PENGARUH KETEBALAN DAN DIAMETER MEDIASARINGAN PASIR LAMBAT UNTUK MENGOLAH AIR

PDAM DITINJAU DARI PARAMETER E.COLI, ZATORGANIK DAN DETERJEN

THE EFFECT OF THICKNESS AND SIZE OF SLOW SANDFILTER MEDIA FOR TREATING PDAM WATER BASED ON

E.COLI, ORGANIC COMPOUNDS AND DETERGENTPARAMETER

MIRDAD IBNU MAHDI dan WAHYONO HADI

Jurusan Teknik Lingkungan – FTSPInstitut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Surabaya – 60111

E-mail : Dorry_jaya@enviro.its.ac.id

AbstrakAir merupakan kebutuhan yang sangat vital dan penting bagi kelangsungan hidup manusia.

Kebutuhan air minum yang cukup, merupakan jal yang paling penting dalam kehidupan ini. Selamaini kebutuhan air minum telah disediakan oleh PDAM. Namun air minum yang dihasilkan olehPDAM masih ada yang belum memenuhi syarat kualitas air minum yang ditetapkan oleh pemerintah.Khususnya untuk bahan organik dan bakteriologis masih dibawah standar kualitas air minum.

Pada penelitian kali ini bertujuan untuk menyisihkan kandungan bahan zat organik, bakteriE.coli serta deterjen / surfactant di dalam air PDAM dengan menggunakan reaktor slow sand filtersingle media aliran downflow. Variasi yang digunakan pada penelitian kali ini yaitu rate filtrasi,ketebalan media dan diameter media saringan pasir. Parameter penelitian ini meliputi zat organik,deterjen / surfactant dan bakteri E.coli. Raktor dioperasikan secara kontinyu.

Berdasarkan hasil penelitian, didapatkan nilai penurunan parameter zat organik, deterjen /surfactant dan bakteri E.coli pada rate filtrasi 0.3 m/jam dan dengan menggunakan ketebalan media100cm. Dihasilkan penurunan parameter untuk zat organik hingga 4.6 mg/liter, deterjen / surfactanthingga 0.027 mg/liter dan tidak terdapat bakteri E.coli.Kata kunci: Slow sand filter, E.coli, zat organik, deterjen / surfactant, media pasir, rate filtrasi.

AbstractWater is a very vital and important for human survival. The need to drink enough water, the

jal the most important in life. During this time the need of drinking water has been provided byPDAM. However, drinking water produced by the taps are still there who do not qualify the quality ofdrinking water set by the government. Particularly for organic materials, and bacteriological stillunder the drinking water quality standards.

In the present study aims to set aside the matter content of organic substances, bacteria E. coliand the detergent / surfactant in tap water using slow sand filter reactor single downflow streammedia. Variations used in the present study the rate of filtration, media thickness and diameter of thesand filter media. Parameters of the study include organic substances, detergents / surfactants andE.coli bacteria. Raktor operated continuously.

Based on the results of the study, obtained the value of the parameter reduction of organicsubstances, detergents / surfactants and E.coli bacteria in the filtration rate of 0.3 m / h and using themedia thickness of 100cm. Resulting decrease in the parameters for the organic matter up to 4.6 mg /liter, detergents / surfactants up to 0027 mg / liter and no E. coli bacteria.

Key Word: Slow sand filter, E.coli, Organics Compounds, detergent / surfactant, sandmedia, rate filtrasi.

1. Pendahuluan

Air merupakan kebutuhan pokok bagi makhluk hidup. Air yang digunakan dalam kehidupansehari-hari seharusnya memenuhi standart kualitas air bersih. Apabila tidak memenuhi standartkualitas air bersih maka dapat menyebabkan masalah bagi kesehatan masyarakat yang mengkonsumsiair tersebut. Hal ini telah di tetapkan berdasarkan PERMENKES No. 492/MENKES/SK/IV/2010.

Penduduk Indonesia sendiri banyak yang menggunakan air PDAM dalam kegiatan sehari-hari. Masalah yang berkembang saat ini adalah mendapatkan air layak minum yang langsungdikeluarkan oleh air PDAM. Air PDAM sendiri dapat terkontaminasi dari beberapa sumber pencemar,sumber tersebut bisa berasal dari bakteri atau mikroorganisme yang menempel pada saluran pipadistribusi ke masyarakat,kebocoran bahan kimia organic dan lainnya. Air PDAM yang biasanyadigunakan oleh masyarakat masih banyak sekali yang belum memenuhi standart air bersih yang telahditetapkan oleh pemerintah. Hal ini juga dikarenakan masyarakat kita sendiri tidak memperhatikanmasalah system sanitasi yang ada. Setidaknya air yang digunakan sebagai air minum ini harusterhindar dari zat organik, logam berat dan juga bakteri E.coli.

Oleh karena sumber air PDAM yang hamper semua masyarakat gunakan untuk dikonsumsisebagai air minum masih mengandung bakteri ataupun mikroorganisme, maka diperlukan pengolahanterlebih dahulu untuk menghilangkan kontaminan yang terdapat dalam air. Salah satu solusi yangditawarkan yaitu dengan menggunakan filter dengan proses Slow sand Filter. Slow sand filter sebagaialat yang konvensiona, yang diyakini dapat menurunkan kadar-kadar pencemar yang terdapat dalamair dengan optimal. Adanya Slow sand Filter ini tidak membutuhkan pengolahan-pengolahan lainterlebih dahulu. Selain itu pengoprasian dan perawatan yang mudah membuat filter ini dapatdigunakan untuk masyarakat kalangan menengah kebawah dengan tingkat ekonomi yang rendah,sehingga tidak perlu untuk memasak air terlebih dahulu.

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mendesain Unit SlowSand Filter skala rumah tangga yang sesuai untuk mengolah airPDAM yang siap untuk di minum.

2. Mengetahui diameter media, ketebalan media dan kecepatan penyaringan sebuah filterpasir yang sesuai untuk filter skala rumah tangga.

2. Tinjauan Pustaka

Slow Sand Filter

Menurut Droste, Slow sand filter adalah Filtrasi pasir adalah ujung tombak pengolahan air.Dimana pada bangunan filter berfungsi sebagai penyaring flok-flok halus yang masih terdapat dalamair yang tidak terendapkan pada bak sedimentasi dan juga dapat menyaring bakteri atauunmikrioorganisme yang terdapat dalam air. Filtrasi ini terjadi dengan melewatkan air olahan melaluimedia berporos tertentu. Aliran air persatuan luas filter ini sangat kecil, dan selanjutnya dikenaldengan nama saringan pasir lambat (Slow Sand Filter).

Sedangan menurut Standart Nasional Indonesia (SNI) adalah Saringan pasir lambat adalahbak saringan yang menggunakan pasir sebagai media filter dengan ukuran butiran kecil, namunmempunyai kandungan kuarsa yang tinggi.

Bakteri E.coli

Menurut Fardiaz (1992) Eschericia coli adalah salah satu bakteri patogen yang tergolongColiform dan hidup secara normal di dalam kotoran manusia maupun hewan sehingga E. colidigunakan sebagai bakteri indikator pencemaran air yang berasal dari kotoran hewan berdarah panas.

E.coli merupakan mikroflora alami yang terdapat pada saluran pencernaan manusia danhewan. Beberapa galur E.coli dapat menyebabkan penyakit pada manusia seperti diare (Astawan,2007), dimana sampai tahun 2001 diare masih merupakan penyebab kematian bayi ketiga di Indonesia(ISSDP, 2006).

Penyebaran bakteri E. coli di tanah sangat dipengaruhi oleh porositas tanah. Pergerakanhorizontal sukar dipastikan karena tergantung pada faktor antara lain; jenis tanah, ketinggian

permukaan air tanah, aliran air tanah, konstruksi sumur pompa tangan, jumlah pemakai sumur pompatangan dangkal dan jumlah orang yang membuang feses. (Rahayu Kosasif, Budi. 2009).

Bakteri-bakteri pathogen ada bermacam-macam dan konsentrasinya agak rendah, hal inimenyebabkan bakteri-bakteri tersebut sulit dideteksi. Analisa mikrobiologi untuk bakteri-bakteritersebut biasanya berdasarkan “organisme petunjuk (indicator organism)”. Bakteri-bakteri inimenunjukkan adanya pencemaran oleh tinja manusia atau hewan berdarah panas, dan mudahdideteksi. Bakteri jenis Escherichia Coli (E.coli atau coli tinja) merupakan petunjuk yang palingefisien, karena E.coli tersebut hanya dan selalu terdapat dalam tinja. Hanya sebagian dari total coliterdiri dari E.coli yang berasal dari tinja dan lainnya terdiri dari bakteri yang berasal dari tinja danlainnya terdiri dari bakteri yang berasal tanah seperti Aerobacter coli. (Alaerts.1984).

Zat Organik

Semua senyawa organik mengandung carbon yang berkaitan dengan satu elemen atau lebih.Hidrokarbon hanya terdiri dari karbon dan hidrogen. Banyak senyawa yang mengandung carbon,hidrogen dan oksigen dan elemen-elemen tersebut menjadi elemen penyusun utama.Elemen minoryang biasa terikat pada elemen utama tersebut antara lain nitrogen, phospor dan sulfur dan terkadanghalogen dan logam. Senyawa yang dibuat secara sintesis dapat berkaitan dengan berbagai materiallain.

Deterjen

Istilah deterjen digunakan luas pada berbagai macam pembersih yang digunakan untukmembersihkan kotoran pada pakaian, perabotan rumah tangga atau untuk menghilangkan kotoranpada benda-benda lainnya. Bahan dasar deterjen adalah senyawa organik yang mempunyai sifat zataktif permukaan (Surface active) didalam larutan, yang secara umum disebut Surface active agentatau Surfactant. Semua zat aktif permukaan atau surfactant mempunyai molekul berpolar yang agakbesar. Salah satu ujung molekul senyawa yang mudah larut dalam air yang disebut gugus hidrofilik,sedangkan pada ujung yang lainnya terdiri dari gugus hidrofobik (Swisher, 1963).

Deterjen pada konsentrasi tinggi mengalami pelarutan dengan diikuti asosiasi (penggabungan)diri molekul-molekul surfactant membentuk agregasi berukuran koloid (berjari-jari kurang lebih 1,5-2,0 nm) Sedangkan pada konsentrasi rendah deterjen berperan sebagai elektrolit biasa. Padakonsentrasi ini deterjen terdiserasi (pemisahan diri) sebagai molekul yang tervolasi atau memisah(Abuin, S and Lissi, C, 1992 dalam rahmadyanti,E.,2004). Standar bentuk pengolahan yang berisikoagulasi-flokulasi, sedimentasi, dan filtrasi pada umumnya menghilangkan sedikit atau tidak samasekali deterjen yang terkandung didalam air (Degrement, 1979). Dalam peraturan standart baku mutuair minum berdasarkan PERMENKES No. 492/MENKES/SK/IV/2010. membatasi kadar maksimumdeterjen yang diperbolehkan yaitu 0.05 mg.l sebagai MBAS. Sedangkan kandungan yang dianjurkantidak ada sama sekali.

Penggunaan deterjen telah digunakan secara luas oleh berbagai industri maupun masyarakat,dimana limbah cairnya dibuang langsung ke alam tanpa melalui proses pengolahan dan menyebabkanpolusi lingkungan. Secara umum kandungan deterjen menurut Olvice (2006) adalah:

• Surfactant (10-25%)• Buildery(30-40%)• Surfact Bash (5-30%)

Surfactant dibagi menjadi empat bagian penting dan digunakan secara meluas pada hampirsecara secctor industri modern:

a. Sirfactant amionik adalah senyawa yang bermuatan negatif dalam bagian aktif permukaanatau pusat hidrofobiknya.

b. Surfactant kationik adalah senyawa yang bermuatan positif pada bagian aktif permukaanatau gugus antar muka hidrofobiknya.

c. Surfactant nonionik adalah surfactant yang tidak bermuatan atau tidak terjadi ionisasimolekul.

d. Surfactant amfotorik adalah surfactant yang mengandung gugus anionik dan kationik,dimana muatannya bergantung kepada pH, pada pH tinggi dapat menunjukkan sifatanionik dan pada pH rendah dapat menunjukkan sifat kationik.

3. Metodologi PenelitianKerangka Penelitian

Kerangka penelitian merupakan gambaran umum mengenai tahapan – tahapan yang perludilakukan dalam penelitian.

Kerangka penelitian tentang Pengaruh Ketebalan dan Diameter Media Saringan Pasir Lambatuntuk Mengolah Air PDAM di Tinjau dari Parameter E.coli, Zat Organik dan Deterjen dapat dilihatpada gambar 3.1. Berikut adalah keterangan dari gambar kerangka penelitian :a. Ide Studi

Ide studi ini desain ini didasarkan pada fakta, bahwa banyak penduduk Indonesiamenggunakan air PDAM sebagai sumber air minum. Sedangkan kualitas dari air PDAM semakin harisemakin menurun yang dikarenakan jauhnya tempat pengolahan iar PDAM ke tempat konsumen.Sehingga bakteri maupun mikroorganisme dapat berkembang biak pada saluran pipa yangmenghubungkan dari tempat pengolahan ke tempat konsumen. Oleh karena itu diperlukan suatu filteryang dapat digunakan pada masing-masing rumah tangga denagn mudah sehingga dapatmengahsilkan air yang siap minum.b. Studi Literatur

Studi literatur dilakukan untuk mendukung jalannya penelitian mulai dari awal hinggapenyusunan laporan juga untuk mendapatkan dasar teori yang kuat yang berkaitan denganpenelitian ini, sehingga dapat menjadi acuan dalam melaksanakan analisis dan pembahasan.

Sumber literature yang digunakan dalam penelitian ini meliputi buku-buku teks , jurnalilmiah, internet dan laporan – laporan tugas akhir yang dilakukan sebelumnya. Studi literature inidilakukan sepanjang penelitian, yakni mulai dari tahap awal hingga analisis dan pembahasan hasilpenelitian sehingga dapat diperoleh kesimpulan. Studi literature yang dilakukan mengenai :

1. Air baku yang digunakan ( air PDAM )2. Slow sand filter3. Bakteri E.coli4. Zat Organik5. Deterjen

c. Variabel dan Parameter PenelitianPada penelitian ini ditetapkan variabel berupa :

• Ketebalan media : 50 cm, 80 cm dan 100cm• Diameter media : 0.1-0.3 mm, 0.3-0.5 mm dan 0.5-0.7 mm• Rate filtrasi : 0.1 m/jam, 0.3 m/jam dan 0.6 m/jam

Sedangkan untuk parameter pada air baku yaitu Bakteri E.coli, zat organik dan deterjen.

d. Variabel dan Parameter PenelitianPada penelitian ini ditetapkan variabel berupa :

• Ketebalan media : 50 cm, 80 cm dan 100cm• Diameter media : 0.1-0.3 mm, 0.3-0.5 mm dan 0.5-0.7 mm• Rate filtrasi : 0.1 m/jam, 0.3 m/jam dan 0.6 m/jam

Sedangkan untuk parameter pada air baku yaitu Bakteri E.coli, zat organik dan deterjen.e. Pemeriksaan Kualitas Air Baku.

Pemeriksaan kualitas air baku dilakukan untuk mengetahui kualitas air baku ( air PDAM)yang digunakan. Analisa yang dilakukan berupa :

• Analisa bakteri E.coli dengan metode most probable number (MPN)• Analisa deterjen dengan metode Metilen Blue Active Substance (MBAS)• Analisa zat organik dengan metode permanganate value (PV).

f. Persiapan Alat

Persiapan alat yang dilakukan meliputi persiapan pembuatan Slow Sand Filter dan persiapanperalatan plengkap. Elemen Slow Sand Filter terdiri dari :

1) Pipa PVC dengan diameter 30 cm2) Kran air

3) Pipa outlet dengan diameter4

3inchi

4) Lem PVC5) Pasir dengan ukuran 0.1-0.3 mm, 0.3-0.5 mm dan 0.5-0.7 mm6) Kerikil dengan ukuran 10-15mm.

g. Persiapan Bahan1) Air PDAM

Air PDAM yang digunakan adalah air PDAM dari hasil penelitian pendahuluan.2) Persiapan bahan untuk analisis

Bahan yang di maksud adalah bahan – bahan yang digunakan untuk analisisE.coli, deterjen dan bahan organik (KMnO4) yang sesuai dengan standar air minum yangdisyaratkan. Metode analisis yang digunakan berdasarkan standar air minum PERMENKESNo. 492/MENKES/SK/IV/2010.

3) Lapisan penyangga (kerikil)Pada unit filter ini menggunakan kerikil sebagai lapisan penyangga. Dimana lapisan

kerikil ini setebal 20cm dengan ukuran 10 – 15 mm. Lapisan penyangga ini berfungsi untukmencegah keluarnya pasir menuju kran outlet, sehingga kran tidak tersumbat.

h. Pembuatan AlatLangkah selanjutnya dari penelitian adalah pembuatan alat. Denganmempertimbangkan aspek dimensi dari alat serta bahan – bahan maka dirangkai alatsesuai dengan hasil rancangan perencanaan alat. Slow sand filter di buat sesederhanamungkin dan semudah mungkin untuk dapat dioperasikan.

i. Pengoprasian filterPada penelitian ini, Slow sand filter yang digunakan terbuat dari pipa PVC. Ketebalan media

pasir sebagai media penyaring dalam slow sand filter adalah 50 cm, 80 cm dan 100 cm. Dimanapasir yang digunakan adalah pasir sungai dengan diameter pasir yang berbeda beda pula, yaitu 0.1– 0.3 mm, 0.3 -0.5 mm dan 0.5 – 0.7 mm. Dibawah media pasir diletakkan media penyangga yaitumedia kerikil dengan ketinggian 20cm. Fungsi dari media penyangga ini adalah untuk menahanpasir agar tidak ikut keluar terbawa oleh aliran air.

Sebelum filter dijalankan terlebih dahulu air dialirkan melalui media secara kontinu selama 2-3 minggu, ini bertujuan agar terbentuknya lapisan Schmutzdecke. Lapisan Schmutzdecke inisendiri dapat mengurangi zat – zat pengotor dalam air baku. Biasanya lapisan Schmutzdecke initerbentuk hingga ketebalan kurang lebih 5 cm.

Sebelum slow sand filter dimulai, pertama diukur debit yang masuk kedalam saringan filter.Untuk mengukur debit yang masuk dan keluar pertama – tama kita harus menutup kran outletyang terdapat pada saringan filter, kemudian air dialirkan secara perlahan – lahan hingga airberada 30 cm diatas media pasir. Kemudian pada outlet dibuka dan diukur debit yang keluar darisaringan filter. Untuk mempermudah pengukuran digunakan gelas ukur.Pencucian Media Filter

1. Pencucian media filter dilakukan apabila filter telah clogging, hal ini terihat dengankecepatan filtrasinya telah menurun. Hal ini menandakan bahwa media filter tidak dapatlagi menampung flok-flok pengotor yang ada, sehingga muka air media terus naik.

2. Pada saat pencucian filter akan berlangsung, maka harus dipastikan bahwa air yagn adadalam reaktor telah tidak ada.

3. Setelah air didalam reaktor telah habis atau berkurang maka lapisan Schmutzdecke yangtebal dapat dikeruk. Lapisan Schmutzdecke ini dikeruk ± 0.5 - 2 cm.

4. Setelah lapisan Schmutzdecke dikeruk, kemudian filter dapat dioprasikann kembali.

4. Analisa dan PembahasanUntuk mengawali penelitian ini, terlebih dahulu dilakukan analisa untuk mengetahui kualitas

dari sampel air awal, yaitu air PDAM di Jurusan Teknik Lingkungan, ITS. Hasil analisaselengkapnya dapat dilihat pada Tebel 4.1 di bawah ini.

Tabel 4.1 Hasil Pemeriksaan Sampel Air Awal (Air PDAM di Jurusan Teknik Lingkungan,ITS.)

Zat Organik(mg/l)

Deterjen(mg/l)

E.coli (jml per100ml)

KEPMENKES 10 0.05 0

Hari Ke- HASIL

1 11.4 0.038 13.5

2 9.1 0.038 17

3 9.7 0.036 14

4 9.1 0.037 13

5 9.5 0.037 11

6 8.7 0.035 21

7 10.5 0.035 135. Rencana Anggaran Biaya

Dalam penelitian, filter yang digunakan terbuat dari pipa PVC. Berikut adalah tabel anggaranbiaya pembuatan unit filter.

Tabel 4.12 Anggaran Biaya Pembuatan 1 Unit Filter.

No Peralatan

Kebutuhan Harga satuanBiayatotal(Rp)

Jml SatBiaya(Rp)

Sat

1Filter daripipa PVC

1 buah 250.000 /buah 250.000

2Pipa PVC½” 1 meter 9000 /meter 9.000

3 knee 2 Buah 1000 /buah 2.0004 Lem pvc 3 buah 5000 /buah 15.000

5Pasir dankerikil

3karun

g7.500 /karung 22.500

6Tutup pipaPVC

1 buah 40.000 /kg 40.000

7 Kikir 1 buah 10.000 /buah 10.000

Total biaya 348.500

6. Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut:1. Kriteria desain unit slow sand filter skala rumah tangga yang dipilih dengan menggunakan

ketebalan media 100cm dan rate filtrasi 0.3m/jam.2. Pengolahan air PDAM dengan menggunakan slow sand filter untuk menjadi air layak minum

telah terpenuhi dikarenakan kandungan bakteri E.coli, zat organik dan deterjen/surfaktantelah memenuhi standart baku mutu yang telah di tetapkan oleh PERMENKES No.492/MENKES/SK/IV/2010.

7. Daftar Pustaka

Al – Layla, M.A., S. Ahmad, S.J. Middlebrooks, (1977) Water Supply Engineering Desaign2nd edition. Ann Arbor Science. Michigan – USA.

Alaerts, G., S.S. Santika, (1987) Metode Penelitian Air. Usaha Nasional. Surabaya.

Annonim, (1967) Water Treatment Plant Desaign AWWA. Mc. Graw Hill Book Company. NewYork.

Anonim, (1997) ASTM Standard on Environmental Sampling. Second edition. Baltimore.

Casey, T.J. (1997) Unit Treatment Processes in Water and Wastewater Engineering. John Wiley &Sons, Inc. New York.

Degremont, (1979). Water Treatment Handbook, 5th edition, John Willey & Sons Inc, New York.

Driscoll, F.G. (1986) Ground Water and Wells. Second edition. Johnson Filtration System, Inc.Minnesota.

Droste, Ronald L., (1997) Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment. John Willeyand Sons Inc.. USA.

Fair, G. M., J. C. Geyer, D. A. Okun, (1956). Water and Wastewater Engineering volume: 2 WaterPurification and Wastewater Treatment Disposal, John Willey & Sons Inc, New York.

Huisman, L., dan W. E. Wood, (1974). Slow Sand Filtration, WHO, Genewa.

Kawamura, S., (1991). Integrated Desaign of Water Treatment Facilities, John Willey & Sons Inc,Singapura.

Okun, D. A., dan C. R. Schultz, (1984). Surface Water Treatment for Communities in DeveloppingCountries, John Willey & Sons Inc, New York.

Reid, G., (1982). Appropriate Methods of Treating: Water and Wastewater in DevelopingCountries, Ann Harbor Science, Michigan.

Reynolds, T. D., (1982). Unit Operations and Processes in Environmental Engineering, 2nd edition,PWS, USA.

Salvato, Joseph A., (1982). Environmental Engineering and Sanitation, 2nd edition, John Willey &Sons Inc, New York.

Sawyer, C. L., P. L. McCarty, (1984). Chemistry for Environmental Engineering, Mc Graw Hill BookCompany, New York.

Steel, E. W., (1960). Unit Water Supply and Sewerage, 4th edition, Mc Graw Hill Book 18.Company, New York.

Trihadiningrum, Y., Harmin S.Titah, dan Nurbajati, (2001) Mikrobiologi Lingkungan. JurusanTeknik Lingkungan FTSP – ITS. Surabaya.

SNI 3981:2008. Perencanaan Instalasi Saringan Pasir Lambat.<www.pu.go.id/satminkal/balitbang/sni/isisni/SNI%203981-2008.pdf>.

Peraturan Menteri Kesehatan NO.492/MENKES/PER/IV/2010. tentang syarat-syarat danPengawasan Kualitas Air Minum