MAKALAH UTILITAS PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR LAUT DAN AIR SUNGAI
Nama Anggota : 1. Arif Hidayat
(5213414058) (5213414058)
2. Umi Cholifah
(5213414064) (5213414064)
3. Mitamaytawati
(5213414066)
4. Nurrahmad Rifai
(5213414068) (5213414068)
JURUSAN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016
1
DAFTAR PUSTAKA BAB 1 PEDAHULUAN PEDAHULUAN ............................................................... ..................................................................................................................................... ......................................................................3 Latar Belakang.................................................................................. ................................................................................................................................. ...............................................3 Rumusan Masalah............................................................................. ............................................................................................................................ ...............................................3 Tujuan ............................................................. ................................................................................................................................... ................................................................................. ...........4 Manfaat ........................................................... .............................................................................................................................. ................................................................................. .............. 4 BAB 2 ISI............................................................. ISI................................................................................................ ........................................................................ .............................................................6 ........................6 Tinjauan Pustaka............................................................................... .............................................................................................................................. ...............................................5 2.1.1. Pengertian Air ....................................................................................................................... .......................................................................................................................5 2.1.2. Kebutuhan Air............................................................ ....................................................................................................................... ...........................................................5 2.1.3. Standar Kualitas Air Bersih .................................................................................................. ..................................................................................................6 2.1.4. Kandungan dalam Air Laut ............................................................... ................................................................................................... ....................................6 2.1.5. Kandungan dalam Air Sungai ......................................................................... ............................................................................................... ......................7 Proses Pengolahan Pengolahan ................................................................. ........................................................................................................................... ..........................................................7 2.2.1. Proses Pengolahan Air Laut .............................................................. .................................................................................................. ....................................7 2.2.2. Proses Pengolahan Air Sungai ........................ ............................................................................................ ....................................................................14 Zat-Zat Zat-Zat Kimia Yang Digunakan Digunakan ....................................................................................................16 2.3.1. Tawas .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................16 2.3.2. Kapur .............................................................. .................................................................................................................................. ....................................................................17 2.3.3. Klorin .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................17 Pemeriksaan Pemeriksaan Mutu Air .......................................................................................................... ................................................................................................................... .........18 2.4.1. Jar Test ............................................................................................................ ................................................................................................................................ ....................18 2.4.2. Comperator Comperator ................................................................. ......................................................................................................................... ........................................................19 2.4.3. Turbidity ......................................................... ............................................................................................................................. ....................................................................19 2.4.4. Analisa Kesadahan Kesadahan .............................................................................................................. ..............................................................................................................19 2.4.5. Analisa Alkalinitas................................................................. .............................................................................................................. .............................................20 BAB 3 PENUTUP............................................ PENUTUP............................................................................ ................................................................. ..................................................................22 .................................22 3.1. Simpulan................................................ Simpulan.................................................................................... ................................................................................ ....................................................22 ........22 3.2. Saran... ................................................................... ....................................................................................................... ........................................................................2 ....................................22 2 DAFTAR PUSTAKA................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................27
2
BAB 1 PEDAHULUAN Latar Belakang Air merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan hidup manusia. Hal ini dikarenakan manusia tidak hanya membutuhkan air untuk kebutuhan tubuh, tetapi berbagai kebutuhan lainnya. Akan tetapi tidak semua daerah mempunyai sumber daya air yang baik. Sumber air tersebut ada yang diperoleh dari air tanah, mata air air sungai, danau dan air laut.Sekitar 16,42 juta jiwa penduduk Indonesia merupakan masyarakat yang hidup di kawasan pesisir. Wilayah pesisir pantai dan pulau-pulau ditengah lautan lepas merupakan daerah yang kurang akan sumber air bersih. Sumber daya air yang terdapat di daerah ini umumnya berkualitas rendah. Dalam permasalahan ini sebenarnya sudah banyak upaya manusia untuk mengolah air asin/payau menjadi air tawar dengan menggunakan berbagai teknologi. Seperti yang kita ketahui bahwa sumber air asin itu begitu melimpah, walaupun kualitasnya sangat rendah karena banyak air laut menjadi air tawar tersebut dikenal mengandung kadar garam sangat tinggi. Hal ini juga berakibat ketika musim kemarau mulai datang maka masyarakat yang tinggal di daerah pantai mulai kekurangan air. Air hujan yang merupakan sumber air yang telah disiapkan di bak penampung air hujan (PAH) sering tidak dapat mencukupi kebutuhan pada musim kemarau. Pada era industrialisasi dengan kemajuan yang sangat pesat seperti sekarang ini juga mengakibatkan kenaikan tingkat sosial ekonomi masyarakat. Keadaan tersebut ditambah dengan terus meningkatnya jumlah penduduk akan semakin memacu peningkatan jumlah kebutuhan dasar manusia, khususnya air bersih. Dengan meningkatnya permintaan akan air bersih dan semakin terbatasnya sumber daya air di alam, maka peningkatan efisiensi proses pengolahan air juga merupakan syarat utama. Untuk mengatasi permasalahan diatas, salah satu alternatif untuk memenuhi kebutuhan akan air tawar adalah dengan pengolahan air laut dan air sungai menjadi air tawar.
Rumusan Masalah Berdasarkan uraian di atas, maka masalah yang dapat dirumuskan dalam makalah ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana proses pengolahan air laut menjadi air tawar? 2. Bagaimana proses pengolahan air sungai menjadi air tawar?
3
Tujuan Tujuan dari makalah ini adalah: 1. Untuk mengetahui proses pengolahan air laut dan air sungai menjadi air tawar. 2. Untuk membantu masyarakat dalam memenuhi kebutuhan air agar mudah diperoleh.
Manfaat Manfaat dari makalah ini adalah sebagi berikut: 1. Diharapkan melalui pengolahan air laut menjadi air tawar dengan proses destilasi memberikan alternatif kepada masyarakat dalam mengatasi permasalahan peningkatan biaya pembelian bahan baku air untuk pemenuhan kebutuhan air bersih. 2. Sebagai sumber referensi bagi pembaca dan penulis selanjutnya tentang pengolahan air laut dan air sungai menjadi air tawar.
4
BAB 2 ISI
Tinjauan Pustaka 2.1.1. Pengertian Air
Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini di bumi. Air dapat berubah wujud dapat berupa zat cair atau benda padat dan dapat pula berupa gas. Perubahan fisik bentuk air ini tergantung dari lokasi dan kondisi alam. Ketika dipanaskan sampai 100 oC maka air berubah menjadi uap dan pada suhu tertentu uap air berubah kembali menjadi air. Pada suhu yang dingin di bawah 0 oC air berubah menjadi benda padat yang disebut es atau salju. Air tawar adalah air dengan kadar garam dibawah 0,5 ppt (Nanawi, 2001). Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengendalian Kualitas Air dan Pengendalian Kualitas Pencemaran, Bab I Ketentuan Umum pasal 1, menyatakan bahwa “Air tawar adalah semua air yang terdapat di atas dan di bawah permukaan tanah, kecuali air laut dan air fosil.”, sedangkan menurut Undang-Udang RI No. 7 Tahun 2004 tentang Sumber Daya Air (Bab I, Pasal 1), butir 2 disebutkan bahwa “Air adalah 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.”. Butir 3 menyebutkan “Air tanah adalah air yang terdapat dalam lapisan atau batuan di bawah permukaan tanah.”. Karak teristik kandungan dan sifat fisis air tawar sangat bergantung pada tempat sumber mata air itu berasal dan juga teknik pengolahan air tersebut.
2.1.2. Kebutuhan Air
Menurut dokter dan ahli kesehatan manusia wajib minum air putih delapan gelas per hari. Tumbuhan dan binatang juga mutlak membutuhkan air. Semua organisme yang hidup tersusun dari sel-sel yang berisi air sedikitnya 60% dan aktivitas metaboliknya mengamil tempat di larutan air (Enger dan Smith, 2009). Tanpa air keduanya akan mati. Sehingga dapat dikatakan air merupakan salah satu sumber kehidupan. Dengan kata lain air merupakan zat yang paling esensial dibutuhkan oleh mkhluk hidup. Dapat disimpulkan bahwa untuk kepentingan manusia dan kepentingan komersial lainnya, ketersediaan air dari segi kualitas maupun kuantitas mutlak diperlukan. Di Amerika Serikat ditentukan 600 liter per kapita per hari (Linsley dan Franzini, 1985). Di Indonesia diperlukan air berkisar 100 – 150 liter/orang /hari. Kebutuhan air minimal untuk daerah pedesaan menurut standar WHO adalah sebesar 60 liter/orang/hari (Sanropie, 1984). Menurut Irianto (2004) setiap hari selama 24 jam manusia membutuhkan asupan air sekitar 2,5 liter.
5
Air di dalam tubuh memiliki fungsi antara lain yaitu : a. Membantu proses pencernaan yang memungkinkan terjadinya reaksi biokimia dalam tubuh. b. Menjaga kerja alat tubuh tidak terganggu. c. Membuang zat sisa dari dalam tubuh serta menjaga suhu tubuh agar tet ap normal.
2.1.3. Standar Kualitas Air Bersih
Standar kualitas air adalah ketentuan-ketentuan yang biasa dituangkan dalam bentuk pernyataan atau angka yang menunjukkan persyaratan yang harus dipenuhi agar air tersebut tidak menimbulkan gangguan kesehatan, penyakit, gangguan teknis dan gangguan dalam segi estetika (Sanropie, 1984). Secara kimia standar kualiatas air bersih dibagi ke dalam lima bagian, yaitu: a. Tidak terdapat zat-zat yang beracun. b. Tidak terdapat zat yang menimbulkan gangguan kesehatan. c. Tidak mengandung zat-zat kimia yang melebihi batas tertentu sehingga bisa menimbulkan gangguan teknis dan ekonomi. Secara biologis, air minum tidak diperbolehkan mengandung kuman pathogen, kuman pathogen, dan bakteri coli. Persyaratan bakteriologis air bersih berdasarkan kandungan jumlah total bakteri Coliform dalam air bersih setiap 100 ml air. Menurut Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 416/MENKES/PER/IX/1990 adalah: a. Air bersih yang berasal dari selain pemipaan, kadar maksimum yang diperbolehkan untuk jumlah total bakteri Coliform setiap 100 ml air, contoh jumlahnya tidak boleh melebihi 50. b. Air bersih yang berasal dari pemipaan, kadar maksimum total bakteri Coliform tidak diperbolehkan melebihi 10 per 100 ml air contoh. c. Secara fisik, air harus jernih, tidak berbau, dan tidak berwarna.
2.1.4. Kandungan dalam Air Laut
Air laut memiliki berbagai kandungan diantaranya adalah sebgaia berikut: a. Klorida 55% b. Magnesium 4% c. Sulfat 8% d. Natrium 31% e. Potsasium 1% f.
Kalsium 1%
g. Dan kandungna lainnya yang memiliki nilai kurang dari 1% 6
2.1.5. Kandungan dalam Air Sungai
Mengandung zat zat berupa carbon dioksida (CO 2) sulfur dioksida (SO 2)sulfur trioksida (SO3), oksigen (O2) dan lain – lain. Kandungan gas gas tersebut biasanya bersifat korosif dan penyebab oksidasi.
Proses Pengolahan Tidak semua air yang terdapat di alam layak untuk dikonsumsi. Agar dapat layak dikonsumsi, diperlukan upaya pengolahan air. Upaya pengolahan air pada hakikatnya adalah untuk memenuhi kebutuhan dengan mengacu pada syarat kuantitas, kualitas, kontinuitas, dan ekonomis. Berikut ini adalah proses pengolahan air laut dan air sungai menjadi air murni: 2.2.1. Proses Pengolahan Air Laut
Air laut memiliki kadar garam sekitar 33.000 mg/lt, sedangkan kadar garam pada air payau berkisar 1000 – 3000 mg/lt. Air minum tidak boleh mengandung garam lebih dari 400 mg/lt. Agar air laut atau air payau bias dikonsumsi sebagai air minum maka perlu proses pengolahan terlebih dahulu. Pengolahan air laut menjadi air minum pada dasarnya adalah menurunkan kadar garam sampai dengan konsentrasi kurang dari 400 mg/lt. 2.2.1.1. Desalinasi
Desalinasi
merupakan suatu teknologi pengolahan air untuk mendapatkan air dengan
kemurnian tinggi atau untuk memperoleh air bersih dari air yang memiliki kadar garam tinggi. Menurut Retno, 2001, proses desalinasi biasanya digunakan untuk mengolah air laut menjadi air bebas mineral yang dapat dikonsumsi oleh manusia. Ada beberapa teknologi dalam proses desalinasi, yakni proses distilasi atau penguapan, teknologi proses dengan menggunakan membran atau filtrasi, dan proses pertukaran ion. Proses desalinasi dengan cara distilasi adalah metode pemisahan dengan cara memanaskan air laut untuk menghasilkan uap air, yang selanjutnya dikondensasi untuk menghasilkan air bersih.. Sedangkan pada proses dengan cara membran adalah pemisahan air laut dengan air tawar dengan cara pemberian tekanan dan menggunakan membran reserve osmosis atau dengan cara elektrodialisa. Tahap-tahap dalam proses pengolahan air laut adalah sebagai berikut: 1.
Pengambilan Air laut
Tahapan paling awal dalam proses desalinasi adalah pengambilan air laut sebagai bahan baku proses. Metode yang umum dilakukan adalah dengan pemasangan pipa kearah laut hingga jarak beberapa kilometer dari pantai. Hal ini dilakukan untuk memperoleh air laut dengan kualitas baik yang terhindar dari pergerakan sedimen permukaan yang umumnya terjadi pada laut kedalaman
7
dangkal. Laju alir pengambilan air laut dilakukan secara lambat untuk mencegah masuknya biota laut ke dalam pipa.
Gambar 2.1. Metode Pengambilan Air Laut dengan Pipa
Metode diatas menjadi pilihan utama karena kemudahan pemasangan sistem. Namun, dalam hal kinerja, teknik tersebut sangat sensitif dengan perubahan kondisi air laut yang terjadi seiring dengan perubahan musim dan iklim. Pencegahan biota laut untuk masuk ke dalam sistem juga tidak seefektif yang diharapkan.
Gambar 2.2. Pengambilan Air Laut dengan beach well
Metode alternatif yang sedang ramai diperbincangkan adalah dengan memanfaatkan kondisi geologi lokal pantai untuk menyaring air laut dengan sistem sumur (beach wells). Dengan metode ini, air laut diekstraksi dari lapisan bawah permukaan (subsurface) pantai. Selain itu, teknologi yang sedang dikembangkan adalah tipe gallery dengan struktur menyerupai penyaringan pasir yang 8
dipasang di permukaan bawah laut (seabed) untuk mendapatkan bahan baku dengan kualitas tinggi. Metode-metode diatas tercakup dalam sistem subsurface intake.
Gambar 2.3. Pengambilan Air Laut dengan gallery
2.
Pengolahan Awal
Pengolahan awal bertujuan untuk mengkondisikan bahan baku, dalam hal kandungan pengotor, agar ramah bagi proses utama desalinasi. Pengotor yang biasa terkandung dalam air laut mencakup makromolekul (pasir dan biota laut termasuk ikan, alga dll.) dan mikromolekul (unsur penyebab sedimentasi, kristalisasi dan fouling). Teknik yang dilakukan pada umumnya mencakup koagulasiflokulasi-sedimentasi (coagulation-flocculation-sedimentation), membrane tekanan rendah (low pressure membrane), penyaringan dengan media (media filter) dan catridge filter .
Gambar 2.4. Rangkaian Proses Pengolahan Awal
Proses pengolahan awal menjadi kunci penting lancarnya proses desalinasi karena menentukan stabilitas dan kinerja proses dengan semakin tingginya kualitas air umpan. Dari segi ekonomi, proses pengolahan awal terhitung hampir mencapai 30% dari keseluruhan biaya proses. 9
Penghematan biaya dalam proses pengolahan awal sangat mungkin dilakukan dengan aplikasi alternatif pengambilan air laut seperti yang dijelaskan sebelumnya. Dengan bahan baku yang kualitasnya lebih baik saat, proses pengolahan awal akan lebih ringan sehingga mengurangi konsumsi bahan kimia proses serta mengurangi jumlah peralatan proses dan pada akhirnya menurunan biaya operasional serta meningkatkan performa dan stabilitas proses. 3.
Proses Inti
Pada tahapan ini, bahan baku yang telah mengalami pengolahan awal akan mengalami proses penyisihan garam sehingga menghasilkan air bersih. Berdasarkan teknik pemisahan garamnya, proses desalinasi dikategorikan menjadi dua: berbasis panas dan berbasis membran. Pada proses berbasis panas, bahan baku dikondisikan mendidih pada tekanan rendah sehingga menghasilkan uap air pada temperatur rendah. Pada proses ini, hanya air saja yang mengalami penguapan, sehingga setelah pengumpulan dan pengkondensasian uap, akan dihasilkan air bersih tanpa garam dan pengotor. Multistage flash distillation dan multi effect distillation adalah contoh teknologi desalinasi dengan berbasis panas.
Gambar 2.5. Skema Pemisahan Air Laut Berbasis Panas
Berbeda halnya pada proses diatas yang menggunakan energi panas untuk pemisahan garam dari air laut, teknologi membran menggunakan energi tekanan. Membran adalah istilah umum untuk saringan tipis yang memfasilitasi pemisahan secara selektif – hanya bahan-bahan tertentu yang dapat dilewatkan dan ditahan oleh membran ini. Tipe membran yang digunakan sangat bergantung pada aplikasi. Khusus untuk desalinasi, digunakan reverse osmosis (RO) membran dengan karakter tak berpori yang mampu melakukan pemisahaan pada level ion, termasuk garam dengang komposisi utama ion natrium dan klorida.
10
Gambar 2.6. Skema Pemisahan Air Laut dengan Metode Membran
Penyaringan dengan membran RO dilakukan dengan cara menekan bahan baku air laut pada permukaan membran sehingga melewatkan air murni pada sisi produk, sementara menahan kandungan garam dan pengotor lainnya ke aliran buangan. Produk air yang dihasilkan sangat murni dengan konsentrasi ion yang sangat rendah. 4.
Pengolahan Akhir
Kondisi air murni dengan konsentrasi ion rendah dalam produk desalinasi perlu disesuaikan agar nyaman saat dikonsumsi dan tidak merusak pipa distribusi. Untuk konsumsi, air murni tidak berasa, perlu adanya penambahan mineral supaya rasanya sesuai dengan kualitas air minum: rasa menyegarkan dari air berasal dari kandungan mineral. Kandungan ion yang minimal dapat memicu proses korosi pada pipa distribusi karena kecenderungan pengikatan ion-ion metal pipa agar keseimbangan kimia air tercapai. Pada tahapan akhir penambahan mineral dilakukan pada aliran produk sehingga dihasilkan produk air bersih dengan kualitas air minum. Proses desalinasi air laut hingga saat ini terus berkembang di seluruh dunia untuk memenuhi kebutuhan air bersih dan mengentaskan permasalahan krisis air. Kegiatan penelitian sangat intensif dilakukan dan menyeluruh pada setiap tahapan proses untuk menjadikan proses ini lebih ramah lingkungan, hemat energi dan murah. Proses ini juga cocok untuk diimplementasikan di Indonesia yang merupakan negara maritime dengan garis pantai yang panjang. Studi mengenai energi yang berujung pada kelayakan ekonomi perlu di lakukan lebih lanjut pada implementasi proses ini. 11
2.2.1.2. Desalinasi Air Laut Dengan Sistem Osmosis Balik
Pada sistem desalinasi dengan menggunakan membran RO, air pada larutan garam dipisahkan dari garam terlarutnya dengan mengalirkannya melalui membran water-permeable. Permeate dapat mengalir melalui membran akibat adanya perbedaan tekanan yang diciptakan antara umpan bertekanan dan produk, yang memiliki tekanan dekat dengan tekanan atmosfer. Sisa umpan selanjutnya akan terus mengalir melalui sisi reaktor bertekanan sebagai brine. Proses ini tidak melalui tahap pemanasan ataupun perubahan fasa. Reverse osmosis (Osmosis terbalik) adalah sebuah istilah teknologi yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah sebuah fenomena alam dalam sel hidup di mana molekul " solvent " (biasanya air) akan mengalir dari daerah berkonsentrasi rendah ke daerah berkonsentrasi tinggi melalui sebuah membran semipermeabel. Membran semipermeabel ini menunjuk ke membran sel atau membran apa pun yang memiliki struktur yang mirip atau bagian dari membran sel. Gerakan dari solvent berlanjut sampai sebuah konsentrasi yang seimbang tercapai di kedua sisi membran. Reverse osmosis adalah sebuah proses pemaksaan sebuah solvent dari sebuah daerah konsentrasi " solute" tinggi melalui sebuah membran ke sebuah daerah " solute" rendah dengan menggunakan sebuah tekanan melebihi tekanan osmotik. Selain itu, proses RO juga merupakan suatu metode pembersihan melalui membran semi permeable. Pada proses membran, pemisahan air dari pengotornya didasarkan pada proses penyaringan dengan skala molekul, dimana suatu tekanan tinggi diberikan melampaui tarikan osmosis sehingga akan memaksa air melalui proses osmosis terbalik dari bagian yang memiliki kepekatan tinggi ke bagian yang mempunyai kepekatan rendah. Selama proses tersebut terjadi, kotoran dan bahan yang berbahaya akan dibuang sebagai air tercemar (limbah). Molekul air dan bahan mikro yang berukuran lebih kecil dari Reverse Osmosisakan tersaring melalui membran. Di dalam membran Reverse Osmosis tersebut terjadi proses penyaringan dengan ukuran molekul, yakni partikel yang molekulnya lebih besar daripada molekul air misalnya molekul garam, besi dan lainnya, akan terpisah dan dalam membran osmosis balik harus mempunyai persyaratan tertentu, misalnya kekeruhan harus nol, kadar besi harus <0,1>. Untuk merakit suatu unit RO diperlukan beberapa alat pendukung seperti mesin las, bor listrik, alat potong/gergaji, obeng, palu, lem, kunci, gurinda dan alat p ertukangan. 2.2.1.3. Susunan Unit Pengolahan R everse Osmosis
Air baku (air laut) dipompa ke tangki reaktor (kontaktor) dan diinjeksi dengan larutan klorin atau Kalium Permanganat agar zat besi atau Mangan yang larut dalam air baku dapat dioksidasi menjadi bentuk senyawa oksida Besi atau Mangan yang tak larut dalam air serta untuk membunuh mikroorganisme yang dapat menyebabkan biofouling (penyumbatan oleh bakteri) di dalam membran RO. 12
Dari tangki reaktor, air dialirkan ke saringan pasir cepat agar senyawa Besi atau Mangan yang telah teroksidasi dan juga padatan tersuspensi (SS) yang berupa partikel halus, plankton dan lainnya dapat disaring. Air yang keluar dari saringan pasir selanjutnya dialirkan ke filter Mangan Zeolit. Dengan adanya filter Mangan Zeolit ini, zat Besi atau Mangan yang belum teroksidasi di dalam tangki reaktor dapat dihilangkan sampai konsentrasi < 0,1 mg/l. Zat Besi dan Mangan ini harus dihilangkan terlebih dahulu karena dapat menimbulkan kerak (scale) di dalam membran Osmosa Balik. Air dialirkan ke filter penghilangan warna. Filter ini mempunyai fungsi untuk menghilangkan senyawa warna dalam air baku yang dapat mempercepat penyumbatan membran Osmosa Balik. Setelah melalui filter penghilangan warna, air dialirkan ke filter cartridge yang dapat menyaring partikel dengan ukuran 0,5 µm. Air dialirkan ke unit Osmosa Balik dengan menggunakan pompa tekanan tinggi sambil diinjeksi dengan zat anti kerak (antiskalant) dan zat anti biofouling. Air yang keluar dari modul membran Osmosa Balik yakni air tawar dan air buangan garam yang telah dipekatkan. Selanjutnya air tawarnya dipompa ke tangki penampung sambil dibubuhi dengan klorine dengan konsentarsi tertentu agar tidak terkontaminasi kembali oleh mikroba, sedangkan air garamnya dibuang lagi ke laut. Sistem desalinasi ini mempunyai keunggulan dan kelemahan. Beberapa keunggulan yang didapat berdasarkan kajian ekonomi dan hasil yang dicapai, untuk proses pengolahan air dengan metode reverse osmosis adalah sebagai berikut: a. Mengurangi kebutuhan laboratorium. b. Dapat mencapai pada tekanan tinggi. c. Dapat mengurangi kandungan garam, karbonat, total hardness, sulfat, dannitrat dari air umpan. Zat-zat yang tidak terlarut dalam air juga dipisahkan seperti koloid dan bakteri. d. Untuk umpan padatan total terlarut di bawah 400 ppm, osmosis balik merupakan perlakuan yang murah. e. Untuk umpan padatan total terlarut di atas 400 ppm, dengan penurunan padatan total terlarut 10% semula, osmosis balik sangat menguntungkandibanding dengan deionisasi. f. Untuk umpan berapapun konsentrasi padatan total terlarut, disertai kandungan organik lebih daripada 15 g/liter, osmosis balik sangat baik untuk praperlakuan deionisasi. g. Osmosis balik sedikit berhubungan dengan bahan kimia, sehingga lebih praktis. Sedangkan kelemahan yang sering didapat pada pengolahan air menggunakan metode reverse osmosis adalah sering terjadinya penyumbatan (fouling/clogging) karena bahan – bahan tertentu pada permukaan membran seperti membran berkerak karena pengendapan garam terlarut dalam air karena konsentrasi air cukup pekat dan batas kelarutan terlampaui. Kerak dapat berupa kalsium karbonat atau sulfat,silika, dan kalsium klorida, dan perawatannya lebih mahal 13
dibandingkan dengan pengolahan secara konvensional. Selain itu air umpan harus diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan partikulat-partikulat.Operasi RO membutuhkan material dan alat dengan kualitas standar yang tinggi, serta terdapat kemungkinan terjadi pertumbuhan bakteri pada membran itu sendiri. 2.2.1.4. Desalinasi Air Laut Dengan Metode Destilasi
Destilasi merupakan istilah lain dari penyulingan, yakni proses pemanasan suatu bahan pada berbagai temperatur, tanpa kontak dengan udara luar untuk memperolah hasil tertentu. Penyulingan adalah perubahan bahan dari bentuk cair ke bentuk gas melalui proses pemanasan cairan tersebut, dan kemudian mendinginkan gas hasil pemanasan, untuk selanjutnya mengumpulkan tetesan cairan yang mengembun (Cammack, 2006). Salvato (1972) mengemukakan bahwa destilasi sangat berguna untuk konversi air laut menjadi air tawar. Konversi air laut menjadi air tawar dapat dilakukan dengan teknik destilasi panas buatan, destilasi tenaga surya, elektrodialisis, osmosis, gas hydration, freezing, dan lain-lain. Homig (1978) menyatakan bahwa untuk pembuatan instalasi destilator yang terpenting adalah harus tidak korosif, murah, praktis dan awet. Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman telah mengembangkan destilator tenaga surya atap kaca sebagai teknologi terapan untuk penyulingan air laut. Alat ini cocok untuk daerah pantai dan daerah sulit air. Data teknis dan spesifikasi alat yang dikembangkan adalah terdiri pengumpul kalor, kaca penutup kanal kondensat, kotak kayu dan sistem isolasi. Kimpraswil (2004), mengklaim bahwa dengan destilator tenaga surya bisa dihasilkan air tawar 6-8 liter/hari, sedangkan Marsum (2004) menemukan bahwa destilator tenaga surya dengan dimensi ruang pemanas 94 cm x 48 cm, mampu mengahasilakn air tawar sebanyak 1,34 – 2,95 l/hari atau rata-rata 1,88 l/hari. 2.2.2. Proses Pengolahan Air Sungai 2.2.2.1. Proses Pengolahan
Proses pengolahan air menjadi air bersih harus mela lui beberapa tahapan-tahapan, yaitu :
14
Gambar 2.7. Proses Pengolahan Air Minum di PDAM
2.2.2.2. Screening
Screening berfungsi untuk memisahkan air dari sampah-sampah dalam ukuran besar. 2.2.2.3. Tangki sedimentasi
Tangki sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan kotoran-kotoran berupa lumpur dan pasir.Pada tangki sedimentasi terdapat waktu tinggal.Ke dalam tangki sedimentasi ini diinjeksikan klorin yang berfungsi sebagai oksidator dan desinfektan.Sebagai oksidator klorin digunakan untuk menghilangkan bau dan rasa pada air. 2.2.2.4. Klarifier (clearator)
Klarifier berfungsi sebagai tempat pembentukan flok dengan penambahan larutan Alum (Al2(SO4)3 sebagai bahan. Pada klarifier terdapat mesin agitator yang berfungsi sebagai alat untuk mempercepat pembentukan flok.Pada klarifier terjadi pemisahan antara air bersih dan air kotor.Air bersih ini kemudian disalurkan dengan menggunakan pipa yang besar untuk kemudian dipompakan ke filter.Klarifier terbuat dari beton yang berbentuk bulat yang dilengkapi dengan penyaring dan sekat. Dari inlet pipa klarifier, air masuk ke dalam primary reaction zone. Di dalam prymari reaction zone dan secondary reaction zone,air dan bahan kimia (Koagulan yaitu tawas) diaduk dengan alat agitataor blade agar tercampur homogen. Maka koloid akan membentuk butiran-butiran flokulasi. Air yang telah bercampur dengan koagulan membentuk ikatan flokulasi, masuk melalui return floc zone dialirkan ke clarification zone. Sedimen yang mengendap dalam concentrator dibuang. Hal ini berlangsung secara otomatis yang akan terbuka setiap satu jam sekali dalam waktu 15
1 menit. Air yang masuk ke dalam clarification zone sudah tidak dipengaruhi oleh gaya putaran oleh agitator, sehingga lumpurnya mengendap. Air yang berada dalam clarification zone adalah air yang sudah jernih. 2.2.2.5. Sand Filter
Penyaring yang digunakan adalah rapid sand fliter (filter saringan cepat). Sand filter jenis ini berupa bak yang beriisi pasir kwarsa yang berfungsi untuk menyaring flok halus dan kotoran lain yang lolos dari klarifier (clearator). Air yang masuk ke filter ini telah dicampur terlebih dahulu dengan klorin dan tawas. Media penyaring biasanya lebih dari satu lapisan, yaitu pasir kwarsa dan batu dengan mesh tertentu. Air mengalir ke bawah melalui media tersebut.Zat-zat padat yang tidak larut akan melekat pada media, sedangkan air yang jernih akan terkumpul di bagian dasar dan mengalir keluar melalui suatu pipa menuju reservoir.
2.2.2.6. Reservoir
Reservoir berfungsi sebagai tempat penampungan air bersih yang telah disaring melalui filter, air ini sudah menjadi airyang bersih yang siap digunakan dan harus dimasak terlebih dahulu untuk kemudian dapat dijadikan air minum.
Gambar 2.8. Proses Pengolahan Air Minum
Zat-Zat Kimia Yang Digunakan 2.3.1. Tawas
Tawas merupakan bahan koagulan yang paling banyak digunakan karena bahan ini paling ekonomis, mudah diperoleh di pasaran serta mudah penyimpanannya.
16
Jumlah pemakaian tawas tergantung kepada turbidity (kekeruhan) air baku. Semakin tinggi turbidity air baku maka semakin besar jumlah tawas yang dibutuhkan. Pemakain tawas juga tidak terlepas dari sifat-sifat kimia yang dikandung oleh air baku tersebut. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: +3
-2
Al2(SO4)3 → 2 Al + 3(SO4) Air akan mengalami : +
-
H2O → H + OH Selanjutnya : +3
-
2 Al + 6OH → 2Al(OH)3 Selain itu akan dihasilkan asam : -2
+
3(SO4) + 6H → 3H2SO4 Dengan demikian makin banyak dosis tawas yang ditambahkan maka pH akan semakin turun, karena dihasilkan asam sulfat sehingga perlu dicari dosis tawasyang efektif antara pH 5,8-7,4. Apabila alkalinitas alami dari air tidak seimbang dengan dosis tawas perlu ditambahkan alkalinitas, biasanya ditambahkan larutan kapur (Ca(OH)2) atau soda abu (Na 2CO3). Reaksi yang terjadi : Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 → 2Al(OH3) + 3CaSO4 + 6CO2 Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH3) + 3Na2SO4 + 3CO2 Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Al(OH3) + 3CaSO4 2.3.2. Kapur
Pengaruh penambahan kapur (Ca(OH) 2 akan menaikkan pH dan bereaksi dengan bikarbonat membentuk endapan CaCO 3. Bila kapur yang ditambahkan cukup banyak sehingga pH = 10,5 maka akan membentuk endapan Mg(OH) 2. Kelebihan ion Ca pada pH tinggi dapat diendapkan dengan penambahan soda abu.Reaksinya : Ca(OH)2 + Ca(HCO)3 → 2CaCO3 + 2H2O 2Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 → 2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaOH 2.3.3. Klorin
Klorin banyak digunakan dalam pengolahan air bersih dan air limbah sebagai oksidator dan desinfektan.Sebagai oksidator, klorin digunakan untuk menghilangkan bau dan rasa pada pengolahan air bersih. Untuk mengoksidasi Fe(II) dan Mn(II) yang banyak terkandung dalam air tanah menjadi Fe(III) dan Mn(III).
17
Yang dimaksud dengan klorin tidak hanya Cl 2 saja akan tetapi termasuk pula asam hipoklorit -
(HOCl) dan ion hipoklorit (OCl ), juga beberapa jenis kloramin seperti monokloramin (NH 2Cl) dan dikloramin (NHCl2) termasuk di dalamnya. Klorin dapat diperoleh dari gas Cl 2 atau dari garam-garam NaOCl dan Ca(OCl) 2. Kloramin terbentuk karena adanya reaksi antara amoniak (NH 3) baik anorganik maupun organik aminoak di dalam air dengan klorin. Bentuk desinfektan yang ditambahkan akan mempengaruhi kualitas yang didesinfeksi. Penambahan klorin dalam bentuk gas akan menyebabkan turunnya pH air, karena terjadi pembentukan asam kuat. Akan tetapi penambahan klorin dalam bentuk natrium hipoklorit akan menaikkan alkalinity air tersebut sehingga pH akan lebih besar. Sedangkan kalsium hipoklorit akan menaikkan pH dan kesadahan total air yang didesinfeksi.
Pemeriksaan Mutu Air 2.4.1. Jar Test
Jar test adalah suatu percobaan yang berfungsi untuk menentukan dosis optimal dari koagulan (biasanya tawas/alum) yang digunakn pada proses pengolahan air bersih. Kekeruhan air dapat dihilangkan melalui pembubuhan koagulan. Umumnya koagulan tersebut berupa Al2(SO4)3, namun dapat pula berupa garam FeCl 3 atau sesuatu poly-elektrolit organis. Selain pembubuhan koagulan diperlukan pengadukan sampai terbentuk flok.Flok-flok ini mengumpulkan partikel-partikel kecil dan koloid yang tumbuh dan akhirnya bersama-sama mengendap. Cara kerja :
a. Diambil sampel air baku kira-kira 4 liter b. Dicek dan dicatat turbidity serta pH awal dari air sampel c. Disediakan 6 buah beaker glass dan masing-masing diisi dengan 500 ml air sampel d. Ke dalam masing-masing beaker glass tersebut diinjeksikan alum dengan konsentrasi 1 % dan dengan dosis tawas tertentu untuk tiap beaker glass. Penentuan dosis yang ditambahkan diambil dari tabel estimasi alum untuk turbidity tertentu (range atas dan range bawah) e. Meletakkan beaker glass pada alat flokulator f. Diaduk dengan kecepatan 140 rpm selama 5 menit g. Kemudian pengadukan dilakukan dengan kecepatan 40 rpm selama 10 menit h. Didiamkan selama 15 menit sampai 30 menit i.
Dicek dan dicatat turbidity untuk masing-masing beaker glass 18
Perhitungan Penambahan Alum: ml alum = (ppm alum x ml sampel) / konsentrasi
2.4.2. Comperator 2.4.2.1. Comperator pH
a. Sampel dimasukkan dalam tabung reaksi sebanyak 10 ml. b. Sampel ditetesi dengan indikator Bromthymol Blue (BTB) sebanyak 4-6tetes, lalau diaduk. c. Kemudian dinasukkan di sebelah kiri bagian dalam comperator d. Dibandingkan warna sampel dengan warna standart pada comperator dengan memutar roda standart comperator, apabila warna tersebut telah sama lalu dibaca nilainya. 2.4.2.2. Comperator Klor
a. Dimasukkan sampel ke dalam tabung sebanyak 10 ml. b. Ditetesi dengan indikator otolidine reagent sebanyak 4-6 tetes, lalu diaduk c. Tempatkan sampel pada sebelah kanan bagian dalam comperator d. Nilai sisa klor dihitung dengan membandingkan warna sampel dengan warna standart yang sama 2.4.3. Turbidity
Turbidity merupakan alat untuk mengukur tingkat kekeruhan air. Cara kerjanya : a. Dihidupkan turbidimeter, kemudian dimasukkan sampel ke dalam tabung yang telah tersedia pada alat tersebut. b. Skala diaduk sesuai dengan nilai sampel standart c. Lalu sampel standart dikeluarkan dan dimasukkan sampel yang akan diteliti, lalu dibaca nilai kekeruhannya
2.4.4. Analisa Kesadahan
Kesadahan adalah air yang mengandung garam-garam mineral seperti garam kalsium dan 2+
2+
2+
2+
magnesium. Kesadahan dalam air terutama disebabkan oleh ion-ion Ca , Mg , Mn ,Fe , dan semua kation yang bermuatan dua. 2.4.4.1. Kesadahan Ca :
a. Ke dalam erlenmeyer dimasukkan air sampel sebanyak 100 ml b. Ditambahkan NaOH 4 N sebanyak 1 cc dan indikator murexid secukupnya c. Kemudian dilakukan titrasi dengan titriplex sehingga terjadi perubahan warna dari merah menjadi ungu. d. Dicatat volume titriplex yang terpakai 19
e. Dihitung kesadahan Ca dengan memakai rumus : X = ml peniter x 10 x 0,717 x 0,14 Dimana : X = Kesadahan Ca 10= Perkalian untuk sampel 1000ml karena yang diperlukan hanya 100ml, berarti 1000/100= 10 0,717 = kandungan Ca dalam titriplex 0,14 = Hasil perbandingan Ca terhadap CaO 2.4.4.2. Kesadahan Mg
a. Ke dalam erlenmeyer dimasukkan air sampel sebanyak 100 ml b. Lalu ditambahkan Ammonium Buffer sebanyak 2 cc dan indikator EBT secukupnya c. Kemudian dilakukan titrasi dengan titriplex sehingga terjadi perubahan warna dari ungu menjadi biru d. Dicatat volume titriplex yang terpakai e. Hitung kesadahan Mg dengan memakai rumus : Y = ml peniter – (X) x 10 x 0,435
Dimana: Y = Kesadahan Mg X = kesadahan Ca 10 = Perkalian untuk sampel 1000 ml karena yang diperlukan hanya 100 ml, berarti 1000/100 = 10 2.4.5. Analisa Alkalinitas
Alkalinity adalah kapasitas air untuk menentukan asam tanpa penurunan nilai pH larutan. 2-
2-
Alkalinity dalam air yaitu : ion karbonat (CO3 ), ion bikarbonat (HCO 3), ion borat (BO 3 ), ion 3-
fosfat (PO4 ), dan ion silikat (SiO 4)2
Gambar 2.9. Parameter Uji Yang digunakan
20
Gambar 2.10. Perbandingan Standard Kualitas Air Minum Departement RI, Badan Kesehatan Dunia (WHO), Jepang, dan Amerika
21
Gambar 2.11. Hasil Analisa Air Bersih Pada PDAM TIRTANADI MEDAN
22
Gambar 2.12. Hasil Analisa Air Bersih Pada PDAM TIRTA MOEDAL KALIGARANG
23
Gambar 2.13. Hasil Analisa Air Bersih pada PDAM TIRTA MOEDAL KALIGARANG
24
Gambar 2.14. Hasil Analisa Air Bersih pada PDAM TIRTA MOEDAL KALIGARANG
25
BAB 3 PENUTUP 3.1. Simpulan Begitu pentingnya kesehatan, salah satu faktor kesehatan adalah air sebagai salah satu sumber kehidupan di muka bumi ini. Akan tetapi air sebagai sumber kehidupan di bumi ini sudah banyak tercemar karena ulah manusia. Berbagai penyakit juga disebabakan oleh pencemaran air, oleh karena itu dicari solusi mengolah air untuk mendapatkan air bersih yang layak konsumsi. Ada banyak cara untuk mengolah air, diantaranya adalah : a.
Pembuatan bangunan intake (bangunan pengumpul air)
b. Pembuatan bak prasedimentasi c.
WTP (Water Treatment Plant), yang terdiri dari proses :
Koagulasi
Flokulasi
Sedimentasi
Filtrasi
Desinfeksi
Reservoir Air laut memiliki kadar garam sekitar 33.000 mg/lt, sedangkan kadar garam pada air payau berkisar
1000 – 3000 mg/lt. Air minum tidak boleh mengandung garam lebih dari 400 mg/lt. Agar air laut atau air payau bias dikonsumsi sebagai air minum maka perlu proses pengolahan terlebih dahulu. Pengolahan air laut menjadi air minum pada dasarnya adalah menurunkan kadar garam sampai dengan konsentrasi kurang dari 400 mg/lt.
3.2. Saran a.
Diharapkan kepada masyarakat untuk mengolah air dengan bijak sehingga air layak dikonsumsi.
b. Dengan penugasan membuat makalah seperti ini, akan memacu kreativitas berpikir, memperluas cakrawala berpikir, dan meningkatkan minat pembaca.
26
DAFTAR PUSTAKA Alamsjah. (2006). Alat Penjernih Air. Dalam Alat Penjernih Air. Jakarta: Kawan Pustaka. http://biografinanni.blogspot.com/2010/11/makalah-tentang-penjernihan-air.html. (n.d.). http://hepatofarma.blogspot.co.id/2013/11/makalah-pengolahan-air.html. (n.d.). http://www.academia.edu/15107176/MAKALAH_PENGOLAHAN_AIR. (n.d.). Kalbermatten, J. M. (1980). Teknik Sanitasi Tepat Guna. Diterjemahkan oleh A. Kartahardja Andrian Suhandjaja, Viktor, Leader. Bandung: Puslitbang Pemukiman, DPU. Kertawidjaya, I. d. (1993). Kimia Lingkungan. Bandung: Jurusan Kimia FPMIPA IKIP Bandung.
27
