22

4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Persiapan Penelitian

Saringan kasar (Horizontal Roughing Filter - HRF) merupakan pengolahan

pendahuluan untuk menurunkan kekeruhan atau memisahkan padatan dalam

jumlah besar serta pencemaran kimia zat organik, dengan cara mengalirkan air

baku (air sungai) melewati bak filter, menerobos melalui media yang kasar

berporos seperti kerikil dengan diameter yang berbeda-beda, dimulai bak bagian

muka menggunakan kerikil dengan diameter 30–20 mm, pada bak berikutnya

menggunakan kerikil dengan diameter 20–15 mm, kemudian diameter 15–10mm,

diameter10-5 mm dan di bak terakhir memakai krikil ukuran diameter 5-2 mm,

seperti gambar:

Penelitian ini menggunakan RF dengan aliran horizontal (HF) seperti

gambar dimensi dibawah :

Gambar 15 Dimensi Penampang Basah Bangunan Filtrasi HRF

Penjelasan simbol :

Urutan bak filter ke 1 sampai ke 5

Titik pengambilan sampel uji melalui kran penguji

Kran penguji

Kedalaman media filter (cm)

Panjang dasar bak filter (cm)

-

-

- -

23

Hukum Darcy adalah hubungan umum untuk aliran dalam media

berpori. Ini menu njukkan laju aliran volumetrik adalah fungsi dari luas daerah

aliran, ketinggian, tekanan fluida dan proporsionalitas konstan. Ini dapat

dinyatakan dalam berbagai bentuk tergantung pada kondisi aliran dengan rumusan

bentuk umum (Ardiansyah, et.al, 2004) ;

…….…………………………….…(6)

Perumusan untuk penghitungan tiap-tiap kompartemen; kompartemen-1 (K1);

kompatemen-2 (K2) dan seterusnya:

………………………………………..…... (7)

..……………………………………………..(8)

………….………………………………….(9)

..……….…………………………………....(10)

..…..…………………………………….…..(11)

Pelaksanaan Penelitian

Pada pelaksanaan penelitian dimulai penyiapan media krikil dengan

melakukan pemilahan-pemilahan besaran ukuran krikil sesuai dengan peruntukan

pada pengisian dimasing-masing bak dengan cara penyaringan. Melakukan uji

coba aliran untuk mengecek aliran air terjadi pada lubang-lubang filtrat yang

terukur diameternya dan tidak mengalir melalui celah-celah dinding yang

besarannya tidak terukur, dilanjutkan uji coba pengambilan sampel uji dari bak-

bak hasil fitrat untuk memperkirakan hasil proses yang mungkin dicapai,

pengamatan laju aliran tiap bak dilakukan untuk mengetahui kebutuhan waktu

aliran air disetiap bak dari saat masuk sampai keluar melalui lubang-lubang

tersedia disetiap sekat dinding media.

Pengamatan laju aliran dilakukan sampai mencapai aliran yang stabil, dilanjut

terus sepanjang penelitian, analisis kebutuhan waktu proses, kecepatan alir pada

setiap bak filter setiap waktu pengambilan sampel uji, konduktivitas hidrolika,

berapa penurunan turbidity dan organik sebelum dan sesudah proses filtrasi,

dengan melakukan rangkaian pelaksanaan.

Penyiapan Media Krikil

Penyiapan media krikil di Bak 1 diameter 30–20 mm, Bak 2 diameter 20–15

mm, Bak 3 diameter 15–10 mm, Bak 4 diameter 10-5 mm dan di bak terakhir

memakai krikil diameter 5-2 mm, selanjutnya dilakukan pengaliran air baku.

Pengamatan dan sampling dimulai setelah aliran filtrat dari bak filter ke 1 men

24

capai ketinggian 10 cm, yang ditunjukan ditunjukan oleh alat ukur skala

centimeter (penggaris) yang dipasang disetiap dinding bak tampungan air filtrat.

Dalam bahasan ini ditunjukan hasil olah data dalam bentuk kurva laju aliran air

fitrat. Data konduktivitas hidraulika, kemampuan penurunan turbidity dan

penurunan kandungan organik didapat dari hasil uji analisa air filtrat ditunjukan

dengan kurva.

Gambar 16 Penyiapan krikil media filter HRF

Untuk melaksanakan penelitian menyiapkan susunan atau komposisi

media filter dengan ukuran yang berbeda, mulai dari bagian bak depan atau bak

masukkan berukuan besar terus ke bagian keluaran semakin berukuran kecil

seperti pada gambar 17.

Gambar 17 Susunan krikil media filter HRF

25

Mekanisme filtrasi lebih lanjut yaitu penahanan padatan tersuspensi oleh

HRF, prosesnya agak kompleks mencakup sedimentasi, adsorpsi dan biologi serta

kegiatan biokimia. Pada dasarnya, seperti yang diilustrasikan pada gambar,

solid partikel harus diangkut kepermukaan dan tetap melekat pada permukaan

media yang sebelumnya mungkin diubah oleh proses biologi dan biokimia,

terakhir yang penting untuk menghilangkankotoran yang larut (Sandec - SKAT,

1996).

Dari serangkaian penelitian yang telah dilaksanakan mendapatkan data, dan

dari olah data memberikan gambaran hasil kinerja dari alat bangunan pengolahan

air HRF tersebut. Dalam bahasan ini menunjukan data konduktivitas hidrolika,

debit aliran, kemampuan penurunan turbiditas dan penurunan kandungan organik.

Uji Coba Aliran

Uji coba aliran dimaksudkan sebagai kegiatan awal dari serangkaian uji

penelitian alat/bangunan HRFtersebut, untuk mengecek aliran air filtrat supaya

mengalir dari lubang-lubang yang ada disekat pembatas media krikil disetiap bak,

mungkin aliran air filtrat itu mengalir juga dibagian pinggir sekat, hal ini tentu

tidak dikehendaki dan mengharuskan untuk memperbaikinya sampai kondisi

aliran sudah yakin mengalir dari lubang-lubang yang ada disekat media yang ada

disetiap bak media.

Uji Coba Pengambilan Sampel Uji

Uji coba pengambilan sampel dilakukan setelah aliran air mengalir melalui

lubang yang berada di sekat pembatas media krikil, kemudian mengatur besaran

aliran masuk dengan mengukur debit aliran dengan gelas ukur sampai

mendapatkan besaran yang maksimal, seperti gambar dibawah diukur debit masuk

dan debit keluar.

Gambar 18 Mengukur debit aliran masuk dan keluar

26

Pengambilan sampel uji pada penelitian dilakukan dengan cara membuka kran-

kran uji/pembuang yang berada disetiap bak filtrat media krikil seperti pada

gambar dibawah, mulai dari kran keluaran ke 6 atau terakhir kemudian kran 5,

kran 4 dan terus sampai kran masuk. Pengambilan sampel uji dilakukan sesuai

perencanaan pengambilan sampel uji dengan interval waktu pengambilan hari

pertama setiap 2(dua) jam diambil sampel, hari kedua dan ketiga interval waktu 4

(empat) jam dan hari keempat dan kelima interval waktu pengambilan setiap 24

jam sekali yang semuanya dilakukan pengambilan dari kran-kran uji pada bak.

Pengamatan Laju Air Fitrat Tiap Bak

Melakukan pengamatan laju aliran air baku dan laju air fitrat di setiap bak,

pengamatan dan pencatatan laju aliran air filtrat yang keluar dari media filter bak

ke 1, bak ke 2 dan seterusnya sampai ke bak terakhir dicatat saat permukaan air

filtrat di bak ke 1 mencapai ketinggian 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, dan 30 cm.

Data diolah dan menjadi suatu kurva seperti terlihat pada gambar 20 (Laju aliran

air filtrat pada setiap bak HRF). Pada bak 1 pencapaian ketinggian air filtrat 10 cm

dicapai pada menit ke 12 jadi membutuhkan waktu selama 12 menit, pada saat

yang sama dilakukan pengamatan tinggi permukaan air filtrat di bak 2, bak 3, bak

4, dan bak 5 terlihat ada perbedaan ketinggian permukaan yang semakin menurun.

Disaat air filtrat di bak 1 mencapai ketinggian 15 cm dibutuhkan waktu selama 22

menit, pada menit ke 28 ketinggian permukaan air filtrat mencapai 20 cm

kemudian di menit ke 35 ketinggian permukaan air filtrat mencapai 25 cm, di

menit ke 42 ketinggian permukaan air filtrat mencapai 30 cm, air filtrat mulai

masuk ke bagian keluaran (outlet) setelah mencapai waktu 53 menit. Aliran air

terus berjalankan sampai tercapai aliran yang stabil pada ketinggian permukaan 32

cm dan dilanjutkan ke pengambilan sampel air filtrat untuk uji analisa.

Gambar 19 Pengambilan sampel uji dari kran keluaran

27

Kestabilan laju aliran air diperlihatkan (alat ukur yang dipasang disetiap

dinding bagian bak filtrat berupa skala sentimeter) oleh tingginya permukaan air

filtrat disetiap bak. Pada bak 1 tinggi permukaan keluaran air filtrat dijaga di

ketinggian 32 cm. Hasil kurva dibawah menunjukan data dari tinggi permukaan

air filtrat disetiap bak filtrat terbaca dialat penunjuk skala sentimeter.

Data uji petik untuk kurva dibawah memakai data pengoperasian HRF

selama 84 jam pertama yaitu pengambilan pertama (t=1,0 h) setelah operasi 24

jam (dari jam 9-21-9), pengambilan kedua (t=1,8 h) setelah operasi 60 jam (dari

Gambar 20 Laju aliran air filtrat HRF

Gambar 21 Alat ukur tinggi permukaan filtrat

28

jam 9-21-9-21) dan pengambilan ketiga (t=2,0 h) setelah operasi 84 jam (dari jam

21-9-21). Pada gambar kurva hubungan tinggi muka air filtrat dengan panjang

filter, tinggi muka air di bak secara keseluruhan dari bak 1 sampai ke bak 5

terlihat garis menurun, hanya tinggi permukaan air filtrat di bak 1 dan bak 2 sama

mendatar.

Konduktivitas Hidrolik

Konduktivitas hidrolik merupakan besaran aliran air yang melewati media

pori ( tanah, krikil atau batu yang pecah), ditunjukan dalam unit kecepatan

(cm/det). Hasil yang spesifikmerupakan pengeringan volume air pori, ditunjukkan

per unit dari keseluruhan volume. Konduktivitas hidrolik tidak selamanya tetap,

artinya dalam berbagai proses (kimia, fisika dan biologi) konduktivitas

hidrolik dapat berubah karena faktor masuk dan mengalirnya air tanah.

Misalnya ketika air memasuki tanah mempunyai komposisi atau konsentrasi zat

terlarut yang berbeda dengan larutan awal dan dapat merubah konduktivitas

hidrolik. Hal ini disebabkan oleh penomena pengembangan dan dispersi yang juga

dipengaruhui oleh jeni–jenis kation (pada pelepasan dan perpindahan partikel-

partikel lempung). Selama aliran yang lama, bisa menghasilkan penyumbatan

pori. Interaksi zat terlarut dan matrik tanah dan pengaruhnya terhadap

konduktivitas hidrolik khususnya penting pada tanah-tanah masam dan berkadar

natrium tinggi (Anonim, 2010). Sedangkan permeabilitas digunakan sebagai

persamaan untuk Ks (keterhantaran hidrolik jenuh). Hukum Darcy menunjukkan

bahwa kecepatan aliran (flux) adalah sama dengan Ks hanya jika gradien hidrolik

sama dengan1. Sehingga menyebabkan nilai kecepatan aliran tidak sama.

Gambar 22 Hubungan muka air filtrat dengan panjang filter

29

(Anonim, 2007). Dari hasil olah data pada kurva gambar 23 menunjukan rerata

nilai konduktivitas hidrolika sebesar 31,7 cm/det, artinya pergerakan aliran air

filter sebesar 31,7 cm/det.

Kapasitas Debit Aliran

Debit air merupakan ukuran banyaknya volume air yang dapat lewat

dalam suatu tempat atau yang dapat di tampung dalam suatu tempat tiap satu

satuan waktu. Debit aliran adalah laju aliran air yang melewati suatu penampang

melintang persatuan waktu.

Gambar 24 Debit aliran

Gambar 23 Kurva Konduktivitas hidrolika

30

Fungsi dari pengukuran debit aliran adalah untuk mengetahui seberapa banyak air

yang mengalir dan seberapa cepat air tersebut mengalir dalam waktu satu detik.

Pengukuran dilakukan dengan cara mengukur/ menampung air pakai gelas ukur,

butuh waktu berapa detik untuk mengisi 1(satu) liter air, ini dilakukan pada unit

inlet dan outlet atau pada sebelum dan sesudah fitrasi.

Dari olah data uji yang dilakukan selama 36 jam pengoperasian, pada

gambar 24 hasil rerata data olah filter menunjukan debit aliran filter (Q.out)

sebesar 53 cm3/det.

Penurunan Kandungan Turbidity

Turbidity atau kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan

anorganik dan organik yang terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang

dihasilkan oleh buangan industri yang sangat menggangu proses pengolahan air.

Oleh karena itu pengendalian kekeruhan air akan sangat dibutuhkan dalam proses

pengolahan air, agar air tersebut layak digunakan untuk proses selanjutnya.

Definisi yang sangat mudah adalah kekeruhan merupakan banyaknya zat yang

tersuspensi pada suatu perairan. Hal ini menyebabkan hamburan dan absorbsi

cahaya yang datang sehingga kekeruhan menyebabkan terhalangnya cahaya yang

menembus air. Air baku untuk melakukan uji HRF memakai air sungai tarum

barat, aliran air dinilai stabil tidak terjadi hujan.

Gambar 25 Sampel uji

Dari pengamatan selama penelitian mempunyai kecenderungan kandungan

turbidity yang relatif rendah sehingga pemanfaatan HRF mempunyai rentang

operasi yang cukup lama, kondisi kekeruhan yang tinggi terjadi pada saat

penghujan atau terjadi turun hujan yang lama.

Pengolahan data pengamatan effisiensi penurunan turbidity mencapai nilai

kisaran 51 %, tergambar dalam kurva dibawah

31

Gambar 26 Kegiatan pemeriksaan turbidity

Dalam kurva turbidity pada gambar 27 menunjukan penghilangan

kandungan turbidity di setiap bak filtrat sangat berarti, fenomena ini menunjukan

kinerja HRF sangat baik. Efisiensi pengolahan rata-rata mecapai lebih dari

separuh kandungan turbidity air awal atau air baku yang dialirkan.

Pada gambar 28 kurva turbidity relatif dimaksudkan untuk menunjukan

nilai antara kandungan turbidity yang tinggi, menengah dan rendah. Hasil proses

Gambar 27 Penghilangan turbidity

32

filtrasi menunjukan penurunan atau penghilangan kandung turbidity bisa

mencapai 51 %, perbandingan air masuk dan air keluar.

Penurunan Kandungan Zat Organik

Zat organik adalah zat yang pada umumnya merupakan limbah atau

buangan dari berbagai aktifitas manusia seperti rumah tangga, industri,

pemukiman, peternakan, pertanian dan perikanan yang berupa bahan organik;

yang biasanya tersusun oleh karbon.

Gambar 29 Kegiatan pemeriksaan kandungan zat organik

Kandungan zat organik yang berlebihan dalam air minum tidak diperboleh

kan karena selain menimbulkan warna, bau dan rasa yang tidak diinginkan, juga

Gambar 28 Penghilangan turbidity

33

mungkin bersifat toksik baik secara langsung maupun setelah bersenyawa dengan

zat lain yang ada. HRF pada penelitian ini dapat menurunkan kandungan organik

sekitar 79 % (gambar 31).

Gambar 30 Penghilangan zat organik

Gambar 31 Penghilangan zat organik relatif

Pada gambar kurva menunjukan penurunan kandungan zat organik air

filtrat hasil setiap bak filtrat, hal ini juga menunjukan kemampuan kinerja HRF.

Efisiensi pengolahan rata-rata mencapai lebih dari separuh memangkas

kandungan organik air awal atau air baku yang dialirkan berbanding dengan

34

kandungan organik air filtrat akhir. Pada kurva kandungan organik relatif

dimaksudkan untuk menunjukan nilai antara kandungan turbidity yang tinggi,

menengah dan rendah. Hasil proses filtrasi menunjukan penurunan atau

penghilangan kandung organik sekitar 79 %, ini berarti HRF dapat memperbaiki

atau meningkatkan kualitas air untuk proses pengolahan selanjutnya.

Spesifikasi dan Kinerja Bangunan Horizontal Roughing Filter

Dari data hasil penelitian diatas penulis dapat menyusun spesifikasi dan

kinerja dari Bangunan Horizontal Rouhing Filter tersebut, digambarkan dalam

bentuk tabulasi tabel 4 dibawah. Pada bangunan HRF terdapat 5(lima) bak media

filter yang diisi dengan 5(lima) jenis ukuran krikil yakni dari bak-1 sampai dengan

bak-5 ((30< - <20 mm, 20< - <15 mm, 15< - <10 mm, 10< - <5mm, 5< - <2 mm),

dimensi penampang basah yaitu ukuran tiap bak yang dijadikan penelitian ada 5

bak (panjang 50 cm, lebar 44 cm, kedalaman 32 cm), konduktivitas hidrolika 31,7

cm/det, debit (Qout) 53 cm3/det atau 4,5 m

3/hari, kemampuan penghilangkan

turbidity/kekeruhan sampai 51 % perbandingan kandungan partikel air masuk dan

keluaran, zat organik yang menjadi parameter uji analisis selain turbidity mampu

menghilangkan pencemar organik sebesar 79% mg/ltr KMnO4 perbandingan

kandungan organik air masuk dan keluaran. Hasil dari kinerja bangunan HRF ini

dapat dipertimbangkan hasil olahnya untuk berkelanjutan dimanfaatkan

Tabel 8 Spesifikasi dan kinerja Bangunan Horizontal Roughing Filter

Persen

Parameter Satuan Nilai/ukuran penghilangan

Penampang Basah:

panjang cm 50

lebar cm 44

tinggi cm 32

Media filter (krikil):

Bak 1 cm 30< - <20

Bak 2 cm 20< - <15

Bak 3 cm 15< - <10

Bak 4 cm 10< - <5

Bak 5 cm 5< - <2

Konduktivitas

hidrolika: cm/det 31,7

Debit (Qout) cm3/det 53

Turbidity NTU inlet-outlet 51%

Zat Organik mg/ltr KMnO4 inlet-outlet 79%

35

Pemanfaatan Hasil Olah Horizontal Roughing Filter

Berdasarkan pada Peraturan Menteri Dalam Negeri Nomor 23 Tahun 2006

tentang Pedoman Teknis dan Tata Cara Pengaturan Tarif Air Minum pada

Perusahaan Daerah Air Minum Bab I ketentuan umum Pasal 1 ayat 8 menyatakan

bahwa: “Standar Kebutuhan Pokok Air Minum adalah kebutuhan air sebesar 10

meter kubik/kepala keluarga/bulan atau 60 liter/orang/hari, atau sebesar satuan

volume lainnya yang ditetapkan Iebih lanjut oleh Menteri yang menyelenggarakan

urusan pemerintahan di bidang sumber daya air.

Untuk kebutuhan tubuh manusia air yang diperlukan adalah 2,5 lt perhari.

Standar kebutuhan air pada manusia biasanya mengikuti rumus 30 cc per kilo

gram berat badan per hari. Artinya, jika seseorang dengan berat badan 60 kg,

maka kebutuhan air tiap harinya sebanyak 1.800 cc atau 1,8 liter. Badan dunia

UNESCO sendiri pada tahun 2002 telah menetapkan hak dasar manusia atas air

yaitu sebesar 60 ltr/org/hari. Direktorat Jenderal Cipta Karya Departemen

Pekerjaan Umum membagi lagi standar kebutuhan air minum tersebut

berdasarkan lokasi wilayah sebagai berikut:

a. Pedesaan dengan kebutuhan 60 liter / per kapita / hari.

b. Kota Kecil dengan kebutuhan 90 liter / per kapita / hari.

c. Kota Sedang dengan kebutuhan 110 liter / per kapita / hari.

d. Kota Besar dengan kebutuhan 130 liter / per kapita / hari.

e. Kota Metropolitan dengan kebutuhan 150 liter / per kapita / hari

Apabila hasil kinerja bangunan horizontal roughing filter (HRF) tersebut

dimanfaatkan di suatu lokasi wilayah misalkan di pedesaan dengan kebutuhan 60

liter / per kapita / hari, maka HRF tersebut dapat melayani:

- Q out atau kapasitas produksi = 53 cm3/detik

- Standar Pedesaan dengan kebutuhan 60 liter/per kapita/hari

Jadi kapasitas produksi = 53 cm3/detik, berarti 0,053 liter/detik atau

1 hari = 24 jam 0,053 x 60 x 60 x 24 = 4579,2 liter/hari

atau 4579,2 liter/hari : 60 liter/per kapita/hari = 76,32 dibulatkan 76 kapita (76

orang) apabila dalam satu keluarga 5 orang jiwa (ayah,ibu dan 3 anak):

maka 76 orang : 5 orang / keluarga = 15 keluarga.

Kesimpulannya hasil kinerja dari HRF tersebut dapat melayani sebanyak 15

keluarga.