STUDI PENGOLAHAN AIR MINUM DALAM KEMASAN DARI …
Transcript of STUDI PENGOLAHAN AIR MINUM DALAM KEMASAN DARI …
STUDI PENGOLAHAN AIR MINUM DALAM KEMASAN DARI
SUMBER MATA AIR KEBUN TAMBUNAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
TUGAS AKHIR
RENDY PRAYUDHI UTAMA
140407007
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2018
Universitas Sumatera Utara
STUDI PENGOLAHAN AIR MINUM DALAM KEMASAN DARI
SUMBER MATA AIR KEBUN TAMBUNAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
TUGAS AKHIR
RENDY PRAYUDHI UTAMA
140407007
TUGAS AKHIR INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2018
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan
karunia-Nya yang begitu besar kepada penulis, maka pada kesempatan kali ini penulis
dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Studi Pengolahan Air Minum Dalam
Kemasan Dari Sumber Mata Air Kebum Tambunan Universitas Sumatera Utara.
Pemilihan judul tersebut dilatarbelakangi oleh adanya potensi mata air di Kebun
Tambuna USU untuk dijadikan air baku AMDK.
Ucapan terima kasih atas bantuan dan motivasi sehingga tugas akhir dapat diselesaikan
dengan baik kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc sebagai dosen pembimbing I yang telah
memberikan dorongan, arahan, moril dan materil dalam penyelesaian tugas akhir
ini.
2. Bapak Ivan Indrawan, S.T., M.T sebagai dosen pembimbing II yang telah
menyisihkan waktu dan kesempatan untuk membimbing penulis di sela-sela
aktivitas beliau.
3. Ibu Ir. Netti Herlina, M.T, selaku ketua Jurusan Program Studi Teknik Lingkungan
Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Isra Suryati, S.T., M.Si sebagai koordinator tugas akhir yang telah memberikan
nasehat-nasehat serta bimbingan kepada penulis, juga sebagai dosen pembanding
dalam tugas akhir saya.
5. Bapak Muhammad Faisal S.T, M.T sebagai dosen penguji yang telah memberi
bimbingan dan masukan untuk tugas akhir ini.
6. Bapak/ibu staf pengajar Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
7. Ayahanda Sudarso Edi Prayitno, Ibunda Sri Hartini, Kakek H.Rasikun, Nenek
Hj.Sarmi yang selalu memberikan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan
tugas akhir ini.
8. Rekan-rekan seperjuangan Nasri, Roby, Rawi, Amry, Dwiki, Febrian, Abraham,
Pinem yang telah setia menemani penulis saat suka maupun duka selama kuliah di
Teknik Lingkungan.
Universitas Sumatera Utara
ii
9. Kak Nurhayani Simamora, S.H. yang telah membantu dan memberikan tips dan trik
dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
10. Rekan tugas akhir Ferry Hasibuan Teknik Sipil 2014 yang banyak berkontribusi
dalam pengumpulan data serta pengerjaan laporan tugas akhir ini.
11. Rekan rekan Teknik Lingkungan 2014 yang menjadi tempat keluh dan kesah penulis
selama masa kuliah.
12. Seluruh pihak yang yang telah membantu yang tidak mungkin disebutkan satu per
satu.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, baik isi maupun
sistematikanya. Oleh karena itu, terhadap segala kekurangan dengan tangan terbuka
penulis mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak demi perbaikan pada masa
yang akan datang.
Medan, Agustus 2018
Rendy Prayudhi Utama
Universitas Sumatera Utara
iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI iii
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR LAMPIRAN ix
ABSTAK x
ABSTRACT xi
BAB I PENDAHULUAN I-1
1.1. Latar Belakang I-1
1.2. Perumusan Masalah I-3
1.3. Tujuan Penelitian I-3
1.4. Ruang Lingkup I-3
1.5. Manfaat Penelitian I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II-1
2.1 Pengertian Air II-1
2.2 Air Mata Air II-2
2.3 Air Minum II-2
2.4 Karakteristik Air II-2
2.4.1 Karakteristik Air Berdasarkan Fisik II-2
2.4.2 Karakteristik Air Berdasarkan Kimia II-4
2.4.3 Karakteristik Air Berdasarkan Mikrobiologis II-7
2.5 Karakteristik Air Minum II-8
2.6 Proses Pengolahan Air Minum II-9
2.6.1 Filtrasi II-9
2.6.2 Membran II-9
2.6.3 Desinfeksi Dengan Ozon II-14
2.6.4 Desinfeksi Dengan Ultraviolet II-14
BAB III METODOLOGI PERANCANGAN III-1
3.1 Gambaran UmumLokasi Perancangan III-1
3.2 Langkah Perancangan III-3
Universitas Sumatera Utara
iv
3.2.1 Pengumpulan Data dan Informasi III-3
3.2.1.1 Tahap Persiapan III-3
3.2.1.2 Tahap Pengumpulan Data III-4
3.2.1.3 Cara Pengoperasian Alat Ukur Kualitas AIr III-4
3.2.3 Perancangan III-7
BAB IV KONDISI EKSISTING DAN KAPASITAS PRODUKSI IV-1
4.1 Kondisi Topografi di Sekitar Sumber Air Baku IV-1
4.2 Debit Pada Sumber Air Baku IV-1
4.2.1 Pengukuran Debit Dengan Metode Volume IV-2
4.2.2 Pengukuran Debit Dengan Metode Kecepatan Aliran IV-3
4.3 Kualitas Pada Sumber Air Baku IV-3
4.3.1 Uji Kualitas Air Baku Secara In-Situ IV-4
4.3.2 Uji Laboratorium Kualitas Air Baku IV-4
4.4 Civitas Akademika Universitas Sumatera Utara IV-5
4.5 Target Pasar dan Kapasitas Produksi AMDK IV-6
4.5.1 Prakiraan Kebutuhan Air Minum di Daerah Sasaran IV-7
4.5.2 Kapasitas Produksi Mesin AMDK IV-8
4.6 Rencana Produksi dan Harga AMDK IV-9
4.6 Analisa Break Event Point (BEP) IV-10
BAB V ANALISA DAN PERHITUNGAN PERANCANGAN V-1
5.1 Desain Perpipaan dan Bak Penampungan V-1
5.2 Perhitungan Headloss dan Jenis Pompa V-6
5.3 Unit Pengolahan Air Minum Dalam Kemasan V-10
5.3.1 Sand Filter V-11
5.3.2 Carbon Filter V-12
5.3.3 Filtrasi Menggunakan Membran V-13
5.3.3.1 Menggunakan modul Reverse Osmosis V-13
5.3.3.2 Menggunakan modul Ultrafiltrasi V-18
5.3.4 Desinfeksi Ultraviolet V-17
5.3.5 Tangki Penampung V-18
5.3.6 Mesin Filling Galon dan Botol V-19
Universitas Sumatera Utara
v
5.4 Analisa Alternatif Pengolahan V-20
5.5 Pemanfaatan Air Buangan Reverse Osmosis V-21
5.6 Layout Pabrik Air Minum Dalam Kemasan V-22
5.7 Standar Kualitas Produksi Air Minum V-22
5.8 Proses Pengolahan Pada Beberapa Industri AMDK V-24
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN VI-1
6.1 Kesimpulan VI-1
6.2 Saran VI-1
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bagian Bagian Membran II-13
Gambar 3.1 Lokasi Mata Air III-1
Gambar 3.2 Lokasi Instalasi Pengolahan AMDK III-2
Gambar 3.3 Profil Memanjang dari Rencana Tapak Ke Mata Air III-2
Gambar 3.4 Lubang Mata Air III-3
Gambar 3.5 Diagram Alir Perancangan III-8
Gambar 3.6 Diagram Alir Penulisan Laporan III-9
Gambar 4.1 Profil Memanjang Area Darat Sungai IV-1
Gambar 4.2 Skema Break Event Point Untuk Pasar USU IV-11
Gambar 4.3 Skema Break Event Point Untuk Dua Kali Pasar USU IV-11
Gambar 5.1 Diagram Alir Proses Pengolahan Air Alternatif I V-2
Gambar 5.2 Diagram Alir Proses Pengolahan Air Alternatif II V-3
Gambar 5.3 Diagram Alir Proses Pengolahan Air Alternatif III V-4
Gambar 5.4 Sketsa Perpipaan Dan Bak Penampungan V-5
Gambar 5.5 Diagram Moody V- 8
Gambar 5.6 Grafik Performa Pompa V-10
Gambar 5.7 Tabung Sand Filter V-12
Gambar 5.8 Spektrum Filtrasi V-15
Gambar 5.9 Modul Ultrafiltrasi V-17
Gambar 5.10 Modul Ulraviolet V-18
Gambar 5.11 Layout Pabrik AMDK V-18
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Baku Mutu AMDK Sesuai SNI 01-3553-2006 II-8
Tabel 2.2 Perbandingan Reverse Osmosis, Ultrafiltrasi dan Mikrofiltrasi II-14
Tabel 3.1 Parameter Uji Laboratorium III-5
Tabel 4.1 Pengukuran Debit Mata Air Metode Tampung IV-2
Tabel 4.2 Pengukuran Debit Mata Air Metode Kecepatan Aliran IV-3
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran In-Situ IV-4
Tabel 4.4 Hasil Uji Laboratorium IV-4
Tabel 4.5 Jumlah Civitas Akademika Universitas Sumatera Utara IV-5
Tabel 4.6 Asumsi Kehadiran Civitas Akademika USU IV-7
Tabel 4.7 Asumsi Kebutuhan AMDK Berdasarkan Kategori Konsumen IV-7
Tabel 4.8 Kebutuhan AMDK Civitas Akademika USU IV-8
Tabel 4.9 Konsumsi Jenis-jenis AMDK di Kampus USU IV-8
Tabel 4.10 Target Pemasaran AMDK di Kampus USU IV-8
Tabel 4.11 Kapasitas Efektif Produksi AMDK IV-9
Tabel 4.12 Presentase Produksi AMDK IV-9
Tabel 4.13 Rencana Harga dan Penjualan AMDK IV-9
Tabel 4.14 Rencana Produksi AMDK untuk Target Pasar USU IV-10
Tabel 4.15 Laba Produksi untuk Target Pasar USU IV-11
Tabel 4.16 Rencana Produksi AMDK untuk Dua Kali Target Pasar USU IV-10
Tabel 4.17 Laba Produksi untuk Dua Kali Target Pasar USU IV-11
Tabel 5.1 Nilai Kekasaran Permukaan Pada Jenis-Jenis Pipa V-7
Tabel 5.2 Spesifikasi Pompa V-10
Tabel 5.3 Perbandingan Membran Ultrafiltrasi dan Reverse Osmosis V-14
Tabel 5.4 Perhitungan Penggunaan Membran Reverse Osmosis V-15
Tabel 5.5 Konfigurasi Membran Reverse Osmosis V-16
Tabel 5.6 Permeat Flow dan Tekanan di Setiap Elemen V-16
Tabel 5.7 Spesifikasi Teknis Membran Reverse Osmosis V-16
Universitas Sumatera Utara
viii
Tabel 5.8 Spesifikasi Teknis Membran Ultrafiltrasi V-17
Tabel 5.9 Spesifikasi Teknis Modul Ultraviolet V-18
Tabel 5.10 Rekapitulasi Kebutuhan Tangki V-19
Tabel 5.11 Rencana Produksi AMDK Kapasitas 4000l/jam V-19
Tabel 5.12 Spesifikasi Mesin Filling AMDK V-20
Tabel 5.13 Standar Kualitas Air Minum Berdasarkan SNI 01-3553-2006 V-23
Tabel 5.14 Proses Pengolahan Pada Beberapa Industri AMDK V-24
Universitas Sumatera Utara
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Peta Topografi Daerah Sekitar Mata Air.
Lampiran 2. Denah Bak Penampung.
Lampiran 3. Hasil Uji Laboratorium Kualitas Air Baku.
Lampiran 4. Spesifikasi dan Performa Pompa.
Lampiran 5. Peraturan Menteri Perindustrian RI Nomor 96/M-IND/PER/12/2011.
Lampiran 6. Foto Dokumentasi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Air minum dalam kemasan menurut Standar Nasional Indonesia 01-3553-2006 tentang air
minum dalam kemasan adalah air baku yang telah diproses, dikemas, dan aman diminum
mencakup air mineral dan air demineral. USU sebagai PTN-BH memiliki kewenangan
untuk mengelola keuangan secara mandiri. Mata air di Kebun Tambunan USU dapat
digunakan sebagai sumber baku air minum dalam kemasan dengan pengolahan yang tepat
dan efisien. Menentukan alternatif proses pengolahan air baku menjadi air minum kemasan.
Menentukan kapasitas produksi air minum kemasan yang dapat diproduksi dengan sumber
air baku yang ditinjau dari kebutuhan target pasar. Lokasi perancangan instalasi
pengolahan air minum berada di Kebun Tambunan USU yang terletak di Desa Perkebunan
Tambunan, Kecamatan Salapian, Kabupaten Langkat. Air baku untuk air minum dalam
kemasan tersebut diperoleh dari mata air yang terletak pada koordninat 3°26'36.7"LU
98°20'10.0"BT. Total seluruh mahasiswa USU adalah 52.440 orang, total seluruh dosen
adalah 1.504 orang, dan total seluruh pegawai adalah 1.962 orang. Kebutuhan harian untuk
pangsa pasar Universitas Sumatera Utara adalah sebesar 13.349 liter/ hari. Sesuai dengan
Peraturan Menteri Perinduslrian RI Nomor:96/IND/PER/12/2011 tentang air minum dalam
kemasan. Setiap pabrik pengolahan air minum dalam kemasan harus memiliki prefilter,
filter karbon aktif, mikrofilter dan desinfeksi. Filter dengan multimedia filter dirancang
untuk menurunkan kekeruhan dan koloid. Filter tersebut dapat menghilangkan partikel
hingga 10 mikron. Filter karbon merupakan metode karbon aktif dengan media granular
(Granular Activated Carbon) merupakan proses filtrasi yang berfungsi untuk
menghilangkan bahan-bahan organik, desinfeksi, serta menghilangkan bau dan rasa yang
disebabkan oleh senyawa-senyawa organik. Proses membran Ultrafiltrasi (UF) merupakan
upaya pemisahan dengan membran yang menggunakan gaya dorong beda tekanan sangat
dipengaruhi oleh ukuran dan distribusi pori membran. Reverse osmosis merupakan proses
pemisahan berbagai pencemar dari dalam air dengan cara melewatkan air pada suatu
membran yang bersifat semipermeabel.
Kata kunci: Air Minum, Filter, Mata Air, Reverse Osmosis, Ultrafiltrasi.
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Bottled drinking water according to Indonesian National Standard 01-3553-2006
concerning bottled drinking water is raw water that has been processed, packaged, and safe
to drink including mineral water and demineralized water. USU as PTN-BH has the
authority to manage finances independently. The spring in USU's Tambunan Garden can
be used as a standard source of bottled drinking water with proper and efficient processing.
Determine alternative processing of raw water into bottled water. Determine the production
capacity of bottled drinking water that can be produced with raw water sources in terms of
the needs of the target market. The design location of the drinking water treatment plant is
located at USU's Tambunan Garden located in the Kebun Tambunan Village, Salapian
Subdistrict, Langkat Regency. The raw water for drinking water in the package is obtained
from the spring which is located on the coordinate 3 ° 26'36.7 "LU 98 ° 20'10.0" BT. The
total number of USU students was 52,440 people, the total number of lecturers was 1,504
people, and the total of all employees was 1,962 people. The daily requirement for the
market share of the University of North Sumatra is 13,349 liters / day. In accordance with
the Regulation of the Minister of Industry and Trade No. 96 / IND / PER / 12/2011
concerning bottled drinking water. Each packaged drinking water treatment plant must
have a prefilter, activated carbon filter, microfilter and disinfection. Filters with multimedia
filters are designed to reduce turbidity and colloids. The filter can remove particles up to
10 microns. Carbon filter is a method of activated carbon with granular media (Granular
Activated Carbon) is a filtration process that serves to remove organic materials,
disinfection, and eliminate odors and flavors caused by organic compounds. Ultrafiltration
membrane process (UF) is an attempt to separate the membrane which uses a pressure
thrust force is strongly influenced by the size and pore distribution of the membrane.
Reverse osmosis is the process of separating various pollutants from the water by passing
water on a semipermeable membrane.
Keywords: Drinking Water, Filter, Spring, Reverse Osmosis, Ultrafiltration.
Universitas Sumatera Utara
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan vital makhluk hidup. Proses kehidupan tidak dapat berjalan
tanpa adanya air yang memadai. Kebutuhan utama untuk terselenggaranya kesehatan
yang baik ialah tersedianya air dari aspek kuantitas, kualitas, dan kontinuitas. Konsumsi
air meningkat pesat dalam 50 tahun terakhir yang sebanding dengan penurunan mutu air
(Asmadi, dkk. 2011). Air yang dibutuhkan ialah air bersih, hygiene, dan memenuhi
persyaratan, yaitu air yang berkualitas dalam aspek fisik, kimia dan bebas dari
mikroorganisme, tidak berwarna, tawar dan tidak berbau (Soemirat, 2001).
Berdasarkan peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001 Tentang
Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, klasifikasi mutu air
ditetapkan menjadi 4 (empat) kelas yaitu :
1. Kelas satu, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum, dan
atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan
tersebut;
2. Kelas dua, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi
air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan
atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan
tersebut ;
3. Kelas tiga, air yang peruntukannya digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar,
peternakan, air untuk mengairi pertanarnan dan atau per,untukan lain yang
mempersyaratkan mutu air yang sarna dengan kegunaan tersebut;
4. Kelas empat, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi pertanaman dan
atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan
tersebut.
Air minum harus memenuhi syarat–syarat yang mencakup sifat–sifat fisika, kimia dan
mikrobiologi. Syarat ini harus sesuai dengan standar yang telah dikeluarkan oleh
Depatemen Kesehatan sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan No. 492 tahun 2010
tentang Persyaratan Kualitas Air Minum.
Universitas Sumatera Utara
I-2
Untuk keperluan air minum, maka sumber air baku yang dapat digunakan untuk
kebutuhan air minum dapat terdiri dari mata air, air permukaan (sungai, danau, waduk,
dll.), air tanah (sumur gali, sumur bor) maupun air hujan. Dari segi kualitas air, kualitas
mata air relatif jernih dibandingkan dengan kualitas sumber air tanah dari air permukaan
pada umumnya, dengan demikian mata air lebih baik digunakan dibandingkan dengan air
permukaan. Namun demikian keberadaan mata air ini pada saat ini terus berkurang
keberadaannya. Air tanah, yang umumnya mempunyai kandungan besi dan mangan
relatif lebih besar dari sumber air yang lain, pemakaiannya juga sudah harus mulai
dikurangi atau dihentikan sehubungan dengan masalah penurunan muka tanah (Hartono,
2016).
Air minum dalam kemasan menurut Standar Nasional Indonesia 01-3553-2006 tentang
air minum dalam kemasan adalah air baku yang telah diproses, dikemas, dan aman
diminum mencakup air mineral dan air demineral. Air minum dalam kemasan harus
memenuhi syarat-syarat standar kualitas air. Syarat tersebut berupa standar fisik, kimia
dan mikrobiologi.
Berdasarkan data Asosiasi Perusahaan Air Minum Dalam Kemasan Indonesia
(ASPADIN), pasar industri AMDK di Indonesia beberapa tahun terakhir ini semakin
berkembang seiring meningkatnya kebutuhan masyarakat. Dilihat dari sisi volume,
konsumsi AMDK menyumbang sekitar 85% total konsumsi minuman ringan di
Indonesia. Sementara itu, nilai pasar (penjualan) industri AMDK nasional pada 2013
diperkirakan sebesar USD1.676 juta. Nilai pasar (penjualan) industri AMDK
diperkirakan tumbuh rata-rata 11,1% per tahun hingga 2017 (Mandiri, 2015).
Menurut Peraturan Majelis Wali Amanat Universitas Sumatera Utara Nomor 16 Tahun
2014 tentang statuta usu, pada pasal 23 ayat 2 USU memiliki kewenangan untuk
mengelola keuangan secara mandiri, transparan, dan akuntabel. Mata air di Kebun
Tambunan USU dapat digunakan sebagai sumber baku air minum dalam kemasan dengan
pengolahan yang tepat dan efisien. Sehingga produk air minum dalam kemasan (AMDK)
dapat sesuai dengan kualitas air minum untuk kemudian dipasarkan dan menjadi sumber
pemasukan keuangan bagi Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
I-3
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang permasalahan diatas, maka dapat diperoleh rumusan
masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana karakteristik sumber air baku di mata air Kebun Tambunan USU?
2. Bagaimana menentukan kapasitas produksi yang sesuai dengan ketersediaan air baku
dan target pasar?
3. Bagaimana proses pengolahan yang terjadi pada setiap unit pengolahan?
4. Bagaimana rancangan pengolahan air baku menjadi air minum dalam kemasan?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh penulis yaitu :
1. Mengetahui karakteristik air baku di mata air Kebun Tambunan USU.
2. Menentukan kapasitas produksi air minum kemasan yang dapat diproduksi dengan
sumber air baku yang ditinjau dari kebutuhan target pasar.
3. Menentukan alternatif proses pengolahan air baku menjadi air minum kemasan.
4. Merancang unit pengolahan untuk mengolah air baku menjadi air minum dalam
kemasan.
1.4 Ruang Lingkup
Adapun ruang lingkup penelitian ini akan dibatasi pada masalah sebagai berikut:
1. Air baku yang digunakan adalah mata air yang terletak di Kebun Tambunan USU yang
terletak pada koordinat 3°26'36.7"LU 98°20'10.0"BT.
2. Perancangan unit pengolahan air minum dalam kemasan dirancang sesuai karakteristik
air baku.
3. Target pasar yang ingin dicapai adalah sivitas akademika Universitas Sumatera Utara
4. Karakteristik air yang ingin dicapai sesuai PERMENKES 492 Tahun 2010 tentang air
minum.
5. Unit pengolahan yang dirancang dari bangunan penangkap mata air, proses
pengolahan air, hingga proses pengemasan menjadi air minum dalam kemasan
(AMDK).
6. Perancangan tidak mencakup rencana anggaran biaya (RAB).
Universitas Sumatera Utara
I-4
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Diketahuinya karakteristik air pada mata air Kebun Tambunan USU.
2. Diketahuinya unit-unit pengolahan air yang tepat untuk mengolah air baku menjadi air
minum kemasan berdasarkan karakteristik air baku tersebut.
3. Diketahuinya proses pengolahan air di setiap unit yang direncanakan.
4. Sebagai referensi bagi pihak Universitas Sumatera Utara untuk merencanakan
pembuatan air kemasan dari air baku tersebut.
Universitas Sumatera Utara
II-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Air
Air merupakan bagian dari ekosistem secara keseluruhan. Keberadaan air di suatu
tempat yang berbeda membuat air bisa berlebih dan bisa berkurang sehingga dapat
menimbulkan berbagai persoalan. Untuk itu, air harus dikelola dengan bijak
dengan pendekatan terpadu secara menyeluruh. Terpadu berarti keterikatan
dengan berbagai aspek. Untuk sumber daya air yang terpadu membutuhkan
keterlibatan dari berbagai pihak (Kodoatie, 2008).
Air juga mempunyai karakteristik khusus yaitu karakteristik fisika dan
karakteristik kimia. Karakteristik fisika air meliputi kekeruhan, suhu, warna,
residu terlarut, residu tersuspensi, bau, dan rasa. Kekeruhan dapat terjadi karena
bahan organik maupun anorganik, seperti limbah industri, limbah domestik,
dan lumpur. Suhu akan mempengaruhi jumlah oksigen terlarut, karena oksigen
akan mudah terurai pada suhu tinggi. Semakin tinggi suhu air maka jumlah
oksigen terlarut akan semakin rendah. Warna pada air dipengaruhi oleh
adanya organisme, bahan berwarna yang tersuspensi dan senyawa-senyawa
organik. Air memiliki bau dan rasa karena pengaruh organisme seperti alga,
bau dan rasa juga dapat timbul karena adanya senyawa H2S dalam bentuk gas
yang merupakan hasil penguraian senyawa organik yang berlangsung secara
anaerob. Sedangkan karakteristik kimia air meliputi : DO (Dissolved Oxygent),
COD (Chemical Oxygent Demand), BOD (Biological Oxygent Demand), pH
(Effendi, 2007).
Air bersih dibutuhkan dalam pemenuhan kebutuhan manusia untuk melakukan
segala kegiatan sehingga perlu diketahui bagaimana air dikatakan bersih dari
segi kualitas dan bisa digunakan dalam jumlah yang memadai dalam kegiatan
sehari-hari manusia. Ditinjau dari segi kualitas, ada bebarapa persyaratan yang
harus dipenuhi, diantaranya kualitas fisik yang terdiri atas bau, warna dan rasa,
kualitas kimia yang terdiri atas pH, kesadahan dan sebagainya serta kualitas biologi
dimana air terbebas dari mikroorganisme penyebab penyakit. Agar kelangsungan
hidup manusia dapat berjalan lancar, air bersih juga harus tersedia dalam
Universitas Sumatera Utara
II-2
jumlah yang memadai sesuai dengan aktifitas manusia pada tempat tertentu
dan kurun waktu tertentu (Gabriel, 2001).
2.2 Air Mata Air
Mata air adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan tanah.
Kuantitas mata air yang keluar dari dalam tanah hampir tidak terpengaruh musim,
kualitasnya juga sama dengan air tanah dalam (Totok Sutrisno, 2002).
2.3 Air Minum
Menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 492/MENKES/PER/IV/2010, air
minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan
yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum.
Menurut Permendagri No. 23 tahun 2006 tentang Pedoman Teknis dan Tata Cara
Pengaturan Tarif Air Minum pada Perusahaan Daerah Air Minum, Departemen
dalam Negeri Republik Indonesia, air minum adalah air yang melalui
proses pengolahan atau tanpa pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan
dan dapat langsung diminum.
2.4 Karakteristik Air
2.4.1 Karakteristik Air Berdasarkan Parameter Fisik
Karakteristik air berdasarkan parameter fisik terdiri dari (Gabriel, 2001) :
a. Suhu
Suhu air maksimum yang diizinkan oleh Kementrian Kesehatan RI
NO.492/MENKES/PER/IV/2010 tentang persyaratan kualitas air minum adalah
suhu udara ± 30C. Penyimpangan terhadap ketetapan ini akan mengakibatkan
meningkatnya daya/tingkat toksisitas bahan kimia atau bahan pencemaran dalam
air serta pertumbuhan mikroba dalam air.
b. Warna
Banyak air permukaan khususnya yang berasal dari daerah rawa rawa
seringkali berwarna sehingga tidak dapat diterima oleh masyarakat baik untuk
keperluan rumah tangga maupun keperluan industri, tanpa dilakukannya
pengolahan untuk menghilangkan warna tersebut. Bahan bahan yang
Universitas Sumatera Utara
II-3
menimbulkan warna tersebut dihasilkan dari kontak antara air dengan reruntuhan
organis yang mengalami dekomposisi.
c. Bau
Bau pada air minum dapat dideteksi dengan menggunakan hidung. Tujuan deteksi
bau pada air minum yaitu untuk mengetahui ada bau atau tidaknya bau yang berasal
dari air minum yang disebabkan oleh pencemar. Apabila air minum memiliki bau
maka dapat dikategorikan sebagai air minum yang tidak memenuhi syarat dan
kurang layak untuk di manfatkan sebagai air minum. Pada persyaratan air bersih
yaitu harus tidak boleh ada bau. Karena bau pada air disebabkan adanya benda asing
yang masuk kedalam air sehingga terlarut dan terurai didalam air lalu dapat
mengganggu kesehatan apabila dikonsumsi (Soesanto ,1997).
d. Rasa
Biasanya rasa dan bau terjadi bersama-sama, yaitu akibat adanya
dekomposisi bahan organik dalam air. Seperti pada bau, air yang memiliki rasa juga
dapat mengganggu estetika. Rasa pada air dapat ditimbulkan oleh beberapa hal
yaitu adanya gas terlarut seperti H2S, organisme hidup, adanya limbah padat dan
limbah cair dan kemungkinan adanya sisa-sisa bahan yang digunakan untuk
disinfektan seperti klor. Rasa pada air minum diupayakan netral atau tawar,
sehingga dapat diterima oleh para konsumen air minum (Soesanto,1997)
e. Kekeruhan
Air dikatakan keruh apabila air tersebut mengandung begitu banyak
partikel bahan yang tersuspensi sehingga memberikan warna/rupa yang
berlumpur dan kotor. Bahan-bahan yang menyebabkan kekeruhan ini meliputi
tanah liat, lumpur, bahan bahan organik yang tersebar dan partikel-partikel
kecil lain yang tersuspensi.
Universitas Sumatera Utara
II-4
2.4.2 Karakteristik Air Berdasarkan Parameter Kimia
Karakteristik air berdasarkan parameter fisik terdiri dari:
a. Derajat Keasamaan (pH)
pH merupakan istilah yang digunakan untuk menyatakan intensitas keadaan asam
atau basa sesuatu larutan. Sebagai satu faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi
pertumbuhan atau kehidupan mikroorganisme dalam air, secara empirik pH yang
optimum untuk tiap spesifik harus ditentukan. Kebanyakan mikroorganisme
tumbuh terbaik pada pH 6,0-8,0 meskipun beberapa bentuk mempunyai pH
optimum rendah 2,0 dan lainnya punya pH optimum 8,5. Pengetahuan pH ini sangat
diperlukan dalam penentuan range pH yang akan diterapkan pada usaha
pengelolaan air bekas yang menggunakan proses-proses biologis. Pengaruh yang
menyangkut aspek kesehatan dari penyimpanan standar kualitas air minum dalam
pH ini yaitu bahwa pH yang lebih kecil dari 6,5 dan lebih besar dari 9,2 akan dapat
menyebabkan korosi pada pipa-pipa air dan menyebabkan beberapa senyawa
menjadi racun, sehingga menggangu kesehatan (Susilawati, 2011).
b. Total Padatan Terlarut (Total Dissolve Solid)
TDS (Total Dissolve Solid) yaitu ukuran zat terlarut (baik itu zat organik maupun
anorganik) yang terdapat pada sebuah larutan. Umumnya berdasarkan definisi di
atas seharusnya zat yang terlarut dalam air (larutan) harus dapat melewati saringan
yang berdiameter 2 mikrometer (2×10-6 meter). Aplikasi yang umum digunakan
adalah untuk mengukur kualitas cairan biasanya untuk pengairan, pemeliharaan
aquarium, kolam renang, proses kimia, dan pembuatan air mineral. Setidaknya, kita
dapat mengetahui air minum mana yang baik dikonsumsi tubuh, ataupun air murni
untuk keperluan kimia misalnya pembuatan kosmetika, obat-obatan, dan makanan
(Kusnaedi, 2006).
Banyak zat terlarut yang tidak diinginkan dalam air. Mineral, gas, zat organik yang
terlarut mungkin menghasilkan warna, rasa dan bau yang secara estetis tidak
menyenangkan. Beberapa zat kimia mungkin bersifat racun, dan beberapa zat
organik terlarut bersifat karsinogen yaitu zat yang dapat menyebabkan penyakit
kanker. Cukup sering, dua atau lebih zat terlarut khususnya zat terlarut dan anggota
Universitas Sumatera Utara
II-5
golongan halogen akan bergabung membentuk senyawa yang bersifat lebih dapat
diterima daripada bentuk tunggalnya (Susilawati, 2011).
c. Konduktivitas
Nilai konduktivitas merupakan ukuran terhadap konsentrasi total elektrolit didalam
air. Kandungan elektrolit yang pada prinsipnya merupakan garam-garam yang
terlarut dalam air, berkaitan dengan kemampuan air didalam menghantarkan arus
listrik. Semakin banyak garam-garam yang terlarut semakin baik daya hantar listrik
air tersebut. Air suling yang tidak mengandung garam-garam terlarut dengan
demikian bukan merupakan penghantar listrik yang baik. Selain dipengaruhi oleh
jumlah garam-garam terlarut, konduktivitas juga dipengaruhi oleh nilai temperatur
(Kusnaedi,2006).
d. Zat Organik
Adanya zat organik di dalam air disebabkan karena air buangan dari rumah tangga,
industri, kegiatan pertanian dan pertambangan. Zat organik di dalam air dapat
ditentukan dengan mengukur angka permangantnya (KMnO4). Di dalam standar
kualitas, ditentukan maksimal angka permangantnya 10mg/l (Susilawati, 2011).
e. Kimia Anorganik
Kimia anorganik terdiri atas :
1. Calcium (Ca)
Adanya Ca dalam air sangat dibutuhkan dalam jumlah tertentu, yaitu untuk
pertumbuhan tulang dan gigi. Sedangkan bila telah melewati ambang batas, kalsium
dapat menyebabkan kesadahan, kesadahan dapat berpengaruh secara ekonomis
maupun terhadap kesehatan yaitu efek korosif dan menurunnya efektifitas dari kerja
sabun. Standar yang ditetapkan Departemen Kesehatan (Depkes) sebesar 75-200
mg/l. Sedangkan WHO interregional water study group adalah sebesar 75-150
mg/l.
Universitas Sumatera Utara
II-6
2. Tembaga (Cu)
Ukuran batas ada atau tidaknya tembaga adalah 0,05-1,5 mg/l. Dalam jumlah kecil
Cu sangat diperlukan untuk pembentukan sel darah merah, sedangkan dalam jumlah
yang besar dapat menyebabkan rasa yang tidak enak di lidah, disamping dapat
menyebabkan kerusakan pada hati.
3. Sulfida (S2 atau H2S)
H2S sangat beracun dan berbau busuk, oleh karena itu zat ini tidak boleh terdapat
dalam air minum. Dalam jumlah besar dapat menimbulkan atau memperbesar
keasaman air sehingga menyebabkan korosifitas pada pipapipa logam.
4. Amonia (NH3)
Bahan ini sangat berbau yang sangat menusuk hidung atau baunya sangat tajam
sehingga tidak boleh sama sekali dalam air minum.
5. Magnesium (Mg)
Efek yang ditimbulkan oleh Mg sama dengan kalsium yaitu menyebabkan
terjadinya kesadahan. Dalam jumlah kecil Mg dibutuhkan oleh tubuh untuk
pertumbuhan tulang, sedang dalam jumlah yang lebih besar dari 150 mg/l dapat
meyebabkan rasa mual
6. Besi (Fe)
Besi adalah metal berwarna putih keperakan, liat dan dapat dibentuk. Di alam
didapat sebagai hematit. Di dalam air minum Fe menimbulkan rasa, warna
(kuning), pengendapan pada dinding pipa, pertumbuhan bakteri besi dan
kekeruhan. Besi dibutuhkan oleh tubuh dalam pembentukan hemoglobin.
7. Cadmium (Cd)
Dalam standar kualitas ditetapkan konsentrasi maksimal 0,01 mg/l. Apabila
cadmium melebihi standar, maka cadmium tersebut akan terakumulasi dalam
jaringan tubuh sehingga mengakibatkan penyakit.
8. Mangan (Mn)
Tubuh manusia membutuhkan mangan rata-rata 10 mg/l sehari yang dapat dipenuhi
dari makanan. Tetapi mangan bersifat toxis terhadap alat pernafasan. Standar
kualitas menetapkan: kandaungan mangan di dalam air 0,05-05 mg/l.
Universitas Sumatera Utara
II-7
9. Air Raksa (Hg)
Raksa merupakan logam berbentuk cair dalam suhu kamar yang bersifat toksis. Di
dalam standar ditetapkan sebesar 0,001 mg/l. Jika dalam air terdapat air raksa lebih
dari standar, akan menyebabkan: - Keracunan sel-sel tubuh - Kerusakan ginjal, hati
dan syaraf - Keterbelakangan mental dan cerebral polcy pada bayi.
10. Seng (Zn)
Satuan yang dipergunakan adalah mg/l dengan batas antara 1,0 sampai 15 mg/l. Zn
dapat menyebabkan hambatan pada pertumbuhan anak. Akan tetapi apabila
jumlahnya besar dapat menimbulkan rasa pahit dan sepat pada air minum.
11. Arsen
Arsen dapat diperbolehkan dalam air paling banyak sebesar 0,05 mg/l. Jika dalam
jumlah yang banyak dapat menyebabkan gangguan pada sistem pencernaan, kanker
kulit, hati dan saluran empedu.
12. NO3
Batas maksimum NO3 dalam air minum adalah sebesar 20mg/l. Jumlah nitrat yang
besar cenderung berubah menjadi nitrit, yang dapat bereaksi langsung dengan
hemoglobine yang dapat menghalangi perjalanan oksigen di dalam tubuh.
13. Sulfat
Kadar yang dianjurkan 200-400 mg/l, apabila jumlahnya besar dapat bereaksi
dengan ion natrium atau magnesium dalam air sehingga membentuk garam natrium
sulfat atau magnesium sulfat yang dapat menimbulkan rasa mual.
2.4.2 Karakteristik Air Berdasarkan Parameter Mikrobiologis
Bakteri yang digunakan sebagai indikator mikrobiologis pada air minum adalah E.
coli , E.coli adalah bakteri Gram negatif berbentuk batang yang tidak membentuk
spora yang merupakan flora normal di usus. Meskipun demikian, beberapa jenis E.
coli dapat bersifat patogen, yaitu serotipe-serotipe yang masuk dalam golongan
E.coli Enteropatogenik, E.coli Enteroinvasif, E.coli Enterotoksigenik dan E.coli
Enterohemoragik . Jadi adanya E. coli dalam air minum menunjukkan bahwa air
minum tersebut pernah terkontaminasi kotoran manusia dan mungkin dapat
mengandung patogen usus. Parameter persyaratan bakteriologis air minum menurut
Universitas Sumatera Utara
II-8
Kementrian Kesehatan RI NO.492/MENKES/PER/IV/2010 tentang persyaratan
kualitas air minum yaitu jumlah maksimum E.coli dan total bakteri Coliform per
100 ml sampel.
2.5 Karakteristik Air Minum
Air minum adalah air yang digunakan untuk konsumsi manusia. Menurut
Kementrian Kesehatan RI NO.492/MENKES/PER/IV/2010 tentang persyaratan
kualitas air minum, syarat-syarat air minum adalah tidak berasa, tidak berbau, tidak
berwarna, tidak mengandung mikroorganisme melebihi 100 ml per sampel. Air
minum adalah air yang melalui proses pengolahan ataupun tanpa proses
pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum
(Keputusan Menteri Kesehatan Nomor 907 Tahun 2002 Tentang Syarat – Syarat
dan Pengawasan Kualitas Air Minum).
Adapun karakteristik air minum dalam kemasan (AMDK) yang sesuai dengan
Standar Nasional Indonesia (SNI) 01-3553-2006 tentang air minum dalam kemasan
dapat dilihat pada tabel 2.1
Tabel 2.1 Baku Mutu AMDK yang sesuai dengan SNI 01-3553-2006
No Parameter Satuan Baku Mutu
1 Bau - Tidak Berbau
2 Rasa - Tidak Berasa
3 Warna Unit Pt-Co Maks. 5
4 Kekeruhan Ntu Maks 3
5 pH - 6.0-8,5
6 Zat Organik mg/l Maks. 10
7 Nitrat (NO3) mg/l Maks. 45
8 Nitrit (NO2) mg/l Maks. 3
9 Amonium (NH4) mg/l Maks. 0,15
10 Sulfat (SO4) mg/l Maks. 200
11 Klorida (Cl) mg/l Maks. 250
12 Flourida (F) mg/l Maks. 1
13 Sianida (Sn) mg/l Maks. 0,05
14 Besi (Fe) mg/l Maks. 0,1
15 Mangan (Mn) mg/l Maks. 0,4
16 Klor Bebas (Cl2) mg/l Maks. 0,1
17 Kromium (Cr) mg/l Maks. 0,005
18 Barium (Ba) mg/l Maks. 0,7
19 Boron (Br) mg/l Maks. 0,3
Universitas Sumatera Utara
II-9
20 Selenium (Se) mg/l Maks. 0,01
21 Timbal (Pb) mg/l Maks. 0,05
22 Tembaga (Cu) mg/l Maks. 0,5
23 Kadmium (Cd) mg/l Maks. 0,03
24 Raksa (Hg) mg/l Maks. 0,001
25 Perak (Ag) - -
26 Kobalt (Co) - -
27 Bakteri E. Colli APM/100 mL <2 Sumber : BSN, 2006
2.6 Proses Pengolahan Air Minum
2.6.1 Filtrasi
Filtrasi merupakan proses pemisahan antara padatan / koloid dengan suatu cairan.
Untuk penyaringan air olahan yang mengandung padatan dengan ukuran seragam
dapat digunakan saringan medium tunggal, sedangkan untuk penyaringan air yang
mengandung padatan dengan ukuran yang berbeda dapat digunakan tipe saringan
multi medium (Hardjasoemantri, 1995).
Media filter merupakan alat filtrasi yang mampu memisahkan campuran solid dan
liquid dengan media atau porous sehingga dapat memisahkan padatan tersuspensi
yang paling halus penyaringan ini merupakan proses pemisahan antara
padatan atau koloid dengan cairan, dimana prosesnya bisa dijadikan
sebagai proses awal.
Oleh karena air olahan yang akan disaring berupa cairan yang mengandung
butiran halus atau bahan-bahan yang larut dan menghasilkan endapan, maka
bahan-bahan tersebut dapat dipisahkan dari cairan melalui filtrasi. Apabila air
olahan mempunyai padatan yang ukuran seragam maka saringan yang digunakan
adalah single medium. Jika ukuran beragam maka digunakan saringan dual
medium atau three medium (Hardjasoemantri, 1995).
2.6.2 Membran
Membran merupakan sekat yang bersifat selektif permeable yang bias
memisahkan dua fasa. Pada dasarnya pemisahan membran adalah berdasarkan
ukuran partikelnya. Selain itu membran juga dapat didefinisikan sebagai suatu
media berpori berbentuk seperti tabung atau film tipis, bersifat semipermeabel
(Widianto, 2008).
Universitas Sumatera Utara
II-10
Ditinjau dari bahannya membran terdiri dari bahan alami dan bahan sintetis.
Bahan alami adalah bahan yang berasal dari alam misalnya pulp dan
kapas, sedangkan bahan sintetis dibuat dari bahan kimia, misalnya polimer.
Membran berfungsi memisahkan material berdasarkan ukuran dan bentuk
molekul, menahan komponen dari umpan yang mempunyai ukuran lebih
besar dari pori-pori membran dan melewatkan komponen yang mempunyai
ukuran yang lebih kecil. Larutan yang mengandung komponen yang tertahan
disebut konsentrat dan larutan yang mengalir disebut permeat. Filtrasi dengan
menggunakan membran selain berfungsi sebagai sarana pemisahan juga
berfungsi sebagai sarana pemekatan dan pemurnian dari suatu larutan yang
dilewatkan pada membran tersebut.
Proses pemisahan dengan membran yang memakai gaya dorong berupa
beda tekan umumnya dikelompokan menjadi empat jenis, diantaranya
mikromembran, ultramembran, nanomembran dan Reverse Osmosis (A.J.
Hartomo, 2006).
A. Karakteristik Membran
Kinerja membran atau efisiensi membran dapat ditentukan oleh beberapa
parameter, yaitu kandungan air, ukuran dan jumlah pori, ketebalan membran, luas
membren fluks dan rejeksi (Mulder, 1996).
1. Kandungan Air
Kandungan air merupakan tingkat kemampuan membran untuk menyerap air,
yang dapat ditentukan dengan persamaan (Mulder, 1996) :
𝐻 = 𝑊𝑚𝑏 − 𝑊𝑚𝑘
𝑊𝑚𝑏 𝑥 100%...............................................(2.1)
Dimana :
Wmb : Berat Membran Basah (gr)
Wmk : Berat Membran Kering (gr)
H : Kandungan Air (%)
Universitas Sumatera Utara
II-11
2. Ukuran dan Jumlah Pori
Pada proses menggunakan membran, ukuran dan jumlah pori merupakan faktor
yang harus dipertimbangkan. Ukuran pori akan menentukan sifat Selektifitas
membran yaitu kemampuan dari membran untuk menahan molekul– molekul zat
terlarut, sehingga tidak ada yang lolos menembus pori membran. Sedangkan
jumlah pori menentukan sifat Permeabilitas membran yaitu kemudahan
membran untuk melewatkan molekul – molekul air, dimana jika Permeabilitas
membran yang dihasilkan tinggi, maka membran layak digunakan
(Mulder, 1996).
3. Ketebalan Membran
Merupakan salah satu karakteristik membran yang diukur untuk mengetahui
laju permeasi membran (Mulder, 1996).
4. Luas Membran
Dibuat disesuaikan dengan alat yang digunakan, dimana pengukuran
panjang dan lebar membran dapat dengan manual (Mulder, 1996).
5. Fluks Volume (Jv)
Didefinisikan sebagai zat yang dapat menembus membran tiap satuan luas
membran persatuan waktu. Dimana fluks dapat dinyatakan dengan persamaan
(Mulder, 1996) :
𝐽𝑣 =𝑉
𝐴.𝑡.........................................................................(2.2)
Dimana :
Jv : Fluks Volume
A : Luas Permukaan
V : Volume Permeat
t : Waktu Proses
Universitas Sumatera Utara
II-12
6. Rejeksi
Rejeksi menunjukan besarnya kandungan garam yang tertahan pada permukaan
membran yang tidak menembus membran dapat dinyatakan dengan persamaan
(Mulder, 1996) :
𝑅 = (1 −𝑐𝑝
𝑐𝑓) 𝑥 100%..................................................(2.3)
Dimana :
R : Rejeksi (%)
Cp : Konsentrasi Solute dalam Permeat (ppm)
Cf : Konsentrasi Solute dalam Umpan (ppm)
Jika koefisien rejeksi yang diperoleh cukup besar, maka air bersih yang
dihasilkan cukup murni (Mulder, 1996).
B. Faktor- Faktor yang Mempengaruhi Kinerja Membran
Pembuatan membran mempunyai spesifikasi khusus tergantung untuk apa
membran tersebut digunakan dan spesifikasi apa produk yang diharapkan.
Beberapa faktor yang mempengaruhi dalam penggunaan membran
diantaranya sebagai berikut (A.J. Hartomo, 2006) :
1. Ukuran Molekul
Ukuran molekul membran sangat mempengaruhi kinerja membran. Pada
pembuatan mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi mempunyai spesifikasi khusus. Sebagai
contoh untuk membran protein kedele yang dihidrolisis menggunakan
ukuran membran dalam satuan Molecular weight cut-off (MWCO) yaitu 5000
MWCO, 10.000 MWCO dan 50.000 MWCO.
2. Bentuk Molekul
Bentuk dan konfigurasi macromolekul mempunyai efek pada kekuatan
ion, temperature dan interaksi antar komponen. Perbedaan bentuk ini khusus pada
kondisi dibawah permukaan membran. Hal ini dapat terlihat dalam penggunaan
membran pada protein dan dextrin.
Universitas Sumatera Utara
II-13
3. Bahan Membran
Perbedaan bahan membran akan berpengaruh pada hasil rejection dan distribusi
ukuran pori. Sebagai contoh membran dari polysulfone dan membran dari selulosa
asetat, kedua membran ini menunjukkan rendahnya deviasi antara kedua
membran dan ini mempunyai efek pada tekanan membran. Selain itu
mempunyai efek pada tingkat penyumbatan (fouling) pada membran.
4. Karakteristik Larutan
Pada umumnya berat molekul larutan garam dan gula mempunyai berat molekul
yang kecil dari ukuran pori membran. Karakteristik larutan ini mempunyai efek
pada permeability membran.
5. Parameter operasional
Jenis parameter yang digunakan pada operasional umumnya terdiri dari
tekanan membran, permukaan, temperature dan konsentrasi serta parameter
tambahan adalah : pH, ion strength dan polarisasi. Jenis parameter yang
digunakan pada operasional umumnya terdiri dari tekanan membran, permukaan
membran, temperature dan konsentrasi serta parameter tambahan adalah : pH,
kekuatan ion dan polarisasi.
Membran memiliki bagian-bagian yang dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Bagian-bagian Membran
Sumber: http://www.jualmesinromurah.com/p/filter-reverse-osmosis.html
Teknik pemisahan menggunakan membran umumnya berdasarkan ukuran partikel
dan berat molekul dengan gaya dorong berupa beda tekan, medan listrik, dan
beda konsentrasi. Proses pemisahan dengan membran yang memakai gaya dorong
Universitas Sumatera Utara
II-14
berupa beda tekan umumnya dikelompokan menjadi tiga jenis, diantaranya
Mikromembran, Ultramembran, dan Reverse Osmosis.
Tabel 2.2 Pembandingan Reverse Osmosis (RO), Ultrafiltrasi, dan Mikrofiltrasi
Reverse Osmosis (RO) Ultrafiltrasi (UF) Mikrofiltrasi (MF)
Perlu perlakuan Koloid
Beroperasi pada air
berkoloid
Cepat recovery karena
koloid
Tekanan tinggi (10-30 bar) Tekanan rendah (1-6 Bar) Tekanan rendah (2-6 bar)
Energi Tinggi Energi Rendah Energi Rendah
Recovery Rendah (50 - 80%) Recovery hingga 95% Recovery 100%
Toleransi pH 2-11 Toleransi pH 1-13 Toleransi 1-13
Suhu operasi maksimal 400C Suhu Sampai 800C Dapat dengan suhu tinggi
Sumber : Hartomo. A.J 2006
2.6.3 Desinfeksi Dengan Ozon
Desinfeksi adalah proses yang bertujuan untuk membunuh mikroorganisme
patogen yang terdapat di dalam air baku yang masuk ke dalam instalasi pengolahan
air minum. Proses ini tidak berlaku bagi mikroorganisme yang berada dalam bentuk
spora. Terdapat berbagai metode untuk melakukan desinfeksi, antara lain dengan
penggunaan zat pengoksidasi (ozon, halogen, senyawa halogen), kation dari logam
berat (perak, emas, merkuri), senyawa organik, senyawa berbentuk gas, dan
pengolahan fisik (panas, UV, pH) (Reynolds, 1982).
Hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan desinfektan yang akan digunakan
adalah kemampuan desinfektan untuk memerangi kontaminasi yang terjadi setelah
pengolahan pada sistem ditribusi air sehingga desinfektan yang terpilih harus
memiliki kekuatan desinfeksi yang tersisa di dalam air selama proses distribusi
terjadi.
Ozon merupakan senyawa oksigen yang terbentuk dari tiga atom oksigen (O3) dan
mempunyai sifat sebagai oksidator kuat. Secara alamiah ozon terbentuk melalui dua
cara yaitu melalui bantuan radiasi sinar ultraviolet matahari pada atmosfer bumi
dan kilat yang terjadi di udara. Proses ozonisasi dalam pengolahan air minum
dilakukan berdasarkan prinsip pembentukan ozon secara alamiah. Melalui dua cara
diatas, ikatan atom dari 3 molekul oksigen (O2) akan terpecah dan membentuk 2
molekul ozon (O3). Ikatan atom yang membentuk ozon sangat lemah sehingga ozon
yang terbentuk dapat cepat kembali menjadi oksigen (O2). Hal ini menyebabkan
ozon mempunyai sifat oksidator yang kuat (Reynolds, 1982).
Universitas Sumatera Utara
II-15
2.6.4 Desinfeksi Dengan Ultraviolet
Salah satu metode pengolahan air adalah dengan penyinaran sinar ultraviolet
dengan panjang gelombang pendek yang memiliki daya inti mikroba yang kuat.
Cara kerjanya adalah dengan absorbsi oleh asam nukleat tanpa menyebabkan
terjadinya kerusakan pada permukaan sel. Air dialirkan melalui tabung dengan
lampu ultraviolet berintensitas tinggi, sehingga bakteri terbunuh oleh radiasi sinar
ultraviolet, harus diperhatikan bahwa intensitas lampu ultraviolet yang dipakai
harus cukup, untuk sanitasi air yang efektif diperlukan intensitas sebesar 30.000
mW sec/cm2 (Micro Watt detik per sentimeter persegi) (Wandrival dkk, 2012).
Radiasi sinar ultraviolet dapat membunuh semua jenis mikroba bila intensitas dan
waktunya cukup, tidak ada residu atau hasil samping dari proses penyinaran dengan
ultraviolet, namun agar efektif, lampu ultraviolet (UV) harus dibersihkan secara
teratur dan harus diganti paling lama satu tahun. Air yang akan disinari dengan UV
harus tetap melalui filter halus dan karbon aktif untuk menghilangkan partikel
tersuspensi, bahan organik, Fe atau Mn jika konsentrasinya cukup tinggi
(Sembiring, 2008).
Universitas Sumatera Utara
III-1
BAB III
METODOLOGI PERANCANGAN
3.1 Gambaran Umum Lokasi Perancangan
Lokasi perancangan instalasi pengolahan air minum berada di Kebun Tambunan
USU yang terletak di Desa Perkebunan Tambunan, Kecamatan Salapian,
Kabupaten Langkat. Air baku untuk air minum dalam kemasan tersebut diperoleh
dari mata air yang terletak pada koordninat 3°26'36.7"LU 98°20'10.0"BT. Lokasi
air baku dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Sumber: Google Earth, 2018
Untuk menuju ke lok asi sumber air baku, harus melalui jalan setapak yang curam
±80 m dari bidang yang datar. Area disekitar sumber air baku adalah kebun sawit
milik Universitas Sumatera Utara. Instalasi pengolahan air minum dalam kemasan
direncanakan dibangun pada bidang yang datar tersebut. Untuk lebih jelasnya dapat
dilihat pada Gambar 3.2 dan 3.3.
Gambar 3.1 Lokasi Mata Air di Kebun Tambunan USU
Universitas Sumatera Utara
III-2
Sumber: Google Earth, 2018
Daerah sekitar mata air cukup datar, tidak seterjal jalan dari bidang datar menuju
ke area mata air. Pada Gambar 3.4 adalah mata air yang direncanakan menjadi
sumber air baku.
Gambar 3.2 Lokasi Instalasi Pengolahan AMDK yang direncanakan
Gambar 3.3 Profil Memanjang dari Rencana Tapak ke Mata Air
Universitas Sumatera Utara
III-3
3.2 Langkah-langkah Perancangan
Dalam pelaksanaan perancangan yang berlangsung secara bertahap, penulis
melakukan tahapan atau langkah sebagai berikut:
3.2.1 Pengumpulan Data dan Informasi
Tahap-tahap yang digunakan dalam pengumpulan data dan informasi adalah:
3.2.1.1 Tahap Persiapan
Tahap ini dimaksudkan untuk mempermudah penulis dalam melaksanakan
penelitian, seperti pengumpulan data, analisis serta penyusunan laporan. Tahap
persiapan meliputi:
a. Studi pustaka dimaksudkan untuk mendapatkan arahan dan wawasan
sehingga mempermudah dalam pengumpulan data, analisis data maupun
dalam perancangan.
Gambar 3.4 Lubang Mata Air
Universitas Sumatera Utara
III-4
b. Observasi lapangan dilakukan untuk mengetahui bagaimana kondisi lokasi
perancangan, sehingga dapat dilakukan analisis secara tepat sesuai dengan
kebutuhan serta kondisi lahan.
3.2.1.2 Tahap Pengumpulan Data
Untuk kebutuhan perancangan maka dibutuhkan data-data berupa data primer dan
sekuder. Pengumpulan data dilakukan dengan melakukan observasi langsung
dilapangan serta mengumpulkan data dari sumber terkait. Adapun data sekunder
dan primer yang dimaksud yaitu :
1. Data Sekunder
a. Kondisi eksisting lapangan (Luas wilayah dan Topografi)
Data kondisi eksisting lapangan disekitar mata air, dibutuhkan untuk menentukan
lokasi unit pengolahan air minum.
b. Data Civitas Akademika Universitas Sumatera Utara
Civitas akademika Universitas Sumatera Utara merupakan target pemasaran air
minum dalam kemasan. Data ini diperlukan untuk menghitung debit yang akan
diolah untuk memenuhi kebutuhan pasar.
Data civitas akademika yang dimasukan dalam target pemasaran adalah mahasiswa,
dosen dan pegawai. Data didapat dari peta usu yang didownload di http://usu.ac.id.
Kemudian setiap mahasiwa, dosen dan pegawai diprakirakan konsumsi air minum
dalam kemasannya berdasarkan asumsi kehadiran dan asumsi kebutuhan air minum
dalam kemasan berdasarkan kategori konsumen di Universitas Sumatera Utara.
2. Data Primer
a. Kualitas Air Baku
Penyediaan air bersih, selain kuantitasnya, kualitasnya pun harus memenuhi
standar yang berlaku. Dalam hal air bersih, sudah merupakan praktek
umum bahwa dalam menetapkan kualitas dan karakteristik dikaitkan dengan
suatu baku mutu air tertentu (standar kualitas air). Untuk mendapatkan
karakteristik air baku maka dilakukan pengujian secacara In-Situ dan uji
laboratorium. Uji in-situ dilakukan dengan alat Lutron WA-2015 dan Lutron
Universitas Sumatera Utara
III-5
TU-2016. Parameter yang diuji secara in-situ yaitu suhu, kekeruhan, TDS dan
pH.
Pada uji laboratorium terdapat beberapa parameter fisika dan kimia yang di uji
sesuai dengan baku mutu Permenkes 492 tahun 2010 tentang persyaratan
kualitas air minum. Pengujian dilakukan di BTKLPP Medan. Parameter yang
diuji dapat dilihat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Parameter Uji Laboratorium
Bau Amonia Nikel
Rasa Besi Selenium
Total Padatan Terlarut (TDS) Mangan Alumunium
Warna Seng Natrium
Kekeruhan Kadmium Kromium
Suhu Amonia Nikel
pH Timbal Flourida
Nitrit Air Raksa Sulfat
Klorida Arsen Nitrat
Kesadahan (CaCO3) Barium Sianida
pH Tembaga Detergen
Nitrit Timbal Zat Anorganik
b. Debit Air Baku
Pengukuran metode volume ini dilakukan dengan cara mencatat waktu yang
diperlukan untuk mengisi tempat ukur debit yang volumenya telah diketahui
(SNI 7831:2012). Debit dapat dihitung dengan persamaan beikut :
𝑄 = 𝑉
𝑡 .......................................................................................(3.1)
Dimana :
Q = Debit (m3/s)
V = Volume air yang dimasukkan ke dalam bak selama t detik (m3)
t = Waktu yang dibutuhkan untuk memasukkan fluida (detik)
Universitas Sumatera Utara
III-6
Pengukuran debit alternatif dengan menggunakan pelampung, stopwatch, dan
mistar. Cara pengukurannya yaitu dengan menentukan bidang aliran yang akan
diukur menjadi satuan luas, lalu mengukur kecepatan aliran dengan cara
menghanyutkan pelampung yang diukur dengan stopwatch. Lalu hitunglah
besarnya debit dengan cara mengkalikan luas dengan kecepatan aliran (Asdak,
1995).
Q = v . A.......................................................................................(3.2)
dimana : Q = Debit aliran (liter/detik)
v = Kecepatan aliran (m/detik)
A = Luas bidang aliran (𝑚2)
3.2.1.3 Cara Pengoperasian Alat Ukur Kualitas Air
Uji in-situ dilakukan dengan alat Lutron WA-2015 dan Lutron TU-2016. Parameter
yang diuji secara in-situ yaitu suhu, kekeruhan, TDS dan pH. Berikut adalah metode
pengoperasian alat ukur kualitas air secara singkat.
1. Turbiditimeter
Prinsip umum dari alat turbidimeter adalah sinar yang datang mengenai suatu
partikel ada yang diteruskan dan ada yang dipantulkan, maka sinar yang diteruskan
digunakan sebagai dasar pengukuran. Alat akan memancarkan cahaya pada media
atau sampel, dan cahaya tersebut akan diserap, dipantulkan atau menembus media
tersebut. Cahaya yang menembus media akan diukur dan ditransfer ke dalam
bentuk angka. Sebelum digunakan alat harus dikalibrasi terlebih dahulu. Berikut
adalah cara kalibrasi alat Lutron TU-2016.
a. Siapkan larutan kalibrasi 0 NTU dan 100 NTU.
b. Hidupkan alat dengan menekan tombol PWR.
c. Tekan tombol CAL selama 10 dekit hingga terdapat tulisan 0,00 di layar
d. Masukkan larutan 0 NTU
e. Setelah selesai kalibrasi larutan 0 NTU, di layar akan terdapat tulisan 100.
f. Masukkan larutan 100 NTU
Universitas Sumatera Utara
III-7
g. Setelah selesai dikalibrasi, maka alat turbidimeter dapat digunakan dengan
sampel yang ingin diuji kekeruhannya.
2. Alat ukur pH, DO, Suhu dan TDS.
Alat yang digunakan dalam pengujian ini yaitu alat Lutron WA-2015. Alat ini
menggunakan probe sesuai dengan parameter yang ingin diuji. Dalam pengujian
yang dilakukan dilapangan digunakan oxygen probe, conductivity probe,
temperature probe dan pH. Berikut adalah cara penggunaan alat Lutron WA-2015
secara singkat.
a. Masukan probe sesuai parameter yang ingin diuji kedalam alat.
b. Ubah mode alat kedalam paramater yang ingin diuji.
c. Air sampel yang diuji dimasukkan kedalam gelas ukur atau suatu wadah.
d. Masukkan probe kedalam wadah tersebut hingga pengukuran dilayar stabil dan
tidak berubah-ubah lagi.
3.2.3 Perancangan
Seluruh data atau informasi yang telah terkumpul kemudian diolah atau dianalisis
dan disusun untuk mendapatkan perancangan instalasi air minum dalam kemasan
yang dapat memenuhi baku mutu serta efisien. Gambar 3.5 merupakan gambaran
umum unit yang akan dirancang untuk memenuhi kriteria perancangan instalasi air
minum dalam kemasan.
Universitas Sumatera Utara
III-8
Untuk memudahkan penulis dalam melaksanakan perancangan ini, penulis juga
menggunakan metode bentuk diagram alir dari tahap persiapan, proses
pengumpulan data, hingga proses perancangan dan penulisan laporan beserta data
data yang dibutuhkan dalam perancangan. Diagram alir tersebut dapat dilihat pada
Gambar 3.6.
Tangki Penampung
Carbon Filter
Sand Filter
Membran Filter
Reverse Osmosis Ultrafiltrasi
Ultraviolet
Air Baku
Output
Gambar 3.5 Diagram Alir Perancangan
Bak Penampung
Tangki Penampung
Mesin Filling
Universitas Sumatera Utara
III-9
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Perumusan Masalah
Data Primer
1. Kualitas Air Baku
2. Data Debit Air Baku
Studi literatur
Mulai
Gambar 3.6 Diagram Alir Penulisan Laporan
Perhitungan Kebutuhan Pasar
Pengumpulan Data
Perhitungan Desain
Penyusunan Laporan
Data Sekunder
1. Data Topografi
2. Data Jumlah Sivitas Akademika USU
Universitas Sumatera Utara
IV-1
BAB IV
KONDISI EKSISTING DAN KAPASITAS PRODUKSI
4.1 Kondisi Topografi di Sekitar Sumber Air Baku di Kebun Tambunan
Beda ketinggian area mata air dengan bidang datar di area patok BPN yaitu 45 m.
Jarak dari bidang datar yaitu area patok BPN menuju ke area sumber mata air sejauh
80 m. Profil memanjang dari area patok BPN menuju ke area bibir sungai dapat
dilihat pada Gambar 4.1. Untuk peta topografi daerah sekitar mata air dapat dilihat
pada Lampiran 1.
Gambar 4.1 Profil Memanjang Area Sekitar Sumber Mata Air
4.2 Debit Pada Sumber Air Baku di Kebun Tambunan
4.2.1 Pengukuran Debit Dengan Metode Volume
Pengukuran metode volume ini dilakukan dengan cara mencatat waktu yang
didiperlukan untuk mengisi tempat ukur debit yang volumenya telah diketahui (SNI
7831:2012). Dikarenakan dasar aliran yang berbatu dan menurun dan tidak
memungkinkan aliran mata air untuk dibuat pancuran. Maka aliran ditampung
terlebih dahulu menggunakan kantung plastik kemudian dipindahkan ke dalam
wadah yang telah diketahui volumenya.
Rumus yang digunakan untuk menghitung volume wadah adalah sebagai berikut :
𝑉 = 1
3 𝜋 𝑡 (𝑅2 + 𝑅𝑟 + 𝑟2).............................................................................(4.1)
Universitas Sumatera Utara
IV-2
Keterangan : t = tinggi tempat ukur debit (cm)
R = Jari jari atas tempat ukur debit (cm)
r = Jari jari bawah tempat ukur debit (cm)
Volume total tempat ukur debit :
𝑉 = 1
3 𝜋 𝑡 (𝑅2 + 𝑅𝑟 + 𝑟2)
𝑉 = 1
3 3,14 𝑥 23 (292 + (29 𝑥 20) + 202)
𝑉 = 43837,54 𝑐𝑚3 = 43,84 𝐿
Pengukuran dilakukan dengan durasi 1 detik, setelah 1 detik air dipindahkan ke
ember untuk dilihat volumenya. Hasil pengukuran debit menggunakan metode
volume dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Pengukuran Debit Mata Air Metode Tampung
No Tinggi Wadah Saat Percobaan
Waktu Tinggi Air (cm) Volume Air (cm3)
1 1 detik 8,2 15.579,26
2 1 detik 9,3 17.669,16
3 1 detik 10,3 19.569,07
4 1 detik 10,2 19.379,08
5 1 detik 9,7 18.429,12
6 1 detik 10,2 19.379,08
7 1 detik 9,8 18.619,11
8 1 detik 8,7 16.529,21
9 1 detik 8 15.199,28
10 1 detik 10,4 19.759,06
11 1 detik 9 17.099,19
12 1 detik 10,1 19.189,09
13 1 detik 8,7 16.529,21
14 1 detik 10,3 19.569,07
15 1 detik 10,4 19.759,06 Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
Dari 15 kali pengukuran diatas maka didapat debit rata – rata 18,15 Liter/detik
Universitas Sumatera Utara
IV-3
4.2.2 Pengukuran Debit Dengan Metode Kecepatan Aliran
Pengukuran debit dengan metode kecepatan aliran merupakan proses pengukuran
dan perhitungan kecepatan aliran, kedalaman dan lebar aliran serta perhitungan luas
penampang basah untuk menghitung debit dan pengukuran tingggi muka airnya
(Asdak, 1995). Rumus yang digunakan adalah :
𝑄 = ∑ (𝐴 𝑥 𝑉) .......................................................................................(4.2)
Keterangan : Q = debit (m3/det)
A = luas bagian penampang basah (m2)
V = kecepatan aliran rata-rata pada luas bagian penampang basah
(m/det).
Debit diukur menggunakan media tinta, dikarenakan dasar aliran berbatu dan tidak
rata. Hasil pengukuran dengan metode kecepatan aliran dapat dilihat pada Tabel
4.2.
Tabel 4.2 Pengukuran Debit Mata Air Metode Kecepatan Aliran
Vr (m/dtk) A
r (m
2
) Q (m3
/dtk) Q (l/dtk)
0.86 0.021 0.018 18.154
Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
4.3 Kualitas Air Pada Sumber Air Baku
Kualitas air perlu diketahui untuk dapat memperkirakan jenis instalasi yang
diperlukan untuk mengolah air agar siap digunakan. Sumber air baku yang
digunakan untuk air minum dalam kemasan (AMDK) yaitu air mata air Kebun
Tambunan Universitas Sumatera Utara. Sumber air baku tersebut telah di uji
kualitas fisik dan kimianya baik secara in-situ dan uji laboratorium. Pengujian
secara in-situ dilakukan di lokasi sumber air baku dengan alat ukur kualitas air. Uji
laboratorium dilakukan melalui pemeriksaan di Balai Teknik Kesehatan
Lingkungan dan Pengendalian Penyakit (BTKLPP) terhadap sampel sumber air
yang diperoleh di lapangan.
Universitas Sumatera Utara
IV-4
4.3.1 Uji Kualitas Air Baku Secara In-Situ
Pengujian dilakukan menggunakan alat Lutron WA-2015 dan Lutron TU-2016
yang telah dikalibrasi terlebih dahulu. Hasil pengujian dibandingkan dengan baku
mutu PERMENKES 492 tahun 2010 tentang persyaratan kualitas air minum dan
SNI 3552-2006 tentang air minum dalam kemasan. Untuk hasil pengujian In-Situ
dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran In-Situ
No Parameter Hasil Baku Mutu
Satuan Keterangan
Permenkes
492/2010
SNI 3552-
2006
1 pH 6,90 6,5 - 8,5 6,0 - 8,5 -
Memenuhi baku
mutu
2
TDS (Total
Dissolved Solid) 98 500 500 mg/l
Memenuhi baku
mutu
3
DO ( Dissolved
Oxygen) 5,9 - - mg/l -
4 Suhu 25 - 28,3 Suhu udara ±3 - °C -
5 Kekeruhan 0,19 5 1,5 NTU
Memenuhi baku
mutu Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
4.3.2 Uji Laboratorium Kualitas Air Baku
Sampel diambil pada tanggal 20 Maret 2018, pengujian sampel dilakukan di
laboratorium BTKLPP Medan. Pengujian sampel di laboratorium dilakukan selama
20 hari kerja. Hasil pengujian dibandingkan dengan baku mutu PERMENKES 492
tahun 2010. Untuk hasil pengujian laboratorium dapat dilihat di Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Hasil Uji Laboratorium
No Parameter Satuan Baku Mutu Hasil Analisa Keterangan
A Fisika
1 Bau - Tidak
Berbau
Tidak Berbau Memenuhi baku mutu
2 Rasa - Tidak Berasa Tidak Berasa Memenuhi baku mutu 3 Total Padatan
Terlarut (TDS)
mg/l 500 157 Memenuhi baku mutu
4 Warna Skala
TCU
15 <0,2 Memenuhi baku mutu
5 Kekeruhan NTU 5 0,92 Memenuhi baku mutu 6 Suhu °C Suhu Udara
±3
24 Memenuhi baku mutu
Universitas Sumatera Utara
IV-5
No Parameter Satuan Baku Mutu Hasil Analisa Keterangan
B Kimia
1 Nitrit mg/l 3 0,0019 Memenuhi baku mutu 2 Klorida mg/l 250 0,6248 Memenuhi baku mutu 3 Kesadahan
(CaCO3)
mg/l 500 68 Memenuhi baku mutu
a. Kimia Anorganik
1 Besi mg/l 0,3 0,00084 Memenuhi baku mutu 2 Mangan mg/l 0,4 0,00044 Memenuhi baku mutu 3 Seng mg/l 3 0,00023 Memenuhi baku mutu 4 Kadmium mg/l 0,003 0,00009 Memenuhi baku mutu 5 Timbal mg/l 0,01 0,00022 Memenuhi baku mutu 6 Barium mg/l 0,7 0,00029 Memenuhi baku mutu 7 Tembaga mg/l 2 0,00003 Memenuhi baku mutu 8 Nikel mg/l 0,07 0,00016 Memenuhi baku mutu 9 Alumunium mg/l 0,2 0,2128 Memenuhi baku mutu 10 Natrium mg/l 200 7,28243 Memenuhi baku mutu 11 Kromium mg/l 0,05 0,00005 Memenuhi baku mutu 12 Flourida mg/l 1,5 0,28 Memenuhi baku mutu 13 Sianida mg/l 0,07 0,003 Memenuhi baku mutu b. Kimia Organik
1 Detergen mg/l 0,05 <0,05 Memenuhi baku mutu 2 Zat Anorganik mg/l 10 4,108 Memenuhi baku mutu
Sumber : BTKLPP Medan,2018
4.4 Civitas Akademika Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara terdiri dari 15 Fakultas, dan 164 Program Studi yang
didalamnya terdapat Mahasiswa, Dosen, Pegawai, dan Staff akademik lainnya.
Berikut ini adalah Jumlah civitas akademika USU tahun 2018 yang dapat dilihat
pada Table 4.5.
Tabel 4.5 Jumlah Civitas Akademika Universitas Sumatera Utara
Fakultas Total
Mahasiswa Dosen Pegawai
FK 6.130 367 118
FH 4.585 120 70
FP 3.974 156 65
FT 4.539 228 92
FEB 6.743 114 54
FKG 1.877 104 79
FIB 4.851 178 42
FMIPA 4.043 170 54
Universitas Sumatera Utara
IV-6
Sumber : http://buku-el.usu.ac.id/2018/01/06/buku-panduan-2/#dflip-df_289/1/
Berdasarkan Tabel 4.5, maka dapat disimpulkan bahwa total seluruh mahasiswa
adalah 52.440 orang, total seluruh dosen adalah 1.504 orang, dan total seluruh
pegawai adalah 1.962 orang.
4.5 Target Pasar dan Kapasitas Produksi AMDK
Analisis aspek pasar meliputi prakiraan kebutuhan air minum dalam kemasan di
daerah kampus Universitas Sumatera Utara. Dalam penelitian kali ini, sesuai
dengan batasan masalah pada Bab I yaitu mengenai target pemasaran hanya ditinjau
pada civitas akademika USU. Maka dari itu penulis mengumpulkan data kebutuhan
konsumsi air minum dalam kemasan di beberapa sampel kantor, fakultas, dan
kantin-kantin yang berada dalam kawasan kampus USU. Serta memprakirakan
kebutuhan air minum dalam kemasan mingguan kemudian di hitung kebutuhan
harian dari jumlah kebutuhan per minggu.
4.5.1. Prakiraan Kebutuhan Air Minum Dalam Kemasan di Daerah Sasaran
Kebutuhan air minum dalam kemasan dihitung melalui pendekatan kebutuhan air
minum rata-rata setiap orang per hari yaitu 2 liter/hari. Diasumsikan yaitu
kebutuhan air minum di Universitas Sumatera Utara terpenuhi oleh produk air
minum dalam kemasan sebesar 60%. Penulis mengasumsikan persentase dosen
yang hadir ke kampus adalah 40% dari jumlah dosen dikarenakan dosen tidak setiap
hari berada dikampus, dosen biasanya hadir dikampus untuk mengisi kuliah, rapat
maupun keperluan lainya. Untuk kehadiran mahasiswa setiap harinya 55% dari
Fakultas Total
Mahasiswa Dosen Pegawai
FISIP 4.436 113 54
FKM 3.344 59 41
FARMASI 1.488 72 41
F.PSI 1.026 59 30
F.KEP 1.445 40 35
FASILKOM 2.042 34 32
F.KEHUTANAN 806 34 13
TOTAL 52.440 1.504 1.962
Universitas Sumatera Utara
IV-7
jumlah mahasiwa karena tidak setiap hari dalam seminggu mahasiswa hadir ke
kampus untuk kuliah, mahasiwa juga biasanya tidak banyak menghabiskan waktu
di kampus dalam sehari. Kehadiran pegawai 90% dari seluruh pegawai karena
hampir setiap hari dalam seminggu pegawai wajib hadir untuk memenuhi urusan
administrasi, kebersihan, maupun tugas lain pegawai tersebut, pegawai juga
menghabiskan waktu lebih banyak di kampus jika di bandingkan dengan dosen dan
mahasiwa. Perkiraan kehadiran setiap harinya dapat dilihat pada tabel 4.6.
Tabel 4.6 Asumsi Kehadiran Civitas Akademika USU
No. Kehadiran setiap hari Persentase
1. Dosen 40%
2. Mahasiswa 55%
3. Pegawai 90%
Sumber: Hasil Analisis, 2018
Selain itu, penulis juga mengasumsikan dosen hanya memenuhi kebutuhan air
minum kemasan harianya dikampus sebanyak 40%, mahasiswa sebanyak 50% dan
pegawai sebanyak 70%. Penulis mengasumsikan berdasarkan waktu rata-rata
dosen, mahasiswa, maupun pegawai berada di kampus. Untuk asumsi kebutuhan
AMDK berdasarkan kategori konsumen dapat dilihat pada tabel 4.7.
Tabel 4.7 Asumsi Kebutuhan AMDK Berdasarkan Kategori Konsumen
No. Kebutuhan AMDK di Kampus per hari Persentase
1. Dosen 40%
2. Mahasiswa 50%
3. Pegawai 70%
Sumber: Hasil Analisis, 2018
Maka berdasarkan asumsi-asumsi diatas dapat disimpulkan bahwa kebutuhan air
minum dalam kemasan orang/liter/hari di Universitas Sumatera Utara dapat dilihat
pada Tabel 4.8.
Universitas Sumatera Utara
IV-8
Tabel 4.8 Kebutuhan AMDK Civitas Akademika USU (liter/tahun)
No. Kategori
Konsumen
Jumlah
(orang)
Kebutuhan Air Minum
liter/hr liter/tahun
1. Dosen 1.504 289 69.304
2. Mahasiswa 52.440 17.305 4.153.248
3. Pegawai 1.952 1.476 354.171
Total 55.896 19.070 4.576.723 Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
Dalam penelitian ini, produk air minum dalam kemasan yang dipasarkan pada
Kawasan kampus USU berupa galon 19 L, botol 600 mL, dan gelas 240 mL. Maka
setelah dilakukannya survei penjualan air minum dalam kemasan di kawasan
Universitas Sumatera Utara, penjualan masing-masing jenis air minum dalam
kemasa dapat dilihat pada Tabel 4.9.
Tabel 4.9 Konsumsi Jenis-Jenis AMDK di Kampus USU (liter/tahun)
No. Kemasan Unit/minggu Unit per tahun Liter per tahun
1. Galon 4.447 213.456 4.055.664
3. Botol 600 ml 8.628 414.144 248.486,40
4. Cup (gelas) 20.736 995.328 238.878,72
Total 4.543.029 Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
Selanjutnya untuk target pemasaran, penulis merencanakan 70% dari kebutuhan air
minum di kawasan Universitas Sumtera Utara terpenuhi. Untuk lebih jelasnya dapat
dilihat pada Tabel 4.10.
Tabel 4.10 Target Pemasaran AMDK di Kampus USU
No. Kategori
Konsumen
Jumlah
(orang)
Target Penjualan AMDK 70%
liter/hr liter/tahun
1. Dosen 1.504 202 48.513
2. Mahasiswa 52.440 12.114 2.907.274
3. Pegawai 1.952 1.033 247.920
Total 55.896 13.349 3.203.706 Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
4.5.2 Kapasitas Produksi Mesin AMDK
Kebutuhan harian untuk pangsa pasar Universitas Sumatera Utara adalah sebesar
13.349 liter/ hari. Mesin AMDK direncanakan akan di distribusikan ke area-area
yang dilewati saat proses distribusi yaitu wilayah Langkat hingga ke Universitas
Sumatera Utara, namun untuk tahap awal hanya untuk kebutuhan pasar Universitas
Sumatera Utara saja. Oleh karena itu direncanakan kapasitas mesin AMDK
Universitas Sumatera Utara
IV-9
direncanakan sebesar 2 kali kebutuhan USU yaitu 4.000 liter/jam. Instalasi
pengolahan AMDK direncanakan akan bekerja selama 8 jam setiap harinya selama
5 hari kerja. Volume yang dhasilkan pengolahan AMDK dapat dilihat pada Tabel
4.11 berikut.
Tabel 4.11 Kapasitas efektif produksi AMDK
No. Uraian Volume
Liter / jam liter /hari kerja liter / tahun kerja
1. Kapasitas Mesin 4.000 32.000 7.680.000
Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
4.6 Rencana Produksi dan Harga AMDK
Berdasarkan tabel 4.9 tentang konsumsi jenis-jenis AMDK kampus USU liter/hari,
maka rencana produksi AMDK untuk daerah Universitas Sumatera Utara dapat
dilihat pada Tabel 4.12.
Tabel 4.12 Persentase Produksi AMDK
No. Kemasan
(unit)
Persentase
Kemasan Produksi (liter)
Produksi
(Unit)
1 Galon 19 L 85% 3.400 179
2 Botol 600 mL 10% 400 667
3 Botol 330 mL 5% 200 606
Total 100% 4.000 1.679
Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
Berdasarkan harga AMDK yang beredar di pasaran dan rata rata biaya produksi.
Maka rencana harga dan laba penjualan AMDK dapat dilihat pada Tabel 4.13.
Tabel 4.13 Rencana Harga dan Laba Penjualan AMDK
No. Kemasan
(unit)
Harga
(Rp/unit)
Harga
Rp/liter
Harga
Rp/Pack
Biaya
Produksi
Rp/Pack
Laba
Rp/Pack
1 Galon 19 L 10000 526 10.000 4.000 6.000
2 Botol 600
mL 1500 2.500 36.000 31.000 5.000
3 Botol 330
mL 1000 3.000 24.000 20.000 4.000
Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
Universitas Sumatera Utara
IV-10
4.7 Analisa Break Even Point (BEP)
Dalam menganalisa BEP dianggap bahwa biaya operasional telah termasuk dalam
biaya produksi dan produk seluruhnya terjual sesuai target pasar. Analisa BEP di
asumsikan dengan modal awal Rp.3.700.000.000 untuk target pasar Universitas
Sumatera Utara dan Rp.5.000.000.000 untuk target pasar 2 kali Universitas
Sumatera Utara.
Modal digunakan untuk pembangunan pabrik, pembersihan lahan, dan alat alat
operasional untuk kebutuhan produksi AMDK. Penambahan modal untuk target
pasar 2 kali Universitas Sumatera Utara dialokasikan untuk penambahan unit
distribusi, biaya operasional dan peralatan lain yang diperlukan untuk
meningkatkan kapasitas produksi. Untuk perhitungan laba pertahun dari hasil
produksi adalah sebagai berikut.
1. Target pasar Universitas Sumatera Utara
Untuk target pasar Universitas Sumatera Utara target produksi yang direncanakan
adalah sebesar 1.669 liter/ jam. Untuk rencana jenis AMDK yang akan diproduksi
dapat dilihat pada Tabel 4.14.
Tabel 4.14 Rencana Produksi AMDK untuk Target Pasar USU
No. Kemasan
(unit)
Persentase
Kemasan
Produksi
(liter)
Produksi
(Unit)
Produksi
(Pack
/jam)
Pack
per hari
1 Galon 19 L 85% 1.419 75 75 600
2 Botol 600
mL 10% 167 278
12 93
3 Botol 330
mL 5% 84 253
11 84
Total 100% 1.669 606 97 777 Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
AMDK jenis botol 600 ml dalam satu pack berjumlah 24 botol, sedangkan AMDK
jenis botol 330 ml dalam satu pack berjumlah 24 botol. Keuntungan yang diperoleh
dari produksi AMDK berdasarkan tabel 4.14, dapat dilihat pada tabel 4.15.
Universitas Sumatera Utara
IV-11
Tabel 4.15 Laba Produksi AMDK untuk Target Pasar USU
No. Kemasan
(unit)
Produksi
Harian Laba Harian Laba Mingguan Laba Tahunan
1 Galon 19 L 600 Rp.3.600.000,00 Rp.18.000.000,00 Rp.864.000.000,00
2 Botol 600
mL 93 Rp.463.611,11 Rp.2.318.055,56 Rp.111.266.666,67
3 Botol 330
mL 84 Rp.337.171,72 Rp.1.685.858,59 Rp.80.921.212,12
Total Laba Tahunan Rp.1.056.187.878,79
Dari laba yang dihasilkan pada tabel 4.15 maka dapat diprakirakan break event
point (BEP) terjadi pada 3,5 tahun produksi dengan target pasar Universitas
Sumatera Utara. Berikut adalah skema break event point (BEP) yang dapat dilihat
pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Skema Break Event Point Untuk Pasar USU
Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
Sumber: Hasil perhitungan, 2018
3,7 M
1,01 M 1,01 M 1,01 M
Rupiah
Tahun 5 4 3 2 1 0 BEP
Pada 3,5 Tahun
Keterangan :
: Investasi
: Laba
1,01 M 1,01 M
Universitas Sumatera Utara
IV-12
Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
2. Target pasar 2 kali Universitas Sumatera Utara
Untuk target pasar Universitas Sumatera Utara target produksi yang direncanakan
adalah sebesar 4.000 liter/ jam. Untuk rencana jenis AMDK yang akan diproduksi
dapat dilihat pada tabel 4.16.
Tabel 4.16 Rencana Produksi AMDK untuk Dua Kali Target Pasar USU
No. Kemasan
(unit)
Persentase
Kemasan Produksi (liter)
Produksi
(Unit)
1 Galon 19 L 85% 3.400 179
2 Botol 600 mL 10% 400 667
3 Botol 330 mL 5% 200 606
Total 100% 4.000 1.679
Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
AMDK jenis botol 600 ml dalam satu pack berjumlah 24 botol, sedangkan AMDK
jenis botol 330 ml dalam satu pack berjumlah 24 botol. Keuntungan yang diperoleh
dari produksi AMDK berdasarkan tabel 4.16, dapat dilihat pada tabel 4.17 berikut.
Tabel 4.17 Laba Produksi AMDK untuk Dua Kali Target Pasar USU
No. Kemasan
(unit)
Produksi
Harian Laba Harian Laba Mingguan Laba Tahunan
1 Galon 19 L 1432 Rp.8.589.473,68 Rp.42.947.368,42 Rp.2.061.473.684,21
2 Botol 600 mL 222 Rp .1.111.111,11 Rp.5.555.555,56 Rp.266.666.666,67
3 Botol 330 mL 202 Rp.808.080,81 Rp.4.040.404,04 Rp.193.939.393,94
Total Laba Tahunan Rp.2.522.079.744,82
Dari laba yang dihasilkan pada Tabel 4.17 maka dapat diprakirakan break event
point (BEP) terjadi pada 1,9 tahun produksi dengan target pasar dua kali Universitas
Sumatera Utara. Berikut adalah skema break event point (BEP) yang dapat dilihat
pada Gambar 4.3.
Universitas Sumatera Utara
IV-13
Gambar 4.3 Skema Break Event Point Untuk Dua Kali Pasar USU
Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
5 M
Rupiah
Tahun 5 4 3 2 1 0
BEP
Pada 1,9 Tahun Keterangan :
: Investasi
: Laba
2,43 M 2,43 M 2,43 M 2,43 M 2,43 M
Universitas Sumatera Utara
V-1
BAB V
ANALISA DAN PERHITUNGAN PERANCANGAN
5.1 Rencana Pengolahan Air Minum Dalam Kemasan
Sistem pengolahan air minum harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
memenuhi syarat kualitas, kuantitas, dan kontinuitas dalam penyediaan air minum.
Maka dari itu perlu direncanakan sistem perpipaan dari sumber mata air hingga
sampai ke pabrik air minum dalam kemasan.
Setelah itu langkah selanjutnya adalah membuat sketsa jalur pipa dan sketsa bak
penampungan air. Sketsa ini adalah bagian dari proses desain yang penting, dimana
besar diameter pipa dan jenis pipa yang digunakan mempengaruhi headloss yang
dihasilkan. Serta proses perjalanan air di bak penampungan sebelum akhirnya
didistribusikan ke unit pengolahan AMDK untuk diolah menjadi AMDK siap
konsumsi. Terdapat tiga alternatif pengolahan air minum dalam kemasan yaitu
1. Pada alternatif I air baku diproses menggunakan sand filter, carbon filter,
dan unit ultrafiltrasi kemudian air diproses melalui unit reverse osmosis.
Setelah melalui proses tersebut kemudian dilakukan desinfeksi dengan
sinar ultraviolet.
2. Pada alternatif II air baku diproses menggunakan sand filter dan carbon
filter, kemudian air diproses melalui unit reverse osmosis. Setelah melalui
proses tersebut kemudian dilakukan desinfeksi dengan sinar ultraviolet.
3. Pada alternatif III air baku diproses menggunakan sand filter dan carbon
filter, kemudian air diproses melalui unit ultrafiltrasi. Setelah melalui
proses tersebut kemudian dilakukan desinfeksi dengan sinar ultraviolet.
Untuk ilustrasi alur proses pengolahan alternatif I-III, diagram alir alternatif proses
pengolahan tersebut dapat dilihat pada Gambar 5.1-5.3.
Universitas Sumatera Utara
V-2
Keterangan :
Gambar 5.1 Diagram Alir Proses Pengolahan Air Alternatif II Sumber : Hasil Perencanaan, 2018
Air Baku
Air Hasil Pengolahan
Air Buangan
Universitas Sumatera Utara
V-3
Keterangan :
Gambar 5.2 Diagram Alir Proses Pengolahan Air Alternatif II Sumber : Hasil Perencanaan, 2018
Air Baku
Air Hasil Pengolahan
Air Buangan
Universitas Sumatera Utara
V-4
Keterangan :
Air Baku
Air Hasil Pengolahan
Air Buangan
Gambar 5.3 Diagram Alir Proses Pengolahan Air Alternatif III Sumber : Hasil Perencanaan, 2018
Universitas Sumatera Utara
V-5
Air dari sumber mata air ditangkap menggunakan pipa dengan diameter 6” untuk
dialirkan ke bak penampungan, pipa 6” digunakan agar air pada mata air dapat
tertangkap seluruhnya, kemudian secara gravitasi dialirkan menuju ke bak
penampungan. Lalu didalam bak penampungan air ditampung sebelum nantinya
dialirkan ke pabrik AMDK menggunakan pipa dengan diameter 2” menuju proses
pengolahan. Pemilihan diamater pipa 2” berdasarkan perhitungan trial and error,
untuk mendapatkan headloss terkecil. Sketsa perpipaan dan bak penampungan
dapat dilihat pada Gambar 5.4.
Gambar 5.4 Sketsa perpipaan dan bak penampungan Sumber : Hasil Perencanaan, 2018
Aliran mata air
menuju sungai
Penyokong pipa
Pipa Intake 6”
Pipa 2”
Menuju Pabrik
Universitas Sumatera Utara
V-6
Pada pengolahan reverse osmosis diperkirakan memiliki recovery rate 40% maka
dibutuhkan air baku sebesar 10 m3 untuk menghasilkan air hasil olahan sebesar 4
m3. Berikut adalah perhitungan bak penampung.
Debit Mata Air = 18,15 l/detik
Debit yang dibutuhkan = 2,77 l/detik
Waktu detensi (Dirjen Cipta Karya) = 5 – 15 menit (digunakan 15 menit)
Diameter pipa intake = 6 inch
Diameter pipa outlet = 2 inch
Maka perhitungan dimensi bak penampung adalah sebagai berikut.
Vbak penampung = Debit kebutuhan x Waktu Detensi
= 2,77 liter/detik x 900 detik
= 2.493 liter ≈ 2,5 m3
Bak penampung diletakkan dibawah bangunan dengan atap pelindung agar air tidak
terganggu oleh air hujan, sampah organik seperti daun-daun dan ranting pohon.
Sketsa atap pelindung bak penampungan dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Untuk gambar desain bak penampung dapat dilihat di Lampiran 2.
5.2 Perhitungan Head Loss dan Penentuan Jenis Pompa.
Berdasarkan Gambar 4.1 profil memanjang daerah sekitar mata air diketahui bahwa
beda ∆H = 45 m, dan L = 80 m. Maka, jarak dari area mata air menuju ke pabrik
AMDK adalah
P = √452 + 802 = 92 m
Jalur menuju ke pabrik AMDK dari area mata air tidak seluruhnya dapat dilewati
pipa. Oleh karena itu dibutuhkan penambahan safety factor penambahan panjang
pipa sebesar 1,6 kali jarak dari area mata air ke pabrik AMDK. Penambahan
panjang pipa berdasarkan asumsi setelah observasi di lapangan. Maka panjang pipa
adalah
𝑃𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑖𝑝𝑎 = 1,6 𝑥 92 𝑚 = 147,2 ≈ 150𝑚
Pipa yang dibutuhkan untuk mengalirkan air dari bak penampung menuju ke pabrik
AMDK adalah sepanjang 150 m. Sedangkan material pipa yang digunakan adalah
Universitas Sumatera Utara
V-7
berjenis galvanis untuk pipa terekspos dengan kekasaran permukaan dapat dilihat
pada Tabel 5.1.
Tabel 5.1 Nilai kekasaran permukaan pada jenis-jenis pipa
No Material e (mm) e (inch)
1 Beton 0.3 – 3.0 0.012 – 0.12
2 Besi tuang 0.26 0.010
3 Besi galvanis 0.15 0.006
5 Besi komersial 0.045 0.0018 Sumber : Streeter.dkk, 2002
Jumlah gate valve sebanyak 3 buah. Untuk asumsi jumlah total elbow long threaded
900 sebanyak 17 buah. Asumsi elbow berdasarkan pengamatan langsung
dilapangan, gate valve diletakkan pada intake dan outlet pada bak penampung serta
pada pipa outlet sebelum menuju ke proses pengolahan. Dengan Koefisien
kehilangan energi untuk setiap elbow sebesar 0,7 dan gate valve sebesar 0,15.
Debit yang dibutuhkan untuk pengolahan adalah sebagai berikut
Q = 10.000 liter/jam
Q = 10 𝑚3/jam
Q = 0,0027 𝑚3/detik,
Pipa yang digunakan dari bak penampungan menuju ke instalasi adalah pipa 2 inci
(60 mm)
V = 𝑄
𝐴
V = 4 . 0,0027 𝑚3/detik
3,14 .0,05082 𝑚² = 1,33 m/detik
1. Major Losses
Selanjutnya dicari Major Losses dari total pipa dengan data-data sebagai berikut
Panjang pipa (L) = 150 m
Kecepatan aliran (V) = 1,33 m/detik
Diameter pipa (D) = 0,0508 m
Percepatan gravitasi = 9,81 m/s²
Kekasaran permukaan ( e/D) = 0,00015 m/0,06 m = 0,0029
Universitas Sumatera Utara
V-8
Suhu air T = 20°C ʋ = 1 x 10−6 m²/detik
Nilai bilangan Reynold adalah NR = (1,33 x 0,0508) : 1 x 10−6 = 6,77 x 104
Gambar 5.5 Diagram Moody
Didapat nilai f dari Diagram Moody sebesar 0,027
Maka frictionloss Mayor (ℎ𝑓) adalah
ℎ𝑓 = 𝑓𝐿
𝑑 𝑉2
2𝑔
ℎ𝑓 = 0,027150
0,0508
1,332
2 . 9,81
ℎ𝑓 = 7,21 m
2. Minor Losses
- Elbow
Jumlah elbow (n) = 17
KL = 0,7
Maka frictionloss minor elbow (ℎ𝐿) adalah
Marks Reynolds Number independence
Universitas Sumatera Utara
V-9
ℎ𝐿 = 𝑛 𝑘𝐿 𝑉2
2𝑔
ℎ𝐿 = 17 . 0,7 .1,332
2 . 9,81
ℎ𝐿 = 0,362 m
- Gate Valve
Jumlah gate valve (n) = 3
KV = 0,15
Maka frictionloss gate valve (ℎ𝑣) adalah
ℎ𝑣 = 𝑛 𝑘𝑣 𝑉2
2𝑔
ℎ𝑣 = 3 . 0,15 .1,332
2 . 9,81
ℎ𝑣 = 0,014 m
Dari perhitungan frictionloss yang terjadi pada mayor dan minor adalah 7,21 +
0,362 + 0,014 = 7,586 m ≈ 8 m. Elevasi pada bak penampung adalah 0 m, dan
elevasi pada pabrik AMDK adalah 45 m (sesuai dengan beda tinggi elevasi), maka
berdasarkan persamaan Bernouli dapat disimpulkan bahwa.
LhhP
g
Vh
P
g
V 2
2
2
21
1
2
1
22
Total Headloss adalah = ∆H + frictionloss pipa = 45 m + 8 m = 53 m.
Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan Total Head 53 m dan Debit 10 m³/jam
menggunakan pipa dengan ukuran diameter 2 inchi. Maka jenis pompa yang
diperlukan adalah pompa dengan estimasi jumlah head ± 53 m untuk debit sebesar
10 m3. Spesifikasi pompa terpilih dapat dilihat pada Tabel 5.2.
Universitas Sumatera Utara
V-10
Tabel 5.2 Spesifikasi Pompa
Jenis Pompa Multistage Booster Pump
Dimensi 210mm x 199mm x 490mm
Kecepatan pompa untuk debit terpilih 3480 rpm
Material Stainless Steel
Sumber : Groundfos.com
Untuk grafik performa pompa dapat dilihat pada Gambar 5.6.
Gambar 5.6 Grafik Performa Pompa Sumber : Groundfos.com
Pada gambar 5.6 terdapat beberapa kurva yaitu
1. Kurva berwarna biru merupakan kurva performa pompa menunjukkan
performa maksimum pompa terhadap head dan debit yang mampu dipompa.
2. Kurva berwarna merah merupakan kurva sistem menunjukkan head dan
kapasitas debit yang sesuai dengan kondisi operasi yang diinginkan.
5.3 Unit Pengolahan Air Minum Dalam Kemasan
Sesuai dengan Peraturan Menteri Perindustrian RI Nomor:96/IND/PER/12/2011
tentang air minum dalam kemasan. Setiap pabrik pengolahan air minum dalam
kemasan harus memiliki prefilter, filter karbon aktif, mikrofilter dan desinfeksi.
Berikut adalah rencana pengolahan Air Minum Dalam Kemasan di Kebun
Tambunan USU.
Universitas Sumatera Utara
V-11
5.3.1 Sand Filter
Filter multimedia biasanya digunakan jika Silt Density Indeks (SDI) lebih besar
dari 3 atau kekeruhannya lebih besar dari 2 NTU. Biasanya Filter Multimedia ini
dipakai sebagai pre-treatment dari reverse osmosis atau ion exchange untuk
mencegah fouling / kebuntuan (Ohmi, 1993).
Filter dengan multimedia filter dirancang untuk menurunkan kekeruhan dan koloid.
Filter tersebut dapat menghilangkan partikel hingga 10 mikron. Jika ada koagulan
ditambahkan maka kemampuan menghilangkan partikelnya menurun hingga 1 – 2
mikron. Filter ini biasanya dapat mengeliminasi hingga 50% dari partikel 10 – 15
mikron. Kekeruhan maksimal untuk pretreatment ini sampai dengan 10 NTU, jika
lebih dari 10 NTU maka filter akan terlalu sering di backwash (Kucera, 2010).
Debit yang dibutuhkan untuk produksi ialah 10 m3/jam. Maka dipilih tabung filter
ukuran diameter 16 inch yang digunakan untuk menyimpan berbagai media filter
berupa silica sand dan gravel. Tabung filter ini terbuat dari bahan mild steel
berkekuatan tinggi, dapat digunakan untuk kapasitas laju air maksimal 10 m3/jam
pada proses pengolahan air. Untuk gambar tabung filter dapat dilihat pada gambar
5.9. Spesifikasi teknis tangki filter adalah sebagai berikut.
Spesifikasi Tabung Filter :
Material = Mild Steel
Outlet = 1,5 inch
Ukuran Diameter = 760 mm x 1200 mm
Volume = 1410 liter
Debit = 10 m3/jam
Media Filter = Silica Sand 275 kg
Media Filter Support = Gravel 75 kg
Pada tabung media terdapat satu pipa inlet, satu pipa outlet, serta satu pipa untuk
kebutuhan backwash. Terdapat juga manhole untuk mengganti media filter, serta
satu salurain pembuang dibawah media filter, untuk lebih jelasnya dapat dilihat
pada Gambar 5.7.
Universitas Sumatera Utara
V-12
Gambar 5.7 Tabung Sand Filter Sumber: http://banyuteknusantara.produkanda.com/sell/index.php?itemid=103269
5.3.2 Carbon Filter
Filter karbon merupakan metode karbon aktif dengan media granular (Granular
Activated Carbon) merupakan proses filtrasi yang berfungsi untuk menghilangkan
bahan-bahan organik, desinfeksi, serta menghilangkan bau dan rasa yang
disebabkan oleh senyawa-senyawa organik. Selain fungsi tersebut juga digunakan
untuk menyisihkan senyawa-senyawa organik dan menyisihkan partikel-partikel
terlarut (Saifudin 2005).
Debit yang dibutuhkan untuk produksi ialah 10 m3/jam. Dibutuhkan satu buah
tabung untuk filter carbon dengan kapasitas flowrate 10 m3/jam. Filter ini berisi 200
kg karbon aktif untuk menyisihkan senyawa organik dan menyisihkan partikel
terlarut. Untuk ilustrasi tangki carbon filter dapat dilihat pada Gambar 5.7, karena
tangki yang digunakan sejenis hanya berbeda dimensi dan media filternya saja.
Spesifikasi Tabung Filter :
Debit = 10 m3/jam
Material = Mild Steel
Dimensi = 700mm x 1220mm
Piping System = PVC atau Galvanis
Outlet = 1,5 inch
Universitas Sumatera Utara
V-13
Volume Tangki = 470 liter
Filter Media = Karbon Aktif 200 kg
5.3.3 Filtrasi Menggunakan Membran
Membran didefinisikan sebagai suatu media berpori, berbentuk film tipis, bersifat
semipermeabel yang berfungsi untuk memisahkan partikel dengan ukuran
molekuler (spesi) dalam suatu sistem larutan. Spesi yang memiliki ukuran yang
lebih besar dari pori membran akan tertahan sedangkan spesi dengan ukuran yang
lebih kecil dari pori membran akan lolos menembus pori membran (Kesting, RE,
2000).
Proses pemisahan dengan membran dapat terjadi karena adanya perbedaan ukuran
pori, bentuk, serta struktur kimianya. Membran demikian biasa disebut sebagai
membran semipermiable, artinya dapat menahan spesi tertentu, tetapi dapat
melewatkan spesi yang lainnya. Fasa campuran yang akan dipisahkan disebut
umpan (feed), hasil pemisahan disebut sebagai permeat (Pratomo, 2003).
a. Ultrafiltrasi
Proses membran Ultrafiltrasi (UF) merupakan upaya pemisahan dengan membran
yang menggunakan gaya dorong beda tekanan sangat dipengaruhi oleh ukuran dan
distribusi pori membran (Malleviale,1996). Proses pemisahan terjadi pada partikel-
partikel dalam rentang ukuran koloid. Membran ini beroperasi pada tekanan antara
1-5 bar dan batasan permeabilitasnya adalah 10 – 50 l/m2.jam.bar (Mulder, 1996).
b. Reverse Osmosis
Reverse osmosis merupakan proses pemisahan berbagai pencemar dari dalam air
dengan cara melewatkan air pada suatu membran yang bersifat semipermeabel,
kualifikasi jenis membran ini hanya melewatkan atom yang sangat kecil dan
kelompok atom seperti molekul air, molekul organik kecil, gas, serta ion yang telah
terhidrasi tidak mampu melewati membran.
Jika pada proses osmosis yang terjadi adalah perpindahan pelarut dari larutan yang
lebih encer (potensial kimia rendah) ke larutan yang lebih pekat (potensial kimia
tinggi), sedangkan pada proses reverse osmosis yang terjadi adalah sebaliknya;
pelarut dipaksa berpindah dari larutan pekat ke larutan yang lebih encer dengan
bantuan tekanan. Umumnya besar tekanan yang diberikan minimal 3 kali lipat
Universitas Sumatera Utara
V-14
tekanan osmosis larutan. Karena pori membran yang digunakan sangat kecil,
mendekati dense, maka mekanisme pemisahan yang terjadi tidak berdasarkan
ukuran molekul tetapi lebih berdasarkan mekanisme solution – diffusion. Membran
yang digunakan umumnya bersifat asimetrik (Kucera, 2010). Perbandingan antara
membran reverse osmosis dengan ultrafiltrasi dapat dilihat pada Tabel 5.3.
Tabel 5.3. Perbandingan Membran Ultrafitrasi dan Reverse Osmosis
Ultrafiltrasi Reverse Osmosis
Pemisahan makromolekul
Pemisahan larutan BM
rendah (garam, glukosa,
laktosa, mikropolutan
Tekanan osmotik dapat
diabaikan
Tekanan osmotik tinggi
(1– 25 bar)
Tekakan transmembran
rendah (1-5 bar)
Tekakan transmembran
tinggi (10 - 60 bar)
Struktur membran asimetrik Sruktur membran asimetrik
Ketebatal layer pemisah
aktual: Simetrik: 0,1 –1,0
m
Ketebatal layer pemisah
aktual: Simetrik: 0,1 –1,0
m
Pemisahan akibat perbedaan
ukuran
Pemisahan akibat perbedaan
kelarutan dan difusivitas
Ultrafiltrasi dan reverse osmosis juga memiliki perbedaan dari partikel yang dapat
di filternya. Berikut adalah spektrum filtrasi yang dapat dilihat pada Gambar 5.8.
Sumber: ariefm.lecture.ub.ac.id/files/2013/01/7.-Teknologi-Membran.ppt
Universitas Sumatera Utara
V-15
Sumber : Hasil Perhitungan, 2018
Gambar 5.8 Spektrum Filtrasi Sumber : Osmonic, Inc, 1996
Berdasarkan Tabel 5.3 membran ultrafiltrasi memiliki tekanan transmembran yang
lebih kecil dibandingkan reverse osmosis, yang kemudian akan berpengaruh pada
penggunaan pompa bertekanan tinggi untuk operasinya, membran ultrafiltrasi
umumnya memiliki harga yang lebih murah.
5.3.3.1 Menggunakan Reverse Osmosis.
Debit yang akan diolah adalah sebesar 10 m3 dimana recovery rate untuk modul
reverse osmosis adalah 40% untuk menjaga membran agar tetap pada performa
maksimal dalam waktu yang lama dan mencegah fouling. Untuk perhitungan debit
reverse osmosis dapat dilihat pada Tabel 5.4.
Tabel 5.4 Perhitungan Penggunaan Membran Reverse Osmosis
Menentukan kualitas air, dan debit yang
diinginkan.
Air yang akan diolah ialah air mata air dengan Silt
Density Index (SDI) <3, total debit yang
diinginkan ialah 4 m3/jam / 32 m3/hari.
Menentukan konfigurasi aliran dan banyak
stage.
Jenis aliran feed yang dipilih ialah continious
dengan sistem single stage.
Recovery membran.
Diasumsikan 40% recovery rate untuk hasil
pengolahan maka untuk mendaparkan debit 4 m3
dibutuhkan kapasitas proses pengolahan sebesar
10 m3..
Universitas Sumatera Utara
V-16
Untuk konfigurasi dan proyeksi performa reverse osmosis, digunakan software
IMSDesign. Untuk konfigurasi dan performa membran dapat dilihat pada Tabel 5.5
dan 5.6. Serta spesifikasi membran reverse osmosis dapat dilihat pada Tabel 5.7
Tabel 5.5 Konfigurasi Membran Reverse Osmosis
Tahap
Debit
Hasil
Debit /
Vessel Flux Tekanan Flux Beta Perm. Tipe
Elemen
Banyak
Elemen
Konfigurasi
Elemen Feed Conc Max TDS
m3/h m3/h m3/h lmh bar lmh mg/l
1-1 4 2,5 1,5 21 2 28,5 1,09 6,6
ESPA4-
4040 24 4 x 6M Sumber: IMSDesign, 2018
Tabel 5.6 Permeate Flow dan Tekanan di Setiap Elemen
Pass -
Stage
Nomor
Elemen
Tekanan
Air Masuk
Pressure
Drop
Tekanan
Osmotik
Debit
Permeate
Flux
Permeate Beta
bar bar bar m3/h lmh
1-1 1 3,9 0,45 0,1 0,2 28,5 1,09
1-1 2 3,5 0,39 0,1 0,2 25,1 1,09
1-1 3 3,1 0,35 0,2 0,2 22,1 1,08
1-1 4 2,7 0,31 0,2 0,2 19,4 1,08
1-1 5 2,4 0,27 0,2 0,1 17 1,07
1-1 6 2,2 0,25 0,2 0,1 14,8 1,07 Sumber: IMSDesign, 2018
Tabel 5.7 Spesifikasi Teknis Membran Reverse Osmosis
Tipe Membran Spiral Wound
Temperatur Operasi Maksimum 1130F (450C)
Tekanan Operasi Maksimum 600 psig (41 bar)
Debit maksimum air masuk 16 gpm (3.6 m3/hr)
Penurunan Tekanan Maksimum 13 psig (0.9 bar)
Range pH, untuk operasi 2 – 11
Range pH, untuk membersihkan 1 - 13
Batas Maksimal Silt Density Index (SDI) SDI < 5
Sumber : Hydranautic, 2018
5.3.3.2 Menggunakan Modul Utrafiltrasi
Modul ultrafiltrasi yang dipilih menggunakan membran UF-8040 yang berjumlah 6 buah.
Modul ini memiliki kemampuan filtrasi hingga 10 m3/jam. Modul ultrafiltrasi juga
memiliki serangkaian komponen yang dapat dilihat pada gambar 5.9 tabel 5.8.
Universitas Sumatera Utara
V-17
Sumber: www.indiamart.com/proddetail/10m3-per-hour-uf.html
Gambar 5.9 Modul Ultrafiltrasi
Tabel 5.8 Spesifikasi Teknis Membran Ultrafiltrasi
No Produk Model Kuantitas
1 Pompa CHL12-30 (50Hz) 1 unit
2 Sitem Ultrafiltrasi 10.0m3/h 1 unit
Membran Ultrafiltrasi UF-8040 6 unit
Flow meter LZS-65 2 unit
Sistem pengontrol Elektronik 1 unit
Pipa UPVC 1 unit
Frame 1 unit
5.3.4 Desinfeksi Ultraviolet
Salah satu metode pengolahan air adalah dengan penyinaran sinar ultraviolet
dengan panjang gelombang pendek yang memiliki daya inti mikroba yang kuat.
Cara kerjanya adalah dengan absorbsi oleh asam nukleat tanpa menyebabkan
terjadinya kerusakan pada permukaan sel. Air dialirkan melalui tabung dengan
lampu ultraviolet berintensitas tinggi, sehingga bakteri terbunuh oleh radiasi sinar
ultraviolet, harus diperhatikan bahwa intensitas lampu ultraviolet yang dipakai
harus cukup, untuk sanitasi air yang efektif diperlukan intensitas sebesar 30.000
MW sec/cm2 (Micro Watt per sentimeter persegi).
Radiasi sinar ultraviolet dapat membunuh semua jenis mikroba bila intensitas dan
waktunya cukup, tidak ada residu atau hasil samping dari proses penyinaran dengan
ultraviolet, namun agar efektif, lampu ultraviolet (UV) harus dibersihkan secara
teratur dan harus diganti paling lama satu tahun. Air yang akan disinari dengan UV
Universitas Sumatera Utara
V-18
harus tetap melalui filter halus dan karbon aktif untuk menghilangkan partikel
tersuspensi, bahan organik, Fe atau Mn jika konsentrasinya cukup tinggi
(Sembiring, 2008).
Pemilihan modul ultraviolet berdasarkan debit yang dihasilkan dari modul tersebut.
Maka spesifikasi alat yang dipakai dapat dilihat pada Tabel 5.9.
Tabel 5.9 Spesifikasi Teknis Modul Ultraviolet
Debit Desinfeksi 22 GPM (83 l/m) (5 m3/jam)
Dimensi (76 cm x 10 cm)
Konsumsi Daya 83W
Berat 13 lbs (5.9 kg)
Gambar modul ultraviolet dapat dilihat pada Gambar 5.10.
Gambar 5.10 Modul Ultraviolet Sumber: dir.indiamart.com/impcat/industrial-uv-water-purifier.html
5.3.5 Tangki Penampung
Sebelum memasuki proses pengepakan menjadi AMDK gelas, botol dan galon air
hasil pengolahan ditampung terlebih dahulu di tangki penampungan. Tangki
penampungan juga digunakan untuk menampung air setelah melalui proses sand
filter dan carbon filter, bak penampung digunakan untuk mengontrol debit dan
kualitas air yang keluar dari sand filter dan carbon filter sebelum masuk ke
Universitas Sumatera Utara
V-19
membran filter. Tangki direncanakan dapat menampung debit air selama ±15 menit
dan sesuai dengan volume tangki yang beredar di pasaran. Rekapitulasi penggunaan
tangki penampung yang disarankan dapat dilihat pada Tabel 5.10.
Tabel 5.10 Rekapitulasi Kebutuhan Tangki
Letak Tangki Penampung Debit Volume Tangki
Penampung air baku 10.000 l/jam 2.500 l
Penampung hasil sand dan carbon
filter
10.000 l/jam 2.500 l
Penampung hasil Reverse Osmosis 4.000 l/jam 2.500 l
Penampung hasil Ultrafiltrasi 10.000 l/jam 2.500 l
Sumber: Hasil Perhitungan, 2018
Bahan dari tangki dipilih menggunakan bahan stainles steel, agar tahan terhadap
korosi dan tidak berlumut.
5.3.6 Mesin Filling Galon, Botol dan Cup
Setelah selesai diolah, air dimasukan kedalam kemasan. Terdapat tiga buah produk
AMDK yang direncanakan yaitu galon 19 l, botol 600 ml, dan botol 330 ml. Pada
tabel 5.11 adalah target produksi yang ingin dicapai untuk kapasitas produksi 4000
l/jam.
Tabel 5.11 Rencana Produksi AMDK Kapasitas 4000 l/jam
No. Kemasan (unit) Persentase Kemasan Produksi
(liter)
Produksi
(Unit)
1 Galon 19 L 85% 3.400 179
2 Botol 600 mL 10% 400 667
3 Botol 330 mL 5% 200 606
Total 100% 4.000 1.679
Sumber : Hasil perhitungan, 2018
Untuk memproduksi produk yang direncanakan pada Tabel 5.11 maka dibutuhkan,
mesin filling galon dan mesin filling botol. Mesin yang dibutuhkan sesuai dengan
kapasitas produksi dapat dilihat pada Tabel 5.12.
Universitas Sumatera Utara
V-20
Tabel 5.12 Spesifikasi Mesin Filling AMDK
Jenis Mesin Produksi yang ingin
dicapai (Unit/jam)
Kapasitas Mesin
(Unit/jam)
Mesin Pengisi Galon
Otomasis (CHM-240)
179 100 - 240
Mesin Filling Botol
Otomatis
1273 1800
Sumber : Hasil Analisis, 2018
Mesin filling galon, botol, dan gelas direncanakan untuk kapasitas produksi 4000l/
yaitu kapasitas produksi maksimal. Untuk produksi sesuai dengan pasar USU
tinggal menyesuaikan saja sesuai Tabel 4.14.
5.4 Analisa Alternatif Pengolahan
Terdapat 3 alternatif pengolahan yang disarankan untuk pengolahan AMDK di
Kebun Tambunan USU yaitu
1. Alternatif I: Air baku diproses menggunakan sand filter, carbon filter, dan
unit ultrafiltrasi kemudian air diproses melalui unit reverse osmosis. Setelah
melalui proses tersebut kemudian dilakukan desinfeksi dengan sinar
ultraviolet.
2. Alternatif II: Air baku diproses menggunakan sand filter dan carbon filter,
kemudian air diproses melalui unit reverse osmosis. Setelah melalui proses
tersebut kemudian dilakukan desinfeksi dengan sinar ultraviolet.
3. Alternatif III: Air baku diproses menggunakan sand filter dan carbon filter,
kemudian air diproses melalui unit ultrafiltrasi. Setelah melalui proses
tersebut kemudian dilakukan desinfeksi dengan sinar ultraviolet.
Pada proses reverse osmosis digunakan membran yang tidak berpori sehingga
pemisahan yang terjadi tidak melalui pori seperti proses ultrafiltrasi tetapi
berdasarkan kemampuan air melarut pada membran. Air yang dihasilkan dari
proses reverse osmosis jauh lebih murni dari air yang dihasilkan proses ultrafiltrasi
karena proses reverse osmosis mampu memisahkan pencemar pada air hingga level
ion.
Universitas Sumatera Utara
V-21
Kinerja reverse osmosis dalam jangka panjang sangat ditentukan oleh proses
pretreatment sebelum reverse osmosis. Konfigurasi unit-unit pretreatment yang
tepat diharapkan dapat menghasilkan kualitas air yang memenuhi spesifikasi
sebagai air umpan unit reverse osmosis sehingga kinerja sistem secara keseluruhan
menjadi optimum. Kombinasi teknologi membran ultrafiltrasi sebagai pretreatment
dan reverse osmosis merupakan alternatif paling baik yaitu pada alternatif I.
Apabila unit reverse osmosis bermasalah pabrik tetap dapat beroperasi
menggunakan unit ultrafiltrasi seperti pada alternatif III.
5.5 Pemanfaatan Air Buangan Reverse Osmosis
Berdasarkan hasil observasi langsung dilapangan dari berbagai sumber yang
menjual serta menggunakan alat reverse osmosis untuk air minum dalam kemasan,
air yang terbuang dari proses reverse osmosis digunakan kembali untuk mencuci
galon, menyiram tanaman, maupun mencuci kendaraan.
Air yang dihasilkan dari buangan reverse osmosis dalam sehari yaitu
6.000𝑙
𝑗𝑎𝑚𝑥 8 = 48.000 𝑙/ℎ𝑎𝑟𝑖
Air buangan tersebut dimanfatkan kembali sebanyak 25% yaitu 12.000 liter per
hari. Air ditampung dalam bak penampung sebesar 12 m3 kemudian digunakan
untuk kebutuhan mencuci galon, menyiram tanaman disekitar pabrik, maupun
mencuci kendaraan truk distribusi. Sisa dari air buangan tersebut dikembalikan ke
aliran sungai.
Universitas Sumatera Utara
V-22
5.6 Layout Pabrik Air Minum Dalam Kemasan
Pabrik air minum dalam kemasan direncanakan dibangun pada lahan seluas 31 x
22 m. Lahan untuk fasilitas pengolahan air mineral seluas 20 x 16 m. Skema layout
pabrik dapat dilhat pada Gambar 5.11.
Gambar 5.11 Layout Pabrik AMDK
5.7 Standar Kualitas Produksi Air Minum
Standar kualitas air minum direncanakan sesuai SNI 01-3663-2006 tentang air
minum dalam kemasan. Produk-produk AMDK komersil lainya juga
menggunakan standar kulaitas tersebut agar produk dapat dijual ke pasaran.
Standar kualitas yang ingin dicapai dapat dilihat pada Tabel 5.13.
air buangan reverse
osmosis
Pengolahan air
mineral Tangki air baku
Universitas Sumatera Utara
V-23
Tabel 5.13. Standar Kualitas Air Minum Berdasarkan SNI 01-3553-2006
No Parameter Satuan Air Mineral
1 Bau - Tidak berbau
2 Rasa - Tidak berasa
3 Warna Unit Pt-Co Maks. 5
4 Kekeruhan Ntu Maks. 3
5 pH - 6,0 – 8,5
6 Zat Organik mg/l Maks. 10
7 Nitrat (NO3) mg/l Maks. 45
8 Nitrit (NO2) mg/l Maks. 3
9 Ammonium (NH4) mg/l Maks. 0,15
10 Sulfat (SO4) mg/l Maks. 200
11 Klorida (Cl) mg/l Maks. 250
12 Flourida (F) mg/l Maks. 1
13 Sianida (Sn) mg/l Maks. 0,05
14 Besi (Fe) mg/l Maks. 0,1
15 Mangan (Mn) mg/l Maks. 0,4
16 Klor Bebas (Cl2) mg/l Maks. 0,1
17 Kromium (Cr) mg/l Maks. 0,005
18 Barium (Ba) mg/l Maks. 0,7
19 Boron (Br) mg/l Maks. 0,3
20 Selenium (Se) mg/l Maks. 0,01
21 Timbal (Pb) mg/l Maks. 0,05
22 Tembaga (Cu) mg/l Maks. 0,5
23 Kadmium (Cd) mg/l Maks. 0,03
24 Raksa (Hg) mg/l Maks. 0,001
25 Perak (Ag) mg/l -
26 Kobalt (Co) mg/l -
27 Bakteri E. Colli APM/100 ml < 2
Sumber : BSN, 2006
Universitas Sumatera Utara
V-24
5.8 Proses Pengolahan Pada Beberapa Industri AMDK
Pada proses pengolahan air minum dalam kemasan dapat terjadi perbedaan pada
proses pengolahan, tergantung dari jenis dan karakteristik air baku, serta kualitas
yang ingin dicapai. Berikut beberapa studi mengenai pengolahan AMDK yang
dapat dilihat pada Tabel 5.14.
Tabel 5.14. Proses Pengolahan Pada Beberapa Industri AMDK
No Perusahaan /
Merk Dagang
Sumber
Air
Pengolahan Yang
Dilakukan
Sumber
1 PT. Indotirta Jaya
Abadi (Semarang)
Air Artesis Air artesis - bak
penampung –
klorinasi – Filter
Mikron – sand filter
– carbon filter – RO -
Filling
Hakiki
Pratiwi
(2013)
Laporan
Kerja
Praktek
2 PT. Tirta Yakin
Sejahtera
(Pandaan, Jawa
Timur)
Air artesis
pegunungan
arjuna
Air baku – sand filter
– carbon filter –
cartridge filter –
desinfeksi UV –
filling.
Erna
Sanjaya,
Mery
Angeline
(2012)
Laporan
Kerja
Praktek
3 CV. Intan Mulia
(Banyuwangi)
Air baku – sand filter
– carbon filter –
cartridge filter –
desinfeksi ozon –
filling.
Silvy, Rike
Ratnasari
(2013)
Laporan
Kerja
Praktek
4 Air Minum Isi
Ulang RO (Segar
Water)
Air Sumur Air Baku – filter I –
Filter II – Reverse
Osmosis – UV –
Tangki Penampung
Pemilik
Depot
(2018)
Studi
Lapangan
Universitas Sumatera Utara
VI-1
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
1. Berdasarkan hasil pengujian secara in-situ dan uji laboratorium, air baku di mata
air Kebun Tambunan USU telah memenuhi baku mutu sesuai dengan
PERMENKES 492 tahun 2010 tentang air minum.
2. Kebutuhan air minum dalam kemasan untuk civitas akademika USU sebagai
target pemasaran adalah 3.203.706 liter per tahun atau 13.349 liter per hari.
Kapasitas produksi air minum dalam kemasan yang ingin dicapai ialah 4000 m3
per jam.
3. Alternatif pengolahan terpilih dengan menggunakan ultrafiltrasi dan reverse
osmosis. Dengan menggunakan alternatif ini diharapkan umur membran reverse
osmosis dapat bertahan lama karena air terlebih dahulu dilakukan pretreatment
menggunakan ultrafiltrasi. Apabila unit reverse osmosis bermasalah pabrik
AMDK tetap dapat beroperasi menggunakan ultrafiltrasi.
4. Pengolahan air kemasan di kebun tambunan USU direncanakan menggunakan
sand filter, carbon filter, ultrafiltrasi, reverse osmosis, dan di desinfeksi
menggunakan ultraviolet. Pengolahan air minum dalam kemasan direncanakan
memiliki 3 alternatif pengolahan yaitu menggunakan reverse osmosis,
ultrafiltrasi dan ultrafiltrasi dengan reverse osmosis.
6.2 Saran
1. Mata air merupakan sumber air yang biasanya kualitasnya baik, oleh karena itu
penggunaan mata air harus dijaga agar tidak merusak kelestarian mata air
tersebut.
2. Sebaiknya dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai recovery rate dari
membran reverse osmosis terkhusus untuk pengolahan air minum.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA
Asdak, Chay. 1995. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta :
Gadjah Mada University Press.
Asmadi., Khayan., dan Kasjono, Heru Subaris. 2011. Teknologi Pengolahan Air
Minum. Gosyen; Yogyakarta.
Al, Heru Pratomo, 2003. Pembuatan dan Karakterisasi Membran Komposit Polisulfat
Selulosa Asetat Untuk Proses Ultrafiltrasi. Jurnal Pendidikan Kimia FMIPA
UNY. Karangmalang Yogyakarta.
Arie Febrianto. Teknologi Membran. http://ariefm.lecture.ub.ac.id/files/2013/01/7.-
Teknologi Membran.ppt. Diakses pada 10 Juli 2018.
Awaluddin. N., 2007. Teknologi Pengolahan Air Tanah Sebagai Sumber Air Minum
Hartono, D.M, 2016 Enggineer Weekly Mengelola Air Bersih Persatuan Insinyur
Indonesia. Jakarta Pusat
Badan Standarisasi Nasional. SNI Nomor 01-3553-2006 tentang Air Minum Dalam
Kemasan
Banyutek Nusantara. Sand Filter 10 m3. http:// banyuteknusantara.produkanda.com
/sell/index.php?itemid=103269. Diakses pada 10 Juli 2018.
Departemen Kesehatan, PERMENKES RI No.416/MENKES/PER/IX/1990 tentang
persyaratan kualitas air bersih, www.depkes.go.id,
Departemen Kesehatan, PERMENKES RI No.492/MENKES/PER/VI/2010 tentang
persyaratan kualitas air bersih, www.depkes.go.id,
Gabriel. J. F. 2001. Fisika Lingkungan. Jakarta: Penerbit Hipokrates.
Groundfos, Product Selection Tool. https://product-selection.grundfos.com/product-
detail.productdetail.html?from_suid=153410808647707744102796967688&pump
systemid=406524404&qcid=422295166. Diakses pada 15 Agustus 2018.
Hadisusanto, Nugroho. 2011. Aplikasi Hidrologi. Malang : Jogja Mediautama.
Harto, Sri. 1993. Analisis Hidrologi. Jakarta : PT Gramedia Pustaka Utama.
Hartomo, A.J., Widiatmoko M.C. 2006. Teknologi Membran Pemurnian Air.
Yogyakarta : Andi Offset.
Hardjasoemantri, Koesnadi.1995.Hukum Perlindungan Lingkungan: Koservasi Sumber
Daya Alam Hayati dan Ekosistemnya.Yogyakarta: Gadjah Mada University
Press
Indiamart, 10m3 per Hour UF System. https://www.indiamart.com/proddetail/10m3-per-
hour-uf-system-7445549930.html. Diakses pada 10 Juli 2018.
Universitas Sumatera Utara
Indiamart, Industrial UVWater Purifier. https://www.indiamart.com/proddetail/
industrial-uv-water-purifier-12803113673.html. Diakses pada 10 Juli 2018.
Kesting. R. E. 2000. Synthetic Polymeric Membranes. New York : Mc Graw Hill Book
Company
Kucera, Jane. 2010 Reverse Osmosis Design, Process and Application For Enggineer.
New York. Willy Book Company
Kusnaedi, 2006. Mengolah Air Gambut dan Kotor untuk Air Minum, Penebar
Swadaya, Jakarta
Kodoatie, Robert J. dan Roestam Sjarief, 2008. Pengelolaan Sumber Daya Air Terpadu
Edisi Revisi. Penerbit Andi.Yogyakarta.
Mandiri, 2016. Mandiri Industri Update Vol.16 Tahun 2016. Mandiri Institute.
Mulder, M., 1996, Basic principles of membrane technology, 2nd ed., Kluwermn
Academic Publisher, Dordrecht.
Nanawi, G. 2001. Kualitas Air dan Kegunaannya di Bidang Pertanian. Jakarta :
Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan.
Saifudin, MR dan Astuti, D. 2005. Kombinasi Media Filter untuk Menurunkan Kadar
Besi (Fe). Jurnal Penelitian Sains & Teknologi, Vol. 6, No. 1, 2005: 49 – 64.
Sembiring. 2008. Keanekaragaman dan distribusi udang serta kaitannya dengan faktor
fisik kimia di Perairan Pantai Labu Kabupaten Deli Serdang [tesis]. Sekolah
Pascasarjana Biologi. Universitas Sumatera Utara. Medan.
Susilawati., 2011. Pengolahan Limbah Cair Industri Perkebunan dan Air Gambut
Menjadi Air Bersih. USU Press. Medan
Soesanto, Sri.S, 1997. Cara Menghilangkan Rasa Dan Bau Pada Pengolahan Air
Minum. Badan Penelitian dan Pengembangan Kesehatan. Jakarta.
Streeter, V. L. & E. Benjamin Wylie. 2002. “Mekanika Fluida Jilid 2”, Erlangga,
Jakarta
Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001 Tentang Pengelolaan
dan Pengendalian Kualitas Air
Peraturan Majelis Wali Amanat Universitas Sumatera Utara Nomor 16 tahun 2016
tentang Statuta USU.
Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia. 2010. Persyaratan Kualitas Air
Minum. Republik Indonesia: Peraturan Menteri Kesehatan.
Ohmi, Tadahiro, 1993. Ultraclean Technology Handbook, Marcell Dekker
Universitas Sumatera Utara
Oriental Water, Mesin Reverse Osmosis. http://www.jualmesinromurah.com/p/filter-
reverse-osmosis.html. Diakses pada 19 Juni 2018
Reynolds, 1982, Unit Operation and Processes In Environmental Engineering”, Texas
A&M University. Brook/Cole Engineering Division, California.
Soemirat, J. 2014. Kesehatan Lingkungan. Gajah Mada University Press. Yogyakarta
Soemirat, J. 2001. Toksikologi Lingkungan. Gajah Mada University Press. Yogyakarta
Totok Sutrisno, 2002. Teknologi Penyediaan Air Bersih. Jakarta : Rineka Cipta
Wenten, I.G.; Khoiruddin; Hakim,A.N.;(2014).“Pengantar Teknologi Membran.”Teknik
Kimia ,Institut Teknologi Bandung.
Universitas Sumatera Utara