PENGOLAHAN AIR MINUM

PENGOLAHAN AIR MINUM

A.     Pengertian dan Prinsip Pengolahan Air

Pengolahan air minum merupakan upaya  untuk mendapatkan air yang bersih dan sehat sesuai dengan standar mutu air untuk kesehatan. Standar baku mutu air minum ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 01 tahun 1975 tentang Syarat – syarat dan Pengawasan Kualitas Air Minum. Ketentuan standar mutu air minum dapat dilihat pada tabel 1.

Proses pengolahan air minum merupakan proses perubahan sifat fisik, kimia, dan biologi air baku agar memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air minum. Tujuan dan kegiatan pengolahan air minum adalah :

a)      menurunkan kekeruhan,

b)      mengurangi bau, rasa, dan warna,

c)      menurunkan dan mematikan mikroorganisme,

d)      mengurangi kadar bahan-bahan yang terlarut dalam air,

e)      menurunkan kesadahan, dan

f)        memperbaiki derajat keasaman ( pH ).

Pengolahan air dapat dilakukan secara individu maupun kolektif. Dengan berkembangnya penduduk dan teknologi diperkotaan, pengolahan air khusus dilakukan oleh perusahaan air minum ( PAM ). Selain mengolah air, PAM juga mendistribusikannya ke rumah-rumah penduduk. Namun sebaliknya, di desa belum ada perusahaan yang khusus mengolah dan mendistribusikan  air bersih. Oleh karena itu, jika terdapat air yang kualitasnya kurang baik perlu dilakukan pengolahan dengan teknik sederhana dan tepat guna sesuai dengan bahan yang ada di lokasi.

Proses kimia pada pengolahan air minum diantaranya meliputi koagulasi, aerasi, reduksi, dan oksidasi. Semua proses kimia tersebut dapat dilakukan secara sederhana ataupun dengan menggunakan teknik modern.

Pengolahan air secara biologi untuk mematikan patogen dapat berlangsung bersama-sama dengan reaksi kimia dan fisika atau secara khusus dengan pemberian desinfektan. Cara yang paling sederhana untuk mematikan mikroorganisme yaitu dengan pemanasan sampai 100⁰ C.

B.     Prinsip Dasar Pengolahan Air di Pedesaan

Prinsip dasar pengolahan  air di pedesaan meliputi beberapa aspek berikut ini :

1.      Bersifat tepat guna dan sesuai dengan kondisi, lingkungan fisik, maupun sosial budaya masyarakat setempat

2.      Pengoperasiannya mudah dan sederhana

3.      Bahan-bahan yang digunakan berharga murah

4.      Bahan-bahan yang digunakan tersedia di lokasi dan mudah diperoleh

5.      Efektif, memiliki daya pembersih yang besar untuk memurnikan air.

C.     Pengolahan Air Secara Fisika

Pengolahan secara fisika yang mudah dilakukan di pedesaan adalah penyaringan (filtrasi), pengendapan (sedimentasi), dan absorpsi.

1.      Penyaringan (filtrasi)

Penyaringan merupakan proses  pemisahan antara padatan/koloid dengan cairan. Proses penyaringan bisa merupakan  proses awal (primary treatment) atau penyaringan dari proses sebelumnya, misalnya penyaringan dari hasil koagulasi. Bahan padatan umumnya dapat dilihat langsung  terapung seperti potongan kayu atau potongan sayuran. Bahan padatan berupa logam, tulang, bulu atau daun dapat disaring secara kasar atau sedang melalui proses awal (primary treatment).

Apabila air olahan yang akan disaring berupa cairan yang mengandung butiran halus atau bahan-bahan yang larut maka sebelum proses penyaringan sebaliknya dilakukan proses koagulasi atau netralisasi yang menghasilkan endapan. Dengan demikian, bahan-bahan tersebut dapat dipisahkan  dari cairan  melalui filtrasi. Apabila air olahan mempunyai padatan dengan ukuran seragam maka saringan yang digunakan  adalah single medium. Sebaliknya, bila ukuran padatan  beragam maka digunakan saringan dual medium atau three medium. Penyaringan air olahan yang mengandung padatan beragam dari ukuran besar sampai kecil/halus dilakukan dengan cara membuat saringan bertingkat, yaitu saringan kasar, saringan sedang, sampai saringan halus.

Untuk merancang sistem penyaringan ini perlu adanya penelitian terlebih dahulu terhadap beberapa faktor berikut.

a.       Jenis limbahan yang padat ( terapung atau tenggelam ).

b.      Ukuran padatan: ukuran yang kecil dan ukuran yang terbesar.

c.       Perbandingan ukuran kotoran padatan besar dan kecil.

d.      Debit air olahan yang akan diolah.

Bentuk dan jenis saringan bermacam-macam. Penyaringan bahan padatan kasar menggunakan saringan berukuran 5-20 mm², sedangkan padatan yang halus (hiperfiltrasi) dapat menggunakan saringan yang lebih halus lagi. Saringan ini diusahakan mudah diangkat dan dibersihkan.

Bahan untuk penyaringan kasar dapat terbuat dari logam tahan karat seperti stainless steel, kawat tembaga, batu kerikil, batu bata, karbon aktif (arang batok kelapa). Penyaringan untuk padatan yang halus dapat menggunakan kain poliester atau pasir.

Jenis saringan yang bisa digunakan adalah saringan bergetar, barscreens racks, dan bak penyaringan pasir lambat. Jenis saringan yang banyak digunakan adalah saringan bak pasir dan batuan. Saringan pasir menggunakan batu kerikil dan pasir. Pasir yang baik untuk penyaringan adalah pasir kuarsa.

Jenis saringan menurut kontruksinya dibedakan menjadi saringan miring, saringan pembawa, saringan sentrifugal, dan drum berputar. Kecepatan penyaringan dikelompokkan menjadi tiga, yaitu filtrasi lambat (0,2-2 liter/menit/ft²), filtrasi cepat (4-8 liter/menit/ft²) dan filtrasi sangat cepat (12-60 liter/menit/ft²). Menurut tipenya, saringan dibedakan menjadi tiga.

a.       Single medium: Saringan untuk menyaring air yang mengandung padatan dengan ukuran seragam.

b.      Dual medium: saringan untuk menyaring air limbah yang didominasi oleh dua ukuran padatan.

c.       Three medium: saringan untuk menyaring air limbah yang mengandung padatan dengan ukuran beragam.

Ukuran pasir menurut klasifikasi USDA (1938) dibagi menjadi :

a.       Pasir sangat kasar (very coarse sand): 2,0-1,0 mm,

b.      Pasir kasar (coarse sand): 1,0-0,5 mm,

c.       Pasir sedang (medium sand): 0,5-0,25 mm,

d.      Pasir halus (fine sand): 0,25-0,1 mm,

e.       Pasir sangat halus (very fine sand): 0,1-0,05 mm.

Sistem air olahan dalam sistem filtrasi terdiri dari beberapa macam. Penentuan aliran ini memperhatikan sifat dari limbah padat yang akan difiltrasi. Sistem aliran tersebut dibagi menjadi empat sistem, yaitu aliran horizontal (horizontal filtration), aliran gravitasi (gravitation filtration), aliran dari bawah ke atas (up flow filtration), dan aliran ganda (biflow filtration).

2.      Sedimentasi (Pengendapan)

Sendimentasi merupakan proses pengendapan bahan padat dari air olahan. Proses sendimentasi bisa terjadi bila air limbah mempunyai berat jenis lebih besar daripada air sehingga mudah tenggelam.

Proses pengendapan ada yang bisa terjadi langsung, tetapi ada pula yang memerlukan proses pendahuluan seperti koagulasi atau reaksi kimia. Prinsip sendimentasi adalah pemisahan bagian padat dengan memanfaatkan gaya gravitasi sehingga bagian yang padat berada di dasar kolam pengendapan sedangkan air murni diatas.

3.      Absorpsi dan Adsorpsi

Absorpsi merupakan proses penyerapan bahan-bahan tertentu. Dengan penyerapan tersebut air menjadi jernih karena zat-zat di dalamnya diikat oleh absorben.

Absorpsi umumnya menggunakan bahan absorben dari karbon aktif. Pemakaiannya dengan cara membubuhkan karbon aktif bubuk kedalam air olahan atau dengan cara menyalurkan  air melalui saringan yang medianya terbuat dari karbon aktif kasar. Sistem ini efektif untuk mengurangi warna serta menghilangkan bau dan rasa. Proses kerja penyerapan (absorpsi) yaitu penyerapan ion-ion bebas didalam air yang dilakukan oleh absorben. Sebagai contoh yaitu penyerapan ion oleh karbon aktif.

Adsorpsi merupakan penangkapan/pengikatan ion-ion bebas didalam air oleh adsorben. Contoh zat yang digunakan untuk proses adsorpsi adalah zeolit dan resin yang merupakan polimerisasi dari polihidrik fenol dengan formaldehid. Sebagai contoh pengikatan ion Ca²⁺ dan Na⁺ seperti berikut

Setiap gram resin  dapat mengadsorpsi asam 4-9 mev (milliequivalen). Banyaknya adsorben yang diperlukan tergantung konsentrasi larutan. Semakin tinggi konsentrasi larutan maka semakin besar pula adsorben yang diperlukan untk menjernihkan air.

Adsorben yang umum digunakan adalah karbon aktif karena adsorpsi oleh karbon aktfi cocok untuk pengolahan air olahan yang mengandung fenol dan bahan yang memiliki berat molekul tinggi. Karbon aktif yang digunakan dapat berbentuk granular atau sebuk dengan waktu kontak 30 menit dalam tangki pengolahan yang dilengkapi dengan penganduk. Setiap gram karbon aktif dapat mengadsorpsi 0,4-0,9 g fenol. Karbon aktif biasanya dibuat dari onthracile, bituminuos, petroluem coke, dan arang tempurung kelapa atau arang kayu.

Aplikasi aborpsi yaitu dengan cara mencampurkan absorben dengan serbuk karbon aktif atau dengan cara menjadi karbon ktif sebagai media filtrasi (filtration bed). Apabila absorben dicampurkan dengan serbuk karbon aktif maka selanjutnya larutan disaring. Namun, apabila karbon aktif digunakan sebagai media penyaring maka dipilih karbon aktif yang berbentuk granular dan secara berkala harus dicuci atau diganti dengan yang baru. Di samping dapat mengabsorpsi fenol, karbon aktif juga dapat mengabsorpsi racun can mokroorganisme.

4.      Elektrodialisis

Elektrodialisis merupakan proses pemisahan ion-ion yang larut di dalam air dengan memberikan dua kutub listrik yang berlawanan dari arus searah (direct curret, DC). Ion positif akan bergerak ke kutub negatif (katoda), sedangkan ion negatif akan bergerak ke kutub positif (anoda).

Pada kutub positif (anoda), ion negatif akan melepaskan elekronnya sehingga menjadi molekul yang berbentuk gas ataupun padat yang tidak larut dalam air. Hal ini memungkinkan terjadinya pengendapan.

D.    Pengolahan Air Secara Kimia

1.      Koagulasi

Koagulasi merupakan proses pengumpulan melalui reaksi kimia. Reaksi koagulasi dapat berjalan dengan membutuhkan zat pereaksi (koagulan) sesuai dengan zat yang terlarut. Koagulan yang banyak digunakan adalah kapur, tawas dan kaporit. Pertimbangannya karena garam – garam Ca, Fe, dan Al bersifat tidak larut dalam air sehingga mampu mengendap bila bertemu dengan sisa-sisa basa. Proses ini digambarkan sebagai berikut.

Banyaknya koagulan tergantung pada jenis dan konsentrasi ion-ion yang larut dalam air olahan serta konsentrasi yang diharapkan sesuai dengan standar  baku. Untuk mempercepat proses koagulasi dalam air limbah maka dilakukan pengadukan dengan mixer statis maupun rapid mixer.

2.      Aerasi

Aerasi merupakan suatu sistem oksigenasi melalui penangkapan O₂ dari udara pada air olahan yang akan diproses. Pemasukan oksigen ini bertujuan agar O₂ di udara dapat bereaksi dengan kation yang ada di dalam air olahan. Reaksi kation dan oksigen menghasilkan oksidasi logam yang sukar larut dalam air sehingga dapat mengendap.

Proses aerasi terutama untuk menurunkan kadar besi (Fe) dan magnesium (Mg). kation Fe²⁺ atau Mg²⁺ bila disemburkan ke udara akan membentuk oksida Fe₂O₃ dan MgO. Proses aerasi harus diikuti oleh proses filtrasi atau pengendapan. Skema sistem aerasi seperti yang diilustrasikan oleh gambar 8.

E.     Pengolahan Air Secara Mikrobiologi

Upaya memperbaiki mikrobiologi air minum yang paling konvensional adalah dengan cara mematikan mikroorganisme. Proses ini bisa dilakukan sekaligus dengan proses koagulasi ataupun melalui praktek sederhana dengan cara mendidihkan air hingga mencapai suhu 100⁰ C.

PENGOLAHAN AIR UNTUK

AIR  MINUM