BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Sungai -...

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air Sungai

Air sungai Aek Leidong di Desa Air Hitam adalah air sungai yang memiliki siklus

pasang surut dan memiliki banyak anak sungai yang berasal dari daerah berawa, lahan

gambut serta industri-industri di sekitarnya.

Adapun air sungai tersebut mempunyai ciri-ciri: Intensitas warna yang tinggi

(berwarna coklat kemerahan), pH rendah (pH = 5) dan Bila didiamkan dalam suatu

wadah air memiliki endapan. Air sungai yang sudah diendapkan dalam suatu wadah

maka ia tampak lebih jernih tetapi warna dan rasa tidak berubah.

Air sungai merupakan air baku yang umum digunakan oleh Perusahaan Daerah

Air Minum (PDAM) di Indonesia. Untuk menjadi air baku air minum, air sungai

tersebut harus memenuhi parameter baku mutu yang berlaku. Keberhasilan proses

pengolahan air minum berkaitan erat dengan penurunan kekeruhan dan kontaminan

lain yang terkandung di dalam air baku. Air yang memenuhi standar atau persyaratan

kesehatan adalah air yang tidak berbau, berwarna dan berasa serta memenuhi baku

mutu yang dipersyaratkan sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan Republik

Indonesia No. 907/MENKES/SK/VII/2002 tentang syarat-syarat dan pengawasan

kualitas air minum (Rindang dan Fadli, 2010).

Pengolahan air sungai menjadi air bersih bisa digunakan di daerah rawa seperti

di Desa Air Hitam yang mengandung gambut. Untuk itu diperlukan suatu cara

pengolahan air sungai yang sederhana dan terjangkau oleh masyarakat di daerah

tersebut.

2.1.1 Sumber Air Baku

Universitas Sumatera Utara

Air baku yang digunakan masyarakat Desa Air Hitam Kecamatan Kualuh Leidong

Kabupaten Labuhan Batu Utara diambil dari 3 sumber, yaitu: air hujan, air sumur dan

air sugai Aek Leidong. Penduduk yang bertempat tinggal minimal 200 m dari sungai

menggali sumur dengan kedalaman ± 3 meter. Penduduk tersebut menggunakan air

sungai atau air sumur untuk keperluan MCK (Mandi Cuci Kakus) sedangkan untuk

memasak dan air minum menggunakan air hujan yang ditampung langsung dari atap

rumah mereka. Dengan dua musim yang terjadi di daerah ini maka persediaan air

sumur dan air hujan terbatas sehingga jika musim kemarau penduduk terpaksa

menggunakan air sungai Aek Leidong untuk kebutuhan sehari-hari tanpa pengolahan

terlebih dahulu.

2.1.2 Kualitas Air Baku

Suyono (2008) menyatakan bahwa pengelolaan kualitas air adalah upaya

pemeliharaan air sehingga dicapai kualitas yang diinginkan sesuai dengan

peruntukannya untuk menjamin agar kualitas air tetap dalam kondisi ilmiahnya.

Sedangkan pengendalian pencemaran air adalah upaya pencegahan dan

penanggulangan pencemaran air serta pemulihan sehingga menjamin kualitas air agar

sesuai dengan baku mutu air. Kemudian mutu air adalah kondisi dan kualitas air yang

diuji dengan parameter-parameter dan metode tertentu sesuai berdasarkan peraturan

yang berlaku sementara baku mutu air adalah ukuran batas atau kadar makhluk hidup,

zat, energi atau komponen yang ada atau harus ada atau unsur pencemar yang

ditoleransi keberadaannya di dalam air.

Sumber air di Desa Air Hitam secara visual berwarna cokelat kemerahan dan

memiliki endapan yang berdasarkan parameter baku mutu air tidak memenuhi

persyaratan kualitas air bersih yang distandardkan oleh Departemen Kesehatan RI

melalui PERMENKES NO.416/MENKES/PER/IX/1990.


Kontaminan utama pada air adalah zat padat dengan mineral-mineral yang

terikut didalamnya, selain itu apabila aliran air melalui permukaan tanah dengan

tingkat organik tinggi seperti tanah gambut, maka kandungan organik akan tinggi,

demikian dengan sumber-sumber air lainnya. Pada umunya penampakan karakteristik

air dan metode pengolahannya tergantung dari tingkat kekeruhannya atau karakteristik

air baku. Selain masalah air baku perlu dipertimbangkan juga karakteristik air yang

akan dihasilkan, biaya investasi, biaya oprasional dan biaya pemeliharaan serta

ketersediaan lahan (Suyono, 2008).

2.1.3 Dampak pencemaran air terhadap kesehatan manusia

Pencemaran lingkungan berakibat terhadap kesehatan manusia, tata kehidupan,

pertumbuhan flora dan fauna yang berada dalam jangkauan pencemaran. Gejala

pencemaran dapat dilihat pada jangka waktu singkat maupun panjang, yaitu pada

tingkah laku dan pertumbuhan. Pencemaran pada waktu relative singkat, terjadi

seminggu sampai dengan setahun sedangkan pencemaran dalam jangka panjangterjadi

setelah masa 20 tahun atau lebih. Gejala pencemaran yang terjadi dalam waktu singkat

dapat diatasi dengan melihat sumber pencemaran lalu mengendalikannya (Totok

Sutrisno. 2004).

Peran air sebagai sebagai penyakit menular bermacam-macam:

1. Air sebagai media untuk hidup mikroba pathogen

2. Air sebagai sarang insekta penyebar penyakit

3. Jumlah air bersih yang tersedia tidak cukup

4. Air sebagai media untuk hidup vector penyebar penyakit

2.1.4 Pengolahan Air Sungai

Berdasarkan ciri-ciri air sungai yang telah sebutkan di atas menunjukkan bahwa air

sungai Aek leidong tidak layak untuk dijadikan air minum bagi masyarakat. Namun


karena air sungai tersebut satu-satunya sumber air yang ada pada saat musim kemarau

di daerah tersebut maka harus bisa menjadi alternatif sumber air minum masyarakat.

Kondisi yang kurang menguntungkan dari segi kesehatan adalah sebagai berikut:

1. Kadar keasaman pH yang rendah dapat menyebabkan kerusakan gigi dan

sakit perut (Wagner, 2001).

2. Ikatannya yang kuat dengan logam menyebabkan kandungan logam dalam

air tinggi dan dapat menimbulkan kematian jika dikonsumsi terus menerus

(Wagner, 2001).

Dengan mempertimbangkan sebagian besar pengolahan air di Indonesia masih

menggunakan system konvensional. Cara pengolahan air secara konvensional atau

pengolahan lengkap (koagulasi – flokulasi – sedimentasi – filtrasi – netralisasi dan

desinfektan) dapat digunakan untuk menghilangkan warna terutama pembentuk warna

semu sekitar 80 %, efisiensi penghilangan warna akan lebih efektif jika dilakukan

modifikasi dan tambahan proses seperti aplikasi karbon aktif, reaksi redoks dan

koagulan – flokulan aid (Pararaja, 2007).

2.1.5 Alternatif Proses Pengolahan Air Sungai

Dengan diketahuinya penyebab dan kandungan warna pada air sungai Aek Leidong,

maka proses dan metode pengolahan yang dapat diterapkan untuk mengolah jenis air

berwarna alami adalah: Proses Oksidasi, Proses Adsorpsi, Proses Koagulasi –

Flokulasi dan proses Elektrokoagulasi.

2.1.5.1 Proses oksidasi

Proses oksidasi untuk pegolahan air berwarna (yang mengandung senyawa organik)

yang dapat dianjurkan adalah dengan ozon atau peroksida, karena tidak menghasilkan

suatu ikatan atau senyawa yang berbahaya (dapat menguraikannya sehingga mudah


terurai dan menguap). Ozon atau peroksida dikenal sebagai oksidator yang kuat yang

dapat digunakan dalam pengolahan air sehingga ikatan polimer dan monomernya akan

terputus dan akan membentuk CO2 dan H2O apabila oksodasinya sempurna. Namun

dalam aplikasinya biaya operasi relatif mahal, dan perlu digunakan unit penghasil

ozon.

2.1.5.2 Proses adsorpsi

Menurut Schnitzer (1992) dalam disertasi Susilawati (2010) adsorbsi merupakan

fenomena fisika di mana molekul-molekul bahan yang diadsorbsi tertarik pada

permukaan bidang padat yang bertindak sebagai adsorban. Dengan demikian jelas

bahwa adsorbsi merupakan fenomena bidang batas, yang efisiensinya makin tinggi

apabila luas bidang permukaan adsorban makin besar.

Ditinjau dari segi derajat adsorbsi pada suatu jenis adsorban secara umum mengikuti

aturan sebagai berikut (Cahyana, 2009):

a. Adsorpsi berlangsung sedikit terhadap semua senyawa organic, kecuali

senyawa berhalogen (F, Br dan Cl).

b. Adsorpsi berlangsung baik pada semua senyawa halogen dan senyawa

alifatik.

c. Adsorpsi berlangsung sangat baik terhadap semua senyawa aromatic, makin

banyak kandungan inti benzennya makin baik adsorpsinya.

Berdasarkan kriteria di atas maka, pengolahan air bewarna ( air sungai maupun

air gambut) dapat dilakukan dengan cara adsorpsi karena asam humus mempunyai

gugus senyawa aromatik. Namun secara umum proses inipun masih mahal.

Dalam proses pengolahan air sungai dengan proses adsorpsi pada prinsipnya

adalah menarik molekul asam-asam humus ke permukaan suatu adsoeben. Contoh


adsorben yang diasa digunakan adalah karbon aktif (charcoal), zeolit, resin dan tanah

liat dari lokasi sumber air sungai.

2.1.5.3 Proses Koagulasi – Flokulasi

Koagulasi merupakan suatu proses pengolahan air dengan menggunakan

sistem pengadukan cepat sehingga dapat mereaksikan bahan kimia (koagulan) secara

seragam ke seluruh bagian air di dalam suatu reaktor. Flokulasi merupakan suatu

proses pengolahan air dengan menggunakan sistem pengadukan lambat sehingga

dapat membentuk flok-flok yang berukuran lebih besar dan dapat diendapkan diproses

sedimentasi (Reynold, 1997 dalam Rindang, 2010). Pada koagulasi kimiawi, bahan

kimia yang ditambahkan sebagai koagulan yang berbentuk garam (aluminium sulfat)

di dalam larutan akan membuat air menjadi asam.

Flok-flok yang terbentuk pada umumnya juga mempunyai kemampuan

adsorpsi yang cukup besar. Sehingga pada saat yang bersamaan dengan pembentukan

dan penggabungan mikroflok akan terjadi proses adsorpsi dan pemerangkapan bahan-

bahan terlarut dalam air, dan akan ikut tersisih dalam proses pengendapan dan

penyaringan. Sedangkan pada air alami seperti air gambut maupun air sungai

konsentrasi bahan koloid atau partikel tersuspensi lainnya umumnya sangat rendah.

Sehingga ada pendapat mengatakan bahwa sesungguhnya proses koagulasi dan

flokulasi yang dilaksanakan pada air berwarna tidak lain adalah melaksanakan proses

adsorpsi dengan bantuan tambahan bahan kimia.

2.2 Tahanan Jenis (resistivity), Tahanan dan Hukum Ohm

Arus I dalam suatu penghantar yang tertentu tergantung dari intensitas listrik E di

dalam penghantar. Di dalam logam murni, arus itu berbanding langsung dengan

intensitas listrik. Untuk logam-logam lain, hubungan antara I dan E lebih sulit. Sifat

penghantar yang disebut tahanan jenisnya ρ, sebagai perbandingan intensitas listrik

dengan arus per satuan luas penampang:


ρ = AI

E/

( 2.1)

R = AL R=

IV

IV =

AL I=

VAL

E= LV

Misalkan Va dan Vb ialah tegangan-tegangan pada dua titik pada suatu

penghantar yang dipisahkan oleh jarak L. Intensitas listrik E di dalam penghantar

sama dengan gradien potensial (Va - Vb)/L. Jadi kita dapat menuliskan persamaan

(2.1) sebagai

ρ = AIL /Vb - Va

I = AL /

Vb - Va

Atau

R = AL ;

IV =

AL

I=L

VA

I=AL

V/

(2.2)

Hubungan antara penghantaran listrik dan penghantaran panas tidak hanya

persamaan matematik saja. Electron-elektron bebas yang merupakan pembawa-


pembawa muatan dalam penghantaran listrik juga memegang peran yang penting

dalam penghantaran panas. Adalah merupakan kenyataan bahwa penghantar-

penghantar listrik yang baik misalnya logam-logam, juga merupakan penghantar

panas yang baik, sedangkan penghantar-penghantar listrik yang jelek juga merupakan

penghantar-penghantar panas yang jelek.

Tahanan jenis merupakan konstanta, tahanan R juga merupakan konstanta,

tidak bergantung pada I dan E. untuk penghantar seperti ini, arus I adalah berbanding

langsung dengan perbedaan tegangan abV . Perbandingan langsung ini antara arus di

dalam suatu penghantar logam dengan perbedaan teagangan antara ujung-ujungnya

dikenal sebagai hokum Ohm.

V = I . R (2.3)

(Sears dan Zemansky. 1954)

2.2.1 Larutan Logam dalam Sampel

Dalam tahun 1833, Michel Faraday mengamati bahwa air murni hampir merupakan

isolator yang sempurna dan larutan dari sesuatu bahan menghantar listrik. Jika dua

elektroda dari logam, misalnya platina, dimasukkan dalam bejana diisi air yang

didestilisasikan, yang satu dihubungkan dengan ujung positif dari sumber arus searah,

yang lainnya dengan ujungnya yang negatif, maka tidak ada terdapat arus sama

sekali. Jika sedikit asam misalnya asam sulfat (H2SO4), atau sodium hydroxide

(NaOH), atau Aluminium Sulfat (Al2SO4), atau garam, maka larutan ini tahanannya

cukup rendah sehingga arus dapat mengalir. Tahanan larutan itu tergantung pada

konsentrasi dan pada temperatur.

Larutan yang menghantar arus listrik disebut elektrolit, fenomena

penghantaran yang dibarengi oleh efek-efek kimia disebut elektrolisa. Bejana dimana

elektrolit dan elektroda-elektroda itu disebut sel elektrolit. Elektroda-elektroda platina

di dalam larutan asam, zat air akan dibentuk sebagai gelembung-gelembung gas pada


elektroda negative dan zat asam dibentuk dan dibebaskan sebagai gelembung-

gelembung gas pada elektroda positif.

Hukum faraday mengenai elektrolisa ini ialah: jumlah gram berat ekivalen dari

zat yang menempel, dibebaskan, larut, atau bereaksi pada suatu elektroda sama

dengan jumlah faraday (96.500 coul) dari muatan listrik yang dipindahkan melalui

elektrolit. Jadi hukum Faraday dapat dirumuskan sebagai berikut:

FIt

MmZ

(2.4)

Dimana

m = berat aluminium yang larut (g)

Z = valensi Aluminium, yaitu 3

I = kuat arus yang digunakan (A)

t = waktu deteksi (detik)

M = berat molekul Aluminium, yaitu 27g mol

F = konstanta Faraday, 96.500 C/mol

2.2.2 Impedansi Sistem

Impedansi (disebut juga hambatan dalam, Z) adalah nilai resistansi yang

terukur pada kutub kutub sinyal jack alat elektronik. Semakin besar

hambatan/impedansi, makin besar tegangan yang dibutuhkan. Impedansi tidak dapat

dikatan sebagai hambatan secara spontan. Karena terdapat perbedaan yang mendasar

dari keduanya. Beberapa sumber mengatakan bahwa impedansi merupakan hasil

reaksi hambatan (R, resistensi) dan kapasitas elektron (C, capacitance) secara

bersamaan. Daya merupakan tegangan kuadratnya dibagi impedansinya:

P = V2 / Z (2.5)

Dimana


P = daya (watt)

V = tegangan (volt)

Z = impedansi (Ω)

Peningkatan / penurunan daya tidak selalu sebesar peningkatan atau penurunan

impedansinya. Peningkatan dan penurunan daya bergantung pada :

besarnya tegangan sumber (Vt)

hambatan dalam sumber tegangan (R1)

besarnya impedansi yang disusun seri (R2)

(R dianggap sebagai impedansi)

Impedansi sistem sangat mempengaruhi besarnya arus gangguan hubung

singkat yang mungkin terjadi pada suatu sistem. Sehingga perhitungan yang akurat

tentang impedansi sistem yang akan diproteksi menjadi hal yang sangat penting.

2.3 Elektrokoagulasi (EC)

Elektrokoagulasi merupakan proses koagulasi atau penggumpalan dengan tenaga

listrik melalui proses elektrolisa untuk mengurangi atau menurunkan ion-ion logam

dan partikel-partikel di dalam air. Prinsip dasar dari elektrokoagulasi ini merupakan

reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). Dalam suatu sel elektrokoagulasi, peristiwa

oksidasi terjadi di elektroda (+) yaitu anoda dan sekaligus berfungsi sebagai koagulan,

sedangkan reduksi dan pengendapan terjadi di elektroda (-) yaitu katoda. Yang terlibat

reaksi dalam elektrokoagulasi selain elektroda adalah air yang diolah yang berfungsi

sebagai larutan elektrolit. Untuk proses elektrokoagulasi digunakan elektroda yang

dibuat dari aluminium (Al), karena logam ini mempunyai sifat sebagai koagulan yang

baik (fitri dan Ismawati, 2007). Sedangkan menurut Mollah (2004), elektrokoagulasi

adalah sebuah proses kompleks yang melibatkan fenomena kimia dan fisik dengan


menggunakan elektroda untuk menghasilkan ion yang digunakan untuk mengolah air

limbah.

2.3.1 Proses Elektrokoagulasi

Proses elektrokoagulasi dilakukan pada bejana elektrolisis yang di dalamnya terdapat

dua atau lebih penghantar arus listrik searah yang disebut elektroda, yang tercelup

dalam larutan air sungai sebagai elektrolit. Dari reaksi tersebut, pada anoda akan

dihasilkan gas, buih dan flok. Selanjutnya flok yang terbentuk akan mengikat logam

yang ada di dalam air sungai, sehingga flok akan memiliki kecenderungan

mengendap. Selanjutnya flok yang telah mengikat tersebut diendapkan pada wadah

sedimentasi dan sisa buih akan terpisahkan pada unit filtrasi. Karena dalam proses

elektrokoagulasi ini menghasilkan gelembung-gelembung gas, maka kotoran-kotoran

yang terbentuk yang ada dalam air akan terangkat ke atas permukaan air. Flok-flok

terbentuk ternyata mempunyai ukuran yang relatif kecil sehingga flok-flok yang

terbentuk tadi lama-kelamaan akan bertambah besar ukurannya.

Gambar 2.1 Prinsip proses elektrokoagulasi (sumber: Purwaningsih. 2009)

2.3.2 Mekanisme dalam Elektrokoagulasi


Berikut ini adalah gambar yang dapat menunjukkan interaksi/mekanisme yang terjadi

di dalam reaktor elektrokoagulasi.

Gambar 2.2 Mekanisme dalam elektrokoagulasi (Holt, P., 2006)

Reaktor elektrokimia merupakan sebua sel elektrokimia dimana kutub anoda yang

berupa logam (biasanya aluminium atau terkadang besi) dimana ion logam yang

terlepas berfungsi sebagai agen koagulan. Dan secara simultan terjadi gelembung gas

hydrogen di kutub katoda.

Elektrokoagulasi mempunyai kemampuan untuk mengolah berbagai macam

polutan termasuk padatan tersuspensi, logam berat, tinta, bahan organik, minyak dan

lemak, ion dan radionuklida. Kemampuan elektrokoagulasi untuk mengolah berbagai

macam polutan menarik minat industry untum menggunakannya. Gambar 2.2

memperlihatkan proses elektrokoagulasi yang sangat kompleks. Dimana koagulan dan

produk hidrolisis saling berinteraksi dengan polutan atau dengan ion yang lain atau

dengan gas hidrogen.

Menurut Molah (2004) mekanisme penyisihan yang umum terjadi di dalam

elektrokoagulasi terbagi dalam tiga factor utama, yaitu:

1. Terbentuknya koagulan akibat proses oksidasi elektrolisis pada elektroda,

2. Destabilisasi kontaminan, partikel tersuspensi dan pemecahan emulsi, dan

3. Agregatisasi dari hasil destabilisasi untuk membentuk flok.


Sedangkan proses destabilisasi kontaminan, partikel tersuspensi dan

pemecahan emulsi terjadi dalam tahapan sebagai berikut:

1. Kompresi dari lapisan ganda (double layer), difusi yang terjadi disekeliling

spesies bermuatan yang disebabkan interaksi dengan ion yang terbntuk

darioksidasi di elektroda.

2. Netralisasi ion kontaminan dalam air limbah dengan menambahkan ion

berlawanan yang dihasilkan dari elektroda. Dengan adanya ion tersebut

menyebabkan berkurangnya gaya tolak menolak antar partikel dalam air

limbah (gaya Van der Waals) sehingga proses elektrokoagulasi bisa

berlangsung.

3. Terbentuknya flok,, dimana flok ini terbentuk akibat proses elektrokoagulasi

sehingga terbentuk sludge yang mampu menjebak dan menjembatani partikel

koloid yang masih ada di air limbah.

Bila elektroda sel elektrokoagulasi dialiri listrik arus searah, akan terjadi kemungkinan

reaksi kimia sebagai berikut (Fitri dan Ismawati, 2007) :

a. Reaksi pada Katoda

Pada katoda akan terjadi reaksi-reaksi reduksi terhadap kation, yang termasuk

dalam kation ini adalah ion H+ dan ion-ion logam.

1. Ion H+ dari suatu asam akan direduksi menjadi gas hidrogen yang akan bebas

sebagai gelembung-gelembung gas.

Reaksi : 2H+ + 2e → H2 (2.6)

2. Jika larutan mengandung ion-ion logam alkali, alkali tanah, maka ion-ion ini

tidak dapat direduksi dari larutan yang mengalami reduksi adalah pelarut (air)

dan terbentuk gas hidrogen (H2) pada katoda.

Reaksi : 2H2O + 2e → 2OH- + H2 (2.7)


3. Jika larutan mengandung ion-ion logam lain, maka ion-ion logam akan

direduksi menjadi logamnya dan terdapat pada batang katoda.

Reaksi: Al2+ + 2e → Al (2.8)

b. Reaksi pada Anoda

1. Anoda terbuat dari logam stainles steel akan teroksidasi:

Reaksi : Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H- +3e (2.9)

2. Ion OH- dari basa akan mengalami oksidasi membentuk gas oksigen (O2):

Reaksi : 4OH- → 2H2O + O2 +4e (2.10)

3. Anion-anion lain (SO4-, SO3-) tidak dapat dioksidasi dari larutan, yang akan

mengalami oksidasi adalah pelarutnya (H2O) membentuk gas oksigen (O2) pada

anoda:

Reaksi : 2H2O → 4H- + O2 +4e (2.11)

Dari reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses elektrokoagulasi, maka pada katoda akan

dihasilkan gas hidrogen dan reaksi ion logamnya. Sedangkan pada anoda akan

dihasilkan gas halogen dan pengendapan flok-flok yang terbentuk.

2.3.3 Proses Flokulasi

Flokulasi adalah penyisihan kekeruhan air dengan cara penggumpalan partikel untuk

dijadikan partikel yang lebih besar. Gaya antar molekul yang diperoleh dari agitasi

merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadap laju terbentuknya partikel

flok (Sucianda, 2009).

Zat-zat kimia yang digunakan untuk mendestabilkan partikel koloid disebut

dengan koagulan. Koagulan yang paling sering digunakan adalah alumunium sulfat.


Jika senyawa ini dimasukkan ke dalam air akan terionisasi membentuk Al3+ dan SO42-

yang dapat menetralkan muatan koloid.

Al2(SO4)3 → 2 Al3+ + 3SO42-

H2O → H + + OH-

2Al3+ + 6 OH- → 2 Al(OH)3

Efisiensi dari proses flokulasi pada prakteknya sering kali dapat dilihat dari

kualitas air setelah dilakukan pemisahan flok secara mekanik. Dengan demikian, cara

pemisahan zat padat atau flok sangat penting dan sangat dipengaruhi oleh bentuk flok

yang ada, misalnya untuk melakukan flotasi diperlukan bentuk flok yang lain berbeda

dengan flok untuk sedimentasi. Jika dipakai sedimentasi diperlukan flok dengan berat

jenis dan diameter yang besar. Pada proses flotasi dibutuhkan flok yang lebih kecil

dan mempunya berat jenis yang lebih ringan tetapi mempunyai sifat untuk bergabung

dengan gelembung udara. Untuk filtrasi dibutuhkan flok yang kompak yang cukup

homogen dengan strukturyang kuat terhadap abrasi dan dengan sifat mudah melekat di

atas partikel media penyaring (filter) untuk menjamin pemisahan yang efisien dan

operasional penyaringan yang ekonomis (Sucianda, 2009).

2.3.4 Kelebihan dan Kelemahan Elektrokoagulasi

Proses elektrokoagulasi memiliki kelebihan dan kekurangan dalam mengolah air (air

limbah, sungai, maupun air gambut).

a. Kelebihan Elektrokoagulasi

1. Elektrokoagulasi memerlukan peralatan sederhana dan mudah untuk

dioperasikan.

2. Elektrokoagulasi lebih cepat mereduksi kandungan koloid/partikel yang paling

kecil, hal ini disebabkan pengaplikasian listrik kedalam air akan mempercepat

pergerakan mereka didalam air dengan demikian akan memudahkan proses.


3. Gelembung-gelembung gas yang dihasilkan pada proses elektrokoagulasi ini

dapat membawa polutan ke atas air sehingga dapat dengan mudah dihilangkan.

4. Dapat memberikan efisiensi proses yang cukup tinggi untuk berbagai kondisi,

dikarenakan tidak dipengaruhi temperatur.

5. Tidak diperlukan pengaturan pH.

6. tanpa menggunakan bahan kimia tambahan.

b. Kelemahan Elektrokoagulasi

Adapun kekurangan dari proses elektrokoagulasi ini adalah:

1. Tidak dapat digunakan untuk mengolah cairan yang mempunyai sifat

elektrolit cukup tinggi dikarenakan akan terjadi hubungan singkat antar

elektroda.

2. Besarnya reduksi logam berat dalam cairan dipengaruhi oleh besar kecilnya

arus voltase listrik searah pada elektroda, luas sempitnya bidang kontak

elektroda dan jarak antar elektroda.

3. Penggunaan listrik yang mungkin mahal.

2.4 Tawas (Alum)

Tawas (alum) adalah sejenis koagulan dengan rumus kimia Al2SO4 11 H2O atau 14

H2O atau 18 H2O, umumnya yang digunakan adalah 18 H2O. Tawas merupakan bahan

koagulan yang paling banyak digunakan, karena bahan ini paling ekonomis , mudah

diperoleh di pasaran dan mudah penyimpanannya. Bahan ini dapat berfungsi efektif

pada pH antara 4 – 8. Jumlah pemakaian tawas tergantung kepada turbidity


(kekeruhan) air baku. Semakin tinggi turbidity air baku semakin besar jumlah tawas

yang dibutuhkan. Pemakaian tawas juga tidak terlepas dari sifat-sifat kimia yang

terkandung oleh air baku tersebut. Semakin banyak dosis tawas yang dibutuhkan maka

pH akan semakin turun, karena dihasilkan asam sulfat sehingga perlu dicari dosis

tawas yang efektif antara 5.8 – 7.4.

Koagulan yang berbasis aluminium seperti aluminium sulfat digunakan pada

pengolahan air minum untuk memperkuat penghilangan materi partikulat, koloidal

dan bahan-bahan terlarut lainnya melalui proses koagulasi. Pemakaian alum sebagai

koagulan dalam pengolahan air, sering menimbulkan konsentrasi aluminium yang

lebih tinggi dalam air yang diolah daripada dalam air mentah itu sendiri (Susilawati,

2010).

2.5 Warna Air

Warna adalah sensasi yang diciptakan sistem visual kita karena adanya eksitasi radiasi

elektromagnetik yang dikenal sebagai cahaya.

Secara estetika warna dalam air minum dapat mengganggu. Penyebab air

berwarna ini biasanya disebabkan oleh kandungan zat organik sehingga membuat air

menjadi berwarna. Selain itu kemungkinan zat organik atau kekeruhan penyebab air

berwarna dapat berupa senyawa yang dapat membahayakan kesehatan para

pemakainya.

Air yang berwarna berarti mengandung bahan-bahan lain berbahaya bagi

kesehatan, misalnya pada air rawa berwarna kuning, air buangan dari pabrik, selokan,

air sumur yang tercemar dan lain-lain.

Warna coklat kemerahan pada air merupakan akibat dari tingginya

kandungan zat-zat organik dalam air tersebut yang berasal dari dekomposisi bahan

organik seperti daun, pohon, dan kayu. Zat-zat organik ini dalam keadaan

terlarut serta memiliki sifat sangat tahan terhadap mikroorganisme dalam waktu


yang timbul pada perairan yang disebabkan oleh buangan industri di hulu sungai atau

dapat juga berasal dari bahan hancuran sisa-sisa tumbuhan yang cukup lama.

Banyak air permukaan terutama yang berasal dari daerah rawa, seringkali

berwarna sehingga tidak dapat diterima oleh masyarakat baik untuk keperluan rumah

tangga maupun untuk keperluan industri.

Zat warna merupakan suatu senyawa yang kompleks yang dapat dipertahankan

di dalam jaringan molekul-molekul. Zat warna merupakan gabungan dari zat organik

yang tidak jauh, sehingga zat warna harus terdiri dari chromogen sebagai pembawa

warna dan Auxochrome sebagai pengikat antara warna dan serat (Wardhana, 1995

dalam Purwaningsih, 2008). Jenis zat warna ada dua, yaitu:

a. Zat Warna Alam

Zat warna alam adalah zat warna yang berasal dari alam, baik yang berasal dari

tanaman, hewan, maupun bahan metal.

b. Zat warna yang berasal dari hewan

Jenis hewan yang biasa dijadikan zat warna antara lain: Kerang (Tyran purple),

Insekta (Ceochikal), dan Insekta warna merah .

Karena air sungai merupakan air berwarna alami maka salah satu proses

pengolahannya dapat dilakukan dengan adsorpsi atau penyerapan. Adsorpsi adalah

proses penyerapan pada permukaan partikel koloid oleh adanya gaya adhesi zat-zat

lain. Daya adsorpsi koloid sangat besar karena permukaan zat padat dengan jumlah

yang sama. Adsorpsi ini merupakan fenomena fisika dimana partikel-partikel bahan

yang diadsorpsi tertarik pada permukaan fase padat yang bertindak sebagai adsorben.

Warna didalam air terbagi menjadi dua (2) yaitu warna sejati dan warna semu.


2.5.1 Warna sejati (true color)

Warna yang yang berasal dari penguraian zat organik alami yaitu zat humus (asam

humus dan asam flufik), lignin, dimana merupakan sekelompok senyawa yang

mempunyai sifat-sifat yang mirip. Senyawa ini menyebabkan warna didalam air yang

sukar dihilangkan terutama jika konsentrasinya tinggi dan memerlukan pengolahan

dengan kondisi operasional yang khusus/berbeda dengan penghilangan warna semu.

Karakteristik warna sejati pada air adalah:

1. Air berwarna kuning terang sampai coklat-merah

2. Air relatif jernih.

3. pH air relatif rendah , dibawah 6 (rata-rata 3 – 5) oleh karena itu air dengan

pH < 4,5 tidak mengandung alkalinitas.

2.5.2 Warna semu (Apparent color)

Warna semu adalah warna yang disebabkan oleh:

1. Partikel partikel penyebab kekeruhan (tanah, pasir dll.)

Zat ini lebih mudah dihilangkan dibandingkan dengan penyebab warna lainnya,

biasanya didalam air berbentuk koloid.

2. Partikel/dispersi halus besi dan mangan

Zat-zat ini pada konsentrasi yang sangat rendah, tidak dapat diterima didalam

penyediaan air untuk perumahan maupun industri. Sedikit besi dan mangan

dapat menyebabkan warna kecoklatan dalam air yang diproduksi.

3. Partikel-partikel mikroorganisme (algae/lumut)

Warna didalam air yang disebabkan oleh mikroorganisme seperti algae

pembentuk warna (seperti blue – green algae), Trichodesmium erythraeum,

Oscillatoria rubescens, golongan Cyanobacteria seperti Hammatoidea,


Heterohormogonium, Albrightia, Scytonematopsis, Thalopophila, Myxocarcina

dan Colteronem, golongan nitrat (nitrisomonas sp), bakteri besi (Crenothrix dan

Sphaerotilus), bakteri belerang (Chromatium dan Thiobacillus).

4. Warna yang berasal dari pemakaian zat warna oleh industri (tekstil, pengrajin

batik, pabrik kertas, dll.), seperti bahan pencelup, cat, pewarna makanan dll.

Dalam proses pengolahan air, warna merupakan salah satu parameter fisika

yang digunakan sebagai persyaratan kualitas baik untuk air minum maupun air bersih.

Prinsip yang berlaku dalam penentuan parameter ini adalah memisahkan terlebih

dahulu zat atau bahan-bahan yang terlarut yang menyebabkan kekeruhan.

2.6 Kekeruhan

Rumus kimia air dalam lingkungan laboratorium adalah H2O. Tetapi kenyataannya di

alam, rumus tersebut menjadi H2O + X, dimana X berbentuk karakteristika biologik

(bersifat hidup) ataupun berbentuk karakteristika non biologik (bersifat mati).

Pengotor yang ada dalam air yang akan diolah sebelum digunakan dalam industri

dapat bermacam – macam diantaranya adalah kekeruhan (turbidity).

Kekeruhan adalah ukuran yang menggunakan efek cahaya sebagai dasar untuk

mengukur keadaan air baku dengan skala NTU (Nephelo Metrix Turbidity Unit) atau

JTU (Jackson Turbidity Unit) atau FTU (Formazin Turbidity Unit), kekeruhan ini

disebabkan oleh adanya benda tercampur atau benda koloid di dalam air. Hal ini

membuat perbedaan nyata dari segi estetika maupun dari segi kualitas air itu sendiri

(Admin, 2008).

Kekeruhan pada air biasanya disebabkan oleh adanya butir-butir tanah liat

yang sangat halus. Semakin keruh menunjukkan semakin banyak butir-butir tanah dan

kotoran yang terkandung di dalamnya.

2.7 Suhu


Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan yang sangat berpengaruh terhadap

kehidupan makhluk hidup. Suhu dapat memberikan pengaruh baik secara langsung

maupun tidak langsung.

Komposisi dan warna tanah juga dapat mempengaruhi suhu, makin terang

warna tanah makin banyak panas yang dipantulkan, makin gelap warna tanah makin

banyak panas yang diserap. Asap dan gas yang terdapat di udara sering mereduksi

radiasi. Partikel- partikel debu yang melayang di udara merupakan inti dari uap air

dalam proses kondensasinya uap air inilah yang bersifat aktif dalam mengurangi

pengaruh radiasi matahari.

Suhu air adalah parameter fisika yang dipengaruhi oleh kecerahan dan

kedalaman. Air yang dangkal dan daya tembus cahaya matahari yang tinggi dapat

meningkatkan suhu perairan. Peningkatan suhu akan meningkatkan kecepatan gerak

partikel dalam sistem sehingga semakin banyak tumbukan antar partikel yang dapat

terjadi yang akhirnya mempercepat terbentuknya.

Kenaikan suhu air yang mengandung zat organik akan menaikkan kelarutan

dari koagulan, sehingga ion aquometalik lebih cepat terbentuk, dan partikel-partikel

koloid lebih cepat ternetralisir membentuk flok seiring dengan kenaikan suhu. Namun,

saat suhu optimum telah tercapai, peningkatan suhu tidak lagi memperbesar ukuran

flok, karena kelarutan flok meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Sehingga

kenaikan suhu akan menurunkan % efektifitas koagulasi karena flok-flok yang sudah

jenuh tadi akan melarut kembali (Fathul, 2008).

2.8 Derajat keasaman (pH)

Salah satu pengukuran yang sangat penting dalam berbagai cairan proses (industri,

farmasi, manufaktur, produksi makanan dan sebagainya) adalah pH, yaitu pengukuran

ion hidrogen dalam suatu larutan. Larutan dengan harga pH rendah dinamakan ”asam”


sedangkan yang harga pH-nya tinggi dinamakan ”basa”. Skala pH terentang dari 0

(asam kuat) sampai 14 (basa kuat) dengan 7 adalah harga tengah mewakili air murni

(netral) (Setyowati, 2009).

pH atau derajat keasaman digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman

(atau ke basaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Yang dimaksudkan "keasaman" di

sini adalah konsentrasi ion hydrogen (H+) dalam pelarut air.

pH larutan dapat diukur dengan beberapa cara. Secara kualitatif pH dapat

diperkirakan dengan kertas Lakmus (Litmus) atau suatu indikator (kertas indikator

pH) atau pH meter. Seraca kuantitatif pengukuran pH dapat digunakan elektroda

potensiometrik. Elektroda ini memonitor perubahan voltase yang disebabkan oleh

perubahan aktifitas ion hidrogen (H+) dalam larutan.

Derajat keasaman (pH) yeng netral sekitar 6,5 – 8,5 . Air yang pHnya rendah

akan terasa asam, sedangkan bila pHnya tinggi terasa pahit. Contoh air alam yang

terasa asam adalah air gambut (rawa).

pH air dapat mempengaruhi kelarutan dari suatu koagulan. Koagulan memiliki

kelarutan yang besar pada rentang pH 5-7. Semakin mudah larut suatu koagulan, maka

semakin mudah terbentuknya ion aquometalik yang akhirnya semakin cepatnya

partikel koloid ternetralisasi membentuk flok. Semakin besar pH, maka kelarutan dari

koagualan semakin kecil, sehingga ion aquometalik semakin sulit terbentuk, yang

akhirnya mengurangi jumlah partikel koloid yang dapat ternetralisasi membentuk flok

(Fathul, 2008).

Derajat keasaman atau pH merupakan parameter kimia yang menunjukkan

konsentrasi ion hidrogen pada perairan. Konsentrasi ion hidrogen tersebut dapat

mempengaruhi reaksi kimia yang terjadi di lingkungan perairan.

pH merupakan salah satu parameter yang diukur dalam penelitian ini karena

dalam pengolahan air parameter ini penting dalam penentuan kelayakan sebagai air

minum. pH dalam air akan mempengaruhi rasa, korosifitas air dan efisiensi klorinasi.


2.9 Daya Hantar Listrik (DHL) / Konduktifitas

Konduktivitas adalah sifat menghantarkan listrik dalam air. Sifat ini dipengaruhi

dengan jumlah kandungan apa yang disebut sebagai ion bebas (Amrih, 2005).

Perbedaan konduktivitas ini dipengaruhi oleh komposisi, jumlah ion terlarut dan

salinitas suhu. Tinggi rendahnya daya hantar listrik pada air dapat menunjukkan

banyaknya jumlah logam yang terlarut dalam air.

Daya hantar listrik atau DHL adalah gambaran numerik dari kemampuan air

untuk meneruskan aliran listrik. Oleh karena itu, semakin banyak garam-garan terlarut

terionisasi, semakin tinggi pula nilai DHL. Asam, basa dan garam merupakan

penghantar listrik yang baik sedangkan bahan organic merupakan penghantar listrik

yang buruk.

Parameter yang menggambarkan karakteristik kimia dari air adalah

konduktivitas. Konduktivitas larutan adalah ukuran kemampuan larutan tersebut untuk

menghantarkan arus listrik. Arus listrik dialirkan oleh ion-ion dalam larutan, oleh

karena itu konduktivitas meningkat apabila konsentrasi ion meningkat.

Rumus untuk menghitung besarnya daya hantar (konduktivitas) suatu material adalah:

= 1/ρ

R = AL R =

AL

= RAL (2.9)

Dimana:

ρ = Resistivitas (Ω)

= Daya hantar arus/konduktivitas (mho)


Air murni adalah air yang bebas kandungan ion bebas sehingga tidak

menghantarkan listrik. Namun, pengertian untuk air yang layak konsumsi bagi kita

manusia justru bukan air murni, tapi air murni dengan sifat konduktifitas pada taraf

wajar. Karena sifat konduktifitas wajar ini diperlukan bagi metabolisme tubuh kita

(Amrih, 2005).

a. Nilai daya hantar listrik untuk berbagai jenis air (Sucianda, 2009).

a. Air destilasi ( aquades ) 0,5 -5,0 µmho/cm

b. Air hujan 5,0- 30 µmho/cm

c. Air tanah segar 30-200 µmho/cm

d. Air laut 1500- 5500 µmho/cm

e. Air garam >100.000 µmho/cm

Berdasarkan daya hantar listrik, larutan terbagi menjadi 2 (dua) golongan :

1. Larutan elektrolit :

a. Dapat menghantarkan daya listrik

b. Terjadi proses ionisasi

c. Lampu menyala dengan terang

2. Larutan non- elektrolit :

a. Tidak dapat menghantar arus listrik

b. Tidak terjadi ionisasi

c. Lampu menyala redup

b. Manfaat Kehantaran Daya Listrik (DHL) / Konduktifitas

Daya Hantar Listrik (DHL) dapat dipakai sebagai indikator tingkat

pencemaran parameter inorganik (terutama mineral terlarut). DHL juga merupakan

parameter yang menunjukkan tingkat salinitas dari suatu badan air yang berpengaruh

terhadap kehidupan makhluk hidup, pemanfaatan air baku, dan korosifitas.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Sungai -...

Documents

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Air Sungai -...