Perbandingan Daya Koagulasi Poli Aluminium Klorida, Aluminium Formulasi Klorida, dan Aluminium Sulfat dalam Menurunkan Turbiditas Air Sungai Deli pada Pengolahan Air Minum
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1Air
Air murni adalah zat yang tidak mempunyai rasa, warna, dan bau yang terdiri dari
hidrogen dan oksigen (Linsey,1991). Air merupakan kebutuhan dasar bagi
kehidupan.Semua makhluk hidup memerlukan air, demikian pula manusia tak
dapat hidup tanpa air. Selain itu, pendayagunaan air dapat meningkatkan ataupun
menurunkan kesejahteraan rakyat, misalnya air yang dimanfaatkan untuk
pembangkit tenaga listrik, industri, perikanan, pertanian, dan rekreasi dapat
meningkatkan kesejahteraan masyarakat, sebaliknya pengotoran air dapat
menurunkan kesejahteraan masyarakat sebagai contoh adalah pengotoran badanbadan air dengan zat-zat kimia yang dapat menurunkan kadar Oksigen terlarut,
zat-zat kimia tidak berat yang sukardiuraikan secara alamiah dapat menyebabkan
masalah khusus seperti kekeruhan lain adanya zat tersuspensi (Soemirat,1990).
Air merupakan komponen utama baik dalam tanaman maupun hewan
termasuk manusia.Tubuh manusia terdiri dari 60 – 70 % air.Transportasi zat – zat
makanan dalam tubuh semuanya dalam bentuk larutan dengan pelarut air.Juga
hara – hara dalam tanah hanya dapat diserap oleh akar dalam bentuk
larutannya.Oleh karena itu kehidupan ini tidak mungkin dapat dipertahankan
tanpa air.Sebagian besar keperluan air sehari – hari berasal dari sumber air tanah
dan sungai, air yang berasal dari PDAM (air ledeng) juga bahan bakunya berasal
dari sungai, oleh karena itu kuantitas dan kualitas sungai sebagai sumber air harus
dipelihara. Kimia Air (Aquatic Chemistry), merupakan ilmu yang berhubungan
dengan air sungai, danau dan lautan, juga air tanah dan air permukaan, yang
meliputi distribusi dan sirkulasi dari bahan – bahan kimia dalam perairan alami
serta reaksi – reaksi kimia dalam air.
Universitas Sumatera Utara
Menurut Manihar 2007, sumber-sumber air dapat digolongkan menjadi 2
golongan yaitu :
1. Air permukaan
Air permukaan meliputi air sungai, danau, waduk, rawa dan badan air lain,
yang tidak mengalami infiltrasi ke bawah tanah.Areal tanah yang
mengalirkan air ke suatu badan disebut genangan.Air yang mengalir dari
daratan menuju badan airdisebut limpasan permukaan dan air yang
mengalir di sungai menuju laut disebut aliran air sungai.
2. Air Tanah
Air tanah merupakan air yang berada di permukaan tanah.Air tanah dapat
dibedakan menjadi dua macam, yaitu air tanah tidak tertekan (bebas) dan
air tanah tertekan. Air tanah bebas adalah air dari akifer (air yang bergerak
di dalam tanah yang terdapat di dalam butir-butir tanah yang meresap ke
dalam tanah dan bergabung membentuk lapisan tanah) yang hanya
sebagian terisi air, terletak pada suatu dasar yang kedap air, dan
mempunyai permukaan bebas sedangkan air tanah tertekan adalah air dari
aktifer yang sepenuhnya jenuh air, dengan bagian atas dan bawah dibatasi
oleh lapisan yang kedap air. Adapun penggolongan air menurut
peruntukannya adalah sebagai berikut:
1. Golongan A, yaitu yang dapat digunakan sebagai air minum secara
langsung,tanpa pengolahan terlebih dahulu.
2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air
minum.
3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan
perikanan dan peternakan.
4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan
pertanian, usaha diperkotaan, industri, dan pembangkit listrik tenaga
air.
Pencemaran lingkungan yang berarti berubahnya kualitas lingkungan
sehingga merugikan menusia, sering diukur oleh macam dan tingkatan dari
kerugian tersebut. Umumnya orang akan menjadi sadar bahwa telah terjadi
pencemaran jika kejadian itu mengakibatkan timbul gangguan proses kehidupan
Universitas Sumatera Utara
manusia secara akut, seperti kematian yang banyak dalam masa yang singkat atau
keracunan yang berat pada suatu kelompok masyarakat dalam waktu pendek.
Konsep kerugian oleh pencemaran seperti ini tidak lagi sesuai dengan kemajuan
teknologi karena gangguan yang akut seperti diatas sudah tidak layak lagi terjadi.
Pencemaran lingkungan pada era modern seperti sekarang seharusnya diukur oleh
perubahan kualitas hidup yang lebih peka.Misalnya, gangguan kesehatan kronis
seperti merosotnya sistem kekebalan tubuh, terjadinya mutasi genetik, ganggauan
pada pertumbuhan janin, gangguan kronis pada organ-organ vital sehingga
menimbulkan peningkatan penyakit kanker, gangguan kehamilan, gangguan
saluran pernapasan, alergi dan semacamnya.
2.1.1 Standar Kualitas Air Minum
Menurut Gabriel 2001, air minum adalah air yang sudah terpenuhi syarat
fisik, kimia, bakteriologi serta Level Kontaminasi Maksimum (LKM) (Maximum
Contaminant Level).Level kontaminasi maksimum meliputi sejumLah zat kimia,
kekeruhan dan bakteri coliform yang diperkenankan dalam batas – batas aman.
Lebih jelas lagi, bahwa air minum yang berkualitas harus terpenuhi syarat sebagai
berikut:
1. Harus jernih, transparan dan tidak berwarna
2. Tidak dicemari bahan organik maupun bahan anorganik
3. Tidak berbau, tidak berasa, kesan enak bila diminum
4. Mengandung mineral yang cukup sesuai dengan standar
5. Bebas kuman / LKM coliform dalam batas aman
Adapun krakteristisk fisik air, yaitu sebagai berikut.
1. Kekeruhan
Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan
organik yang terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang
dihasilkan oleh buangan industri.
2. Temperatur
Universitas Sumatera Utara
Kenaikan temperatur air menyebabkan penurunan kadar oksigen terlarut.
Kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan menimbulkan bau yang
tidak sedap akibat degadasi anaerobik yang mungkin saja terjadi.
3. Warna
Warna air dapat ditimbulkan oleh kehadiran organisme, bahan-bahan
tersuspensi yang berwarna dan oleh ekstrak senyawa-senyawa organik
serta tumbuh-tumbuhan.
4. Solid (Zat padat)
Kandungan zat padat menimbulkan bau busuk, juga dapat meyebabkan
turunnya kadar oksigen terlarut. Zat padat dapat menghalangi penetrasi
sinar matahari kedalam air.
5. Bau dan rasa
Bau dan rasa dapat dihasilkan oleh adanya organisme dalam air seperti
alga serta oleh adanya gas seperti H2S yang terbentuk dalam kondisi
anaerobik, dan oleh adanya senyawa-senyawa organik tertentu.
2.1.2 Pengelolaan Air Minum
Peraturan Pemerintah RI No 82 tahun 2001 tenang pengelolaan kualitas air
dan pengendalian pencemaran air pasal 1 mengatakan bahwa air adalah semua air
yang terdapat di atas dan di bawah permukaan tanah kecuali air lautt dan air
fosil.Sumber air adalah wadah air yang terdapat di atas dan di bawah permukaan
tanah, termasuk dalam pengertian ini seperti mata air, sungai, rawa, danau, situ,
waduk dan muara. Pengelolaan kualitas air adalah upaya pemeliharaan air,
sehingga tercapai kualitas air yang diinginkan sesuai peruntukannya untuk
menjadikan kualitas air tetap dalam kondisi alamiahnya.
Agar air layak untuk dikonsumsi sebagai air minum maka air yang berasal
dari berbagai jenis sumber air harus terlebih dahulu diolah. Secara umum,
pengolahan air dapat digolongkan menjadi 3 bagian, yaitu :
1. Pengolahan untuk keperluan domestik misalnya air konsumsi rumah
tangga
2. Pengolahan air untuk keperluan khusus industri
Universitas Sumatera Utara
3. Pengolahan air untuk layak dibuang ke lingkungan
Tingkat kesulitan pengolahan air untuk konsumsi manusia tergantung pada
jenis sumber air. Tingkat pengolahan dan derajat kemurnian air juga sangat
ditentukan oleh sumber air dan keperluan penggunaannya. Misalnya, air untuk
keperluan domestik harus didesinfektasi untuk menghilangkan mikroorganisme
penyebab penyakit dan kesadahan air yang disebabkan oleh kehadiran ion
Kalsium dan Magnesium masih bisa ditoleransi (Manihar, 2007).
2.2. Koloid
Hal yang membedakan antara koloid dengan larutan sejati dan suspensi
adalah ukuran partikelnya. Diameter partikel koloid bekisar antara 1 nm sampai
100 nm. Partikel-partikel yang mempunyai diameter lebih kecil dari 1 nm akan
membentuk larutan sejati sedangkan partikel-partikel dengan diameter lebih besar
dari 100 nm akan membentuk suspensi yang secara cepat akan terpisah ke dalam
dua fasa (Levine, 2002).
Sistem koloid yang sederhana terdiri dari dua fasa, yaitu :
1. Fasa terdispersi, merupakan fasa partikel.
2. Fasa pendispersi, merupakan medium tempat partikel terdistribusi.
Pada batas permukaan fasa terdispersi dengan medium tersebut terdapat
sifat-sifat permukaan seperti efek lapisaan rangkap listrik yang memegang
peranan penting dalam menentukan sifat-sifat fisik dan kimia secara keseluruhan,
terutama yang menyangkut kestabilan dan ketidakstabilan koloid.Partikel koloid
merupakan partikel stabil. Kestabilan partikel koloid disebabkan ukuran dan
muatan listrik yang dimilikinya. Karena luas permukaannya yang besar maka
koloid memiliki daya adsorbsi yang kuat. Muatan pada partikel koloid umumnya
disebabkan oleh teradsorbsinya ion-ion dari medium pendispersi pada permukaan
partikel koloid. Ion-ion penstabil diadsorbsi dengan kuat pada lapisan bagian
dalam yang memiliki muatan partikel bervariasi. Ion-ion dari medium pendispersi
dengan muatan yang sama (coion) akan ditolak oleh muatan permukaan partikel
koloid, sedangkan ion-ion dengan muatan yang berlawanan (counter ion) akan
ditarik ke permukaan partikel dan menetralkan muatannya serta berkumpul
Universitas Sumatera Utara
membentuk awan ionik. Berinteraksinya awan ionik dengan permukaan partikel
koloid akan membentuk suatu lapisan rangkap listrik (Eckenfelder, 2000). Koloid
yang bermuatan negatif, kation pada larutan cenderung tersebar disekitar
permukaan sehingga netralisasi muatan dipertahankan. Akibatnya dihasilkan dua
macam lapisan pada permukaan partikel koloid, yaitu lapisan diam disebut dengan
fixed layer dan lapisan bergerak yang disebut dengan diffused layer .
1.3 Koagulan
Koagulan adalah bahan-bahan atau substandi (senyawa kimia) yang
ditambahkan ke dalam air untuk menghasilkan efek koagulasi. Sifat dan syarat
penting koagulan adalah sebagai berikut (Davis dan Cornwell 1991).
a. Kation trivalen. Kation trivalen merupakan kation yang paling efektif
untuk menetralkan muatan listrik koloid.
b. Tidak toksik. Persyaratan ini diperlukan untuk menghasilkan air atau air
limbah hasil pengolahan yang aman.
c. Tidak larut dalam kisaran pH netral. Koagulan yang ditambahkan harus
terdispersi dari larutan, sehingga ion-ion tersebut tidak tertinggal dalam
air.
Koagulan berfungsi memberikan memberikan kation untuk mengganggu
stabilitas suspensi koloid bermuatan negatif. Koagulan yang paling umum
digunakan adalah alum (Al3+) dan ion besi (Fe3+). Alum dapat diperoleh
dalam bentuk padatan atau larutan alum. Berikut tabel menunjukkan
rumus kimia beberapa koagulan.
Tabel 2.1 Jenis-jenis koagulan dan rumus kimia
Nama
Rumus Kimia
Aluminium sulfat (Tawas)
Al2(SO4)3.18H2O
Poly Aluminium Chloride (PAC)
Aln(OH)mCl3n-m
Aluminium Formula Chloride (AFC)
AlCl3.6H2O
Besi-(III)-sulfat
Fe2(SO4)3.9H2O
Besi-(III)-klorida
FeCl3.6H2O
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Koagulasi dan Flokulasi
Koagulasi dan flokulasi merupakan proses yang umum dilakukan dalam
penjernihan air. Menurut AWWA (American Water Works Association, 1990),
proses koagulasi merupakan proses destabilisasi muatan dari partikel suspensi dan
koloid. Sedangkan flokulasi adalah aglomerasi dari partikel terdestabilkan
sehingga menjadi flok yang dapat mengendap atau disaring.
Terdapat tiga tahapan penting yang diperlukan dalam proses koagulasi
yaitu, tahap pembentukan inti endapan, tahap flokulasi dan tahap pemisahan flok
dengan cairan. Destabilisasi terjadi dengan penambahan koagulan dan kontak
antar partikel yang biasanya dilakukan dengan pengadukan. Dengan penambahan
koagulan maka kestabilan koloid dalam air akan terganggu karena koagulan akan
menempel pada permukaan koloid dan merubah muatan listriknya sehingga
terbentuk agegat-agegat yang dapat mengendap (Eckenfelder, 2000). Flokulasi
adalah proses pembentukan agegat flok yang stabil dengan bantuan flokulan yang
tersuspensi dalam medium cair. Pada proses flokulasi terjadi tumbukan dengan
penggabungan partikel yang telah mengalami pengurangan muatan menjadi
mikroflok kemudian menjadi gumpalan yang lebih besar sehingga dapat
diendapkan membentuk suatu flok.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses koagulasi dan flokulasi. Proses
koagulasi dan flokulasi banyak dipengaruhi variabel-variabel yang kompleks.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses ini adalah (Sinta N, 2003):
1. Kekeruhan
Meskipun air dengan kekeruhan yang tinggi lebih mudah untuk diolah,
namun biasanya membutuhkan dosis koagulan yang lebih tinggi dan
menghasilkan lumpur yang lebih banyak. Sebaliknya air dengan
kekeruhan yang rendah akansulit untuk dikoagulasi karena adanya
kesulitan dalam kontak dengan partikel koloid, sehingga lumpur yang
terbentuk sedikit.
2. pH
Untuk setiap jenis air, ada suatu daerah pH yang memungkinkan
terjadinya proses koagulasi dan flokulasi yang baik dengan waktu yang
Universitas Sumatera Utara
singkat. Daerah pH tersebut juga dipengaruhi oleh komposisi kimia air,
jenis dan konsentrasi koagulan yang digunakan.
3. Waktu pengadukan
Waktu pengadukan berpengaruh terhadap efektivitas tumbukan yang
terjadi antara partikel koloid dan koagulan. Waktu pengadukan yang
terlalu lama akan menyebabkan flok yang terbentuk pada proses flokulasi
akan hancur kembali membentuk unit-unit berukuran kecil. Waktu yang
terlalu pendek pun akan menimbulkan proses reaksi yang tidak sempurna,
karena ketidakhomogenan zat-zat yang digunakan pada pengolahan
(Amerivan Water Works Association, 1990).
4. Konsentrasi koagulan
Konsentrasi koagulan sangat berpengaruh dalam menentukan kondisi yang
paling optimum. Pada suatu dosis tertentu akan terjadi suatu proses
koagulasi yang paling efektif terhadap koloid tertentu.
5. Pengaruh temperatur
Penurunan temperatur suatu koloid akan menyebabkan kenaikan
viskositas, sehingga kecepatan mengendap partikel akan berkurang.
6. Waktu tinggal
Waktu tinggal pada prinsipnya akan menhghasilkan kekeruhan yang
makin kecil apabila makin lama waktunya.
7. Pengaruh garam-garam yang terlarut dalam air
Pengaruh adanya garam-garam yang terlarut dalam air ditentukan oleh
jenis ion-ion serta konsentrasinya.
8. Kecepatan pengadukan
Kecepatan pengadukan merupakan perlakuan fisis yang bertujuan
untuk menyempurnakan proses homogenisasi antara koagulan dan
flokulan dengan air yang akan diolah. Partikel-partikel koloid dalam air
akan mempunyai kesempatan lebih besar untuk bercampur secara merata
dengan koagulan dan flokulan yang ditambahkan. Kecepatan pengadukan
yang tidak efisien dapat menyebabkan pemborosan zat dan lambatnya
proses pembentukan agegat.
Universitas Sumatera Utara
Pengadukan cepat diperlukan untuk proses koagulasi, sedangkan
pengadukan lambat untuk proses flokulasi. Proses koagulasi memerlukan
pengadukan cepat karena beberapa alasan, yaitu untuk melarutkan
koagulan dalam cairan secara sempurna, mendistribusikan koagulan secara
merata dan menghasilkan agegat-agagat sebagai inti flok. Dengan adanya
turbulensi yang cepat, memperbesar kemungkinan terjadinya tumbukan
efektif antara koagulan dan partikel koloid.
Proses flokulasi memerlukan pengadukan lambat untuk memberi
kesempatan inti flok yang sudah terdestabilkan untuk bergabung menjadi
flok-flok yang berukuran lebih besar melalui ikatan vanderwaals (Herbert
E, dkk, 1979 dan Benefield, dkk, 1979). Selain itu untuk mencegah
terjadinya restabilisasi partikel koloid, karena pecahnya ikatan tersebut
akibat pengadukan yang terlalu cepat atau lama.
2.4 Uji ANOVA
Uji ANOVA atau sering juga diistilahkan sebagai uji sidik ragam,
dikembangkan oleh Ronald Fisher. Prinsip pengujiannya adalah menganalisis
variabilitas atau keragaman data menjadi dua sumber variasi, yaitu variasi dalam
kelompok
(within)
dan
variasi
antar
kelompok
(between).
Bila
variasi within dan between sama maka rata-rata yang dihasilkan tidak ada
perbedaan,
sebaliknya
bila
hasil
perbandingan
kedua
varian
tersebut
menghasilkan nilai lebih dari 1, maka rata-rata yang dibandingkan menunjukkan
adanya perbedaan.
Beberapa asumsi dasar yang mesti dipenuhi pada uji ANOVA adalah:
(a) Data sampel yang digunakan berdistribusi normal atau dianggap normal,
(b) Populasi tersebut memiliki varian yang homogen,
(c) Sampel tidak berhubungan satu dengan lain (independen), sehingga uji
ANOVA tidak bisa digunakan untuk sampel berpasangan (paired).
Terdapat beberapa jenis ANOVA, yaitu: ANOVA satu jalur (one way ANOVA)
dan ANOVA dua jalur (two way ANOVA). One way ANOVA digunakan untuk
menguji hipotesis komparatif rata-rata k sampel, bila pada setiap sampel hanya
Universitas Sumatera Utara
terdiri atas satu kategori. Sedangkan two way ANOVAdigunakan untuk menguji
hipotesis komparatif rata-rata k sampel bila peneliti melakukan kategorisasi
terhadap sampel (Seiawan R & Nayazik A, 2015).
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1Air
Air murni adalah zat yang tidak mempunyai rasa, warna, dan bau yang terdiri dari
hidrogen dan oksigen (Linsey,1991). Air merupakan kebutuhan dasar bagi
kehidupan.Semua makhluk hidup memerlukan air, demikian pula manusia tak
dapat hidup tanpa air. Selain itu, pendayagunaan air dapat meningkatkan ataupun
menurunkan kesejahteraan rakyat, misalnya air yang dimanfaatkan untuk
pembangkit tenaga listrik, industri, perikanan, pertanian, dan rekreasi dapat
meningkatkan kesejahteraan masyarakat, sebaliknya pengotoran air dapat
menurunkan kesejahteraan masyarakat sebagai contoh adalah pengotoran badanbadan air dengan zat-zat kimia yang dapat menurunkan kadar Oksigen terlarut,
zat-zat kimia tidak berat yang sukardiuraikan secara alamiah dapat menyebabkan
masalah khusus seperti kekeruhan lain adanya zat tersuspensi (Soemirat,1990).
Air merupakan komponen utama baik dalam tanaman maupun hewan
termasuk manusia.Tubuh manusia terdiri dari 60 – 70 % air.Transportasi zat – zat
makanan dalam tubuh semuanya dalam bentuk larutan dengan pelarut air.Juga
hara – hara dalam tanah hanya dapat diserap oleh akar dalam bentuk
larutannya.Oleh karena itu kehidupan ini tidak mungkin dapat dipertahankan
tanpa air.Sebagian besar keperluan air sehari – hari berasal dari sumber air tanah
dan sungai, air yang berasal dari PDAM (air ledeng) juga bahan bakunya berasal
dari sungai, oleh karena itu kuantitas dan kualitas sungai sebagai sumber air harus
dipelihara. Kimia Air (Aquatic Chemistry), merupakan ilmu yang berhubungan
dengan air sungai, danau dan lautan, juga air tanah dan air permukaan, yang
meliputi distribusi dan sirkulasi dari bahan – bahan kimia dalam perairan alami
serta reaksi – reaksi kimia dalam air.
Universitas Sumatera Utara
Menurut Manihar 2007, sumber-sumber air dapat digolongkan menjadi 2
golongan yaitu :
1. Air permukaan
Air permukaan meliputi air sungai, danau, waduk, rawa dan badan air lain,
yang tidak mengalami infiltrasi ke bawah tanah.Areal tanah yang
mengalirkan air ke suatu badan disebut genangan.Air yang mengalir dari
daratan menuju badan airdisebut limpasan permukaan dan air yang
mengalir di sungai menuju laut disebut aliran air sungai.
2. Air Tanah
Air tanah merupakan air yang berada di permukaan tanah.Air tanah dapat
dibedakan menjadi dua macam, yaitu air tanah tidak tertekan (bebas) dan
air tanah tertekan. Air tanah bebas adalah air dari akifer (air yang bergerak
di dalam tanah yang terdapat di dalam butir-butir tanah yang meresap ke
dalam tanah dan bergabung membentuk lapisan tanah) yang hanya
sebagian terisi air, terletak pada suatu dasar yang kedap air, dan
mempunyai permukaan bebas sedangkan air tanah tertekan adalah air dari
aktifer yang sepenuhnya jenuh air, dengan bagian atas dan bawah dibatasi
oleh lapisan yang kedap air. Adapun penggolongan air menurut
peruntukannya adalah sebagai berikut:
1. Golongan A, yaitu yang dapat digunakan sebagai air minum secara
langsung,tanpa pengolahan terlebih dahulu.
2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air
minum.
3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan
perikanan dan peternakan.
4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan
pertanian, usaha diperkotaan, industri, dan pembangkit listrik tenaga
air.
Pencemaran lingkungan yang berarti berubahnya kualitas lingkungan
sehingga merugikan menusia, sering diukur oleh macam dan tingkatan dari
kerugian tersebut. Umumnya orang akan menjadi sadar bahwa telah terjadi
pencemaran jika kejadian itu mengakibatkan timbul gangguan proses kehidupan
Universitas Sumatera Utara
manusia secara akut, seperti kematian yang banyak dalam masa yang singkat atau
keracunan yang berat pada suatu kelompok masyarakat dalam waktu pendek.
Konsep kerugian oleh pencemaran seperti ini tidak lagi sesuai dengan kemajuan
teknologi karena gangguan yang akut seperti diatas sudah tidak layak lagi terjadi.
Pencemaran lingkungan pada era modern seperti sekarang seharusnya diukur oleh
perubahan kualitas hidup yang lebih peka.Misalnya, gangguan kesehatan kronis
seperti merosotnya sistem kekebalan tubuh, terjadinya mutasi genetik, ganggauan
pada pertumbuhan janin, gangguan kronis pada organ-organ vital sehingga
menimbulkan peningkatan penyakit kanker, gangguan kehamilan, gangguan
saluran pernapasan, alergi dan semacamnya.
2.1.1 Standar Kualitas Air Minum
Menurut Gabriel 2001, air minum adalah air yang sudah terpenuhi syarat
fisik, kimia, bakteriologi serta Level Kontaminasi Maksimum (LKM) (Maximum
Contaminant Level).Level kontaminasi maksimum meliputi sejumLah zat kimia,
kekeruhan dan bakteri coliform yang diperkenankan dalam batas – batas aman.
Lebih jelas lagi, bahwa air minum yang berkualitas harus terpenuhi syarat sebagai
berikut:
1. Harus jernih, transparan dan tidak berwarna
2. Tidak dicemari bahan organik maupun bahan anorganik
3. Tidak berbau, tidak berasa, kesan enak bila diminum
4. Mengandung mineral yang cukup sesuai dengan standar
5. Bebas kuman / LKM coliform dalam batas aman
Adapun krakteristisk fisik air, yaitu sebagai berikut.
1. Kekeruhan
Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan
organik yang terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang
dihasilkan oleh buangan industri.
2. Temperatur
Universitas Sumatera Utara
Kenaikan temperatur air menyebabkan penurunan kadar oksigen terlarut.
Kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan menimbulkan bau yang
tidak sedap akibat degadasi anaerobik yang mungkin saja terjadi.
3. Warna
Warna air dapat ditimbulkan oleh kehadiran organisme, bahan-bahan
tersuspensi yang berwarna dan oleh ekstrak senyawa-senyawa organik
serta tumbuh-tumbuhan.
4. Solid (Zat padat)
Kandungan zat padat menimbulkan bau busuk, juga dapat meyebabkan
turunnya kadar oksigen terlarut. Zat padat dapat menghalangi penetrasi
sinar matahari kedalam air.
5. Bau dan rasa
Bau dan rasa dapat dihasilkan oleh adanya organisme dalam air seperti
alga serta oleh adanya gas seperti H2S yang terbentuk dalam kondisi
anaerobik, dan oleh adanya senyawa-senyawa organik tertentu.
2.1.2 Pengelolaan Air Minum
Peraturan Pemerintah RI No 82 tahun 2001 tenang pengelolaan kualitas air
dan pengendalian pencemaran air pasal 1 mengatakan bahwa air adalah semua air
yang terdapat di atas dan di bawah permukaan tanah kecuali air lautt dan air
fosil.Sumber air adalah wadah air yang terdapat di atas dan di bawah permukaan
tanah, termasuk dalam pengertian ini seperti mata air, sungai, rawa, danau, situ,
waduk dan muara. Pengelolaan kualitas air adalah upaya pemeliharaan air,
sehingga tercapai kualitas air yang diinginkan sesuai peruntukannya untuk
menjadikan kualitas air tetap dalam kondisi alamiahnya.
Agar air layak untuk dikonsumsi sebagai air minum maka air yang berasal
dari berbagai jenis sumber air harus terlebih dahulu diolah. Secara umum,
pengolahan air dapat digolongkan menjadi 3 bagian, yaitu :
1. Pengolahan untuk keperluan domestik misalnya air konsumsi rumah
tangga
2. Pengolahan air untuk keperluan khusus industri
Universitas Sumatera Utara
3. Pengolahan air untuk layak dibuang ke lingkungan
Tingkat kesulitan pengolahan air untuk konsumsi manusia tergantung pada
jenis sumber air. Tingkat pengolahan dan derajat kemurnian air juga sangat
ditentukan oleh sumber air dan keperluan penggunaannya. Misalnya, air untuk
keperluan domestik harus didesinfektasi untuk menghilangkan mikroorganisme
penyebab penyakit dan kesadahan air yang disebabkan oleh kehadiran ion
Kalsium dan Magnesium masih bisa ditoleransi (Manihar, 2007).
2.2. Koloid
Hal yang membedakan antara koloid dengan larutan sejati dan suspensi
adalah ukuran partikelnya. Diameter partikel koloid bekisar antara 1 nm sampai
100 nm. Partikel-partikel yang mempunyai diameter lebih kecil dari 1 nm akan
membentuk larutan sejati sedangkan partikel-partikel dengan diameter lebih besar
dari 100 nm akan membentuk suspensi yang secara cepat akan terpisah ke dalam
dua fasa (Levine, 2002).
Sistem koloid yang sederhana terdiri dari dua fasa, yaitu :
1. Fasa terdispersi, merupakan fasa partikel.
2. Fasa pendispersi, merupakan medium tempat partikel terdistribusi.
Pada batas permukaan fasa terdispersi dengan medium tersebut terdapat
sifat-sifat permukaan seperti efek lapisaan rangkap listrik yang memegang
peranan penting dalam menentukan sifat-sifat fisik dan kimia secara keseluruhan,
terutama yang menyangkut kestabilan dan ketidakstabilan koloid.Partikel koloid
merupakan partikel stabil. Kestabilan partikel koloid disebabkan ukuran dan
muatan listrik yang dimilikinya. Karena luas permukaannya yang besar maka
koloid memiliki daya adsorbsi yang kuat. Muatan pada partikel koloid umumnya
disebabkan oleh teradsorbsinya ion-ion dari medium pendispersi pada permukaan
partikel koloid. Ion-ion penstabil diadsorbsi dengan kuat pada lapisan bagian
dalam yang memiliki muatan partikel bervariasi. Ion-ion dari medium pendispersi
dengan muatan yang sama (coion) akan ditolak oleh muatan permukaan partikel
koloid, sedangkan ion-ion dengan muatan yang berlawanan (counter ion) akan
ditarik ke permukaan partikel dan menetralkan muatannya serta berkumpul
Universitas Sumatera Utara
membentuk awan ionik. Berinteraksinya awan ionik dengan permukaan partikel
koloid akan membentuk suatu lapisan rangkap listrik (Eckenfelder, 2000). Koloid
yang bermuatan negatif, kation pada larutan cenderung tersebar disekitar
permukaan sehingga netralisasi muatan dipertahankan. Akibatnya dihasilkan dua
macam lapisan pada permukaan partikel koloid, yaitu lapisan diam disebut dengan
fixed layer dan lapisan bergerak yang disebut dengan diffused layer .
1.3 Koagulan
Koagulan adalah bahan-bahan atau substandi (senyawa kimia) yang
ditambahkan ke dalam air untuk menghasilkan efek koagulasi. Sifat dan syarat
penting koagulan adalah sebagai berikut (Davis dan Cornwell 1991).
a. Kation trivalen. Kation trivalen merupakan kation yang paling efektif
untuk menetralkan muatan listrik koloid.
b. Tidak toksik. Persyaratan ini diperlukan untuk menghasilkan air atau air
limbah hasil pengolahan yang aman.
c. Tidak larut dalam kisaran pH netral. Koagulan yang ditambahkan harus
terdispersi dari larutan, sehingga ion-ion tersebut tidak tertinggal dalam
air.
Koagulan berfungsi memberikan memberikan kation untuk mengganggu
stabilitas suspensi koloid bermuatan negatif. Koagulan yang paling umum
digunakan adalah alum (Al3+) dan ion besi (Fe3+). Alum dapat diperoleh
dalam bentuk padatan atau larutan alum. Berikut tabel menunjukkan
rumus kimia beberapa koagulan.
Tabel 2.1 Jenis-jenis koagulan dan rumus kimia
Nama
Rumus Kimia
Aluminium sulfat (Tawas)
Al2(SO4)3.18H2O
Poly Aluminium Chloride (PAC)
Aln(OH)mCl3n-m
Aluminium Formula Chloride (AFC)
AlCl3.6H2O
Besi-(III)-sulfat
Fe2(SO4)3.9H2O
Besi-(III)-klorida
FeCl3.6H2O
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Koagulasi dan Flokulasi
Koagulasi dan flokulasi merupakan proses yang umum dilakukan dalam
penjernihan air. Menurut AWWA (American Water Works Association, 1990),
proses koagulasi merupakan proses destabilisasi muatan dari partikel suspensi dan
koloid. Sedangkan flokulasi adalah aglomerasi dari partikel terdestabilkan
sehingga menjadi flok yang dapat mengendap atau disaring.
Terdapat tiga tahapan penting yang diperlukan dalam proses koagulasi
yaitu, tahap pembentukan inti endapan, tahap flokulasi dan tahap pemisahan flok
dengan cairan. Destabilisasi terjadi dengan penambahan koagulan dan kontak
antar partikel yang biasanya dilakukan dengan pengadukan. Dengan penambahan
koagulan maka kestabilan koloid dalam air akan terganggu karena koagulan akan
menempel pada permukaan koloid dan merubah muatan listriknya sehingga
terbentuk agegat-agegat yang dapat mengendap (Eckenfelder, 2000). Flokulasi
adalah proses pembentukan agegat flok yang stabil dengan bantuan flokulan yang
tersuspensi dalam medium cair. Pada proses flokulasi terjadi tumbukan dengan
penggabungan partikel yang telah mengalami pengurangan muatan menjadi
mikroflok kemudian menjadi gumpalan yang lebih besar sehingga dapat
diendapkan membentuk suatu flok.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses koagulasi dan flokulasi. Proses
koagulasi dan flokulasi banyak dipengaruhi variabel-variabel yang kompleks.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses ini adalah (Sinta N, 2003):
1. Kekeruhan
Meskipun air dengan kekeruhan yang tinggi lebih mudah untuk diolah,
namun biasanya membutuhkan dosis koagulan yang lebih tinggi dan
menghasilkan lumpur yang lebih banyak. Sebaliknya air dengan
kekeruhan yang rendah akansulit untuk dikoagulasi karena adanya
kesulitan dalam kontak dengan partikel koloid, sehingga lumpur yang
terbentuk sedikit.
2. pH
Untuk setiap jenis air, ada suatu daerah pH yang memungkinkan
terjadinya proses koagulasi dan flokulasi yang baik dengan waktu yang
Universitas Sumatera Utara
singkat. Daerah pH tersebut juga dipengaruhi oleh komposisi kimia air,
jenis dan konsentrasi koagulan yang digunakan.
3. Waktu pengadukan
Waktu pengadukan berpengaruh terhadap efektivitas tumbukan yang
terjadi antara partikel koloid dan koagulan. Waktu pengadukan yang
terlalu lama akan menyebabkan flok yang terbentuk pada proses flokulasi
akan hancur kembali membentuk unit-unit berukuran kecil. Waktu yang
terlalu pendek pun akan menimbulkan proses reaksi yang tidak sempurna,
karena ketidakhomogenan zat-zat yang digunakan pada pengolahan
(Amerivan Water Works Association, 1990).
4. Konsentrasi koagulan
Konsentrasi koagulan sangat berpengaruh dalam menentukan kondisi yang
paling optimum. Pada suatu dosis tertentu akan terjadi suatu proses
koagulasi yang paling efektif terhadap koloid tertentu.
5. Pengaruh temperatur
Penurunan temperatur suatu koloid akan menyebabkan kenaikan
viskositas, sehingga kecepatan mengendap partikel akan berkurang.
6. Waktu tinggal
Waktu tinggal pada prinsipnya akan menhghasilkan kekeruhan yang
makin kecil apabila makin lama waktunya.
7. Pengaruh garam-garam yang terlarut dalam air
Pengaruh adanya garam-garam yang terlarut dalam air ditentukan oleh
jenis ion-ion serta konsentrasinya.
8. Kecepatan pengadukan
Kecepatan pengadukan merupakan perlakuan fisis yang bertujuan
untuk menyempurnakan proses homogenisasi antara koagulan dan
flokulan dengan air yang akan diolah. Partikel-partikel koloid dalam air
akan mempunyai kesempatan lebih besar untuk bercampur secara merata
dengan koagulan dan flokulan yang ditambahkan. Kecepatan pengadukan
yang tidak efisien dapat menyebabkan pemborosan zat dan lambatnya
proses pembentukan agegat.
Universitas Sumatera Utara
Pengadukan cepat diperlukan untuk proses koagulasi, sedangkan
pengadukan lambat untuk proses flokulasi. Proses koagulasi memerlukan
pengadukan cepat karena beberapa alasan, yaitu untuk melarutkan
koagulan dalam cairan secara sempurna, mendistribusikan koagulan secara
merata dan menghasilkan agegat-agagat sebagai inti flok. Dengan adanya
turbulensi yang cepat, memperbesar kemungkinan terjadinya tumbukan
efektif antara koagulan dan partikel koloid.
Proses flokulasi memerlukan pengadukan lambat untuk memberi
kesempatan inti flok yang sudah terdestabilkan untuk bergabung menjadi
flok-flok yang berukuran lebih besar melalui ikatan vanderwaals (Herbert
E, dkk, 1979 dan Benefield, dkk, 1979). Selain itu untuk mencegah
terjadinya restabilisasi partikel koloid, karena pecahnya ikatan tersebut
akibat pengadukan yang terlalu cepat atau lama.
2.4 Uji ANOVA
Uji ANOVA atau sering juga diistilahkan sebagai uji sidik ragam,
dikembangkan oleh Ronald Fisher. Prinsip pengujiannya adalah menganalisis
variabilitas atau keragaman data menjadi dua sumber variasi, yaitu variasi dalam
kelompok
(within)
dan
variasi
antar
kelompok
(between).
Bila
variasi within dan between sama maka rata-rata yang dihasilkan tidak ada
perbedaan,
sebaliknya
bila
hasil
perbandingan
kedua
varian
tersebut
menghasilkan nilai lebih dari 1, maka rata-rata yang dibandingkan menunjukkan
adanya perbedaan.
Beberapa asumsi dasar yang mesti dipenuhi pada uji ANOVA adalah:
(a) Data sampel yang digunakan berdistribusi normal atau dianggap normal,
(b) Populasi tersebut memiliki varian yang homogen,
(c) Sampel tidak berhubungan satu dengan lain (independen), sehingga uji
ANOVA tidak bisa digunakan untuk sampel berpasangan (paired).
Terdapat beberapa jenis ANOVA, yaitu: ANOVA satu jalur (one way ANOVA)
dan ANOVA dua jalur (two way ANOVA). One way ANOVA digunakan untuk
menguji hipotesis komparatif rata-rata k sampel, bila pada setiap sampel hanya
Universitas Sumatera Utara
terdiri atas satu kategori. Sedangkan two way ANOVAdigunakan untuk menguji
hipotesis komparatif rata-rata k sampel bila peneliti melakukan kategorisasi
terhadap sampel (Seiawan R & Nayazik A, 2015).
Universitas Sumatera Utara