Penyediaan Air Bersih Proses Pengolahan Air Minum

Beny Efriandi : Pengaruh Konsentrasi Optimum Tawas Terhadap Turbiditas Dengan Metode JAR Test Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008. USU Repository © 2009 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penyediaan Air Bersih

Air murni adalah zat cair yang tidak mempunyai rasa, warna, dan bau. Karena air merupakan suatu larutan yang hampir bersifat universal, maka zat-zat alamiah maupun buatan manusia hingga tingkat tertentu terlarut di dalamnya, dengan demikian di alam mengandung zat-zat terlarut linsley, 1986. Dengan perkembangan peradaban serta semakin bertambahnya jumlah penduduk di dunia ini, dengan sendirinya menambah aktivitas kehidupan yang mau tidak mau menambah pengotoran atau pencemaran air yang pada hakekatnya dibutuhkan. Padahal beberapa abad yang lalu, manusia dalam memenuhi kebutuhan akan air khususnya air minum cukup mengambil dari sumber-sumber air yang ada di dekatnya dengan menggunakan peralatan yang sederhana. Namun sekarang ini, khususnya di kota yang sudah langka akan sumber air minum yang bersih tidak mungkin menggunakan cara demikian. Di mana-mana air sudah tercemar, dan ini berarti harus mempergunakan suatu peralatan yang modern untuk mendapatkan air minum agar terbebas dari berbagai penyakit.

2.2 Jenis-Jenis Sumber Air Bersih Ditinjau Dari Pengolahan Air

2.2.1 Air yang terdapat di alam

Air yang secara kimiawi murni tidak terdapat di alam oleh karena air merupakan pelarut yang baik untuk segala macam zat. Umumnya air di alam tidak diam saja akan tetapi membentuk suatu siklus dimulai dari laut, yang karena pemanasan matahari Beny Efriandi : Pengaruh Konsentrasi Optimum Tawas Terhadap Turbiditas Dengan Metode JAR Test Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008. USU Repository © 2009 4 akan membentuk uap air. Uap air naik ke atas, dan karena suhu menjadi lebih dingin, terjadi pengembunan dan jatuh kembali ke bumi dalam bentuk hujan. Selama berada di atmosfir, air menyerap beberapa gas, umpamanya oksigen, nitrogen, karbon, ammonia dan hasil-hasil penguraian alamiah lainnya. Selain itu adanya muatan listrik akan membentuk asam-asam nitrit dan nitrat, ozon, hydrogen peroksida yang kemudian juga diserap oleh hujan. Air hujan akan mengandung ammonium nitrat bila ada petir. Hal lain yang mengotori air adalah butir-butir air laut, tetesan kecil yang mengandung kristal-kristal NaCl dan garam-garam lainnya dapat tertiup angin jauh ke daratan. Semua jenis pengotoran di atas dinamakan pengotoran alamiah. Air hujan adalah air yang bening, tapi merupakan larutan yang encer dari macam-macam air. Air inilah yang menjadi bahan baku untuk air permukaan dan air tanah.

2.2.2 Air tanah

Tanah terdiri dari lapisan-lapisan pasir, tanah liat dan kerikil yang berpori- pori sebagai tempat bersimpannya air yang meresap dari permukaan. Oleh karena air menembus lapisan-lapisan, maka akan terjadi prises pemurnian air secara alamiah. Air tanah dalam yang terlindung oleh lapisan tanah liat kedap air secara bakteriologis sangat bersih. Akan tetapi air tanah dangkal tidak terjamin kualitasnya bila ditinjau dari segi bakteriologis, karena air tersebut sangat dekat jaraknya dari permukaan tanah. Demikian juga terhadap kualitas air tanah yang dikumpulkan pada saluran terbuka.

2.2.3 Air permukaan

Kualitas air permukaan tidaklah tetap, tetapi bergantung pada perubahan musim. Pada musim kemarau, di daerah pegunungan airnya jernih, tetapi di kota Beny Efriandi : Pengaruh Konsentrasi Optimum Tawas Terhadap Turbiditas Dengan Metode JAR Test Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008. USU Repository © 2009 5 airnya dipenuhi oleh kotoran-kotoran organik yang sangat merusak kualitas airnya. Di musim penghujan umumnya air permukaan sangat keruh, membawa tanah liat hasil pengikisan air hujan. Pertambahan penduduk serta meningkatnya industrialisasi dapat mengakibatkan bertambahnya pencemaran lingkungan yang tentu saja akan mengotori air permukaan.

2.3 Syarat-Syarat Air Bersih

Secara umum, syarat air bersih adalah yang tidak berbau,berwarna dan berasa. Namun secara lebih spesifik air yang bersih adalah air yang telah melalui beberapa tahap:

2.3.1 Proses koagulasi

Faktor faktor yang mempengaruhi koagulasi: - Pengaruh pH. - Batas pH yang baik untuk proses koagulasi adalah 6,0 – 7,8 di mana pada kondisi ini, kelarutan dari alam yang terhidrolisa adalah minimum. - Pengaruh garam-garaman. - Umumnya, koagulasi dengan alam lebih dipengaruhi oleh anion dari pada kation. - Ion-ion seperti natrium, kalsium, dan magnesium secara relative sedikit pengaruhnya pada proses koagulasi. - Adanya anion yang menyebabkan pH optimum untuk koagulasi akan bergeser ke suasana asam dan besar kecilnya pengaruh tersebut bergantung pada valensi anion tersebut. Dengan demikian maka anion yang mengovalen seperti klorida dan nitrat sedikit pengaruhnya, akan tetapi sulfat dan fosfat akan menyebabkan pergeseran pH optimum yang cukup signifikan. Beny Efriandi : Pengaruh Konsentrasi Optimum Tawas Terhadap Turbiditas Dengan Metode JAR Test Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008. USU Repository © 2009 6 - Pengaruh kekeruhan. - Keadaan kekeruhan yang terdapat dalam sungai juga harus diperhatikan. Seperti diketahui, kekeruhan itu disebabkan oleh partikel-partikel tanah liat dan beberapa mineral. Ukuran partikel ini berukuran dalam micron, yang bila dibiarkan akan mengendap.

2.3.2 Filter

Di dalam proses penjernihan air minum dikenal 2 macam filter: - Saringan pasir lambat - Saringan pasir cepat Dari bentuknya bangunan saringan, dikenal 2 macam: - Saringan yang bangunannya terbukagravity filter - Saringan yang bangunannya tertutuppressure filter

2.3.3 Desinfeksi

Desinfeksi air minum, maksudnya adalah membunuh bakteri patogen yang ada di dalam air tersebut. Desinfeksi air dapat dilakukan dengan berbagai cara: - Pemanasan - Dengan penyinaran sinar UV - Dengan ion-ion logam - Dengan asam ataupun basa - Senyawa-senyawa kimia - Chlorinasi Di antara cara-cara tersebut hanya chlorinasi yang dapat dijalankan terhadap air minum secara ekonomis. a Chlorinasi sederhana Beny Efriandi : Pengaruh Konsentrasi Optimum Tawas Terhadap Turbiditas Dengan Metode JAR Test Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008. USU Repository © 2009 7 Dalam cara ini besarnya konsentrasi klor yang diberikan sekitar 0,2 – 0,5 ppm, atau kadang-kadang sampai 1 ppm, di mana standar maksimum air minum untuk konsentrasi klor yaitu 0,1 ppm – 1,0 ppm. Cara ini tidak dapat dilakukan kalau air bakunya mengandung banyak zat organik. b Chlorinasi dibantu dengan ammonia Cara ini dilakukan bila air bakunya mempunyai bau dan rasa yang jauh melampaui batas. c Superchlorination dan dechlorination Superchlorination penting sekali dilakukan bila air baku untuk air minum ternyata mengandung bakteri coli atau bakteri-bakteri lain, melebihi batas-batas yang ditetapkan. Adanya bakteri coli pada air baku tersebut membuktikan bahwa air tersebut terkotori oleh kotoran manusia. Superchlorination diberikan dengan cara pembubuhan konsentrasi yang jauh lebih tinggi dari dosis rata-rata tiap hari. Untuk menurunkan residual chlorine sampai batas-batas normal, perlu dilakukan dechlorinasi dengan cara pembubuhan SO 2 . tetapi pada prakteknya proses ini jarang atau sukar dilaksanakan.

2.3.4 Penghilangan bau dan warna

Pada proses ini dilakukan dengan penyerapan dengan menggunakan karbon aktif. Karbon atau arang yang digunakan dapat berbentuk serbuk atau dapat berbentuk butir-butir, secara sedikit dapat dibuat dari arang batok. Penghilangan bau dan warna dengan bantuan karbon aktif dilakukan jika air bakunya berbau, yaitu biasanya pada musim banjir. Pembubuhan karbon aktif dilakukan pada saat air keluar dari bak pengendapan menuju penyaringan. Beny Efriandi : Pengaruh Konsentrasi Optimum Tawas Terhadap Turbiditas Dengan Metode JAR Test Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008. USU Repository © 2009 8

2.3.5 Proses flouridasi

Proses ini dimaksudkan untuk menghindari penyakit gigi carries. Pembubuhan senyawa fluor ini ada batas-batas konsentrasinya, karena terlalu banyak ataupun sedikit ada akibatnya. Batas optimum untuk ini adalah 1 mgl untuk temperature rata-rata di Indonesia 27 C.

2.3.6 Pembubuhan kapur

Kebanyakan dari air sungai di Indonesia mempunyai pH sekitar 6 – 7. Untuk mencapai pH air minimum sesuai standar yaitu sekitar 7,8 – 8,5 dibubuhkan kapur, yaitu pada saat air akan mengalir ke reservoir. Dalam keadaan di atas, perubahan warna, bau atau kekeruhan yang terdapat pada air akan menyebabkan air tersebut tidak layak untuk diminum http:www.ftsp.uii.ac.id.

2.4 Unit-Unit Pengolahan Air

2.4.1 Bendungan

Sumber air baku adalah air permukaan dari Sungai Belawan yang berhulu di Kecamatan Pancur Batu dan melintasi Kecamatan Sunggal Butir No. 4, 2006 : 21. Untuk menampung air tersebut, dibuat bendungan dengan panjang 25 m sesuai dengan lebar sungai dan tinggi ± 4 m. Pada sisi kanan bendungan, dibuat sekat channel berupa saluran penyadap yang lebarnya 2 m dilengkapi dengan pintu pengatur ketinggian air masuk ke intake.

2.4.2 Intake air baku

Intake berfungsi untuk pengambilanpenyadapan air baku. Bangunan ini merupakan saluran bercabang dua yang dilengkapi dengan bar screen saringan kasar, berfungsi untuk mencegah masuknya sampah-sampah berukuran besar dan fine screen Beny Efriandi : Pengaruh Konsentrasi Optimum Tawas Terhadap Turbiditas Dengan Metode JAR Test Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008. USU Repository © 2009 9 saringan halus, berfungsi untuk mencegah masuknya kotoran-kotoran maupun sampah berukuran kecil yang terbawa arus sungai. Masing-masing saluran dilengkapi dengan pintu pengatur ketinggian air sluice gate dan penggerak elektromotor. Pemeriksaan maupun pembersihan saringan dilakukan secara periodik untuk menjaga kestabilan jumlah air masuk.

2.4.3 Raw Water Tank RWT tangki air baku

Raw Water Tank merupakan bangunan yang dibangun setelah intake yang terdiri dari dua unit 4 sel. Setiap unit berdimensi 23,3 m x 20 m, tinggi ± 5 m yang dilengkapi dengan dua buah inlet gate, dua buah outlet gate, sluice gate, dan pintu bilas dua buah. Raw Water Tank berfungsi sebagai tempat pengendapan partikel-partikel kasar dan lumpur-lumpur yang terbawa dari sungai dengan sistem gravitasi. Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, volume air baku pada dua RWT memiliki volume ± 1400 m 3 . Waktu pengendapan detention time untuk air baku yang akan diolah di RWT kurang dari 15 menit agar menghasilkan air baku dengan turbiditas yang lebih rendah Butir No. 4, 2006 : 22.

2.4.4 Raw Water Pump RWPpompa air baku

Raw Water Pump Pompa Air Baku berfungsi untuk memompa air dari RWT ke Clearator. RWP ini terdiri dari 16 unit pompa air baku. Kapasitas setiap pompa 110 Ldet dengan rata-rata head 18 m memakai motor AC nominal daya 75 KW.

2.4.5 ClearatorClarifierpenjernihan

Bangunan clearator bangunan untuk proses penjernihan air terdiri dari 5 unit dengan kapasitas masing-masing 350 Ldet. Clearator berfungsi sebagai tempat pemisah antara flok yang bersifat sedimen dengan air bersih sebagai effluent hasil Beny Efriandi : Pengaruh Konsentrasi Optimum Tawas Terhadap Turbiditas Dengan Metode JAR Test Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008. USU Repository © 2009 10 olahan. Clearator dilengkapi dengan agitator sebagai pengaduk lambat dan selanjutnya dialirkan ke filter. Endapan flok-flok tersebut kemudian dibuang, sesuai dengan tingkat ketebalannya secara otomatis. Clearator berfungsi sebagai tempat pemisah antara flok yang bersifat sedimen dengan air bersih sebagai effluent hasil dahan dan selanjutnya dialirkan ke filter. Clearator ini terbuat dari beton berbentuk bulat dengan lantai kerucut yang dilengkapi seksi-seksi pemisah untuk proses-proses sebagai berikut : a. Primary Reaction Zone b. Secondary Reaction Zone c. Return Reaction Zone d. Clarification Reaction Zone e. Concentrator

2.4.6 Filter

Filter merupakan tempat berlangsungnya proses filtrasi, yaitu proses penyaringan flok-flok sangat kecil dan sangat ringan yang tidak tertahan lolos dari clearator. Filter yang dipakai dalam pengolahan air minum di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal adalah sistem penyaringan permukaan surface filter. Media filter tersebut berjumlah 32 unit yang prosesnya berlangsung secara pararel, menggunakan jenis saringan cepat berupa pasir silika dengan menggunakan motor AC nominal daya 0,75 KW. Dimensi tiap filter yaitu 8,25 m x 4 m x 6,25 m. Tinggi maksimum permukaan air adalah 5,05 m dan tebal media filter 120 m dengan susunan lapisan sebagai berikut: a. Pasir kwarsa, diameter 0,5 mm – 1,5 mm dengan ketebalan 60 cm b. Pasir kwarsa, diameter 1,8 mm – 2,0 mm dengan ketebalan 10 cm Beny Efriandi : Pengaruh Konsentrasi Optimum Tawas Terhadap Turbiditas Dengan Metode JAR Test Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008. USU Repository © 2009 11 c. Kerikil halus, diameter 4,75 mm – 6,3 mm dengan ketebalan 10 cm d. Kerikil sedang, diameter 6,3 mm – 10 mm dengan ketebalan 10 cm e. Kerikil sedang, diameter 10 mm – 20 mm dengan ketebalan 10 cm f. Kerikil kasar, diameter 20 mm – 40 mm dengan ketebalan 20 cm Dalam jangka waktu tertentu, permukaan filter akan tersumbat oleh flok yang masih tersisa dari proses. Pertambahan ketinggian permukaan air di atas media filter sebanding dengan berlangsungnya penyumbatan clogging media filter oleh flok-flok. Selanjutnya dilakukan proses backwash, yaitu pencucian media filter dengan menggunakan sistem aliran balik dengan menggunakan air yang disupply dari pompa reservoir. Proses ini bertujuan untuk mengoptimalkan kembali fungsi filter Butir No. 2, 2007 : 15. Banyaknya air yang dibutuhkan untuk membackwash satu buah filter adalah 200 – 300 m 3 dan backwash dilakukan 1 x 24 – 72 jam, tergantung pada lancar tidaknya penyaringan.

2.4.7 Reservoir

Berfungsi untuk menampung air minumair olahan dengan kapasitas total 13.400 m 3 dan kemudian didistribusikan ke pelanggan melalui reservoir-reservoir distribusi di berbagai cabang. Air yang mengalir dari filter ke reservoir, sebelumnya dibubuhi klor post chlorination dengan pembubuhan ± 2 grm 3 air dan untuk proses netralisasi dibubuhkan larutan kapur jenuh soda ash dengan kebutuhan pada kisaran 5 – 7 grm 2 air. Secara periodik reservoir ini dicuci dengan mempergunakan pompa bermotor AC nominal daya 15 KW. Dimensi panjang 50 m x 40 m x 4 m.

2.4.8 Finish Water Pump FWPpemompaan air akhir

Beny Efriandi : Pengaruh Konsentrasi Optimum Tawas Terhadap Turbiditas Dengan Metode JAR Test Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008. USU Repository © 2009 12 Finish Water Pump Instalasi Pengolahan Air Sunggal berjumlah 14 unit yang berfungsi untuk mendistribusikan air bersih dari reservoir instalasi ke reservoir- reservoir distribusi cabang-cabang melalui pipa-pipa transmisi yang dibagi menjadi 5 jalur dengan kapasitas 150 Ldet. Total head 50 in menggunakan motor AC rata-rata nominal daya 132 KW.

2.4.9 Sludge Lagoon Empang Lumpur

Air buangan limbah cair dari masing-masing unit pengolahan dialirkan ke lagoon untuk didaur ulang. Daur ulang merupakan cara yang tepat dan aman dalam mengatasi dan meningkatkan kualitas lingkungan. Prinsip ini telah diterapkan sejak tahun 2002 di unit PDAM Tirtanadi Instalasi Pengolahan Air Sunggal dengan membangun unit pengendapan berupa lagoon dengan kapasitas 9.600 m 3 .

2.5 Proses Pengolahan Air Minum

Air merupakan salah satu bahan pokok yang mutlak dibutuhkan oleh manusia sepanjang masa, baik secara langsung maupun tidak langsung. Tidak semua jenis air dapat digunakan tanpa pengolahan terlebih dahulu Butir No. 4, 2004 : 15. Untuk itu, PDAM Tirtanadi Instalasi Pengolahan Air Sunggal sebagai salah satu instalasi pengolahan air minum dapat mengolah air tersebut menjadi air minum yang layak bagi konsumen. Di PDAM Tirtanadi Instalasi Pengolahan Air Sunggal, dapat penulis pelajari proses pengolahan air minum sebagai berikut : Air baku 1 yang bersumber dari aliran Sungai Belawan tertampung di bendungan yang selanjutnya masuk melalui pintu intake 2 untuk disaring terlebih dahulu dari sampahkotoran kasar. Beny Efriandi : Pengaruh Konsentrasi Optimum Tawas Terhadap Turbiditas Dengan Metode JAR Test Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008. USU Repository © 2009 13 Selanjutnya air akan tertampung di Raw Water Tank 3. Di sini terjadi proses fisika dan biokimia. Proses fisika yang terjadi adalah pengendapan lumpur- lumpur sehingga dihasilkan air dengan turbiditas yang lebih rendah. Sedangkan proses biokimia yang terjadi adalah penginjeksian klorin preklorinasi. Klorin pada preklorinasi bertujuan untuk mengoksidasi logam-logam, membunuh mikroorganisme seperti plankton dan juga membunuh spora dari lumut, jamur, dan alga. Konsentrasi yang diberikan adalah 2 – 3 gm3 air, tergantung pada turbiditas air. Proses selanjutnya air akan dipompakan melalui RWP 4 ke clearator 5. Di clearator, terjadi proses koagulasi proses bercampurnya koagulan dan air baku dengan cepat dan merata menggunakan koagulan Aluminium Sulfat AlumTawas, Al 2 SO 4 3 .18H 2 O dan proses flokulasi penggumpalan flok-flok yang lebih besar akibat adanya pengadukan cepat dan pengadukan lambat. Air baku yang mengandung koagulan akan masuk clearator melalui Primary Reaction Zone yang berada pada bagian tengah sel secondary. Sel secondary adalah inti dari clarifier yang terletak pada bagian tengah bangunan tersebut. Di bagian ini terdapat sebuah alat pengaduk yang disebut blade agitator. Blade agitator berputar dengan kecepatan lambat sehingga diharapkan akan terjadi proses flokulasi Secondary Reaction Zone. Setelah tawas larut, selanjutnya akan mengikat partikel yang ada di dalam air membentuk partikel-partikel yang lebih besar flok. Flok-flok ini lalu akan melakukan pengikatan kembali dengan butiran flok yang lainnya dengan bantuan turbulensi dan bantuan gerakan blade agitator tersebut. Flok-flok yang terbentuk akan semakin besar dan pengaruh gaya gravitasi akan mengendap pada dasar clarifier Return Reaction ZoneConcentrator. Untuk itu, perlu dipertahankan kandungan flok-flok dalam clarifier dengan memantau kekeruhan sehingga diharapkan Beny Efriandi : Pengaruh Konsentrasi Optimum Tawas Terhadap Turbiditas Dengan Metode JAR Test Di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal, 2008. USU Repository © 2009 14 turbiditas pada air kumpulan Clarification Reaction Zone dapat serendah mungkin Butir No. 4, 2006 : 22. Selanjutnya, air kumpulan difiltrasi di filter 6 sehingga diperoleh air hasil proses filtrasi yang jernih. Sebelum air proses filtrasi masuk ke reservoir, ditambahkan terlebih dahulu klorin Postklorinasi yang dapat bersumber dari gas Cl 2 dan kaporit Ca OCl 2 . Penambahan klorin bertujuan sebagai desinfektan. Setelah penambahan klor atau kaporit, selanjutnya ditambahkan larutan kapur jenuh Soda ash untuk menetralisir pH air olahan 6,8 – 7,3 karena penambahan Aluminium sulfat di Clearator cukup membuat pH air bersifat asam, sehingga harus dinetralkan. Penambahan larutan kapur tetap sebelum air masuk reservoir untuk mencegah pengendapan dari reaksi sisa tawas Al 3+ dengan ion hidroksida dari kapur OH ˉ yang dapat membentuk flok sehingga mengotori air reservoir Butir No. 4, 2006 : 23. Setelah seluruh proses pengolahan air tersebut berlangsung, air hasil olahan ditampung di bak penampungan akhir yang disebut dengan reservoir 7 untuk didistribusikan melalui FWP. Air hasil olahan tersebut dapat didistribusikan bila air memenuhi syarat kualitas air. Untuk memastikan kualitas air, perlu dilakukan pengendalian mutu. Pengendalian mutu mutlak diperlukan agar kualitas air bersih dapat dijamin kualitasnya sesuai dengan Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No. 907MENKESSKVII2002 yang meliputi aspek fisika, kimia, dan biologis Katalog PDAM Tirtanadi Medan.

2.6 Sumber Air Minum