Kinerja Instalasi Pengolahan Air Minum (IPAM) Pengok dalam ...

Kinerja Instalasi Pengolahan Air Minum (IPAM) Pengok dalam Menurunkan Kadar Besi (Fe) dan Mangan (Mn)

Dhani Anisa Rachmawati dan Irma Gusniani

Program Studi Teknik Lingkungan, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus

Baru Universitas Indonesia, Depok, Indonesia 16424

E-mail: [email protected]

Abstrak

Aspek kualitas air produksi merupakan masalah yang harus diselesaikan oleh IPAM Pengok terutama kandungan mangan yang tinggi pada air produksi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik air baku, permasalahan yang ada di IPAM, efisiensi unit dalam menurunkan besi dan mangan serta memberikan rekomendasi perbaikan. Langkah yang perlu dilakukan adalah mengecek kualitas air setiap unit serta menghitung parameter hidroliknya untuk mengetahui kinerjanya. Pada IPAM Pengok, air tanah digunakan sebagai air baku dengan tingginya kandungan besi dan mangan. Unit proses dan operasi yang diterapkan sudah sesuai dengan karakteristik air baku. Kinerja unit yang belum optimal adalah aerator, oksidasi, dan sedimentasi. Pengoptimalan yang perlu dilakukan pada aerator adalah perubahan jenis, dari yang semula spray aerator menjadi multiple tray aerator dengan 3 tray sedangkan pada proses oksidasi, pengadukan berlangsung selama 1 menit dengan gradien kecepatan 758/s dan dosis optimum yang diperoleh berdasarkan Jar Test adalah 50% stoikiometri. Saat ini, sedimentasi memiliki waktu tinggal dan rasio P/L di bawah kriteria desain sehingga dimensi panjang menjadi 12 m dan waktu tinggal menjadi 4,3 jam. Dengan dilakukan perbaikan pada beberapa unit, diharapkan kualitas air produksi dapat stabil memenuhi baku mutu PERMENKES 492/2010.

Kata kunci : besi; IPAM; kinerja; kualitas air; mangan.

The Performance of Water Treatment Plant (WTP) Pengok to Reduce Concentration of Iron (Fe) and Manganese (Mn)

Abstract

Aspect of production water quality is problem that must be solved in WTP Pengok especielly high manganese of drinking water. The research have purpose to find out characteristic of raw water, existing problems in WTP, efficiency of unit to reduce concentration of iron and manganese, and give recommendations for improvements. The carried out steps are analysis of water quality on all of unit and calculate the hydraulic parameters to determine its performance. In WTP, groundwater is used as raw water which has high of iron and manganese. Unit operations and processes which applied in WTP have been adjusted with raw water characteristics. The unit performance that is not optimal is aerator, oxidation, and sedimentation. Optimization must be done on aerator with changes of type aerator, the first is spray aerator into multiple tray aerator with 3 tray while at oxidation process, the mixing occur 1 minute with velocity gradient 758/s and optimum doses of KMnO4 that be obtained by Jar Test is 50%stoichiometry. Now, sedimention has Td and ratio W/L under the criteria of design so length dimension to 12 m and Td is 4,3 hour. By doing improvement of some units, water quality can be stable and meet quality standards of PERMENKES 492/2010.

Keyword : iron; manganese; performance; water quality;WTP.

Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016

2

PENDAHULUAN

Air merupakan kebutuhan utama makhluk hidup yang ada di bumi. Kualitas, kuantitas

dan kontinuitas menjadi aspek yang penting dalam penyediaan air. Kualitas air secara fisik

akan mempengaruhi dari segi estetika yang dapat terlihat dari rasa, bau dan warna. Selain segi

kualitas yang penting untuk dipenuhi, segi kuantitas air juga harus diperhatikan. Instalasi

penyedia air minum seperti Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) harus tetap menyediakan

air yang cukup untuk para konsumennya.

Sumber air baku yang dapat diolah menjadi air minum berasal dari air permukaan, air

tanah, air hujan, dan mata air. Setiap air baku memiliki karakteristiknya masing-masing yang

berpengaruh terhadap proses pengolahan yang akan dilakukan untuk menjadikan air minum

yang memenuhi kualitas standar baku mutu. Kondisi IPAM Pengok saat ini dari segi kuantitas

masih dapat mencukupi kebutuhan bangunan IPAM dan pelanggan. Akan tetapi dari segi

kualitas masih kurang stabil. Kandungan mangan (Mn) masih sering melampaui baku mutu.

Salah satu faktor yang mempengaruhi adalah sumber air baku yang digunakan IPAM Pengok

adalah air tanah dengan karakteristik besi dan mangan yang tinggi.

Faktor kualitas air baku dan air pengolahan yang dihasilkan sangat menentukan efisiensi

unit pengolahan yang ada di IPAM. Unit pengolahan yang diterapkan pada suatu instalasi

harus disesuaikan dengan karakteristik air bakunya. Oleh karena air baku yang digunakan

IPAM Pengok adalah air tanah, maka unit yang secara spesifik mengolahan air tanah yaitu

oksidasi. Penggunaan oksidator kalium permanganat pada IPAM tersebut ternayata belum

cukup efektif untuk menurunkan kadar mangan dan besi.

Pada suatu instalasi, setiap unit memiliki fungsi dan perannya masing-masing tetapi

secara keseluruhan saling mendukung dan berkesinambungan. Untuk itu, walaupun proses

oksidasi merupakan proses spesifik yang berfungsi menurunkan kadar besi dan mangan, unit

lain perlu membantu dan melanjutkan proses pengolahan sehingga kualitas air minum dapat

memenuhi standar baku mutu. Efesiensi unit dapat dilihat dengan membandingkan kodisi

lapangan dan kriteria desainnya. Oleh karena itu perlu dilakukan tinjauan terhadap kinerja

setiap unit dalam menurunkan parameter kualitas air bersih terutama besi dan mangan dengan

tujuan-tujuan yang akan dicapai adalah mengetahui karakteristik air baku IPAM Pengok,

mengetahui permasalahan yang ada di instalasi pada setiap unit, mengetahui efisiensi setiap

unit dalam menurunkan besi dan mangan serta memberikan rekomendasi perbaikan unit

dalam menurunkan kadar Mn dan Fe untuk memenuhi kebutuhan air bersih di Yogyakarta

dan sekitarnya.


3

Universitas Indonesia

TINJAUAN TEORITIS Sistem Pengolahan Air Bersih

Secara umum unit pengolahan air dibagi atas 2 yaitu unit operasi dan unit proses. Unit

operasi berfokus pada penghilangan kontaminan yang dilakukan dengan memanfaatkan

fenomena fisika sedangkan unit proses adalah pengolahan yang dicapai dengan reaksi kimia

atau reaksi biologi.

Tabel 1. Proses Pengolahan Air Minum yang Umum Diterapkan Penghilangan Besi dan Mangan

Parameter Kualitas Air Komponen Proses Penghilangan Besi dan

Mangan Filtrasi dengan pre-oksidasi Adsorpsi/oksidasi

• Media pasir dan/atau antrasit • Green sand media

• Proprietary media

Penambahan polyphosphate Unit Pengolahan Air Bersih

Intake

Intake adalah suatu konstruksi yang berguna untuk mengambil air dari sumber air di

permukaan tanah seperti reservoir, sungai, atau kanal. Variasi kualitas air permukaan sangat

berarti dalam menentukan titik pengambilan air. Jenis-jenis intake, yaitu intake tower, shore

intake, intake crib, intake pipe atau conduit, infiltration gallery, sumur dangkal dan sumur

dalam (Kawamura, 1991).

Koagulasi

Proses koagulasi merupakan penambahan kimia pada air baku dengan pengadukan

cepat yang akan mengakibatkan partikel-partikel yang tidak dapat mengendap saling

mendekat dan membentuk flok-flok mikro yang ukurannya lebih besar dari koloid asalnya.

Pengadukan pada proses koagulasi dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu cara mekanis,

hidrolis, dan pneumatis.

Sedimentasi

Sedimentasi adalah salah satu proses yang digunakan dalam unit operasi untuk

mengendapkan partikel-partikel tersuspensi atau flok-flok yang ada dalam air maupun air

limbah secara gravitasi. Flok-flok kimia yang terbentuk merupakan hasil dari proses

pengadukan.


4

Filtrasi

Filtrasi atau penyaringan merupakan proses untuk memisahkan padatan tersuspensi

dari dalam air yang akan diolah. Filtrasi digunakan untuk menghilangkan sisa padatan

tersuspensi yang tidak terendapkan pada proses sedimentasi.

Desinfeksi

Desinfeksi adalah proses menghancurkan atau membunuh sebagian besar organisme

patogen pada benda atau instrumen dengan menggunakan campuran zat kimia.

Reservoir

Kegunaan reservoir adalah sebagai tampungan untuk memenuhi kebutuhan air

konsumen yang naik turun dan sebagai pemantap tekanan dalam sistem distribusi.

Reaksi Kinetik Oksidasi Besi dan Mangan

Oksidasi dapat dilakukan menggunakan oksidan kimia kuat seperti oksigen, klorin,

klorin dioksida, ozon atau kalium permanganat (El Araby dkk, 2009) atau biologis (Zogo et

al, 2008). Pada Tabel 2 dan 3 merupakan kebutuhan KMnO4 dalam mengoksidasi besi dan

mangan secara stoikiometri.

Tabel 2. Oksidasi Besi

Reaksi Kebutuhan akan

oksidator (mg/mg Fe2+)

Oksigen

4Fe2+ + O2 + 10H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+

0,14

Kalium permanganat

3Fe2+ + KMnO4 + 7H2O → 3Fe(OH)3 + MnO2 + 5H+ + K+

0,94

Tabel 3. Oksidasi Mangan

Reaksi Kebutuhan akan

oksidator (mg/mg Mn2+)

Oksigen

2Mn2+ + O2 + 2H2O → 2MnO2(s) + 4H+

0,29

Kalium permanganat

3Mn2+ + 2KMnO4 + 2H2O → 5MnO2(s) + 4H+ + 2K+

1,92


5


Kontak antara oksigen dengan besi dan mangan dapat terjadi dengan proses aerasi.

Aerasi merupakan proses penambahan oksigen ke dalam air sehingga dapat menimbulkan

reaksi oksidasi Fe dan Mn yang kemudian akan menyebabkan endapan Fe(OH)3 dan MnO2.

Teknologi yang digunakan untuk aerasi adalah aerator. Terdapat 4 tipe aerator yang biasa

digunakan gravity aerators, spray aerators, diffusers dan mechanical aerators.

Kalium permanganat akan mengoksidasi berbagai zat organik maupun anorganik.

Kalium permanganat (Mn 7+) direduksi menjadi mangan dioksida (MnO2)(Mn4+) yang

mengendap dari larutan (Hazen dan Sawyer, 1992). Kalium permanganat akan mengoksidasi

besi dan mangan dan mengkonversi ferrous (2+) ke ferric (3+) dan mangan bervalensi (2+) ke

valensi (4+). Kalium permanganat adalah pereaksi kimia baik untuk oksidasi mangan dalam

air. Akan tetapi pH merupakan faktor pembatas dalam suatu pengolahan. Maka dari itu,

kalium permanganat dapat bekerja pada pH lebih besar dari 7,0 (Zogo et al, 2011). Dalam

praktek dilapangan jumlah dari penggunaan kalium permanganate lebih berkurang dari yang

ditunjukan pada stoikiometri. Hal ini karena adanya pengaruh katalitik MnO2 pada reaksi

(O’Connell, 1978).

METODE PENELITIAN Latar Belakang dan Pengumpulan Data

Masalah yang sering timbul terkait kualitas air bersih adalah mangan. Data informasi ini

diperoleh dari beberapa pertugas lapangan dan laboratorium. Pengumpulan data dilakukan

untuk mendapatkan data yang diperlukan dan akan dilakukan analisa. Data yang dikumpulkan

terdiri dari data primer dan data sekunder.

Kualitas Air setiap Unit

Pemerikasaan kualiatas air baku dan air bersih pada setiap unit. Pengambilan sampel

dilakukan selama 3 hari untuk melihat kualitas rata-ratanya, akan jauh berbeda atau tidak

setiap harinya. Hasil pemeriksaan ini akan menghasilkan persentase penyisihan setiap

parameter pada setiap unit.

Pendimensian Unit

Pendimensian unit dilakukan untuk bahan perhitungan dan analisa pada pengolahan

yang telah beroperasi. Perhitungan setiap unit untuk mengetahui kondisi eksisting instalasi

dan akan dibandingkan dengan standar serta kriteria desain setiap unit. Pendimensian

dilakukan baik secara lapangan dan juga gambar detail perencanaannya.


6

Proses Oksidasi

Untuk mengatahui seberapa besar pengaruh oksidasi terhadap kualitas air bersih dapat

terlihat dari hasil laboratorium air baku dan air setelah melewati proses oksidasi. Oksidasi

skala laboratorium dapat dilakukan dengan metode Jar Test. Metode Jar Test ini bertujuan

untuk mengetahui dosis optimum oksidator yang dibubuhkan pada proses pengolahan sesuai

dengan kualitas air bakunya. Langkah awal yang dilakukan adalah mengukur kandungan besi

dan mangan pada sampel air baku. Kandungan besi dan mangan di gunakan sebagai dasar

perhitungan kebutuhan oksidator yang digunakan sesuai dengan persen stoikiometri. Variasi

dosis yang digunakan adalah 100%, 75%, 50%, dan 25% stoikiometri dengan kondisi pH

normal dan pH 8. Untuk mencampurkan oksidator dengan air secara sempurna, dilakukan

proses pengadukan. Pengadukan fase pertama dengan kecepatan 100 rpm dengan waktu 1

menit dan fase kedua dengan kecepatan 20 rpm dengan waktu 15 menit. Setelah oksidator

telah larut dalam air sampel, flok besi dan mangan akan mengendap dengan variasi waktu

pengendapan 3 jam, 6 jam, 12 jam, dan 24 jam. Air olahan proses oksidasi yang telah

diendapkan kemudian akan dicek penurunan kandungan besi dan mangan dengan pengecekan

parameter yang lain juga.

Pengolahan dan Analisa Data

Analisa awal akan dilakukan pada kualitas air baku baik sebelum pengolahan dan

setelah pengolahan. Tujuannya adalah untuk mengetahui besar penurunan atau peningkatan

tiap parameter pada unit tersebut. Analisa kualitas air baku sebelum diolah mengacu pada

baku mutu Permenkes No. 416/Menkes/Per/IX/1990 dan analisa air produksi mengacu pada

baku mutu Permenkes No. 492/Menkes/Per/IV/2010. Pada perhitungan dimensi unit

didasarkan pada kondisi eksisting dan gambar rencana instalasi. Perhitungan dimensi setiap

unit mengacu pada studi literatur dan hasilnya akan dibandingkan dengan kriteria desainnya.

Pada metode jar test, dosis optimum dapat diambil dari nilai penurunan yang besar dengan

melihat waktu pengendapan yang optimum. Hasil dari analisa Jar Test dapat juga menjadi

pertimbangan pembubuhan oksidator di lapangan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

IPAM Pengok memiliki kapasitas produksi 1.200 m3/hari atau 13,89 L/s. Sumber air

baku yang digunakan merupakan air tanah dengan kedalaman 75-100 m dengan kualitas yang

terlihat pada Tabel 4 berdasarkan laporan laboratorium PDAM Tirtamarta Yogyakarta.


7


Tabel 4. Hasil Pemeriksaan Air Baku Sumur Pengok Juni 2014

Pemeriksaan kualitas air Air Baku

sumur Pengok Juni

2014

Parameter Kimia Keterangan pH Besi Khlorida NO2 Kesadahan Mn

Standar 6,5-9 1 600 1 500 0,5 Satuan

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

Di Uji Sumur

Timur 18-Jun-14 >6,6 >1,2 22,63 TTD 62,22 >1,54 Mn & Fe : sebagian

besar berlebih Sumur Barat 18-Jun-14 >6,8 >1,2 19,8 TTD 52,46 1,38

Kinerja setiap unit dapat dilihat dari hasil uji tiap parameter sehingga dapat diketahui

persentase penyisihan input dan outputnya, seperti halnya yang dilakukan pada penelitian ini.

Berdasarkan Tabel 5, unit yang memiliki persentase penyisihan terkecil dalam menurunkan

besi dan mangan adalah unit sedimentasi hingga justru kadang meningkatkan parameter

tersebut. Oleh sebab itu, perlu adanya analisa yang dititik beratkan pada unit sedimentasi dan

unit sebelumnya.

Tabel 5. Persentase Penyisihan Parameter pada Unit

Tanggal Unit Persentase Penyisihan

Keterangan Kekeruhan Besi Mangan

25/01/2016

Zona inlet -80,64% 64,11% 15,43% • Hari sebelumnya hujan Sedimentasi -13,60% -9,39% -0,72%

Filter 90,42% 80,10% 30,99% Desinfeksi 26,47% 60,48% 40,07%

27/01/2016

Zona inlet -220,93% 0,93% 13,91% • Hari sebelumnya Terang

• Ada penambahan NaOH

Sedimentasi -0,72% 2,94% -4,75% Filter 87,67% 87,01% 50,92% Desinfeksi 24,58% -26,87% -16,90%

28/01/2016

Zona inlet -266,80% 66,49% 12,74% • Hari sebelumnya Terang Sedimentasi -8,84% 4,61% 1,49%

Filter 93,20% 90,73% 30,19% Desinfeksi -49,93% -5,63% 33,80%

Intake

Sumur yang ada di IPAM Pengok memanfaatkan 1 pompa submersible. Hal ini sangat

mengkhawatirkan apabila terjadi kerusakan pada pompa yang digunakan selama 24 jam. Oleh

karena itu penting menambahkan 1 pompa submersible yang dapat dioperasikan secara


8

bergantiaan. Selain jumlah pompa yang kurang, suatu instalasi juga membutuhkan bak

pengumpul yang berfungsi untuk menstabilkan debit air yang masuk ke unit selanjutnya dan

mencegah kekurangan air baku apabila terjadi kerusakan pada sistem intake sehingga masih

memiliki cadangan air pada bak untuk berlangsungnya proses pengolahan. Desain bak

pengumpul memiliki dimensi 3,2 m x 3,2 m dan kedalaman 2,5 m dengan asumsi waktu

detensi 30 menit.

Aerator

Rekayasa aerator yang ada di IPAM Pengok dapat dikatakan jenis spray. Akan tetapi

hasilnya belum efektif karena waktu kontak yang sebentar selain itu aerasi dengan spray

dengan kondisi air baku yang memiliki besi dan mangan cukup tinggi kurang optimal. Model

aerator yang akan digunakan adalah multiple-tray aerators. Pertimbangan pemilihan tray

aerator adalah tidak memerlukan lahan yang luas dan sesuai untuk kapasitas pengolahan kecil

sampai sedang (Arifiani, 2007). Berdasarkan perhitungan, desain aerator ini seperti yang

terdapat pada Tabel 6.

Tabel 6. Desain Aerator

Parameter Nilai

Jumlah Tray 3 tray

Jarak antar tray 0,7 m

Waktu kontak (3 tray) 1,13 s

Jumlah lubang tiap tray 9000 lubang

Dimensi tray 2m x2m

Dimensi bak pengendap 2m x 2m x 3m


9


Gambar 1. Desain Rancangan Multiplpe Tray Aerator

Oksidasi

Oksidator yang akan digunakan masih tetap sama dengan kondisi eksistingnya yaitu

KMnO4. Pada pembahasan ini akan membahas dosis optimum yang dibutuhkan untuk

menurunkan kadar besi dan mangan melalui oksidasi. . Pada Gambar dan Gambar merupakan

grafik yang memperlihatkan persentase penyisihan Fe dan Mn pada waktu detensi optimum

(Td=3 jam) dengan variasi dosis 100%, 75%, 50%, dan 25% stoikiometri.

Gambar 2. Persentase Penyisihan Mn, Td= 3 Jam

2,45 ml, 0.62%

1,85 ml, 29.69%

1,23 ml, 18.76%

0,61 ml, -‐49.69%

3,8 ml, 41.64% 2,85 ml, 46.87% 1,9 ml, 43.46%

0,95 ml, 38.23%

-‐60%

-‐40%

-‐20%

0%

20%

40%

60%

0 1 2 3 4 5

% Rem

oval

Sampel

pH Normal

pH 8


10

Gambar 3. Persentase Penyisihan Fe, Td= 3 Jam

Gambar 2 dan 3 grafik berwarna biru menunjukan persentase penurunan kandungan

besi dan mangan pada pH normal. pH normal yang dimaksudkan disini adalah pada proses

percobaan, tidak ada penambahan senyawa basa untuk menaikan pH. Nilai pH air saat itu

adalah 6,8. Berdasarkan grafik diatas terlihat bahwa persentase penyisihan tertinggi pada

penurunan mangan adalah dosis 75% stoikiometri dengan besar penurunan 29,69%. Begitu

juga dengan persentase penyisihan untuk besi, terbesar pada sampel 75% stoikiometri yang

mencapai 96,3% penghilangan kandungan besi pada air. Gambar 2 dan 3 grafik berwarna

merah merepresentasikan penurunan kandungan besi dan mangan pada pH 8. Hasil penurunan

besi dan mangan terbesar pada sampel dosis 75% stoikiometri. Persentase penyisihan untuk

mangan mencapai 46,87% dan besi 95,54%.

Perbandingan oksidasi mangan dan besi pada 2 kondisi pH juga jauh berbeda.

Penurunan besi rata-rata mencapai 90% sedangkan mangan masih kurang dari 50%.

Berdasarkan teori, mangan memang lebih sukar dan membutuhkan waktu yang lama untuk

dioksidasi. Hal ini dapat terlihat juga dari stoikiometrinya. Kebutuhan oksidator untuk

mengoksidasi mangan lebih besar dari pada besi. Salah satu hasil dari oksidasi mangan

dengan KMnO4 adalah MnO2. Terbentuknya MnO2 dapat menjadi katalis dalam proses

oksidasi selanjutnya, akan tetapi perlu waktu yang cukup lama.

Dosis oksidator yang menghasilkan penurunan besi dan mangan terbesar adalah 75%

stoikiometri. Akan tetapi, secara visual sampel air hasil pengolahan pada dosis ini

memberikan warna pink (merah muda). Hal ini karena sifat dari KMnO4 yang cenderung

memberikan warna merah muda apabila pembubuhannya berlebih. Untuk itu, yang

2,45 ml, 94.39% 1,85 ml, 96.30%

1,23 ml, 92.84% 0,61 ml, 91.80% 3,8 ml, 90.78%

2,85 ml, 95.54% 1,9 ml, 92.69%

0,95 ml, 78.43%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

0 1 2 3 4 5

% Rem

oval

Sampel

pH Normal

pH 8


11


memungkinkan diterapkan dilapangan dengan persentase penyisihan besi dan mangan tidak

jauh dari dosis 75% adalah dosis 50% stoikiometri, sampel air hasil pengolahan ini tidak

menyisakan warna. Dengan begitu, dosis optimum yang diperoleh berdasarkan percobaan Jar

Test adalah 50% stoikiometri dengan menaikan pH air 8.

Proses pengadukan pada oksidasi akan digunakan jenis pengadukan rapid mixing

dengan penyempitan pipa seperti yang terlihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Rapid mixing dengan penyempitan pipa

Desain dari pengadukan ini disesuaikan dengan kondisi skala laboratorium atau

dikalikan dengan scale up parameter hidroliknya. Berdasarkan perhitungan yang telah

dilakukan diperoleh nilai gradien kecepatan pengadukan 758/s dengan waktu detensi 60 detik.

Diameter pipa penyempitan yang dibutuhkan pada pengadukan ini diperoleh menggunakan

Nomograph Hazen-William dengan menghubungan nilai headloss, debit, dan koefisien

Hazen-William yaitu 0,65 m dengan panjang 6 m.

Sedimentasi

Pada IPAM Pengok unit sedimentasi digunakan untuk mengendapkan partikel akibat

kekeruhan dan flok yang terbentuk dari proses oksidasi pada proses sebelumnya.

Tabel 7. Hasil Perhitungan Unit Sedimentasi

Parameter Kriteria Desain Nilai Keterangan

Dimensi

• Rasio P:L

• Kedalaman

2:1-3:1

2,1m - 4,3m

1,6:1

3,6 m

Tidak Sesuai

Sesuai

Surface loading rate 20-40 m3/m2.hari 30,24 m3/m2.hari Sesuai

Detention time 4-8 jam 2,86 jam Tidak sesuai

Weir loading rate 250 m3/m.hari 250 m3/m.hari Sesuai


12

Berdasarkan Tabel 7 yang merupakan hasil dari perhitungan, nilai rasio panjang dan

lebar tidak sesuai dengan kriteria desain yaitu jauh lebih kecil dari kriteria minimal (2:1).

Akan tetapi kedalaman dari bak sedimentasi telah memenuhi kriteria desain. Rasio panjang

dan lebar dari bak sedimentasi yang tidak sesuai akan berpengaruh pada detention time

sehingga tertera pada perhitunga nilai detention time berada dibawah kriteria desain (4-8 jam).

Dengan melihat permasalahan ini, maka perlu untuk memperlama nilai detention time.

Detention time atau waktu tinggal yang diusulkan berdasarkan percobaan Jar Test. Waktu

tinggal 3 jam dalam skala laboratorium, untuk dapat diterapkan dilapangan harus dikalikan

faktor koreksi detention time yaitu 1,25-1,75 (Qasim, 2000). Faktor koreksi yang akan

digunakan yaitu 1,43, maka desain waktu tinggal yang dapat diterapkan adalah 4,3 jam.

Selain dari masalah dimensi unitnya, jumlah dari unit sedimentasi yang ada saat ini hanya 1

unit. Saat proses perbaikan dimensi berlangsung, pengolahan air pada instalasi harus tetap

berjalan maka dari itu perlu adanya 1 bak sedimentasi cadangan. Pada Gambar merupakan

desain dari unit sedimintasi (perbaikan).

Gambar 5. Desain Rancangan Perbaikan Sedimentasi

Filtrasi

Fungsi utama unit filtrasi di IPAM Pengok adalah untuk menyaring flok dari proses

oksidasi yang lolos pada proses pengendapan sehingga kandungan besi dan mangan pada air

semakin turun.


13


Tabel 8. Hasil Perhitungan Unit Filtrasi

Parameter Kriteria disain Nilai Keterangan

Jumlah Unit 2 unit (perhitungan) 2 unit (lapangan) Sesuai

Laju filtrasi 2,5-5 m/jam 2,88 m/jam Sesuai

Kedalaman media 0,6-1,8 m 0,8 m Sesuai

Secara keseluruhan unit filtrasi telah bekerja secara optimum. Semua parameter hidrolik

telah memenuhi kriteria desainnya. Kondisi saat ini di instalasi, unit filtrasilah yang bekerja

maksimal dalam menuunkan kadar besi dan mangan.

Desinfeksi

Proses desinfeksi di IPAM Pengok menggunakan gas khlor yang diinjeksikan

menggunakan pompa booster. Berdasarkan pengamatan di lapangan, belum ada sistem

pendosisan gas khlor. Selama ini, dosis gas khlor yang diinjeksikan pada inlet reservoir hanya

berdasarkan pengalaman sebelumnya atau manual. Hasil laboratorium pada bulan Desember

2015, sisa gas khlor yang sampai di pelanggan masih belum memenuhi standar minimum,

rata-rata adalah 0,1 mg/L.

Reservoir

Tabel 9. Hasil Perhitungan Unit Reservoir

Parameter Kriteria Desain Nilai

Kedalaman 3-6 m 2 m

Waktu tinggal < 1 jam 2,38 jam

Dimensi - 10 m x 6 m

Pada Tabel 9 terlihat bahwa kedalaman bak masih belum memenuhi kriteria desain.

Kedalaman reservoir lebih kecil dari kriterianya. Hal ini mungkin dapat diatasi dengan

memperkecil panjang dari bak atau lebar dari bak. Begitu juga dengan waktu tinggal air di

reservoir melebihi kriteria desain. Waktu tinggal yang begitu lama dapat mempengaruhi

kualitas air bersih yang telah diolah.


14

Gambar 6. Desain Layout Usulan

KESIMPULAN

Air baku yang digunakan adalah air tanah dengan kandungan Fe dan Mn yang cukup

tinggi hingga melebihi standar baku mutu PerMenKes No. 416 Tahun 1990 sebagai air baku.

Unit operasi dan proses pada instalasi yang diterapkan telah sesuai dengan karakteristik air

baku air tanah. Kualitas air produksi mengandung Mn yang tidak stabil karena masih sering

terjadi melebihi standar baku mutu Peraturan Menteri Kesehatan Nomor

492/Men.Kes/Per/IV/2010. Kondisi eksisting unit pengolahan yang ada saat ini masih kurang

menerapkan konsep perancangan. Secara keseluruhan, unit yang bekerja cukup optimal dalam

menurunkan kadar Fe dan Mn adalah filter. Unit aerator dan oksidasi hanya perlu

dioptimalkan lagi untuk mengurangi beban penyisihan pada unit selanjutnya. Rekomendasi

perbaikan pada intake, perlu untuk ditambahkan 1 pompa submersible sebagai cadangan serta

perlu adanya bak pengumpul (ekualisasi) sebelum masuk ke unit pengolahan. Pada proses

aerasi, perlu adanya pergantian jenis aerator yang digunakan untuk memperpanjang waktu

kontak dengan udara dan efektif menurunkan Fe dan Mn yaitu dengan multiple tray aerator.

Pada proses oksidasi, dosis optimum oksidator yang ditambahkan adalah 50% stroikiometri

dengan pH air 8, kecepatan pengadukan 100 rpm selama 60 detik, dapat menurunkan kadar Fe

92,69% dan Mn 43,46% setelah diendapkan 3 Jam. Pada unit sedimentasi, perlu adanya

perbaikan terhadap dimensi unit sedimentasi untuk meningkatkan waktu tinggal dan

memperbesar rasio panjang dan lebar.


15


DAFTAR REFERENSI Adam, Reginald B. (1960). Manganese Removal by Oxydation With Potassium Permanganate.

American Water Works Association. 2-10.

American Water Works Association Research Foundation and Lyonnaise des Eaux .(1995).

Advances in Taste and Odour- Treatment and Control.

American Water Works Association. (1990). Water Treatment Plant Design (2 Ed). Mc Graw

Hill.

American Water Works Association. (2012). Water Treatment Plant Design (5 Ed). Mc Graw

Hill.

Cherry, Arnold K. (1962). Use of Potassium Permanganate in Water Treatment. American

Water Works Association. 2-8.

Crittenden, John C., et al. (2012). Water Treatment Principles and Design 3th. Wiley : USA.

EPA Guidance Manual. (1999). Alternative Disinfectants and Oxidants. 1-15.

Fair, G.M., et al. (1968). Water and Wastewater Engineering. Volume 2. New York: john

Willey and Sons, Inc.

Griffin, Attmore E. (1960). Significance and Removal of Manganese in Water Supplies. Jurnal

AWWA Vol. 52.

James M. Montgomery. (1985). Water Treatment Principles and Design. John Wiley : New

York, NY, USA.

Kao, C.M., et al. (2007). Application of Potassium Permanganate as an Oxidant for In situ

Oxidant of Trichloroethylene-Contaminated Groundwater: A Laboratory and Kinetics

Study. Science Direct. 2.

Kawamura. (1991). Integrated Design of Water Treatment Facilities. New York: John Wiley

& Sons, Inc

Laporan Bulanan PDAM Tirtamarta Yogyakarta

Lin, Shun Dar. (2014). Water and Wastewater Calculations Manual 3th. Mc Graw Hill.

Mohamed, Alaa Ahmed. (2013). Reduction in the amount of KMnO4 Used in Getting Rid of

Manganese in Groundwater. International Journal of Pharma Sciences Vol. 3

O’Connell, R.T. (1978). Water Treatment Plant Design. R.L. Sanks (editor). Ann Arbor Science

Publishers, Inc, Ann Arbor, MI.

Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 416/Menkes/Per/IX/1990 Tentang Syarat-syarat Dan

Pengawasan Kualitas Air.

Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010 Tentang

Persyaratan Kualitas Air Minum.


16

Phatai, P., et al. (2011). Removal of Manganese Ions from Artificial Groundwater by Oxidation

Using KMnO4 and Characterization of Produced MnO2 Particles. Suranaree University

of Technology.

Qasim, Syed R. (2000). Water Works Engineering Planing , Design & Oeration. Texas : Prentice

Hall PTR.

Reynolds, Tom D., Richards, Paul A. (1996). Unit Operations and Processes in Environmental

Engineering. PWS Publishing Co : Boston.

Roccaro, P., et al. (2007). Removal of Manganese from Water Supplies Intended for Human

Consumption. Science Direct.

Said, Nusa Idaman. 2005. Metoda Penghilangan Zat Besi dan Mangan di Dalam Penyediaan Air

Minum Domestik. BPPT. 1-12.

Satterfield, Zane. (2005). Jar Testing. NESC Engineering Scientist. 1-4.

Sawyer, Clair N., Perry L. McCarty., dan Gene F. Parkin. Chemistry for Environmental

Engineering and Science (5 Ed). Mc Graw Hill.

Tatsumi, Iwao. (1971). Water Work Engineering. Japanese Edition : Tokyo.

Todd, D.K. (1980). Groundwater Hydrology. 2nd edition, John Wiley, New York

TSC’s Water Treatment Engineering Team. (2009). Iron and Manganese Fact Sheet. Reclamation

WTTP Report. 1-3.

Welch, W. Arthur. (1963). Potassium Permanganate in Water Treatment. American Water Works

Association. 2-8.

Willey, Benjamin F., Harry Jennings. (1963). Iron and Manganese Removal With Potassium

Permanganate. American Water Works Association. 2-7.

Wong, J.M. (1984). Chlorination-Filtration for Iron and Manganese Removal. Jurnal

AWWA.

Zogo D., et al. (2011). Influence of Pre-oxidation With Potassium Permanganate on the Efficiency

of Iron and Manganese Removal from Surface Water by Coagulation-Floculation Using

Aluminium Sulphate : Case of the Okpara dam in the Republic of Benin. Journal of

Environmental Chemistry adn Ecotoxicology.


Kinerja Instalasi Pengolahan Air Minum (IPAM) Pengok dalam ...

Documents

Transcript of Kinerja Instalasi Pengolahan Air Minum (IPAM) Pengok dalam ...