Proses Pemurnian Air Di Pdam Tirtanadi Ipa Sunggal

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Air
Air merupakan zat kimia yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang

diketahui sampai saat ini di bumi.Air adalah senyawa kimia dengan rumus
kimiaH2O, satu molekul air tersusun dari dua atom Hidrogen yang terikat secara
kovalen pada satu atom Oksigen. Pada kondisi standar, air bersifat tidak berwarna,
tidak berasa dan tidak berbau yaitu pada tekanan 100kPa (1 bar) dan temperatur
273,15 K (0°C). Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting, yang
memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garamgaram, gula, asam, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik
(Kusmayadi, 2008).
Air reservoir adalah air yang telah melalui filter dan sudah dapat dipakai
untuk air minum.Air tersebut telah bersih dan bebas dari bakteri dan ditampung
pada bak reservoir untuk diteruskan kepada konsumen (Sutrisno, 1987).
Menurut Kusmayadi (2008), sifat-sifat kimia fisika dari air adalahsebagai berikut:

Nama sintetis

Nama alternatif

Informasi dan Sifat-sifat
Air
Aqua,
dihidrogen
hidrogen hidroksida

Rumus molekul
Massa molar
Densitas dan fase
Titik lebur
Titik didih
Kalor jenis

2.2

monoksida,

H2O

18.0153 g/mol
0.998 g/cm (cairan pada 20 °C)
0.92 g/cm (padatan)
0°C (273.15 K) (32 °F)
100°C (373.15 K) (212 °F)
4184 J/(kg.K) (cairan pada 20 °C)

Sumber-sumber Air

Universitas Sumatera Utara

Menurut Sutrisno (1989), berdasarkan sumber-sumbernya, air terbagi atas
air laut, air atmosfer, air meteriologik (air hujan), air permukaan dan air tanah.
2.2.1

Air Laut
Air laut mempunyai sifat asin, karena air laut mengandung garam

NaCl.Kadar garam NaCl dalam air laut sekitar 3%, maka air laut tidak memenuhi
syarat untuk air minum (Sutrisno, 2004).

2.2.2

Air Hujan
Air hujan dalam keadaan murni, sangat bersih, namun dengan adanya

pengotoran

udara

yang

disebabkan

oleh

kotoran-kotoran,

industri/debu

menyebabkan air hujan tercemar. Apabila air hujan akan dijadikan sebagai

sumber air minum hendaknya pada waktu menampung air hujan jangan dimulai
pada saat hujan mulai turun, karena masih mengandung banyak kotoran. Air hujan
mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipi-pipa penyalur maupun bak-bak
reservoir, sehingga hal ini akan mempercepat terjadinya korosi (karatan). Air
hujan ini mempunyai sifat lunak, sehingga akan boros terhadap pemakaian sabun.
(Pandia, 2006).
2.2.3

Air Permukaan
Air permukaan adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi. Pada

umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya,
misalnya oleh lumpur, pelapukan batang-batang kayu, daun-daun, pengotoran
oleh industri kota dan sebagainya.

a. Air sungai

Universitas Sumatera Utara

Air sungai dalam penggunaannya sebagai air minum, haruslah

mengalami suatu pengolahan yang sempurna yaitu pengolahan air dari cara yang
sederhana sampai pengolahan yang lengkap (complete treatment process). Air
sungai ini pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali
(Sutrisno, 2004).
b. Air Rawa/Danau
Kebanyakan air rawa atau danau ini berwarna yang disebabkan oleh
adanya zat-zat organik yang telah membusuk misalnya humus yang larut dalam
air batang-batang kayu, daun yang larut dalam air yang menyebabkan warna
kuning coklat (Pandia, 2006).
2.2.4

Air Tanah
Air tanah (ground water) berasal dari air hujan yang jatuh ke permukaan

bumi yang kemudian mengalami penyerapan ke dalam tanah dan mengalami
proses filtrasi secara alamiah. Proses-proses yang telah dialami air hujan tersebut
di dalam perjalanannya ke bawah tanah, membuat air tanah menjadi lebih baik
dan lebih murni dibandingkan air permukaan (Chandra, 2007).
a. Air Tanah Dangkal
Air tanah dangkal terjadi karena daya proses peresapan air dari permukaan

tanah. Air tanah dangkal ini dapat pada kedalaman 15 m. Air tanah dangkal ini
ditinjau dari segi kualitasnya agak baik bila digunakan sebagai sumur air minum.
Kuantitas air tanah dangkal ini kurang baik dan tergantung pada musim.

b. Air Tanah Dalam

Universitas Sumatera Utara

Air tanah dalam biasanya terdapat dikedalaman antara 100-300 m,
umumnya tergolong bersih, karena sewaktu proses pengalirannya mengalami
penyaringan alamiah dan kebanyakan mikroba sudah tidak ada lagi terdapat
didalamnya. Air tanah dalam kualitasnya lebih baik dari air tanah dangkal, karena
penyaringannya lebih sempurna dan bebas dari bakteri.Perubahan musim juga
hanya sedikit mempengaruhi air tanah dalam.
c. Mata air
Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan
tanah. Mata air yang berasal dari tanah dalam, hampir tidak terpengaruh oleh
musim dan kualitas/kuantitasnya sama dengan keadaan air dalam.
2.3

Hubungan Air dengan Kesehatan
Menurut Sutrisno (1987), air sangat erat hubungannya dengan kehidupan

manusia, yang berarti besar sekali peranannya dalam kesehatan manusia. Adapun
beberapa hal yang menunjukkan adanya hubungan air dengan kesehatan adalah
sebagai berikut:
a. Air sebagai Breeding Places Vector
Beberapa jenis serangga dapat memindahkan kuman penyakit dari seorang
penderita kepada orang lain. Serangga yang dapat menularkan kuman penyakit
tersebut disebut vektor. Contoh: Nyamuk Anopheles. Vektor mempunyai
beberapa bentuk, yaitu: bentuk telur, larva, dan dewasa. Dan dalam hal ini, vektor
membutuhkan habitat berupa air.

b. Air sebagai Media Penularan Penyakit

Universitas Sumatera Utara

Beberapa penyakit juga dapat ditularkan melalui media berupa
air.Mengingat air dapat berfungsi sebagai media penularan penyakit, maka untuk
mengurangi timbulnya penyakit atau menurunkan angka kematian tersebut, salah

satu usahanya adalah meningkatkan penggunaan air minum yang memenuhi
persyaratan kualitas dan kuantitas.
c. Kandungan Bahan Kimia
Air mempunyai sifat melarutkan bahan kimia. Zat-zat kimia yang mudah
larut dalam air dan dapat menimbulkan masalah sebagai berikut:
-

Toksisitas

-

Reaksi-reaksi kimia yang menyebabkan:
1. Pengendapan yang berlebihan.
2. Timbulnya busa yang menetap, yang sulit untuk dihilangkan.
3. Timbulnya respon fisiologis yang tidak diharapkan terhadap rasa atau
pengaruh laxatif.
4. Perubahan dari perwujutan dan fisik air.

2.4

Kegunaan Air Bagi Tubuh Manusia
Tubuh manusia terdiri dari 55% sampai 78% air, tergantung dari ukuran

badan.Agar dapat berfungsi dengan baik, tubuh membutuhkan antara satu sampai
tujuh liter air setiap hari untuk menghindari dehidrasi, jumlah pastinya bergantung
pada tingkat aktivitas, suhu, kelembapan, dan beberapa faktor lainnya. Selain dari
air minum, manusia mendapatkan cairan dari makanan dan minuman lain selain
air. Sebagian besar orang percaya bahwa manusia membutuhkan 8-10 gelas
(sekitar dua liter) per hari (Kusmayadi, 2008).

Universitas Sumatera Utara

2.5

Syarat Air Minum
Menurut sutrisno (1989), air minum harus memenuhi beberapa persyaratan

bila ditinjau dari segi kualitasnya, yaitu:
a. Syarat Fisik
Air yang baik digunakan untuk minuman adalah air yang tidak berwarna,

tidak berasa, tidak berbau, jernih, suhu air hendaknya dibawah sela udara (sejuk ±
25°C).
b. Syarat Kimia
Air minum yang baik adalah air minum tidak boleh mengandung racun,
zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan.
c. Syarat Bakteriologik
Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit (patogen)
sama sekali dan tidak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan Coli melebihi
batas-batas yang ditentukannya yaitu 1 Coli/100 ml air. Air yang mengandung
golongan Coli dianggap telah terkontaminasi dengan kotoran manusia. Dengan
demikian dalam pemeriksaan bakteriologik, tidak langsung diperiksa apakah air
itu mengandung bakteri patogen, tetapi diperiksa dengan indikator bakteri
golongan Coli.
2.6

Standar Mutu Air Minum
Air minum yang ideal seharusnya jernih, tidak berwarna, tidak berasa, dan

tidak berbau.Standar mutu air minum yang berlaku di Indonesia dapat dilihat pada
Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 492 tahun 2010.Penggunaan sumber air

minum bagi Perusahaan Air Minum (PAM) di kota-kota besar masih

Universitas Sumatera Utara

menggantungkan dari sungai-sungai yang telah dicemari sehingga treatment yang
sempurna sangat diperlukan secara mutlak. Sebaiknya bila akan menggunakan
badan-badan air sebagai sumber air minum hendaknya memenuhi syarat-syarat
kualitas air minum (Ryadi, 1984).
Persyaratan air minum dapat ditinjau dari parameter fisika, parameter
kimia dan parameter mikrobiologi yang terdapat dalam air minum tersebut.
2.6.1

Parameter Fisika
Parameter fisika umumnya dapat diidentifikasi dari kondisi fisik air

tersebut.Parameter fisika meliputi bau, kekeruhan, rasa, suhu, warna dan jumlah
zat padat terlarut. Air yang baik idealnya tidak berbau, tidak memiliki rasa/tawar
dan harus jernih. Air yang berbau busuk dapat disebabkan proses penguraian
bahan organik yang terdapat di dalam air. Air yang tidak tawar mengindikasikan
adanya zat-zat tertentu di dalam air tersebut. Sedangkan air yang keruh
mengandung partikel padat tersuspensi yang dapat berupa zat-zat yang berbahaya
bagi kesehatan (Mulia, 2005).
Suhu air sebaiknya sejuk atau tidak panas terutama agar tidak terjadi
pelarutan zat kimia yang ada pada saluran/pipa yang dapat membahayakan
kesehatan,

menghambat

reaksi-reaksi

biokimia

di

dalam

saluran/pipa,

mikroorganisme patogen tidak mudah berkembang biak, dan bila diminum dapat
melepaskan dahaga (Slamet, 2009).

2.6.2

Parameter Kimiawi

Universitas Sumatera Utara

Parameter kimiawi dikelompokkan menjadi kimia anorganik dan kimia
organik. Dalam standar air minum di Indonesia, zat kimia anorganik dapat berupa
logam, zat reaktif, zat-zat berbahaya dan beracun serta derajat keasaman (pH).
Sedangkan zat kimia organik dapat berupa insektisida dan herbisida,zat-zat
berbahaya dan beracun.Air minum tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral
atau zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan
(Mulia, 2005).
Arsenik,

Barium,

Cadmium,

Chromium,

Merkuri

dan

Selenium

merupakan logam beracun yang mempengaruhi organ bagian dalam manusia.
Timbal merusak sel darah merah, sistem saraf dan ginjal manusia.Tembaga
merupakan indikator terjadinya perkaratan.Konsentrasi Flour yang terlalu tinggi
dalam air minum dapat menimbulkan gangguan pada gigi.Nitrit dalam air minum
akan bereaksi dengan hemoglobin membentuk Methemoglobin yang dapat
menyebabkan penyakit blue babis pada bayi (Mulia, 2005).
2.6.3

Parameter Mikrobiologi
Parameter mikrobiologi menggunakan bakteri Coliform sebagai organisme

petunjuk (Indicator organism).Dalam laboratorium, istilah total coliform
(koliform tinja) menunjukkan bakteri coliform dari tinja, tanah atau sumber
alamiah lainnya.Penentuan parameter mikrobiologi dimaksudkan untuk mencegah
adanya mikroba patogen di dalam air minum(Mulia, 2005).

2.7

Proses Penyediaan Air Minum

Universitas Sumatera Utara

Dalam hal penyediaan air minum, selain kuantitasnya, kualitasnya pun
harus memenuhi standar yang berlaku.Untuk itu perusahaan air minum selalu
memeriksa kualitas airnya sebelum didistribusikan kepada pelanggan. Karena air
baku belum tentu memenuhi standar, maka seringkali dilakukan pengolahan air
untuk memenuhi standar air minum (Slamet, 2009).
Menurut Kusnaedi (2002), pengolahan air minum merupakan upaya untuk
mendapatkan air yang bersih dan sehat sesuai dengan standar mutu air. Pada
dasarnya, pengolahan air minum dapat diawali dengan penjernihan air,
pengurangan kadar bahan-bahan kimia terlarut dalam air sampai batas yang
dianjurkan, penghilangan mikroba patogen, memperbaiki derajat keasaman (pH)
serta memisahkan gas-gas telarut yang dapat mengganggu estetika dan kesehatan.
Air tidak jernih umumnya mengandung residu. Residu tersebut dapat
dihilangkan dengan proses penyaringan (filtrasi) dan pengendapan (sedimentasi).
Untuk mempercepat proses penghilangan residu perlu ditambahkan koagulan.
Untuk memaksimalkan proses penghilangan residu, koagulan sebaiknya
dilarutkan dalam air sebelum dimasukkan ke dalam tangki pengendapan.
Penghilangan

mikroba

patogen

dapat

dilakukan

dengan

menggunakan

desinfektan.Desinfektan yang umum dipakai adalah kaporit dan ozon.
Penghilangan gas-gas terlarut yang mengganggu (misalnya H2S dan CO3)
dilakukan dengan proses aerasi (Mulia, 2005).

2.8

Unit-unit Pengolahan Air

Universitas Sumatera Utara

Proses pemurnian air di Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) IPA
Sunggal memerlukan unit-unit pengolahan. Unit-unit serta proses pengolahan air
yang terdapat di IPA Sunggal adalah sebagai berikut:
1. Bendungan
Sumber air baku adalah air permukaan dari sungai Belawan yang berhulu
di Kecamatan Pancur Batu dan melintasi Kecamatan Sunggal. Untuk menampung
air tersebut dibuatlah 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. Bendungan dibuat dengan sistem melintang.
2. Intake(Pemasukan Air Baku)
Intake berfungsi untuk pengambilan/penyadap air baku. Bangunan ini
merupakan saluran bercabang dua yang dilengkapi dengan bar screen (saringan
kasar) yang berfungsi untuk mencegah masuknya sampah-sampah berukuran
besardan fine screen (saringan halus) yang berfungsi untuk mencegah masuknya
kotoran–kotoran maupun sampah berukuran kecil yang terbawa arus sungai.
3. Raw Water Tank (RWT)
Raw water tank atau bak air baku merupakan bangunan yang dibangun
setelah intake yang terdiri dari dua unit (empat sel).Raw water tank berfungsi
sebagai tempat pengendapan partikel-partikel kasar dan lumpur yang terbawa dari
sungai dengan sistem sedimentasi (pengendapan alamiah). Di IPA Sunggal
volume air baku pada dua RWT memiliki ± 14.000 m3. Waktu pengendapan
(detention time) untuk air baku yang akan diolah di RWT IPA Sunggal kurang

Universitas Sumatera Utara

dari 15 menit agar menghasilkan air baku dengan turbidity(kekeruhan) rendah.
Tiap sel dalam raw water tank dibersihkan sekali dalam empat bulan, dan
dilakukan secara bergilir setiap bulannya. Hal ini dilakukan agar proses
pengolahan air terus berjalan, karena pada saat melakukan pembersihan, sel Raw
Water Tank ditutup, sehingga air baku dari intake tidak dapat masuk.
Di Raw Water Tank ini terjadi penginjeksian klorin yang disebut
prechlorination.Prechlorinationberfungsi mengoksidasi zat-zat organik,anorganik
dan mengendalikan pertumbuhan lumut (alga) dan membunuh spora dari lumut,
jamur dan juga menghilangkan polutan-polutan lainnya. Dosis klorin yang
diberikan adalan 2-3 g/m3 air, tergantung pada turbidity air.
4. Raw Water Pump (RWP)
Raw Water Pump atau pompa air baku berfungsi untuk memompakan air
dari RWT ke clearator. RWP ini terdiri dari 16 unit pompa air baku. Kapasitas
setiap pompa adalah 110 l/detik dengan rata-rata 18 m, memakai motor AC
nominal 75 KW.
5. Clearator (Clarifier)
Bangunan clearator terdiri dari lima unit dengan kapasitas masing-masing
400 l/detik. Clearator berfungsi sebagai tempat pemisahan antara flok yang
bersifat sedimen dengan air bersih sebagai effluent(hasil olahan).Hasil 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 ini terbuat dari beton berbentuk bulat

Universitas Sumatera Utara

dengan lantai kerucut yang dilengkapi sekat-sekat pemisah untuk setiap proses
yang terjadi di clearator.
Di dalam clearator ini, terjadi 5 proses, yaitu:
1. Primary zone
Pada primary zone terjadi penginjeksian Alumunium Sulfat (alum/tawas,
Al2(SO4)3.18H2O) sehingga terjadi proses koagulasi atau proses pencampuran
koagulan dengan air baku dengan cepat dan merata. Untuk menentukan dosis
tawas yang tepat dalam proses terlebih dahulu dilakukan jar test di laboratorium,
sehingga diketahui dosis optimal pemakaian tawas. Jika pendosisan tawas terlalu
rendah, maka pembentukan flok akan terganggu ditandai dengan air proses yang
keruh. Begitu juga, jika dosis tawas berlebih justru akan merusak proses, di
samping itu sisa Al3+ tersebut akan bereaksi kembali sehingga terjadi flok-flok
yang menggangu kualitas air. Oleh karena itu, pendosisan tawas membutuhkan
perhitungan yang tepat dan sangat tergantung kepada kualitas air baku.
2. Secondary Zone
Pada Secondary Zone terjadi proses flokulasi (pengumpulan flok-flok yang
lebih besar) akibat adanya pengadukan cepat dan pengadukan lambat sel
secondary adalah inti dari clearatoryang terletak pada bagian tengah bangunan
tersebut. Di bagian ini terdapat sebuah alat pengaduk yang disebut blade
agitator.Blade agitatorberputar dengan kecepatan lambat sehingga diharapkan
akan terjadi proses flokulasi (Secondary Reaction Zone). Setelah tawas larut,
selanjutnya akan mengikat partikel yang ada di dalam air sehingga membentuk
partikel- partikel yang lebih besar (flok). Flok – flok akan melakukan pengikatan

Universitas Sumatera Utara

kembali dengan butiran flok lainnya (ikatan kohesi) dengan bantuan turbulensi
dan bantuan gerakan blade agitator tersebut.
3. Return Reaction Zone
Pada return reaction zone, flok-flok yang terbentuk akan semakin besar
(sludge) dan pengaruh gaya gravitasi akan mengendap pada dasar clarifier.
Sludge yang mengendap akan dibuang ke lagoon secara automatic dan manual.
Pembuangan secara manual dilakukan apabila persentasenya melebihi 20%, pintu
bukaan main disludgeakan dibuka selama beberapa menit sesuai dengan
perhitungan. Pembuangan automatic disludge dilakukan satu kali sehari dengan
melihat turbidity sekunder pada setiap clarifier.
4. Clarification reaction zone
Pada clarification reaction zone terjadi pemisahan sludge dengan air
bersih. Air bersih akan terpisah ke atas menjadi kumpulan atau concentrator zone.
5. Concentrator
Proses dimana air yang dipisahkan dari hasil klarifikasi akan dikumpulkan
menjadi satu (air kumpulan).
6. Filter
Disini terjadi proses filtrasi, yaitu proses penyaringan flok-flok sangat
kecil dan sangat ringan yang tidak tertahan (lolos) dari clearator. Filter yang
dipakai di IPA Sunggal adalah berlangsung secara paralel, menggunakan jenis
saringan cepat (rapid sand filter) berupa pasir silika dengan menggunakan motor
AC nominal daya 0,75 KW.

Universitas Sumatera Utara

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 :
1) Pasir kwarsa, diameter 0,5 mm – 1,5 mm dengan ketebalan 60 cm
2) Pasir kwarsa, diameter 1,8 mm – 2,0 mm dengan ketebalan 10 cm
3) Kerikil halus , diameter 4,57 mm – 6,0 mm dengan ketebalan 10 cm
4) Kerikil sedang, diameter 6,3 mm – 10 mm dengan ketebalan 10 cm
5) Kerikil sedang, diameter 10 mm – 20 mm dengan ketebalan 10 cm
6) 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 diatas
media filter sebanding dengan berlangsungnya penyumbatan (clogging) media
filter oleh flok-flok. Selanjutnya dilakukan proses back wash, yaitu pencucian
media filter dengan menggunakan air yang disupply dari pompa reservoir. Proses
ini bertujuan untuk mengoptimalkan kembali fungsi filter. Banyaknya air yang
dibutuhkan untuk back wash dilakukan 1 x 24 jam-72 jam, tergantung pada lancar
tidaknya penyaringan. Air hasil back wash dibuang ke lagoon.
7. Reservoir
Reservoir merupakan bangunan beton dibawah tanah berdimensi 50 mx 40
m x 4 m yang berfungsi untuk menampung air minum (air olahan) setelah
melewati media filter. IPA Sunggal mempunyai dua buah reservoir (R1 dan R2)
dengan kapasitas total 12.000 m3. Reservoir berfungsi untuk menampung air
bersih yang telah disaring melalui filter dan juga berfungsi sebagai tempat

Universitas Sumatera Utara

penyaluran air ke pelanggan. Air yang mengalir dari filter ke reservoir dibubuhi
klor (post chlorination) dan penambahan larutan kapur jenuh.Kapur disalurkan
dari saturator.Saturator adalah sebuah tabung besar yang merupakan terminal
larutan kapur untuk diinjeksikan ke air hasil olahan.Di PDAM Tirtanadi terdapat
dua saturator yang dialirkan ke masing-masing reservoir 1 dan reservoir2.
8. Finish water pump (FWP)
Finish water pump (FWP) IPA Sunggal berjumlah 14 unit yang berfungsi
untuk mendistribusikan air bersih dari reservoir instalasi ke reservoir-reservoir
distribusi cabangmelalui pipa-pipa transmisidengan kapasitas 150 liter/detik. 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 sesuai dengan
Keputusan Menteri Kesehatan RI No. 492/MENKES/PER/IV/2010.
9. Lagoon
Air buangan (limbah cair) dari masing-masing unit pengelohan dialirkan
ke lagoon untuk didaur ulang. Daur ulang merupakan cara yang tepat dan aman
dalam mengatasi dan meningkatkan kualitas lingkungan. Lagoon terdiri dari tiga
sel. Sel pertama adalah sebagai tempat lumpur. Jika sel telah penuh, lumpur akan
disedot ke atas dan digunakan untuk menimbun tanah sekitar lagoon. Air dari sel
pertama ini akan dialirkan ke sel berikutnya yang difiltrasi dengan batu-batuan
yang tersusun. Air dari sel kedua ini difiltrasi lagi ke sel ketiga. Dari sel ketiga, air
lagoon tersebut akan dialirkan kembali ke intake. Air hasil buangan pengolahan
maupun air setelah dilakukan pembersihan pada tiap-tiap unit produksi, dibuang

Universitas Sumatera Utara

ke lagoon untuk diproses lagi menjadi air bersih.Sehingga tidak ada air yang
dibuang kembali ke badan air apabila sudah memasuki intake (Katalog PDAM
Tirtanadi IPA Sunggal).
2.9

Proses Pemurnian Air
Menurut Khairil (2006), proses yang diterapkan dalan sistem pemurniaan

air minum pada instalasi pengolahan air bersih (IPA) di PDAM Tirtanadi, antara
lain sebagai berikut:
Air yang berasal dari sungai belawan dikumpulkan di bendungan dan air
mengalir masuk kedalam kanal intake yang mana bila level air tinggi maka kanal
intakeakan terangkat dan jika level air rendah maka kanal intake akan turun.
Kemudian air masuk ke intake yang dilengkapi dengan bar screen (saringan
kasar) yang berfungsi untuk mencegah masuknya sampah-sampah berukuran
besar dan fine screen (saringan halus) yang berfungsi untuk mencegah masuknya
kotoran–kotoran maupun sampah berukuran kecil yang terbawa arus sungai.
Dari intakemasuk kedalamRaw Water Tank (bak pengendap) disini terjadi
proses sedimentasi dimana molekul-molekul yang mempunyai berat jenis lebih
besar dari air akan mengendap secara gravitasi.Raw Water Pump (RWP) akan
memompa air baku yang berasal dari RWT ke clearator.
Di dalam clearator ini, terjadi 5 proses yaitu:
1. Primary zone
Pada primary zone terjadi penginjeksian Alumunium Sulfat (alum/tawas,
Al2(SO4)3.18H2O) sehingga terjadi proses koagulasi atau proses
pencampuran koagulan dengan air baku dengan cepat dan merata.

Universitas Sumatera Utara

2. Secondary Zone
Pada Secondary Zone terjadi proses flokulasi (pengumpulan flok-flok
yang lebih besar) akibat adanya pengadukan cepat dan pengadukan
lambat, sel secondary adalah inti dari clearatoryang terletak pada bagian
tengah bangunan tersebut.
3. Return Reaction Zone
Pada return reaction zone, flok-flok yang terbentuk akan semakin besar
(sludge) dan pengaruh gaya gravitasi akan mengendap pada dasar
clarifier.
4. Clarification reaction zone
Pada clarification reaction zone terjadi pemisahan sludge dengan air
bersih. Air bersih akan terpisah ke atas menjadi kumpulan atau
concentrator zone.
5. Concentrator
Proses dimana air yang dipisahkan dari hasil klarifikasi akan
dikumpulkan menjadi satu (air kumpulan).
Dariconcentrator masuk ke filterdan terjadi proses filtrasi, yaitu proses
penyaringan flok-flok sangat kecil dan sangat ringan yang tidak tertahan (lolos)
dari clearator. Filter yang dipakai di IPA Sunggal adalah sistem penyaringan
permukaan (surface filter). Kemudian dari filter masuk kereservoirdimana
fungsinya adalah untuk menampung air bersih yang telah disaring melalui filter
dan juga berfungsi sebagai tempat penyaluran air ke pelanggan. Dan sebelum air
di salurkan kepada pelanggan, air yang mengalir dari filter ke reservoirterlebih

Universitas Sumatera Utara

dahulu dibubuhi klor (post chlorination) yang bertujuan untuk membunuh
mikroorganisme patogen dan juga dilakukan penambahan larutan kapur jenuh
untuk menetralisasi pH air karena dengan adanya kandungan alum dalam air akan
membuat pH air bersifat asam.
Kapur disalurkan dari saturator.Saturator adalah sebuah tabung besar yang
merupakan

terminal

larutan

kapur

untuk

diinjeksikan

ke

air

hasil

olahan.Kemudian yang terakhir melaluiFinish water pump (FWP), IPA Sunggal
memilikiFinish water pump (FWP) 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 lima
jalur dengan kapasitas 150 liter/detik.
Air buangan (limbah cair) dari masing-masing unit pengelohan 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 IPA Sunggal dengan kapasitas 9.600 m3
(berdimensi 80 x 40 m).
2.9.1

Cara Mengatasi Kekeruhan
Mengatasi kekeruhan dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain:
1. Pengendapan Secara Alami (Proses Sedimentasi)
Dengan cara membiarkan air beberapa waktu, maka air yang
mengandung lumpur kasar maupun halus akan berlahan-lahan
mengendap. Proses ini memerlukan waktu 1-6 jam.

Universitas Sumatera Utara

2. Melalui Proses Koagulasi
Air yang mengandung koloidal akan diendapkan memakai bahan
koagulan. Bahan koagulan yang dimaksud adalah larutan tawas
(Aluminium Sulfat), Al3+ tidak memberikan rasa apa-apa pada air
hanya endapan yang diberi Al3+ berwarna putih.
3. Proses SedimentasiAktif
Apabila sudah menggunakan koagulan aluminium sulfat, koloidalkoloidal yang ada dalam air akan mengalami flokulasi. Hasil flokulasi
ini akan mengalami pengendapan dengan sendirinya dalam waktu 1-4
jam berikutnya.
4. Melalui Proses Filtrasi
Koloidal yang telah mengalami flokulasi namun tidak terjadi
pengendapan maka usaha selanjutnya melalui proses filtrasi. Ada dua
macam filtrasi yaitu rapid sand filter (saringan pasir cepat) dan slow
sand filter (saringan pasir lambat).
2.9.2

Koagulasi
Proses koagulasi yang diiringi dengan proses flokulasi merupakan salah

satu proses pengolahan air yang sudah lama digunakan untuk mengatasi
kekeruhan air. Definisi koagulasi dapat disimpulkan menjadi 3 yaitu:
1. Proses untuk menggabungkan partikel kecil menjadi agregat yang lebih
besar.
2. Proses penambahan bahan kimia ke dalam air.

Universitas Sumatera Utara

3. Proses untuk menggabungkan partikel koloid dan partikel kecil menjadi
agregat yang lebih besar dan dapat mengadsorbsi material organik terlarut
ke permukaan agregat sehingga dapat mengendap.
Prinsip dari koagulasi adalah destabilisasi partikel koloid dengan cara
mengurangi semua gaya yang mengikat, kemudian menurunkan energi
penghalang dan membuat partikel menjadi bentuk flok (Nainggolan, 2011).
Flokulasi dilakukan beriringan setelah proses koagulasi dengan melakukan
pengadukan cepat yang kemudian dilanjutkan dengan pengadukan lambat selama
20 hingga 30 menit. Hal ini menyebabkan bertumbukannya kumpulan-kumpulan
partikel kecil yang akan membentuk partikel-partikel yang lebih besar. Berhubung
dengan ukuran dan kerapatannya, partikel ini dapat mengendap dengan sendirinya
oleh gaya gravitasi (Linsley, 1986).
2.9.3

Injeksi Tawas
Koagulan adalah bahan kimia yang ditambahkan untuk membantu proses

koagulasi. Bahan koagulan yang dapat digunakan antara lain tawas, FeSO4,
Fe(SO4)3, FeCl2, FeCl3(Pitojo, 2002).
Tawas

(alum)

adalah

sejenis

koagulan

dengan

rumus

kimia

Al2(SO4)3.18H2O. Tawas merupakan koagulan yang banyak digunakan, karena
efektif untuk menurunkan kadar karbonat, bahan ini paling ekonomis, mudah
diperoleh di pasaran serta mudah penyimpanannya. Bahan ini dapat berfungsi
efektif pada pH 4-8. Jumlah pemakaian tawas tergantung kekeruhan (turbidity) air
baku. Semakin tinggi kekeruhan air baku, semakin besar jumlah tawas yang
dibutuhkan. Semakin banyak tawas yang ditambahkan maka pH akan semakin

Universitas Sumatera Utara

turun, karena dihasilkan asam sulfat sehingga perlu dicari dosis tawas yang efektif
antara pH 5,8-7,4 (Nainggolan, 2011).
Reaksi alum dalam air adalah :
Al2(SO4)3 + 6H2O

→2Al(OH)3

+ 3H2(SO4)3

3H2SO4 + 3Ca(HCO3)2

→3CaSO4

+6H2CO3

6H2CO3

→6CO2

+ 6H2O

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2

→2Al(OH)3

+ 3CaSO4 + 6CO2(Mulia, 2005).

Menurut Linsley (1986), dosis alum biasanya adalah 10-40 Mg/l. Jar test
merupakan alat yang tepat untuk menentukan dosis optimum bahan kimia untuk
koagulasi, flokulasi dan sedimentasi dari berbagai kualitas air baku. Apabila
percobaan dilakukan secara tepat, informasi yang berguna akan diperoleh untuk
membantu operator instalasi dalam mengoptimalisasi proses-proses koagulasi,
flokulasi dan penjernihan (Directorate of Water Supply, 1984).
2.9.4

Proses Filtrasi
Proses filtrasi yaitu proses penyaringan flok-flok sangat kecil dan sangat

ringan yang tidak tertahan (lolos) dari clearator. Filter yang dipakai di IPA
Sunggal adalah sistem penyaringan permukaan (surface filter). Filter tersebut
berjumlah 32 unit yang prosesnya berlangsung secara paralel, menggunakan jenis
saringan cepat (rapid sand filter) berupa pasir silika dengan menggunakan motor
AC nominal daya 0,75 KW. Filter ini berfungsi menyaring turbidity melalui
pelekatan pada media filter.

Universitas Sumatera Utara

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 :
1. Pasir kwarsa, diameter 0,5 mm-1,5 mm dengan ketebalan 60 cm
2. Pasir kwarsa, diameter 1,8mm-2,0mm dengan ketebalan 10 cm
3. Kerikil halus , diameter 4,5 mm-6,0 mm dengan ketebalan 10 cm
4. Kerikil sedang, diameter 6,3 mm-10 mm dengan ketebalan 10 cm
5. Kerikil sedang, diameter 10 mm-20 mm dengan ketebalan 10 cm
6. Kerikilkasar, diameter 20 mm-40 mm dengan ketebalan 20 cm (Grabiel,
1999).
2.9.5

Pengaturan pH Air
Dalam proses koagulasi dengan tawas, air cenderung bersifat asam. Oleh

sebab itu perlu penambahan soda api atau kapur untuk menaikkan harga pH dan
menurunkan sifat keasaman pada air. Menurut Joko (2010), pH normal berkisar
antara 6,5-9,2. Apabila pH kurang dari 6,5 atau lebih besar dari 9,2, maka akan
mengakibatkan pipa air yang terbuat dari logam mengalami korosif sehingga pada
akhirnya air tersebut menjadi racun bagi tubuh manusia. Kalau pH berkisar antara
6,0-8,0 merupakan keadaan yang sangat baik bagi pertumbuhan mikroba (Joko,
2010).
Menurut PERMENKES No. 492 tahun 2010, pH untuk air minum berada
pada kisaran 6,5-8,5. Kontak antara badan dan perairan pada pH 6,5-8,5 dianggap
aman. Pengaruh yang menyangkut aspek kesehatan dari penyimpangan standar
kualitas air minum dalam hal ini pH yakni bahwa pH yang lebih kecil dari 6,5 dan

Universitas Sumatera Utara

lebih besar dari 9,2 akan dapat mengakibatkan pipa air yang terbuat dari logam
mengalami korosi sehingga pada akhirnya air tersebut menjadi racun bagi tubuh
manusia (Sutrisno, 2004).
2.9.6

Penginjeksian Larutan Kapur
Kapur merupakan bahan yang paling banyak digunakan dalam penetralan

pH air. Kebanyakan tersedia di pasaran dalam bentuk Ca(OH)2, biasanya tersedia
dalam bentuk gumpalan, serbuk atau tepung. Kapur terlebih dahulu dilarutkan
dengan air di bak saturator. Penambahan larutan kapur bertujuan untuk
menetralisir pH, karena dengan adanya kandungan alum (tawas) dalam air akan
membuat pH menjadi asam. Penambahan larutan kapur dilakukan pada bak
reservoir sebelum air siap untuk didistribusikan.Sedangkan pengendapan larutan
kapur dilakukan di bak saturator.Saturator adalah tabung besar yang merupakan
terminal larutan kapur untuk diinjeksikan ke air hasil olahan (Directorate of Water
Supply, 1984).
2.9.7

Penginjeksian Chlorine
Air setelah mengalir melalui filter pasir cepat (rapid sand filter ) maka air

tersebut akan diberi chlor 60% dengan perbandingan 1 kubik air diperlukan chlor
sebanyak 5 gram. Perlu diingat bahwa dalam pemakaian zat chlor cenderung
meningkatkan keasaman air.
H2O + Cl2
HClO

HCL + HClO
HCl + [O]

Pemakaian Cl2 bertujuan untuk membasmi/desinfeksi kuman dan [O] yang
terbentuk juga membantu pembasmian kuman. HCl yang terbentuk dalam

Universitas Sumatera Utara

pemakaian Cl2 akan menambah keasaman air dan dapat merusak pipa yang terbuat
dari logam. Chlorine bebas memiliki warna khas (hijau) dan bau yang
tajam.Sudah sejak lama klorin dikenal sebagai deodorant dan desinfektan yang
sangat baik, yang dijadikan standart pengolahan air minum diseluruh lingkungan.
(Gabriel, 1999)
Menurut Linsley (1991), chlorinetelah terbukti merupakan desinfektan
yang ideal, bila dimasukkan kedalam air akan mempunyai pengaruh yang segera
akan membinasakan kebanyakan mahkluk mikroskopis.
Dua jenis reaksi akan terjadi bila chlorinedimasukkan kedalam air, yaitu
hidrolisis dan ionisasi.
Reaksi hidrolisisnya adalah:
+ H2O

HOCl + Cl- + H+

Gas klorin

Asam hipoklorit

Cl2

Reaksi ionisasi adalah:
HOCl

OCl + H+

Asamhipoklorit

Ion hipoklorit

Menurut Santika (1991), ion klorida (Cl-) tidak aktif sedangkan CuI2, HOCl,
dan OCl- dianggap sebagai bahan yang aktif. HOCl yang tidak terionisasi adalah
zat pembasmi yang paling efesien bagi bakteri.
Secara umum, kebanyakan air akan mengalami desinfeksi cukup baik bila
residu klorin bebas banyak sebanyak kira-kira 0,2 mg/l diperoleh setelah klorinasi
selama 10 menit. Residu Chlorine yang lebih besar dapat menimbulkan bau yang

Universitas Sumatera Utara

tidak enak, sedangkan yang lebih kecil tidak dapat diandalkan.Chlorineakan
sangat efektif bila pH air rendah (Linsley, 1991).
Chlorine merupakan senyawa desinfektan, yang banyak digunakan dalam
proses pengolahan air. Desinfektan ini bekerja dengan baik untuk membunuh
bakteri, fungi dan virus.Namun desinfektan ini juga dapat menimbulkan efek
negatif terhadap kesehatan manusia selain dapat menimbulkan bau dan rasa yang
tidak enak pada air.Sebagai contoh Chlorine dapat bersifat merusak atau korosif
pada kulit dan peralatan, selain itu Chlorine juga berpotensi merusak sistem
pernafasan manusia dan hewan (Linsley, 1991).

Universitas Sumatera Utara