Pengaruh Penambahan Larutan Ca(OH)2 Pada Air Filter Terhadap Peningkatan pH Air Reservoir di PDAM Tirtanadi Instalasi Pengolahan Air Delitua

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Air
Air merupakan suatu sarana utama untuk meningkatkan derajat kesehatan
masyarakat, karena air merupakan salah satu media dari berbagai macam
penularan, terutama penyakit perut. Seperti yang telah kita ketahui bahwa
penyakit perut adalah penyakit yang paling banyak terjadi di Indonesia.
(Sutrisno,C.T. dan Suciastuti, E. 1987)
Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan
mahkluk hidup di bumi ini. Fungsi air bagi kehidupan tidak dapat digantikan
oleh senyawa lain. Penggunaan air yang utama dan sangat vital bagi
kehidupan adalah sebagai air minum. Hal ini terutama untuk mencukupi
kebutuhan air didalam tubuh manusia itu sendiri. (Mulia, R.M. 2005)
Melalui penyediaan air bersih baik dari segi kualitas maupun kuantitasnya
di suatu daerah, maka penyebaran penyakit menular dalam hal ini adalah
penyakit perut diharapkan bisa ditekan seminimal mungkin. Penurunan
penyakit perut ini didasarkan atas pertimbangan bahwa air merupakan salah
satu mata rantai penularan penyakit perut. Agar seseorang menjadi tetap sehat
sangat dipengaruhi oleh adanya kontak manusia tersebut dengan makanan
dan minuman.

Air adalah salah satu diantara pembawa penyakit yang berasal dari tinja
untuk sampai kepada manusia. Supaya air yang masuk ketubuh manusia baik
berupa minuman ataupun makanan tidak merupakan pembawa bibit penyakit,

Universitas Sumatera Utara

maka pengolahan air baik berasal dari sumber, jaringan transmisi atau
distribusi adalah mutlak diperlukan untuk mencegah terjadinya kontak antara
kotoran sebagai sumber penyakit dengan air yang sangat diperlukan.
Peningkatan kualitas air minum dengan jalan mengadakan pengelolahan
terhadap air yang akan diperlukan sebagai air minum dengan mutlak
diperlukan terutama apabila air tersebut berasal dari air permukaan. (Sutrisno,
C.T. dan Suciastuti, E. 1987)
2.1.1. Sumber Air
Sumber – sumber air :
1. Air laut
2. Air atmosfer, air meteriologik
3. Air permukaan
4. Air tanah
1. Air laut

Mempunyai sifat asin, karena mengandung garam NaCl. Kadar
garam NaCl dalam air laut 3 %. Dengan keadaan ini maka air laut tidak
memenuhi syarat untuk air minum.
2. Air atmosfir, air meteriologik
Dalam keadaan murni, sangat bersih, karena dengan adanya
pengotoran udara yang disebabkan oleh kotoran – kotoran industri seperti
debu dan lain sebagainya. Maka untuk menjadikan air hujan sebagai
sumber air minum hendaknya pada waktu menampung air hujan jangan

Universitas Sumatera Utara

dimulai pada saat hujan mulai turun, karena masih mengandung banyak
kotoran.
Selain itu air hujan mempunyai sifat korosif terutama terhadap
pipa–pipa penyalur maupun bak – bak reservoir, sehingga hal ini akan
mempercepat terjadinya korosi (karatan). Juga air hujan ini mempunyai
sifat lunak, sehingga akan boros terhadap pemakaian sabun.
3. Air permukaan
Adalah air hujan yang mengalir dipermukaan bumi. Pada
umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama

pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang – batang kayu, daun – daun,
kotoran industri kota dan sebagainya.
Beberapa pengotoran ini, untuk masing – masing air permukaan
akan berbeda – beda, tergantung pada daerah pengaliran air permukaan
ini. Jenis pengotorannya adalah merupakan kotoran fisik, kimia dan
bakteriologi.
Air permukaan ada 2 macam yakni :
a. Air sungai
b. Air rawa/danau
4. Air tanah
Terbagi atas :
a. air tanah dangkal
b. air tanah dalam
c. mata air

Universitas Sumatera Utara

a. Air tanah dangkal
Terjadi karena daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Lumpur
akan tertahan, demikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga air tanah

akan jernih tetapi lebih banyak mengandung zat kimia (garam – garam
yang terlarut) karena melalui lapisan tanah yang mempunyai unsur – unsur
kimia tertentu untuk masing – masing lapisan tanah. Lapis tanah disini
berfungsi sebagai saringan. Disamping penyaringan, pengotoran juga
masih terus berlangsung, terutama pada muka air yang dekat dengan muka
tanah, setelah menemui lapisan rapat air, air akan terkumpul merupakan
air tanah dangkal dimana air tanah ini dimanfaatkan untuk sumber air
minum melalui sumur – sumur dangkal.
b. Air tanah dalam
Terdapat setelah lapisan rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah
dalam, tidak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus
digunakan bor dan memasukkan pipa kedalamnya sehingga dalam suatu
kedalaman (biasanya antara 100 – 300 m) akan didapatkan suatu lapis air.
Jika tekanan air tanah ini besar, maka air ini dapat menyembur keluar dan
dalam keadaan ini, sumur ini disebut dengan sumur artesis. Jika air tidak
dapat keluar dengan sendirinya, maka digunakanlah pompa untuk
membantu pengeluaran air tanah dalam ini.
c. Mata Air
Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya kepermukaan
tanah. Mata air yang berasal dari tanah dalam, hampir tidak terpengaruh

oleh musim dan kualitas. Kualitasnya sama dengan keadaan air dalam.

Universitas Sumatera Utara

Berdasarkan keluarnya (munculnya permukaan tanah) terbagi atas :
1. rembesan, dimana air keluar dari lereng – lereng,
2. umbul, dimana air keluar ke permukaan pada suatu dataran.
(Sutrisno, C.T. dan Suciastuti, E. 1987)

2.2. Kualitas Air
2.2.1. Karakteristik Fisik
Karakteristik fisik yang terpenting yang mempengaruhi kualitas air
ditentukan oleh (1) bahan padat keseluruhan, yang terapung maupun yang
terlarut, (2) kekeruhan, (3) warna, (4) bau dan rasa, dan (5) temperatur
(suhu) air.
a.

Bahan padat keseluruhan. Koloid mempengaruhi kualitas air dalam proses
koagulasi dan filtrasi. Material layang dapat diukur dengan melakukan
penyaringan, sedangkan meterial terlarut dapat diukur dengan penguapan.

b.

Kekeruhan. Air yang mengandung material kasat mata dalam larutan
disebut keruh. Kekeruhan dalam air terdiri dari lempung, liat, dan bahan
organik, dan mikroorganisme. Air sungai biasanya lebih keruh pada saat
terjadi hujan lebat dibandingkan pada kondisi normal. Kekeruhan
tergantung pada konsentrasi partikel – partikel padat yang ada didalam air.
Tingkat kekeruhan air biasanya diukur dengan alat yang disebut
turbidimeter.

c.

Warna. Air murni tidak berwarna. Warna dalam air diakibatkan oleh adanya
material yang larut atau koloid dalam suspensi atau material. Air yang
mengalir

melewati

rawa

atau

tanah

yang

mengandung

mineral

Universitas Sumatera Utara

dimungkinkan untuk mengambil warna material tersebut. Batas intensitas
warna yang dapat diterima adalah 5 mg/L.
d.

Bau dan rasa. Air murni tidak berbau dan tidak berasa, tetapi air minum
idealnya tidak berbau boleh berasa. Rasa dalam air biasanya akibat adanya
garam – garam terlarut. Bau dan rasa yang timbul dalam air karena

kehadiran mikroorganisme, bahan material, gas terlarut, dan bahan – bahan
organik.

e.

Temperatur. Temperatur air merupakan hal yang penting dalam kaitannya
dengan tujuan penggunaan, pengolahan untuk menghilangkan bahan –
bahan pencemar serta pengangkutannya. Temperatur air tergantung pada
sumbernya. Temperatur normal air dialam (tropis) sekitar 20°C sampai
30°C. Untuk sistem air bersih, temperatur ideal berkisar antara 5°C sampai
10°C.

2.2.2. Karakteristik Kimia
Kandungan bahan – bahan kimia yang ada didalam air
berpengaruh

terhadap

kesesuaian

penggunaan

air.

Secara

umum

karakteristik kimiawi air meliputi pH, alkalinitas, kation dan anion terlarut,
dan kesadahan.
a.

pH. Sebagai pengukur sifat keasaman dan kebasaan air dinyatakan dengan
nilai pH, yang didefinisikan sebagai logaritma dari pulang-baliknya
konsentrasi ion-hidrogen dalam mol per liter. Air murni pada 24°C
ditimbang berkenaan dengan ion – ion H+ dan ion – ion OH¯ masing –
masing mempunyai kandungan 10-7 mol per liter. Dengan demikian pH air

Universitas Sumatera Utara

murni adalah 7. Air dengan pH diatas 7 bersifat basa, dan pH dibawah 7
bersifat asam. Nilai pH air dapat diukur dengan potensiometer, yang
mengukur potensi listrik yang dibangkitkan oleh ion – ion H+, atau dengan
indikator, misalnya methyl orange atau phenolphthalein.
b.

Alkalinitas. Kebanyakan air bersifat alkaline karena garam – garam alkaline
sangat umum berada ditanah. Ketidakmurnian air ini akibat adanya karbonat
dan bikarbonat dari kalsium, sodium dan magnesium. Alkalinitas
dinyatakan dalam mg/liter ekivalen kalsium karbonat.

c.

Kesadahan. Kesadahan air merupakan hal yang sangat penting dalam
penyediaan air bersih. Air dengan kesadahan tinggi memerlukan sabun lebih
banyak sebelum terbentuk busa. Air sadah mengandung karbonat dan sulfat,
atau klorida dan nitrat, dari kalsium dan magnesium, disamping besi dan
aluminium. Kesadahan air sementara akibat keberadaan kalsium dan
magnesium

bikarbonat

dapat

dihilangkan

dengan

dididihkan

atau

menambahkan kapur dalam air. Kesadahan air permanen akibat adanya
kalsium dan magnesium sulfat, klorida dan nitrat, dapat dilunakkan dengan
perlakuan khusus. Kesadahan air dinyatakan dalam mg/liter berat kalsium
karbonat.

2.2.3. Karakteristik Mikrobiologi
Spesies organisme makroskopik dapat dibedakan dengan mata
telanjang, sedangkan organisme mikroskopik memerlukan alat bantu
mikroskop untuk membedakan spesiesnya. Bakteri adalah organisme hidup
yang sangat kecil dimana spesiesnya tidak dapat diidentifikasi sekalipun

Universitas Sumatera Utara

dengan alat bantu mikroskop. Bakteri yang dapat menimbulkan penyakit
disebut bakteri pathogen, sedangkan yang tidak membahayakan bagi
kesehatan disebut non-pathogen. Escherichia coli (colon bacili atau
coliform) adalah bakteri non-pathogen yang hidup dalam usus binatang

berdarah panas. Dalam air, bakteri ini biasanya mengeluarkan tinja,
sehingga keberadaannya didalam air dapat dijadikan indikasi keberadaan
bakteri pathogen. Kualitas air bersih ditentukan dengan keberadaan atau
ketidakberadaan bakteri ini melalui E-coli Test. (Suripin.2002)

2.3. Pengolahan Air
Proses pengolahan air menjadi air bersih harus melalui beberapa tahapantahapan, yaitu :
1. Screening
Screening berfungsi untuk memisahkan air dari sampah-sampah dalam
ukuran besar.
2. 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.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.1. Tangki Sendimentasi (intake)

3. 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 primary 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

Universitas Sumatera Utara

yang akan terbuka setiap satu jam sekali dalam waktu 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.

Gambar 2.2. Klerator (clearator)

4. Sand Filter
Penyaring yang digunakan adalah rapid sand fliter (filter saringan cepat).
Sand filter jenis ini berupa bak yang berisi 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.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.3. Sand Filter
5. Reservoir
Reservoir berfungsi sebagai tempat penampungan air bersih yang telah
disaring melalui filter, air ini sudah menjadi air yang bersih yang siap
digunakan dan harus dimasak terlebih dahulu untuk kemudian dapat dijadikan
air minum.

2.3.1. Zat-zat kimia yang digunakan
1. Tawas
Tawas merupakan bahan koagulan yang paling banyak digunakan karena
bahan ini paling ekonomis, mudah diperoleh di pasaran serta mudah
penyimpanannya.
Jumlah pemakaian tawas tergantung kepada turbidity (kekeruhan) air
baku. Semakin tinggi turbiditas 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:

Universitas Sumatera Utara

+3

-2

2 Al + 3(SO4)

Al2(SO4)3

Air akan mengalami :
+

-

H + OH

H2O

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 tawas
yang efektif antara pH 5,8-7,4. Apabila alkalinitas alami dari air tidak
seimbang dengan dosis tawas perlu ditambahkan alkalinitas biasanya
ditambahkan larutan (Ca(OH)2) atau soda abu (Na2CO3).
Reaksi yang terjadi :
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2

2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O
Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2
2.

2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2

2Al(OH)3 + 3CaSO4

Kapur
Pengaruh penambahan larutan (Ca(OH)2 akan menaikkan pH dan bereaksi
dengan

bikarbonat

membentuk

endapan

CaCO3.

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 :

Universitas Sumatera Utara

2CaCO3 + 2H2O

Ca(OH)2 + Ca(HCO)3
2Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2
Ca(OH)2 + Na2CO3

2CaCO3 + Mg(OH)2 + 2H2O

CaCO3 + 2NaOH

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). Yang dimaksud dengan klorin tidak hanya Cl2 saja akan tetapi
-

termasuk pula asam hipoklorit (HOCl) dan ion hipoklorit (OCl ), juga
beberapa jenis kloramin seperti monokloramin (NH2Cl) dan dikloramin
(NHCl2) termasuk di dalamnya.
Klorin dapat diperoleh dari gas Cl2 atau dari garam-garam NaOCl dan
Ca(OCl)2. Klorin terbentuk karena adanya reaksi antara amoniak (NH3) baik
anorganik maupun organik amoniak 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
alkalinitas air tersebut sehingga pH akan lebih besar. Sedangkan kalsium

Universitas Sumatera Utara

hipoklorit akan menaikkan pH dan kesadahan total air yang didesinfeksi.
(Library.usu.ac.id/download/fmipa/kimia-farida.pdf)

2.3.2. Menaikkan pH Dengan Menggunakan Larutan Ca(OH)2
Akibat penambahan alum tersebut pH air turun, untuk itu dalam
pengolahan air selanjutnya ditambahkan larutan Ca(OH)2 sampai diperoleh pH
air yang diinginkan.
Sifat – sifat kapur :
1. Bahan yang sangat lembut
2. Spesifik gravity 3,24; dalam bentuk larutan 1,25
3. Melting point : pada 850°C akan kehilangan air
4. Dapat bereaksi dengan dalam kalsium oksida
5. Turunan dari reaksi air dengan kalsium oksida
6. Dapat disimpan dalam tong kayu, karung dan dalam mangkuk
7. Dapat dipergunakan sebagai bahan kimia, plaster, pencuci/pemutih,
pelunakan air, pemurnian gula, pembunuh kuman dan penggembut
tanah.
Dengan adanya penambahan larutan Ca(OH)2

pada air yang masih

bersifat asam dapat menetralkan atau menaikkan pH air dan juga dapat
menghilangkan bau air. Dimana larutan asam yang dimasukkan kedalam air
dapat melepaskan ion OH¯ memperbanyak ion H+ akibatnya [H+] > [OH¯ ].
Oleh karena itu ditambahkan larutan kapur yang bersifat basa untuk
menetralkan pH air tersebut. Dimana penambahan kapur pada air akan

Universitas Sumatera Utara

membentuk garam – garam karbonat yang larut sampai batas kejenuhan yang
mengakibatkan pH air tersebut menjadi netral. Bila penambahan kapur terlalu
banyak mengakibatkan pengendapan garam karbonat dan membentuk kerak
dan dapat dilihat pada reaksi dibawah ini :
CaO + H2O

Ca(OH)2

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2
2Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2

2CaCO3 + 2H2O
2CaCO3 + Mg(OH)2 + 2H2O
(Sooerjadi,1978)

Universitas Sumatera Utara