Depokers: Proses Pengolahan Air Sumur Untuk Kebutuhan Air Minum

A. PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan yang sangat vital bagi kehidupan manusia. Karena itu jika kebutuhan akan air tersebut belum tercukupi maka dapat memberikan dampak yang besar terhadap kerawanan kesehatan maupun sosial. Pengadaan air bersih di Indonesia khususnya untuk skala yang besar masih terpusat di daerah perkotaan, dan dikelola oleh Perusahan Air Minum (PAM) kota yang bersangkutan. Namun demikian secara nasional jumlahnya masih belum mencukupi dan dapat dikatakan relatif kecil yakni 16,08 % (1995). Untuk daerah yang belum mendapatkan pelayanan air bersih dari PAM umumnya mereka menggunakan air tanah (sumur), air sungai, air hujan, air sumber (mata air) dan lainnya.

Dari data ststistik 1995, prosentasi banyaknya rumah tangga dan sumber air minum yang digunakan di berbagai daerah di Indonesia sangat bervariasi tergantung dari kondisi geografisnya. Secara nasional yakni sebagai berikut : Yang menggunakan air leding (PAM) 16,08 %, air tanah dengan memakai pompa 11,61 %, air sumur (perigi) 49,92 %, mata air (air sumber) 13,92 %, air sungai 4,91 %, air hujan 2,62 % dan lainnya 0,80 %.

Permasalahan yang timbul yakni sering dijumpai bahwa kulaitas air tanah maupun air sungai yang digunakan masyarakat kurang memenuhi syarat sebagai air minum yang sehat bahkan di beberapa tempat bahkan tidak layak untuk diminum. Air yang layak diminum, mempunyai standar persyaratan tertentu yakni persyaratan fisis, kimiawi dan bakteriologis, dan syarat tersebut merupakan satu kesatuan. Jadi jika ada satu saja parameter yang tidak memenuhi syarat maka air tesebut tidak layak untuk diminum. Pemakaian air minum yang tidak memenuhi standar kualitas tersebut dapat menimbulkan gangguan kesehatan, baik secara langsung dan cepat maupun tidak langsung dan secara perlahan.

Air tanah sering mengandung zat besi (Fe) dan Mangan (Mn) cukup besar. Adanya kandungan Fe dan Mn dalam air menyebabkan warna air tersebut berubah menjadi kuning-coklat setelah beberapa saat kontak dengan udara. Disamping dapat mengganggu kesehatan juga menimbulkan bau yang kurang enak serta menyebabkan warna kuning pada diding bak serta bercak-bercak kuning pada pakaian. Oleh karena itu menurut PP No.20 Tahun 1990 tersebut, kadar (Fe) dalam air minum maksimum yang dibolehkan adalah 0,3 mg/lt, dan kadar Mangan (Mn) dalam air minum yang dibolehkan adalah 0,1 mg/lt.

Untuk menanggulangi masalah tersebut, salah satu alternatif yakni dengan cara mengolah air tanah atau air sumur sehingga didapatkan air dengan kualitas yang memenuhi syarat kesehatan. Untuk mengatasi permasalahan tersebut di atas, Kelompok Pengkajian Sistem Pengelolaan Air, Kedeputian Bidang Analisis Sistem, BPP Teknologi, telah mengembangkan teknologi untuk mengolah air sumur menjadi air yang dapat langsung diminum tanpa dimasak terlebih dahulu. Unit alat tersebut terdiri dari antara lain : pompa air baku, filter bertekanan, filter mangan zeolit, filter karbon aktif, cartridge filter dan sterilisator ultra violet. Unit alat tersebut dapat dirancang sesuai dengan kapasitas yang diinginkan.

1. Persyaratan Air Minum

a. Persyaratan fisik air minum

· Air harus jernih tdk keruh

· Tidak berwana

· Rasanya tawar

· Temperature normal ( 20-26 0c)

· Tidak mengandung padatan

b. Persyaratan kimia

· PH netral

· Tdk mengandung bahan kimia beracun

· Tdk mengandung garam dan ion-ion logam

· Kesadahan rendah

· Tidak mengandung bahan organic

c. Persyaratan mikrobioligis

· Tidak mengandung bakteri pathogen

· Tidak mengandung baklteri non pathogen

d. Persyaratan radio aktif

2. Kriteria dan Standar kualitas air

Kriteria dan standar kualitas air didasarkan atas :

· Kesehatan : logam dan logam berat, anorganik (nitrit), zat organic

· Estetika : bau, rasa, warna

· Teknis : the best technology available atau best practical technology

· Toksisitas : efek racun

· Polusi : mencegah teremisinya pencemar ke lingkungan

· Ekonomi : kerugian-kerugian ekonomi

Standar air minum di indonesia : diterapkan untuk sumber air minum (air baku) dan air minum sehingga tidak akan menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan manusia Standar sumber air minum (air baku) : PP 82/2001 Standar air minum : Keputusan Menkes No. 907/2002

Kriteria air minum :

· Kualitas : memenuhi persyaratan agar berfungsi secara baik dalam penggunanya

· Kuantitas : memenuhi kebutuhan agar jumlahnya cukup sesuai kebutuhan

· Kontinuitas : tersedia dan terjangkau setiap saat

Kualitas :

· Kualitas fisik : bau, rasa, warna, suhu dan kekeruhan

· Kualitas kimiawi :

· Anorganik : ditoleransi hingga batas-batas tertentu, terutama dampaknya terhadap kesehatan. Contoh maksimum konsentrasi Cu = 1 mg/l, Zn = 5 mg/l

· Organik : dibatasi karena dapat bersifat toksik (baik karsinogen, maupun npn-karsigen), seperti senyawa aktif pembentukan pestisida dll

· Kualitas biologi : indikator pencemaran air oleh aktivitas domestik, contoh : bakteri eschericia coli

· Kualitas radioaktif : bebasdari zat radioaktif

3. Syarat Sumber Air

Syarat sumber air, terpenuhi :

· Kuantitas : jumlah

· Kualitas : mutu

· Kontinuitas : ketersediaan air

Sumber-sumber air :

· Air hujan : Kurang mineral, Tergantung musim

· Air tanah :

· Dangkal : kuantitas terbatas, kualitas tergantung air permukaan, kontinuitas tergantung infiltrasi Dalam : kuantitas relatif cukup, kualitas cukup baik, namun kontinuitas tidak terjamin

· Mata air : kuantitas kecil, kualitas relatif bagus, kontinuitas belum tentu terjamin

· Air permukaan :

· Sungai : kuantitas dapat diandalkan, namun kualitasnya sedang-buruk, kontinuitas membutuhkan studi hidrologi

· Danau

· Laut : membutuhkan teknologi tinggi

4. Jenis Pengolahan Air Bersih

· Jenis pengolahan air bersih secara umum:

· Penjernihan : bertujuan menurunkan kekeruhan, Fe dan Mn

· Pelunakan : bertujuan menurunkan kesadahan air

· Desinfeksi : bertujuan membunuh bakteri pathogen

Jenis proses pengolahan air bersih:

· Secara fisika : tidak ada penambahan zat kimia (aditif), contoh: pengendapan, filtrasi, adsorpsi, dll Secara kimiawi : penambahan bahan kimia sehingga terjadi reaksi kimia. Contoh penyisihan logam berat, pelunakan, netralisasi, klorinasi, ozonisasi, UV, dsb

· Secara biologi : memanfaatkan aktivitas mikroorganisme. Contoh saringan pasir lambat

Penjenihan Air

· Karakteristik tipikal air permukaan di indonesia adalah masalah kekeruhan, yang berfluktuasi tergantung musim. Sehingga sasaran utama adalah "jernih"

· Rangkaian proses penjernihan _ tergatung dari:

Suspensi koloidal:

· Stabil sehingga sulit diendapkan

· Ukuran 10-3 – 10-6 mm, memiliki kecepatan mengendap sekitar 1 mm/jam sampai 1 mm/tahun

Non koloidal dapat terendapkan (settleable):

· Tidak stabil

· Siap untuk mengendap

· Proses penjernihan air akan melibatkan unit-unit operasi dan proses berdasarkan sifat fisik dan kimia dari koloid

Konfigurasi penjernihan air

· Koloid dengan kekeruhan tinggi conditioning → koagulasi + flukolasi → sedimentasi → filtrasi → distribusi → desinfeksi

· Koloid dengan kekeruhan sedang atau rendah: conditioning → koagulasi + flokulasi → filtrasi → distribusi → desinfeksi _

· Koloid dengan kekeruhan rendah: conditioning → saringan pasir lambat → desinfeksi

Non koloid:

· Filtrasi langsung (direct filtration)

· Pengendapan langsung (direct sedimentation)

· Kombinasi filtrasi dan sedimentasi

2. Tujuan Dan Sasaran

Tujuan teknologi pengolahan air ini adalah unutk meningkatkan kesehatan masyarakat, khususnya masyarakat yang masih menggunakan air tanah atau air sumur sebagai sumber kebutuhan air bersih. Sedangkan sasarannya adalah menyebar luaskan paket teknologi pengolahan air sumur siap minum kepada masyarakat yang memerlukan.

3. Manfaat

Unit alat pengolahan air ini dapat digunakan untuk meningkatkan kualitas air sumur atau air tanah sehingga langsung dapat diminum tanpa proses pemanasan. Unit alat ini sangat cocok digunakan untuk keperluan :

· Asrama

· Pesantren

· Pemukiman padat penduduk, dll

B. BAHAN

Bahan atau media yang digunakan yakni :

	Pasir silika, digunakan untuk media saringan atau filter pasir.
	Kerikil, digunakan sebagai lapisan penahan pada filter pasir, filter mangan zeolit maupun filter karbon aktif.
	Mangan zeolit, digunakan untuk media filter manggan zeolit yang berfungsi untuk menghilangkan zat besi atau zat mangan.
	Karbon aktif butiran (granular), digunakan untuk media filter karbon aktif yang berfungsi untuk menyerap polutan mikro yang ada di dalam air atau untuk menyerap zat warna dan bau.
	Kaporit, digunakan untuk mengoksidasi zat besi atau zat mangan menjadi bentuk oksida yang tak larut dalam air, sehingga dapat dipisahkan dengan cara penyaringan.

C. PERALATAN

Spesifikasi teknis peralatan (Kapasitas 10000 liter/hari)

Pompa Air Baku

Spesifikasi :

Type : DAB
Power : 250 Watt
Pressure : 4 Bars (max)
Section Head : 9 m
Jumlah : 1 unit

Pompa dosing

Spesifikasi :

Type : Chemtech 100/030
Tekanan : 7 Bars
Kapasitas : 4.7 lt/hour
Pump head : SAN
Diaphragm : Hypalon
Jumlah : 1 unit

Tangki Bahan Kimia

Spesifikasi :

Volume : 25 liter
Ukuran : 50 cm x 25 cm x 10 cm
Material of Contraction : Fiberglass Reinforced Plastic (FRP)
Jumlah : 1 unit

Tangki Reaktor

Spesifikasi :

Kapasitas : 0,5 – 1 M3/jam
Ukuran : 63 cm x 120 cm
Material : Mild Steel with Reinforced Fiber Plastic
Inlet/Outlet : 1 "
Jumlah : 1 unit

Saringan Pasir Cepat (Sand Filter)

Rangkaian saringan pasir cepat (sand filter), filter mangan zeolit dan filter karbon aktif.

Spesifikasi :

Tekanan : 3 Bars
Capacity : 1.4 – 1.8 m3 / jam
Ukuran :  10 inchi x 120 cm
Material : FRP
Pipa Inlet / outlet : ¾ inch
System : Semi automatic backwash
Media Filter : Pasir Silika
Media Penahan : Gravel
Number : 1 unit

Filter mangan Zeolit

Tabung filter pasir, tabung filter mangan zeolit dan tabung filter karbon aktif.

Spesifikasi :

Tekanan : 3 Bars
Capacity : 1.4 – 1.8 m3 / jam
Ukuran :  10 inchi x 120 cm
Material : FRP
Pipa Inlet / outlet : ¾ inch
System : Semi automatic backwash
Media Filter : Mangan Zeolit
Media Penahan : Gravel
Number : 1 unit

Filter Karbon Aktif

Tekanan : 3 Bars
Capacity : 1.4 – 1.8 m3 / jam
Ukuran : Æ10 inchi x 120 cm
Material : FRP
Pipa Inlet / outlet : ¾ inch
System : Semi automatic backwash
Media Filter : Karbon Aktif Granular
Media Penahan : Gravel
Number : 1 unit

Filter Cartridge

Filter Cartridge ukuran 0,5 mikron, kapasitas 5 -10 m3/hari.

Spesifikasi :

Tipe : Proklean PK-CP-1
Kapasitas : 20 Liter/menit
Tekanan maksimum : 125 Psi
Inlet/Outlet : 3/4"
Diameter pore : 0,5 mikron

Sterilisator Ultra Violet

Spesifikasi :

Kapasitas : 5 ton/day
Power : 40 watt
Jumlah : 1 unit

Alat Sterilisator Ultra Violet (UV)

D. CARA PEMBUATAN

Secara umum kualitas air sumur atau air tanah mempunyai karakteristik tertentu yang berbeda dengan kualitas air permukaan/sungai. Air tanah pada umumnya jernih,namun sering mengandung mineral-mineral atau garam-garam yang cukup tinggi, sebagai akibat dari pengaruh batuan dibawah tanah yang dilalui oleh air tanah. Pada air tanah dangkal, kualitas dan kuantitasnya dipengaruhi oleh kondisi lingkungan di permukaanya, dalam hal kuantitas sangat dipengaruhi oleh curah hujan setempat, sementara kualitasnya dipengaruhi oleh kondisi sanitasi disekitarnya.

Untuk mengolah air sumur menjadi air yang siap minum, proses pengolahannya adalah seperti ditunjukkan pada gambar 1. Air dari sumur dipompa dengan menggunakan pompa jet, sambil diinjeksi dengan larutan klorine atau kaporit dialirkan ke tangki reaktor. Dari tangki reaktor air dialirkan ke saringan pasir cepat untuk menyaring oksida besi atau oksida mangan yang terbentuk di dalam tangki reaktor. Setelah disaring dengan saringan pasir, air dialirkan ke filter mangan zeolit. Filter mangan zeolit berfungsi untuk menghilangkan zat besi atau mangan yang belum sempat teroksidasi oleh khlorine atau kaporit.

Gambar 1 : Diagram proses pengolahan air sumur siap mnum.

Dari filter mangan zeolit air selanjutnya dialirkan ke filter karbon aktif untuk menghilangkan polutan mikro misalnya zat organik, deterjen, bau, senyawa phenol, logam berat dan lain-lain. Setelah melalui filter karbon aktif air dialirkan ke filter cartrige ukuran 0,5 mikron untuk menghilangkan sisa partikel padatan yang ada di dalam air, sehingga air menjadi benar-benar jernih.

Selanjutnya air dialirkan ke sterilisator ultra violet agar seluruh bakteri atau mikroorganisme yang ada di dalam air dapat dibunuh secara sempurna. Air yang kelura dari sterilsator ultra violet merupakan air hasil olahan yang dapat langsung diminum.

1. Pembubuhan Kaporit/Khlorine

Fungsi pembubuhan kaporit adalah untuk mengoksidasi zat besi atau mangan yang ada di dalam air, serta untuk membunuh kuman atau bakteri coli. Reaksi oksidasi besi atau mangan oleh khlorine atau kaporit adalah sebagai berikut :

2 Fe²⁺ + Cl₂ + 6 H₂O ==> 2 Fe(OH)₃ + 2 Cl- + 6 H⁺

Mn²⁺ + Cl₂ + 2 H₂O ==> MnO₂ + 2 Cl- + 4 H⁺

Khlorine, Cl₂ dan ion hipokhlorit, (OCl)- adalah merupakan bahan oksidator yang kuat sehingga meskipun pada kondisi Ph rendah dan oksigen terlarut sedikit, dapat mengoksidasi dengan cepat. Berdasarkan reaksi tersebut di atas, maka untuk mengoksidasi setiap 1 mg/l zat besi dibutuhkan 0,64 mg/l khlorine dan setiap 1 mg/l mangan dibutuhkan 1,29 mg/l khlorine. Tetapi pada prakteknya, pemakaian khlorine ini lebih besar dari kebutuhan teoritis karena adanya reaksi-reaksi samping yang mengikutinya.

2. Saringan Pasir Dan Saringan Mangan Zeolit

Dari tangki reaktor air dialirkan ke saringan pasir cepat untuk menyaring oksida besi atau oksida mangan yang terbentuk di dalam tangki reaktor. Setelah disaring dengan saringan pasir, air dialirkan ke filter mangan zeolit. Filter mangan zeolit berfungsi untuk menghilangkan zat besi atau mangan yang belum sempat teroksidasi oleh khlorine atau kaporit. Mangan Zeolit berfungsi sebagai katalis dan pada waktu yang bersamaan besi dan mangan yang ada dalam air teroksidasi menjadi bentuk ferri-oksida dan mangandioksida yang tak larut dalam air. Reaksinya adalah sebagai berikut :

K₂Z.MnO.Mn₂O₇ + 4 Fe(HCO₃)₂ ==> K₂Z + 3 MnO₂ + 2 Fe₂O₃ + 8 CO₂ + 4 H₂O

K₂Z.MnO.Mn₂O₇ + 2 Mn(HCO₃)₂ ==> K₂Z + 5 MnO₂ + 4 CO₂ + 2 H₂O

Reaksi penghilangan besi dan mangan dengan mangan zeoite tidak sama dengan proses pertukaran ion, tetapi merupakan reaksi dari Fe²⁺ dan Mn²⁺ dengan oksida mangan tinggi (higher mangan oxide). Filtrat yang terjadi mengandung ferri-oksida dan mangan-dioksida yang tak larut dalam air dan dapat dipisahkan dengan pengendapan dan penyaringan. Selama proses berlangsung kemampunan reaksinya makin lama makin berkurang dan akhirnya menjadi jenuh. Untuk regenerasinya dapat dilakukan dengan menambahkan larutan Kaliumpermanganat ke dalam mangan zeolite yang telah jenuh tersebut sehingga akan terbentuk lagi mangan zeolite (K₂Z.MnO.Mn₂O₇).

Pengisian Bahan Media

3. Saringan Karbon Aktif

Dari filter mangan zeolit air selanjutnya dialirkan ke filter karbon aktif. Filter karbon aktif ini berfungsi untuk menghilangkan polutan mikro misalnya zat organik, deterjen, bau, senyawa phenol serta untuk menyerap logam berat dan lain-lain. Pada saringan arang aktif ini terjadi proses adsorpsi, yaitu proses penyerapan zat-zat yang akan dihilangkan oleh permukaan arang aktif. Apabila seluruh permukaan arang aktif sudah jenuh, atau sudah tidak mampu lagi menyerap maka proses penyerapan akan berhenti, dan pada saat ini arang aktif harus diganti dengan arang aktif yang baru.

4. Sterilisator Ultra Violet

Selanjutnya air dialirkan ke sterilisator ultra violet agar seluruh bakteri atau mikroorganisme yang ada di dalam air dapat dibunuh secara sempurna. Air yang keluar dari sterilsator ultra violet merupakan air hasil olahan yang dapat langsung diminum.

Pemasangan Pipa Dan Perakitan Alat

Pemasangan Bak Penampung Air Hasil Olahan

E. HASIL YANG PERNAH DICAPAI

Uni percontohan alat pengolahan air sumur siap minum tersebut telah dibangun dan digunakan di Kelurahan Menteng Trenggulun, Jakarta Pusat dan sampai saat ini masih beroperasi dengan baik.