Selasa, 25 September 2012

Membuat Sendiri Pengolahan Air Tanah Sederhana

         Air merupakan kebutuhan yang sangat vital bagi kehidupan manusia. Karena itu jika kebutuhan akan air tersebut belum tercukupi maka dapat memberikan dampak yang besar terhadap kerawanan kesehatan maupun sosial. Pengadaan air bersih di Indonesia khususnya untuk skala yang besar masih terpusat di daerah perkotaan, dan dikelola oleh Perusahan Air Minum (PAM) kota yang bersangkutan. Namun demikian secara nasional jumlahnya masih belum mencukupi dan dapat dikatakan relatif kecil yakni 10,77 % . Untuk daerah yang belum mendapatkan pelayanan air bersih dari PAM umumnya mereka menggunakan air tanah (sumur), air sungai, air hujan, air sumber (mata air) dan lainnya.
         Nah selanjutnya bagaimana dengan kualitas air yang kita ambil dari dalam tanah.  Ketika Indonesia pada tahun 70 s/d 80-an  pompa tangan Dragon dengan mengambil air dari kedalaman 6 meter sudah mencukupi kualitasnya. Tapi dengan semakin banyaknya pertumbuhan penduduk dan bahan pencemar yang semakin banyak di permukaan , air dangkal ini sudah tidak layak dan sudah tidak ada lagi pada tahun 2012-an, akibatnya banyak penduduk yang mengambil air dengan kedalaman 12 meter. Pada kedalaman ini, masalah yang ada adalah rasa bau dan warna (kuning).
            Dari hasil survey penduduk, prosentasi banyaknya rumah tangga dan sumber air minum yang digunakan di berbagai daerah di Indonesia sangat bervariasi tergantung dari kondisi geografisnya. Secara nasional yakni sebagai berikut : Yang menggunakan air leding 10,77 %, air tanah dengan memakai pompa 7,85 %, air sumur (perigi) 53,78 %, mata air (air sumber) 15,70 %, air sungai 8,54 %, air hujan 1,64 % dan lainnya 1,71 %.
            Permasalahan yang timbul yakni sering dijumpai bahwa kualitas air tanah maupun air sungai yang digunakan masyarakat kurang memenuhi syarat sebagai air minum yang sehat bahkan di beberapa tempat bahkan tidak layak untuk diminum. Air yang layak diminum, mempunyai standar persyaratan tertentu yakni persyaratan fisis, kimiawi dan bakteriologis, dan syarat tersebut merupakan satu kesatuan. Jadi jika ada satu saja parameter yang tidak memenuhi syarat maka air tesebut tidak layak untuk diminum. Standar kualitas air minum telah dibakukan dengan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No.20 Tahun 1990. Pemakaian air minum yang tidak memenuhi standar kualitas tersebut dapat menimbulkan gangguan kesehatan, baik secara langsung dan cepat maupun tidak langsung dan secara perlahan.
            Air tanah sering mengandung zat besi (Fe) dan Mangan (Mn) cukup besar. Adanya kandungan Fe dan Mn dalam air menyebabkan warna air tersebut berubah menjadi kuning-coklat setelah beberapa saat kontak dengan udara. Disamping dapat mengganggu kesehatan juga menimbulkan bau yang kurang enak serta menyebabkan warna kuning pada diding bak serta bercak-bercak kuning pada pakaian. Oleh karena itu menurut PP No.20 Tahun 1990 tersebut, kadar (Fe) dalam air minum maksimum yang dibolehkan adalah 0,3 mg/lt, dan kadar Mangan (Mn) dalam air minum yang dibolehkan adalah 0,1 mg/lt.
             Di negara maju seperti Amerika dan Jepang, peraturan standar kualitas air minumnya lebih ketat lagi. Total kandungan besi dan mangan dalam air minum maksimum yang diperbolehkan adalah 0,3 mg/lt. Untuk menanggulangi masalah tersebut, perlu dilakukan upaya penyediaan sistem alat pengolah air skala rumah tangga yang dapat menghilangkan atau mengurangi kandungan besi dan mangan yang terdapat dalam air air sumur atau tanah. Salah satu cara untuk meningkatkan kualitas air tanah yakni dengan menggunakan filter dengan media mangan zeolit dan karbon aktif.

Nah bagaimana membuat saringan air yang sederhana tetapi murah meriah dengan tidak mengurangi kualitas air ????  batu zeolit dapat di cari / beli toko material atau toko filter air dan karbon aktive dapat di beli di toko kimia secara kiloan. lebih ekonomis beli 1 karung dengan berat 25 kg. karbon aktive ini satu karung dapat di pakai selama satu tahun dengan 6 bulan penggantian (tergantung kualitas air baku yang di jernihkan).


 Proses Pengolahan Air Dengan Filter Mangan Zeolit Dan Filter Karbon Aktif
            Air baku dipompa ke bak penampung, kemudian dari tangki penampung, air dialirkan ke filter mangan zeolit untuk menyaring atau menghilangkan zat besi atau mangan yang ada dalam air serta menghilangkan padatan tersuspensi. Dari filter ini air dialirkan ke filter karbon aktif untuk menghilangkan kandungan zat organik, bau, rasa serta polutan mikro lainnya. Kemudian, air dialirkan ke filter cartridge. Filter cartridge ini dapat menghilangkan padatan terlarut dengan ukuran lebih besar 5 (lima) mikron.
            Dari filter cartridge air olahan sudah sangat jernih , dan apabila diinginkan dapat langsung diminum, air dari filter cartridge dialirkan ke sterilisator ultra violet untuk mematikan atau membunuh mikroorganisme patogen yang ada dalam air. Proses ini tanpa memerlukan energi yang besar karena bekerja dengan sistem gravitasi dan hanya memerlukan energi listrik sekitar 30 watt untuk lampu disinfeksi ulra violetnya. Air yang keluar dari sterilisator UV sudah dapat diminum langsung. Skema proses pengolahan diunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1 Skema proses peningkatan kualitas air tanah
 
            Pada saat air dipompa ke bak penampung, terjadi proses oksidasi antara zat besi atau mangan yang ada dalam air dengan oksigen yang ada di udara. Reaksi kimianya dapat diterangkan sebagai berikut :
            4 Fe2+ + O2 + 10 H2O ====> 4 Fe(OH)3 + 8 H+
            2 Mn2+ + O2 + 2 H2O ====> 2 MnO2 + 4 H+
            Reaksi oksidasi tersebut menghasilkan senyawa ferrihidroksida atau mangan dioksida yang berupa gumpalan sangat halus (micro flock) yang tak larut dalam air, sehinggga dapat tersaring pada filter mangan zeolit. Berdasarkan reaksi tersebut diatas, untuk mengoksidasi setiap 1 mg/l zat besi memerlukan 0,14 mg/l oksigen , dan untuk setiap I mg/l mangan diperlukan oksigen sebanyak 0,29 mg/l.
            Dengan memompa air baku ke bak penampung, maka akan terjadi kontak antara zat besi atau mangan yang ada dalam air dengan oksigen yang ada di udara, sehingga besi atau mangan dapat dioksidasi, yang mana hal tersebut dapat meringankan beban filter mangan zeolitnya. Dengan demikian maka masa pakai (life time) dari filter mangan zeolitnya menjadi lebih lama.
            Zat besi atau mangan yang belum teroksidasi selanjutnya akan dihilangkan di dalam filter mangan zeolit, yang reaksinya merupakan reaksi antara Fe2+ atau Mn2+ dengan mangan-oksida tinggi (higher manganoxide). Mangan zeolit adalah zeolit alami (green sand) atau zeolit sintetis yang permukaannya dilapisi oleh mangan oksida tinggi yang secara umum rumus molekulnya adalah K2Z.MnO.Mn2O7 . Mangan zeolit berfungsi sebagai katalis dan pada waktu yang bersamaan dapat mengoksidasi besi atau mangan yang larut dalam air menjadi bentuk senyawa ferrihidroksida atau mangan dioksida yang tak larut dalam air dan menempel pada permukaan mangan zeloitnya. Proses reaksinya dapat diterangkan sebagai berikut :
            K2Z.MnO.Mn2O7 + 4 Fe(HCO3)2 ===> K2Z + 3 MnO2 + 2 Fe2O3 + 8 CO2 + 4 H2O
            K2Z.MnO.Mn2O7 + 2 Mn(HCO3)2 ===> K2Z + 5 MnO2 + 4 CO2 + 2 H2O
            Selama proses berlangsung kemampuan reaksi mangan zeolit tersebut makin lama makin berkurang dan akhirnya menjadi jenuh, dan jika sudah jenuh harus diganti dengan mangan zeolit yang baru. Lama pakai dari manganzeolit tersebut tergantung dari kualitas air baku dan jumlah air yang disaring. Dalam keadaan normal, penggantian biasanya satu kali dalam satu tahun.
            Dari filter mangan zeolit, air selanjutnjutnya dialirlkan ke filter karbon aktif. Filter karbon aktif ini berfungsi untuk menghilangkan polutan organik, bau, rasa yang kurang sedap, dan polutan organik mikro lainnya. Proses reaksinya adalah berdasarkan adsorpsi secara fisika-kimia. Setelah penyaringan dengan filter karbon aktif ini air menjadi sangat jernih dan tidak berbau dan taidak berasa. Selain itu, filter karbon aktif ini juga berfungsi untuk menyaring partikel partikel kotoran yang belum tersaring pada filter mangan zeolit. Dari filter karbon aktif, air dialirkan ke filter cartride. Filter cartridge ini terbuat dari rajutan serat poliester atau dari jenis polimer, yang dapat menyaring partikel kotoran dengan ukuran antara 5 sampai 10 mikron. Dengan demikian air yang keluar dari filter cartridge ini sudah sangat jernih sekali.
            Setelah penyaringan dengan filter cartridge, air selanjutnya dilairkan ke alat srterilisator ultra violet (UV). Alat UV ini terdiri dari tabung kaca buntuk huruf U dan sebuah lampu UV 30 watt. Air dialirkan melalui tabung kaca, kemudian disinari dengan sinar ultra violet. Sterilisator dengan UV ini mempunyai keuntungan antara lain yakni sinar ultra violet dapat langsung mengenai sistem genetik dari bakteri sehingga proses pembunuhan bakteri dapat berlangsung dalam waktu yang singkat. Selain itu disinfeksi dengan UV tidak menghasilkan hasil samping sebagaimana disinfeksi dengan menggunakan khlorine. Air yang keluar dari sterilisator UV ini sudah dapat langsung diminum.
 

Pembuatan Filter Mangan Zeolit Atau Filter Karbon Aktif
            Tujuan pembuatan prototipe adalah untuk percontohan agar dapat ditiru oleh masyarakat yang membutuhkan. Prototipe ini dibuat dengan bahan-bahan yang tersedia dipasrana dan dengan harga yang relatip murah. Bentuk prototipe dan cara pembuatannya diusahakan sesederhana mungkin.
 
Bahan Yang Digunakan
            Untuk membuat filter mangan zeolit atau filter karbon aktif dapat menggunakan bahan sesuai dengan material yang ada misalnya dari plat/pipa besi, pipa PVC ataupun bahan lainnya. Sebagai contoh misalnya, untuk pembuatan filter dari bahan pipa PVC, kebutuhan bahan yang digunakan untuk membuat satu unit filter Mangan Zeolit atau filter karbon Aktif antara lain seperti pada Tabel 2 di bawah ini.
Tabel 2. Kebutuhan bahan untuk pembuatan satu unit filter air.

No Bahan Unit Jumlah
1 Pipa PVC, diameter 8 inc meter 1,2
2 Dop (tutup) PVC 8 inc buah 2
3 CO PVC 3 inc buah 2
4 Stop Kran, 3/4" buah 5
5 Knee 3/4", PVC buah 4
6 Sambungan T 3/4", PVC buah 4
7 Strainer buah 2
8 Sock Drat Dalam 3/4", buah 2
9 Sock Drat luar 3/4", PVC buah 10
10 Water Mur buah 2
11 Lem Epoxy buah 2
12 Lem PVC (kaleng) buah 1
13 Dempul kg 1
14 Amplas lembar 5
15 Pipa PVC 3/4" batang 1
16 Batang Las batang 7
17 Cat pilox kaleng 2
18 Seal Tape buah 5
19 Kerikil diameter 5-8 mm liter 3
20 Pasir Silika kg 20
21 Mangan Zeolit Kg 20
22 Karbon Aktif Kg 10

Cara Pembuatan
  1. Pipa PVC 8" dipotong dengan panjang 1 - 1,2 meter.
  2. Pada salah satu sisi yang sama, pipa PVC 8" tersebut dilubangi, diameter lubang 3 inci, untuk tempat memaang CO nya. Jarak pusat lubang yakni 15 Cm dari ujung-ujung pipa.
  3. Selanjutnya dibuat satu buah lubang pada sisi yang sama (tegak lurus pusat lubang untuk CO). Jarak pusat lubang masing-masing 10 Cm dari ujung pipa bagian bawah, diameter lubang + 1 inci. Lihat Gambar 2. Lubang ini untuk memasang fiiting untuk pipa air olahan dan untuk memasang sarangan (strainer) bagian bawah.
Gambar 2. Letak CO, lubang pemasukan, pengeluaran air, dop dan sarangan.
  1. CO dipasang pada lubang yang telah dibuat dan dilas denga menggunakan las PVC, dan diusahakan agar kuat dan tidak bocor.
  2. Salah satu Dop (tutup) PVC 8" dilubangi pada bagian tengahnya dengan diameter 3/4 ", dan dipasang sock drat luar dan sock drat dalam, kemudian dilas dengan las PVC agar kuat menahan tekanan pompa. Dop tersebut dipasang pada bagian atas filter. Dop atas ersebut juga berfungsi untuk tempat memasang sarangan atas.
  3. Setelah pemasangan CO dan sarangan bagian bawah pada pipa filter 8" seselai, dilanjutkan dengan pemasangan dop bawah. Untuk dop bawah dipilh bentuk yang rata agar filter dapat berdiri dengan leluasa. Cara pemasangan dop bawah yakni dengan menggunakan lem PVC dan setelah kering baru dilas dengan las PVC agar kuat menahan tekanan pompa.
  4. Setelah pemasangan dop (tutup) bawah selesai, dilanjutkan dengan pemasangan dop atas yang dilengkapi dengan sarangan (srainer).
  5. Setelah pemasangan dop atas dan dop bawah selesai, dilanjutkan dengan pemasangan kran-kran pengatur aliran masuk, aliran keluar dan kran untuk pencucian balik (back wash). Untuk filter tunggal pemasangan perpipaan dan kran pengatur dilakukan seperti pada Gambar 3.
Gambar 3 : Skema pemasangan kran pada filter tunggal.

Pengisian Media Filter
            Media filter yang digunakan yakni : Kerikil diameter 5 - 10 mm, pasir silika (pasir putih) , mangan zeolit, dan karbon akatif butiran (granular). Pengisian media filter dilakukan dengan cara memasuknan media filter melalui lubang CO yang ada pada tabung filter.
 
Pengisian Media Filter Mangan Zeolit
            Untuk pengisian media filter mangan zeolit, susunan media filter ditunjukkan seperti pada Gambar 4. Lapisan yang paling bawah yakni kerikil diameter 5 - 10 mm dengan ketebalan 10-15 cm, atau diisi sampai menutup sarangan (strainer) bagian bawah, Kerikil ini berfungsi sebagai penahan lapisan pasir agar tidak turun kebawah. Kemudian, di atas lapisan kerilkil diisi dengan pasir silika dengan ketebalan 20 cm, dan di atas lapisan pasir diisi dengan mangan zeolit dengan ketebalan 45 - 60 cm, disesuailan dengan tinggi filter. Pengisian diusahakan agar merata, dan lebih baik lagi sebelum dimasukkan ke dalam filter media filter dicuci terlebih dahulu.
 
Pengisian Media Filter Karbon Aktif 
            Pengisian media untuk filter karbon aktif adalah sebagai berikut: lapisan paling bawah yakni kerikil (diameter 5 - 10 mm) dengan ketebalan 10-15 cm, atau diisikan sampai meneutupi sarangan bawah. Di atas lapisan kerikil adalah lapisan pasir degan ketebalan 20 cm, dan diatas lapisan pasir adalah lapisan karbn aktif butiran diameter 8-32 mesh dengan ketebalan 45-60 cm. Susunan media filter kaebon aktif ditunjukkan seperti pada Gambar 4.
 
Pengisian Media Filter Campuran Mangan Zeolit Dan Karbon Aktif
            Untuk keperluan penyaringan air dengan kapasitas yang lebih kecil, dapat juga dilakukan dengan filter dengan media penyaring campuran yakni mangan zelit dan karbn aktif. Susunan media penyaringnya yakni : lapisan paling bawah adalah kerikil dengan ketebalan 10-15 cm. Di atas lapisan kerikil adalah pasir silika dengan ketebalan 20 cm, dan di atas lapisan pasir silika adalah mangan zeolit dengan ketebalan 20 cm. Lapias yang paing atas yakni karbon aktif dengan ketebalan 25 cm. Ketebalan lapisan mangan zeolit dan karbn aktif ini dapat diubah sesuai dengan kualitas air bakunya. Jika kadar Fe tau Mn cukup tinggi maka ketebalan lapisan mangan zeolitnya lebih tinggi, sebaliknya jika untuk menghilangkan bau maka lapisan karbon aktifnya diperbesar. Susunan filter campuran tersebut ditunjukkan seperti pada Gambar 4.
 
Gambar 4 : Penampang filter dan susunan media penyaring.
 
CARA PENYARINGAN DAN PENCUCIAN FILTER :
Filter Ganda (Filter Mangan Zeolit Dan Filter Karbon Aktif)
            Setelah unit peralatan dipasang seperti pada Gambar 1, pertama, filter mangan zeolit maupun filter karbon aktif harus di cuci dengan cara pencucian balik (back wash), untuk menghilangkan kotoran lumpur, partikel karbon yang halus dan kotoran lainnya sampai bersih. Skema peralatan secara detail ditunjukkan seperti pada Gambar 5, sedangkan skema proses penyaringan, pencucian filter mangan zeolit serta filter karbon aktif ditunjukkan masing-masing seperti pada Gambar 6, Gambar 7, dan Gambar 8.
 
Gambar 5 : Susunan detail peralatan penyaringan dan disinfeksi dengan sinar ultra violet.
 
Gambar 6 : Proses penyaringan air dengan filter mangan zeolit dan filter.
 
Gambar 7 : Cara pencucian filter mangan zeolit pada flter ganda.
 
Gambar 8 : Cara pencucian filter karbon aktif pada flter ganda
 
Proses Penyaringan
            Pada saat penyaringan, pertama adalah menyalakan lampu UV, kemudian mengatur posisi kran sebagai berikut yakni : kran 2,3,6,8,dan 9 dibuka, sedangkan kran 1,4,5 dan 6 ditutup. Dengan demikian arah aliran air adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 6.
 
Pencucian Filter Mangan Zeolit
            Untuk mencuci filter mangan zeolit, cara operasinya adalah sebagai berikut : kran 2,3,7, dan 8 ditutup, sedangkan kran 1,4,6 dibuka. Arah aliran air adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 7.
 
Pencucian Filter Karbon Aktif
            Untuk mencuci filter karbon aktif, cara operasinya adalah : kran 2,3,4,6,dan 8 ditutup, sedangkan kran 1,7,5 dibuka. Proses pencucian filter perlu dilakukan beberapa lama sampai air buangannya kelihatan bersih.Perlu diperhatikan bahwa pada saat awal operasi penyaringan, air hasil olahan biasanya masih agak keruh, oleh karena itu sebaiknya dibuang dengan cara membuka filter cartridgenya sampai betul-betul kelihatan jernih. Selanjutnya cartride dipasang lagi, dan proses penyaringan berjalan seperti semula.
 
Filter Tunggal (Campuran Mangan Zeolit dan Karbon Aktif)
            Apabila menggunakan satu unit filter, maka filter yang digunakan yakni filter dengan media campuran mangan zelit dan karbon aktif. Skema proses penyaringan air dengan menggunakan filter tunggal ditunjukkan seperti pada Gambar 9.
 
Gambar 9 : Proses penyaringan air tanah dengan filter tunggal.
 
            Air tanah dialirkan ke tangki penampung dengan menggunakan pompa. Air dari tangki penampung kemudian dialirkan ke unit filter dengan media campuran mangan zeolit dan karbon aktif dengan aliran dari atas ke bawah. Air yang telah disaring dapat ditingkatkan kualitasnya dengan cara memasang filter cartridge yang mempunyai diameter rongga 5 mikron. Jika menginginkan air olahannya dapat langsung diminum, dapat dilengkapi dengan alat pembunuh kuman Ultra Violet (UV Sterilizer).
            Cara pengoperasian filter tunggal seperti ditunjukkan pada Gambar 10. Untuk operasi penyaringan, kran 2 dan kran 3 ditutup, kran 1 dan kran 4 dibuka. Sedangkan untuk proses pencucian balik kran 1 dan kran 4 ditutup, kran 2 dan kran 3 dibuka.
 
Gambar 10 : Proses penyaringan dan pencucian pada filter tunggal.    
HASIL PENGOLAHAN

            Pengolahan air tanah dengan menggunakan filter mangan zeolit dan filter karbon aktif , serta dilengkapi dengan filter cartridge 5 mikron dan sterilizer Ultra Violet telah dicoba dan menghasilkan air lahan dengan kualitas yang baik.
            Berdasarkan analisa laboratorium terhadap hasil air olahan untuk parameter yang penting antara lain : kekeruhan, zat besi, mangan, zat organik (angka permanganat), total kesadahan, ammonium (NH4+), dan bakteri Coli telah memenuhi stadar baku mutu untuk air minum. Hasil analisa air olahan tersebut dapat dilihat pada Tabel 3 di bawah ini.
            Dari hasil analisa terhadap air olahan tersebut diatas, jumlah total bakteri Coli nol, sedangkan total plate count masih diatas standar air kemasan. Hal ini air hasil olahan tersebut sudah layak langsung diminum, tetapi tidak disarankan untuk disimpan dalam waktu yang lama.
 
Tabel 3 Analisa kualitas air olahan

Parameter Satuan Air Olahan Baku Mutu Air Minum 1) Baku Mutu Air emasan 2)
Kekeruhan FTU nil 5 5
Besi (Fe) mg/l < 0,04 0,3 0,3
Mangan (Mn)
< 0,02 0,1 0,05
Angka Permanganat mg/l nil 10 -
Kesadahan (CaCO3) mg/l 1,05 500 -
Ammonium (NH4+) mg/l < 0,04 - ttd
Total Bakteri Coli MPN/ml nil 3 ttd
Total Plate Count coloni/ml 8,2 104 - 102
Catatan :
nil : nihil, ttd : tak terdeteksi.
1) Berdasarkan baku mutu air minum PP No. 20 Tahun 1990.
2) FDA Bottled Water Standards.
 
PENUTUP :

            Dari uraian tersebut diatas, kombinasi proses aerasi dan proses penyaringan dengan filter yang berisi kerikil, pasir silika , mangan zeolit dan karbon aktif dapat menurunkan kandungan zat besi dan mangan cukup efefktif. Disamping untuk menurunkan kadar besi dan mangan, proses ini dapat juga untuk menghilangkan bau. Cara ini mempunyai keuntungan antara lain tanpa proses koagulasi dan bahan kimia, kecepatan filtrasi cukup besar, waktu pakai media filternya lama, tanpa regenerasi dan dapat dibuat sendiri dengan harga yang relatif murah.

Semoga bermanfaat bagi saudara-saudara ku se-Bangsa dan se-Tanah Air Indonesia.!!!!!

 

5 komentar:

  1. sangat bermanfaat!!!
    terimakasih banyak

    BalasHapus
  2. maaf pak,... gambarnya kok nggak bisa muncul ya... terimakasih...

    BalasHapus
  3. Iya pak, sayang gambar 1 sampai gambar 10 kok gak muncul, coba dicek lagi pak eko URL gambar-gambarnya

    BalasHapus
    Balasan
    1. iya pak saya juga penasaran tu gambar nya ky gimana

      Hapus
  4. bisa kasih info untuk tempat pembelian media filternya yang berada di seputaran cileungsi pak?
    trima kasih sebelumnya

    BalasHapus