Belajar Online TIK: Teknologi Pengolahan Air Bersih

Kamis, 20 September 2012

Teknologi Pengolahan Air Bersih

22.18 | Diposting oleh School Online | Edit Entri

Teknologi Pengolahan Air Bersih Dengan

Proses Saringan Pasir Lambat "Up Flow"

PROSES PENGOLAHAN

Saringan Pasir Lambat Konvensional

Secara umum, proses pengolahan air bersih dengan saringan pasir lambat konvensional terdiri atas unit proses yakni bangunan penyadap, bak penampung, saringan pasir lambat dan bak penampung air bersih .

Unit pengolahan air dengan saringan pasir lambat merupakan suatu paket. Air baku yang digunakan yakni air sungai atau air danau yang tingkat kekeruhannya tidak terlalu tinggi. Jika tingkat kekeruhan air bakunya cukup tinggi misalnya pada waktu musim hujan, maka agar supaya beban saringan pasir lambat tidak telalu besar, maka perlu dilengkapi dengan peralatan pengolahan pendahuluan misalnya bak pengendapan awal dengan atau tanpa koagulasi bahan dengan bahan kimia.

Umumnya disain konstruksi dirancang setelah didapat hasil dari survai lapangan baik mengenai kuantitas maupun kualitas. Dalam gambar desain telah ditetapkan proses pengolahan yang dibutuhkan serta tata letak tiap unit yang beroperasi. Kapasitas pengolahan dapat dirancang dengan berbagai macam ukuran sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan.

Biasanya saringan pasir lambat hanya terdiri dari sebuah bak yang terbuat dari beton, ferosemen, bata semen atau bak fiber glass untuk menampung air dan media penyaring pasir. Bak ini dilengkapi dengan sistem saluran bawah, inlet, outlet dan peralatan kontrol.

Untuk sistem saringan pasir lambat konvensional terdapat dua tipe saringan yakni :

Saringan pasir lambat dengan kontrol pada inlet (Gambar 1).
Saringan pasir lambat dengan kontrol pada outlet. (Gambar 2).

Kedua sistem saringan pasir lambat tersebut mengunakan sistem penyaringan dari atas ke bawah (down Flow).

Kapasitas pengolahan dapat dirancang dengan berbagai macam ukuran sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Biasanya saringan pasir lambat hanya terdiri dari sebuah bak yang terbuat dari beton, ferosemen, bata semen atau bak fiber glass untuk menampung air dan media penyaring pasir. Bak ini dilengkapi dengan sistem saluran bawah, inlet, outlet dan peralatan kontrol.

Gambar 1 Komponen Dasar Saringan Pasir Lambat Sistem Kontrol Inlet

Keterangan :

A. Kran untuk inlet air baku dan pengaturan laju penyaringan
B. Kran untuk penggelontoran air supernatant
C. Indikator laju air
D. Weir inlet
E. Kran untuk pencucian balik unggun pasir dengan air bersih
F. Kran untuk pengeluaran/pengurasan air olahan yang masih kotor
G. Kran distribusi
H. Kran penguras bak air bersih

Hal-hal yang perlu diperhatikan pada sistem saringan pasir lambat antara lain yakni :

Bagian Inlet

Struktur inlet dibuat sedemikian rupa sehingga air masuk ke dalam saringan tidak merusak atau mengaduk permukaan media pasir bagian atas. Struktur inlet ini biasanya berbentuk segi empat dan dapat berfungsi juga untuk mengeringkan air yang berada di atas media penyaring (pasir).

Lapisan Air di Atas media Penyaring (supernatant)

Tinggi lapisan air yang berada di atas media penyaring (supernatant) dibuat sedemikian rupa agar dapat menghasilkan tekanan (head) sehingga dapat mendorong air mengalir melalui unggun pasir. Di samping itu juga berfungsi agar dapat memberikan waktu tinggal air yang akan diolah di dalam unggun pasir sesuai dengan kriteria disain.

Gambar 2 Komponen Dasa Saringan Pasir Lambat Sistem Kontrol Outlet.

Keterangan :

A. Kran untuk inlet air baku
B. Kran untuk penggelontoran air supernatant
C. Kran untuk pencucian balik unggun pasir dengan air bersih
D. Kran untuk pengeluaran/pengurasan air olahan yang masih kotor
E. Kran pengatur laju penyaringan
F. Indikator laju alir
G. Weir inlet kran distribusi
H. Kran distribusi
I. Kran penguras bak air bersih

Bagian Pengeluaran (Outlet)

Bagian outlet ini selain untuk pengeluran air hasil olahan, berfungsi juga sebagai weir untuk kontrol tinggi muka air di atas lapisan pasir.

Media Pasir (Unggun Pasir)

Media penyaring dapat dibuat dari segala jenis bahan inert(tidak larut dalam air atau tidak bereaksi dengan bahan kimia yang ada dalam air). Media penyaring yang umum dipakai yakni pasir silika karena mudah diperoleh, harganya cukup murah dan tidak mudah pecah. Diameter pasir yang digunakan harus cukup halus yakni dengan ukuran 0,2-0,4 mm.

Sisten Saluran Bawah (drainage)

Sistem saluran bawah berfungsi untuk mengalirkan air olahan serta sebagai penyangga media penyaring. Saluran ini tediri dari saluran utama dan saluran cabang, terbuat dari pipa berlubang yang di atasnya ditutup dengan lapisan kerikil. Lapisan kerikil ini berfungsi untuk menyangga lapisan pasir agar pasir tidak menutup lubang saluran bawah.

Ruang Pengeluaran

Ruang pengeluran terbagi menjadi dua bagian yang dipisahkan dengan sekat atau dinding pembatas. Di atas dinding pembatas ini dapat dilengkapi dengan weir agar limpasan air olahannya sedikit lebih tinggi dari lapisan pasir. Weir ini berfungsi untuk mencegah timbulnya tekanan di bawah atmosfir dalam lapisan pasir serta untuk menjamin saringan pasir beroperasi tanpa fluktuasi level pada reservoir. Dengan adanya air bebas yang jatuh melalui weir, maka konsentrasi oksigen dalam air olahan akan bertambah besar.

Pengolahan air bersih dengan menggunakan sistem saringan pasir lambat konvensional ini mempunyai keunggulan antara lain :

Tidak memerlukan bahan kimia, sehingga biaya operasinya sangat murah.
Dapat menghilangkan zat besi, mangan, dan warna serta kekeruhan.
Dapat menghilangkan ammonia dan polutan organik, karena proses penyaringan berjalan secara fisika dan biokimia.
Sangat cocok untuk daerah pedesaan dan proses pengolahan sangat sederhana.

Sedangkan beberapa kelemahan dari sistem saringan pasir lambat konvensiolal tersebut yakni antara lain :

Jika air bakunya mempunyai kekeruhan yang tinggi, beban filter menjadi besar, sehingga sering terjadi kebutuan. Akibatnya waktu pencucian filter menjadi pendek.
Kecepatan penyaringan rendah, sehingga memerlukan ruangan yang cukup luas.
Pencucian filter dilakukan secara manual, yakni dengan cara mengeruk lapisan pasir bagian atas dan dicuci dengan air bersih, dan setelah bersih dimasukkan lagi ke dalam bak saringan seperti semula.
Karena tanpa bahan kimia, tidak dapat digunakan untuk menyaring air gambut.

Untuk mengatasi problem sering terjadinya kebuntuan saringan pasir lambat akibat kekeruhan air baku yang tinggi, dapat ditanggulangi dengan cara modifikasi disain saringan pasir lambat yakni dengan menggunakan proses saringan pasir lambat "UP Flow (penyaringan dengan aliran dari bawah ke atas).

2.2. Sistem Saringan Pasir Lambat "Up Flow"

Teknologi saringan pasir lambat yang banyak diterapkan di Indonesia biasanya adalah saringan pasir lambat konvesional dengan arah aliran dari atas ke bawah (down flow), sehingga jika kekeruhan air baku naik, terutama pada waktu hujan, maka sering terjadi penyumbatan pada saringan pasir, sehingga perlu dilakukan pencucian secara manual dengan cara mengeruk media pasirnya dan dicuci, setelah bersih dipasang lagi seperti semula, sehingga memerlukan tenaga yang cucup banyak. Ditambah lagi dengan faktor iklim di Indonesia yakni ada musim hujan air baku yang ada mempunyai kekeruhan yang sangat tinggi. Hal inilah yang sering menyebabkan saringan pasir lambat yang telah dibangun kurang berfungsi dengan baik, terutama pada musim hujan.

Jika tingkat kekeruhan air bakunya cukup tinggi misalnya pada waktu musim hujan, maka agar supaya beban saringan pasir lambat tidak telalu besar, maka perlu dilengkapi dengan peralatan pengolahan pendahuluan misalnya bak pengendapan awal atau saringan "Up Flow" dengan media berikil atau batu pecah, dan pasir kwarsa / silika. Selanjutnya dari bak saringan awal, air dialirkan ke bak saringan utama dengan arah aliran dari bawah ke atas (Up Flow). Air yang keluar dari bak saringan pasir Up Flow tersebut merupakan air olahan dan di alirkan ke bak penampung air bersih, selanjutnya didistribusikan ke konsumen dengan cara gravitasi atau dengan memakai pompa.

Diagram proses pengolahan serta contoh rancangan konstruksi saringan pasir lambat Up Flow ditunjukkan pada Gambar (3).

Gambar (3) : Diagram proses pengolahan air bersih dengan teknologi saringan pasir lambat "Up Flow" ganda.

Dengan sistem penyaringan dari arah bawah ke atas (Up Flow), jika saringan telah jenuh atau buntu, dapat dilakukan pencucian balik dengan cara membuka kran penguras. Dengan adanya pengurasan ini, air bersih yang berada di atas lapisan pasir dapat berfungi sebagai air pencuci media penyaring (back wash). Dengan demikian pencucian media penyaring pada saringan pasir lambat Up Flow tersebut dilakukan tanpa pengeluran atau pengerukan media penyaringnya, dan dapat dilakukan kapan saja.

Saringan pasir lambat "Up Flow" ini mempunyai keunggulan dalam hal pencucian media saringan (pasir) yang mudah, serta hasilnya sama dengan saringan pasir yang konvesional.

Kapasitas pengolahan dapat dirancang dengan berbagai macam ukuran sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan.

III. KRITERIA PERENCANAAN SARINGAN PASIR LAMBAT "UP FLOW"

Untuk merancang saringan pasir lambat "Up Flow", beberapa kriteria perencanaan yang harus dipenuhi antara lain :

Kekeruhan air baku lebih kecil 10 NTU. Jika lebih besar dari 10 NTU perlu dilengkapi dengan bak pengendap dengan atau tanpa bahan kimia.
Kecepatan penyaringan antara 5 - 10 M³/M²/Hari.
Tinggi Lapisan Pasir 70 - 100 cm.
Tinggi lapisan kerikil 25 -30 cm.
Tinggi muka air di atas media pasir 90 - 120 cm.
Tinggi ruang bebas antara 25- 40 cm.
Diameter pasir yang digunakan kira-kira 0,2-0,4 mm
Jumlah bak penyaring minimal dua buah.

Unit pengolahan air dengan saringan pasir lambat merupakan suatu paket. Air baku yang digunakan yakni air sungai atau air danau yang tingkat kekeruhannya tidak terlalu tinggi.

Jika tingkat kekeruhan air bakunya cukup tinggi misalnya pada waktu musim hujan, maka agar supaya beban saringan pasir lambat tidak telalu besar, maka perlu dilengkapi dengan peralatan pengolahan pendahuluan misalnya bak pengendapan awal atau saringan "Up Flow" dengan media berikil atau batu pecah.

Secara umum, proses pengolahan air bersih dengan saringan pasir lambat Up Flow sama dengan saringan pasir lambat Up Flow terdiri atas unit proses:

Bangunan penyadap
Bak Penampung / bak Penenang
Saringan Awal dengan sistem "Up Flow"
Saringan Pasir Lambat Utama "Up Flow"
Bak Air Bersih
Perpipaan, kran, sambungan dll.

Kapasitas pengolahan dapat dirancang dengan berbagai macam ukuran sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan.

IV. PERCONTOHAN

Salah satu rancangan detail konstruksi sistem saringan pasir lampat ‘Up Flow" dengan kapasitas 100 M³ per hari ditunjukkan seperti pada Gambar 4.a s/d gambar 4.c.

4.1. Bahan Yang Digunakan

Bahan yang digunakan untuk pembuatan percontohan unit pengolahan air bersih dengan proses saringan pasir lambat Up Flow antara lain :

Bak penenang manupun bak penyaring dibuat dengan konstruksi beton cor.
Perpipaan menggunakan pipa PVC (poly vinyl chloride) diameter 4".
Media filter yang digunakan yakni batu pecah (split) ukuran 2-3 cm untuk lapisan penahan, dan pasir sungai/pasir silika untuk lapisan penyaring.

Gambar 4.a : Rancangan alat pengolah air bersih " Saringan Pasir Lambat Up Flow" kapasitas 100 M3/hari. Tampak Atas.

Gambar 4.b : Rancangan alat pengolah air bersih " Saringan Pasir Lambat Up Flow" kapasitas 100 M3/hari. Potongan A -A.

Gambar 4.c : Rancangan " Saringan Pasir Lambat Up Flow" kapasitas 100 M3/hari. Potongan B-B dan C-C.

4.2. Spesifikasi Teknis Percontohan Unit Saringan Pasir Lambat Up Flow

Salah satu contoh unit pengolahan air dengan saringan pasir lambat "Up Flow" adalah unit ala pengolah air yang dibangun di Pesantren La Tansa, Lebak, Jawa barat, dengan kapasitas 100 M³/hari seperti ditunjukkan pada gambar desain seperti pada Gambar 5.

Gambar 5 : Unit Pengolahan Air Bersih dengan Saringan pasir lambat
dengan arah aliran dari bawah ke atas (Up Flow) yang sedang beroperasi.
Kapasitas 100 M³/hari.
Lokasi : Pesantren La tansa, Lebak, Jawa Barat.

Spesifikasi Alat adalah sebagai berikut :

Kapasitas Pengolahan : 100 m³ / hari
Bangunan Penyadap : Pipa PCV diameter 4" (berlubang)
Bak Penerima / Bak Penenang Awal : 80 cm x 300 cm x 250 cm

Saringan Up Flow Awal : Ukuran 200 cm x 300 cm x 225 cm
Tebal Lapisan Kerikil :
Batu Pecah, ukuran 2-3 cm = 20 cm
Batu Pecah, ukuran 1-2 cm = 10 cm
Pasir = 70 cm
Kecepatan Penyaringan = 16 m³/m² hari
Bak Penenang kedua : 80 cm x 500 cm x 225 cm (2 buah)

Saringan Pasir Up Flow kedua : 200 cm x 500 cm x 200 cm (2 buah)
Kecepatan Penyaringan : 5 m³/m² hari
Bak Air Bersih : 200 cm x 580 cm x 200 cm ( + 20 m³)
Tebal Lapisan Kerikil :
Batu Pecah, ukuran 2-3 cm = 20 cm
Batu Pecah, ukuran 1-2 cm = 10 cm
Pasir = 20 cm
Bahan Bangunan : beton semen cor

V. KEUNGGULAN SARINGAN PASIR LAMBAT DENGAN ARAH ALIRAN DARI BAWAH KE ATAS

Pengolahan air bersih menggunakan sistem saringan pasir lambat dengan arah aliran dari bawah ke atas mempunyai keuntungan antara lain :

Tidak memerlukan bahan kimia, sehingga biaya operasinya sangat murah.
Dapat menghilangkan zat besi, mangan, dan warna serta kekeruhan.
Dapat menghilangkan ammonia dan polutan organik, karena proses penyaringan berjalan secara fisika dan biokimia.
Sangat cocok untuk daerah pedesaan dan proses pengolahan sangat sederhana.
Perawatan mudah karena pencucian media penyaring (pasir) dilakukan dengan cara membuka kran penguras, sehingga air hasil saringan yang berada di atas lapisan pasir berfungsi sebagai air pencuci. Dengan demikian pencucian pasir dapat dilakukan tanpa pengerukan media pasirnya.

VI. HASIL PENGOLAHAN

Berdasarkan hasil uji coba alat pengolah air saringan pasir lambat Up Flow yang telah dibangun di Pesantren La Tansa, Lebak, Jawa Barat, dengan kapasitas operasi 120 M³/Hari, didapatkan hasil analisa kualias air sebelum dan sesudah pengolahan seperti pada Tabel (1).

Dari hasil analisa tersebut dapat dilihat bahwa dengan teknologi saringan pasir lambat tersebut dapat menurunkan zat besi dari 1,16 mg/lt menjadi 0,36 mg/lt. Konsentrasi ammonium juga turun dari 0,4 mg/lt menjadi tak terdeteksi.

Dari hasil analisa air tersebut secara umum dapat diketahui bahwa hasil air olahan dengan saringan pasir lambat dengan arah aliran dari bawah ke atas tersebut sudah memenuhi syarat sebagai air bersih, dan jika direbus sudah dapat digunakan sebagai air minum sesuai dengan standar kesehatan.

VII. OPERASI DAN PERAWATAN

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam hal pengoperasian saringan pasir lambat dengan arah aliran dari atas ke bawah antara lain yakni :

Kecepatan penyaringan harus diatur sesuai dengan kriteria perencanaan.
Jika kekeruhan air baku cukup tinggi sebaiknya kecepatan diatur sesuai dengan kecepatan disain mimimum (5 M³/M².Hari).
Pencucian media penyaring (pasir) pada saringan awal (pertama) sebaiknya dilakukan minimal setelah 1 minggu operasi, sedangkan pencucian pasir pada saringan ke dua dilakukan minimal setelah 3 - 4 minggu operasi.
Pencucian media pasir dilakukan dengan cara membuka kran penguras pada tiap-tiap bak saringan, kemudian lumpur yang ada pada dasar bak dapat dibersihkan dengan cara mengalirkan air baku sambil dibersihkan dengan sapu sehingga lumpur yang mengendap dapat dikelurakan. Jika lupur yang ada di dalam lapisan pasir belum bersih secara sempurna, maka pencucian dapat dilakukan dengan mengalirkan air baku ke bak saringan pasir tersebut dari bawah ke atas dengan kecepatan yang cukup besar sampai lapisan pasir terangkat (terfluidisasi), sehingga kotoran yang ada di dalam lapisan pasir terangkat ke atas. Selanjutnya air yang bercampur lumpur yang ada di atas lapisan pasir dipompa keluar sampai air yang keluar dari lapisan pasir cukup bersih.

Gambar 6 : Foto pada waktu pencucian pasir dengan pemompaan.

PENUTUP

Aspek yang paling menarik dari sistem saringan pasir lambat adalah pengoperasiannya sederhana, mudah dan murah. Apabila konstruksi saringan dirancang sesuai dengan kriteria perencanaan, maka alat ini dapat menghasilkan hasil yang baik dan murah. Di dalam proses saringan pasir lambat ini selain terjadi penyaringan secara fisik juga terjadi proses biokimia. Mikroorganisme yang hidup dan menempel pada permukaan media menyaring dapat menguraikan senyawa organik, amonium serta senyawa mikro polutan lainnya. Selain itu dengan proses saringan pasir lambat juga dapat menurunkan zat besi dan mangan yang ada dalam air baku.

Sistem saringan pasir lambat ini sangat sesuai diterapkan di daerah pedesaan di negara- negara berkembang, khususnya di Indonesia, karena sistem ini cukup sederhana baik dari segi konstruksi operasionalnya , serta biaya operasinya sangat murah. Di samping itu, sistem saringan pasir lambat ini dapat dirancang mulai dari kapasitas yang kecil sampai kapasitas yang besar.

DAFTAR PUSTAKA

Annonimous, "Design Criteria For Waterworks Facilities", Japan Water Works Association, 1978.
Tambo, N., and Okasawara, K., "Jousui no Gijutsu", Gihoudo Shuppan, Tokyo, 1992.
Viessman, W. JR.and Hammer, "Water Supply And Pollution Control", Fourth Edition, Harper & Row Publishers, New York, 1985.

Tabel 1 : Hasil Analisa Air Baku dan Air Olahan

No.	Sifat Fisika		Satuan	Air Baku	Air Olahan	Standar
1		Keadaan	-	-	-	-
2		Bau	-	-	-	tak berbau
3		rasa	-	-	-	tak berasa
4		Suhu	^oC	27,7	27,7	normal
5		Kekeruhan	NTU	28,8	4,8	5
6		Warna	Pt-Co	25	0,9	50
7		Daya Hantar Listrik	mmhos/cm	75	79
	Sifat Kimia
8		pH	-	6,9	7,0	6,5 - 9,0
9		Jumlah Zat Padat	mg/lt	65	63	1500
10		Karbon dioksida bebas	mg/lt	-	-	-
		Karbon dioksida agresif	mg/lt	-	-	-
11		Alkalinitas :				-
		a. phonolphtalein	mg/lt CaCO₃	-	-	-
		b. Total	sda	24,2	24,6	-
		c. hidroksida	sda	-	-	-
		d. karbonat	sda	-	-	-
		e. bikarbonat	sda	-	-	-
12		Kesadahan	sda	-	-	500
13		Kalsium	mg/lt -CaCO₃	5,9	6,1	200
14		Magnesium	sda	17,3	17,4	150
15		Besi Total	mg/lt-Fe	1,16	0,36	1,0
		Terlarut	sda	-	-	-
16		Mangan	mg/lt-Mn	negatip	negatip	0,5
17		Ammonium	mg/lt-NH₄⁺	0,4	ttd	-
18		Nitrit	mg/lt-NO₂	negatip	negatip	1,0
19		Nitrat	mg/lt-NO₃	-	-	10
20		Angka Permanganat	mg/lt	1,25	1,0	10
21		Khlorida	mg/lt-Cl^-	1,50	1,55	600
22		Sulfat	mg/lt-SO₄^-	1,0	1,0	400