19

5/17/2018 19 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/19557200f54979599169a06ef7 1/11

ProsidingSeminar Nasional Sains dan Teknologi-II 2008

Universitas Lampung, 17-18 November 2008

ISBN : 978-979-1165-74-7 III-175

PERBANDINGAN EFEKTIFITAS KLOR DAN OZON SEBAGAI

DESINFEKTAN PADA SAMPEL AIR DARI UNIT FILTRASI INSTALASI

PDAM KOTA BANDUNG

Moh. Rangga Sururi, Rachmawati S.Dj, Matina Solihah

Program studi Teknik Lingkungan ITENAS, JL. PHH.Mustafa 23, Bandung

Email:1 [email protected]

ABSTRAK

Desinfeksi merupakan proses dalam pengolahan air minum yang bertujuan untuk

membunuh bakteri patogen dalam air. Desinfektan yang umum digunakan adalah klorin, namun

desinfeksi dengan klor dapat membentuk Trihalometan (THM) yang disebabkan oleh adanyareaksi antara senyawa organik dalam air baku dengan klor. Ozon merupakan alternatif yang

menarik, dikarenakan ozon merupakan oksidan yang reaktif dan dianggap dapat membunuh

bakteri patogen serta tidak memproduksi THM ketika digunakan sebagai desinfektan. Penelitian

ini dilakukan untuk mengetahui efektifitas klor dan ozon sebagai desinfektan dalam

menyisihkan bakteri. Efektifitas klor dan ozon sebagai desinfektan dipengaruhi oleh kualitas air

dan nilai Konsentrasi sisa desinfektan dikali waktu kontak (CT). Sampel air yang digunakan

berasal dari Instalasi Pengolahan Air Minum (IPAM) Dago pakar milik PDAM kota Bandung,

sampling dilakukan secara sesaat pada saluran setelah unit filtrasi. Percobaan desinfeksi dengan

ozon dilakukan secara batch, sedangkan proses desinfeksi dengan ozon dilakukan secara semi

batch. Nilai CT pada desinfeksi dengan klor adalah 3 mg.min/L. Sedangkan nilai CT yang

efektif untuk desinfeksi dengan ozon adalah 0.124 mg.min/L. Ozon memiliki nilai CT yang

rendah namun akan terdekomposisi secara cepat, sehingga tidak cocok untuk diterapkan pada proses postdesinfeksi.

Kata kunci : desinfeksi, , nilai CT, penyisihan bakteri, produk sampingan

1. PENDAHULUAN

Hasil survei dari Subdit Diare Departemen Kesehatan Indonesia menyebutkan bahwa

angka penderita diare yang merupakan penyakit bawaan air (waterborne disease) pada tahun

2000 adalah 301 per 1000 penduduk dan meningkat pada tahun 2003 menjadi 374 per 1000

penduduk. Adanya penyakit bawaan air disebabkan perilaku masyarakat yang tidak higenis dan

adanya kehadiran mikroorganisme patogen dalam air. Untuk menanggulangi kasus tersebut

diperlukan upaya pendidikan higine serta upaya pengolahan air, sehingga air yang dikonsumsi

masyarakat memenuhi persyaratan kualitas air minum yang telah disyaratkan.

Desinfeksi merupakan salah satu proses dalam pengolahan air minum yang bertujuan

untuk membunuh mikroorganisme patogen yang terdapat dalam air. Metode desinfeksi yang

umumnya digunakan selama ini ada lima, yaitu klorin, kombinasi klorin, ozon, klorin dioksida

dan ultraviolet. Namun metode desinfeksi yang paling umum digunakan saat ini di Indonesia





ISBN : 978-979-1165-74-7 III-176

adalah dengan menggunakan klorin. Efektivitas klor sebagai desinfektan sejauh ini cukup

efektif dan terjangkau dari segi ekonomi, tetapi menurut penelitian desinfeksi dengan klor

berpotensi menghasilkan Trihalometan (THMs) yang disebabkan oleh adanya reaksi antara

senyawa-senyawa organik berhalogen dalam air baku dengan klor. Trihalomentan merupakan

senyawa yang bersifat karsinogenik dan mutagenik, sehingga diperlukan alternatif lain dalam

penggunaan desinfektan.

Ozon merupakan alternatif yang menarik, dikarenakan ozon merupakan oksidan yang

reaktif dan dianggap dapat membunuh bakteri patogen serta tidak menghasilkan THMs ketika

digunakan sebagai desinfektan (USEPA ,1999). Keunikan dari ozone adalah dekomposisinya

dapat membentuk OH radikal yang merupakan oksidator terkuat dalam air. Ozone merupakan

oksidator yang selektif sedangkan OH radikal oksidator yang tidak selektif, karena itu jika ada

bahan yang tahan terhadap ozon maka akan dioksidasi oleh OH radikal (von Gunten, 2003).

Maksud dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan efektifitas klor dan

ozon sebagai desinfektan melalui deteksi mikroorganisme indikator yaitu E.Coli serta pengaruh

kualitas air terhadap proses desinfeksi dengan menggunakan klor dan ozon. Sedangkan tujuan

dari penelitian ini adalah Mengetahui nilai CT ( konsentrasi sisa desinfektan x waktu kontak )

dalam menyisihkan bakteri koliform pada sampel air pada proses desinfeksi dengan klor dan

ozon.

2. METODE PENELITIAN

2.1. STUDI LITERATUR

Studi Literatur diperlukan untuk mendukung, memahami rumusan teoritis yang

diperlukan pada penelitian ini. Studi Literatur bersumber dari berbagai media, seperti : buku,

jurnal, dan internet.

2.2. PERSIAPAN ALAT-ALAT DAN BAHAN

2.2.1. Persiapan Alat

Alat-alat yang digunakan terdiri dari :

Peralatan analisis laboratorium untuk mengukur kualitas air,

Alat untuk mengozonisasi sampel air yang akan diuji berupa aerator, ozon

generator, ozon kontaktor dan ozon dekomposer.

Alat untuk melakukan desinfeksi dengan klor

Alat untuk mengukur coliform.

2.2.2. Persiapan Bahan

Bahan yang digunakan pada saat pengujian adalah :





ISBN : 978-979-1165-74-7 III-177

Sampel air yang akan di uji, yaitu sampel air dari unit filtrasi Instalasi pengolahan

Air Minum Dago Pakar milik PDAM Kota Bandung. Pengambilan sampel

dilakukan secara grab pada 11 April 2008.

Larutan kaporit yang digunakan berbentuk powder serta tablet DPD( N, N Diethyl-p-

phenylenediamine), untuk menentukan konsentrasi sisa klor dalam air.

Media laktosa ganda dan tunggal ditambah BCP, merupakan media yang digunakan

dalam uji bakteri koliform & E.coli.

Media EMBA, merupakan media digunakan dalam uji bakteri E.coli.

2.3. Pengukuran Kualitas Sampel Air

Parameter kualitas air yang mempengaruhi proses desinfeksi diperiksa pada penelitian

ini diantaranya: kekeruhan, alkalinitas, Fe2+

, Mn2+

, dan UV254. Sedangkan untuk mengetahui

efektifitas dari desinfeksi dilakukan pengukuran bakteri coli. Metode pengukuran yang

dilakukan dapat dilihat pada Tabel 1 dibawah ini.

Tabel 1. Parameter yang diukur beserta Metode yang digunakan

No Parameter Metode

1 Kekeruhan Turbidimeter Helliege

2 Alkalinitas Titrasi Asam basa

3 Fe2+ Spektrofotometri

4 Mn2+

Calorimetri dengan persulfat

5 Bakteri E.coli Jumlah Pendekatan Terdekat

Sumber : Laboratorium Lingkungan, 2008

2.4. Desinfeksi dengan Klor

Desinfeksi dengan klor dilakukan secara bacth. Sampel air diklorinasi dengan

menggunakan klor dalam bentuk kaporit (Ca (OCl)2) pada berbagai variasi dosis dan waktu

kontak. Konsentrasi sisa klor diukur pada waktu 10 menit, 20 menit dan 30 menit dengan dosis

awal klor 1 mg/L, 2 mg/L, 3 mg/L, dan 4 mg/L. Dimana pengukuran konsentrasi sisa klor

diukur dengan tablet DPD menggunakan alat komparator.

2.5. Desinfeksi dengan Ozon

Gas ozon dihasilkan dari ozon generator sanyo, suplai udara dilakukan dengan aerator.

Berbeda dengan percobaan pada proses desinfeksi dengan klor yang bersifat batch, pada proses

desinfeksi dengan ozon sistem yang digunakan adalah semi batch, dengan menggunakan

kontaktor batch yang diisi sampel air bervolume 7 liter, suplai gas ozon dari ozon generator

dilakukan secara kontinu. Sedangkan Pengukuran konsentrasi sisa ozon dilakukan sesuai

standar methode 4500-O3-B.





ISBN : 978-979-1165-74-7 III-178

Gambar 1. Skema proses ozonisasi

2.6. Pengukuran bakteri E.Coli

Pemeriksaan bakteri E.coli terdiri dari uji penduga, uji ketetapan dan uji kelengkapan.

Pada penelitian ini dilakukan sampai dengan uji kelengkapan. Metode yang digunakan untuk

mengetahui jumlah bakteri adalah metoda MPN ( Most Probable Number ) atau JPT (Jumlah

Perkiraan Terdekat). Tabel JPT dapat digunakan untuk memperkirakan jumlah bakteri koliform

& E.coli dalam 100 ml sampel air. Pembacaan hasil uji dilihat dari berapa tabung uji yang

menghasilkan gas dan asam (3 seri pertama, kedua dan ketiga), hasil yang positif asam dan gas

dibandingkan dengan tabel MPN/JPT.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Data Karakteristik Sampel Air

Hasil pengukuran karakteristik sampel air dari unit filtrasi , dapat dilihat pada Tabel 2

dibawah ini.

Tabel 2. Karakteristik fisik dan kimia sampel

NoSampel Air Setelah

ParameterUnit Filtrasi

1 pH 7,22

2 Temperatur (oC) 24

3 Kekeruhan 3,07

4 Alkalinitas (mg/L CaCO3) 46.23

5 Mangan -

6 Fe(mg/L) -

7 Kekeruhan (NTU) 1,5

8 UV 254 (abs) 0,012

9 Coliform (JPT/100 mL) > 460 per 100 ml





ISBN : 978-979-1165-74-7 III-179

pH dan Suhu

Kondisi pH pada penelitian ini adalah netral dan suhu pada kondisi ruang. pH dan suhu

dapat mempengaruhi proses desinfeksi, karena ketahanan hidup bakteri dalam air tergantung

pada kondisi pH dan suhu air. Menurut teori, pH yang efektif dalam membunuh bakteri adalah

pada kondisi netral atau bersifat asam lemah. Sedangkan suhu yang efektif untuk desinfeksi

adalah pada suhu lebih rendah dari suhu ruang.

Kekeruhan

Walaupun kekeruhan tidak memiliki dampak secara langsung pada kesehatan, tapi

kekeruhan dapat berdampak pada segi estetika dan menjadi indikasi kehadiran bakteri dalam air.

Parameter kekeruhan dapat mempengaruhi proses desinfeksi, karena dapat menyembunyikan

kehadiran bakteri yang ada dalam air. Nilai konsentrasi kekeruhan pada sampel air sebesar 3.07

NTU, data tersebut menunjukan sampel air dari unit ini siap untuk didesinfeksi .

Alkalinitas

Dengan nilai alkalinitas sebesar 46,23 mg/L CaCO3 maka ozon tidak akan

terdekomposisi dengan cepat karena karbonat dan bikarbonat berperan sebagai inhibitor reaksi

berantai, menurut reaksi (von Gunten,2003):

OH* + CO3CO3* + OH-

OH* + HCO3 CO3* + H2O

Dari reaksi diatas, jika karbonat atau bikarbonat bereaksi dengan OH radikal akanterbentuk karbonat radikal yang tidak akan bereaksi kembali dengan ozon.

Fe2+

dan Mn2+

Kehadiran Fe2+

dan Mn2+

dalam sampel air mempengaruhi reaksi klor dan ozon dalam

proses desinfeksi. Hal ini dikarenakan sebelum klor dan ozon aktif dalam membunuh bakteri,

terlebih dahulu klor dan ozon bereaksi dengan zat-zat reduktor, seperti Fe2+

dan Mn2+

. Sehingga

semakin besar nilai konsentrasi Fe2+

dan Mn2+

dalam air, maka semakin lama waktu kontak dan

dosis desinfektan yang dibutuhkan dalam proses desinfeksi.

Berdasarkan Tabel 2, dengan tidak terkandungnya Fe dan Mn pada sampel air,

memperkuat dugaan bahwa kualitas air dari unit ini sudah siap untuk didesinfeksi .

Senyawa Organik

Bahan organik seperti lignin, humus dan senyawa aromatik, pada umumnya dapat

diserap oleh radiasi UV (standard methode, Westerhoff,1999). Panjang gelombang yang

digunakan untuk menyerap bahan organic tersebut biasanya 254 nm (standard methode,

Westerhoff,1999). UV 254 dapat menyatakan kuantitas bahan organik aromatik dan senyawa

tak jenuh dalam air, sehingga dapat digunakan untuk memperkirakan keberadaan precursor

dalam air (Beltrand, J Fernando, 1995).





ISBN : 978-979-1165-74-7 III-180

Pada sample air memiliki nilai UV 254 sebesar 0.012, menunjukan bahwa sampel air

masih mengandung bahan organik yang merupakan precursor pembentukan hasil samping

desinfeksi.

Bakteri E.Coli

Bakteri yang diteliti pada penelitian ini adalah bakteri E. coli. Bakteri E.coli merupakan

mikroorganisme indikator adanya mikroorganisme patogen. Berdasarkan Tabel 2, jumlah

bakteri E.Coli pada sampel air unit filtrasi sebesar 460 JPT/100 ml. Hal ini disebabkan belum

ada proses sebelumnya yang dapat menyisihkan bakteri pathogen secara signifikan, sehingga

proses desinfeksi mutlak diperlukan untuk membunuh mikroorganisme patogen.

3.2. Hubungan Konsentrasi Sisa Desinfektan Terhadap Waktu Kontak

Desinfeksi dengan Klor

Desinfeksi dengan klor pada sampel air dari unit filtrasi dimaksudkan untuk mengetahui

konsentrasi sisa klor yang efektif untuk mengatasi pertumbuhan bakteri salama air berada dalam

sistem distribusi. Hasil pengukuran konsentrasi sisa klor pada berbagai waktu kontak dan

konsentrasi klor dapat dilihat pada Tabel 3 dan Gambar 2.

Tabel 3 Nilai Konsentrasi Sisa Klor Pada Konsentrasi klor dan Waktu Kontak

Tertentu Pada Sampel Air dari Unit Filtrasi

Waktu (menit)Konsentasi KlorNo

(mg/L) 10 20 30

1 1 0.2 0.1 0.1

2 2 0.2 0.1 0.1

3 3 0.3 0.3 0.2

4 4 0.4 0.4 0.3

Gambar 2 Grafik Konsentrasi Sisa Klor terhadap berbagai Waktu Kontak





ISBN : 978-979-1165-74-7 III-181

Tabel 3 dan Gambar 2 menunjukan bahwa konsentrasi sisa klor menurun seiring dengan

waktu, akibat terjadinya proses peluruhan pada klor. Peluruhan klor terjadi karena dosis klor

yang ditambahkan pada sampel air digunakan untuk mereduksi zat-zat reduktor, sebelum

membunuh bakteri dalam air.

3.3. Desinfeksi dengan Ozon

Hasil pengukuran konsentrasi sisa ozon pada berbagai waktu kontak dapat dilihat pada Tabel 4

dan Gambar 3.

Tabel 4. Konsentrasi Sisa Ozon pada Sampel Air dari Unit Filtrasi

NoWaktu Konsentasi Sisa Ozon

(menit) (mg O /L)3

1 0 02 1 0.016

3 2 0.021

4 3 0.026

5 4 0.031

6 5 0.036

7 10 0.061

Grafik pada Gambar 3 menunjukan bahwa konsentrasi sisa ozon terus meningkat

seiring dengan meningkatnya waktu kontak. Hal ini dikarenakan suplai ozon dilakukan secarakontinue pada sistem batch, sehingga konsentrasi sisa ozon terus bertambah seiring dengan

waktu kontak.

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0 2 4 6 8 10 12

Waktu (menit)

K o n s e n t a s i S i s a O z o n

( m g O 3 / L )

Gambar 3. Grafik Konsentrasi Sisa Ozon terhadap Waktu Kontak

Tingkat dekomposisi ozon dipengaruhi oleh nilai alkalinitas dalam sampel air, dimana

CO dan HCO merupakan inhibitor reaksi berantai pada reaksi ozon dalam air.3 3





ISBN : 978-979-1165-74-7 III-182

3.4. Pengaruh Nilai CT (KONSENTRASI SISA DESINFEKSI x WAKTU KONTAK)

Terhadap Penyisihan Bakteri Coli

Konsep CT seperti yang telah dijelaskan oleh USEPA (1991) mengacu pada konsentrasi

sisa desinfektan (C) dan waktu kontak desinfeksi (T). Dengan mengetahui nilai CT, maka dapat

diketahui tingkat penyisihan bakteri E.Coli pada proses desinfeksi dengan klor dan ozon.

A. Desinfeksi dengan Klor

Nilai CT untuk menyisihkan bakteri koliform dan E.Coli dapat ditentukan dengan

membuat kurva antara Nilai CT (konsentrasi sisa klor x waktu kontak) terhadap efisiensi

penyisihan bakteri koliform dan E.Coli. Pada gambar dibawah ini dapat dilihat hubungan CT

dan efisiensi penyisihan pada berbagai variasi waktu kontak dan konsentrasi awal klor.

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

2 2 3 4

CT (mg.menit/L)

E f i s i e n s i ( % )

Gambar 4. Grafik Nilai CT Klor terhadap Penyisihan Bakteri E.Coli (t=10 menit)

0.00

10.00

20.0030.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

2 2 4 4

CT (mg.menit/L)

E

f i s i e n s i ( % )






ISBN : 978-979-1165-74-7 III-183

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

3 3 6 9

CT (mg.menit/L)

E f i s i e n s i ( %

)


Gambar 4,5 dan 6 menunjukan bahwa nilai CT dapat mempengaruhi penyisihan bakteri

E.coli. Efisiensi penyisihkan E.Coli mengalami kenaikan seiring dengan meningkatnya nilai CT.

Semakin lama waktu kontak maka nilai CT akan semakin tinggi, namun sisa klor semakin

sedikit, sehingga efisiensi pada waktu kontak 30 menit dengan nilai CT 3 mg.menit/L, memiliki

efisiensi yang tidak jauh berbeda dengan nilai CT 2 mg.menit/L pada waktu kontak 20 menit.

Reaksi pada proses desinfeksi sampel air dari unit filtrasi secara umum adalah:

(kaporit) + 2 HCa(OCl)2 2O ↔ 2HOCl + Ca(OH)2 (1)

Ca(OCl) (kaporit) + Mikroorganisme→ proses desinfeksi (2)2

Berdasarkan Gambar 4,5 dan 6, nilai CT yang efektif untuk menyisihkan bakteri E.Coli

pada sampel air dari unit filtrasi adalah 2 mg.min/L pada konsentrasi klor awal 2 mg/L dan t=20

menit, serta CT sebesar 3 mg.min/L masing –masing pada konsentrasi klor awal 3 mg/L dan

t=10, serta konsentrasi awal 2 mg/L dengan t=30 menit.

B. Desinfeksi dengan Ozon

Penentuan nilai CT (konsentrasi sisa ozon x waktu kontak) pada sampel air dari unit filtrasi

dimaksudkan untuk mengetahui jumlah penyisihan bakteri E.Coli pada proses desinfeksi dengan

ozon. Jumlah penyisihan bakteri E.Coli terhadap konsentrasi sisa klor dan waktu kontak (CT)

dapat dilihat pada Gambar 7 dibawah ini.





ISBN : 978-979-1165-74-7 III-184

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.016 0.042 0.078 0.124 0.18 0.61

CT (mg.menit/L)

E f i s i e n s i P e n y i s i h a n (

% )

Gambar 7. Grafik Nilai CT Ozon terhadap Penyisihan Bakteri E.Coli

Berdasarkan grafik pada Gambar 7 pada CT 0,042 mg.menit/L efisiensi penyisihan E.

Coli oleh ozon sebesar 47,82%, lalu pada CT 0,078 mg.menit/L efisiensi meningkat menjadi

91,52 %, hingga akhirnya mencapai 100% pada CT 0,124 mg.menit/L. Nilai CT yang efektif

dalam menyisihkan bakteri E.Coli adalah 0.124 mg.min/L, karena efisiensi penyisihan bakteri

E.Coli mencapai 100 %.

Kemungkinan yang dapat menjelaskan hal tersebut yaitu adanya kompetisi reaksi ketika

ozon terlarut dalam air serta adanya proses dekomposisi ozon dan mudahnya ozon lepas ke-

udara bebas, sehinga sebelum dapat bereaksi dengan mikroorganisme untuk proses desinfeksi,

ozon mengoksidasi bahan organik yang terkandung dalam air. Secara singkat hal tersebut

dijelaskan dalam reaksi sebagai berikut(Hoigne, at all 1983) :

Ozon(g) → Ozon (aq) (3)

Ozon(aq) + bakteri → proses desinfeksi (4)

Ozon(aq) + senyawa organik →

Pembentukan Lower Molecular Weight (5)

4. KESIMPULAN dan SARAN

1. Desinfeksi dengan klor memiliki nilai CT yang lebih besar dibandingkan nilai CT pada

desinfeksi dengan ozon,

2. Pada proses desinfeksi dengan klor, klor tidak akan terdekomposisi secara cepat, sisa klor

yang dihasilkan dapat digunakan untuk membunuh mikroorganisme patogen. Sedangkan

pada proses desinfeksi dengan ozon, proses transfer gas ozon ke larutan harus dilakukan

secara lebih efektif karena ozon akan terdekomposisi secara cepat, sehingga suply gas ozon

dilakukan secara kontinu.





ISBN : 978-979-1165-74-7 III-185

3. Karakteristik air akan mempengaruhi proses desinfeksi, baik dengan mengunakan

desinfektan klor maupun ozon.

Saran

1. Sebaiknya dilakukan penelitian lanjutan mengenai efektifitas desinfeksi dengan

ozon, dan kemungkinan terjadinya produk samping desinfeksi dengan ozon,

2. Berdasarkan konverensi Stockholm tentang tidak diperbolehkan lagi desinfeksi

dengan klor, maka diperlukan adanya penelitian lebih lanjut guna menemukan

desinfektan yang lebih efektif dan tidak membentuk produk sampingan.

UCAPAN TERIMAKASIH

• Terimakasih kepada Dikti dengan program A-2 yang menjadi sponsor penelitian ini

• Rekan-rekan di Jurusan Teknik Lingkungan-Itenas

• Ir. Tardan dan staf direktur teknik PDAM kota Bandung

• Semua pihak yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini

DAFTAR PUSTAKA

Porter., Philip, (2003), A comparison of ozonitation system with respect to desinfection by-

product formation and microbial inactivation, Civil Engineering University of Toronto,

Toronto.

Von Gunten, (2003), Ozonation of Dringking Water: Part I. Oxidation Kinetics and Product

Formation, Water Research 37, 1443-1467.

Hoigne , Bader., (1983)., Rate constants of reaction of ozone with organic and inorganic

compound in water-I non- dissociating organic compounds, WaterResearch,

17,173- 183.

APHA.,AWWA.,(1998), Standard methode for the examination of water and waste water 21th

edition, American water works association.

USEPA, (1999), Alternative disinfectants and oxidants guidance manual,

EPA, 815-R-99-014

Capucino,James.,Sherman.,(1983), Microbiology a laboratory manual,

Addision- wesley Publishing company.

Sururi, Rangga. 2008. “Pembentukan Lower Molecular Weight (LMW) organik: Aldehid

sebagai Hasil Sampingan proses desinfeksi dengan Ozon”. Tesis Magister Depatemen

Teknik Lingkungan ITB, Bandung.

19

Documents

Transcript of 19