PERANCANGAN SISTEM PEMURNIAN AIR BERSIH

DI KAWASAN MADINATUL QUR’AN

JONGGOL, BOGOR

Usulan Penelitian untuk Tesis S-2

Program Studi Magister Teknik Sistem

Konsentrasi Teknik Sistem Industri

diajukan oleh

Andrie

12/338903/PTK/08244

Kepada

PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

Januari, 2014

Usulan Penelitian

PERANCANGAN SISTEM PEMURNIAN AIR BERSIH

DI KAWASAN MADINATUL QUR’AN

JONGGOL, BOGOR

yang diajukan oleh

Andrie

12/338903/PTK/08244

Telah disetujui oleh:

Pembimbing Utama

Dr. Ir. Arif Kusumawanto, M.T., I.A.I tanggal ...............................

Pembimbing Pendamping

Dr. Bertha Maya Sopha, S.T., M.Sc. tanggal .................................

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat diperlukan untuk

kebutuhan hidup orang banyak, termasuk seluruh makhluk hidup. Oleh sebab itu,

sumber daya air yang ada harus dilindungi agar pemanfaatannya dapat dirasakan

dengan baik oleh manusia serta makhluk hidup yang lainnya. Pemanfaatan air

dalam berbagai kepentingan harus dilakukan dengan bijaksana. Permasalahan

utama saat ini yaitu yang berfokus pada sumber daya air yang meliputi kualitas air

yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus menerus meningkat

dan kualitas air untuk kebutuhan domestik yang semakin menurun.

Hingga saat ini, Indonesia telah memiliki peraturan mengenai penanganan air

bersih yang telah diatur dalam Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia

Nomor 492. Pemerintah juga telah mencanangkan program-program penataan

lingkungan yang pada dasarnya berkaitan dengan upaya pengelolaan sumber daya

air dan sumber daya alam lainnya, dalam rangka pengendalian dampak

lingkungan.

Jonggol merupakan sebuah kawasan yang dulunya sempat ingin dijadikan sebagai

calon ibukota Republik Indonesia. Berlokasi di propinsi Jawa Barat dengan letak

yang strategis yaitu 50 km dari ibukota kab. Bogor, 60 km dari ibukota negara

Jakarta, dan 156 km dari ibukota provinsi Bandung. Wilayah Jonggol memiliki

luas wilayah 12,586 ha dengan jumlah penduduk 97.025 jiwa (tahun 2012). Salah

satu permasalahan pengelolaan kualitas sumber daya air yang terdapat di sebuah

kawasan pesantren Madinatul Quran, yang berlokasi di Jonggol, Bogor. Sumber

air yang digunakan untuk kebutuhan para santri dilingkungan pesantren adalah

bersumber dari mata air yang terdapat disekitar kawasan pesantren tersebut.

Karena sumber mata air yang dihasilkan terletak didaerah perbukitan, maka

kualitas air akan bercampur dengan tanah sehingga warna dari air yang ditampung

untuk kebutuhan MCK (mandi, cuci, kakus) agak keruh. Gambaran mengenai

sumber aliran air yang digunakan dan penyimpanan bak penampungan sumber air

dapat dilihat pada Gambar 1.1 dan Gambar 1.2 berikut ini.

Gambar 1.1 Sumber aliran air

Gambar 1.2 Bak penampungan air

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :

a. Bagaimana memenuhi kebutuhan air bersih di kawasan Madinatul Qur’an;

b. Bagaimana memurnikan air baku yang menjadi kebutuhan sehari-hari para

santri di pondok pesantren Madinatul Qur’an;

c. Bagaimana kefektifan filter penyaringan dalam memurnikan air baku dengan

berdasarkan parameter ph, Fe, kekeruhan, bau, rasa, dan warna;

d. Bagaimana memberikan sebuah pendekatan sistem kepada santri dan

masyarakat sekitar tentang pentingnya pengelolaan air yang bersih.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penilitian ini adalah sebagai berikut:

a. Penilitian meneliti air baku dikawasan pesantren madinatul qur’an;

b. Parameter yang diuji yaitu pH, kekeruhan, warna, bau, rasa, dan kadar besi

(Fe);

c. Merancang sistem filtrasi sederhana dengan sistem saringan pasir lambat up

flow dengan berbagai alternatif penyaringan.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian yang ingin dicapai adalah sebagai berikut:

a. Mewujudkan kawasan wisata islami dengan fasilitas air bersih untuk

menunjang kebutuhan santri dan para wisatawan untuk kedepannya;

b. Mewujudkan lingkungan yang sehat dimasyarakat sekitar dengan pengolahan

air yang bersih;

c. Memberikan alternatif filter yang efektif dalam melakukan penyaringan air.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang akan dirasakan dengan penerapan sistem pemurnian air ini

kedepannya dapat meningkatkan jumlah santri yang akan menimba ilmu

dipesantren nantinya karena dengan fasilitas air bersih yang menyehatkan untuk

para santri. Selain itu manfaat yang dirasakan oleh masyarakat sekitar ialah dapat

dimanfaatkan untuk dikonsumsi dan juga sebagai kebutuhan air lainnya. Dan

terciptanya lingkungan yang sehat disekitar kawasan wisata islami ini.

1.5 Penilitian Terdahulu

Penelitian yang terdahulu yang membahas mengenai pemurnian air adalah sebagai

berikut:

a. Penelitian oleh (Mary S., 2012), mengenai pengolahan air melalui media filter

pasir kuarsa dengan menganalisa keefektifan pasir kuarsa yang terdapat pada

sungai Malimpung untuk menurunkan kadar ph, kekeruhan, warna, bau, dan

rasa dalam air dengan saringan single medium.

b. Penelitian oleh (Abdur rahman,2004), mengenai penyaringan air tanah dengan

zeolit alami untuk menurunkan kadar besi dan mangan yaitu dengan

merancang sebuah kolom gelas yang berisi zeolit untuk menyaring air tanah.

c. Penelitian oleh (Yusminar, dkk, 2010), mengenai pengolahan air gambut

dengan menggunakan bentonit. Prosesnya dengan menyaring air gambut yang

merupakan air permukaan dari tanah bergambut dengan menggunakan metode

gabungan yaitu metode adsorpsi, koagulasi-sedimentasi, dan filtrasi.

d. Penelitian oleh (Sukmayanti A., dkk, 2008), mengenai pengembangan model

proses filtrasi dan disinfeksi yang akan mempengaruhi kualitas air minum isi

ulang. Dimana penelitian ini membahas mengenai penggunaan filtrasi karbon

dan pasir silika sebagai filtrasi akan berpengaruh dalam

menurunkan/mengurangi jumlah zat padat yang terlarut, kekeruhan, warna, zat

padat terlarut, serta besi dan sulfat.

e. Penelitian oleh (Irman J.K., 2008), mengenai penyediaan air bersih di wilayah

pesisir pantai Kenjeran Surabaya dengan menggunakan filter tembikar, yang

dimana filter tembikar ini akan digunakan untuk pengolahan air yang telah

tercemar oleh bakteri e.coli, logam berat, warna, dan kekeruhan.

f. Penelitian oleh (Safira, 2009) mengenai kehandalan dari sistem saringan pasir

lambat dalam pengolahan air. Dimana penilitian ini bertujuan untuk mengukur

kinerja dari sebuah sistem penyaringan dengan melihat kehandalannya dalam

pengolahan air murni dan mencari faktor-faktor pembatas dalam pengelohan

air dengan menggunakan sistem saringan pasir lambat.

g. Penelitian oleh (Pangidon, 2013) mengenai pengolahan air bersih

dilingkungan kampus Universitas Pasir Pengaraian dengan sistem up flow. Di

mana penelitian ini merancang sebuah model penyaringan pasir dengan sistem

up flow untuk menyaring air dengan menggunakan media pasir dan kerikil.

h. Penelitian oleh (Nisaul M., 2009) mengenai penyisihan besi-mangan,

kekeruhan dan warna menggunakan saringan pasir lambat dua tingkat pada

kondisi aliran tak jenuh, studi kasus pada air sungai cikapundung. Penelitian

ini merancang sebuah saringan pasir dua tingkat untuk memurnikan air sungai

cikapundung dengan menggunakan parameter besi-mangan, kekeruhan, dan

warna pada air.

Berdasarkan beberapa penelitian yang telah penulis kutip diatas, dengan ini

penulis menyatakan bahwa tesis Perancangan Sistem Pemurnian Air di Kawasan

Wisata Islami Jonggol Bogor merupakan karya penulis yang dimana penelitiannya

tidak hanya membahas tentang bagaimana merancang sebuah sistem pemurnian

air tetapi juga dari sebuah sistem ini nantinya akan terkait dengan integrasi sistem

yang ada dilingkungan kawasan wisata islami ini kedepannya, sehingga bagi para

santri serta masyarakat sekitar akan saling bersinergi dalam memanfaatkan sistem

pemurnian air ini untuk kedepannya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

2.1.1 Sumber Daya Air

Sumber daya air yang terdiri atas sumber air dan daya air yang merupakan sebuah

karunia dari Tuhan Yang Maha Esa yang akan memberikan manfaat yang besar

untuk mewujudkan terciptanya kesejahteraan untuk masyarakat dari berbagai

bidang seperti sosial, ekonomi, budaya, politik, maupun bidang ketahanan

nasional.

Hefni (2003) menyebutkan bahwa pengelolaan terhadap sumber daya air sangat

penting dan pemanfaatan secara berkelanjutan dengan tingkat mutu yang

diinginkan. Salah satu langkah pengelolaan yang dilakukan yaitu dengan metode

pemantauan dan interpretasi data terhadap kualitas air, yang mencakup kualitas

fisika, kimia, dan biologi.

Berdasarkan sumbernya air dapat digolongkan antara lain sebagai berikut:

a. Air laut

Air laut memiliki sifat asin karena mengandung garam NaCl. Kadar garam

NaCl yang terkandung dalam air laut tidak memenuhi syarat untuk dijadikan

sebagai air bersih (Sutrisno, 2006);

b. Air hujan

Air hujan dalam kondisi murni dapat sangat bersih, ini dikarenakan adanya

pengotoran dari udara yang disebabkan kotoran atau debu dan lain sebagainya,

sehingga untuk pemanfaatan air hujan menjadi air minum diperlukan waktu

dalam menampung air hujan, bukan dimulai pada saat hujan turun karena pada

saat itu masih banyak mengandung kotoran ataupun debu (Sutrisno, 2006);

c. Air permukaan

Air permukaan merupakan air yang terdapat dipermukaan tanah seperti

sungai, danau, rawa, dan lain sebagainya. Dibandingkan dengan sumber air

lainnya, air permukaan sangat mudah tercemar . Di samping itu pencemaran

disebabkan oleh kegiatan-kegiatan manusia dan juga oleh flora dan fauna.

Adapun yang termasuk dalam air permukaan adalah sebagai berikut:

Air sungai

Pengolahan untuk pemanfaatan air bersih harus dilakukan pengolahan

terlebih dahulu, mengingat air sungai memiliki derajat pengotoran yang

lebih tinggi;

Air rawa/danau

Kebanyakan air rawa ini berwarna kuning-coklat yang disebabkan adanya

zat-zat organisme yang telah membusuk seperti humus dalam air. Dengan

adanya pembusukan maka kadar zat organisme sangat tinggi, maka

umunya kadar Fe dan Mn akan tinggi pula.

Air tanah

Air tanah terdapat hampir disemua bagian dimuka bumi ini, perbedaannya

terdapat pada kedalaman dari muka tanah yang bervariasi dari satu tempat

ke tempat yang lainnya, kandungan mineralnya, jumlah/kuantitasnya, serta

tingka infiltrasi dan sifat alami dari lapisan tanah di atasnya. Kedudukan

air tanah terbagi menjadi tiga bagian yaitu :

a) Air tanah dangkal;

b) Air tanah dalam;

c) Mata air.

Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 20 tahun 1990 tentang

Pengendalian Pencemaran Air mendefinisikan beberapa peristilahan sebagai

berikut:

a. Air, yang meliputi semua air yang terdapat di dalam dan atau berasal dari

sumber air yang terdapat di atas permukaan tanah;

b. Kualitas air, yaitu sifat air dan kandungan makhluk hidup, zat, energi, atau

komponen lain di dalam air. Kualitas air dinyatakan dengan beberapa

parameter, yaitu parameter fisika (suhu, kekeruhan, padatan terlarut, dan

sebagainya), parameter kimia (pH, oksigen terlarut, BOD, kadar logam, dan

sebagainya), dan parameter biologi (keberadaan plankton, bakteri, dan

sebagainya);

c. Pencemaran air, yaitu yang termasuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat,

energi, dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia sehingga

kualitas air menurun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan tidak lagi

berfungsi sesuai dengan peruntukannya.

2.1.2 Penjernihan Air

Prinsip dasar penjernihan air di sebuah kawasan khususnya di pedesaan yang

meliputi berbagai aspek yang harus dipenuhi diantaranya sebagai berikut:

a. Bersifat tepat guna dan sesuai dengan kondisi, lingkungan fisik, maupun sosial

budaya masyarakat setempat;

b. Pengoperasiannya mudah dan sederhana;

c. Bahan-bahan yang digunakan mudah dan sederhana;

d. Bahan-bahan yang digunakan berharga murah;

e. Bahan-bahan yang digunakan tersedia di lokasi dan mudah diperoleh;

f. Efektif, memiliki daya pembersih yang besar untuk memurnikan air.

Alamsjah (2006), mengemukakan bahwa prinsip penyaringan (filtrasi) merupakan

sebuah proses untuk memisahkan antara padatan/koloid dengan cairan. Proses

penyaringan bisa merupakan proses awal (primary treatment) atau penyaringan

dari proses sebelumnya. Apabila air olahan mempunyai padatan dengan ukuran

seragam, saringan yang digunakan adalah single medium. Sebaliknya bila ukuran

padatan beragam, digunakan saring dual medium atau three medium. Penyaringan

air olahan yang mengandung padatan dilakukan dengan cara membuat saringan

bertingkat, yaitu saringan kasar, saringan sedang, sampai saringan halus.

Untuk merancang sebuah sistem penyaringan ini perlu penelitian terlebih dahulu

terhadap beberapa faktor diantaranya sebagai berikut (Kusanaedi, 2010):

a. Jenis limbah padat (terapung atau tenggelam);

b. Ukuran padatan; ukuran yang terkecil dan ukuran yang terbesar;

c. Perbandingan ukuran kotoran padatan besar dan kecil;

d. Debit air olahan yang akan diolah.

Berikut merupakan beberapa karakteristik atau kriteria pengamatan untuk

memastikan apakah suatu sumber daya air itu bersih atau tidak. Dengan berbagai

kriteria seperti warna, rasa, bau, kekeruhan, pH (derajat keasaman), dan kadar besi

(Fe).

2.1.3 Warna

Hefni (2003) menyebutkan bahwa warna perairan dikelompokkan menjadi dua,

yaitu warna sesungguhnya (true color) dan warna tampak (apparent color).

Warna sesungguhnya ialah warna yang hanya disebabkan oleh bahan-bahan kimia

terlarut. Pada penentuan warna sesungguhnya, bahan-bahan tersuspensi yang

dapat menyebabkan kekeruhan dipisahkan terlebih dahulu. Warna tampak adalah

warna yang tidak hanya disebabkan oleh bahan terlarut, tetapi juga oleh bahan

tersuspensi. Standar warna yang ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri

Kesehatan Nomor 492 adalah berwarna bening dengan skala TCU 15.

2.1.4 Bau

Bau suatu perairan dapat disebabkan oleh adanya dekomposisi zat-zat organik

pada suatu perairan yang dapat menimbulkan gas-gas. Gas yang keluar dari hasil

dekomposisi bukan saja menimbulkan bau yang kurang sedap tetapi adakalanya

dapat mematikan biota yang ada di dalamnya. Standar bau air yang ditetapkan

berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 492 adalah air tidak berbau.

2.1.5 Rasa

Parameter ini erat kaitannya dengan pengujian parameter warna dan bau sehingga

seringkali pada pelaksanaannya digabungkan. Rasa suatu perairan dalam kondisi

baik yaitu berasa hambar, bila suatu perairan sudah berwarna kurang baik atau dan

bau kurang sedap secara otomatis akan mempunyai rasa yang kurang enak.

Standar rasa air yang ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor

492 adalah tidak berasa atau hambar.

2.1.6 Kekeruhan

Kekeruhan dapat mempengaruhi masuknya sinar matahari ke dalam air. Sinar

matahari sangat diperlukan oleh organisme yang berada di dalam perairan untuk

proses metabolisme. Bila suatu perairan keruh maka sinar matahari yang masuk

akan sedikit karena terpencar-terpencar oleh adanya partikel yang terlarut, dan

bila air tidak keruh maka sinar matahari yang masuk akan banyak. Kekeruhan

dapat dipakai sebagai indikasi kualitas suatu perairan. Air alami dan air buangan

yang mengandung koloid dapat memudarkan sinar sehingga dapat mengurangi

transmisi sinar. Kekeruhan dapat mengurangi proses fotosintesis tanaman dalam

air. Misalnya vegetasi perairan berakar dan ganggang, mengurangi pertumbuhan

tanaman dan mengurangi produktifitas ikan. Standar kekeruhan air yang

ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 492 untuk kategori

air bersih dengan batas maximal bernilai 25 NTU.

2.1.7 pH (derajat keasaman)

Novita (2011) menyebutkan bahwa pH adalah derajat keasaman yang digunakan

untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu

larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H+) yang

terlarut. Standar pH air yang ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan

Nomor 492 yaitu antara 6,5 – 8,5.

2.1.8 Besi (Fe)

Besi merupakan suatu elemen kimiawi yang dapat ditemui disemua tempat

dibumi, pada semua lapisan geologis, dan semua badan air. Dengan adanya unsur-

unsur besi yang terdapat dalam air diperlukan oleh tubuh untuk metabolisme.

Dinyatakan pula dalam kandungan besi dalam air yaitu bersumber dari dalam

tanah sendiri di samping itu dapat pula berasal dari sumber lain, diantaranya dari

larutan pipa besi, reservoir air dari besi atau endapan-endapan buangan industri.

Standar kadar besi dalam air yang ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri

Kesehatan Nomor 492 yaitu sebanyak 0,3 mg/l. Apabila konsentrasi besi yang

terlarut dalam air telah melebihi batas yang telah ditetapkan, maka akan

menyebabkan berbagai permasalahan yang diantaranya sebagai berikut :

a. Gangguan teknis.

Endapan Fe (OH) yang bersifat korosif terhadap pipa dan akan mengendap di

saluran pipa, sehingga akan mengakibatkan saluran pipa menjadi buntu dan

efek yang ditimbulkan seperti mengotori bak yang terbuat dari seng,

mengotori wastafel, dan kloset

b. Gangguan fisik

Gangguan fisik yang akan ditimbulkan yaitu adanya besi yang terlarut dalam

air yaitu akan timbulnya warna, rasa, dan bau. Air yang terkontaminasi dengan

besi akan terasa tidak enak dan berbau karena konsentrasi besi yang terlarut

>0,1 mg/L.

c. Gangguan kesehatan

Senyawa besi yang terdapat dalam tubuh manusia jumlahnya kecil, fungsi dari

senyawa besi dalam tubuh ini akan membantu proses pembentukan sel-sel

darah merah yang dimana tubuh manusia memerlukan 7-35 mg/hari yang

sebagian besar diperoleh dari air. Apabila zat besi (fe) yang melebihi dosis

yang dikonsumsi oleh tubuh manusia akan berdampak pada kesehatan.

Dampak kesehatan yang ditimbulkan karena dosis fe yang berlebihan dalam

tubuh akan tidak dapat mengsekresi Fe yang akan berakibat apabila mendapat

transfusi darah maka warna kulitnya akan menjadi hitam karena akumulasi Fe.

Selain itu, air minum yang mengandung besi cenderung menimbulkan rasa

mual apabila dikonsumsi, dan apabila dosis yang dikonsumsi cukup besar

maka akan merusak dinding usus.

2.1.9 Penyaringan (filtrasi)

Penyaringan merupakan sebuah proses pemisahan antara padatan/koloid dengan

cairan. Proses penyaringan dapat dikategorikan sebagai proses awal (primary

treatment) atau penyaringan dari proses sebelumnya.

Bahan padatan yang pada umumnya dapat dilihat langsung terapung seperti

potongan kayu atau potongan sayuran. Bahan padatan yang berupa logam, tulang,

bulu atau daun dapat disaring secara kasar atau sedang dengan melalui proses

awal (primary treatment).

Apabila air yang akan disaring berupa cairan yang mengandung butiran halus,

maka sebelum proses penyaringan sebaiknya dilakukan koagulasi atau netralisasi

yang menghasilkan endapan.

2.1.10 Sedimentasi

Sedimentasi merupakan proses pengendapan bahan padatan yang terdapat pada air

olahan. Proses sedimentasi bisa terjadi bila air mempunyai berat jenis dari air

sehingga tenggelam. Prinsip sedimentasi adalah pemisahan bagian padat dengan

memanfaatkan gaya gravitasi sehingga bagian yang padat berada pada dasar

pengendapan sedangkan air murni berada di atas.

2.1.11 Definisi Sistem

Definisi sistem yang dikemukakan oleh (Maryono, A., 2011) merupakan suatu

keterpaduan (wholism) antar elemen-elemen (sub-sistem) yang saling berinteraksi,

berintegrasi, berbagi, bersinergi, dan berkolaborasi untuk suatu tujuan tertentu

dengan proses mekanisme metabolisme loop-feedback input-process-output

tertentu dengan target produk dan waktu pencapaian tertentu dengan adanya

mekanisme kontrol perencanaan, pelaksanaan, dan evaluasi secara kontinyu yang

bersifat terbuka serta mempunyai batasan-batasan tertentu dan berada atau terkait

dengan lingkungan tertentu.

2.1.12 Pola Pikir Sistem

Maryono, 2011 menyebutkan bahwa pengembangan suatu sistem membutuhkan

suatu pola pikir untuk menyelesaikan permasalahan sebuah sistem. Salah satu

pola pikir sistem yang dikembangkan yaitu pola pikir integralistik yang

merupakan sebuah pola pikir yang mengaitkan antara satu permasalahan dengan

permasalahan yang lain, semakin banyak yang terkait dengan permasalahan

tersebut dengan kaitan yang logis dan realistis, maka semakin bagus pula

penyelesaian masalah yang akan diusulkan.

Sebagai contoh yaitu dalam permasalahan pembagian harta warisan di suatu desa,

dimana penerapan pola pikir integralistik akan memasukkan berbagai faktor-

faktor yang terkait dengan permasalahan pembagian warisan antara lain faktor

kedekatan hubungan keluarga, faktor agama, faktor adat istiadat setempat, faktor

keadilan, faktor keturunan, faktor waktu , dan juga faktor wasiat. Dari seluruh

faktor tersebut kemudian disimpulkan apa yang harus dilakukan dalam

permasalahan pembagian warisan tersebut. Beberapa faktor yang diperhitungkan

tidak akan berpengaruh secara signifikan akan di hilangkan dan disisakan faktor

yang dominan saja. Selanjutnya akan dipilih penyelesaian yang paling

komprenhensif dan melegakan semua pihak.

2.2 Landasan Teori

Metode filtrasi yang akan digunakan dalam menyaring air yang keruh yang

terdapat di kawasan pesantren madinatul quran dan untuk masyarakat sekitarnya

menggunakan sistem filtrasi saringan pasir lambat.

2.2.1 Saringan Pasir Lambat

Saringan pasir lambat (SPL) atau slow sand filter (SSF) yang telah lama dikenal

di Eropa sejak awal tahun 1800an. Dalam memenuhi kebutuhan akan air bersih,

saringan pasir lambat dapat digunakan dalam menyaring air keruh ataupun air

kotor. Saringan pasir lambat sangat cocok dalam memenuhi kebutuhan air bersih

dalam komunitas skala kecil atau skala rumah tangga. Ini karena debit air yang

dihasilkan oleh SPL relatif kecil.

Saringan pasir lambat merupakan sebuah proses filtrasi yang berupa wadah yang

diisi pasir dengan ukuran tertentu dan berfungsi untuk menyaring serta

menurunkan tingkat kekeruhan air karena dengan adanya peran mikroorganisme

sehingga akan menghasilkan air yang bersih. Saringan pasir lambat proses

pengerjaannya sederhana, murah dalam pembelian bahan bakunya, serta dapat

dipercaya sebagai salah satu metode pembersihan persediaan air bersih.

Dalam saringan pasir lambat, air yang mengalir berdasarkan gravitasi yang

melalui pasir halus dengan kecepatan yang rendah. Untuk kondisi rata-rata harian

yang dihasilkan berkisar antara 0,1-0,4 m3/m

2/jam (kecepatan rendah). Dengan

lapisan filter yang telah tersusun dari pasir halus dengan diameter efektif berkisar

0,15-0,35 mm dengan materi tersuspensi dan koloid dari air baku akan tertahan di

lapisan teratas filter yang akan mengakibatkan penyumbatan. Hal ini akan

menyebabkan filter harus dibersihkan agar berfungsi kembali seperti semula

dengan cara membuang/mengangkat lapisan kotor penyumbat (kotoran) sedalam

satu sampel atau beberapa sentimeter. (Huisman, 1975)

Berdasarkan jenisnya, saringan pasir lambat digolongkan sebagai berikut:

a. Saringan pasir lambat model “down flow” atau konvensional

Saringan pasir lambat dengan menggunakan sistem aliran penyaringan dari

atas ke bawah. Keuntungan dari sistem penyaringan down flow ini antara lain

tidak memerlukan tekanan untuk menaikkan air dikarenakan air akan turun

sesuai dengan adanya gaya gravitasi. Untuk kelemahan dari sistem ini yaitu

memerlukan perawatan yang lebih, karena mengharuskan untuk pencucian

media pasir dengan cara manual yaitu mengeluarkan media pasir kemudian

dikeringkan dan dipasang kembali.

b. Saringan pasir lambat model “up flow”

Saringan pasir lambat dengan menggunakan sistem aliran penyaringan dari

bawah ke atas. Keuntungan dari sistem up flow ini yaitu menghasilkan aliran

air tenang sehingga proses penyaringan lebih baik, unsur-unsur yang akan

disaring akan dipengaruhi gaya gravitasi sehingga tetap berada dibawah, dan

apabila saringan kotor maka proses pencucian akan terjadi dengan sendirinya

yaitu dengan cara membuka kran pembuangan, proses ini dinamakan sebagai

pencucian balik (back wash). Sedangkan kelemahan dari sistem penyaringan

up flow ini adalah penempatan sumber air harus lebih tinggi atau letak

reservoar harus lebih tinggi dari pipa.

2.2.2 Faktor Yang Mempengaruhi Penyaringan

Adapun berbagai faktor yang mempengaruhi proses penyaringan adalah sebagai

berikut:

a. Susunan lapisan pasir

Susunan lapisan pasir yang mencakup dari luas permukaan pasir yang akan

digunakan serta ketebalan lapisan pasir yang berstandar dan akan digunakan

dimedia penyaring yaitu antara 50-60 cm. Sedangkan untuk diameter pasir

yang digunakan dalam saringan pasir lambat antara 0,3-1 mm. Dan lama

pemakaian dari media saring yang harus disesuaikan dengan kebutuhan, yaitu

dengan melakukan pembersihan secara rutin agar dapat memaksimalkan

proses penyaringan untuk kedepannya.

b. Suhu air

Temperatur atau suhu air akan sangat mempengaruhi dalam penerimaan air

oleh masyarakat, selain itu akan mempengaruhi reaksi kimia dalam

pengolahan air apabila temperatur air tersebut sangat tinggi.

c. Kecepatan penyaringan

Tingkat kecepatan penyaringan akan mempengaruji penggunaan filter, untuk

memperpanjang masa penggunaan filter maka diperlukan pengaturan tekanan

pada lapisan pasir yaitu dengan cara menambahkan ketinggian air diatas

media saring. Kecepatan penyaringan air pada proses saringan pasir lambat

yaitu berkisar antara 0,1-0,2 m/jam, ini dikarenakan proses penyaringan

saringan pasir lambat ini tanpa mengalami pengolahan terlebih dahulu

sehingga prosesnya lama.

d. Kualitas air baku

Apabila kualitas air baku mempunyai kekeruhan yang relatif tinggi maka

diperlukan proses pendahuluan berupa penyaringan.

Adapun contoh skema dari saringan pasir lambat dapat dilihat pada Gambar 2.1

berikut ini:

(Sumber: Nusa Idaman Said, 1996)

Gambar 2.1 Proses Saringan Pasir Lambat

2.2.3 Elemen Saringan Pasir Lambat

Adapun elemen terpenting yang digunakan dalam proses saringan pasir lambat

adalah sebagai berikut:

a. Aliran air baku

Aliran air dalam proses saringan pasir lambat harus diperhatikan, karena

sistem saringan ini apabila aliran air yang dialirkan terlalu deras akan

mengakibatkan filter penyaring seperti pasir akan tercampur dengan air.

b. Lapisan pasir

Tingginya lapisan pasir menjadi perhatian penting dalam penyaringan

saringan pasir lambat. Standar tinggi lapisan pasir pada filter saringan pasir

lambat berkisar antara 50-60 cm.

c. Kerikil;

Lapisan kerikil memiliki peranan dalam hal menyaring kotoran/padatan yang

terdapat pada air.

d. Pengaturan aliran air di dasar saringan

Aliran air pada dasar saringan penting untuk mengatur proses pengurasan atau

pencucian filter saringan serta mengatur aliran air yang akan dilalui oleh filter.

2.2.4 Mekanisme Penyaringan Saringan Pasir Lambat

Mekanisme proses untuk penyaringan air bersih dimana air baku yang bersumber

pada sungai atau mata air akan dialirkan ke tangki penerima, kemudian dialirkan

ke bak pengendap tanpa memakai zat kimia, ini bertujuan untuk mengendapkan

kotoran yang terdapat dalam air baku. Selanjutnya dialirkan ke penyaringan

dengan proses saringan pasir lambat setelah itu dialirkan ke dalam bak

penampung air bersih.

Air baku yang dialirkan ke saringan pasir lambat akan menyaring kotoran-kotoran

yang ada didalamnya akan tertahan pada media pasir dikarenakan adanya

akumulasi kotoran baik dari zat organik maupun anorganik pada media filternya

akan membentuk sebuah lapisan (film) biologis. Dengan adanya lapisan ini, maka

selain hasil penyaringan air secara fisika juga dapat menghilangkan (impuritis)

secara biokimia. Kadar ammonia dengan konsentrasi yang rendah, zat besi,

mangan, dan zat-zat yang menimbulkan bau pada air dapat dihilangkan dengan

proses ini, sehingga proses pengolahan air ini dapat dinilai sebagai kualitas yang

baik.

Pengolahan air baku ini sangat sesuai untuk kualitas kekeruhan air yang rendah

dan relatif tetap, biaya operasional yang dikeluarkan rendah dikarenakan proses

pengendapan tanpa bahan kimia dan proses pencucian media filter juga lebih

mudah.Untuk proses disinfeksi/penghilangan kuman yang terkandung dalam air

dapat menggunakan berbagai cara seperti proses klorinisasi, brominasi, ozonisasi,

penyinara ultraviolet, ataupun menggunakan aktif karbon. Apabila ingin

dikonsumsi, sebaiknya air hasil dari penyaringan ini dimasak terlebih dahulu

hingga mendidih sebelum dikonsumsi.

2.2.5 Pendekatan Sistem

Pendekatan sistem yang akan dilakukan dalam upaya penerapan sebuah proses

pemurnian air bersih di kawasan wisata islami pesantren madinatul quran dan

masyarakat sekitarnya yaitu dengan cara melakukan sosialisasi tentang pentingnya

sebuah kualitas air yang bersih untuk kesehatan serta dengan memperkenalkan

sebuah teknologi sederhana untuk memurnikan air. Pengenalan teknologi ini harus

mencakup sistem masyarakat disana, dari segi kemampuan masyarakat untuk

mengembangkan teknologi tersebut, hingga ketersediaan bahan baku untuk

penerapan teknologi pemurnian air tersebut.

Peran serta masyarakat dan para santri akan membantu mewujudkan kualitas air

bersih dan layak digunakan untuk kebutuhan sehari-hari. Untuk proyeksi

kedepannya kawasan pesantren akan menjadi sebuah kawasan wisata islami yang

nantinya fasilitas untuk ketersediaan air bersih sangat vital bagi pengunjung

wisatawan dan juga bagi para santri dan masyarakat sekitarnya.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian mengenai perancangan sistem pemurnian air ini dilakukan di kawasan

pondok pesantren Madinatul Quran Jonggol, Bogor. Waktu penelitian akan

dimulai pada bulan Februari 2014 sampai dengan bulan April 2014. Adapun

gambaran lokasi pondok pesantren Madinatul Quran dapat dilihat pada Gambar

3.1berikut ini.

Gambar 3.1 Lokasi Penelitian (Sumber: Google Earth)

3.2 Bahan dan Alat Penelitian

Adapun bahan dan alat yang akan digunakan selama penelitian ini adalah sebagai

berikut:

a. Sampel air baku di kawasan Pondok Pesantren Madinatul Qur’an

Air baku yang digunakan oleh para santri dan masyarakat sekitar merupakan

air yang bersumber dari mata air sodong di kawasan pegunungan, Jonggol,

Kab. Bogor;

b. Alat yang akan digunakan adalah sebagai berikut :

Alat filtrasi Saringan Pasir Lambat model up flow;

pH meter;

Turbidity meter

Phenantroline spectrofotometer (ferrover)

Botol Sampel

Styrofoam

Stopwatch

3.3 Tahap Penelitian

3.3.1 Pengujian sampel air baku

Menguji sampel air baku yang ada di lokasi dengan parameter pH (derajat

keasaman), kekeruhan, bau, rasa, warna, serta kadar besi (Fe) yang terkandung

dalam air.

3.3.2 Pemasangan Saringan Pasir Lambat

Pemasangan saringan pasir lambat untuk menyaring air baku yang bersumber

pada aliran air yang kemudian dipompa menuju tandon air dan kemudian

diteruskan kedalam filter penyaringan. Adapun proses saringan pasir lambat

menggunakan sistem up flow, untuk gambaran skemanya dapat dilihat pada

Gambar 3.1 berikut ini.

Air baku

Gambar 3.1 Skema Penyaringan Saringan Pasir Lambat

Tandon

air

Bak

Penampungan

Air Bersih

3.3.3 Pengujian Sampel Filtrasi

Hasil sampel air yang telah di filtrasi kemudian akan di uji dengan parameter pH

(derajat keasaman), kekeruhan, bau, rasa, warna, serta kadar besi (Fe) yang

terkandung dalam air. Dan memberikan alternatif untuk media saring yang efektif

untuk hasil penyaringan air yang baik

3.3.4 Perbandingan Hasil Uji Sampel

Membandingkan hasil sampel awal sebelum filtrasi dan sesudah filtrasi untuk

mengetahui bagaimana kefektifan sistem filter dalam meningkatkan kualitas air

baku.

3.3.5 Analisa dan Pembahasan

Analisa dan pembahasan mengenai data sampel air yang diuji serta menghitung

kebutuhan air untuk para santri dan masyarakat sekitar kawasan pesantren dan

menganalisa terkait sistem pengembangan yang berkelanjutan untuk pemanfaatan

kebutuhan air bersih.

Selain itu menguji keefektifan saringan filter yang digunakan yaitu dengan

membandingkan filter mana yang efektif digunakan. Adapun alternatiif saringan

filter adalah sebagai berikut:

a. Saringan filter yang terdiri dari kerikil dan pasir

b. Saringan filter yang terdiri dari kerikil, pasir, dan ijuk;

c. Saringan filter yang terdiri dari kerikil, pasir, arang tempurung kelapa.

3.3.6 Kesimpulan dan Saran

Memberikan kesimpulan akhir dari penelitian yang dijalankan berdasarkan pada

tujuan awal yang telah ditetapkan. Serta memberikan saran untuk kemajuan

penelitian yang berikutnya yang lebih baik.

3.4 Variabel Penelitian

Adapun variabel penelitian yang dibahas adalah sebagai berikut:

a. Variabel bebas, yaitu berupa kualitas air baku yang akan diuji untuk dilakukan

filtrasi baik yang sebelum maupun yang sesudah;

b. Variabel terikat, yaitu berupaparameter uji yang akan digunakan untuk

mengukur kualitas sampel air seperti ph, kekeruhan, bau, rasa, warna, dan

kadar besi (fe). Serta menguji kefektifan filter yang digunakan dengan

lamanya proses filtrasi dengan rentan waktu 5 menit, 10 menit, 15 menit, dan

20 menit

3.5 Diagram Alir Proses Penelitian

Adapun diagram alir proses penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.2 berikut ini.

Kawasan Wisata Islami

Pesantren Madinatul Qur’an

Sumber Air Baku yang digunakan santri dan

masyarakat

Pengujian Sampel Air Baku di

Laboratorium

Proses Filtrasi

Saringan Pasir Lambat

Pengujian Sampel Air Filtrasi

di Laboratorium

Standar Peraturan Menteri

Kesehatan No. 492 Tahun 2010

1

3 alternatif filter : 1. Kerikil – Pasir 2. Kerikil – Pasir –

Ijuk 3. Kerikil – Pasir –

Arang Tempurung Kelapa

Gambar 3.2 Diagram Alir Proses Penelitian

3.6 Jadwal Penelitian

Adapun uraian jadwal penelitian dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut ini.

No Kegiatan Bulan 2014

Januari Februari Maret April Mei

1 Pra Survei Lokasi

2 Penyusunan Proposal

3 Seminar Proposal

4 Pengumpulan dan Pengolahan Data

6 Asistensi Dengan

Dosen Pembimbing

7 Seminar Kemajuan

9 Seminar Hasil

10 Ujian Tesis

Kawasan Wisata Islami Pesantren Madinatul Qur’an, Jonggol,

Kab. Bogor

dengan kualitas air yang bersih

Analisa Pemanfaatan Air

Bersih

1