Rabu, 27 April 2011

WATER TREATMENT


BAB 1
PENDAHULUAN

1.1         Latar Belakang
Indonesia yang memiliki wilayah perairan yang lebih luas dibandingkan dengan daratannya, yaitu sekitar 2/3 daratannya dan juga memiliki curah hujan yang tinggi, maka seharusnya Indonesia tidak memiliki masalah dalam hal ketersediaan air bersih untuk masyarakatnya. Namun pada kenyataannya di beberapa daerah di Indonesia memiliki masalah dengan ketersediaan air bersih dan hal tersebut masih menjadi masalah utama yang disoroti oleh pemerintah.
Bagi manusia, air minum adalah salah satu kebutuhan utama, untuk kebutuhan sehari – hari seperti minum, mandi, cuci, dan sebagainya. Air yang ideal dan memenuhi standar kualitas untuk digunakan dalam kehidupan sehari – hari adalah air yang jernih, tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, tidak mengandung kuman dan zat-zat yang berbahaya. Tujuannya adalah mencegah terjadinya serta meluasnya penyakit bawaan air (water-borne-diseases).
Di negara maju standar air minum sudah sangat tinggi, sehingga tersedia air yang siap minum dimana saja (potable water). Sedang di Indonesia, kualitas air minum yang memenuhi syarat belum dapat tercapai, sehingga sistem penyediaan air minum yang disediakan oleh PDAM baru disebut air bersih bukan air minum. Pemakaian air bersih penduduk perkotaan di Indonesia secara langsung 100-200 liter/orang/hari dan pelayanan dengan keran umum 20-40 liter/orang/hari.
Di sini yang akan dibahas bukan mengenai perbandingan standar air minum di Negara maju dengan di Indonesia. Namun lebih menekankan seperti apa proses produksi air yang layak pakai dalam kehidupan sehari – hari dan standar air yang bagaimana yang layak untuk digunakan untuk kehidupan sehari – hari. Karena mengingat di Indonesia terdapat banyak sekali perusahaan – perusahaan yang memproduksi air. Dari mulai perusahaan kecil, menengah, hingga perusahaan besar.

1.2         Rumusan Masalah
Melihat dari latar belakang penulisan, maka rumusan masalah makalah dengan judul pengolahan air ini adalah :
1.        Karakter dan standar seperti apa yang harus dimiliki oleh air agar layak dan dapat digunakan oleh manusia untuk kebutuhan sehari - hari ?
2.        Bagaimana proses pengolahan air, agar air dapat dan layak digunakan untuk kebutuhan sehari – hari manusia ?
3.        Bagaimana pendistribusian air yang telah diolah agar sampai kepada masyarakat ?

1.3         Tujuan Penulisan
1.        Untuk mengetahui karakter dan standar yang harus dimiliki oleh air agar dapat digunakan untuk kebutuhan sehari – hari oleh manusia.
2.        Untuk mengetahui proses dan tahapan yang perlu dilakukan agar dapat menghasilkan air yang layak untuk digunakan dalam kehidupan sehari – hari.
3.        Untuk mengetahui proses pendistribusian air, sehingga sampai kepada masyarakat dan siap digunakan.

1.4         Manfaat Penulisan
Dengan penulisan ini kita dapat mengetahui apa yang disebut air bersih dan apa yang disebut dengan air yang layak digunakan untuk kehidupan sehari – hari. Selain itu, dengan penulisan ini kita dapat mengetahui proses seperti apa yang diperlukan dalam pengolahan air dan kita dapat mengetahui tahapan – tahapan apa saja yang dilakukan dalam pengolahan air.
Lalu dengan penulisan ini kita juga dapat mengetahui bagaimana proses dari pendistribusian air yang sudah siap digunakan kepada masyarakat luas.
 BAB 2
LANDASAN TEORI

2.1         Sifat – Sifat Air
1.        Sifat Fisik
Sifat – sifat fisik yang dimiliki oleh air dapat dilihat dalam tabel 1.1 di bawah ini.

Tabel 1.1
Rumus Molekul
H2O
Massa Molar
18.02 g/mol
Volume Molar
55,5 mol/L
Kerapatan pada fasa
1000 kg/m³ (liquid),  917 kg/m³ (solid)
Titik leleh
0˚C (273,15 K) (32˚F)
Titik didih
100˚C (373,15 K) (212˚F)
Titk beku
0˚C pada 1 atm
Titik Triple
273,16 K pada 4,6 torr
Kalor Jenis
4186 J/(kg.K)
Tegangan Permukaan
73 dyne/cm pada 20˚C
Tekanan uap
0,0212 atm pada 20˚C
Kalor penguapan
40,63 kJ/mol
Kalor pembentukan
6,013kJ/mol
Kapasitas kalor
4,22 kJ/kg K
Konstanta dielektrik
78,54 pada 25˚C
Viskositas
1,002 centipoise pada 20˚C
Kondiukivitas panas
0,60 W/m K (T=293 K)
Kalor pelelehan
3,34 x 105 J/kg
Temperatur kritis
647 K
Tekanan Kritis
22,1 x 106 Pa
Kecepatan Suara
1480 m/s (T= 293 K)
Permitivitas relatif
80 (T= 298 K)
Indels refraksi (relatif terhadap udara)
1,31 (es; 598 nm; T=273 K; p= p0)
1,34 (air; 430-490 nm; T=293 K; p= p0)
1,33 (air; 590-690 nm; T=293 K; p=p0)

Sifat – sifat fisik yang lainnya yaitu :
1.         Tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau
2.         Memilki 3 fasa yang berbeda : cair, gas, dan padat pada temperature normal di bumi.
3.         Dapat menyerap sejumlah kalor karena memiliki kalor jenis yang tinggi.
4.         Mempunyai tegangan permukaan yang sangat tinggi.
5.         Air adalah plarut yang baik karena kepolarannya,konatanta dielektrik yang tinggi dan ukurannya yang kecil, terutama untuk senyawa ionik dan garam yang polar
6.         Air mempunyai titik didih yang tinggi
7.         Air mempunyai massa jenis yang lebih kecil dakam keadaan beku bila dibandingkan dengan keadaan cair, karena sifat ini maka di bagian dalam lautan meskipun suhunya turun tetap berbentuk cair yang memungkinkan makhluk hidup tetap hidup.

2.        Sifat Kimia
Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H2O. satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) and temperatur 273,15 K (0 °C). Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting, yang memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik.
Keadaan air yang berbentuk cair merupakan suatu keadaan yang tidak umum dalam kondisi normal, terlebih lagi dengan memperhatikan hubungan antara hidrida-hidrida lain yang mirip dalam kolom oksigen pada tabel periodik, yang mengisyaratkan bahwa air seharusnya berbentuk gas, sebagaimana hidrogen sulfida. Dengan memperhatikan tabel periodik, terlihat bahwa unsur-unsur yang mengelilingi oksigen adalah nitrogen, flor, dan fosfor, sulfur dan klor. Semua elemen-elemen ini apabila berikatan dengan hidrogen akan menghasilkan gas pada temperatur dan tekanan normal. Alasan mengapa hidrogen berikatan dengan oksigen membentuk fasa berkeadaan cair, adalah karena oksigen lebih bersifat elektronegatif ketimbang elemen-elemen lain tersebut (kecuali flor). Tarikan atom oksigen pada elektron-elektron ikatan jauh lebih kuat dari pada yang dilakukan oleh atom hidrogen, meninggalkan jumlah muatan positif pada kedua atom hidrogen, dan jumlah muatan negatif pada atom oksigen. Adanya muatan pada tiap-tiap atom tersebut membuat molekul air memiliki sejumlah momen dipol. Gaya tarik-menarik listrik antar molekul-molekul air akibat adanya dipol ini membuat masing-masing molekul saling berdekatan, membuatnya sulit untuk dipisahkan dan yang pada akhirnya menaikkan titik didih air. Gaya tarik-menarik ini disebut sebagai ikatan hidrogen.
Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air melarutkan banyak zat kimia. Air berada dalam kesetimbangan dinamis antara fase cair dan padat di bawah tekanan dan temperatur standar. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai sebuah ion hidrogen (H+) yang berasosiasi (berikatan) dengan sebuah ion hidroksida (OH-).

1.      Zat padat terlarut Total (ion keseimbangan)
- Mayor konstituen (1-1000 mg / L): Natrium, kalsium, magnesium, bikarbonat, sulfat, klorida.
- Constituens sekunder (0.01-10 mg / L): besi, strontium, kalium, karbonat, nitrat, flouride, boron, silika

2.      Alkalinitas: jumlah ion dalam air yang akan bereaksi dengan ion hidrogen
Sumber : bikarbonat (HCO3-), karbonat (CO32-), hidroksida (OH-), HSiO3- ,H2BO3-, dll.
3.      Kesadahan (Hardness) yaitu konsentrasi kation logam dalam larutan.
Dalam kondisi supersaturasi (sangat jenuh) akan bereaksi dengan anion membentuk endapan.
4.      Florida
5.      Logam _ karsinogenik
6.      Zat organik
BOD (Biochemical Oxygen Demand) adalah jumlah oksigen yang digunakan oleh mikroba untuk mengkonsumsi zat organic.
7.      Nutrisi yang diperlukan untuk pertumbuhan, seperti karbon, nitrogen, dan fosfor.

2.2         Sumber Air
Volume air bumi mencapai 1,4 miliyar km³ (70% dari permukaan bumi), namun yang banyak digunakan dalam produksi air, baik air minum atau sebagai air PAM adalah air tanah dan air permukaan yang biasanya berasal dari air hujan.
1.        Air tanah
Air tanah di bumi ini tersedia kurang lebih sebanyak 0,72% dari seluruh sumber air yang ada di bumi. Air tanah merupakan air yang terdapat pada pori – pori tanah, pasir, kerikil, maupun batuan yang telah jenuh terisi oleh air. Air tanah terbagi menjadi 2 yaitu akifer tak tertekan dan akifer tertekan. Akifer tak tertekan (unconfined aquifer) merupakan bagian yang  mendapat air dari infiltrasi. Sedangkan akifer tertekan (confined aquifer) terdapat diantara lapisan yang kurang permeabel. Dan airnya berasal dari daerah pengisian atau resapan di perbukitan. Jumlah air bawah tanah 40 kali lebih banyak daripada air permukaan, tetapi penyebarannya tidak merata dengan pergerakan sangat lambat sekitar 1 meter/ tahun.  Muka air tanah akan naik pada musim hujan dan turun pada saat musim kemarau.
2.        Air permukaan
Air permukaan di bumi ini jumlahnya lebih sedikit dibandingkan dengan air tanah yaitu hanya sekitar 0.0001% dari jumlah sumber air keseluruhan di bmi. Perairan di permukaan dapat terbentuk oleh air hujan yang tertampung oleh bagian tanah yang lengkung secara alami namun dapat juga berupa bendungan yang dibuat oleh manusia.  Perairan di permukaan ini dapat membentuk suatu ekosistem, misalnya danau dan sungai.

 BAB 3
METODOLOGI PENGOLAHAN DAN PENDISTRIBUSIAN AIR

3.1         Jenis Pengolahan Air Bersih
v  Jenis pengolahan air bersih secara umum:
1.         Penjernihan      : bertujuan menurunkan kekeruhan, Fe dan Mn
2.         Pelunakan        : bertujuan menurunkan kesadahan air
3.         Desinfeksi       : bertujuan membunuh bakteri pathogen
v  Jenis proses pengolahan air bersih:
1.         Secara fisika                : tidak ada penambahan zat kimia (aditif), contoh: pengendapan, filtrasi, adsorpsi, dll.
2.         Secara kimiawi            :  penambahan bahan kimia sehingga terjadi
reaksi kimia.
Contoh penyisihan logam berat, pelunakan, netralisasi, klorinasi, ozonisasi, UV, dsb.
3.         Secara biologi              : memanfaatkan aktivitas mikroorganisme. Contoh saringan pasir lambat.

3.2         Penjernihan Air
1.        Karakteristik tipikal air permukaan di indonesia adalah masalah kekeruhan, yang berfluktuasi tergantung musim. Sehingga sasaran utama adalah “jernih”.
2.        Rangkaian proses penjernihan tergantung dari:
1.         Suspensi koloidal :
1.        Stabil sehingga sulit diendapkan
2.        Ukuran 10-3 – 10-6 mm, memiliki kecepatan mengendap sekitar 1 mm/jam sampai 1 mm/tahun
2.         Non koloidal :
1.        Tidak stabil sehingga mudah diendapkan
2.        Siap untuk mengendap
3.        Proses penjernihan air akan melibatkan unit-unit operasi dan proses berdasarkan sifat fisik dan kimia dari koloid

3.3         Konfigurasi Penjernihan Air
1.        Koloid dengan kekeruhan tinggi :
conditioning → koagulasi + flukolasi → sedimentasi → filtrasi → distribusi → desinfeksi
2.        Koloid dengan kekeruhan sedang atau rendah :
conditioning → koagulasi + flokulasi → filtrasi → distribusi → desinfeksi
3.        Koloid dengan kekeruhan rendah :
conditioning → saringan pasir lambat → desinfeksi
4.        Non koloid :
1.         Filtrasi langsung (direct filtration)
2.         Pengendapan langsung (direct sedimentation)
3.         Kombinasi filtrasi dan sedimentasi

3.4         Proses Pengolahan Air Bersih
Tahapan – tahapan proses pengolahan air bersih :
1.        Air yang berasal dari mata air atau tempat penampungan air disalurkan ke dalam pipa – pipa.
2.        Pada tahap pertama air tersebut akan mengalami proses koagulasi dan flokulasi.
3.        Kemudian air akan dicampur dengan zat – zat kimia seperti klorin, kapur / tawas dan aluminium.
4.        Setelah itu air akan disedimentasi.
5.        Setelah disedimentasi air akan di filtrasi.
Dan tahap terakhir adalah air akan mengalami disinfeksi sebelum akhirnya disimpan di tempat penyimpanan seperti

3.5         Penjernih air
1.      Tawas
Berfungsi untuk memisahkan dan mengendapkan kotoran dalam air. Lama pengendapan berkisar antara 12 jam. Fungsi tawas hanya untuk pengendapan bukan untuk membunuh kuman.
2.      Kaporit
Berfungsi untuk  membunuh bakteri, virus dan mikroba juga untuk menaikan pH air. Tidak digunakan untuk pengendapan karena prosesnya lama.
3.      Batu Gamping
Untuk pengendapan, prosesnya berlangsung sekitar 24 jam. Berfungsi juga untuk menaikan pH air, namun tidak berfungsi untuk membunuh bakteri, virus, dan mikroba.
4.      Arang Batok Kelapa
Berfungsi untuk menjernihkan, menghilangkan bau dan rasa tidak enak dalam air.

3.6         Unit – Unit Pengolahan
1.        Aerasi

Aerasi adalah proses dimana gas dibebaskan atau dilepaskan dari air atau diserap atau dilarutkan. Di dalam pengolahan air minum, aerasi merupakan salah satu pengolahan pendahuluan (preliminary treatment) yang tujuannya adalah meningkatkan kadar oksigen, sehingga dapat mencegah terjadinya proses anaerobik. Proses ini juga bertujuan untuk mengurangi kandungan H2S, Fe, Mn, dan CO2 bebas dan detergen yang terdapat pada air baku.




2.        Prasedimentasi
Prasedimentasi adalah proses pengendapan secara gravitasi untuk memisahkan benda – benda tersuspensi yang terdiri dari pasir kasar, pasir halus, dan lumpur yang sangat halus dari air baku. Proses ini sangat efektif untuk air baku dengan kekeruhan tinggi.
3.        Koagulasi
Koagulasi adalah proses dimana partikel koloid didestabilkan dan dinetralkan muatan listriknya. Karena partikel koloid adalah partikel yang bermuatan listrik negatif yang sangat stabil. Produk yang digunakan untuk netralisasi disebut koagulan. Koagulan yang paling umum digunakan adalah Aluminium Sulfat Al2(SO4)3 atau sering dikenal sebagai tawas dan reaksinya adalah :
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 à 3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2
4.        Flokulasi
Flokulasi adalah proses pembentukan partikel flok hasil penggabungan partikel – partikel kecil dengan cara pengadukan. Produk yang ditambahkan dalam proses ini disebut flokulan. Flokulan dapat mempercepat laju reaksi atau dapat meningkatkan mutu partikel flok yang terbentuk, sehingga lebih padat dan tidak mudah pecah. Flokulen dapat diklasifikasikan berdasarkan asalnya yaitu secara buatan atau alami, muatan listriknya yaitu anionik, kationik, atau non ionik, serta anorganik atau organik. Efektivitas proses flokulasi ini sangat tergantung dari efektivitas proses koagulasi.

5.        Sedimentasi
Partikel flok yang semakin besar volume dan beratnya akan diendapakan secara gravitasi pada bak sedimentasi. Di sini juga dialkukan pembubuhan polimer.
6.        Filtrasi
Proses ini bertujuan untuk menghilangkan kotoran – kotoran yang masih terkandung dalam air dan bertujuan untuk meningkatkan kualitas air agar air yang dihasilkan tidak mengandung bakteri (sterile) dan rasa serta aroma air. Partikel tersuspensi dan partikel koloid yang tidak dapat dipisahkan pada proses sebelumnya dan akan dipisahkan dengan proses penyaringan. Yaitu proses penyaringan dengan media granular, yang umumnya adalah pasir untuk single media, serta pasir dan antrasit untuk dual media. Pemisahan partikel ini terjadi karena kombinasi proses fisis dan kimiawi. Beberapa faktor yang mempengaruhi pemisahan partikel pada proses ini adalah :
1.         Penyaringan yang terjadi pada permukaan filter bed.
2.         Sedimentasi yang terjadi dalam filter bed
3.         Kontak antara partikel flokulen dengan permukaan butir pasir atau dengan permukaan partikel flokulen yang telah terdeposit.
4.         Absorbsi.
5.         Koagulasi di dalam filter bed.
6.         Aktivitas biologis yang tergantung dari pada konsentrasi partikel organik yang ada dlam air.

7.         Desinfeksi
Desinfeksi bertujuan untuk memenuhi persyaratan bakteriologi air minum, yaitu bebas dari bakteri pathogen. Desinfektan yang umum digunakan adalah gas Cloor dengan waktu kontak minimum 20 – 30 menit dengan sisa Chloor 0,05 – 0,2 mg/L. Waktu kontak dan sisa Chloor sangat dipengaruhi oleh kadar amonia di dalam air. Jika menggunakan ozone, maka untuk menghasilkan kadar sisa yang sama dibutuhkan waktu kontak hanya kurang lebih 5 menit.
8.         Reservoir
Air yang sudah di desinfeksi dimasukkan dalam tandon air (reservoi) kemudian didistribusikan ke pelanggan.

3.7         Pendistribusian Air
Air yang telah diolah siap untuk didistribusikan kepada para pemakai.
Sarana yang digunakan biasanya menggunakan perpipaan, dikenal sebagai jaringan distribusi air minum.
1.        Selama perjalanannya dari reservoir penampung air, sampai ke keran air di pelangggan, kualitas air harus tetap terjaga. Biasanya dilakukan pengecekan sisa khlor di titik dalam jaringan, agar dijamin tidak ada bakteri patogen yang masuk selama perjalanannya.
2.        Air yang dialirkan oleh jaringan distribusi ini harus dijamin kuantitasnya, tidak boleh terlalu banyak hilang akibat kebocoran. Kebocoran air yang ideal tidak lebih dari 15%. Namun di Indonesia, kebocoran air bisa mencapai 40-45%, bahkan lebih.
3.        Air di konsumen juga hendaknya dijamin masih mempunyai tekanan air. Minimum tekanan air di keran konsumen seharusnya adalah 10 m-kolom air. Untuk mencapai nilai tersebut, biasanya dibutuhkan bantuan pompa atau menara air, kecuali konsumen terletak relatif lebih rendah dari reservoir distribusi air dari sistem penyediaan air tersebut.


BAB 4
PENUTUP

5.1     Kesimpulan
Proses pengolahan air bersih terdiri dari beberapa tahap, yaitu koagulasi dan flokulasi, penambahan zat kimia, sedimentasi, filtrasi, desinfeksi. Pegolahan air di Indonesia belum maksimal, hal ini bisa dilihat dari banyaknya warga yang masih suit mendapatkan air bersih.
5.2     Saran
·           Pemerintah harus meningkatkan kualitas penyediaan air kepada masyarakat dengan memaksimalkan proses pengolahan air di Indonesia.
·           Karena proses pengolahan air yang panjang dan meningkatnya kebutuhan masyarakat akan air maka hendaknya kita bisa menggunakan air seefisien mungkin.
·           Penggunaan bahan tambahan kimia secukupnya dan sesuai dengan ketentuan pemakaiannya.
  
DAFTAR PUSTAKA

Teknik Lingkungan ITB. (2009). Pengantar Pengolahan Air. [Online]. Tersedia : http://kiluah.ftsl.itb.ac.id [Febuari 2010]
Muhammad Yusuf. (2008). Penyaring Air Sederhana. [Online]. Tersedia : http:// OaseZam WeBloG.htm