laporan akhir penelitian disertasi doktor filei laporan akhir penelitian disertasi doktor...

37
i LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR KARAKTERISTIK KUALITAS AIR BERSIH YANG OPTIMUM PADA PROSES PENCAMPURAN POLY ALUMINIUM CLORIDE DAN AIR BAKU PADA INSTALASI POMPA Di biayai oleh : Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat Kementerian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi Tahun Anggaran 2016 No:244/UN8.2/PL/2016 PENELITI : MASTIADI TAMJIDILLAH, S.T., M.T. NIDN : 0012037008 UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT NOPEMBER 2016

Upload: dokhue

Post on 06-Mar-2019

253 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

i

LAPORAN AKHIR

PENELITIAN DISERTASI DOKTOR

KARAKTERISTIK KUALITAS AIR BERSIH YANG OPTIMUM PADA PROSES PENCAMPURAN POLY ALUMINIUM CLORIDE DAN AIR BAKU

PADA INSTALASI POMPA

Di biayai oleh : Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat

Kementerian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi Tahun Anggaran 2016

No:244/UN8.2/PL/2016

PENELITI :

MASTIADI TAMJIDILLAH, S.T., M.T. NIDN : 0012037008

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

NOPEMBER 2016

Page 2: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

ii

Page 3: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

iii

RINGKASAN

Pemanfaatan air baku dalam pengelolaan sistem penyediaan air minum (SPAM) dan penyediaan air bersih (public water supply) pada dasarnya memerlukan air yang langsung dapat diminum (potable water). Namun demikian pengolahan air yang sesuai akan menghasilkan air bersih yang berkualitas sesuai standar yang merupakan tujuan jangka panjang. Proses pencampuran air baku dan poly aluminium cloride (PAC) untuk input bahan baku dari sungai/irigasi untuk mendapatkan komposisi yang sesuai dari campuran tawas (PAC), air baku dan stroke pompa untuk mendapatkan setting parameter yang optimum berdasarkan metode taguchi untuk air bersih. Setting parameter pada proses pencampuran air baku 5 lt/det, 10 lt/det, 15 lt/det, 20 lt/det, 30 lt/det dan 40 lt/det dan % air tawas 5 ppm, 10 ppm dan 15 ppm dan seterusnya dengan stroke pompa 15 %, 20 %, dan 25 % akan divariasikan selama proses tersebut. Komposisi proses pencampuran yang optimal dari ketiga parameter tersebut menghasilkan air bersih yang sesuai dengan standar Kemenkes yang layak untuk dipergunakan bagi konsumen.

Faktor dominan yang berpengaruh terhadap rata–rata respon bermanfaat untuk memilih level faktor yang dapat menghasilkan kualitas air bersih dan komposisi parameter yang dapat diterapkan dalam rangka perbaikan karakteristik kualitas air. Rata–rata respon yang optimal diperoleh dari prediksi masing-masing respon dengan melibatkan level faktor yang mempunyai pengaruh secara signifikan. Dari hasil analisis dan pengolahan level faktor untuk respon kualitas air bersih dan respon stroke pompa serta ppm tawas dapat diprediksikan rata–rata optimumnya, dari kedua prediksi optimum dipilih kombinasi level faktor berdasarkan rasio S/N.

Kata kunci : poly aluminium cloride, air baku, setting parameter, kualitas air

Page 4: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

iv

PRAKATA

Alhamdulillah, Puji syukur kami panjatkan ke khadirat Allah SWT karena atas Rahmat dan HidayahNya, penelitian ini berjalan dengan baik. Semoga penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak dalam rangka penyediaan air bersih (SPAM) untuk mendapatkan setting parameter yang optimum antara air tawas, air baku dan stroke pompa berdasarkan metode taguchi untuk air bersih.

Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian ini khususnya kepada PDAM Intan Banjar karena dengan kerjasamanya kami dapat melakukan penelitian dan masukan dari ahli pengolahan air bersih. Kami mengharapkan kritik dan saran yang konstruktif demi kesempurnaan laporan ini. Terima kasih dan semoga bermanfaat.

Banjarmasin, Nopember 2016 Peneliti

Page 5: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

v

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL

LEMBAR PENGESAHAN

RINGKASAN …………………………………………………………………………… iii

PRAKATA ………………………………………………………………………………. iv

DAFTAR ISI …………………………………………………………………………….. . v

DAFTAR TABEL ………………………………………………………………….. …… vii

DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………………….. viii

DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………………… ix

BAB I PENDAHULUAN ……………………………………………………………. 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ………………………………………………………. 3

2.1 Penelitian terdahulu ………………………………………………………… 3

2.2 Sumber daya air ………………………………………………… 4

2.3 Standar kualitas air bersih ………………………………………........ 7

2.4 Kerangka konsep penelitian ……………………………………………….. 12

BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ………………………………….

3.1 Tujuan Penelitian ……………………………………………………….. 14

3.2 Manfaat Penelitian ……………………………………………………… 14

BAB IV METODE PENELITIAN ……………………………………………………… 16

4.1 Bahan dan peralatan………………………………………………………. 16

4.2 Tempat dan Waktu Penelitian…………………………………………….. 17

4.3 Rancangan Penelitian……………………………………………………… 17

4.4 Pengujian kualitas air

bersih……………………………………………………………………….

18

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………………................ 20

5.1 Pengumpulan Data…………………………………………………………. 20

5.2 Pengolahan Data……………………………………………………………. 20

5.3 Analisis Data dan Pembahasan……………………………………………... 23

Page 6: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

vi

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………………………. 25

6.1 Kesimpulan…………………………………………………………… 25

6.2 Saran………………………………………………………………… 25

DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………………. 26

LAMPIRAN-LAMPIRAN

Page 7: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

vii

DAFTAR TABEL hal

Tabel 2.1 Parameter kualitas air bersih 9 Tabel 2.2 Parameter kualitas air bersih yang diteliti di PDAM Intan Banjar 10 Tabel 3.1 Variabel setting parameter 18 Tabel 5.1 Level faktor 21 Tabel 5.2 Ortogonal Array 21 Tabel 5.3 Proses pencampuran (mixing) dengan Taguchi L9 21

Page 8: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

viii

DAFTAR GAMBAR hal

Gambar 2.1 Proses produksi air bersih PDAM Intan Banjar 5 Gambar 2.2 Kerangka konsep penelitian 13 Gambar 4.1 Diagram alir penelitian disertasi 19 Gambar 5.1 Parameter kekeruhan 20 Gambar 5.2 Efek plot untuk rata-rata setelah proses pencampuran 22 Gambar 5.3 SEM image sidementasi setelah pencampuran dengan tawas (PAC) 23

Page 9: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran-lampiran Intrumen Penelitian

Lampiran 1 Instalasi pompa

Page 10: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Air baku merupakan bagian dari sumberdaya alam sekaligus juga sebagai bagian dari

ekosistem. Kuantitas dan kualitasnya pada lokasi dan waktu tertentu tergantung dan dipengaruhi

oleh berbagai hal, berbagai kepentingan dan tujuan. Air baku untuk air bersih ketersediaannya

semakin menurun, sehingga air menjadi barang yang sangat diperlukan dan belum semua orang

yang ada peduli akan hal ini. Air merupakan salah satu sumber kehidupan atau sumber daya

alam yang amat penting bagi kehidupan, tanpa air makhluk hidup yang ada diatas muka bumi

akan mati.

Pemanfaatan air baku dalam pengelolaan pengembangan sistem penyediaan air minum

(SPAM), pengelolaan dan penyediaan air bersih (public water supply) pada dasarnya

memerlukan air yang langsung dapat diminum (potable water). Air yang dimaksud harus aman

(sehat) dan bagus untuk diminum, tidak berwarna, tidak berbau, dengan rasa yang segar. Air

bersih harus mempunyai kualitas baik dengan kriteria secara fisik, kimiawi maupun biologi

untuk mencegah timbulnya penyakit. Secara umum persyaratan kualitas air bersih diatur dalam

Permenkes No. 82 tahun 2001. Kualitas air menyatakan tingkat kesesuaian air terhadap

penggunaan tertentu dalam memenuhi kebutuhan hidup manusia, mulai dari air untuk

memenuhi kebutuhan langsung yaitu air minum, mandi dan cuci, irigasi pertanian, peternakan,

perikanan, rekreasi dan transportasi.

Saat ini PDAM Intan Banjar yang melayani kota Banjarbaru dan Kab. Banjar dengan

pelanggan hingga akhir tahun 2014 total pelanggan 62.205.000 orang dengan cakupan

pelayanan sekitar 52 % dibawah target nasional 68% dan target MDGs (Millennium

Development Goals) PBB 80% dengan rata-rata NRW (non revenue water) 29% dan hasil

sedimentasi berupa partikel kecil air bercampur lumpur yang setiap hari 15m3/hari yang

terbuang hasil dari proses produksi dari kapasitas 250 lt/detik. Dengan melihat kondisi di atas

maka diperlukan peningkatan produksi dan layanan kepada pelanggan dengan

memperbaiki/meminimasi pemborosan pada proses produksi.

Page 11: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

2

Berbagai penelitian tentang penggunaan PAC sebagai bahan pencampur untuk

menjernihkan air mengalami perkembangan, PAC sering digunakan untuk air baku dari

pegunungan, namun demikian untuk air baku dari sungai perlu di pertimbangkan

kandungan/komposisi yang berpengaruh pada setting parameter proses pencampuran untuk

menghasilkan kualitas air bersih. Banyak upaya yang telah didesain dalam membuat produk

yang lebih ramah lingkungan dalam industri air bersih. Metode–metode yang dipakai dalam

mendesain produk tersebut antara lain; Green Quality Function Deployment (GQFD) (Zhang

dkk, 1999., Dong dkk, 2001), Green Concurrent Engineering (Karlsson, 2001), Life Cycle

Design (LCD)(Hunkeler, 2003), Life Cycle Assessment (LCA)(Curran, 1996), sustainable and

robust design (Mgana, 2003) dan topik–topik green product design lainnya.

Page 12: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Terdahulu.

Md.Pauzi Abdullah, dkk (2009) melakukan penelitian tentang hubungan parameter

kualitas air baku, kebutuhan chlorine dan kandungan disinfektan dari air minum. Penggunaan

chlorine yang sesuai akan meminimasi disinfektan sehingga prooduksi air minum yang di suplai

ke pelanggan akan terjaga kualitasnya sesuai dengan standar. Model yang didapatkan untuk

kondisi pengolahan air bersih/minum di malaysia menunjukkan adanya hubungan kebutuhan

chlorine berpengaruh terhadap mengurangi disinfektan dan meningkatkan kualitas produknya,

parameter-parameter kandungan air baku turut berpengaruh terhadap produk akhirnya dan

memerlukan treatment dalam pengolahannya.

Chen, C.T. (2000), Cheng CT, dkk (2006), telah meneliti untuk menskenariokan kondisi

lingkungan yang ramah sebagai bentuk penggunaan yang berkelanjutan, sumber daya alam

yang dijaga kelestariannya tersebut dengan memperhatikan siklus hidrologi agar sumber daya

air tetap terjaga ketersediannya. Ada beberapa cara skenario agar air tersedia untuk input industri

di hilirnya seperti kebutuhan air bersih. Namun demikian kualitas air bersih yang dibutuhkan

haruslah layak untuk konsumen dengan mengurangi disenfektan yang merupakan limbah

(waste), ada beberapa kriteria pengambil keputusan untuk mengurangi waste tersebut antara lain

memperhatikan proses pengolahan/treatment (Gomez-Lopez, M. D., dll, 2009)

Karakteristik kualitas telah banyak diteliti, baik industri manufaktur, industri air dan

industri kimia, seperti Dai, J., dll. (2010) berpendapat sumber air dari hulu nya harus

diperhatikan agar ketersediaan dan kualitas air menjadi lebih baik. Namun demikian sumber

daya ini harus berkelanjutan dengan memperhatikan faktor lingkungan yang renewable yang

berguna untuk kegiatan lainnya seperti pemanfaatan sumber daya energi lainnya, faktor

kuantitas harus diperhatikan untuk menjamin ketersediaan air baku (Doukas, H., dll. 2010).

Penelitian tentang optimasi yang melibatkan beberapa parameter dan atribut yang

banyak yang mengakibatkan banyak respon di usulkan oleh Gauri, S. K., Chakravorty, R., &

Chakraborty, S. (2011). Selain setting parameter yang sesuai dan optimal untuk semua respon,

juga memperhatikan kondisi peralatan/instalasi, tentang faktor kegagalan (failure) peralatan dan

kehandalan peralatan yang akan berpengaruh pada proses produksi termasuk di dalamnya proses

Page 13: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

4

pencampuran dengan meminimasi waste, telah di informasikan oleh (Braglia, M., Frosolini,

M., & Montanari, R. 2003). Semua proses produksi tersebut harus memperhatikan evaluasi di

setiap tahap rancangan awal (quality by design) untuk mendapatkan kualitas produk yang baik

dengan memperhatikan multi kriteria dari berbagai alternatif pilihan manajemen dalam

mengambil keputusan dalam produksi air bersih. Semua usaha di atas dilakukan untuk

mendapatkan produk yang berkualitas untuk kebutuhan konsumen dengan selalu melakukan

perbaikan terus menerus.

2.2 Sumber Daya Air

Menurut Undang-undang RI No. 7 Tahun 2004 tentang Sumberdaya Air didefinisikan

bahwa sumberdaya air adalah air, sumber air, dan daya air yang terkandung didalamnya.

Kemudian air didefinisikan sebagai semua air yang terdapat pada, di atas, ataupun di bawah

permukaan tanah, termasuk dalam pengertian ini air permukaan, air tanah, air hujan, dan air laut

yang berada di darat. Sumber air didefinisikan sebagai tempat atau wadah air alami dan/atau

buatan yang terdapat pada, di atas, ataupun di bawah permukaan tanah. Sedangkan daya air

adalah potensi yang terkandung dalam air dan/atau pada sumber air yang dapat memberikan

manfaat atau kerugian bagi kehidupan manusia dan lingkungannya. Air merupakan salah satu

senyawa kimia yang terdapat di alam secara berlimpah akan tetapi ketersediaan air yang

memenuhi syarat bagi keperluan manusia relatif sedikit karena dibatasi oleh berbagai faktor

(Effendi, 2003). Dari sekitar 1.386 juta km3 air yang ada di bumi, sekitar 1.337 km3 (97,39%)

berada di samudera atau lautan dan hanya sekitar 35 juta km3 (25,53%) berupa air tawar di

daratan dan sisanya dalam bentuk gas/uap. Jumlah air tawar tersebut sebagian besar (69%)

berupa gumpalan es dan glasier yang terperangkap di daerah kutub, sekitar 30% berupa air tanah

dan hanya sekitar 1% terdapat dalam sungai, danau dan waduk (Suripin, 2002).

2.2.1 Daerah aliran sungai (DAS)

Sungai merupakan perairan mengalir yang dicirikan oleh arus yang searah dan relatif

kencang, dengan kecepatan berkisar 0,1 – 1,0 m/detik, serta sangat dipengaruhi oleh waktu,

iklim, bentang alam (topografi dan kemiringan), jenis batuan dasar dan curah hujan. Sungai

bagian hulu dicirikan dengan badan sungai yang dangkal dan sempit, tebing curam dan tinggi,

berair jernih dan mengalir cepat. Badan sungai bagian hilir umumnya lebih lebar, tebingnya

Page 14: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

5

curam atau landai badan air dalam, keruh dan aliran air lambat (Mulyanto, 2007). Menurut

Newson (1997) sungai merupakan bagian lingkunganyang paling cepat mengalami perubahan

jika terdapat aktifitas manusia di sekitarnya. Sungai sebagai penampung dan penyalur air yang

datang dari daerah hulu atas, akan sangat terpengaruh oleh tata guna lahan dan luasnya daerah

aliran sungai, sehingga pengaruhnya akan terlihat pada kualitas air sungai (Odum, 1996). Dalam

proses produksi air bersih yang dimulai dari input bahan baku sampai distribusi air bersih dapat

dilihat pada gambar 1 di bawah ini.

Sumber: PDAM Intan Banjar

Gambar 2.1 Proses produksi air bersih PDAM Intan Banjar

Pengolahan air minum adalah usaha teknis yang dilakukan untuk mengubah sifat-sifat

suatu zat secara kimia, fisik dan bakteriologi, untuk air minum diperlukan agar

mendapatkan/memenuhi standar kualitas air minum yang telah ditentukan oleh Kemenkes.

Untuk mendapatkan air bersih dengan kualitas yang sesuai dengan standar kesehatan, maka

Intake (air baku masuk)

Storage (Penampung Air

bersih)

Pengendapan awal

Mixing (penambahan

tawas)

Pengendapan

Filtrasi (saringan)

Setting parameter Green Taguchi

Analisis model lean produksi - WRM - Analisis Faktor

Page 15: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

6

perlu adanya pengolahan air minum yang sesuai sebelum air digunakan oleh konsumen untuk

dikonsumsi, adapun tahapan pengolahan air minum terdiri dari:

1. Air baku

Sumber air yang diperlukan dalam pengolahan air bersih adalah air permukaan dari

sungai. Sumber air baku sangat penting terjaga agar kualitas, kuantitas dan kontinuitas.

Banyak hambatan yang terjadi terhadap penyediaan air baku baik volume ataupun

kualitasnya di beberapa PDAM di Indonesia termasuk PDAM Intan Banjar yang

disebabkan bertambahnya lahan kritis, iklim dan pengguna air semakin hari juga makin

banyak yang membutuhkan volume air dengan kualitas hidup pengguna semakin baik,

sehingga ketersediaan air baku yang memenuhi K3 (kualitas, kuantitas dan kontinuitas

berjalan dengan baik.

2. Bangunan pengendap pertama

Bangunan pengendap pertama berfungsi untuk mengendapkan partikel-partikel padat

dari air bahan baku dengan gaya gravitasi. Pada proses ini tidak ada pembubuhan zat

atau bahan kimia. Pada bagian ini air baku akan melewati saringan yang memisahkan

partikel atau sampah yang mengganggu akan tersaring untuk proses selanjutnya.

3. Pembubuhan koagulan

Koagulan adalah bahan kimia yang dibubuhkan pada air untuk membantu proses

pengendapan partikel-partikel kecil yang tidak dapat mengendap dengan sendirinya

(secara gravitasi). Unit ini berfungsi untuk membubuhkan koagulan secara teratur sesuai

kebutuhan (dengan dosis yang tepat). Adapun bahan kimia yang biasa digunakan sebagai

koagulan adalah poly aluminium cloride (tawas) atau sering disebut PAC. Bahan ini

banyak dipakai karena efektif untuk menurunkan kadar carbonate dan harganya yang

ekonomis, mudah didapat dan mudah disimpan.

4. Bangunan pengaduk cepat (mengaduk tawas + air)

Alat ini berfungsi untuk meratakan bahan kimia (koagulan) yang ditambahkan supaya

dapat bercampur dengan air secara baik, sempurna dan cepat. Yang perlu diperhatikan

dalam proses pengadukan cepat adalah alat atau cara pengadukannya, supaya mendapat

pengadukan yang sempurna dan sesuai yang kita inginkan

5. Bangunan/bagian unit pembentuk flok

Page 16: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

7

Unit ini berfungsi untuk membentuk partikel padat yang lebih besar supaya dapat

diendapkan dari hasil reaksi partikel kecil (koloidal) dengan zat atau bahan koagulan

yang dibubuhkan. Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan flok (partikel yang

lebih besar dan bisa mengendap dengan gravitasi) adalah: kekeruhan pada air, pH dan

lama pengadukan.

6. Bangunan pengendap kedua

Unit ini berfungsi untuk mendapatkan flok yang terbentuk dari unit bangunan

pembentuk flok. Adapun proses pengendapan flok secara alami dipengaruhi oleh gaya

gravitasi dari flok itu sendiri.

7. Bangunan penyaring (filter)

Alat ini berfungsi untuk menjernihkan air dengan proses penyaringan dengan pasir cepat

atau lambat.

8. Reservoir

Berfungsi menampung air yang akan didistribusikan ke konsumen

9. Pemompaan

Proses pemompaan berfungsi untuk mengalirkan air dari intake sampai ke reservoir dan

diteruskan ke konsumen.

2.3 Standar Kualitas Air Bersih di PDAM Intan Banjar

Kualitas air baku yang ada pada air permukaan/sungai di PDAM Intan Banjar yang

spesifik adalah bervariasinya kadar sedimen dan kandungan organik yang akan mempengaruhi

kualitas air. Sedangkan kualitas air adalah karakteristik mutu yang dibutuhkan untuk

pemanfaatan tertentu dari sumber-sumber air. Baku mutu air adalah persyaratan mutu air yang

disiapkan oleh suatu negara atau daerah yang bersangkutan. Air minum yang ideal harus jernih,

tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau. Selain itu air minum seharusnya tidak mengandung

kuman pathogen dan segala makhluk yang membahayakan kesehatan, tidak mengandung jat

kimia yang dapat mengubah fungsi tubuh, dapat diterima secara estetis, serta tidak dapat

merugikan secara ekonomis. Air itu seharusnya tidak korosif, tidak meninggalkan endapan pada

seluruh jaringan distribusinya. Pada hakekatnya tujuan ini dibuat untuk mencegah terjadinya

penyakit bawaan air (water born desease)

Page 17: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

8

Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan No. 416 Tahun 1990 Tentang Syarat-syarat

Dan Pengawasan Kualitas Air yang diperbaharui permenkes No.492/Menkes/PER/IV/2010, air

bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat

kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak. Adapun syarat-syarat kesehatan air bersih

adalah:

Persyaratan Biologis

Persyaratan biologis berarti air bersih itu tidak mengandung mikroorganisme yang nantinya

menjadi infiltran tubuh manusia. Mikroorganisme itu dapat dibagi dalam empat group, yakni

parasit, bakteri, virus, dan kuman. Dari keempat jenis mikroorganisme tersebut umumnya yang

menjadi parameter kualitas air adalah bakteri seperti Eschericia coli.

Persyaratan Fisik

Persyaratan fisik air bersih terdiri dari kondisi fisik air pada umumnya, yakni derajat keasaman,

suhu, kejernihan, warna, bau. Aspek fisik ini sesungguhnya selain penting untuk aspek

kesehatan langsung yang terkait dengan kualitas fisik seperti suhu dan keasaman tetapi juga

penting untuk menjadi indikator tidak langsung pada persyaratan biologis dan kimiawi, seperti

warna air dan bau.

Persyaratan Kimia

Persyaratan kimia menjadi penting karena banyak sekali kandungan kimiawi air yang memberi

akibat buruk pada kesehatan karena tidak sesuai dengan proses

biokimiawi tubuh. Bahan kimiawi seperti nitrat, arsenic, dan berbagai macam logam berat

khususnya air raksa, timah hitam, dan cadmium dapat menjadi gangguan pada faal tubuh dan

berubah menjadi racun.

Persyaratan Radioaktif

Persyaratan radioaktif sering juga dimasukkan sebagai bagian persyaratan fisik, namun sering

dipisahkan karena jenis pemeriksaannya sangat berbeda, dan pada wilayah tertentu menjadi

sangat serius seperti di sekitar reaktor nuklir.

Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia tentang kualitas air bersih

No.492/Menkes/PER/IV/2010 seperti tabel dibawah ini.

Page 18: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

9

Tabel 2.1 Parameter kualitas air bersih

No Jenis parameter satuan Kadar maksimum yang diperbolehkan

1 Parameter yang berhubungan langsung dengan kesehatan

a. Parameter mikrobiologi

1) Escheria coli Jumlah per 100 ml sampel

0

2) Total bakteri koliform Jumlah per 100 ml sampel

0

b. Kimia an organic Skala NTU 5 1) Arsen

2) Flourida 3) Total kromium 4) Kadmium 5) Nitrit (sebagai NO2) 6) Nitrat (sebagai NO3) 7) Sianida 8) Selenium

Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l

0,01 1,5

0,05 0,003

3 50

0,07 0,01

2 Parameter yang tidak langsung berhubungan dengan kesehatan

a. Parameter fisik 1) Bau

2) Warna 3) Total zat padat terlarut

(TDS) 4) Kekeruhan 5) Rasa 6) Suhu

- TCU

Mg/l NTU

- 0C

Tidak berbau 15

500

5 Tidak berasa

Suhu udara ± 3 b. Parameter kimiawi 1) Aluminium

2) Besi 3) Kesadahan 4) Klorida 5) Mangan 6) pH 7) Seng 8) Sulfat 9) Tembaga 10) Amonia

Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l Mg/l

0,2 0,3 500 250 0,4

6,5 - 8,5 3

250 2

1,5

Page 19: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

10

Dari hasil penelitian pendahuluan tentang kualitas air baku dan air bersih yang telah

dilakukan peneliti, maka parameter yang di ukur sesuai dengan kondisi di PDAM Intan Banjar

adalah seperti tabel dibawah ini:

Tabel 2.2 Parameter kualitas air bersih yang diteliti di PDAM Intan Banjar

No Parameter/variabel Satuan Metode

Parameter Fisika

1 Warna mg/l pt.co IK.Lab-8(Spektrofotometri)

2 Kekeruhan (turbidity)* NTU IK.Lab-9 (Turbidimetri)

3 Zat padat terlarut total (TDS)* mg/l IK.Lab-29 (Konduktivitymetri)

Parameter Kimia

4 pH* - SNI 06.6989.11-2004

5 Daya hantar listrik* mhos/cm SNI 06. 6989.1-2004

6 Besi* (total) mg/l IK.lab-1 (Spektrofotometri)

7 Mangan mg/l IK.lab-2 (Spektrofotometri)

Keterangan:

1. * Parameter terakreditasi No. Akreditasi LP-749-IDN ISO/IEC 17025:2005 2. *) Peraturan Gubernur Kalimantan Selatan No.05 Tahun 2007 tentang Baku Mutu Air Badan

Air

2.3.1 Jenis koagolan pada proses mixing

Koagulan akan menguntungkan proses koagulasi dengan mempersingkat waktu

pengendapan dan memperkeras flok yang terbentuk. Jadi difinisi koagulan adalah koagulan

sekunder yang ditambahkan setelah koagulan primer atau utama bertujuan untuk mempercepat

pengendapan, pembentukan dan pengerasan flok. Jenis koagulan yang digunakan dalam

penelitian ini adalah PAC (Poly Aluminium Chloride) adalah senyawa Al yang lain yang

penting untuk koagulasi adalah Polyaluminium chloride (PAC), Aln(OH)mCl3n-m. Ada beberapa

cara yang sudah dipatenkan untuk membuat polyaluminium chloride yang dapat dihasilkan dari

hidrolisa parsial dari aluminium klorida, seperti ditunjukkan reaksi berikut :

n AlCl3 + m OH− . m Na+ → Al n (OH) m Cl 3n-m + m Na+ + m Cl−

Page 20: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

11

Senyawa ini dibuat dengan berbagai cara menghasilkan larutan PAC yang agak stabil. PAC

adalah suatu persenyawaan anorganik komplek, ion hidroksil serta ion alumunium bertarap

klorinasi yang berlainan sebagai pembentuk polynuclear mempunyai rumus umum

Alm(OH)nCl(3m-n).

Keunggulan Poly Aluminium Chloride antara lain:

1 PAC dapat bekerja di tingkat pH yang lebih luas, dengan demikian tidak diperlukan

pengoreksian terhadap pH, terkecuali bagi air tertentu.

2 Kandungan belerang dengan dosis cukup akan mengoksidasi senyawa karboksilat rantai

siklik membentuk alifatik dan gugusan rantai hidrokarbon yang lebih pendek dan sederhana

sehingga mudah untuk diikat membentuk flok.

3 Kadar khlorida yang optimal dalam fasa cair yang bermuatan negatif akan cepat bereaksi

dan merusak ikatan zat organik terutama ikatan karbon nitrogen yang umumnya dalam

struktur ekuatik membentuk suatau makromolekul terutama gugusan protein, amina, amida

dan penyusun minyak dan lipida.

4 PAC tidak menjadi keruh bila pemakaiannya berlebihan, sedangkan koagulan yang lain

(seperti alumunium sulfat, besi klorida dan fero sulfat) bila dosis berlebihan bagi air yang

mempunyai kekeruhan yang rendah akan bertambah keruh. Jika digambarkan dengan suatu

grafik untuk PAC adalah membentuk garis linier artinya jika dosis berlebih maka akan

didapatkan hasil kekeruhan yang relatif sama dengan dosis optimum sehingga penghematan

bahan kimia dapat dilakukan.

5 PAC lebih cepat membentuk flok daripada koagulan biasa ini diakibatkan dari gugus aktif

aluminat yang bekerja efektif dalam mengikat koloid yang ikatan ini diperkuat dengan rantai

polimer dari gugus polielektrolite sehingga gumpalan floknya menjadi lebih padat,

penambahan gugus hidroksil kedalam rantai koloid yang hidrofobik akan menambah berat

molekul, dengan demikian walaupun ukuran kolam pengendapan lebih kecil atau

terjadi over-load bagi instalasi yang ada, kapasitas produksi relatif tidak terpengaruh.

Tawas

Tawas adalah sejenis koagulan dengan rumus kimia Al2S04 11 H2O atau 14 H2O atau 18

H2O umumnya yang digunakan adalah 18 H2O. Semakin banyak ikatan molekul hidrat maka

semakin banyak ion lawan yang nantinya akan ditangkap akan tetapi umumnya tidak

Page 21: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

12

stabil. Pada pH < 7 terbentuk Al ( OH )2+, Al ( OH )2 4+, Al2 ( OH )2 4+. Pada pH > 7 terbentuk

Al ( OH )-4.

Flok –flok Al ( OH )3 mengendap berwarna putih.

2.4. Kerangka Konsep Penelitian

Kualitas air bersih menjadi hal yang terpenting untuk di desain dari awal untuk

menghasilkan produk. Suatu produk dapat dikatakan berhasil menarik banyak konsumen jika

produk yang dihasilkan memiliki kualitas yang baik dengan harga tetap bersaing. Namun pada

kenyataaannya berdasarkan pengamatan dan wawancara terhadap karyawan, di perusahaan

banyak terjadi pemborosan (waste) yang terjadi pada produksi air bersih. Pada gambar dibawah

terlihat proses pengolahan air bersih dari air baku sampai storage (reservoir), dalam proses

tersebut pemborosan (waste) akan diminimasi agar proses produksi air bersih optimum.

Proses produksi air bersih pada PDAM intan banjar yang dimulai dari intake bahan baku

sampai reservoir penampungan air pada gambar 1 diatas akan dianalisis dengan metode green

Taguchi untuk setting parameter pada bagian mixing yang fungsinya untuk mencampur tawas

dengan air baku. Green Taguchi Method, di gunakan untuk setting parameter yang optimal yang

ramah lingkungan dengan meminimasi waste dalam proses pencampuran % air tawas, putaran

pompa pada instalasi pencampuran pompa dossing.

Page 22: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

13

Gambar 2.2 Kerangka konsep penelitian

Research Question (kualitas air bersih)

Karakteristik campuran (koagolan)

Setting parameter yang optimum

Kualitas air yang sesuai standar

Air baku pencampur

% Stroke pompa % ppm PAC Air baku (lt/det)

Perancangan parameter

Rekomendasi iptek Setting parameter yang

optimum

Page 23: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

14

BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

3.1. Tujuan Penelitian

Tujuan jangka panjang penelitian ini adalah menghasilkan model pencampuran yang

optimum dari PAC, air baku dan stroke pompa yang dapat digunakan suatu acuan untuk

Perusahaan Air Bersih yang sumber air bakunya dari sungai, proses pencampuran tersebut akan

meminimasi limbah/waste yang ramah lingkungan. Tujuan khusus penelitian adalah

mendapatkan setting parameter yang optimum pada proses pencampuran PAC (poly aluminium

chloride), air baku dan stroke pompa dossing yang menghasilkan kualitas air bersih yang sesuai

dengan standar Kemenkes.

Urgensi (keutamaan) Penelitian

a. Kualitas air bersih sangat diperlukan oleh konsumen, dengan menjaga kualitas air bersih

yang sesuai dengan standar Kemenkes, maka di perlukan setting parameter yang optimum

untuk proses pencampuran air baku yang spesifik tingkat kekeruhannya. Air baku yang

berasal dari sungai memerlukan parameter yang sesuai untuk mendapatkan campuran

optimum yang menjadi referensi untuk sumber air baku yang serupa.

b. Air baku dari sungai yang jumlahnya mencukupi, namun tingkat kekeruhannya masih tinggi

yang memerlukan proses pengolahan pada proses pencampuran. Dengan melihat setting

parameter yang tepat/optimum maka kualitas air bersih menjadi lebih baik dan mudah

dalam pemakaian dan penggunaan bagi konsumen.

3.2. Manfaat Penelitian

Bagi Masyarakat:

1. Penelitian ini dapat digunakan sebagai informasi hidup sehat, menjaga kelestarian dan

kondisi lingkungan.

2. Penelitian ini dapat membantu upaya mendapatkan sarana air bersih yang sehat,

terjangkau sesuai standar Kemenkes.

Page 24: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

15

Bagi Industri Air Bersih:

1. Penelitian ini dapat digunakan sebagai masukan dalam membuat setting parameter yang

sesuai dengan kondisi input bahan baku

2. Penelitian ini dapat digunakan sebagai acuan model pencampuran antara air baku, %

ppm tawas dan stroke pompa.

Bagi peneliti:

1. Penelitian ini menjadi sarana untuk memberikan sumbangan manfaat ilmu pengetahuan

dan teknologi dalam ikut memecahkan masalah yang terjadi di Industri Air Bersih.

2. Dapat menjadi acuan bagi masyarakat akademik dan industri air bersih lainnya dalam

referensi ilmiah terutama penyedian air bersih yang sehat, mudah didapat.

3. Mendapatkan referensi setting parameter proses pencampuran yang sesuai dengan

kondisi input bahan baku air.

Page 25: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

16

BAB IV METODE PENELITIAN

4.1 Bahan dan peralatan

a. Bahan :

Bahan penelitian yang digunakan adalah (1) Poly Aluminium Cloride (PAC) merk

PRIMAPAC diproduksi oleh PT Amaniaga Internusa sebagai pencampur/koagolan dengan

rumus kimia Al2S04 11 H2O atau 14 H2O atau 18 H2O, (2) air baku dari sungai yang masih

mengandung senyawa fisika dan kimia dengan tingkat kekeruhan tertentu yang digunakan

sebagai koagolan pembentuk flok yang mengikat butir-butir yang melayang dari kekeruhan air.

b. Peralatan :

1. Drum besar/reservoir, digunakan untuk menampung air baku.

2. Pompa mixer, digunakan untuk mengaduk air baku dengan poly aluminium chloride untuk

mendapatkan perbandingan yang sesuai untuk mendapatkan campuran yang homogen.

3. Pipa, fitting dalam instalasi untuk mengatur kecepatan dalam proses pencampuran.

4. Ember, digunakan untuk menakar berapa liter cairan PAC yang diperlukan.

5. Pompa dossing, digunakan untuk mengalirkan campuran yang homogen ke reservoir air

baku.

6. Instalasi pompa dossing, digunakan untuk melakukan mengalirkan campuran yang

homogeny ke beberapa reservoir, 10lt/det, 20lt/det, 30lt/det.

7. Turbidimetri, digunakan untuk mengukur kekeruhan air.

8. Konduktivitimetri, mengukur TDS dan daya hantar listrik.

9. Spectrofotometri, digunakan untuk melakukan pengujian warna, besi terlarut dan mangan.

Page 26: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

17

4.2. Tempat dan waktu penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di wilayah Martapura dan Banjarbaru meliputi saluran irigasi sumber

air baku dan instalasi pengolah air (IPA) pinus PDAM Intan Banjar yang direncanakan dalam 1

(satu) tahun sehingga harus dapat diselesaikan dalam tahun 2016 antara bulan Maret 2016 s/d

Nopember 2016.

4.3.Rancangan Penelitian

4.3.1 Tahap Desain Eksperimen Pencampuran PAC dan air

Tahap ini dilaksanakan untuk merancang suatu percobaan agar tiap percobaan yang akan

dilakukan benar-benar terdefinisikan sedemikian sehingga informasi yang berhubungan atau

yang diperlukan untuk persoalan yang diteliti dapat dikumpulkan. Dengan kata lain desain

eksperimen merupakan langkah-langkah yang diambil sebelum eksperimen dilakukan agar data

yang semestinya diperlukan dapat diperoleh sehingga akan membawa pada analisa yang

obyektif.

4.3.2 Penentuan Faktor-faktor Dominan

Faktor dominan adalah variabel yang diduga mempunyai pengaruh terhadap variabel

dependen atau respon. Setelah dilakukan observasi, penelitian pendahuluan, maupun

brainstorming dengan para ahli bagian proses produksi air bersih, khususnya instalasi pompa

pencampuran/dossing, faktor-faktor yang diduga mempunyai pengaruh terhadap kedua respon

(air tawas dan lingkungan berupa parameter berbentuk (kekeruhan/sedimen) adalah :

a). Faktor terkontrol : merupakan faktor yang digunakan dalam meng kondisikan eksperimen.

1. Debit air bersih

2. % ppm air tawas

3. Stroke/langkah pompa dossing

Dari hasil pendalaman teoritis yang terjadi pada proses pencampuran air tawas dengan air

bersih, kualitas air baku, banyaknya ppm % air tawas diduga adanya interaksi antara air baku

dengan air tawas dan air baku dengan stroke/langkah/putaran terhadap kedua respon lihat tabel

1 dibawah tentang setting parameter.

Page 27: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

18

Tabel 3.1 Variabel setting parameter

No Variabel Tipe data satuan 1 - Kapasitas air kuantitatif Lt/det

2 - Stroke

pompa dossing

kuantitatif %

3 - % ppm tawas kuantitatif Ppm

(b) Faktor tidak terkontrol : merupakan faktor-faktor yang menyebabkan tingkat variabilitas

produk. Faktor ini biasanya terjadi secara alami dan terjadinya sulit untuk diramalkan. Pada

eksperimen proses pencampuran ini faktor tersebut antara lain; perbedaan cuaca/temperatur,

pH, tekanan air.

4.4 Pengujian kualitas air bersih

a. Pengujian kekeruhan air, daya hantar listrik, warna, besi terlarut, Mn dan parameter

lain

Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan data kekeruhan air, warna, daya hantar

listrik, besi terlarut, TDS, Mn yang disesuaikan dengan perubahan parameter dari PAC, air baku

dan stroke pompa. Data-data selama pengujian berlangsung ditabulasikan untuk proses record.

Pengujian dilakukan sebelum dan sesudah proses pencampuran seperti (ppm PAC) mulai 5%,

10% 15% 21,9%, 37,7%, s/d 57,7% , air baku 10lt/det , 10lt/det, 20lt/det s/d 80lt/det dan stroke

pompa dossing 10, 20, 30 dst.

b. Karakteristik kualitas proses pencampuran

Karakteristik proses pencampuran yang berkaitan dengan setting parameter, senyawa

kimia dan struktur kristal dari air bersih. Karakteristik kualitas tersebut diketahui setelah proses

pencampuran selesai yang langsung diuji sesuai standar dan ramah lingkungan (green).

Sedangkan observasi perilaku mikrostruktur menggunakan microscope digital.

4.5 Analisis Data

Data pengujian kualitas air ditabulasi untuk memperoleh data karakteristik kualitas air

bersih sebelum dan sesudah proses pencampuran. Selanjutnya, data diolah dan analisis terkait

dengan data hasil ekperimen dengan menggunakan alat bantu statistik SPSS 22, Minitab 17.

dengan melalui prosedur pengujian dan analisis data yang sesuai dengan topik penelitian.

Page 28: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

19

Program ini digunakan untuk membantu pengolahan data yang banyak, sehingga hasil yang

diharapkan menjadi lebih teliti dan baik.

Gambar 4.1 Diagram alir penelitian disertasi

Penelitian pendahuluan (data-data)

Tinjauan pustaka, journal dan lapangan

Identifikasi masalah Produksi air bersih

Minimasi waste

Implementasi dan validasi

Pembahasan dan kesimpulan

Mulai

Minimasi waste

Seven waste Waste produksi

Selesai

Pencapuran (mixing)

- Debit air - Putaran/stroke

pompa dossing - % ppm tawas

Proses Produksi - Defect - Waiting - Motion - Transportation - Inventory - Inappropriate proces - Over production

PENELITIAN DISERTASI DOKTOR

Page 29: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

20

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1. Pengumpulan data

Pada penelitian ini akan kumpulkan dan diolah datanya kemudian dijelaskan parameter

air baku dan setting parameter awal proses pencampuran antara air baku, ppm tawas dan %

stroke pompa.Tujuh parameter kualitas air bersih dan tiga variabel setting telah didapatkan.

Sehingga dilakukan analisis peta kendali variabel untuk mengetahui variabilitas data yang

dibatasi oleh batas atas dan batas bawah yang menggambarkan sebaran data. Selanjutnya

dilakukan klasterisasi atau pengurutan parameter mana yang mempengaruhi kualitas air bersih.

Dengan melihat hasil output peta kendali ini digunakan untuk mengetahui parameter dominan

pada air baku yang akan dijadikan referensi untuk setting parameter.

5.2 Pengolahan Data

Data yang telah dikumpulkan, kemudian diolah menggunakan perangkat lunak SPSS 22

untuk pengolahan peta kendali variabel seperti gambar dibawah. Dapat dilihat variasi nilai

kekeruhan masih dalam batas penerimaan yang menandakan setiap waktu nilai kekeruhan

selalu berfluktuasi.

191715131197531Sampel

__X=5.2781

0

0

+3 StDev=5.38458

-3 StDev=5.17188

+2 StDev=5.34914

-2 StDev=5.20724

+1 StDev=5.31362

-1 StDev=5.24272

0

4

42

00

2

0

6

2

642

00

0

2

2

2

2

Peta kendali Zone kekeruhan air

191715131197531

__X=5.3129

0

0

+3 StDev=5.47818

-3 StDev=5.14778

+2 StDev=5.42304

-2 StDev=5.20284

+1 StDev=5.36802

-1 StDev=5.25782 2

0

0

2222

2

4

222

2

42

6

4

4

0

2 2

0

0

2222

2

4

222

2

42

6

4

4

0

2

(a) (b)

Gambar 5.1 Parameter kekeruhan harian air baku (a) dan (b)

kekeruhan

sampel

Page 30: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

21

Setelah data kekeruhan diketahui maka dilakukan setting parameter proses pencampuran untuk mendapatkan karakteristik kualitas air dan optimasi campuran, untuk penentuan setting awal lihat tabel dibawah:

Tabel 5.1. Level faktor

Parameter Kode Level 1 Level 2 Level 3 Tawas (% ppm) Air baku (lt/det) Stroke pompa (%) pump dossing

A B C

5 5

15

10 10 20

15 15 25

Tabel 5.2 Orthogonal array L9

Tabel 5.3 Proces pencampuran (mixing) dengan Taguchi L9

Tawas (% ppm)

Air baku (lt/det)

Stroke pompa (%)

5 5 5 10 10 10 15 15 15

5 5 5 10 10 10 15 15 15

15 15 15 20 20 20 25 25 25

RUN Control faktor dan

levels A B C

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 1 1 2 2 2 3 3 3

1 2 3 1 2 3 1 2 3

1 2 3 2 3 1 3 1 2

Page 31: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

22

Dengan menggunakan Taguchi Method terlihat efek rata-rata seperti gambar di bawah,

(a) (b) Response Table for Means

Water Pump

Level Alum Supply stroke 1 5.147 5.250 5.370 2 5.330 5.510 5.177 3 5.437 5.153 5.367 Delta 0.290 0.357 0.193 Rank 2 1 3

(c)

Gambar 5.2 Efect plot untuk rata-rata (a) sebelum dan (b) setelah proses pencampuran dan (c) rata-rata respon untuk ranking yang level

Pada gambar 5.2 di atas terlihat efek sesudah pencampuran karena adanya penambahan

variasi koagolan yang mempengaruhi rerata dan karakteristik kualitas. Pada setting parameter

yang bervariasi akan menggambarkan perilaku flok yang mengambang untuk beberapa variasi

% ppm akan terlihat seperti gambar 5.3 dibawah, dengan menggunakan microscope dengan

pembesaran 1000 kali untuk melihat perilaku flok proses pencampuran didapatkan karakteristik

flok setiap setting campuran. Banyak upaya yang telah didesain dalam membuat kualitas air

bersih dengan proses pencampuran koagulan untuk setting parameter terlihat perilaku flok yang

mengambang tersebut. Model penambahan kuagolan (tawas) pencampuran untuk mendapatkan

kualitas air bersih dan perilaku flok menggunakan model campuran seperti di bawah.

= (௧)ହଶହ ) ௧/୲ଷ ௗ௧/

(1)

1 51 05

0.0150

0.0125

0.0100

0.0075

0.0050

151 05 252015

A

Mea

n of

Mea

ns

B C

Main Effects Plot for MeansData Means

15105

5.5

5.4

5.3

5.2

5.115105 252015

Alum

Mea

n of

Mea

ns

Water Supply Pump stroke

Main Effects Plot for MeansData Means

Page 32: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

23

Dengan melihat model formula untuk penambahan koagolan yang optimal dihasilkan pada

penambahan 20% ppm, dimana flok yang mengambang sangat sedikit. Untuk penambahan

koagolan di atas 20% ppm keatas harus memperhatikan kandungan dan warna air yang kelihatan

putih karena kelebihan % ppm koagoalan, posisi 27 % ppm menggambarkan karakteristik

kualitas yang sesuai dengan standar kesehatan air

Gambar 5.3 SEM image sidementasi setelah pencampuran dengan tawas (PAC) (a) 5% ppm, (b) 10%ppm, (c) 15%pp, (d) 20% ppm

5.3. Analisis Data dan pembahasan

Dalam beberapa pengambilan sampel selama setahun, bulanan dan harian bahkan setiap

jam, di tes di laboratorium air di dapatkan beberapa parameter yang berpengaruh pada kualitas

air, namun khusus untuk sumber air dari sungai yang spesifik ter intrusi air rawa, maka faktor

kekeruhan sangat berpengaruh untuk setting model yang optimum. Untuk proses pencampuran

parameter kualitas air bersih yang dipengaruhi kekeruhan (turbidity) pada saluran intake

dilakukan pengukuran terhadap angka kekeruhan, data kekeruhan yang bervariasi karena

dipengaruhi banyak faktor antara lain lingkungan daerah hulu dan curah hujan, variasi nilai

kekeruhan ini sangat penting dalam proses pencampuran yang berkaitan dengan setting

parameter, terutama menggunakan model (1) di atas. Untuk mendapatkan model tersebut

(a) (b)

(c) (d)

Page 33: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

24

dilakukan beberapa kali setting penambahan koagolan tawas. Namun demikian proses setting

parameter pada proses pencampuran harus lebih teliti untuk mendapatkan kualitas air sesuai

standar.

Page 34: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

25

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan

Karakteristik kualitas air bersih dipengaruhi oleh kekeruhan (turbidity) dalam air

baku/water supply, jika kekeruhannnya kecil maka penambahan koagolan akan kecil

sebaliknya jika tingkat kekeruhan besar maka akan mempengaruhi proses penambahan

koagolan dalam proses pencampuran antara jumlah air baku, ppm tawas dan % stroke

pompa tersebut. Dari hasil proses pencampuran itu dapat digambarkan perilaku flok yang

melayang. Dengan menggunakan model penambahan koagolan seperti model (1) di atas

digunakan untuk rerata tingkat kekeruhan sepanjang hari, bulan dan tahun

6.2 Saran

Selalu memperhatikan kualitas sumber air baku baik sifat fisik dan kimia untuk mengetahui

karakteristik kualitas air bersih, khusus daerah penelitian yang tingkat kekeruhannya tinggi

diperlukan setting parameter yang sesuai. Untuk penelitian lanjutan perlu memperhatikan

tingkat kekeruhan masing-masing sumber air baku yang akan berpengaruh terhadap proses

pencampuran (mixing).

Page 35: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

26

DAFTAR PUSTAKA

Braglia, M., Frosolini, M., & Montanari, R. (2003). Fuzzy TOPSIS approach for failure mode, effects and criticality analysis. Qualilty and Reliability Engineering International, 19, 425–443.

Chen, C. T. (2000). Extensions of the TOPSIS for group decision-making under fuzzy environment. Fuzzy Sets and Systems, 114, 1–9.

Cheng, C. T., Zhao, M. Y., Chau, K. W., & Wu, X. Y. (2006). Using genetic algorithmand TOPSIS for Xinanjiang model calibration with a single procedure. Journal of Hydrology, 316, 129–140.

Dai, J., Qi, J., Chi, J., Chen, S., Yang, J., Ju, L., et al. (2010). Integrated water resource security evaluation of Beijing based on GRA and TOPSIS. Frontiers of Earth Science in China, 4(3), 357–362.

Doukas, H., Karakosta, C., & Psarras, J. (2010). Computing with words to assess the sustainability of renewable energy options. Expert Systems with Applications, 37, 5491–5497

Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan. Penerbit Kanisius. Yogyakarta.

Gauri, S. K., Chakravorty, R., & Chakraborty, S. (2011). Optimization of correlated multiple responses of ultrasonic machining (USM) process. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 53, 1115–1127.

Gomez-Lopez, M. D., Bayo, J., Garcia-Cascales, M. S., & Angosto, J. M. (2009). Decision support in disinfection technologies for treated wastewater reuse. Journal of Cleaner Production, 17, 1504–1511.

Karlsson, Mårten., 2001.Green Concurrent Engineering, A Model for DFE Management Programs. Doctoral Dissertation, The International for Industrial Environmental Economics Internationella Miljőinstitutet, LUND University, Swedia.

Md. Pauzi Abdullah, Lim Fang Yee, Sadia Ata,Abass Abdullah,Basar Ishak,Khairul Nidzam Zainal Abidin, 2009.The studi of interrelationship between raw water quality parameters, chlorine demand and the formation of disinfektan by products. Physics and Chemistry og the Earth, p 806-811

Montgomery, Douglas C., 1991, Design and Analysis of Experiments, John Wiley & Sons, Inc. Mulyanto, H.R. 2007. Sungai, Fungsi dan Sifat-Sifatnya. Graha Ilmu. Yogyakarta. Ketentuan Umum Permenkes Nomor 416/Menkes/PER/IX/1990 tentang Persyaratan Air

Bersih Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 16 Tahun 2005 tentang Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum

Nita Solehati, Joonsoo Bae, Agus P Sasmito 2011, “Optimization of operating parameters for liquid-cooled PEM fuel cell stacks using Taguchi method” Journal of Industry and Chemical Engineering” Odum, E. P. 1996. Dasar – Dasar Ekologi. Terjemahan Samingan T. Gadjah Mada University

Press. Yogyakarta Suripin. 2002. Pelestarian Sumber Daya Tanah dan Air. Penerbit Andi. Yogyakarta. Srdjevic, B., Medeiros, Y. D. P., & Faria, A. S. (2004). An objective multi-criteria evaluation

of water management scenarios. Water Resources Management, 18, 35–54. Taguchi, Genichi., Chowdhury, Subir., Taguchi Shin., Robust Engineering, Mc.Graw-Hil

Page 36: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

27

LAMPIRAN-LAMPIRAN

Page 37: LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR filei laporan akhir penelitian disertasi doktor karakteristik kualitas air bersih yang optimum pada proses pencampuran poly aluminium cloride

28

Lampiran 1. Instalasi pompa proses pencampuran

Gambar 1. (a). input bahan baku (kekeruhan), (b) pencampuran (add. coagulant) dan (c) peneliti dalam instalasi pompa pencampuran.