Post on 20-Oct-2015
description
PERANCANGAN SISTEM PEMURNIAN AIR BERSIH
DI KAWASAN MADINATUL QUR’AN
JONGGOL, BOGOR
Usulan Penelitian untuk Tesis S-2
Program Studi Magister Teknik Sistem
Konsentrasi Teknik Sistem Industri
diajukan oleh
Andrie
12/338903/PTK/08244
Kepada
PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
Januari, 2014
Usulan Penelitian
PERANCANGAN SISTEM PEMURNIAN AIR BERSIH
DI KAWASAN MADINATUL QUR’AN
JONGGOL, BOGOR
yang diajukan oleh
Andrie
12/338903/PTK/08244
Telah disetujui oleh:
Pembimbing Utama
Dr. Ir. Arif Kusumawanto, M.T., I.A.I tanggal ...............................
Pembimbing Pendamping
Dr. Bertha Maya Sopha, S.T., M.Sc. tanggal .................................
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat diperlukan untuk
kebutuhan hidup orang banyak, termasuk seluruh makhluk hidup. Oleh sebab itu,
sumber daya air yang ada harus dilindungi agar pemanfaatannya dapat dirasakan
dengan baik oleh manusia serta makhluk hidup yang lainnya. Pemanfaatan air
dalam berbagai kepentingan harus dilakukan dengan bijaksana. Permasalahan
utama saat ini yaitu yang berfokus pada sumber daya air yang meliputi kualitas air
yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus menerus meningkat
dan kualitas air untuk kebutuhan domestik yang semakin menurun.
Hingga saat ini, Indonesia telah memiliki peraturan mengenai penanganan air
bersih yang telah diatur dalam Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia
Nomor 492. Pemerintah juga telah mencanangkan program-program penataan
lingkungan yang pada dasarnya berkaitan dengan upaya pengelolaan sumber daya
air dan sumber daya alam lainnya, dalam rangka pengendalian dampak
lingkungan.
Jonggol merupakan sebuah kawasan yang dulunya sempat ingin dijadikan sebagai
calon ibukota Republik Indonesia. Berlokasi di propinsi Jawa Barat dengan letak
yang strategis yaitu 50 km dari ibukota kab. Bogor, 60 km dari ibukota negara
Jakarta, dan 156 km dari ibukota provinsi Bandung. Wilayah Jonggol memiliki
luas wilayah 12,586 ha dengan jumlah penduduk 97.025 jiwa (tahun 2012). Salah
satu permasalahan pengelolaan kualitas sumber daya air yang terdapat di sebuah
kawasan pesantren Madinatul Quran, yang berlokasi di Jonggol, Bogor. Sumber
air yang digunakan untuk kebutuhan para santri dilingkungan pesantren adalah
bersumber dari mata air yang terdapat disekitar kawasan pesantren tersebut.
Karena sumber mata air yang dihasilkan terletak didaerah perbukitan, maka
kualitas air akan bercampur dengan tanah sehingga warna dari air yang ditampung
untuk kebutuhan MCK (mandi, cuci, kakus) agak keruh. Gambaran mengenai
sumber aliran air yang digunakan dan penyimpanan bak penampungan sumber air
dapat dilihat pada Gambar 1.1 dan Gambar 1.2 berikut ini.
Gambar 1.1 Sumber aliran air
Gambar 1.2 Bak penampungan air
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
a. Bagaimana memenuhi kebutuhan air bersih di kawasan Madinatul Qur’an;
b. Bagaimana memurnikan air baku yang menjadi kebutuhan sehari-hari para
santri di pondok pesantren Madinatul Qur’an;
c. Bagaimana kefektifan filter penyaringan dalam memurnikan air baku dengan
berdasarkan parameter ph, Fe, kekeruhan, bau, rasa, dan warna;
d. Bagaimana memberikan sebuah pendekatan sistem kepada santri dan
masyarakat sekitar tentang pentingnya pengelolaan air yang bersih.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penilitian ini adalah sebagai berikut:
a. Penilitian meneliti air baku dikawasan pesantren madinatul qur’an;
b. Parameter yang diuji yaitu pH, kekeruhan, warna, bau, rasa, dan kadar besi
(Fe);
c. Merancang sistem filtrasi sederhana dengan sistem saringan pasir lambat up
flow dengan berbagai alternatif penyaringan.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian yang ingin dicapai adalah sebagai berikut:
a. Mewujudkan kawasan wisata islami dengan fasilitas air bersih untuk
menunjang kebutuhan santri dan para wisatawan untuk kedepannya;
b. Mewujudkan lingkungan yang sehat dimasyarakat sekitar dengan pengolahan
air yang bersih;
c. Memberikan alternatif filter yang efektif dalam melakukan penyaringan air.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang akan dirasakan dengan penerapan sistem pemurnian air ini
kedepannya dapat meningkatkan jumlah santri yang akan menimba ilmu
dipesantren nantinya karena dengan fasilitas air bersih yang menyehatkan untuk
para santri. Selain itu manfaat yang dirasakan oleh masyarakat sekitar ialah dapat
dimanfaatkan untuk dikonsumsi dan juga sebagai kebutuhan air lainnya. Dan
terciptanya lingkungan yang sehat disekitar kawasan wisata islami ini.
1.5 Penilitian Terdahulu
Penelitian yang terdahulu yang membahas mengenai pemurnian air adalah sebagai
berikut:
a. Penelitian oleh (Mary S., 2012), mengenai pengolahan air melalui media filter
pasir kuarsa dengan menganalisa keefektifan pasir kuarsa yang terdapat pada
sungai Malimpung untuk menurunkan kadar ph, kekeruhan, warna, bau, dan
rasa dalam air dengan saringan single medium.
b. Penelitian oleh (Abdur rahman,2004), mengenai penyaringan air tanah dengan
zeolit alami untuk menurunkan kadar besi dan mangan yaitu dengan
merancang sebuah kolom gelas yang berisi zeolit untuk menyaring air tanah.
c. Penelitian oleh (Yusminar, dkk, 2010), mengenai pengolahan air gambut
dengan menggunakan bentonit. Prosesnya dengan menyaring air gambut yang
merupakan air permukaan dari tanah bergambut dengan menggunakan metode
gabungan yaitu metode adsorpsi, koagulasi-sedimentasi, dan filtrasi.
d. Penelitian oleh (Sukmayanti A., dkk, 2008), mengenai pengembangan model
proses filtrasi dan disinfeksi yang akan mempengaruhi kualitas air minum isi
ulang. Dimana penelitian ini membahas mengenai penggunaan filtrasi karbon
dan pasir silika sebagai filtrasi akan berpengaruh dalam
menurunkan/mengurangi jumlah zat padat yang terlarut, kekeruhan, warna, zat
padat terlarut, serta besi dan sulfat.
e. Penelitian oleh (Irman J.K., 2008), mengenai penyediaan air bersih di wilayah
pesisir pantai Kenjeran Surabaya dengan menggunakan filter tembikar, yang
dimana filter tembikar ini akan digunakan untuk pengolahan air yang telah
tercemar oleh bakteri e.coli, logam berat, warna, dan kekeruhan.
f. Penelitian oleh (Safira, 2009) mengenai kehandalan dari sistem saringan pasir
lambat dalam pengolahan air. Dimana penilitian ini bertujuan untuk mengukur
kinerja dari sebuah sistem penyaringan dengan melihat kehandalannya dalam
pengolahan air murni dan mencari faktor-faktor pembatas dalam pengelohan
air dengan menggunakan sistem saringan pasir lambat.
g. Penelitian oleh (Pangidon, 2013) mengenai pengolahan air bersih
dilingkungan kampus Universitas Pasir Pengaraian dengan sistem up flow. Di
mana penelitian ini merancang sebuah model penyaringan pasir dengan sistem
up flow untuk menyaring air dengan menggunakan media pasir dan kerikil.
h. Penelitian oleh (Nisaul M., 2009) mengenai penyisihan besi-mangan,
kekeruhan dan warna menggunakan saringan pasir lambat dua tingkat pada
kondisi aliran tak jenuh, studi kasus pada air sungai cikapundung. Penelitian
ini merancang sebuah saringan pasir dua tingkat untuk memurnikan air sungai
cikapundung dengan menggunakan parameter besi-mangan, kekeruhan, dan
warna pada air.
Berdasarkan beberapa penelitian yang telah penulis kutip diatas, dengan ini
penulis menyatakan bahwa tesis Perancangan Sistem Pemurnian Air di Kawasan
Wisata Islami Jonggol Bogor merupakan karya penulis yang dimana penelitiannya
tidak hanya membahas tentang bagaimana merancang sebuah sistem pemurnian
air tetapi juga dari sebuah sistem ini nantinya akan terkait dengan integrasi sistem
yang ada dilingkungan kawasan wisata islami ini kedepannya, sehingga bagi para
santri serta masyarakat sekitar akan saling bersinergi dalam memanfaatkan sistem
pemurnian air ini untuk kedepannya.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
2.1.1 Sumber Daya Air
Sumber daya air yang terdiri atas sumber air dan daya air yang merupakan sebuah
karunia dari Tuhan Yang Maha Esa yang akan memberikan manfaat yang besar
untuk mewujudkan terciptanya kesejahteraan untuk masyarakat dari berbagai
bidang seperti sosial, ekonomi, budaya, politik, maupun bidang ketahanan
nasional.
Hefni (2003) menyebutkan bahwa pengelolaan terhadap sumber daya air sangat
penting dan pemanfaatan secara berkelanjutan dengan tingkat mutu yang
diinginkan. Salah satu langkah pengelolaan yang dilakukan yaitu dengan metode
pemantauan dan interpretasi data terhadap kualitas air, yang mencakup kualitas
fisika, kimia, dan biologi.
Berdasarkan sumbernya air dapat digolongkan antara lain sebagai berikut:
a. Air laut
Air laut memiliki sifat asin karena mengandung garam NaCl. Kadar garam
NaCl yang terkandung dalam air laut tidak memenuhi syarat untuk dijadikan
sebagai air bersih (Sutrisno, 2006);
b. Air hujan
Air hujan dalam kondisi murni dapat sangat bersih, ini dikarenakan adanya
pengotoran dari udara yang disebabkan kotoran atau debu dan lain sebagainya,
sehingga untuk pemanfaatan air hujan menjadi air minum diperlukan waktu
dalam menampung air hujan, bukan dimulai pada saat hujan turun karena pada
saat itu masih banyak mengandung kotoran ataupun debu (Sutrisno, 2006);
c. Air permukaan
Air permukaan merupakan air yang terdapat dipermukaan tanah seperti
sungai, danau, rawa, dan lain sebagainya. Dibandingkan dengan sumber air
lainnya, air permukaan sangat mudah tercemar . Di samping itu pencemaran
disebabkan oleh kegiatan-kegiatan manusia dan juga oleh flora dan fauna.
Adapun yang termasuk dalam air permukaan adalah sebagai berikut:
Air sungai
Pengolahan untuk pemanfaatan air bersih harus dilakukan pengolahan
terlebih dahulu, mengingat air sungai memiliki derajat pengotoran yang
lebih tinggi;
Air rawa/danau
Kebanyakan air rawa ini berwarna kuning-coklat yang disebabkan adanya
zat-zat organisme yang telah membusuk seperti humus dalam air. Dengan
adanya pembusukan maka kadar zat organisme sangat tinggi, maka
umunya kadar Fe dan Mn akan tinggi pula.
Air tanah
Air tanah terdapat hampir disemua bagian dimuka bumi ini, perbedaannya
terdapat pada kedalaman dari muka tanah yang bervariasi dari satu tempat
ke tempat yang lainnya, kandungan mineralnya, jumlah/kuantitasnya, serta
tingka infiltrasi dan sifat alami dari lapisan tanah di atasnya. Kedudukan
air tanah terbagi menjadi tiga bagian yaitu :
a) Air tanah dangkal;
b) Air tanah dalam;
c) Mata air.
Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 20 tahun 1990 tentang
Pengendalian Pencemaran Air mendefinisikan beberapa peristilahan sebagai
berikut:
a. Air, yang meliputi semua air yang terdapat di dalam dan atau berasal dari
sumber air yang terdapat di atas permukaan tanah;
b. Kualitas air, yaitu sifat air dan kandungan makhluk hidup, zat, energi, atau
komponen lain di dalam air. Kualitas air dinyatakan dengan beberapa
parameter, yaitu parameter fisika (suhu, kekeruhan, padatan terlarut, dan
sebagainya), parameter kimia (pH, oksigen terlarut, BOD, kadar logam, dan
sebagainya), dan parameter biologi (keberadaan plankton, bakteri, dan
sebagainya);
c. Pencemaran air, yaitu yang termasuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat,
energi, dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia sehingga
kualitas air menurun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan tidak lagi
berfungsi sesuai dengan peruntukannya.
2.1.2 Penjernihan Air
Prinsip dasar penjernihan air di sebuah kawasan khususnya di pedesaan yang
meliputi berbagai aspek yang harus dipenuhi diantaranya sebagai berikut:
a. Bersifat tepat guna dan sesuai dengan kondisi, lingkungan fisik, maupun sosial
budaya masyarakat setempat;
b. Pengoperasiannya mudah dan sederhana;
c. Bahan-bahan yang digunakan mudah dan sederhana;
d. Bahan-bahan yang digunakan berharga murah;
e. Bahan-bahan yang digunakan tersedia di lokasi dan mudah diperoleh;
f. Efektif, memiliki daya pembersih yang besar untuk memurnikan air.
Alamsjah (2006), mengemukakan bahwa prinsip penyaringan (filtrasi) merupakan
sebuah proses untuk memisahkan antara padatan/koloid dengan cairan. Proses
penyaringan bisa merupakan proses awal (primary treatment) atau penyaringan
dari proses sebelumnya. Apabila air olahan mempunyai padatan dengan ukuran
seragam, saringan yang digunakan adalah single medium. Sebaliknya bila ukuran
padatan beragam, digunakan saring dual medium atau three medium. Penyaringan
air olahan yang mengandung padatan dilakukan dengan cara membuat saringan
bertingkat, yaitu saringan kasar, saringan sedang, sampai saringan halus.
Untuk merancang sebuah sistem penyaringan ini perlu penelitian terlebih dahulu
terhadap beberapa faktor diantaranya sebagai berikut (Kusanaedi, 2010):
a. Jenis limbah padat (terapung atau tenggelam);
b. Ukuran padatan; ukuran yang terkecil dan ukuran yang terbesar;
c. Perbandingan ukuran kotoran padatan besar dan kecil;
d. Debit air olahan yang akan diolah.
Berikut merupakan beberapa karakteristik atau kriteria pengamatan untuk
memastikan apakah suatu sumber daya air itu bersih atau tidak. Dengan berbagai
kriteria seperti warna, rasa, bau, kekeruhan, pH (derajat keasaman), dan kadar besi
(Fe).
2.1.3 Warna
Hefni (2003) menyebutkan bahwa warna perairan dikelompokkan menjadi dua,
yaitu warna sesungguhnya (true color) dan warna tampak (apparent color).
Warna sesungguhnya ialah warna yang hanya disebabkan oleh bahan-bahan kimia
terlarut. Pada penentuan warna sesungguhnya, bahan-bahan tersuspensi yang
dapat menyebabkan kekeruhan dipisahkan terlebih dahulu. Warna tampak adalah
warna yang tidak hanya disebabkan oleh bahan terlarut, tetapi juga oleh bahan
tersuspensi. Standar warna yang ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri
Kesehatan Nomor 492 adalah berwarna bening dengan skala TCU 15.
2.1.4 Bau
Bau suatu perairan dapat disebabkan oleh adanya dekomposisi zat-zat organik
pada suatu perairan yang dapat menimbulkan gas-gas. Gas yang keluar dari hasil
dekomposisi bukan saja menimbulkan bau yang kurang sedap tetapi adakalanya
dapat mematikan biota yang ada di dalamnya. Standar bau air yang ditetapkan
berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 492 adalah air tidak berbau.
2.1.5 Rasa
Parameter ini erat kaitannya dengan pengujian parameter warna dan bau sehingga
seringkali pada pelaksanaannya digabungkan. Rasa suatu perairan dalam kondisi
baik yaitu berasa hambar, bila suatu perairan sudah berwarna kurang baik atau dan
bau kurang sedap secara otomatis akan mempunyai rasa yang kurang enak.
Standar rasa air yang ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor
492 adalah tidak berasa atau hambar.
2.1.6 Kekeruhan
Kekeruhan dapat mempengaruhi masuknya sinar matahari ke dalam air. Sinar
matahari sangat diperlukan oleh organisme yang berada di dalam perairan untuk
proses metabolisme. Bila suatu perairan keruh maka sinar matahari yang masuk
akan sedikit karena terpencar-terpencar oleh adanya partikel yang terlarut, dan
bila air tidak keruh maka sinar matahari yang masuk akan banyak. Kekeruhan
dapat dipakai sebagai indikasi kualitas suatu perairan. Air alami dan air buangan
yang mengandung koloid dapat memudarkan sinar sehingga dapat mengurangi
transmisi sinar. Kekeruhan dapat mengurangi proses fotosintesis tanaman dalam
air. Misalnya vegetasi perairan berakar dan ganggang, mengurangi pertumbuhan
tanaman dan mengurangi produktifitas ikan. Standar kekeruhan air yang
ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 492 untuk kategori
air bersih dengan batas maximal bernilai 25 NTU.
2.1.7 pH (derajat keasaman)
Novita (2011) menyebutkan bahwa pH adalah derajat keasaman yang digunakan
untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu
larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H+) yang
terlarut. Standar pH air yang ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan
Nomor 492 yaitu antara 6,5 – 8,5.
2.1.8 Besi (Fe)
Besi merupakan suatu elemen kimiawi yang dapat ditemui disemua tempat
dibumi, pada semua lapisan geologis, dan semua badan air. Dengan adanya unsur-
unsur besi yang terdapat dalam air diperlukan oleh tubuh untuk metabolisme.
Dinyatakan pula dalam kandungan besi dalam air yaitu bersumber dari dalam
tanah sendiri di samping itu dapat pula berasal dari sumber lain, diantaranya dari
larutan pipa besi, reservoir air dari besi atau endapan-endapan buangan industri.
Standar kadar besi dalam air yang ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri
Kesehatan Nomor 492 yaitu sebanyak 0,3 mg/l. Apabila konsentrasi besi yang
terlarut dalam air telah melebihi batas yang telah ditetapkan, maka akan
menyebabkan berbagai permasalahan yang diantaranya sebagai berikut :
a. Gangguan teknis.
Endapan Fe (OH) yang bersifat korosif terhadap pipa dan akan mengendap di
saluran pipa, sehingga akan mengakibatkan saluran pipa menjadi buntu dan
efek yang ditimbulkan seperti mengotori bak yang terbuat dari seng,
mengotori wastafel, dan kloset
b. Gangguan fisik
Gangguan fisik yang akan ditimbulkan yaitu adanya besi yang terlarut dalam
air yaitu akan timbulnya warna, rasa, dan bau. Air yang terkontaminasi dengan
besi akan terasa tidak enak dan berbau karena konsentrasi besi yang terlarut
>0,1 mg/L.
c. Gangguan kesehatan
Senyawa besi yang terdapat dalam tubuh manusia jumlahnya kecil, fungsi dari
senyawa besi dalam tubuh ini akan membantu proses pembentukan sel-sel
darah merah yang dimana tubuh manusia memerlukan 7-35 mg/hari yang
sebagian besar diperoleh dari air. Apabila zat besi (fe) yang melebihi dosis
yang dikonsumsi oleh tubuh manusia akan berdampak pada kesehatan.
Dampak kesehatan yang ditimbulkan karena dosis fe yang berlebihan dalam
tubuh akan tidak dapat mengsekresi Fe yang akan berakibat apabila mendapat
transfusi darah maka warna kulitnya akan menjadi hitam karena akumulasi Fe.
Selain itu, air minum yang mengandung besi cenderung menimbulkan rasa
mual apabila dikonsumsi, dan apabila dosis yang dikonsumsi cukup besar
maka akan merusak dinding usus.
2.1.9 Penyaringan (filtrasi)
Penyaringan merupakan sebuah proses pemisahan antara padatan/koloid dengan
cairan. Proses penyaringan dapat dikategorikan sebagai proses awal (primary
treatment) atau penyaringan dari proses sebelumnya.
Bahan padatan yang pada umumnya dapat dilihat langsung terapung seperti
potongan kayu atau potongan sayuran. Bahan padatan yang berupa logam, tulang,
bulu atau daun dapat disaring secara kasar atau sedang dengan melalui proses
awal (primary treatment).
Apabila air yang akan disaring berupa cairan yang mengandung butiran halus,
maka sebelum proses penyaringan sebaiknya dilakukan koagulasi atau netralisasi
yang menghasilkan endapan.
2.1.10 Sedimentasi
Sedimentasi merupakan proses pengendapan bahan padatan yang terdapat pada air
olahan. Proses sedimentasi bisa terjadi bila air mempunyai berat jenis dari air
sehingga tenggelam. Prinsip sedimentasi adalah pemisahan bagian padat dengan
memanfaatkan gaya gravitasi sehingga bagian yang padat berada pada dasar
pengendapan sedangkan air murni berada di atas.
2.1.11 Definisi Sistem
Definisi sistem yang dikemukakan oleh (Maryono, A., 2011) merupakan suatu
keterpaduan (wholism) antar elemen-elemen (sub-sistem) yang saling berinteraksi,
berintegrasi, berbagi, bersinergi, dan berkolaborasi untuk suatu tujuan tertentu
dengan proses mekanisme metabolisme loop-feedback input-process-output
tertentu dengan target produk dan waktu pencapaian tertentu dengan adanya
mekanisme kontrol perencanaan, pelaksanaan, dan evaluasi secara kontinyu yang
bersifat terbuka serta mempunyai batasan-batasan tertentu dan berada atau terkait
dengan lingkungan tertentu.
2.1.12 Pola Pikir Sistem
Maryono, 2011 menyebutkan bahwa pengembangan suatu sistem membutuhkan
suatu pola pikir untuk menyelesaikan permasalahan sebuah sistem. Salah satu
pola pikir sistem yang dikembangkan yaitu pola pikir integralistik yang
merupakan sebuah pola pikir yang mengaitkan antara satu permasalahan dengan
permasalahan yang lain, semakin banyak yang terkait dengan permasalahan
tersebut dengan kaitan yang logis dan realistis, maka semakin bagus pula
penyelesaian masalah yang akan diusulkan.
Sebagai contoh yaitu dalam permasalahan pembagian harta warisan di suatu desa,
dimana penerapan pola pikir integralistik akan memasukkan berbagai faktor-
faktor yang terkait dengan permasalahan pembagian warisan antara lain faktor
kedekatan hubungan keluarga, faktor agama, faktor adat istiadat setempat, faktor
keadilan, faktor keturunan, faktor waktu , dan juga faktor wasiat. Dari seluruh
faktor tersebut kemudian disimpulkan apa yang harus dilakukan dalam
permasalahan pembagian warisan tersebut. Beberapa faktor yang diperhitungkan
tidak akan berpengaruh secara signifikan akan di hilangkan dan disisakan faktor
yang dominan saja. Selanjutnya akan dipilih penyelesaian yang paling
komprenhensif dan melegakan semua pihak.
2.2 Landasan Teori
Metode filtrasi yang akan digunakan dalam menyaring air yang keruh yang
terdapat di kawasan pesantren madinatul quran dan untuk masyarakat sekitarnya
menggunakan sistem filtrasi saringan pasir lambat.
2.2.1 Saringan Pasir Lambat
Saringan pasir lambat (SPL) atau slow sand filter (SSF) yang telah lama dikenal
di Eropa sejak awal tahun 1800an. Dalam memenuhi kebutuhan akan air bersih,
saringan pasir lambat dapat digunakan dalam menyaring air keruh ataupun air
kotor. Saringan pasir lambat sangat cocok dalam memenuhi kebutuhan air bersih
dalam komunitas skala kecil atau skala rumah tangga. Ini karena debit air yang
dihasilkan oleh SPL relatif kecil.
Saringan pasir lambat merupakan sebuah proses filtrasi yang berupa wadah yang
diisi pasir dengan ukuran tertentu dan berfungsi untuk menyaring serta
menurunkan tingkat kekeruhan air karena dengan adanya peran mikroorganisme
sehingga akan menghasilkan air yang bersih. Saringan pasir lambat proses
pengerjaannya sederhana, murah dalam pembelian bahan bakunya, serta dapat
dipercaya sebagai salah satu metode pembersihan persediaan air bersih.
Dalam saringan pasir lambat, air yang mengalir berdasarkan gravitasi yang
melalui pasir halus dengan kecepatan yang rendah. Untuk kondisi rata-rata harian
yang dihasilkan berkisar antara 0,1-0,4 m3/m
2/jam (kecepatan rendah). Dengan
lapisan filter yang telah tersusun dari pasir halus dengan diameter efektif berkisar
0,15-0,35 mm dengan materi tersuspensi dan koloid dari air baku akan tertahan di
lapisan teratas filter yang akan mengakibatkan penyumbatan. Hal ini akan
menyebabkan filter harus dibersihkan agar berfungsi kembali seperti semula
dengan cara membuang/mengangkat lapisan kotor penyumbat (kotoran) sedalam
satu sampel atau beberapa sentimeter. (Huisman, 1975)
Berdasarkan jenisnya, saringan pasir lambat digolongkan sebagai berikut:
a. Saringan pasir lambat model “down flow” atau konvensional
Saringan pasir lambat dengan menggunakan sistem aliran penyaringan dari
atas ke bawah. Keuntungan dari sistem penyaringan down flow ini antara lain
tidak memerlukan tekanan untuk menaikkan air dikarenakan air akan turun
sesuai dengan adanya gaya gravitasi. Untuk kelemahan dari sistem ini yaitu
memerlukan perawatan yang lebih, karena mengharuskan untuk pencucian
media pasir dengan cara manual yaitu mengeluarkan media pasir kemudian
dikeringkan dan dipasang kembali.
b. Saringan pasir lambat model “up flow”
Saringan pasir lambat dengan menggunakan sistem aliran penyaringan dari
bawah ke atas. Keuntungan dari sistem up flow ini yaitu menghasilkan aliran
air tenang sehingga proses penyaringan lebih baik, unsur-unsur yang akan
disaring akan dipengaruhi gaya gravitasi sehingga tetap berada dibawah, dan
apabila saringan kotor maka proses pencucian akan terjadi dengan sendirinya
yaitu dengan cara membuka kran pembuangan, proses ini dinamakan sebagai
pencucian balik (back wash). Sedangkan kelemahan dari sistem penyaringan
up flow ini adalah penempatan sumber air harus lebih tinggi atau letak
reservoar harus lebih tinggi dari pipa.
2.2.2 Faktor Yang Mempengaruhi Penyaringan
Adapun berbagai faktor yang mempengaruhi proses penyaringan adalah sebagai
berikut:
a. Susunan lapisan pasir
Susunan lapisan pasir yang mencakup dari luas permukaan pasir yang akan
digunakan serta ketebalan lapisan pasir yang berstandar dan akan digunakan
dimedia penyaring yaitu antara 50-60 cm. Sedangkan untuk diameter pasir
yang digunakan dalam saringan pasir lambat antara 0,3-1 mm. Dan lama
pemakaian dari media saring yang harus disesuaikan dengan kebutuhan, yaitu
dengan melakukan pembersihan secara rutin agar dapat memaksimalkan
proses penyaringan untuk kedepannya.
b. Suhu air
Temperatur atau suhu air akan sangat mempengaruhi dalam penerimaan air
oleh masyarakat, selain itu akan mempengaruhi reaksi kimia dalam
pengolahan air apabila temperatur air tersebut sangat tinggi.
c. Kecepatan penyaringan
Tingkat kecepatan penyaringan akan mempengaruji penggunaan filter, untuk
memperpanjang masa penggunaan filter maka diperlukan pengaturan tekanan
pada lapisan pasir yaitu dengan cara menambahkan ketinggian air diatas
media saring. Kecepatan penyaringan air pada proses saringan pasir lambat
yaitu berkisar antara 0,1-0,2 m/jam, ini dikarenakan proses penyaringan
saringan pasir lambat ini tanpa mengalami pengolahan terlebih dahulu
sehingga prosesnya lama.
d. Kualitas air baku
Apabila kualitas air baku mempunyai kekeruhan yang relatif tinggi maka
diperlukan proses pendahuluan berupa penyaringan.
Adapun contoh skema dari saringan pasir lambat dapat dilihat pada Gambar 2.1
berikut ini:
(Sumber: Nusa Idaman Said, 1996)
Gambar 2.1 Proses Saringan Pasir Lambat
2.2.3 Elemen Saringan Pasir Lambat
Adapun elemen terpenting yang digunakan dalam proses saringan pasir lambat
adalah sebagai berikut:
a. Aliran air baku
Aliran air dalam proses saringan pasir lambat harus diperhatikan, karena
sistem saringan ini apabila aliran air yang dialirkan terlalu deras akan
mengakibatkan filter penyaring seperti pasir akan tercampur dengan air.
b. Lapisan pasir
Tingginya lapisan pasir menjadi perhatian penting dalam penyaringan
saringan pasir lambat. Standar tinggi lapisan pasir pada filter saringan pasir
lambat berkisar antara 50-60 cm.
c. Kerikil;
Lapisan kerikil memiliki peranan dalam hal menyaring kotoran/padatan yang
terdapat pada air.
d. Pengaturan aliran air di dasar saringan
Aliran air pada dasar saringan penting untuk mengatur proses pengurasan atau
pencucian filter saringan serta mengatur aliran air yang akan dilalui oleh filter.
2.2.4 Mekanisme Penyaringan Saringan Pasir Lambat
Mekanisme proses untuk penyaringan air bersih dimana air baku yang bersumber
pada sungai atau mata air akan dialirkan ke tangki penerima, kemudian dialirkan
ke bak pengendap tanpa memakai zat kimia, ini bertujuan untuk mengendapkan
kotoran yang terdapat dalam air baku. Selanjutnya dialirkan ke penyaringan
dengan proses saringan pasir lambat setelah itu dialirkan ke dalam bak
penampung air bersih.
Air baku yang dialirkan ke saringan pasir lambat akan menyaring kotoran-kotoran
yang ada didalamnya akan tertahan pada media pasir dikarenakan adanya
akumulasi kotoran baik dari zat organik maupun anorganik pada media filternya
akan membentuk sebuah lapisan (film) biologis. Dengan adanya lapisan ini, maka
selain hasil penyaringan air secara fisika juga dapat menghilangkan (impuritis)
secara biokimia. Kadar ammonia dengan konsentrasi yang rendah, zat besi,
mangan, dan zat-zat yang menimbulkan bau pada air dapat dihilangkan dengan
proses ini, sehingga proses pengolahan air ini dapat dinilai sebagai kualitas yang
baik.
Pengolahan air baku ini sangat sesuai untuk kualitas kekeruhan air yang rendah
dan relatif tetap, biaya operasional yang dikeluarkan rendah dikarenakan proses
pengendapan tanpa bahan kimia dan proses pencucian media filter juga lebih
mudah.Untuk proses disinfeksi/penghilangan kuman yang terkandung dalam air
dapat menggunakan berbagai cara seperti proses klorinisasi, brominasi, ozonisasi,
penyinara ultraviolet, ataupun menggunakan aktif karbon. Apabila ingin
dikonsumsi, sebaiknya air hasil dari penyaringan ini dimasak terlebih dahulu
hingga mendidih sebelum dikonsumsi.
2.2.5 Pendekatan Sistem
Pendekatan sistem yang akan dilakukan dalam upaya penerapan sebuah proses
pemurnian air bersih di kawasan wisata islami pesantren madinatul quran dan
masyarakat sekitarnya yaitu dengan cara melakukan sosialisasi tentang pentingnya
sebuah kualitas air yang bersih untuk kesehatan serta dengan memperkenalkan
sebuah teknologi sederhana untuk memurnikan air. Pengenalan teknologi ini harus
mencakup sistem masyarakat disana, dari segi kemampuan masyarakat untuk
mengembangkan teknologi tersebut, hingga ketersediaan bahan baku untuk
penerapan teknologi pemurnian air tersebut.
Peran serta masyarakat dan para santri akan membantu mewujudkan kualitas air
bersih dan layak digunakan untuk kebutuhan sehari-hari. Untuk proyeksi
kedepannya kawasan pesantren akan menjadi sebuah kawasan wisata islami yang
nantinya fasilitas untuk ketersediaan air bersih sangat vital bagi pengunjung
wisatawan dan juga bagi para santri dan masyarakat sekitarnya.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian mengenai perancangan sistem pemurnian air ini dilakukan di kawasan
pondok pesantren Madinatul Quran Jonggol, Bogor. Waktu penelitian akan
dimulai pada bulan Februari 2014 sampai dengan bulan April 2014. Adapun
gambaran lokasi pondok pesantren Madinatul Quran dapat dilihat pada Gambar
3.1berikut ini.
Gambar 3.1 Lokasi Penelitian (Sumber: Google Earth)
3.2 Bahan dan Alat Penelitian
Adapun bahan dan alat yang akan digunakan selama penelitian ini adalah sebagai
berikut:
a. Sampel air baku di kawasan Pondok Pesantren Madinatul Qur’an
Air baku yang digunakan oleh para santri dan masyarakat sekitar merupakan
air yang bersumber dari mata air sodong di kawasan pegunungan, Jonggol,
Kab. Bogor;
b. Alat yang akan digunakan adalah sebagai berikut :
Alat filtrasi Saringan Pasir Lambat model up flow;
pH meter;
Turbidity meter
Phenantroline spectrofotometer (ferrover)
Botol Sampel
Styrofoam
Stopwatch
3.3 Tahap Penelitian
3.3.1 Pengujian sampel air baku
Menguji sampel air baku yang ada di lokasi dengan parameter pH (derajat
keasaman), kekeruhan, bau, rasa, warna, serta kadar besi (Fe) yang terkandung
dalam air.
3.3.2 Pemasangan Saringan Pasir Lambat
Pemasangan saringan pasir lambat untuk menyaring air baku yang bersumber
pada aliran air yang kemudian dipompa menuju tandon air dan kemudian
diteruskan kedalam filter penyaringan. Adapun proses saringan pasir lambat
menggunakan sistem up flow, untuk gambaran skemanya dapat dilihat pada
Gambar 3.1 berikut ini.
Air baku
Gambar 3.1 Skema Penyaringan Saringan Pasir Lambat
Tandon
air
Bak
Penampungan
Air Bersih
3.3.3 Pengujian Sampel Filtrasi
Hasil sampel air yang telah di filtrasi kemudian akan di uji dengan parameter pH
(derajat keasaman), kekeruhan, bau, rasa, warna, serta kadar besi (Fe) yang
terkandung dalam air. Dan memberikan alternatif untuk media saring yang efektif
untuk hasil penyaringan air yang baik
3.3.4 Perbandingan Hasil Uji Sampel
Membandingkan hasil sampel awal sebelum filtrasi dan sesudah filtrasi untuk
mengetahui bagaimana kefektifan sistem filter dalam meningkatkan kualitas air
baku.
3.3.5 Analisa dan Pembahasan
Analisa dan pembahasan mengenai data sampel air yang diuji serta menghitung
kebutuhan air untuk para santri dan masyarakat sekitar kawasan pesantren dan
menganalisa terkait sistem pengembangan yang berkelanjutan untuk pemanfaatan
kebutuhan air bersih.
Selain itu menguji keefektifan saringan filter yang digunakan yaitu dengan
membandingkan filter mana yang efektif digunakan. Adapun alternatiif saringan
filter adalah sebagai berikut:
a. Saringan filter yang terdiri dari kerikil dan pasir
b. Saringan filter yang terdiri dari kerikil, pasir, dan ijuk;
c. Saringan filter yang terdiri dari kerikil, pasir, arang tempurung kelapa.
3.3.6 Kesimpulan dan Saran
Memberikan kesimpulan akhir dari penelitian yang dijalankan berdasarkan pada
tujuan awal yang telah ditetapkan. Serta memberikan saran untuk kemajuan
penelitian yang berikutnya yang lebih baik.
3.4 Variabel Penelitian
Adapun variabel penelitian yang dibahas adalah sebagai berikut:
a. Variabel bebas, yaitu berupa kualitas air baku yang akan diuji untuk dilakukan
filtrasi baik yang sebelum maupun yang sesudah;
b. Variabel terikat, yaitu berupaparameter uji yang akan digunakan untuk
mengukur kualitas sampel air seperti ph, kekeruhan, bau, rasa, warna, dan
kadar besi (fe). Serta menguji kefektifan filter yang digunakan dengan
lamanya proses filtrasi dengan rentan waktu 5 menit, 10 menit, 15 menit, dan
20 menit
3.5 Diagram Alir Proses Penelitian
Adapun diagram alir proses penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.2 berikut ini.
Kawasan Wisata Islami
Pesantren Madinatul Qur’an
Sumber Air Baku yang digunakan santri dan
masyarakat
Pengujian Sampel Air Baku di
Laboratorium
Proses Filtrasi
Saringan Pasir Lambat
Pengujian Sampel Air Filtrasi
di Laboratorium
Standar Peraturan Menteri
Kesehatan No. 492 Tahun 2010
1
3 alternatif filter : 1. Kerikil – Pasir 2. Kerikil – Pasir –
Ijuk 3. Kerikil – Pasir –
Arang Tempurung Kelapa
Gambar 3.2 Diagram Alir Proses Penelitian
3.6 Jadwal Penelitian
Adapun uraian jadwal penelitian dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut ini.
No Kegiatan Bulan 2014
Januari Februari Maret April Mei
1 Pra Survei Lokasi
2 Penyusunan Proposal
3 Seminar Proposal
4 Pengumpulan dan Pengolahan Data
6 Asistensi Dengan
Dosen Pembimbing
7 Seminar Kemajuan
9 Seminar Hasil
10 Ujian Tesis
Kawasan Wisata Islami Pesantren Madinatul Qur’an, Jonggol,
Kab. Bogor
dengan kualitas air yang bersih
Analisa Pemanfaatan Air
Bersih
1