Analisa Kadar Besi (Fe) pada Air Baku dan Air Reservoir di PDAM Tirtanadi IPA Sunggal

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air

  Air merupakan salah satu dari ketiga komponen yang membentuk bumi ( zat padat, air, atmosfer ). Bumi dilingkupi air sebanyak 70% sedangkan sisanya 30% berupa daratan ( dilihat dari permukaan bumi ). Udara mengandung uap air sebanyak 15% di dalam atmosfer ( Gabriel, 2001 ).

  Air memegang peranan penting dalam suatu komunitas, karena penyediaan air merupakan suatu persyaratan penting bagi terbentuknya suatu komunitas yang permanen. Air murni adalah berupa zat cair yang tidak mempunyai rasa, warna, dan bau yang terdiri dari unsur hidrogen dan unsur oksigen dengan rumus kimia H

2 O. Air bersih adalah salah satu jenis sumberdaya

  berbasis air yang bermutu baik dan biasa dimanfaatkan oleh manusia untuk dikonsumsi atau dalam melakukan aktivitas mereka sehari-hari ( Linsley, 1986 ).

  Air sangat penting bagi kehidupan manusia dan fungsinya tidak dapat digantikan dengan senyawa lain. Sesuai fungsinya, air digunakan untuk berbagai keperluan seperti : untuk minum, keperluan rumah tangga, keperluan industri, pertanian, pembangkit tenaga listrik, untuk sanitasi dan air untuk transportasi baik di sungai maupun laut ( Linsley, 1986 ).

  Seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk dan semakin menigkatnya kesadaran akan kesehatan lingkungan, maka kebutuhan ini tidak diimbangi dengan meningkatnya ketersediaan air bersih yang cenderung menurun, terutama kualitas air yang memburuk. Oleh karena itu diperlukan suatu proses pengolahan untuk memenuhi standar kualitas air yang telah ditetapkan ( Azwar, 1995 ).

2.2 Macam-Macam Air Menurut Farmakope

  2.2.1 Aqua Demineralisata

  Aqua demineralisata adalah air yang telah dihilangkan kation dan anionnya ( FI ed III, 1979 ).

  2.2.2 Aqua Destillata

  Aqua destilata adalah air hasil penyulingan tidak sama dengan air mineral, bahkan tidak ada kandungan mineralnya ( FI ed III, 1979 ).

  2.2.3 Aqua Pro Injections

  Air untuk injeksi adalah air suling segar yang disuling kembali, disterilkan dengan cara sterilisasi A atau C ( FI ed III, 1979 ).

2.2.4 Aqua Aromatika

  Aqua aromatika adalah adalah larutan jenuh minyak atsiri atau zat-zat yang beraroma dalam air. Air aromatika harus mempunyai bau dan rasa yang menyerupai bahan asal, bebas bau, tidak berwarna dan tidak berlendir ( FI ed II, 1972 ).

  2.2.5 Aqua Purificata ( Air Murni )

  Air murni adalah air ang dimurnikan dengan proses destilasi, perlakuan dengan menggunakan penukar ion, osmosis balik, atau proses lain yang sesuai.

  Dibuat dari air yang memenuhi persyaratan air minum. Tidak mengandung zat tambahan lain ( FI ed IV,1995 ).

  2.2.6 Aqua Sterile Pro Injectione ( Air Steril Untuk Injeksi )

  Adalah air untuk injeksi yang disterilkan disebut juga aqua bidestilata dan dikemas dengan cara yang sesuai. Tidak mengandung bahan antimikroba atau bahan tambahan lainnya ( FI ed IV,1995 ).

2.3 Sumber-Sumber Air

  Kita ketahui bahwa sumber air merupakan komponen penting untuk penyediaan air bersih karena tanpa sumber air maka suatu sistem penyediaan air bersih tidak akan berfungsi. Berikut ini adalah 5 macam sumber air minum yang dapat digunakan:

  2.3.1 Air Laut

  Air ini rasanya asin karena mengandung garam NaCl. kadar garam NaCl dalam air laut 3% dengan keadaan ini maka air laut tidak memenuhi syarat untuk diminum ( Sutrisno, 2004 ).

  2.3.2 Air Hujan

  Cara menjadikan air hujan sebagai air minum hendaknya jangan saat air hujan baru mulai turun, karena masih mengandung banyak kotoran. Air hujan juga mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak- bak reservoir sehingga hal ini akan mempercepat terjadinya korosi atau karatan.

  2.3.3 Air Permukaan

  Air permukaan adalah air yang mengalir di permukaan bumi, Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang kayu, daun, kotoran industri dan lainnya. Untuk meminumnya harus melewati proses pembersihan yang sempurna

  ( Sutrisno, 2004).

  2.3.4 Air Tanah

  Air tanah adalah air yang berada di bawah tanah di dalam zona jenuh dimana tekanan hidrostatiknya sama atau lebih besar dari tekanan atmosfer ( Sutrisno, 2004 ).

  2.3.5 Mata Air

  Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan tanah dengan hampir tidak dipengaruhi oleh musim, sedangkan kualitasnya sama dengan air dalam ( Sutrisno, 2004 ).

2.4 Pengolahan Air di PDAM Tirtanadi IPA Sunggal

  Proses pengolahan air baku menjadi air bersih di 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

  

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 besar ( > 10 cm) dan fine screen (saringan halus) yang berfungsi untuk mencegah masuknya kotoran–kotoran maupun sampah berukuran kecil yang terbawa arus sungai ( > 5 cm). Masing-masing saluran dilengkapi dengan pintu ketinggian air (sluice gate) dan penggerak elektromotor. Pemeriksaan maupun pembersihan saringan dilakukan secara periodik dan manual untuk menjaga kestabilan air masuk.

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). Setiap unit berdimensi 50 m x 25 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 yang terbawa dari sungai dengan sistem sedimentasi (pengendapan alamiah). Di IPA Sunggal volume air

  

3

  baku pada dua RWT memiliki ± 14.000 m . Waktu pengendapan (detention time) untuk air baku yang akan diolah di RWT IPA Sunggal kurang 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. Pembersihan sel Raw Water Tank dilakukan pada malam hari secara manual dengan menggunakan nozle dan dibuang ke lagoon.

  Di Raw Water Tank ini terjadi penginjeksian klorin yang disebut

  

prechlorination . Prechlorination berfungsi mengoksidasi zat-zat organik,

  anorganik dan mengendalikan pertumbuhan lumut (alga) dan membunuh spora dari lumut, jamur dan juga menghilangkan polutan-polutan lainnya. Dosis klorin

  3 yang diberikan adalan 2-3 g/m 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 clearator dilengkapi dengan agitator sebagai pengaduk lambat dan selanjutnya dialirkan ke filter.

  Endapan flok-flok tersebut kemudian dibuang sesuai dengan tingkat ketebalannya secara otomatis.

  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 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.

  7. Reservoir Reservoir merupakan bangunan beton dibawah tanah berdimensi 50 m x

  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)

  3

  dengan kapasitas total 12.000 meter . Reservoir berfungsi untuk menampung air bersih yang telah disaring melalui filter dan juga berfungsi sebagai tempat penyaluran air ke pelanggan. Air yang mengalir dari filter ke reservoir dibubuhi klor (post chlorination) yang bertujuan untuk membunuh mikroorganisme pathogen dan 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. Di PDAM Tirtanadi terdapat dua saturator yang dialirkan ke masing-masing reservoir 1 dan reservoir 2.

  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 cabang-cabang melalui pipa-pipa transmisi yang dibagi menjadi lima jalur dengan 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 Republik Indonesia No. 492/MENKES/PER/IV/2010 yang meliputi aspek fisika, kimia dan mikrobiologi.

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. Prinsip ini telah

  3

  diterapkan sejak tahun 2002 di IPA Sunggal dengan kapasitas 9.600 m (berdimensi 80 x 40 m).

  Lagoon terdiri dari tiga sel. Sel pertama adalah sebagai tempat lumpur . jika sel telah penuh, lumpur akan disedot ke atas dan digunakan untuk menimbuh tanah sekitar lagoon. Air dari sel pertama ini akan dialirkan ke sel berikutnya yang difiltrasi dengan batu bronjong. Air dari sel kedua ini difiltrasi lagi dengan batu benjong ke sel ketiga pada tiap-tiap unit produksi, dibuang ke lagoon untuk diproses lagi menjadi air bersih. Sehingga tidak ada air yang dibuang kembali ke badan air apabila sudah memasuki intake.

2.5 Syarat Fisik Air Minum

   Air tidak boleh berwarna  Air tidak boleh berasa  Air tidak boleh berbau

  C)  Suhu air hendaknya dibawah udara sejuk (± 25  Air harus Jernih

2.6 Syarat Kimia Air Minum

  Air minum tidak boleh mengandung racun, zat-zat mineral atau zat-zat kimia tertentu dalam jumlah melampaui batas yang telah ditentukan.

  Menururt Gabriel (2001), syarat air minum standart internasional ditunjukkan dalam tabel berikut : Syarat Air Minum Standart Internasional

  Kandungan kimia Diperkenankan Maksimum (kelebihan)

  Total Solid 500 mg/l 1500 mg/l Warna 5 unit 50 unit

  Kekeruhan 5 unit 25 unit

• Rasa Tidak berasa Bau Tidak berbau -

  Besi ( Fe ) 0,3 mg/l 1 mg/l Mangan ( Mn ) 0,1 mg/l 0,5 mg/l

  Tembaga ( Cu ) 1,0 mg/l 1,5 mg/l Zink ( Zn ) 5,0 mg/l 15 mg/l

  Calcium ( Ca ) 75 mg/l 200 mg/l Magnesium ( Mg ) 50 mg/l 150 mg/l

  Sulfate ( SO

  4 ) 200 mg/l 400 mg/l

  Chloride ( Cl ) 200 mg/l 600 mg/l Ph 7 – 8,5 < 6,5 atau > 9,2 Magnesium dan sodium sulfate 500 mg/l 1000 mg/l

  Phenolic substans 0,001 mg/l 0,002 mg/l Dalam peraturan menteri kesehatan nomor 492/Menkes/per/IV/2010 tentang persyaratan kualitas air minum tertera pada lampiran 3 halaman 28.

2.7 Logam Besi

  Besi adalah satu elemen kimiawi yang dapat ditemui pada hampir setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologis dan semua badan air. Pada umumnya besi yang ada dalam air dapat bersifat :

   Terlarut sebagai Fe

  2+

  (Fero) atau Fe

  3+

  (Feri)  Tersuspensi sebagai butir koloidal ( diameter < 1 µm ) atau lebih besar  Tergabung dengan zat organik atau zat padat yang inorganik ( seperti tanah liat ) (Kusnaedi, 2006). Pada air permukaan jarang ditemui kadar Fe lebih besar dari 1 mg/l, tetapi dalam air tanah kadar Fe dapat jauh lebih tinggi. Konsentrasi Fe yang tinggi ini dapat dirasakan dan dapat menodai kain dan perkakas dapur. Dalam air minum Fe menimbulkan rasa, warna ( kuning ), pengendapan pada dinding pipa, pertumbuhan bakteri besi dan kekeruhan. Zat besi merupakan suatu komponen dari berbagai enzim yang mempengaruhi seluruh reaksi kimia yang penting di dalam tubuh. Besi juga merupakan komponen dari hemoglobin, yang memungkinkan sel darah merah membawa oksigen dan menghantarkannya ke jaringan tubuh ( Susilawati, 2011).

  Besi merupakan logam transisi dan memiliki nomor atom 26. Bilangan oksidasi Fe adalah

• 3
• 2

  dan

  . Fe memiliki berat atom 55,845 g/mol, titik leleh 1.538

  C, dan titik didih 2.861

  C. Fe menempati urutan sepuluh besar sebagai unsur bumi. Fe menyusun 5 – 5,6 % dari kerak bumi dan menyusun 35% dari masa bumi. Fe menempati berbagai lapisan bumi. Konsentrasi tertinggi terdapat pada lapisan terluar kerak bumi. Beberapa tempat di bumi bisa mengandung Fe mencapai 70% (Widowati, 2008).

2.8 Teori Umum Kolorimetri

  Adalah suatu metode analisis kimia yang didasarkan pada tercapainya kesamaan warna antara larutan sampel dan larutan standar. Dengan menggunakan sumber cahaya polikromatis dengan detector mata.

  Persyaratan larutan yang harus dipenuhi untuk absorbsi sinar tampak adalah larutan harus berwarna. Oleh karena itu metode spektroskopi sinar tampak disebut juga dengan metode kolorimetri dan alatnya disebut kolorimeter. Kolorimeter didasarkan pada perubahan warna larutan yang sebanding dengan perubahan konsentrasi komponen pembentuk larutan. Oleh karena itu aspek kuantitatif merupakan tujuan pengukuran dengan metode ini.

  Prinsip dasar dari metode kolorimetri visual adalah tercapainya kesamaan warna bila jumlah molekul penyerap yang dilewati sinar pada kedua sisi larutan persis sama. Metode ini dapat diterapkan untuk penentuan komponen zat warna ataupun komponen yang belum berwarna, namun dengan menggunakan reagen pewarna yang sesuai dapat menghasilkan senyawa berwarna yang merupakan fungsi dari kandungan komponennya. Jika telah tercapai kesamaan warna berarti jumlah molekul zat penyerap yang dilewati sinar pada kedua sisi tersebut telah sama dan ini dijadikan dasar perhitungan. Pemilihan metode kolorimetri untuk penetapan kadar didasarkan pada : 1.

  Metode kolorimetri sering kali akan memberikan hasil yang lebih tepat pada konsentrasi rendah dibandingkan gravimetri , juga dapat lebih sederhana dilakukannya.

  2. Metode kolorimetri sering kali dapat diterapkan pada kondisi dimana tidak terdapat prosedur gravimetri yang tepat.

3. Kolorimetri mempunyai keunggulan untuk penetapan rutin dari beberapa komponen ( Basset, 1994 ).

  2.8.1 Penetapan Kadar Besi Dalam Air Secara Kolorimetri Larutan besi dapat diukur menggunakan alat kolorimetri. Cara pengujian kadar besi didalam air dengan menggunakan kolorimetri fotolistrik. Dalam metode ini menggunakan pereaksi ferro ver iron powder pillow untuk menjamin stabilitas dari pereaksi. Ferro ver merupakan pereaksi yang berisi sodium

  

metabisulfite yang dikemas dalam bentuk powder pillow. Komponen zat pereaksi

  ini akan bereaksi dengan besi dalam sampel sehingga membentuk warna merah jingga. Intensitas warna yang terbentuk tergantung pada jumlah Fe yang terdapat dalam sampel.