PENDAYAGUNAAN SUMBER DAYA AIR OPTIMASI R

PENDAYAGUNAAN SUMBER DAYA AIR

OPTIMASI RASIO TINGGI DAN DIAMETER KOLOM ALAT
PENJERNIH AIR SUNGAI PORTABLE YANG EFISIEN
Makalah

Disusun untuk Mengikuti Lomba Kegiatan Ilmiah Nasional Tingkat SLTA
Pusat Litbang Sumber Daya Air
Badan Penelitian dan Pengembangan
Kementerian Pekerjaan Umum

Oleh:
Faishal Nararia Rafie, NIS / NISN :9992042689
Ihya Fakhrurizal Amin, NIS / NISN :9985450303
Nindya Permata Bunda Surya Utami, NIS / NISN :9970402635

SMA NEGERI 3 MALANG
2014
JALAN SULTAN AGUNG UTARA NO.7 MALANG, 65111

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________
SMA
Negeri 3 Malang
ii
____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
ii

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan
hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Penelitian dalam Rangka
Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014, yang diselenggarakan oleh Puslitbang

Sumber Daya Air, Badan Penelitian dan Pengembangan, Kementrian Pekerjaan Umum
Republik Indonesia, dengan judul “OPTIMASI RASIO TINGGI DAN DIAMETER
KOLOM ALAT PENJERNIH AIR SUNGAI PORTABLE YANG EFISIEN”.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya pada pihak-pihak yang telah
membantu dalam pelaksanaan kegiatan penelitian dan selama penyusunan laporan ini
sehingga semua dapat terselesaikan dengan baik dan tepat waktu, terutama kepada :
1. Panitia Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air, Puslitbang Sumber Daya Air, Badan
Penelitian dan Pengembangan, Kementrian Pekerjaan Umum Republik Indonesia,
dimana dengan lomba ini telah memberikan kesempatan dan mendorong kepada seluruh
siswa sekolah menengah atas di Indonesia, untuk berpikir kreatif dan memberikan ide
pemikiran yang positif bagi Bangsa dan Negara Indonesia.
2. Bapak Drs. H. Moh. Sulthon, M.Pd., Kepala Sekolah SMA Negeri 3 , Malang, yang
senantiasa memberikan dorongan, motivasi, dan atmosfer ke-ilmiah-an kepada seluruh
siswa di SMA Negeri, dalam hal berpikir, idea kreatif, dan inovatif.
3. Ibu Dwi Sulistiarini, S.ST, M.Pd., selaku Guru Pembimbing SMA Negeri 3 Malang,
yang telah dengan ikhlas memberikan dorongan dan bimbingan sehingga dapat
menyelesaikan penelitian ini.
4. Segenap siswa dan teman-teman di SMA Negeri 3 Malang, yang senantiasa mempunyai
semangat dan motivasi yang sama untuk selalu maju dan berjuang untuk mendapatkan
Semoga Allah SWT, senantiasa memberi Rahmat dan Barakah-Nya kepada kita semua.

Akhirnya, penulis berharap semoga laporan ini dapat memberikan manfaat serta
memperkaya khasanah pengetahuan bagi semua pihak.

Malang, April 2014

Peneliti

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
iii

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

DAFTAR ISI
hal.

HALAMAN PENGESAHAN

ii

KATA PENGANTAR

iii

DAFTAR ISI

iv

ABSTRAK

1

RINGKASAN MAKALAH

2

BAB I. PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
1.2.Rumusan Masalah

1.3.Tujuan

4
4
5
5

BAB II. KAJIAN PUSTAKA
2.1. Air dan Air Sungai
2.2. Bahan Penjernih Air
2.3. Pipa PVC
2.4. Total Suspended Solid atau Total Padatan Tersuspensi

6
6
7
8
9

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu
3.2. Alat dan Bahan
3.3. Metode Penelitian

10
10
10
10

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

13

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran

15
15
15

DAFTAR PUSTAKA

16

LAMPIRAN

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
iv

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

OPTIMASI RASIO TINGGI DAN DIAMETER KOLOM ALAT
PENJERNIH AIR SUNGAI PORTABLE YANG EFISIEN
Penulis I: Faishal Nararia Rafie, Penulis II: Ihya Fakhrurizal Amin, Penulis III:
Nindya Permata Bunda Surya Utami
SMA Negeri 3 Malang
Jl Sultan Agung Utara No. 7 Malang

ABSTRAK
Air sungai belum optimal dimanfaatkan, bahkan bisa mengakibatkan banjir dalam
keadaan hujan deras. Namun jika musim kemarau datang, banyak daerah mengalami
kekeringan. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan mendapatkan alatt portable sederhana
penjesrnih air sungai yang optimal dan efisien. Metode penelitian ini adalah eksperimental
laboratorium, dengan tahapan : (1) menentukan lapisan media penjernih air sungai, (2)
perancangan Tinggi Kolom penjernih berdasarkan diameternya dengan 3 macam variasi
diameter (2, 3, 4 inchi), dan (3) Pengujian Optimasi debit dan kualitas air hasil dari ke-3
variasi. Dalam penelitian ini, parameter kualitas air yang diuji adalah analisa TSS, bau,
warna, rasa dan kenampakan air sungai sebelum dan sesudah dimasukkan ke dalam alat
penjernihan portable. Dari penelitian ini, rasio (Tinggi dan Diameter) kolom =2,
memberikan Debit terbaik sebesar 0.0172 L/dt, dan sekaligus terjadi penurunan TSS
sebesar 85.2%. Selain TSS, juga diperoleh kualitas air sesuai standard baku mutu air
bersih, yakni: warna jernih; rasa normal; dan tidak berbau.
Oleh sebab itu, dapat
dikatakan bahwa metode penjernihan sederhana dengan teknik filtrasi ini dan rasio (L/D
= 2), dapat diterapkan secara efisien sehingga memerlukan biaya,pembuatan alat, kualitas
penjernihan, dan debit air yang sesuai diharapkan.

Kata kunci: air sungai, kolom penjernih, rasio panjang dan diameter kolom
ABSTRACT

The river water is not optimally utilized, can even lead to flooding in a state of heavy
rain. However, if the dry season comes, many areas experiencing drought. This research was
conducted with the aim of getting a simple portable tool river water filtration which
optimally and efficient.. The method is carried out experimental research laboratories , with
stages : ( 1 ) determine the media layer of river water purifiers ( 2 ) designing Height
Column filtration based on its diameter by 3 wide variation in diameter ( 2 , 3 , 4 inches ),
and ( 3 ) discharge and quality Optimization Testing water results from all 3 variations . In
this study , water quality parameters tested were TSS analysis , odor , color , taste and
appearance of the river water before and after put in portable water purification tools . From
this study , the ratio ( Height and diameter ) columns = 2 , gives the best discharge of 0.0172
L / dt , and also a decrease in TSS was 85.2 % . In addition to TSS , also obtained the
appropriate water quality standards for water quality , namely : clear color ; normal sense ;
and odorless . Therefore , it can be said that the simple method of purification and filtration
techniques ratio ( L / D = 2 ) , can be applied efficiently so costly , tool making , quality of
filtration , and water discharge corresponding expected.
Keywords: water river, column filtration, the ratio of the length and diameter of the column
____________________________________________________________________________________________________

SMA Negeri 3 Malang
1

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

OPTIMASI RASIO TINGGI DAN DIAMETER KOLOM ALAT
PENJERNIH AIR SUNGAI PORTABLE YANG EFISIEN
Penulis I: Faishal Nararia Rafie, Penulis II: Ihya Fakhrurizal Amin, Penulis III :
Nindya Permata Bunda Surya Utami
SMA Negeri 3 Malang, Jl Sultan Agung Utara No. 7 Malang
Ringkasan Makalah
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Air sungai merupakan salah satu sumber air yang belum optimal dimanfaatkan, bahkan jika dalam jumlah
berlebihan mengakibatkan bencana banjir. Di sisi la in jika musim kemarau datang, banyak daerah mengalami
kekeringan. Untuk dapat memanfaatkan air sungai sebagai air rumah tangga maka dilakukan penelitian
tentang optimasi rasio tinggi dan diameter kolom alat penjernih air sungai portable yang efisien.

 Kebutuhan air rumah tangga meningkat sementara sumber air yang tersedia (air sungai) tidak sesuai syarat

baku mutu air.
 Banyak kelompok masyarakat yang membutuhkan air rumah tangga yang layak adalah kelompok
masyarakat berpenghasilan rendah, yang terdapat di daerah pedesaan dan pinggiran kota besar.
 Perlu dibuat teknik penjernih air sungai sederhana dengan bahan yang mudah dan murah sehingga kualitas
air yang dijernihkan dapat sesuai dengan syarat mutu baku air
 Perlu dibuat alat portable penjernih air sungai, dengan rasio tinggi dan diameter kolom yang tepat
sehingga diperoleh debit air yang optimal .

Identifikasi masalah

Tujuan dan Sasaran
a. Tujuan

 Untuk mengetahui berapa Rasio Tinggi dan DiameterKolom yang optimal dan efisien untuk alat penjernih
air sungai portable dengan cara sederhana, yakni: dakron-pasir aktif, arang aktif, dan dakron.
 Sekaligus, ingin mengetahui berapa Debit dan % penurunan TSS dengan pada rasio Tinggi dan Diameter
tersebut, sehingga dapat diperoleh hasil yang sesuai syarat air bersih baku mutu.
 Masyarakat Pedesaan dan Pinggiran Kota yang sulit mendapatkan air bersih
 Masyarakat luas yang memerlukan alat penjernih sungai porta ble yang efisien

b. Sasaran

METODOLOGI PENELITIAN
Metode penelitian ini dilakukan secara eksperimental laboratorium, dengan tahapan : (1) menentukan lapisan
media penjernih air sungai (2) perancangan Tinggi Kolom penjernih berdasarkan diameternya dengan 3
macam variasi diameter (2, 3, 4 inchi) (3) Pengujian Optimasi debit dan kualitas air hasil dari ke-3 variasi.
Dalam penelitian ini, parameter kualitas air yang diuji adalah analisa TSS, bau, warna, rasa dan kenampakan
air sungai sebelum dan sesudah dimasukkan ke dalam alat penjernihan portable.

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Dari penelitian ini, rasio (Tinggi dan Diameter) kolom = 2, memberikan Debit terbaik sebesar 0.0172 L/dt,
dan sekaligus terjadi penurunan TSS sebesar 85.2%. Selain TSS, juga diperoleh kualitas air sesuai standard
baku mutu air bersih, yakni: warna jernih; rasa normal; dan tidak berbau. Oleh sebab itu, dapat dikatakan
bahwa metode penjernihan sederhana dengan teknik filtrasi ini dan rasio (L/D = 2), dapat diterapkan secara
efisien sehingga memerlukan biaya,pembuatan alat, kualitas penjernihan, dan debit air yang sesuai
diharapkan.
.

KESIMPULAN
1. Rasio Optimal Tinggi dan Diameter Kolom untuk Alat Penjernih Portable Sederhana yang terbaik adalah
sebesar 2, dengan diperoleh nilai Debit air sebesar 0.0172 L/dt, dan terjadi proses penurunan TSS sebesar
85.2%.
____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
2

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

2. Hasil pengukuran Kualitas air sungai setelah dijernihkan dengan alat tsb adalah : bau : normal, warna :
bening, Kenampakan : bersih dan jernih, rasa : normal

DAFTAR PUSTAKA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

http://id.wikipedia.org/wiki/Sungai pada 6 April 2014 18.30 WIB
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28190/4/Chapter%20II.pdf pada 5 April 2014 13.22 WIB
http://id.wikipedia.org/wiki/PVC pada 5 April 2014 12.44 WIB
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/26867/4/Chapter%20II.pdf pada 5 April 2014 13.40 WIB
http://id.scribd.com/doc/185944931/POLIMER-DAKRONpada 6 April 2014 17.23 WIB
http://en.wikipedia.org/wiki/Water_purification pada 5 April 2014 12.13 WIB
http://www.purewatercare.com/karbon_aktif.php pada 5 April 2014 14.44 WIB
http://cha2in-chemistry09.blogspot.com/2012/11/total-suspended-solid-tss-dan-total.htmlpada 5 April 2014
15.14 WIB

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
3

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Seperti diketahui bersama, bahwa air merupakan sumber kehidupan bagi manusia yang
mempunyai manfaat bagi kelangsungan hidup seluruh makhluk hidup di bumi. Kriteria air
bersih yaitu tidak berwarna, tidak berbau dan tidak mempunyai rasa. salah satu faktor penting
penggunaan air dalam kehidupan sehari-hari adalah untuk kebutuhan air bersih sehari-hari.
Air dikatakan bersih apabila tidak mengandung kandungan fisik padatan yang
mengganggu, mikroorganisme penyebab penyakit, serta bahan kimia yang dapat
membahayakan makhluk hidup lainnya. Tingkat kebutuhan air bersih ini semakin meningkat
seiring dengan meningkatnya jumlah makhluk di bumi ini, kegunaan air bersih untuk
mencuci, mandi, dan juga untuk minum harus diperhatikan, karena sekarang ini tak jarang
masih sulit menemukan sumber air bersih layak konsumsi di suatu daerah, dimana daerahdaerah yang kurang air ini, sering mengalami kekeringan pada musim kemarau.
Pentingnya air bersih layak konsumsi ini harus dijaga, dan perlu dikembangkan cara budi
daya sumber air bersih ini.
Dengan bertambahnya aktivitas dan jumlah penduduk, maka jumlah air bersih yang
diperlukanpun akan semakin meningkat. Secara global, kuantitas sumber daya tanah dan air
relatif tetap, sedangkan kualitasnya makin hari makin menurun. Oleh karena itu kebutuhan
akan air bersih di daerah pedesaan dan pinggiran kota untuk air minum, memasak , mencuci
dan sebagiannya harus diperhatikan. Cara penjernihan air perlu diketahui karena semakin
banyak sumber air yang : kurang sesuai sebagai standard air bersih, tercemar limbah rumah
tangga maupun limbah industri. Cara-cara yang disajikan haruslah dapat digunakan di desa
dengan menggunakan bahan dan alat yang mudah didapat. Bahan-bahan tsb antara lain batu,
pasir, kerikil, arang tempurung kelapa, arang sekam padi, tanah liat, dan sekam/ijuk.
Ada beragam alat pengolahan air untuk membantu mengatasi masalah tersebut, mulai dari
yang berteknologi canggih dan berbiaya mahal dan teknologi sederhana yang portable serta
berbiaya murah.

Sesuai

dengan kondisi masyarakat pedesaan maupun perkotaan di

Indonesia pada saat ini umumnya masih dalam kondisi ekonomi rendah, maka alat
pengolahan air ‘portable’ untuk mengatasi masalah tersebut yang sesuai adalah berteknologi
sederhana, berbiaya murah, dan mudah dibuat, menjadi alternatif yang tepat sasaran. Sesuai
dengan fakta lapangan dan studi kasus di atas dilakukan upaya pencegahan untuk membantu

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
4

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

mengatasi hal tersebut, yaitu mengadakan perancangan suatu alat proses penjernihan
air,yang dirancang dengan : sederhana, tepat dan efisien, sehingga bisa murah, namun
tentunya bahannya mudah didapat di pasaran.

1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka masalah yang timbul adalahsebagai berikut:
a) Kebutuhan air rumah tangga meningkat sementara sumber air yang tersedia (air
sungai) tidak sesuai syarat baku mutu air.
b) Banyak kelompok masyarakat yang membutuhkan air rumah tangga yang layak
adalah kelompok masyarakat berpenghasilan rendah, yang terdapat di daerah
pedesaan dan pinggiran kota besar.
c) Perlu dibuat teknik penjernih air sungai sederhana dengan bahan yang mudah
didapat sehingga kualitas air dapat sesuai dengan syarat mutu baku air
d) Perlu dibuat alat portable penjernih air sungai, dengan rasio tinggi dan diameter
kolom yang tepat sehingga diperoleh debit air yang optimal.

1.3. Tujuan
a) Untuk mengetahui media penjernih air sungai berbahan dakron, arang aktif, serta
pasir aktif dapat menghasilkan kualitas air sesuai syarat baku mutu air
b) Untuk mengetahui berapa rasio tinggi dan diameter kolom terbaik(optimal dan
efisien) untuk alat penjernih air sungai portable

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
5

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

BAB II
KAJIAN PUSTAKA

2.1. Air dan Air Sungai
Menurut Peraturan Pemerintah No. 82 tahun 2001 tentang pengelolaan kualitas air dan
pengendalian pencemaran air bahwa yang dimaksud dengan air adalah semua air yang
terdapat pada, di atas ataupun dibawah permukaan tanah, termasuk dalam pengertian ini air
permukaan, air tanah, air hujan, air laut yang berada didarat. Air adalah salah satu diantara
pembawa penyakit yang berasal dari tinja untuk sampai kepada manusia. Supaya air yang
masuk ke dalam tubuh manusia baik berupa makanan dan minuman tidak menyebabkan
penyakit, 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 diperlukan (Sutrisno, 2004).
Air merupakan senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan makhluk 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 di dalam tubuh manusia itu sendiri. Kehilangan air untuk
15% dari berat badan dapat mengakibatkan kematian yang diakibatkan oleh dehidrasi.
Karenanya orang dewasa perlu meminum minimal sebanyak 1,5 – 2 liter air sehari untuk
keseimbangan dalam tubuh dan membantu proses metabolisme (Slamet, 2007).
Sungai adalah aliran air yang besar dan memanjang yang mengalir secara terus menerus
dari hulu (sumber) menuju hilir (muara). Pada beberapa kasus, sebuah sungai secara
sederhana mengalir meresap ke dalam tanah sebelum menemukan badan air lainnya. Dengan
melalui sungai merupakan cara yang biasa bagi air hujan yang turun di daratan untuk
mengalir ke laut atau tampungan air yang besar seperti danau. Sungai terdiri dari beberapa
bagian, bermula darimata air yang mengalir ke anak sungai. Beberapa anak sungai akan
bergabung untuk membentuk sungai utama. Aliran air biasanya berbatasan dengan kepada
saluran dengan dasar dan tebing di sebelah kiri dan kanan. Penghujung sungai di mana
sungai bertemu laut dikenali sebagai muara sungai. Sungai merupakan salah satu bagian dari
siklus hidrologi. Air dalam sungai umumnya terkumpul dari presipitasi, seperti
hujan,embun, mata air, limpasan bawah tanah, dan di beberapa negara tertentu air sungai
juga berasal dari lelehan es / salju. Selain air, sungai juga mengalirkan sedimen dan polutan.

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
6

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

2.2. Bahan Penjernih Air
2.2.1. Pasir Aktif
Pasir Silika banyak digunakan untuk menyaring lumpur, tanah dan partikel besar /kecil
dalam air dan biasa digunakan untuk penyaringan tahap awal (pre-treatment). Pasir Aktif
adalah untuk menghilangkan kandungan besi (Fe), menghilangkan sedikit Mangan (Mn2+)
dan warna kuning pada air tanah atau sumber air lainnya. Fe dan Mn dalam air biasanya
diturunkan dengan cara aerasi air pada pH>7 sehingga kedua logam ini mengendap sebagai
oksidanya. Baik pasir silica mapun pasir aktif banyak digunakan pada system penyaringan
air secara konvensional dan dapat memperbaiki kualitas fisik air seperti kekeruhan.
2.2.2.Karbon Aktif Granular
Karbon aktif adalah karbon yang di proses sedemikian rupa sehingga pori – porinya
terbuka, dan dengan demikian akan mempunyai daya serap yang tinggi. Karbon aktif
merupakkan karbon yang bebas serta memiliki permukaan dalam (internal surface), sehingga
mempunyai daya serap yang baik. Keaktifan daya menyerap dari karbon aktif ini tergantung
dari jumlah senyawa kabonnya yang berkisar antara 85 % sampai 95% karbon bebas. Karbon
aktif yang berwarna hitam, tidak berbau, tidak terasa dan mempunyai daya serap yang jauh
lebih besar dibandingkan dengan kabon aktif yang belum menjalani proses aktivasi, serta
mempunyai permukaan yang luas, yaitu memiliki luas antara 300 sampai 2000 m/gram.
Karbon aktif ini mempunyai dua bentuk sesuai ukuran butirannya, yaitu karbon aktif
bubuk dan karbon aktif granular (butiran). Karbon aktif bubuk ukuran diameter butirannya
kurang dari atau sama dengan 325 mesh. Sedangkan karbon aktif granular ukuran diameter
butirannya lebih besar dari 325 mesh.Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap
apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Karbon Aktif digunakan untuk menjernihkan
air, pemurnian gas, industri minuman, farmasi, katalisator, dan berbagai macam penggunaan
lain. Selain di bidang pengolahan air, karbon aktif dapat digunakan di berbagai industri
seperti pengolahan/tambang emas dengan berbagai ukuran mesh maupun iondine number.
Karbon aktif dapat digunakan sebagai bahan pemucat, penyerap gas, penyerap logam,
menghilangkan polutan mikro misalnya zat organic maupun anorganik, detergen, bau,
senyawa phenol dan lain sebagainya. Pada saringan arang aktif ini terjadi proses adsorpsi,
yaitu proses penyerapan zat - zat yang akan dihilangkan oleh permukaan arang aktif,
termasuk CaCo3 yang menyebabkan kesadahan. Apabila seluruh permukaan arang aktif
sudah jenuh, atau sudah tidak mampu lagi menyerap maka kualitas air yang disaring sudah
tidak baik lagi, sehingga arang aktif harus diganti dengan arang aktif yang baru.Karbon aktif
merupakan suatu bentuk arang yang telah melalui aktifasi dengan menggunakan gas CO2,
____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
7

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

uap air atau bahan-bahan kimia sehingga pori-porinya terbuka dan dengan demikian daya
absorpsinya menjadi lebih tinggi terhadap zat warna dan bau.
2.2.3. Dakron
Dakron adalah

serat-serat

yang

mempunyai

daya

kembang

yang

tinggi.

Dakron mempunyai ciri-ciri yaitu beratnya ringan tetapi sangat mengembang. Dakron
termasuk dalam poliester. Dakron merupakan kopolimer yang terbentuk dari 2 monomer.
Monomer yang digunakan untuk pembentukan dakron adalah etilen glukol dandimetil
tereftalat. Dakron memiliki struktur yang linier dan tidak ada percabangan. Dakron
merupakan polimer termoplastik, polimer termoplastik adalah

polimer yang mempunyai

sifat tidak tahan terhadap panas. Jika polimer jenis ini dipanaskan, maka akan menjadi lunak
dan didinginkan akan mengeras. Beberapa sifat dari polimer termoplastik adalah (a)

Berat

molekul kecil (b) Tidak tahan terhadap panas (c) Jika dipanaskan akan melunak (d)Jika
didinginkan akan mengeras (e)Mudah untuk diregangkan, Fleksibel (f) Titik leleh rendah (g)
Dapat dibentuk ulang !daur ulang" (h) Mudah larut dalam pelarut yang sesuai (i) Memiliki
struktur molekul linear bercabang. Dakron merupakan polimer yang dibuat dengan cara
kondensasi. Dakron dibuat dengan cara yang sama dengan pembuatan ester, perbedaan
adalah pada kedua gugus fungsi yang digunakan dalam pembentukan polimer. Dakron dibuat
dari eliten glikol dan dimetil tereftalat dengan memisahkan molekul air (-H dari alkohol dan OH dari ester) (http://id.scribd.com/doc/185944931/POLIMER-DAKRON).
2.3. Pipa PVC
Polivinil klorida (IUPAC: Poli(kloroetanadiol)), biasa disingkat PVC, adalah polimer
termoplastik urutan ketiga dalam hal jumlah pemakaian di dunia, setelah polietilena dan
polipropilena. Di seluruh dunia, lebih dari 50% PVC yang diproduksi dipakai dalam
konstruksi. Sebagai bahan bangunan, PVC relatif murah, tahan lama, dan mudah dirangkai.
PVC bisa dibuat lebih elastis dan fleksibel dengan menambahkan plasticizer, umumnya
ftalat. PVC yang fleksibel umumnya dipakai sebagai bahan pakaian, perpipaan, atap, dan
insulasi kabel listrik. PVC diproduksi dengan cara polimerisasi monomer vinil klorida
(CH2=CHCl). Karena 57% massanya adalah klor, PVC adalah polimer yang menggunakan
bahan baku minyak bumi terendah di antara polimer lainnya. Proses produksi yang dipakai
pada umumnya adalah polimerisasi suspensi. Pada proses ini, monomer vinil klorida dan air
diintroduksi ke reaktor polimerisasi dan inisiator polimerisasi, bersama bahan kimia
tambahan untuk menginisiasi reaksi. Kandungan pada wadah reaksi terus-menerus dicampur
untuk mempertahankan suspensi dan memastikan keseragaman ukuran partikel resin PVC.
____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
8

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

Reaksinya

adalah

eksotermik,

dan

membutuhkan

mekanisme

pendinginan

untuk

mempertahankan reaktor pada temperatur yang dibutuhkan. Karena volume berkontraksi
selama reaksi (PVC lebih padat dari pada monomer vinil klorida), air secara kontinu
ditambah ke campuran untuk mempertahankan suspensi.Sebelum PVC menjadi produk akhir,
biasanya membutuhkan konversi dengan menambahkan heat stabilizer, UV stabilizer,
pelumas, plasticizer, bahan penolong proses, pengatur termal, pengisi, bahan penahan api,
biosida, bahan pengembang, dan pigmen pilihan. (http://id.wikipedia.org/wiki/PVC).

2.4. Total Suspended Solid atau Total Padatan Tersuspensi
Total suspended solid atau padatan tersuspensi total (TSS) adalah residu dari padatan
total yang tertahan oleh saringan dengan ukuran partikel maksimal 2μm atau lebih besar dari
ukuran partikel koloid. TSS menyebabkan kekeruhan pada air akibat padatan tidak terlarut
dan tidak dapat langsung mengendap. TSS terdiri dari partikel-partikel yang ukuran maupun
beratnya lebih kecil dari sedimen, misalnya tanah liat, bahan-bahan organik tertentu, sel-sel
mikroorganisme, dan sebagainya (Nasution, 2008) . TSS umumnya dihilangkan dengan
flokulasi dan penyaringan. TSS memberikan kontribusi untuk kekeruhan dengan membatasi
penetrasi cahaya untuk fotosintesis dan visibilitas di perairan. Oleh karena itu nilai kekeruhan
tidak dapat dikonversi ke nilai TSS.
Kekeruhan sendiri merupakan kecenderungan ukuran sampel untuk menyebarkan cahaya.
Sementara hamburan diproduksi oleh adanya partikel tersuspensi dalam sampel. TSS
berhubungan erat dengan erosi tanah dan erosi dari saluran sungai. TSS sangat bervariasi,
mulai kurang dari 5 mgL-1 yang yang paling ekstrem 30.000 mgL-1 di beberapa sungai. TSS
ini menjadi ukuran penting erosi di alur sungai. Baku mutu air berdasarkan peraturan
pemerintah No.82 tahun 2001, batas ambang dari TSS di sungai 50 mg/L. Estimasi nilai TSS
diperoleh dengan cara menghitung perbedaan antara padatan terlarut total dan padatan total
(http://cha2in-chemistry09.blogspot.com/2012/11/total-suspended-solid-tss-dan-total.html)

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
9

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

BAB III
METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Fisika SMAN3 Malang, selama 1 bulan
( Februari sampai dengan Maret 2014).

3.2. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1 meter dakron
(lebar 2.5 meter), Kolom paralon PVC dengan diameter 2, 3, 4 inch, 3 batang kayu
Kalimantan 4x6 cm (4 meteran), 1 buah Lem paralon, Plastik (sebagai penahan bahan pasir
dan karbon aktif dalam kolom)
Sedangkan bahan yang digunakan dalam penelitian adalah :(1). Air sungai (yang
diperoleh di sekitar kota Malang, (2). 3 kg Pasir aktif, (3). 3 kg Karbon aktif

3.3. Metode Penelitian
3.3.1. Persiapan Pembuatan Alat Penelitian
Untuk mempersiapkan pembuatan alat penelitian tahapan yang dilakukan sbb:
1. Penentuan Basis skala alat penjernih air portable :
a. Basis penelitian menggunakan jumlah bahan pasir dan karbon aktif sebanyak
masing-masing 1 kg
b. Jumlah kedua bahan utama ini akan sama untuk variable pengamatan pada
diameter dan panjang kolom yang berbeda
c. Penulis menggunakan 3 variabel ukuran diameter kolom: 2, 3, dan 4 inch.
2. Penentuan perancangan Tinggi Kolom PVC berdasarkan diameternya, dilakukan
dengan berdasarkan hal-hal sebagai berikut:
a. Menentukan berat jenis/density bahan pasir dan karbon aktif.
b. Caranya dengan metode yang sangat sederhana, timbang pasir dan karbon
aktif masing-masing 1kg dan diukur berapa volumenya.Berat jenis dapat
dihitung dengan rumus: (berat/volume) sehingga diperoleh nilai sebagai
berikut: pasir aktif (1.6 gr/cm3) dan karbon aktif (0.6 gr/cm3).
c. Dengan data berat jenis kedua bahan tersebut, akan diperoleh data tinggi
bahan pasir dan karbon aktif pada ke-3 variasi diameter kolom yang
digunakan, sebagai berikut:
____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
10

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

Tabel 1. Tinggi 1 kg bahan dalam kolom dengan diameter tertentu

d. Untuk desain dan perancangan kolom dengan 3 variasi diameter, maka tinggi
kolom PVC dibuat berdasarkan tinggi bahan penjernih dalam kolom ditambah
dengan ruang kosong sebagai antisipasi ‘over flow’.
Tabel 2. Tinggi Kolom PVC per Susunan Bahan Pembentuk Alat Penjernih

Berikut ini konversi dari Diameter menjadi Ratio (Tinggi/Diameter) Kolom.
Tabel 3. Konversi Diameter Kolom PVC menjadi Rasio (Tinggi/Diameter) Kolom
Diameter
Kolom
PVC
(inch)

Diameter
Kolom
PVC
(cm)

2
3
4

5.08
7.62
10.16

Tinggi
Kolom Pasir
Aktif dari
Table 3
(cm)
30.8
13.7
7.7

Ratio\
(L/D)
Kolom

6
2
1

Tinggi
Kolom
Karbon Aktif
dari Table 3
(cm)
82.2
36.5
20.5

Ratio
(L/D)
Kolom

6
2
1

3.3.2 Penelitian Utama
Cara kerja penelitian utama dapat dijelaskan dengan melihat hukum kesetimbangan
/neraca masa. Secara umum, neraca masa dapat dituliskan :

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
11

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

Selanjutnya, cara kerja penelitian dilakukan berdasarkan diagram alir kegiatan seperti
dalam Lampiran, yang dapat dijabarkan sbb:
1. Memastikan kondisi alat penjernih portable (3 variasi) sudah bersih dari kotoran
yang terbawa dalam pasir aktif dan karbon aktif, sehingga tidak mengganggu proses
pengamatan hasil penjernihan nantinya.
2. Memastikan kondisi bahan penjernih sudah dalam kondis jenuh artinya terisi secara
penuh dengan air sehingga INPUT = OUTPUT ( Steady State). Hal ini sangat
penting agar proses pengukuran debit bisa dilakukan dengan benar dan akurat .
3. Sebelum dilakukan uji pengukuran Debit pada ketiga varian Kolom, bahan baku Air
Sungai , dilakukan analisa: TSS, warna visual, bau, dan rasa. Data ini berguna
sebagai pembanding sebelum dan sesudah proses penjernihan,.
4. Selanjutnya, dilakukan pengukuran berapa debit air, dengan umpan air sungai sebesar
1 liter, terus diukur berapa waktu keluar dari alat penjernih sehingga terkumpul 1 liter
juga. Satuan yang didapat dengan nilai debit tersebut adalah ( L/menit/kg bahan
penjernih).
5. Dimulai dengan Ratio (L/D =6) atau Diameter Kolom- 2inch, dan hasil proses
penjernihan diukur nilai TSS dan evaluasi warna visual, rasa, dan bau.
6. Diulangi dengan cara yang sama untuk sampai Ratio (L/D-=2) atau Diameter
Kolom-3 inch, dan sampai Ratio (L/D=1) atau Diameter Kolom – 4 inch.

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
12

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN

Persentase penurunan tiap parameter uji dapat dihitung apabila diketahui terlebih dahulu
karakteristik

air sungai sebelum proses penjernihan diketahui. Karakteristik air sungai

dihitung dengan metode pengukuran pada masing-masing parameter uji. Analisa karakteristik
fisika air sungai dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Karekteristik Kimia dan Fisika Air Sungai
Parameter Uji
TSS
Warna
Bau
Rasa

Nilai hasil
penelitian
1.22 mg/L
Jernih
Berbau
tidak berasa

Batas maksimum yang diijinkan
sebagai air bersih
50 mg/L
jernih
tidak berbau
tidak berasa

Sumber:Baku mutu mengacu pada PP No.82/2001

Selanjutnya, dari masing-masing variasi dimensi kolom PVC yang digunakan, dapat
ditampilkan pada tabel-3 dibawah ini.
Tabel 5. Hasil pengukuran debit dan kualitas air hasil penjernihan dengan basis
jumlah bahan penjernih adalah masing-masing 1 kg.
Satuan
Rancangan Variasi Diameter Kolom PVC
Parameter
Data awal Air
nilai
Uji
Sungai
2 inch
3 inch
4 inch
Debit
L/det
0.0094
0.0172
0.0122
TSS
mg/L
1.22
0.11
0.18
0.32
Warna
cukup jernih
jernih
jernih
jernih
Bau
berbau
tidak berbau tidak berbau tidak berbau
Rasa
tidak berasa
tidak berasa
tidak berasa tidak berasa
Untuk melihat dan menentukan nilai optimum dari hasil data di atas, maka secara grafik
ditampikan sebagai berikut.

Gambar-3: Nilai Debit (L/det) pada Ratio (Tinggi/Diameter) Kolom
____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
13

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

Melihat grafik di atas, pada kolom ratio (L/D =2), menunjukkan nilai debit yang paling
besar. Pada ratio (L/D=6), jelas debitnya sangat kecil, hal ini disebabkan adanya tekanan
gravitasi yang hilang sepanjang kolom yang digunakan. Sedangkan pada ratio (L/D=1),
ditemukan fenomena debit yang relatif lebih rendah dari ratio (L/D=2). Hal ini disebabkan
karena dengan ruang yang lebih besar, kemungkinan terjadinya pemampatan bahan didalam
kolom, sehingga muncul hambatan yang menyebabkan tekanan grafitasi hilang juga.

Gambar-4: Nilai TSS (mg/L) terhadap Ratio (Tinggi/Diameter) Kolom
Grafik diatas menunjukkan korelasi yang positif, dimana pada ratio (L/D=1), memang
terjadi penurunan nilai TSS yang terkecil. Fungsi susunan bahan dalam posisi tinggi,
memang mendukung dengan semakin baiknya proses penjernihan.
Secara efisien dan ekonomis yang menyangkut biaya persiapan kolom, serta berpedoman
pada standard air bersih (PP No. 82/2001) dimana nilai TSS minimal 50 mg/L, maka dengan
hasil TSS setelah penjernihan sebesar 0.18 mg/L (ratio L/D=2), sudah cukup diterima
sebagai kategori air bersih, di sisi lain debit pada kolom rasio (L/D=2) ini, tertinggi. Di sini,
dengan rasio (L/D=2) , TSS mengalami persentase penurunan sebesar= (1.220.18)mg/L/(1.22mg/L) x100% = 85.2%.

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
14

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan
Dari penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
1. Rasio Optimal Tinggi dan Diameter (L/D) Kolom untuk Alat Penjernih Portable
Sederhana adalah sebesar 2.
2. Pada Rasio (L/D) Kolom yang optimal tersebut, diperoleh nilai Debit air sebesar
0.0172 L/dt.
3. Sekaligus terjadi proses penuruna TSS sebesar : 85.2%
4. Kualitas air sungai yang dijernihkan memiliki ketentuan sesuai dengan standard mutu
baku air yakni: bau : tidak berbau, warna: jernih, dan rasa :tidak berasa/ normal
5.2. Saran
Dengan selesaianya Lomba Karya Ilimiah Sumber Daya Air tingkat SLTA tahun 2014,
tidak berarti bahwa kegiatan seperti ini akan selesai. Namun, kegiatan/ajang ini akan
mendapat kalender rutin tahunan untuk diselenggarakan .
Kami dari peneliti dari SMA Negeri 3 Malang, menilai bahwa ajang seperti ini sangat
positif bagi pendidikan SLTA dan perkembangan siswa ke depannya. Siswa SLTA bisa
didorong dan dibiasakan untuk senantiasa berpikir secara kreatif dan ilmiah.

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
15

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

DAFTAR PUSTAKA

1.

http://id.wikipedia.org/wiki/Sungaipada 6 April 2014 18.30 WIB2.

2.

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28190/4/Chapter%20II.pdf pada 5

April 2014 13.22 WIB
3.

http://id.wikipedia.org/wiki/PVC pada 5 April 2014 12.44 WIB

4.

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/26867/4/Chapter%20II.pdf pada 5

April 2014 13.40 WIB
5.

http://id.scribd.com/doc/185944931/POLIMER-DAKRONpada 6 April 2014 17.23

WIB
6.

http://en.wikipedia.org/wiki/Water_purification pada 5 April 2014 12.13 WIB

7.

http://www.purewatercare.com/karbon_aktif.php pada 5 April 2014 14.44 WIB

8.

http://cha2in-chemistry09.blogspot.com/2012/11/total-suspended-solid-tss-dantotal.htmlpada 5 April 2014 15.14 WIB

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
16

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

LAMPIRAN
1. Bahan yang dipakai

Air Sungai (dari sekitar kota Malang)

Granular Karbon Aktif

Dakron
2. Rancangan desain Alat Penjernih Air Portable dan pelaksanaan penelitian

Rancangan desain Alat Penjernih Air
dengan Variasi Tinggi dan Diameter
Kolom (2,3,4 inchi)

Pengukuran Debit air dari berbagai
Variasi Tinggi dan Diameter Kolom (2,3,4
inchi)

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
17

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

3. Prosedur penelitian
Mulai
Air Sungai

Analisa: TSS; bau; dan
arna isual

Output/hasil proses

Analisa: TSS; bau; dan
arna isual

Perbandingan debit dan kualitas
air hasil dari ke-3 ariasi

Selesai

4. Pengukuran TSS dengan metode gravimetry
a) Siapkan filter kertas milipore dengan porositas 0.45 mikrometer dan vacump pump.
Saring 2 X 20 ml akuades, biarkan penyaringan berlanjut sampai 2 – 3 menit untuk
menghisap kelebihan air.
b) Keringkan kertas saring ( filter ) dalam oven selama 1 jam pada tempratur 103 –

205 C, dinginkan dalam desikator (supaya terhindar dari kelembaban ruangan), lalu
timbang ( sebagai data: A mg )

c) Ambil 100 ml air sungai dengan gelas ukur, aduk , kemudian saring dengan
menggunakan kertas saring / filter yang telah ditimbang pada prosedur nomor 2.
d) Keringkan filter dan residu dalam oven 103- 105 C selama paling sedikit 1 jam
dinginkan dalam desikator, lalu timbang ( sebagai data: B mg ). Perhitungan :
TSS ( mg/ L ) = (B – A)x 1000/V
Keterangan :
A = Berat ( mg) filter

V= volume contoh (mL)

B = Berat ( mg ) filter dan residu

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
18

Lomba Karya Ilmiah Sumber Daya Air Tahun 2014
____________________________________________________________________________________________________

5. Hasil Penelitian Penjernihan air Sungai Pada Berbagai Variasi Kolom

Gambar: Hasil Sebelum dan Sesudah Penjernihan pada Kolom 4 inch (Ratio L/D=1)

Gambar: Hasil Sebelum dan Sesudah Penjernihan pada Kolom 3 inch (Ratio L/D=2)

Gambar: Hasil Sebelum dan Sesudah Penjernihan pada Kolom 2 inch (Ratio L/D=6)

____________________________________________________________________________________________________
SMA Negeri 3 Malang
19