Sumatera Utara
d. Mengetahui jalur distribusi air bersih untuk masyarakat Kabupaten Dairi 2.3 Ruang Lingkup
Ruang Lingkup pada perencanaan pengolahan air bersih dengan sumber air bersih Danau Toba adalah jumlah air bersih yang dibutuhkan untuk daerah pelayanan Kabupaten Dairi.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sumber Air Baku
Sumber air baku yang akan digunakan dan diolah menjadi kualitas air bersih adalah Danau Toba. Danau Toba terletak di Provinsi Sumatera Utara dengan luas tubuh air sebesar 112.778,18 Ha. Dilihat dari proses pembentukannya, Danau Toba tergolong danau vulkano-tektonik. Sejarah Danau Toba dimulai sekitar 75.000 tahun lalu, yang dari sudut geologi masih termasuk resen (recent). Danau Toba merupakan danau dengan karakter tipe volkanik danberada pada punggung Pegunungan Bukit Barisan, memanjang dari Tenggara ke arah barat laut sejajar dengan bentangan Pulau Sumatera. Danau Toba yang membentang dari barat laut ke tenggara membentuk dua cekungan besar yakni cekungan utara dan cekungan selatan yang dipisahkan oleh adanya Pulau Samosir.
Kondisi iklim sangat mempengaruhi neraca air danau. Suhu dan kelembaban akan menentukan besarnya laju evaporasi dari permukaan danau. Air yang masuk ke dalam Danau Toba berasal dari air hujan yang langsung jatuh ke Danau Toba dan air yang berasal dari sungai- sungai yang masuk ke dalam danau.
Terdapat 40 Sub DTA yang merupakan daerah tangkapan air lewat sungai yang masuk ke dalam danau. Beberapa sungai-sungai tersebut antara lain Sungai Sigubang, Sungai Bah Bolon, Sungai Guloan, Sungai Arun, Sungai Tomok, Sungai Pulau Kecil/Sibandang, Sungai Halian, Sungai Simare, Sungai Aek Bolon, Sungai Mandosi, Sungai Gopgopan, Sungai Bah Tongguran, Sungai Mongu, Sungai Kijang, Sungai Sinabung, Sungai Ringo, Sungai Perembakan, Sungai Sipultakhuda, dan Sungai Silang. Sementara itu satu-satunya pintu keluar (outlet) air dari Danau Toba hanyalah melalui Sungai Asahan yang bermuara di pantai timur Sumatera.
Debit aliran masuk dari semua wilayah DTA tiap bulan diketahui dari debit aliran masuk, ditambah hujan yang langsung ke danau dan dikurangi defisit air karena penguapan. Pelepasan air (outflow) melalui Sungai Asahan rata-rata tahunan 98,9 m3/detik. Rata-rata debit pelepasan air bulanan dari Danau Toba berkisar antara 85,47 m3/det (bulan November) sampai dengan 94,59 m3/det (bulan April). Sedangkan debit pelepasan air maksimum bulanannya berkisar antara 107,6 m3/det (bulan November) sampai dengan 183,1 m3/det (bulan April). Debit pelepasan air minimum bulannya berkisar antara 21,1 m3/det (bulan Agustus) sampai dengan 41,7 m3/det (bulan September).
Tinggi muka air Danau Toba dipengaruhi oleh debit air yang masukdari sungai, curah hujan langsung ke permukaan danau, penguapan yang terjadi akibat sinar matahari serta air yang mengalir keluar Danau Toba melalui Sungai Asahan. Kedalaman maksimum Danau Toba adalah 508 m (yang merupakan danau terdalam ke-9 di dunia) terdapat di cekungan utara, sedangkan di cekungan selatan kedalaman maksimumnya mencapai 420 m. Kedalaman rataratanya adalah 228
m. Volume air keseluruhan danau diperkirakan 256,2 km3. Di tengah Danau Toba terdapat Pulau Samosir dengan luas 630 km2, yang merupakan pulau terbesar di dunia yang berada di dalam suatu pulau. Debit keluaran (outflow) adalah sekitar 100 m3/dt, hingga dapat diperkirakan waktu tinggal (retention time) atau waktu yang diperlukan untuk membilas seluruh volume danau adalah sekitar 81 tahun, yang cukup panjang dibandingkan dengan danau-danau lain di Indonesia.
2.2 Kualitas Air Baku
Kualitas air pada Danau Toba mengacu pada referensi literasi pengambilan sampling yang dilakukan pada tahun 2022 di sekitar lokasi Kabupaten Dairi sebagai berikut :
Parameter Unit Hasil Uji
AD-1 AD-2 AD-3
Fisika
Temperatur Insitu oC 25,5 25,2 25,4
Padatan Terlarut Total mg/L 49,01 48,04 34,55
Padatan Tersuspensi Total mg/L 45 40 38
Kimia
Warna Pt-Co Unit <1 <1 <1
pH Insitu pH Unit 7,81 7,83 7,83
BOD 5 hari mg/L 3 3 3
COD dengan K2Cr2O7 mg/L <8,91 <8,91 <8,91
Oksigen terlarut insitu mg/L 7,16 7,04 7,25
Sulfat, SO42- mg/L <0,967 <0,967 <0,967
Cloride, Cl- mg/L 6,49 5,99 8,49
Nitrogen Total mg/L <0,5 <0,5 <0,5
Total Fosfat mg/L <0,021 <0,021 <0,021
Fluoride, F mg/L <0,10 <0,10 <0,10
Hidrogen Sulfida, H2S mg/L <0,001 <0,001 <0,001
Siandia, CN- mg/L <0,010 <0,10 <0,010
Klorin Bebas mg/L 0,028 0,013 <0,05
Boron, B terlarut mg/L <0,030 <0,030 <0,030
Merkuri, Hg terlarut mg/L <0,00064 <0,00064 <0,00064
Arsen, As terlarut mg/L <0,010 <0,010 <0,010
Selenium, Se terlarut mg/L <0,009 <0,009 <0,009
Kadmium, Cd terlarut mg/L <0,008 <0,008 <0,008
Kobalt, Co terlarut mg/L <0,014 <0,014 <0,014
Mangan, Mn terlarut mg/L <0,009 <0,009 <0,009
Nikel, Ni terlarut mg/L <0,008 <0,008 <0,008
Seng, Zn terlarut mg/L 0,011 0,018 0,013
Tembaga, Cu terlarut mg/L <0,007 <0,007 <0,007
Timbal, Pb terlarut mg/L <0,014 <0,014 <0,014
Kromium, Cr6+ mg/L 0,04 0,04 <0,038
Minyak dan Lemak mg/L <1 <1 <1
Total Deterjen mg/L <0,10 <0,10 <0,10
Biologi
Fenol mg/L <0,002 <0,002 <0,002
Total Coliform Jml/100 ml 243 128 119
Sumber : Hasil Uji Lab, 2022
2.3 Standar Kualitas Air Bersih
Standar kualitas air bersih mengacu pada SNI 01-3553-2006, Peraturan Pemerintah No. 122 Tahun 2015 Tentang Sistem Penyediaan Air Minum serta Peraturan Menteri Kesehatan No. 32 Tahun 2017 Tentang Standar Baku Mutu Kesehatan Lingkungan Dan Persyaratan Kesehatan Air Untuk Keperluan Higiene Sanitasi, Kolam Renang, Solus Per Aqua, Dan Pemandian Umum.
2.4 Pengolahan Air Bersih
Pengolahan air Sistem air minum publik menggunakan metode pengolahan air yang berbeda untuk menyediakan air minum yang aman bagi masyarakat. Proses pengolahan air minum berbeda-beda sesuai dengan jenis dan kualitas air bakunya. Sistem air di masyarakat seringkali menggunakan serangkaian langkah pengolahan air yang meliputi koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi, dan desinfeksi.
Koagulasi
Koagulasi biasanya merupakan langkah pertama dalam pengolahan air. Selama koagulasi, bahan kimia dengan muatan positif ditambahkan ke air. Muatan positif menetralkan muatan negatif dari kotoran dan partikel terlarut lainnya di dalam air. Ketika hal ini terjadi, partikel mengikat bahan kimia untuk membentuk partikel yang sedikit lebih besar. Bahan kimia umum yang digunakan dalam langkah ini termasuk jenis garam, aluminium, atau besi tertentu.
Flokulasi
Flokulasi atau pembekuan adalah langkah yang dilakukan setelah koagulasi. Pada langkah ini, air dicampur dengan lembut untuk membentuk zat yang lebih besar dan lebih berat yang disebut flok. Seringkali, instalasi pengolahan air akan menambahkan bahan kimia tambahan selama langkah ini untuk membantu pembentukan flok.
Sedimentasi
Sedimentasi atau pengendapan adalah salah satu metode yang digunakan instalasi pengolahan air untuk memisahkan padatan dari air. Selama proses sedimentasi, flok mengendap di dasar air karena lebih berat daripada air.
Filtrasi
Setelah gumpalan mengendap di dasar air, air jernih di atasnya disaring untuk memisahkan padatan tambahan dari air. Selama proses filtrasi atau penyaringan, air jernih mengalir melewati filter yang memiliki ukuran pori berbeda dan terbuat dari bahan berbeda (seperti pasir, kerikil, dan arang). Filter ini menghilangkan partikel dan kuman terlarut, seperti debu, bahan kimia, parasit, bakteri, dan virus. Filter karbon aktif juga menghilangkan bau tak sedap.
Pabrik pengolahan air dapat menggunakan proses yang disebut ultrafiltrasi selain atau pun sebagai pengganti filtrasi tradisional. Selama ultrafiltrasi, air melewati membran filter dengan pori-pori yang sangat kecil. Filter ini hanya melewatkan air dan molekul kecil lainnya (seperti garam dan molekul kecil bermuatan).
Reverse Osmosis
Reverse osmosis adalah metode penyaringan lain yang menghilangkan partikel tambahan dari air. Instalasi pengolahan air seringkali menerapkan osmosis terbalik saat mengolah air daur ulang (juga dikenal dengan sebutan air bekas) atau air garam untuk minum.
Disinfeksi
Setelah air disaring, instalasi pengolahan air dapat menambahkan satu atau beberapa disinfektan kimiawi (seperti klorin, kloramin, atau klorin dioksida) untuk membunuh sisa parasit, bakteri, atau virus. Untuk menjaga keamanan air saat dialirkan ke rumah atau perusahaan, instalasi pengolahan air akan memastikan bahwa air memiliki tingkat desinfektan kimiawi yang rendah saat keluar dari instalasi pengolahan. Disinfektan yang tersisa ini membunuh kuman yang hidup di dalam pipa antara instalasi pengolahan air dan keran di rumah-rumah.
Alih-alih menambahkan klorin, kloramin, atau klorin dioksida, instalasi pengolahan air juga bisa mendisinfeksi air dengan memanfaatkan sinar ultraviolet (UV) atau ozon. Sinar UV dan ozon bekerja dengan baik untuk mendisinfeksi air di instalasi pengolahan, tetapi metode disinfeksi ini tidak bisa membunuh kuman karena air mengalir di dalam pipa antara instalasi pengolahan dan keran di rumah-rumah.
BAB III
GAMBARAN UMUM WILAYAH PERENCANAAN
3.1 Batas Administrasi
Lokasi yang dipilih menjadi wilayah perencanaan ialah kecamatan Silahisabungan.
Kecamatan Silahisabungan terletak di tepi Danau Toba dan merupakan salah satu kecamatan yang berada di Kabupaten Dairi, Provinsi Sumatera Utara. Kecamatan Silahisabungan memiliki luas wilayah sebesar 75,62 km2 dan terletak secara astronomis pada 2°39’53” - 2°52’32” LU dan 98°27’25” - 98°34’40” BT. Berdasarkan posisi geografisnya, Kecamatan Silahisabungan memiliki batas wilayah administrasi sebagai beerikut.
Batas Utara : Kabupaten Karo Batas Selatan : Kecamatan Parbuluan
Batas Barat : Kecamatan Pegagan Hilir dan Batas Timur : Danau Toba dan Kabupaten Samosir 3.2 Kondisi Morfologi
Jenis tanah pada Kecamatan Silahisabungan merupakan jenis tanah alluvium. Tanah alluvium merupakan jenis tanah yang terbentuk dari lumpur sungai yang mengendap di dataran rendah.
Jenis tanah ini juga merupakan hasil erosi yang mengendap bersama lumpur sungai. Dikutip dari buku Potensi Investasi di Provinsi Gorontalo (2017) oleh Fachrudin Zain Olilingo, tanah aluvial adalah tanah muda yang dalam proses pembentukannya masih terlihat campuran antara bahan organik dan mineral.
Tanah alluvial memiliki ciri-ciri berwarna kelabu muda, memliki tekstur keras dan pejal apabila kering, dan akan menjadi lekat bila basah. Tanah alluvial bersifat subur dengan nilai pH sebesar 5,3 – 5,8. Tanah alluvial memiliki nilai permeabilitas rendah.
3.3 Kondisi Topografi
Kecamatan Silahisabungan merupakan salah satu Daerah Tangkapan Air (DTA) Danau Toba.
yang sebagian besar berupa daratan yang berbukit kecil, berbukit sedang, berbukit dan bergunung. Lebih kurang 93% dari daratan DTA ini merupakan daerah yang berbukit-bukit hingga bergunung. Kondisi topografi yang demikian ini mengakibatkan DTA ini kurang dapat menyimpang air hujan karena aliran permukaan cenderung tinggi, laju erosi tinggi dan potensi longsoran juga tinggi terutama pada daerah-daerah yang sangat curam sampai terjal pada tebing-tebing pinggiran danau.
3.4 Sumber Air Baku
Dengan jenis tanah pada Kecamatan Silahisabungan yang merupakan jenis batuan alluvial, dimana jenis batuan ini merupakan jenis batuan yang sulit menyimpan air. Sehingga mayoritas masyarakat kecamatan Silahisabungan tidak membuat sumur dengan sumber air tanah, melainkan memanfaatkan air bersih yang berasal dari air Danau Toba. Air Danau Toba
merupakan jenis air dengan kelas/golongan I berdasarkan Peraturan Gubernur Sumatera Utara No. 1 Tahun 2019. Namun berdasarkan hasil uji kualitas air Danau Toba yang dilakukan pada 3 (tiga) titik di wilayah Kecamatan Silahisabungan menunjukkan bahwa kualitas air Danau Toba telah melewati kualitas air kelas/golong I berdasarkan Lampiran VI Peraturan Pemerintah No. 22 Tahun 2021. Oleh karena itu, diperlukannya pengolahan air bersih untuk perairan Danau Toba yang berada di sekitar Kecamatan Silahisabungan sebelum dimanfaatkan oleh masyrakat sekitar.
3.5 Rencana Lokasi Lahan Unit IPAM
Lokasi lahan unit IPAM rencananya akan dibangun pada lokasi yang terdekat dari Danau Toba. Rencana lokasi tersebut terletak pada titik koordinat 2°48'6.52"LU - 98°31'44.11"BT atau terletak pada kelurahan Silalahi III. Peta lokasi rencana unit IPAM dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 3.1 Lokasi Rencana Instalasi Pengolahan Air Minum 3.6 Jumlah Penduduk Eksisting
Jumlah penduduk eksisting di Kelurahan Silalahi III didapatkan berdasarkan data sekunder pada publikasi Kecamatan Silahisabungan Tahun 2023 yaitu sebesar 1.262 jiwa dengan kepadatan penduduk 72 orang/km2.
3.7 Fasilitas Non Domestik
Fasilitas non domestik pada lokasi rencana terdiri dari fasilitas pendidikan, kesehatan dan peribadatan. Jumlah fasilitas non domestik yang terdapat di Kelurahan Silalahi III berdasarkan publikasi Kecamatan Silahisabungan Tahun 2023 dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 3.1 Jumlah Fasilitas Non Domestik Kelurahan Silalahi III Tahun 2023
3.8 Periode Desain dan Pentahapan 3.9 Perhitungan Proyeksi Penduduk
3.10 Perhitungan Proyeksi Fasilitas Non Domestik
BAB IV
PERHITUNGAN KEBUTUHAN AIR
4.1 Kebutuhan Air Domestik 4.2 Kebutuhan Air Non Domestik 4.3 Kapasitas Produksi
4.4 Kapasitas Pengolahan