BAB 1

PENDAHULUAN

Air merupakan kebutuhan manusia yang paling utama. Banyak kegiatan manusia

yang memerlukan air, contohnya mandi, mencuci, minum, dll. Bahkan tubuh

manusia sebagian besar terdiri dari air. Bumi sebagai tempat hidup manusia dan

makhluk hidup lain menyediakan banyak sekali air untuk dimanfaatkan. Akan

tetapi sebagian besar dari air tersebut tidak dapat dimanfaatkan secara langsung,

misalnya air laut.

Untuk dapat dikonsumsi atau dimanfaatkan, air laut dan air-air yang terdapat pada

permukaan bumi harus terlebih dahulu di proses dan diolah agar menjadi bersih

dan layak untuk dikonsumsi. Proses pengolahan air secara garis besar ada tiga

macam yaitu secara fisika, biologi, dan kimia. Pada metode pengolahan air

dengan menggunakan prinsip fisika, air diolah dengan cara-cara mekanis, seperti

pengendapan, penyaringan, dll. Apabila dengan metode kimia, air dapat

ditambahkan zat kimia yang dapat membunuh bakteri-bakteri berbahaya, bahkan

dapat pula untuk menghilangkan partikel-partikel logam berat yang terlarut dalam

air. Sedangkan pada pengolahan air secara biologis , yaitu dengan memanfaatkan

mikroorganisme sebagai pengolahnya.

Proses tersebut dapat dilakukan di instalasi pengolahan air yang terdiri dari

beberapa tahap yang akan dijelaskan di bab selanjutnya. Pengolahan air ini

ditujukan unntuk membuat air yang tidak layak konsumsi tersebut menjadi layak

konsumsi, air yang aman dan baik bagi manusia, dan bebas dari zat-zat pencemar

yang dapat mengancam kesehatan manusia dan makhluk hidup lain yang

mengonsumsinya.

BAB 2

ISI

Secara umum, air yang terdapat di planet bumi ada dua macam, yaitu air tawar

dan air asin. Pada air tawar, proses pengolahan air tawar dibagi dalam 3 unit,

yaitu:

1. Unit Penampungan Awal (Intake)

Unit penampungan awal adalah tahap pertama dari pengolahan air. Unit ini

berfungsi sebagai tempat penampungan air dari sumber airnya. Pada umumnya,

sumber air untuk pengolahan air bersih, diambil dari sungai. Intake berbentuk

seperti kolam-kolam penampungan air yang memiliki saringan atau Bar

Screen yang berfungsi sebagai penyaring awal dari benda-benda yang ikut

tergenang dalam air seperti sampah daun, kayu dan benda-benda lainnya. Setelah

melewati unit ini, air akan dialirkan menuju unit selanjutnya, yaitu Water

Treatment Plant.

2. Unit Pengolahan (Water Treatment Plant)

Unit water treatment plant terdiri dari beberapa bak-bak penamppungan air

sementara. Air dari unit penampungan awal diproses melalui 4 tahapan pada bak-

bak yang berbeda yaitu tahap bak koagulasi, bak flokulasi, bak sedimentasi, dan

bak filtrasi.

a. Tahap Koagulasi (Coagulation)

Pada tahap ini, air yang berasal dari penampungan awal diproses dengan

menggunakan sistem pengadukan cepat (Rapid Mixing), hidrolis (terjunan

atau hydrolic jump), maupun secara mekanis (menggunakan batang pengaduk).

Pada uumnya, proses koagulasi menggunakan teknik hydrolic jump dengan lama

proses sekitar 30-90 detik.

Tujuan dari tahap ini adalah untuk membuat partikel koloid yang terkndung dalam

air menjadi tidak stabil sehingga partikel koloid tersebut dapat menggumpal dan

akan membentuk partikel yang lebih besar, akan tetapi tidak dapat mengendap

dengan sendirinya.

b. Tahap Flokulasi (Flocculation)

Tahap flokulasi adalah tahap penyisihan atau untuk menjernihkan air dengan cara

penggumpalan partikel untuk dijadikan partikel yang lebih besar (partikel flok),

sehingga partikel yang berukuran besar tersebut dapat mengendap dengan

sendirinya yant terjadi pada tahap berikutnya. Di proses Flokulasi ini dilakukan

dengan cara pengadukan lambat (Slow Mixing) atau dengan penambahan tawas.

Proses flokulasi

Tawas adalah bahan kimia (aluminium sulfat) yang berfungsi untuk mengikat

partikel dalam air hingga menggumpal dan akhirnya mengendap. Tawas dapat

berbentuk padat (bongkahan) atau dalam bentuk bubuk.

Aluminium sulfat/tawas

Air yang kotor atau keruh pada umumnya dikarenakan adanya partikel koloid

yang terlarut pada badan air dan tidak mengendap dengan sendirinya. Tujuan dari

tahap flokulasi ini adalah untuk menyatukan partikel-partikel kecil koloid menjadi

parikel yang lebih besar dan pada akhirnya akan mengendap pada dasar kolam

penampungan.

c. Tahap Pengendapan (Sedimentation)

Pada tahap ini partikel-partikel koloid yang telah di destablisasi pada unit

sebelumnya dan telah membentuk partikel flok, yang pada umumnya berupa

lumpur, akan mengendap dan terpisah dari air secara alami di dasar penampungan

karena massa jenisnya lebih besar dari unsur air. Kemudian air di alirkan masuk

ke tahap penyaringan di Unit Filtrasi.

Unit pengendapan

Ukuran panjang, lebar, diameter dan tinggi Bak Sedimentasi harus sesuai dengan

perhitungan berdasarkan Revisi SNI 19-6774-2002, Tata cara perencanaan paket

unit IPA.

a) Bentuk dinding

Unit sedimentasi mempunyai 2 bentuk dinding yaitu:

1. Dinding rata.

Pelat IPA dengan dinding rata mempunyai ketebalan dinding yang berbeda

dan tergantung pada kapasitas IPAnya, seperti pada Tabel dibawah ini.

2. Dinding corrugated.

Pelat IPA dengan dinding corrugated mempunyai ketebalan dinding yang

sama untuk kapasitas IPA 1L/detik - 50 L/detik, seperti pada Tabel

dibawah ini.

b) Bentuk bak pengendap

Bentuk bak pengendap pada unit sedimentasi ada 2 (dua) macam yatu: bentuk

bundar dan persegi/persegi panjang. Tinggi bebas di unit Sedimentasi pada

setiap kapasitas IPA ditentukan pada Tabel berikut ini.

c) Bentuk dan jenis pengendap

Bentuk dan jenis pengendap ada 2 (dua) macam yaitu:

1. Bentuk Pelat

Pengendap berbentuk pelat datar, dengan bahan terbuat dari baja tahan

karat atau baja digalbani (galvanis) atau serat kaca (fiber glass) atau PVC.

Tinggi tegak pelat pengendapan disesuaikan dengan kapasitas IPA dan

bentuk dinding rata, sesuai Tabel berikut ini. Lebar pelat disesuaikan

dengan lebar bak pengendap, jarak antar pelat dan kemiringan sesuai

dengan Revisi SNI 19-6774-2002, Tata cara perencanaan paket unit IPA.

2. Bentuk tabung pengendap (Tube Settler)

Selain bentuk pelat, pengendap pada unit sedimentasi dapat juga

digunakan tube settler dengan ketentuan lebar tube disesuaikan dengan

lebar bak pengendap, jarak antar pelat dan kemiringan sesuai dengan

Revisi SNI 19-6774-2002, tata cara perencanaan paket unit IPA.

Bentuk tube settler yang bisa digunakan: bundar, segi empat segi-enam,

segi-delapan. Diameter tube setller tergantung pada besarnya kapasitas

IPA seperti pada Tabel berikut.

d. Tahap Penyaringan (Filtration)

Pada tahap ini air disaring melewati media penyaring yang disusun dari bahan-

bahan  biasanya berupa pasir dan kerikil silica. Proses ini ditujukan untuk

menghilangkan bahan-bahan terlarut dan tak terlarut. Metode ini dilakukan

dengan memanfaatkan gaya gravitasi.

Secara umum setelah melalui proses penyaringan ini air langsung masuk ke unit

Penampungan Akhir. Namun untuk meningkatkan kualitas air kadang diperlukan

proses tambahan, seperti: 

- Proses Pertukaran Ion (Ion Exchange)

Air yang telah disaring masih mengandung zat-zat terlarut yang menimbulkan

kesadahan. Proses pertukaran ion bertujuan untuk menghilangkan zat pencemar

anorganik yang tidak dapat dihilangkan oleh proses filtrasi atau sedimentasi.

Proses pertukaran ion juga digunakan untuk menghilangkan arsenik, kromium,

kelebihan fluorida, nitrat, radium, dan uranium. Dengan ion exchanger,

diharapkan air yang akan digunakan pada proses memiliki kesadahan sesedikit

mungkin bahkan 0 agar tidak menimbulkan kerak.

- Proses Penyerapan (Absorption)

Proses ini bertujuan untuk menyerap / menghilangkan zar pencemar organik,

senyawa penyebab rasa, bau dan warna. Biasanya dengan membubuhkan bubuk

karbon aktif ke dalam air tersebut. Karbon aktif, atau sering juga disebut sebagai

arang aktif, adalah suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat

besar. Karena memiliki luas permukaan yang sangat besar, maka karbon aktif

sangat cocok digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan luas kontak yang besar

seperti pada bidang adsorpsi (penyerapan), dan pada bidang reaksi dan katalisis.

Karbon Aktif adalah senyawa karbon yang memiliki daya adsorbsi (daya serap)

tinggi karena  mengalami proses aktivasi kimia atau aktivasi  uap di mana saat

proses aktivasi tersebut gas hidrogen, gas-gas lain dan kandungan uap airnya

terlepas dari permukaan material karbon aktif.

Setelah hilang/lepasnya gas-gas dan uap air tersebut, karbon aktif memiliki

daya adsorpsi(daya serap) sangat tinggi. Rata-rata karbon aktif memiliki luas

permukaan  500- 2000 m2/g. di mana semakin besar luas permukaannya , maka

semakin banyak partikel yang bisa diserap/diadsorp oleh karbon aktif.

Karbon aktif  akan "mengambil" senyawa organik dari cairan atau gas dengan

cara "adsorpsi". Pada proses adsorpsi, molekul organik yang berada di fase gas

cair. akan di"tarik" dan di ikat ke permukaan pori karbon aktif, ketika cairan atau

gas tersebut melewati karbon aktif,dan disebut sebagai adsorben (zat yang

diserap). Setelah zat-zat organik dalam cairan/gas diserap (adsorbsi), kemudian

zat organik itu di tahan di dalam permukaan karbon aktif.

- Proses Disinfeksi (Disinfection)

Sebelum masuk ke unit Penampungan Akhir, air melalui Proses Disinfeksi

dahulu. Yaitu proses pembubuhan bahan kimia Chlorine yang bertujuan untuk

membunuh bakteri atau mikroorganisme berbahaya yang terkandung di dalam air

tersebut.

3. Unit Penampung Akhir (Reservoir)

Setelah air melalui seluruh tahapan dari proses pengolahan air, air ditampung pada

unit penampungan akhir. Air yang tertampung pada unit penampung akhir telah

siap untuk didistribusikan ke konsumen

Proses tersebut hanya berlaku bagi air tawar. Proses menghilangkan kadar garam

pada air laut adalah dengan prorses desalinasi air laut. Proses desalinasi air laut

ada beberapa macam, yaitu dengan metode destilasi bertingkat, dan reverse

osmosis.

1. Destilasi Bertingkat

Sistem ini merupakan pengembangan dari sistem distilasi biasa, yaitu air

laut dipanaskan untuk menguapkan air laut dan kemudian uap air yang

dihasilkan dikondensasi untuk memperoleh air tawar yang ditampung di

tempat terpisah sebagai hasil dari proses distilasi dan dikenal sebagai air

distilasi, seperti gambar berikut.

Proses Destilasi

Pada sistem distilasi bertingkat (Multistage Flash Distillation System), air

laut dipanaskan berulang-ulang pada setiap tingkat distilasi dimana

tekanan pada tingkat sebelumnya dibuat lebih rendah dari tingkat

berikutnya.

Berikut ini adalah gambar skema multi stage distillation yang telah

disederhanakan. Pada kondisi sebenarnya, proses destilasi tersebut dapat

terjadi hingga 10 kali pengulangan.

Proses Multi Stage Destillation

Evaporator (penguap) dibagi dalam beberapa stage (tahap). Gambar di atas

memperlihatkan empat tahap evaporator. Setiap tahap selanjutnya dibagi

menjadi flash chamber yang merupakan ruangan yang terletak dibawah

pemisah kabut dan bagian kondensor yang terletak diatas pemisah kabut.

Air laut/asin dialirkan ke dalam bagian kondensor dengan pompa melalui

tabung penukar panas. Hal tersebut menyebabkan temperature air

meningkat yang disebabkan oleh uap air yang terjadi dalam setiap flash

chamber. Kemudian air laut selanjutnya dipanaskan dalam pemanas garam

dan kemudian dialirkan ke dalam flash chamber tahap pertama. Setiap

tahap dipertahankan dengan kondisi vakum tertentu dengan sistem vent

ejector, dan beda tekanan antara tahap-tahap dipertahankan dengan sistem

vent orifices yang terdapat pada vent penyambung pipa yang disambung di

antara tahap-tahap.

Air laut yang telah panas mengalir dari tahap bertemperatur tinggi ke tahap

bertemperatur rendah melalui suatu bukaan kecil antara setiap tahap yang

disebut brine orifice, sementara itu penguapan tiba-tiba (flash evaporates)

terjadi dalam setiap chamber. Dan air laut pekat (berkadar garam tinggi)

keluar dari tahap terakhir dengan menggunakan pompa garam (brine

pump).

Uap air yang terjadi dalam flash chamber pada setiap tahap mengalir

melalui pemisah kabut, dan mengeluarkan panas laten ke dalam tabung

penukar panas sementara air laut mengalir melalui bagian dalam dan

kemudian uap berkondensasi. Air yang terkondensasi dikumpulkan dalam

penampung dan kemudian dipompa keluar sebagai air tawar. Lalu

kemudian

2. Reverse Osmosis System

Pada proses dengan membran, pemisahan air dari pengotornya didasarkan

pada proses penyaringan dengan skala molekul. Di dalam proses desalinasi

air laut dengan sistem osmosis balik, tidak memungkinkan untuk

memisahkan seluruh garam dari air lautnya, karena akan membutuhkan

tekanan yang sangat tinggi sekali.

Proses reverse osmosis tidak hanya dilakukan pada air laut, akan tetapi

juga pada proses pemurnian air tawar. Pada proses desalinasi air laut

dengan proses reverse osmosis, proses akan menjadi lebih kompleks jika

dibandingkan dengan proses reverse osmosis dengan menggunakan air

tawar. Air laut yang akan dilakukan proses reverse osmosis harus terlebih

dahulu dilakukan pre-treatment, atau harus diolah terlebih dahulu. Karena

air laut masih mengandung berbagai partikel padatan tersuspensi, mineral,

bahkan makhluk hidup kecil seperti plankton.

Proses pre-treatment

Air yag telah dipompa dari laut dialirkan ke tangki reaktor sambil diinjeksi

dengan larutan klorin agar zat besi atau mangan yang larut dalam air

tersebut dapat dioksidasi menjadi senyawa yang tak larut air. Penambahan

klorin pada air laut juga dapat membunuh bakteri atau makhluk hidup

kecil lainnya yang dapat menyumbat membran.

 

Dari tangki reaktor, air dialirkan ke saringan agar partikel halus, plankton

dan lainnya dapat disaring. Kemudian air dialirkan ke filter penghilangan

warna, dan kemudian dialirkan menuju filter cartridge.

Setelah air laut diolah pada pre-treatment, air dimasukkan ke alat reverse

osmosis dengan pompa yang bertekanan sangat tinggi yaitu sekitar 55

hingga 85 bar, tergantunga dari suhu air dan kadar garamnya. Air yang

keluar pada sisi lain dari membrane RO berupa air tawar dan air asin yang

berkadar garam sangat tinggi atau sering disebut brine water. Air tawar

selanjutnya dialirkan ke tahapan post treatment untuk diolah kembali agar

sesuai dengan standar yang diinginkan. Sedang brine water dibuang

melalui Energy Recovery Device. Aliran Brine Water ini masih memiliki

tekanan yang tinggi. Tekanan yang tinggi ini dimanfaatkan oleh Energy

Recovery Device untuk membantu pompa bertekanan tinggi sehingga tidak

terlalu besar memakan daya listrik. Karenanya desalinasi dengan tekonlogi

RO ini dianggap yang paling rendah konsumsi daya listriknya diantara

sistem desalinasi lainnya.

Berikut skema desalinasi yang memanfaatkan teknologi Reverse Osmosis

(RO).

BAB 3

PENUTUP

1. Kesimpulan

Bumi memiliki air yang sangat banyak, akan tetapi tidak dapat

dimanfaatkan secara langsung, melainkan harus diolah terlebih dahulu. Air

tersebut dapat diolah di instalasi pengolahan air. Instalasi pengolahan air

terdiri dari beberapa tahap, yaitu tahap koagulasi, tahap flokulasi, tahap

sedimentasi, dan tahap filtrasi. Pada air asin air harus terlebih dahulu

dilakukan proses desalinasi. Proses desain dan konstruksi dari instalasi

pengolahan air tidak boleh sembarangan. Pembangunan instalasi

pengolahan air harus mengacu kepada Standar Nasional Indonesia atau

standar internasional lain yang telah diakui secara luas. Peraturan standar

nasional Indonesia tersebut mengatur berbagai aspek dari konstruksi

instalasi pengolahan air, misalnya ketebalan pelat bak penampungan,

ukuran dari bak-bak tersebut. Pembangunan yang sesuai dengan standar

nasional Indonesia bertujuan agar tidak timbul pengaruh buruk bagi

lingkungan akibat pembangunan instalasi air tersebut.

Referensi

- SNI 6773-2008, Spesifikasi unit paket instalasi pengolahan air

- http://sanfordlegenda.blogspot.com/2012/11/Desalinasi-mengolah-air-laut-

menjadi-air-tawar.html

- https://aryansah.wordpress.com/2010/12/03/instalasi-pengolahan-air-

bersih/

- http://sanfordlegenda.blogspot.com/2012/10/Water-Treatment-Tahap-

tahap-pengolahan-air.html

- Saputri, Afrike Wahyuni. 2011. Evaluasi Instalasi Pengolahan Air Minum

(IPA) Babakan PDAM Tirta Kerta Rahardja Kota Tangerang. Skripsi

Sarjana. Universitas Indonesia. Depok