A. PengertianAir
Air adalah salah satu kebutuhan utama
bagi manusia, untuk kebutuhan minum, mandi, cuci, masak, dan lainnya.
Ketersediaan air bersih di sebuah kawasan sangatlah penting. Namun, mengingat
bahwa tidak semua kawasan mendapatkan air bersih, maka perlu adanya pemerataan
distribusi air bersih bagi masyarakat.
Kriteria air bersih biasanya meliputi 3
aspek, yaitu kualitas, kuantitas, dan kontinuitas. Dalam usaha menyediakan air
bersih, biasanya BUMN di Indonesia yang berkaitan dengan hal ini adalah PDAM –
Perusahaan Dagang Air Minum. Kadang ada yang menyindirnya sebagai Perusahaan
Dagang Air Mandi, karena terkadang air yang didistribusikan tidak memenuhi
kriteria air minum.
Secara
teknis, tulisan ini sebenarnya akan membahas mengenai jenis-jenis pengolahan
air bersih. Secara umum, pengolahan air bersih terdiri dari 3, yaitu pengolahan
secara fisika, kimia, dan biologi. Pada pengolahan secara fisika, biasanya
dilakukan secara mekanis, tanpa adanya penambahan bahan kimia. Contohnya adalah
pengendapan, filtari, adsorpsi, dan lain-lain. Pada pengolahan secara kimiawi,
terdapat penambahan bahan kimia, seperti klor, tawas, dan lain-lain, biasanya
digunakan untuk menyisihkan logam-logam berat yang terkandung dalam air. Pada
pengolahan secara biologis, biasanya memanfaatkan mikroorganisme sebagai media
pengolahnya.
PDAM, biasanya melakukan pengolahan
secara fisika dan kimiawi dalam proses penyediaan air bersih. Secara umum,
skema pengolahan air bersih di daerah-daerah di Indonesia terlihat seperti pada
gambar di bawah. Terdapat 3 bagian penting dalam sistem pengolahannya.
SkemaPengelolaan Air Bersih
B. Bangunan Intake
Bangunan intake ini berfungsi
sebagai bangunan pertama untuk masuknya air dari sumber air. Intake
yang dibangun harus memenuhi beberapa persyaratan antara lain kehandalan dalam
menyediakan air secara kontiniu, keamanan dalam beroperasi dan pembiayaan yang
minimum. Kapasitas intake harus mampu melayani kebutuhan maksimum
harian. Dalam pembangunan intake hal-hal yang harus diperhatikan
antara lain adalah: lokasi harus aman dari arus deras, terletak di hulu sungai
sehingga aman dari pencemaran, posisi intake yang benar agar air baku
dapat disadap secara konstan sesuai dengan kebutuhan baik pada musim kemarau
maupun pada musim hujan.
Pada umumnya, sumber air untuk
pengolahan air bersih, diambil dari sungai. Pada bangunan intake ini biasanya
terdapat bar screen yang berfungsi untuk menyaring benda-benda yang
ikut tergenang dalam air. Selanjutnya, air akan masuk ke dalam sebuah bak yang
nantinya akan dipompa ke bangunan selanjutnya, yaitu WTP – Water Treatment
Plant.
·
Intake Tower
Dibangun
sedekat mungkin ke pinggiran sungai, tetapi dengan kedalaman minimum 3 meter.
Puncak intake (ruangan pompa)
berada 1,5 meter di atas muka air tertinggi.
·
Shore Intake
Shore intake memiliki variasi bentuk yang
tergantung kepada situasi lapangan, tetapi yang pasti terletak di pinggiran
sungai. Jenis-jenis shore intake
yang umum digunakan antara lain adalah:
a. Siphone Well Intake
Ciri khas
dari intake ini adalah memiliki
saluran air masuk ke bangunan intake
berupa pipa, sehingga tekanan air yang berfluktuasi tidak memberi pengaruh pada
interior intake.
b. Floating Intake
Struktur intake yang ringkas diletakkan di
atas sebuah pelampung yang terapung dan bergerak naik turun mengikuti fluktuasi
muka air.
c. Suspended Intake
Memiliki
karakteristik dimana pipa hisap dibenamkan ke dalam sumber air tanpa
menggunakan bangunan pelindung dan langsung tercampur dengan aliran sumber air.
·
Intake crib
Struktur intake dibuat terbenam di dasar
sungai dengan kedalaman besar dari 3 m dari permukaan air. Lokasi dipilih
dengan resiko terkecil terhadap kemungkinan hanyut oleh arus sungai.
·
Intake pipe/conduit
Pengambilan
air dari mata air dilakukan dengan pipa/saluran, dengan kecepatan maksimun
1,2-1,9 m/s untuk mencegah akumulasi sedimen pada saluran.
·
Infiltration gallery
Sistem
ini memiliki galeri pipa dengan lubang yang banyak (perforated pipe) yang dibungkus dengan kerikil. Biasanya
dibangun di bawah dasar sungai sejajar dengan tepi sungai.
Bagian-bagian
dari suatu intake pada umumnya
tergantung pada kebutuhan dan kondisi dimana intake tersebut didirikan, umumnya elemen-lemen intake terdiri atas:
1. Bangunan intake
Umumnya
memiliki konstruksi beton bertulang (reinforced
concrete) agar memiliki ketahanan yang baik terhadap kemungkinan hanyut
oleh arus sungai.
2. Inletintake
Inlet intake dapat berupa saluran segi empat
atau bundar yang dilengkapi dengan bar
screen untuk menyaring material kasar.
3. Saringan
halus (Strainer)
Berfungsi
untuk menyaring material yang mengapung dan ikan-ikan kecil yang dapat
menghambat penghisapan air baku pada ujung pipa.
4. Suction well (intake well)
Adalah
bangunan penampung air baku yang akan dihisap oleh pompa atau dialiri secara
gravitasi. Intake well harus
cukup lebar agar mudah dimasuki oleh operator saat melakukan pembersihan. Waktu
detensi yang dianjurkan adalah kurang dari 20 menit.
5. Pipa backwash
Berfungsi
untuk melakukan pengurasan intake well
saat endapan pasir dan material lain sudah menumpuk, biasanya dilengkapi dengan
valve penguras.
6. Pompa
hisap dan ruangan pompa
Berada
diatas sumur intake dengan
jarak minimal 1,5 m dari muka air. Ruangan pompa harus cukup lebar dan nyaman
untuk dimasuki oleh operator saat melakukan pengontrolan dan pembersihan.
C. Water Treatment Plant
Water Treatment Plant atau lebih
populer dengan akronim WTP adalah bangunan utama pengolahan air bersih.
Biasanya bagunan ini terdiri dari 4 bagian, yaitu : bak koagulasi, bak
flokulasi, bak sedimentasi, dan bak filtrasi. Nah, sekarang kita bahas satu per
satu bagian-bagian ini.
1.
KOAGULASI
Skema
pengolahan air bersih
Koagulasi
adalah proses penggumpalan partikel koloid karena penambahan bahan kimia
sehingga partikel-partikel tersebut bersifat netral dan membentuk endapan
karena adanya gaya grafitasi.
Dari
bangunan intake, air akan dipompa ke bak koagulasi ini. Pada proses koagulasi
ini dilakukan proses destabilisasi partikel koloid, karena pada dasarnya air
sungai atau air-air kotor biasanya berbentuk koloid dengan berbagai partikel
koloid yang terkandung di dalamnya. Destabilisasi partikel koloid ini bisa
dengan penambahan bahan kimia berupa tawas, ataupun dilakukan secara fisik
dengan rapid mixing (pengadukan cepat), hidrolis (terjunan
atauhydrolic jump), maupun secara mekanis (menggunakan batang pengaduk).
Biasanya pada WTP dilakukan dengan cara hidrolis berupa hydrolic jump.
Lamanya proses adalah 30 – 90 detik.Mekanismekoagulasi:
a. Secara
fisika
Koagulasi dapat terjadi secara fisik seperti :
Koagulasi dapat terjadi secara fisik seperti :
·
Pemanasan, Kenaikan
suhu sistem koloid menyebabkan tumbukan antar partikel-partikel sol dengan
molekul-molekul air bertambah banyak. Hal ini melepaskan elektrolit yang
teradsorpsi pada permukaan koloid. Akibatnya partikel tidak bermuatan. contoh: darah.
·
Pengadukan, contoh:
tepung kanji
·
Pendinginan, contoh:
agar-agar
b. Secara
kimia
Sedangkan
secara kimia seperti penambahan elektrolit, pencampuran koloid yang berbeda
muatan, dan penambahan zat kimia koagulan. Ada beberapa hal yang dapat
menyebabkan koloid bersifat netral, yaitu:
·
Menggunakan Prinsip
Elektroforesis. Proses elektroforesis adalah pergerakan partikel-partikel
koloid yang bermuatan ke elektrode dengan muatan yang berlawanan. Ketika
partikel ini mencapai elektrode, maka sistem koloid akan kehilangan muatannya
dan bersifat netral.
·
Penambahan koloid,
dapat terjadi sebagai berikut:
Koloid yang bermuatan negatif akan menarik ion positif (kation), sedangkan koloid yang bermuatan positif akan menarik ion negatif (anion). Ion-ion tersebut akan membentuk selubung lapisan kedua. Apabila selubung lapisan kedua itu terlalu dekat maka selubung itu akan menetralkan muatan koloid sehingga terjadi koagulasi. Makin besar muatan ion makin kuat daya tariknya dengan partikel koloid, sehingga makin cepat terjadi koagulasi. (Sudarmo,2004)
Koloid yang bermuatan negatif akan menarik ion positif (kation), sedangkan koloid yang bermuatan positif akan menarik ion negatif (anion). Ion-ion tersebut akan membentuk selubung lapisan kedua. Apabila selubung lapisan kedua itu terlalu dekat maka selubung itu akan menetralkan muatan koloid sehingga terjadi koagulasi. Makin besar muatan ion makin kuat daya tariknya dengan partikel koloid, sehingga makin cepat terjadi koagulasi. (Sudarmo,2004)
·
Penambahan Elektrolit.
Jika suatu elektrolit ditambahkan pada sistem koloid, maka partikel koloid yang
bermuatan negatif akan mengadsorpsi koloid dengan muatan positif (kation) dari
elektrolit. Begitu juga sebaliknya, partikel positif akan mengadsorpsi partikel
negatif (anion) dari elektrolit. Dari adsorpsi diatas, maka terjadi
koagulasi.
Dalam
proses koagulasi,stabilitas koloid sangat berpengaruh.stabilitas merupakan daya
tolak koloid karena partikel-partikel mempunyai muatan permukaan sejenis
(negatip).Beberapa gaya yang menyebabkan stabilitas partikel, yaitu:
·
Gaya elektrostatik
yaitu gaya tolak menolak tejadi jikapartikel-partikel mempunyai muatan yang
sejenis.
·
Bergabung dengan
molekul air (reaksi hidrasi)
·
Stabilisasi yang disebabkan
oleh molekul besar yang diadsorpsi pada permukaan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses koagulasiantara lain:
1. Kualitas air meliputi gas-gas terlarut, warna,
kekeruhan, rasa, bau, dankesadahan;
2. Jumlahdankarakteristikkoloid;
3. Derajatkeasaman air (pH);
4. Pengadukancepat, dankecepatan paddle;
5. Temperatur air;
6. Alkalinitas air,
bilaterlalurendahditambahdenganpembubuhankapur;
7. Karakteristik ion-ion dalam air
2.
FLOKULASI
Proses
Flokulasi Partikel Koloid
Setelah dari unit koagulasi, selanjutnya
air akan masuk ke dalam unit flokulasi. Unit ini ditujukan untuk membentuk dan
memperbesar flok. Teknisnya adalah dengan dilakukan pengadukan lambat (slow
mixing).
Flokulasi adalah proses
pengadukan lambat agar campuran koagulan dan air baku yang telah merata
membentuk gumpalan atau flok dan dapat mengendap dengan cepat. Tujuan utama flokulasi adalah membawa
partikel ke dalam hubungan sehingga partikel-partikel tersebut saling
bertabrakan, kemudian melekat, dan tumbuh mejadi ukuran yang siap turun
mengendap. Pengadukan lambat sangat diperlukan untuk membawa flok dan
menyimpannya pada bak flokulasi.
Sebelum tiba di bak
flokulasi, air sudah dikoagulasikan, dan sudah memiliki inti flok (microflocs).
Sehingga kini saatnya mendorong inti flok menjadi kumpulan dan membentuk flok
yang lebih besar. Waktu penahanan sekitar 20 sampai 60 menit dibutuhkan, oleh
karena itu bak flokulasi harus 50 kali lebih besar dari unit kecepatan
pengadukan. Pergejolakan yang lembut diperlukan pada unit ini untuk menaikkan
pengadukkan dengan seksama. Meskipun pengadukan seharusnya tidak terlalu keras
karena akan menyebabkan rusaknya flok yang sudah terbentuk.
Proses
flokulasidalampengolahan air bertujuanuntukmempercepat proses
penggabunganflok-flok yang telahdibibitkanpada proses koagulasi. Partikel-partikel
yang telahdistabilkanselanjutnyasalingbertumbukansertamelakukan proses
tarik-menarikdanmembentukflok yang ukurannyamakin lama
makinbesarsertamudahmengendap.
Gradienkecepatanmerupakanfaktorpentingdalamdesainbakflokulasi.Jikanilaigradienterlalubesarmakagayageser
yang timbulakanmencegahpembentukanflok,
sebaliknyajikanilaigradienterlalurendah/tidakmemadaimaka proses
penggabunganantarpartikulattidakakanterjadidanflokbesarsertamudahmengendapakansulitdihasilkan.
Untukitunilaigradienkecepatan proses flokulasidianjurkanberkisarantara
90/detikhingga 30/detik. Untukmendapatkanflok yang
besardanmudahmengendapmakabakflokulasidibagiatastigakompartemen,
dimanapadakompertemenpertamaterjadi proses pendewasaanflok,
padakompartemenkeduaterjadi proses penggabunganflok,
danpadakompartemenketigaterjadipemadatanflok.
Pengadukanlambat (agitasi) pada proses
flokulasidapatdilakukandenganmetoda yang samadenganpengadukancepatpada proses
koagulasi, perbedaannyaterletakpadanilaigradienkecepatan di manapada proses
flokulasinilaigradienjauhlebihkecildibandinggradienkecepatankoagulasi.
3. SEDIMENTASI
Proses
Sedimentasi
Setelah melewati proses destabilisasi
partikel koloid melalui unit koagulasi dan unit flokulasi, selanjutnya
perjalanan air akan masuk ke dalam unit sedimentasi.
Sedimentasi adalah
proses pemisahan padatan yang terkandung dalam limbah cair oleh gaya gravitasi,
pada umumnya proses Sedimentasi dilakukan setelah proses Koagulasi dan
Flokulasi dimana tujuannya adalah untuk memperbesar partikel padatan sehingga
menjadi lebih berat dan dapat tenggelam dalam waktu lebih singkat.
Sedimentasi
bisa dilakukan pada awal maupun pada akhir dari unit sistim pengolahan. Jika
kekeruhan dari influent tinggi,sebaiknya dilakukan proses sedimentasi awal
(primary sedimentation) didahului dengan koagulasi dan flokulasi, dengan
demikian akan mengurangi beban pada treatment berikutnya. Sedangkan secondary
sedimentation yang terletak pada akhir treatment gunanya untuk memisahkan dan
mengumpulkan lumpur dari proses sebelumnya (activated sludge, OD, dlsb) dimana
lumpur yang terkumpul tersebut dipompakan keunit pengolahan lumpur tersendiri.
Unit sedimentasi merupakan
peralatan yang berfungsi untuk
memisahkan solid dan liquid dari suspensi untuk
menghasilkan air yang lebih jernih dan konsentrasi lumpur yang lebih kental
melalui pengendapan secara gravitasi. Secara keseluruhan, fungsi
unit sedimentasi dalam instalasi pengolahan adalah:
a.
Mengurangi beban kerja
unit filtrasi dan memperpanjang umur pemakaian unit penyaring selanjutnya;
b.
Mengurangi biaya
operasi instalasi pengolahan.
Faktor-faktor
yang dapat meningkatkan efisiensi bak pengendapan adalah:
a. Luas
bidang pengendapan;
b. Penggunaan baffle pada
bak sedimentasi;
c. Mendangkalkan
bak;
d. Pemasangan
plat miring.
4.
FILTRASI
Unit
Filtrasi
Setelah proses sedimentasi, proses
selanjutnya adalah filtrasi. Unit filtrasi ini, sesuai dengan namanya, adalah
untuk menyaring dengan media berbutir. Media berbutir ini biasanya terdiri dari
antrasit, pasir silica, dan kerikil silica denga ketebalan berbeda. Dilakukan secara
grafitasi.
Proses
filtrasimerupakanpenyaringan suspended
solid dankoloidal solid dari
air bakumenggunakan media berporisepertipasir, antrasit, garnet.
Fungsiutamadari unit filtrasiadalahmenyaringsemuaflok-flokhalus yang
tidakterendapkanpada unit sedimentasi. Proses filtrasi air
bakudapatdilakukantanpadidahuluiolehkoagulasi, flokulasi,
dansedimentasibilakekeruhan air bakukecildari 10 NTU. Jenis-jenis filter
menurutjumlah media yang digunakan:
a. Saringan media tunggal;
b. Saringan media ganda;
c. Saringanmulti media.
Karakteristikbutiran
media adalahfaktorpenentuefisiensi proses filtrasi. Ukuran media yang
efektifdidapatkandenganmenentukannilai effective size (ES), yaituukuranayakan yang melewatkan 10%
beratpasir, dan uniformity
coefficient (UC), yaituukuranayakan yang melewatkan 60% beratpasir.
Berdasarkankecepatanpenyaringan, unit filterdibagiatasduabagian, yakni:
1. SaringanPasirLambat
digunakanapabilakekeruhan air baku< 10 NTU.
2. SaringanPasirCepat
digunakanapabilakekeruhan air baku> 10 NTU.
Bila unit
filtrasimenggunakan media lebihdarisatumakadiusahakan agar kedua media
memilikikecepatanpengendapan yang berbedadimana media paling bawahmemilikiberat
yang lebihsehinggalebihcepatmengendap, sehingga media
tidaktercampurpadasaatpencucian (backwash).
Pencucian filter (backwash)
dilakukansetiapharidenganpompa backwash ataumenggunakantekanan
air reservoar yang disambungkankepipa backwash filter melaluijalur by-pass. Keuntungandarisistem yang
keduaadalahefisiendalamoperasionaldanpemeliharaandimanatidakdibutuhkanpompa backwash, energilistrik,
danperawatanpompa.Sisteminibiasanyadigunakanjikaperbedaanelevasiantara intake daninstalasipengolahancukupbesar.
Pengontrolankinerja filter inidilihatdaribeberapaindikator, yaitu:
·
Kekeruhan filtered water £ 0,5 NTU;
·
Durasioperasi
filter diantaradua backwash;
·
Rasiojumlah air
yang digunakanpada proses backwash terhadap
air yang tersaringsebelum backwash,
filter yang terpeliharabaikmemilikirasio 2-3%;
·
Volume air yang
difilter per unit luas media filter selamaoperasi filter. Dikenaldengan Unit Filter Run Volume (UFRV).
Untuk filter normal besarnyanilai UFRV = 37,85 m3 (10.000 gallon).
·
Kehilangan
media butiranselama backwash harusselaludikontroldandiminimalisir,
untuk media pasirkehilangan normal 1-2% darikedalaman total filter , untuk
media antrasitkehilangan normal 3-5% pertahun;
·
Pencucian
filter dilakukandenganpembukaankatup backwash secaraperlahan-lahansampaitinggi air
menutupiseluruhpermukaanlapisan filter, barukemudian flow rate backwash diperbesarhinggatitik full-scale, jikabukaankatup backwash dilakukansecaramendadakmakadapatterjadipengangkatan
media penyangga (kerikil) keatas media penyaring,
fenomenainidikenaldengan overlapping yang
mengakibatkansusunan media penyaringmenjaditidakterkontrol, sehinggabakharusdikeringkanuntukdiperiksa.
5.
DESINFEKSI
Desinfeksiadalahpembasmiansecaraselektifmikroorganismepatogen
yang adadalam air reservoar.Sebelum air bersihdidistribusikan proses
desinfeksimutlakdilakukansebaikapapunhasilpengolahan yang diperoleh.
Desinfeksidapatdilakukanmenggunakanduamacamagendesinfektan, yaitu:
a.
agenkimia
:
CalciumHyphochloride (CaOCl2), ChlorineDiokside (ClO2), Bromine Chloride (BrCl), Ozon (O3), Cl2
b.
agenfisik :
Sinar ultra violet
Proses
pembunuhanmikroorganismepatogenolehagendesinfektanterjadimelaluibeberapafase,
yakni:
1. Perusakandindingselmikroorganisme;
2. Merubahpermeabilitassel;
3. Merubahsifatkoloidalmikroorganisme;
Dalaminstalasipengolahan
air bersihjenisdesinfektan yang paling seringdigunakanadalah Calcium Hipochloride.Dosis chlor yang
digunakandidasarkanpadadayapengikat chlor (DPC)
air bakudankebutuhanwaktukontak. Sisa chlor yang diinginkanpadasalurandistribusiberkisarantara
0,3-0,5 ppm .
D. RESERVOIR
Setelah dari WTP dan berupa clear
water, sebelum didistribusikan, air masuk ke dalam reservoir. Reservoir ini
berfungsi sebagai tempat penampungan sementara air bersih sebelum
didistribusikan melalui pipa-pipa secara grafitasi. Karena kebanyakan
distribusi di kita menggunakan grafitasi, maka reservoir ini biasanya
diletakkan di tempat dengan eleveasi lebih tinggi daripada tempat-tempat yang
menjadi sasaran distribusi. Biasanya terletak diatas bukit, atau gunung.
Reservoir air bersih
Reservoar
yang digunakan pada instalasi pengolahan air bersih berfungsi untuk menampung
air hasil pengolahan sebelum didistribusikan, serta melindungi air hasil
pengolahan dari kontaminasi oleh air hujan, debu, algae maupun sinar matahari langsung.
Kedalaman efektif reservoar umumnya berkisar antara 3 hingga 6 meter. Reservoar
diletakkan pada akhir instalasi dengan muka level air lebih rendah dari muka air unit
filter, dan diusahakan tidak ada fluktuasi. Volume reservoar dirancang sebesar
15-20% dari kebutuhan air per hari.
Gabungan dari unit-unit pengolahan air
ini disebut IPA – Instalasi Pengolahan Air. Untuk menghemat biaya pembangunan,
biasanya Intake, WTP, dan Reservoir dibangun dalam satu kawasan dengan
ketinggian yang cukup tinggi, sehingga tidak diperlukan pumping station dengan
kapasitas pompa dorong yang besar untuk menyalurkan air dari WTP ke
reservoir. Barulah, setelah dari reservoir, air bersih siap untuk
didistribusikan melalui pipa-pipa dengan berbagai ukuran ke tiap daerah
distribusi.
BAB III
HASIL PENGAMATAN
A. PDAM Sukaraja
|
B. PDAM Surabaya
|
DAFTAR PUSTAKA
nice blog.
BalasHapuskunjungi ittelkom-sby.ac.id