bab ii tinjauan teori a. hasil penelitian...

27
7 BAB II TINJAUAN TEORI A. Hasil Penelitian Terdahulu Nama Judul Tahun Lokasi Hasil Budi Nining Widarti, Nuri Irianti, Edhi Sarwono Penggunaan Variasi Tray pada Pengolahan Air Sumur Bor 2016 Air sumur bor di Jalan Padat Karya Gang Sayur Kelurahan Sempaja Selatan Samarinda Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada point multiple tray aerator outlet sedimentasi inlet dengan kadar Fe dari air sumur bor sebesar 53,78 mg/L, nilai efisiensi penyisihan optimum untuk Fe terjadi pada variasi nampan kedua sebesar 61,93%, Mn pada variasi baki keempat 35,69%. Nilai optimum perbedaan kenaikan pH terjadi pada variasi tray ke-1 sebesar 1,6. Pada titik keseluruhan perlakuan, nilai efisiensi penyisihan optimum untuk Fe terjadi pada variasi baki keempat 100,00%, Mn pada variasi tray kedua sebesar 99,68%. Nurfauziah Sudirman, Ahmad Zubair, Iskandar Maricar Penurunan Kadar Mangan (Mn) pada Air Sumur dengan Gabungan Metode Multiple Tray Aerator dan Saringan Arang 2017 Laborotarium Kualitas Air Teknik Lingkungan Universitas Hasanuddin Dari sampel air sumur yang digunakan merupakan sampel artifisial yang dibuat dari larutan induk logam Mangan Sulfat (MnSO4) dengan kadar 5 mg/l. Perlakuan multiple tray aerator hasil terbaik diperoleh pada perlakuan multiple tray aerator dengan 6 tray tanpa bak saringan yang mengalami penurunan sebesar 54%. Pada perlakuan bak saringan hasil terbaik diperoleh pada perlakuan bak saringan dengan penambahan arang aktif mengalami penurunan sebesar 61%. Sedang pada perlakuan gabungan multiple tray aerator dan bak saringan hasil terbaik diperoleh pada perlakuan gabungan antara perlakuan multiple tray aerator dengan 6 tray dan menggunakan bak saringan dengan penambahan arang aktif dapat menurunkan kadar Mn sebesar 93 %, serta kadar yang diperoleh telah berada di bawah kadar maksimum yang diperbolehkan Permenkes No.492 /MENKES/PER/IV/2010, yaitu 0.4 mg/l.

Upload: truongtuong

Post on 29-Jun-2019

220 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

7

BAB II

TINJAUAN TEORI

A. Hasil Penelitian Terdahulu

Nama Judul Tahun Lokasi Hasil

Budi

Nining

Widarti,

Nuri

Irianti,

Edhi

Sarwono

Penggunaan

Variasi

Tray pada

Pengolahan

Air Sumur

Bor

2016 Air sumur

bor di Jalan

Padat Karya

Gang Sayur

Kelurahan

Sempaja

Selatan

Samarinda

Berdasarkan penelitian yang telah

dilakukan pada point multiple tray aerator

outlet sedimentasi inlet dengan kadar Fe

dari air sumur bor sebesar 53,78 mg/L, nilai

efisiensi penyisihan optimum untuk Fe

terjadi pada variasi nampan kedua sebesar

61,93%, Mn pada variasi baki keempat

35,69%. Nilai optimum perbedaan kenaikan

pH terjadi pada variasi tray ke-1 sebesar

1,6. Pada titik keseluruhan perlakuan, nilai

efisiensi penyisihan optimum untuk Fe

terjadi pada variasi baki keempat 100,00%,

Mn pada variasi tray kedua sebesar 99,68%.

Nurfauziah

Sudirman,

Ahmad

Zubair,

Iskandar

Maricar

Penurunan

Kadar

Mangan

(Mn) pada

Air Sumur

dengan

Gabungan

Metode

Multiple

Tray

Aerator dan

Saringan

Arang

2017 Laborotarium

Kualitas Air

Teknik Lingkungan

Universitas

Hasanuddin

Dari sampel air sumur yang digunakan

merupakan sampel artifisial yang dibuat

dari larutan induk logam Mangan Sulfat

(MnSO4) dengan kadar 5 mg/l. Perlakuan

multiple tray aerator hasil terbaik diperoleh

pada perlakuan multiple tray aerator dengan

6 tray tanpa bak saringan yang mengalami

penurunan sebesar 54%. Pada perlakuan

bak saringan hasil terbaik diperoleh pada

perlakuan bak saringan dengan penambahan

arang aktif mengalami penurunan sebesar

61%. Sedang pada perlakuan gabungan

multiple tray aerator dan bak saringan hasil

terbaik diperoleh pada perlakuan gabungan

antara perlakuan multiple tray aerator

dengan 6 tray dan menggunakan bak

saringan dengan penambahan arang aktif

dapat menurunkan kadar Mn sebesar 93 %,

serta kadar yang diperoleh telah berada di

bawah kadar maksimum yang

diperbolehkan Permenkes No.492

/MENKES/PER/IV/2010, yaitu 0.4 mg/l.

8

B. Telaah Pustaka

1. Air

Air merupakan salah satu dari ketiga komponen yang membentuk

bumi (zat padat, air dan atmosfer). Bumi dilingkupi air sebanyak 70%

sedangkan sisanya (30%) berupa daratan (dilihat dari permukaan

bumi). Udara mengandung zat cair (uap air) sebanyak 15% dari

tekanan atmosfer. Pengertian air bersih secara umum adalah air yang

aman, sehat dan bisa dikonsumsi oleh manusia. Sedangkan pengertian

air bersih secara fisik yaitu air yang tidak berwarna, tidak berbau dan

tidak berasa. Secara kimia air bersih diartikan sebagai air yang

mempunyai pH netral (tidak asam/basa) dan air yang tidak

mengandung racun dan logam berat berbahaya. Air bersih dapat

diperoleh dari sumur gali, sumur bor, air hujan, air dari sumber mata

air. Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia

Nomor 416/Menkes/Per/IV/1990, menyatakan bahwa air yang layak

dipakai sebagai sumber air bersih antara lain harus memenuhi

persyaratan kualitas air secara fisik, kimia dan biologis (Andonara,

2013 dalam Timotius Abdi Wira Kusuma, 2014).

2. Sumber Air

Sumber air yang umum digunakan pada masyarakat untuk

mendapatkan air bersih yaitu :

a) Air Laut

Air laut mempunyai sifat yaitu asin, karena mengandung garam

NaCl. Kadar garam NaCl dalam air laut 3%. Dengan keadaan ini

maka air laut tidak memenuhi syarat untuk air minum (Sutrisno et

al, 2004 dalam Rika Anggraini, 2012). 97% air di muka bumi ini

merupakan air laut yang tidak dapat digunakan oleh manusia

secara langsung (Effendi, 2003 dalam Rika Anggraini, 2012).

9

b) Air Atmosfir atau Air Meteriologik

Air atmosfir atau air meteriologik atau biasa disebut dengan air

hujan ini didapat dari angkasa karena terjadinya proses presipitasi

dari awan, atmosfir yang mengandung uap air (Azwar, 1995 dalam

Rika Anggraini, 2012). Air hujan dalam keadaan murni sangat

bersih karena dengan adanya pengotoran udara yang disebabkan

oleh kotoran-kotoran industri atau debu dan lain sebagainya, maka

untuk menggunakan air hujan sebagai air minum hendaknya pada

waktu menampung air hujan jangan dimulai pada saat hujan mulai

turun karena masih mengandung banyak kotoran. Air hujan

mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur

maupun bak-bak reservoir, sehingga hal ini akan mempercepat

terjadinya korosi. Air hujan juga mempunyai sifat lunak, sehingga

akan boros terhadap pemakaian sabun (Sutrisno et al, 2004 dalam

Rika Anggraini, 2012).

c) Air Permukaan

Air permukaan merupakan air hujan yang mengalir di

permukaan bumi. Air permukaan akan mendapat pengotoran

selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang-batang kayu,

daun-daun, kotoran industri dan sebagainya. Beberapa pengotoran

ini untuk masing-masing air permukaan akan berbeda, tergantung

pada daerah pengaliran air permukaan ini. Jenis pengotorannya

adalah merupakan kotoran fisik, kimia dan bakteriologi. Setelah

mengalami suatu pengotoran, pada suatu saat air permukaan ini

akan mengalami suatu proses pembersihan sendiri yakni udara

yang mengandung oksigen akan membantu mengalami proses

pembusukan yang terjadi pada air permukaan yang mengalami

pengotoran, karena selama dalam perjalanan oksigen akan meresap

ke dalam air permukaan (Sutrisno et al, 2004 dalam Rika

Anggraini, 2012).

10

Air permukaan dibagi dalam 2 macam yaitu :

1) Air Sungai

Sungai dicirikan oleh arus yang searah dan relatif kencang,

dengan kecepatan berkisar antara 0,1 – 1,0 m/detik, serta sangat

dipengaruhi oleh waktu, iklim dan pola drainase. Perairan

sungai biasanya terjadi percampuran massa air secara

menyeluruh dan tidak terbentuk stratifikasi vertikal kolom air

pada perairan lentik (perairan tergenang). Kecepatan arus,

erosi, dan sedimentasi merupakan fenomena yang biasa terjadi

di sungai sehingga kehidupan flora dan fauna sangat

dipengaruhi ketiga variable tersebut.

Klasifikasi perairan lentik sangat dipengaruhi oleh

intensitas cahaya dan perbedaan suhu air. Kecepatan arus dan

pergerakan air sangat dipengaruhi oleh jenis bentang alam,

jenis batuan dasar, dan curah hujan. Semakin rumit bentang

alam, semakin besar ukuran batuan dasar, dan semakin banyak

curah hujan, pergerakan semakin kuat dan kecepatan arus

semakin cepat. Sedimen penyusun dasar sungai memiliki

ukuran yang bervariasi. Perbedaan jenis sedimen dasar ini

mempengaruhi karakteristik kimia air sungai, pergerakan air,

dan porositas dasar sungai. Sedimen dasar sungai dapat

diklasifikasikan menjadi batu kali (bedrock), bulder (boulder),

kobel (cobble), pebel (pebble), kerikil (gravel), pasir (sand),

lumpur (silt), dan tanah liat (clay) (Effendi, 2003 dalam Rika

Anggraini, 2012).

Dalam penggunaannya sebagai air minum, haruslah

mengalami suatu penggolongan yang sempurna, mengingat

bahwa air sungai ini pada umunya mempunyai derajat

pengotoran yang tinggi sekali. Debit yang tersedia untuk

11

memenuhi kebutuhan akan air minum umumnya dapat

terpenuhi (Sutrisno et al, 2004 dalam Rika Anggraini, 2012).

2) Air Rawa atau Air Danau

Danau dicirikan dengan arus yang sangat lambat (0,001 –

0,01 m/detik) atau tidak ada arus sama sekali. Waktu tinggal

(residence time) air dapat berlangsung lama. Arus air di danau

dapat bergerak ke berbagai arah. Perairan danau memiliki

stratifikasi kualitas air secara vertikal. Stratifikasi tergantung

pada kedalaman dan musim (Effendi, 2003 dalam Rika

Anggraini, 2012).

Kebanyakan air rawa berwarna yang disebabkan oleh

adanya zat-zat organik yang telah membusuk, misalnya asam

humus yang larut dalam air yang menyebabkan warna kuning

coklat. Pembusukan kadar zat organik yang tinggi, maka

umumnya kadar Fe dan Mn akan tinggi pula dan dalam

keadaan kelarutan O2 kurang sekali (anaerob), maka unsur-

unsur Fe dan Mn ini akan larut. Permukaan air akan tumbuh

algae (lumut) karena adanya sinar matahari dan O2. Jadi untuk

pengambilan air, sebaiknya pada kedalaman tertentu di tengah-

tengah agar endapan-endapan Fe dan Mn tak terbawa,

demikian pula dengan lumut yang ada pada permukaan rawa

(Sutrisno et al, 2004 dalam Rika Anggraini, 2012).

d) Air Tanah

Air tanah merupakan air yang berada di bawah permukaan

tanah. Air tanah ditemukan pada akifer. Pergerakan air tanah

sangat lambat, kecepatan arus berkisar antara 10-10 – 10-3 m/detik

dan dipengaruhi oleh porositas, permeabilitas dari lapisan tanah,

dan pengisian kembali air (recharge). Karakteristik utama yang

membedakan air tanah dari air permukaan adalah pergerakan yang

12

sangat lambat dan waktu tinggal yang sangat lama, dapat mencapai

puluhan bahkan ratusan tahun. Pergerakan yang sangat lambat dan

waktu tinggal yang lama tersebut, air tanah akan sulit untuk pulih

kembali jika mengalami pencemaran (Effendi, 2003 dalam Rika

Anggraini, 2012).

Air tanah dibagi menjadi tiga yaitu :

1) Air Tanah Dangkal

Air tanah dangkal terjadi karena daya proses peresapan air

dari permukaan tanah. Lumpur akan tertahan, demikian pula

dengan sebagian bakteri, sehingga air tanah akan jernih tetapi

lebih banyak mengandung zat kimia (garam-garam terlarut)

karena melalu lapisan tanah yang mempunyai unsur-unsur

kimia tertentu untuk masing-masing lapisan tanah. Lapisan

tanah disini berfungsi sebagai saringan. Pengotoran juga masih

terus berlangsung selama penyaringan, terutama pada air yang

dekat dengan permukaan tanah, setelah menemui lapisan rapat

air, air akan terkumpul yang merupakan air tanah dangkal

dimana air tanah ini dimanfaatkan untuk sumber air minum

melalui sumur-sumur dangkal. Air tanah dangkal didapat pada

kedalaman 15 meter. Air tanah dangkal ini ditinjau dari segi

kualitas agak baik kuantitas kurang cukup dan tergantung pada

musim (Sutrisno et al, 2004 dalam Rika Anggraini, 2012).

2) Air Tanah Dalam

Air tanah dalam terdapat setelah lapis rapat air yang

pertama. Pengambilan air tanah dalam tidak semudah pada air

tanah dangkal, harus digunakan bor dan memasukkan pipa ke

dalamnya sehingga dalam suatu kedalaman (100-300 m) akan

didapatkan suatu lapisan air. Jika tekanan air tanah besar, maka

air dapat menyembur ke luar dan dalam kedaan ini sumur

13

disebut dengan sumur artetis. Air yang tidak dapat keluar

dengan sendirinya maka digunakan pompa untuk membantu

pengeluaran air tanah dalam.

Kualitas air tanah dalam lebih baik dari air tanah dangkal

karena penyaringannya lebih sempurna dan bebas dari bakteri.

Susunan unsur – unsur kimia tergantung pada lapis - lapis tanah

yang dilalui. Jika melalui tanah kapur, maka air itu akan

menjadi sadah, karena mengandung Ca(HCO3)2 dan

Mg(HCO3)2. Jika melalui batuan granit, maka air tersebut

lunak dan agresif karena mengandung gas CO2 dan Mn(HCO3)

(Sutrisno et al, 2004 dalam Rika Anggraini, 2012).

3) Mata Air

Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke

permukaan tanah. Mata air yang berasal dari tanah dalam,

hampir tidak terpengaruh oleh musim dan kualitas atau

kualitasnya sama dengan keadaan air dalam. Berdasarkan

keluarnya (munculnya ke permukaan tanah) dibedakan menjadi

dua yaitu rembesan, dimana air keluar dari lereng-lereng dan

umbul, dimana air keluar ke permukaan pada suatu dataran

(Sutrisno et al, 2004 dalam Rika Anggraini, 2012).

1. Persyaratan Air Minum

Menurut Kusnaedi (2010) Kualitas air yang digunakan sebagai air

minum sebaiknya memenuhi persyaratan secara fisik, kimia, dan

mikrobiologi.

a) Persyaratan fisik

Air yang berkualitas baik harus memenuhi persyaratan fisik

sebagai berikut.

14

1) Tidak Berwarna

Air untuk keperluan rumah tang harus jernih. Air yang

berwarna berarti mengandung bahan-bahan lain yang

berbahaya bagi kesehatan.

2) Temperaturnya normal

Air yang baik harus memiliki temperatur udara (20-260C).

air yang secara mencolok mempunyai temperatur di tas atau di

bawah temperatur udara, berarti mengandung zat-zat tertentu

(missalnya, fenol yang terlarut di dalam air cukup banyak) atau

sedang terjadi proses tertentu (proses dekomposisi bahan

organik oleh mikroorganisme yang menghasikan energi) yang

mengeluarkan atau menyerap energi dalam air.

3) Rasanya tawar

Air bisa dirasakan dengan lidah. Air yang terasa asam,

manis, pahit, atau asin menunjukkan bahwa kualitas air

tersebur tidak baik. Rasa asin disebabkan oleh adanya garam

tertentu yang larut dalam air, sedangkan rasa asam akibat dari

adanya asam organik maupun asam anorganik.

4) Tidak berbau

Air yang memiliki ciri tidak berbau bila dicium dari jauh

maupun dekat. Air yang berbau busuk mengandung bahan

organik yang sedang mengalami dekomposisi (penguraian)

oleh mikroba air.

5) Jernih atau tidak keruh

Air yang keruh disebabkan oleh adanya butiran-butiran

koloid dari bahan tanah liat. Semakin banyak kandungan koloid

15

maka air semakin keruh. Derajat kekeruhannya dinyatakan

dengan satuan unit.

6) Tidak mengandung zat padatan

Air minum yang baik tidak boleh mengandung zat padatan,

walupun jernih, air mengandung padatan yang terapung

tidakbaik digunakan sebagai air minum. Apabila air didihkan,

zat padat tersebut dapat larut sehingga menurunkan kualitas air

minum.

b) Persyaratan kimia

Kualitas air tergolong baik bila memenuhi persyaratan kimia

sebaigai berikut.

1) pH netral

Derajat keasaman air minum harus netral., tidak boleh

bersifat asam maupun basa. Air mempunyai pH rendah akan

terasa asam. Contoh air alam yang terasa asam adalah air

gambut. Skla pH diukur dengan pHmeter atau lakmus. Air

murni mempunyai pH 7. Apabila pH di bawah 7, berarti air

bersifat asam. Bila di atas 7, berarti bersifat basa (rasanya

pahit).

2) Tidak mengandung bahan kimia beracun

Air yang berkualitas baik tidak mengandung bahan kimia

beracun seprti sianida sulfida dan fenolik.

3) Tidak mengandung garam atau ion-ion logam

Air yang berkualitas baik tidak mengandung garam atau ion

logam seperti Fe, Mg, Ca, Hg, Zn, Mn, D, dan Cr.

16

4) Kesadahan rendah

Tingginya kesadahan brhubungan dngan garam-garam yang

terlarut di dalam air terutama air garam Ca dan Mg.

5) Tidak mengandung bahan organik

Kandungan bahan organik dalam air dapat terurai menjadi

zat-zat yang berbahaya bagi kesehatan. Bahan-bahan organik

itu seperti NH, H2SO42-, dan NO

3.

c) Persyaratan mikirobiologis

Persyaratan mikrobiologis yang harus dipenuhi oleh air adalah

sebagai berikut.

1) Tidak mengandung bakteri pathogen, misalnya bakteri

golongan coli, Salmonella typhi, vibirio chlotera. Kuman-

kuman ini mudah tersebar melalui air (transmitted by water).

2) Tidak mengandung bakteri nonpatogen, seperti actinomycetes,

phytoplankton coliform, dadocera.

2. Besi (Fe)

a) Definisi

Menurut Joko T. (2010), Besi (Fe) adalah salah satu elemen

kimia yang dapat ditemui pada hampir setiap tempat di bumi, pada

semua lapisan geologis dan badan air. Pada umumnya, Besi (Fe)

yang ada di dalam air dapat bersifat:

1) Terlarut sebagai Fe2+

(fero) atau Fe3+

(feri).

2) Tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter < 1 μm) atau lebih

besar, seperti Fe2O

3, FeO, FeOOH, Fe(OH)

3 dan sebagainya.

3) Tergabung dengan zat organis atau zat padat yang inorganis

(seperti tanah liat).

17

b) Keberadaan Besi (Fe) dalam air

Berdasarkan Kadar oksigen didalamnya, air tanah dapat

dibedakan menjadi tipe air tanah anaerobik dan tipe air tanah

aerobik. Pada umumnya unsur Besi terdapat pada air tanah

anaerobik. Dimana proses keberadaan Besi dalam air bersamaan

dengan mineral mangan, tetapi Besi didapatkan lebih sering

daripada mangan.

Pada dasarnya Besi (Fe) dalam air dalam bentuk Ferro (Fe2+)

atau Ferri (Fe3+), hal ini tergantung dari kondisi pH dan oksigen

terlarut dalam air. Pada pH netral dan adanya oksigen terlarut yang

cukup, maka ion membentuk endapan. Ferrihidroksida yang sukar

larut, berupa hablur (presipitat) yang biasanya berwarna kuning

kecoklatan, oleh karena pada kondisi asam dan aerobic bentuk

ferro yang larut pada air. Pada pH diatas 12 Ferrihidroksida dapat

terlarut kembali membentuk Fe(OH)4.

Prinsip penurunan kadar Besi (Fe) adalah proses oksidasi dan

pengendapan. Adapun prosesnya adalah Besi dalam bentuk

Ferrodioksida terlebih dahulu menjadi bentuk Ferri, kemudian

pengendapan dengan membentuk endapan ferrihidroksida.

Jadi penurunan kadar Besi (Fe) dalam air pada hakikatnya

mengubah bentuk yang larut dalam air menjadi yang tidak larut

dalam air. Oleh karena itu, hasil dari oksidasi ini selalu

menghasilkan endapan. Mengingat hal ini, dalam penerapannya

biasanya mengenai penyaringan (Joko T,2010).

c) Pengaruh Besi (Fe) Terhadap Kesehatan Manusia

Senyawa Besi dalam jumlah kecil di dalam tubuh manusia

berfungsi sebagai pembentuk sel-sel darah merah, dimana tubuh

memerlukan 7-35 mg/hari yang sebagian diperoleh dari air. Tetapi

zat Fe yang melebihi dosis yang diperlukan oleh tubuh dapat

menimbulkan masalah kesehatan. Hal ini dikarenakan tubuh

manusia tidak dapat mengsekresi Besi, sehingga bagi mereka yang

18

sering mendapat tranfusi darah warna kulitnya menjadi hitam

karena akumulasi Besi (Depkes RI, 2000 dalam Septiyani, 2017)

d) Pencemaran Besi (Fe) Terhadap Lingkungan

Menurut Arifin (2007), Air tanah dapat terkontaminasi dari

beberapa sumber pencemar. Dua sumber utama kontaminasi air

tanah ialah kebocoran bahan kimia organik dari penyimpanan

bahan kimia dalam bunker yang disimpan dalam tanah, dan

penampungan limbah industri yang ditampung dalam kolam besar

diatas atau di dekat sumber air.

Tingginya Kadar Fe (Fe2+, Fe3+) ini berhubungan dengan

keadaan struktur tanah. Struktur tanah dibagian atas merupakan

tanah gambut, selanjutnya berupa lempung gambut dan bagian

dalam merupakan campuran lempung gambut dengan sedikit pasir.

Besi (Fe) dalam air berbentuk ion bervalensi dua (Fe2+) dan

bervalensi tiga (Fe3+). Dalam bentuk ikatan dapat berupa Fe2O3,

Fe(OH)2, Fe(OH)3 atau FeSO4 tergantung dari unsur lain yang

mengikatnya. Dinyatakan pula bahwa Besi (Fe) dalam air adalah

bersumber dari dalam tanah sendiri dan berasal dari sumber lain,

diantaranya dari larutnya pipa Besi (Fe), reservoir air dari Besi (Fe)

atau endapan-endapan buangan industri.

Adapun Besi terlarut yang berasal dari pipa atau tangki-tangki

Besi (Fe) adalah akibat dari beberapa kodisi, di antaranya :

1) Akibat pengaruh pH yang rendah (bersifat asam), dapat

melarutkan logam Besi.

2) Pengaruh akibat adanya CO2 agresif yang menyebabkan

larutnya logam Besi.

3) Pengaruh banyaknya CO2 yang terlarut dalam air yang dapat

pula memengaruhi.

4) Pengaruh tingginya temperatur air akan melarutkan Besi dalam

air.

5) Kuatnya daya hantar listrik akan melarutkan Besi.

19

6) Adanya bakteri Besi (Fe) dalam air akan memakan Besi.

Menurut Joko T (2010), Apabila kosentrasi Besi terlarut dalam

air melebihi batas tersebut akan menyebabkan berbagai masalah

diantaranya:

1) Gangguan Teknis

Endapan Fe (OH)3 bersifat korosif terhadap pipa dan akan

mengendap pada saluran pipa, sehingga mengakibatkan efek

yang dapat merugikan seperti mengotori bak yang terbuat dari

seng, mengotori wastafel dan kloset serta bersifat korosif

terhadap pipa sehingga mengakibatkan pembuntutan.

2) Gangguan Fisik

Gangguan fisik yang ditimbulkan oleh adanya Besi (Fe)

terlarut dalam air adalah timbulnya warna, bau, rasa. Air akan

terasa tidak enak bila konsentrasi Besi (Fe) terfarutnya > 1,0

mg/l.

3) Gangguan Kesehatan

Air minum yang mengandung Besi (Fe) cenderung

menimbulkan rasa mual apabila dikonsumsi. Selain itu dalam

dosis besar dapat merusak dinding usus. Kematian sering kali

disebabkan oleh rusaknya dinding usus ini. Kadar Fe yang lebih

dari 1 mg/l akan menyebabkan terjadinya iritasi pada mata dan

kulit.

4) Gangguan Ekonomis

Gangguan ekonomis yang ditimbulakan adalah tidak secara

langsung melainkan karena akibat yang ditimbulkan oleh

kerusakan peralatan sehingga diperlukan biaya untuk

penggantian.

20

3. Penyebab Utama Tingginya Kadar Besi Dalam Air

a) Kedalaman

Air hujan yang turun jatuh ke tanah dan mengalami infiltrasi

masuk ke dalam tanah yang mengandung FeO akan bereaksi

dengan H2O dan CO2 dalam tanah dan membentuk Fe (HCO3)2

dimana semakin dalam air yang meresap ke dalam tanah semakin

tinggi juga kelarutan besi karbonat dalam air tersebut (Bapelkes

Cikarang, 2011 dalam Sasadara, 2013).

b) Rendahnya pH Air

pH air akan terpengaruh terhadap kesadahan kadar besi dalam

air, apabila pH air rendah akan berakibat terjadinya proses korosif

sehingga menyebabkan larutnya besi dan logam lainnya dalam air,

pH yang rendah kurang dari 7 dapat melarutkan logam. Dalam

keadaan pH rendah, besi yang ada dalam air berbentuk ferro dan

ferri, dimana bentuk ferri akan mengendap 12 dan tidak larut dalam

air serta tidak dapat dilihat dengan mata. Nilai pH air normal yang

tidak menyebabkan masalah adalah 7 (Bapelkes Cikarang, 2011

dalam Sasadara, 2013).

c) Adanya Gas-gas Terlarut dalam Air

Yang dimaksud gas-gas tersebut adalah CO2 dan H2S.

Beberapa gas terlarut dalam air terlarut tersebut akan bersifat

korosif. Karbondioksida (CO2) merupakan salah satu gas yang

terdapat dalam air. Berdasarkan bentuk dari gas Karbondioksida

(CO2) di dalam air, (CO2) dibedakan menjadi : CO2 bebas yaitu

CO2 yang larut dalam air, CO2 dalam kesetimbangan, CO2 agresif.

Dari ketiga bentuk Karbondioksida (CO2) yang terdapat dalam air,

CO2 agresif-lah yang paling berbahaya karena kadar CO2 agresif

lebih tinggi (Bapelkes Cikarang, 2011 dalam Sasadara, 2013).

21

d) Suhu

Suhu adalah temperatur udara. Temperatur yang tinggi

menyebabkan menurunnya kadar O2 dalam air, kenaikan

temperatur air juga dapat mengguraikan derajat kelarutan mineral

sehingga kelarutan Fe pada air tinggi (Bapelkes Cikarang, 2011

dalam Sasadara, 2013).

e) Bakteri

Secara biologis tingginya kadar besi terlarut dipengaruhi oleh

bakteri besi yaitu bakteri yang dalam hidupnya membutuhkan

makanan dengan mengoksidasi besi sehingga larut. Jenis ini adalah

bakteri Crenotrik, Leptotrik, Callitonella, Siderocapsa dan lain-

lain. Bakteri ini mempertahankan hidupnya membutuhkan

oksigdan besi (Bapelkes Cikarang, 2011 dalam Sasadara, 2013).

4. Metode Pemurnian Untuk Menurunkan Kadar Besi (Fe)

Dalam menurunkan kadar besi (Fe) diperlukan suatu rangkaian

metode pengolahan air yang tepat. Metode tersebut adalah aerasi,

sedimentasi dan filtrasi. Penanganan air sumur dengan kombinasi

metode aerasi, filtrasi ataupun sedimentasi mempunyai potensi

penurunan yang signifikan. Berikut uraian dari rangkaian metode

penurunan kadar besi (Fe) :

a) Aerasi

Aerasi Ion Fe selalu di jumpai pada air alami dengan kadar

oksigen yang rendah, seperti pada air tanah dan pada daerah danau

yang tanpa udara. Fe dapat dihilangkan dari dalam air dengan

melakukan oksidasi menjadi Fe(OH)3 yang tidak larut dalam air,

kemudian diikuti dengan pengendapan dan penyaringan. Proses

oksidasi dilakukan dengan menggunakan udara biasa di sebut

22

aerasi yaitu dengan cara memasukkan udara dalam air (Bapelkes

Cikarang, 2011 dalam Sasadara, 2013).

b) Sedimentasi

Sedimentasi adalah proses pengendapan partikel-partikel padat

yang tersuspensi dalam cairan karena pengaruh gravitasi (gaya

berat secara alami). Proses ini sering digunakan dalam pengolahan

air. Dalam proses sedimentasi partikel tidak mengalami perubahan

bentuk, ukuran, ataupun kerapatan selama proses pengendapan

berlangsung. Partikelpartikel padat akan mengendap bila gaya

gravitasi lebih besar dari pada kekentalan dan gaya kelembaban

dalam cairan. Kegunaan sedimentasi untuk mereduksi bahan-bahan

tersuspensi (kekeruhan) dari dalam air dan dapat juga berfungsi

untuk mereduksi kandungan organisme (patogen) tertentu dalam

air (Bapelkes Cikarang, 2011 dalam Sasadara, 2013).

c) Filtrasi

Proses penyaringan merupakan bagian dari pengolahan air

yang pada prinsipnya adalah untuk mengurangi bahan-bahan

organik maupun bahan-bahan anorganik yang berada dalam air.

Penghilangan zat padat tersuspensi denggan penyaringan memiliki

peranan penting, baik yang terjadi dalam pemurnian air tanah

maupun dalam pemurnian buatan di dalam instalasi pengolahan air

(Bapelkes Cikarang, 2011 dalam Sasadara, 2013).

5. Aerasi

a) Definisi Aerasi

Menurut Sutrisno dkk (2010), aerasi adalah memasukan udara

ke dalam air baku sehingga terjadi kontak antara air dengan udara

yang bertujuan untuk menaikkan kandungan oksigen. Aerasi secara

luas telah digunakan untuk mengolah air yang mempunyai Kadar

kadar Besi (Fe) terlalu tinggi (mengurangi kadar konsentrasi zat

23

padat terlarut). Zat-zat tersebut memberikan rasa pahit pada air,

menghitamkan pemasakan beras dan memberikan noda hitam

kecoklat-coklatan pada pakaian yang dicuci.

Apabila air mengandung zat organik, pembentukan endapan

Besi melalui proses aerasi terlihat sangat tidak efektif. Untuk

pengolahan air minum, kebanyakan dilakukan dengan

menyebarkan air agar kontak dengan udara melalui tetesan –

tetesan air yang kecil (Waterfall aerator / aerator air terjun), atau

dengan mencampur air dengan gelembung – gelembung udara

(bubble aerator). Dengan kedua cara tersebut jumlah oksigen bisa

dinaikkan sampai 60 – 80% (dari jumlah oksigen yang tertinggal,

yaitu air yang mengandung oksigen sampai jenuh). Pada aerator

terjun (waterfall aerator) cukup besar bisa menghilangkan gas –

gas yang terdapat dalam air (Sutrisno, 2010).

b) Tujuan aerasi

Adapun tujuan aerasi yaitu :

1) Penambahan oksigen

2) Penurunan jumlah karbon

3) Menghitung hidrogren sulfida (H2S), methan (CH4) dan

berbagai senyawa organik yang bersifat volatile (menguap)

yang berkaitan rasa dan bau.

c) Manfaat Aerasi

Manfaat aerasi yang terutama adalah untuk memperbaiki kimia

dan fisik air untuk kebutuhan domestik, komersial dan industri.

Aerasi dalam beberapa hal dimaksudkan untuk menurunkan dan di

dalam hal untuk menaikkan zat-zat tertentu.

d) Faktor- faktor yang mempengaruhi Aerasi

Menurut Joko T. (2010), Perpindahan gas pada proses aerasi

dari zat yang mudah menguap ke atau dari air tergantung pada

sejumlah faktor-faktor antar lain :

1) Karakteristik zat yang mudah menguap.

24

2) Temperatur air dan temperatur udara di sekitarnya.

3) Resistansi perpindahan gas.

4) Tekanan parsial gas pada lingkungan aerator.

5) Turbulensi (pergerakan) pada fase gas dan cair.

6) Perbandingan luas permukaan kontak dengan volume aerator.

7) Waktu kontak.

Faktor-faktor tersebut dapat dijelaskan dalam beberapa hal yang

terjadi dalam proses aerasi yaitu:

1) Kondisi Kesetimbangan

2) Nilai Jenuh

3) Ketahanan lapisan permukaan

4) Kecepatan transfer (perpindahan gas)

6. Tipe Aerator

Menurut Joko T. (2010), Aerator adalah peralatan mekanis yang

dipergunakan untuk menambah konsentrasi oksigen terlarut di dalam

air. Tugas utama sebuah peralatan aerasi (aerator) adalah untuk

memperbesar permukaan kontak (contact surface) antara dua medium

(air dan udara). Untuk melaksanakan tugas ini aerator dapat berbentuk

bermacam-macam. Berbagai usaha penelitian dan pengembangan

telah menghasilkan jenis-jenis aerator yang masing-masing memiliki

fungsi yang khas sesuai dengan kondisi operasinya. Tentunya usaha

tersebut berusaha untuk menekan harga maupun biaya operasi dengan

tetap menjaga kemampuan aerator untuk berfungsi dengan baik dan

aman.

Pada umumnya kategori aerator berdasarkan kepada dua metode

aerasi yaitu :

a) Air kedalam udara

Aerator tipe air ke dalam udara dirancang untuk menghasilkan

tetes-tetes kecil air yang turun melalui udara, aerator tipe ini sering

dikenal dengan istilah Waterfall Aerator (Aerator Terjunan)

Tipe-tipe aerator terjunan antara lain :

25

1) Spray Aerator

Spray Aerator Terdiri atas nozzle penyemprot yang tidak

bergerak (Stationary nozzles) dihubungkan dengan kisi

lempengan yang mana air disemprotkan ke udara disekeliling

pada kecepatan 5-7 m /detik. Spray aerator sederhana

dierlihatkan pada gambar, dengan pengeluaran air kearah

bawah melalui batang-batang pendek dari pipa yang

panjangnya 25 cm dan diameter 15 -30 mm. Piringan melingkar

ditempatkan beberapa centimeter di bawah setiap ujung pipa,

sehingga bisa berbentuk selaput air tipis melingkar yang

selanjutnya menyebar menjadi tetesan-tetesan yang halus.

Nozzle untuk spray aerator bentuknya bermacam-macam, ada

juga nozzel yang dapat berputar-putar. Diameter nozzle

berkisar antara 2-4 cm. Nozzle dengan diameter yang kecil

akan menghasilkan kualitas semprotan yang bagus, namun akan

lebih sering terjadi clogging sehingga perlu pemeliharaan yang

baik.

Spray Aerator efisiensinya cukup baik terutama untuk

pemisahan karbondioksida dan pemasukan oksigen.

Terminologi KLat terutama untuk system Spray Aerator adalah

merupakan fungsi dari laju volume cairan dan ketinggian

hidrolis atau KLat = f (Q, h). Sebagai Patoka untuk luas

permukaan 150ft2 dapat menampung system aerasi sebesar 1

juta gal/hari cairan.

Gambar 2.1. Tipikal Spray Aerator

26

2) Multiple Tray Aerator

Multiple tray aerator terdiri atas 4-8 tray dengan dasarnya

penuh lobang-lobang pada jarak 30-50 cm. Melalui pipa

berlobang air dibagi rata melalui atas tray, dari sini percikan-

percikan kecil turun kebawah dengan kecepatan kira-kira 0,02

m3 /dtk per m2 permukaan tray. Tetesan yang kecil menyebar

dan dikumpulkan kembali pada setiap tray berikutnya. Tray-

tray ini bisa dibuat dengan bahan yang cocok seperti

lempengan-lempengan absetos cement berlobang-lobang, pipa

plastik yang berdiamter kecil atau lempengan yang terbuat dari

kayu secara paralel.

Untuk penyediaan air yang lebih halus, tray-tray aerator

bisa diisi dengan kerikil-kerikil kasar kira-kira ketebalan 10

cm. Kadang-kadang digunakan lapisan batu arang bertindak

sebagai katalisator (mempercepat reaksi) dan menaikkan

pengumpulan Besi (Fe) dalam aerator. Multiple tray aerator

sering digunakan untuk proses oksidasi Besi (Fe). Biasanya

media tray terdiri dari bongkahan batu yang telah dilapisi oleh

pengoksidasi kuat seperti potassium permanganate untuk

membantu proses oksidasi. Lapisan Besi (Fe) akan tertinggal

pada permukaan media, dan lapisan ini akan membantu

mengkatalis reaksi pengendapan.

Gambar 2.2. Tipikal Multiple Tray Aerator

27

3) Cascade Aerator atau Submerged Cascade Aerator

Pada dasarnya aerator ini terdiri atas 4-6 step/tangga.

Jumlah tangga jatuhan menggambarkan kontak waktu antara air

dan udara. Setiap step kira-kira ketingian 30 cm dengan

kapasitas kira-kira ketebalan 0,01 m3/dtk per m2. Untuk

menghilangkan gerak putaran (turbulence) guna menaikan

effesien aerasi, hambatan sering ditepi peralatan pada setiap

step. Dibandingkan dengan tray aerators, ruang (tempat ) yang

diperlukan bagi casade aerators agak lebih besar tetapi total

kehilangan tekanan lebuh rendah. Keuntungan lain adalah tidak

diperlukan pemiliharaan. Aerator ini terdiri dari jatuhan air

yang bertingkat ke bawah, dalam hal ini air tidak didispersikan

sebagai butiran air akan tetapi didispersikan ke udara selama air

berjatuhan pada tangga-tangga cascade.

Cascade Aerator tampak atas

Gambar 2.3. Tipikal Cascade Aerator

Keterangan :

A = Air baku D = Lubang pembersih

B = Air sudah diaerasi E = Out let.

C = Inlet

28

Efisiensinya merupakan fungsi dari banyaknya anak tangga

(tingkat). Jumlah luas yang diperlukan untuk pemakaiannya 4-

9m2/(50l/dt) atau hingga 90 ft2/Mgal air yang diolah.

Sedangkan pada Submerged Cascade Aerator, penangkapan

udaranya terjadi pada saat air terjun dari lempengan-lempengan

trap yang membawa masuk kedalam air yang dikumpulkan ke

lempengan di bawahnya Oksigen kemudian dipindahkan dari

gelembung-gelembung udara kedalam air. Total ketinggian

jatuh kira-kira 1,5 m dibagi dalam 3-5 step. Kapisitas bervariasi

antara 0,005 dan 05 m3 /det per meter luas.

Gambar 2.4. Tipikal Submerged Cascade Aerator

4) Cone Aerator (Aerator Kerucut)

Cone Aerator hamper sama dengan Cascade Aerator, hanya

saja terdapat stack-stack yang tersusun seperti kerucut sehingga

air mengisi bagian atas dan akan berjatuhan ke bawah. Portal

udara membawa udara masuk ke dalam pan tersusun, membuat

tercampurnya udara dan air yang jatuh. Air masuk ke bagian

paling atas pan melalui pipa umpan masuk yang terpasang

tegak di tengah. Air mengisi pan paling ats dan mulai

berpancaran ke bawah (cascading) menuju pan-pan di

bawahnya melalui nozzle-nozzle berbentuk kerucut (cone

shaped) yang terpasang pada dasar pan. Tipe ini terutama

digunakan untuk mereduksi sebagian gas-gas terlarut.

29

Gambar 2.5. Tipikal Cone Tray Aerator

5) Packed Columns

Packed Columns juga sering disebut dengan Air Stripper

merupakan penemuan baru dalam metode pengolahan air

bersih. Aerator jenis ini sering digunakan untuk proses

penyisihan senyawa yang mudah menguap seperti VOCs dalam

air yang telah terkontaminasi.

Gambar 2.6. Tipikal Packed Columns

b) Diffusion/ Bubble Aerator (Aerator Difusi/Gelembung Udara)

Dalam aerator ini digunakan blower yang menarik udara luar

sehingga menghasilkan udara bertekanan yang kemudian

diinjeksikan kedalam air melalui pipa-pipa udara di dalam air.

Pipa-pipa ini dilengkapi dengan nozzle-nozzle yang berfungsi

untuk mengubah tekanan menjadi kecepatan, sehingga gelembung-

gelembung udara yang keluar akan tersebar dan terirkulasi di

dalam kolam.

Pipa-pipa udara pada umumnya ditempatkan sepanjang satu

sisi tangki aerasi, sehingga memberikan aliran gelembung dan air

30

yang berbentuk spiral, dengan demikian dihasilkan turbulensi yang

membantu proses perpindahan oksigen ke dalam air. Ukuran

gelembung yang dihasilkan bervariasi dari gelembung yang besar

(coarse bubbles) sampai dengan gelembung yang sangat halus (fine

bubbles).

Aerator dengan difusi berupa tangki dengan kedalaman 10

sampai 15 ft dan proses aliran diaerasi selama 10 hingga 30 menit.

Udara disemburkan melewati pipa berlubang, pembuluh porus,

atau pelat porus yang ditempatkan sepanjang tangki atau sampai

setengahnya. Sebagai patokan 0,01 sampai 0,15 ft udara diperlukan

setiap gallon air yang diolah. Keuntungan yang dapat dari aerator

ini antara lain, tidak banyak makan tempat, tidak timbul panas

dalam proses, dan problem pengoperasiannya dapat ditekan.

Gambar 2.7. Diffusion/ Bubble Aerator

c) Mechanical Aerator (Aerator Mekanis)

Pada umumnya aerator mekanis mempergunakan impeller

sebagai peralatan utama. Impeller dipergunakan untuk mendorong

air agar terangkat ke atas permukaan, sehingga akan memperlas

bidang konak antara udara dan air. Oksigen yang tertangkap

terbawa masuk dan terlarut di dalam air. Aerator mekanik

menggunakan alat pengaduk yang digerakkan motor. Ada beberapa

tipe alat pengaduk, yaitu paddle tenggelam, paddle permukaan,

propeller, turbine, dan aerator drafttube. Klasifikasi aerator

mekanik meliputi:

31

1) high-speed axial-flow pump

2) slow speed vertical turbine

3) submerged slow-speed vertical turbine

Gambar 2.8. Mechanical Aerator

d) Pressure Aerator (Aerator Bertekanan)

Adua tipe dasar aerator bertekanan. Tipe diagram terdiri dari

tangki tertutup yang secara kontinyu diberi udara di bawah

tekanan. Air yang akan dioalah disemprotkan ke dalam udara

bertekanan tinggi, membiarkan air yang diaerasi melalui dasar

tangki bergerak menuju pengolahan berikutnya. Tipe kedua dari

aerator bertekanan adalah tipe “Diagrammed”. Pada tipe ini selain

menggunakan sebuah bejana bertekanan, difusi di dalam saluran

pipa aerasi khusus, mendistribusikan gelembung-gelembung kecil

udara ke dalam air yang mengalir. Bila tekanan tinggi maka lebih

banyak oksigen terlarut dalam air sehingga proses oksidasi dapat

berjalan dengan lebih cepat dan lebih sempurna

Gambar 2.9. Pressure Aerator

32

C. Kerangka Teori

Gambar 2.10. Kerangka teori

Diteliti

Tidak Diteliti

Air sumur

bor PDAM

Kimia Fisika Biologi

Kadar besi dalam

air tinggi

Aerasi

Filtrasi Sedimentasi

Karakteristik

zat Luas

kontak

Tekanan

air

Waktu kontak

Multiple Tray

Aerator

Jarak tray

Jumlah tray

Lubang tray

Penurunan kadar besi

dalam air

Radio aktif

33

D. Kerangka Konsep

Gambar 2.11. Kerangka konsep

Diteliti

Penurunan kadar

besi (Fe)

Ketinggian tray

- Tray peratama

- Tray ke dua

- Tray ke tiga

- Tray ke empat

- Tray ke lima

- pH

- Suhu