Majalah Air Minum, Februari 2009.
Sungguh beruntung PDAM yang berada di
Pulau Jawa dibandingkan dengan yang di Kalimantan dan Sumatera. Secara
kualitas fisika, sumber air PDAM di Jawa lebih banyak mengandung padatan
tersuspensi dan koloid yang relatif mudah diolah dengan teknologi
koagulasi, flokulasi. Lain halnya di Kalimantan, airnya mengandung
gambut yang sulit diolah lantaran kaya asam-asam humat. Banyak warga
setempat terutama di desa dan pedalaman yang terpaksa minum air berwarna
karena belum dipasok oleh PDAM juga belum ada bantuan pemerintah dalam
penyediaan air minum. Air di daerah rawa ini logikanya tidak bisa
dimanfaatkan secara langsung sebelum diolah kecuali terpaksa karena
tiada lagi alternatif sumber air lainnya.
Warna Air
Air yang ada di rawa-rawa biasanya
berwarna sehingga tidak layak dimanfaatkan secara langsung sebelum
diolah untuk keperluan domestik dan industri. Penyebab warnanya adalah
pelapukan (dekomposisi) zat organik seperti daun, kayu, binatang mati
dan lain-lain. Asam humat yang berasal dari dekomposisi lignin inilah
penyebab warna air, selain besi dalam wujud ferric humat. Secara umum
dapat dikatakan, penyebab warna air ialah kation Ca, Mg, Fe, Mn. Oksida
besi ini menyebabkan air berwarna kemerahan, oksida mangan menyebabkan
air berwarna coklat kehitaman.
Berkaitan dengan warna tersebut,
jenisnya dapat dibedakan menjadi dua. Yang pertama disebut warna asli
(true color), disebabkan oleh materi organik berukuran koloid dan
terlarut (dissolved solid). Contohnya air gambut. Dari hasil penelitian
diketahui bahwa warna air gambut di Kalimantan, Sumatra, dan Sulawesi
dapat dihilangkan dengan kombinasi koagulan alum sulfat, besi sulfat
(ion trivalent) atau PAC dengan tanah liat setempat. Yang kedua ialah
warna palsu (apparent color). Jenis ini disebabkan oleh zat tersuspensi
dan zat terendapkan (coarse solid, partikel kasar) dan dapat dihilangkan
dengan proses sentrifugasi, sedimentasi dan filtrasi.
Secara alamiah air permukaan selalu
kelihatan berwarna walaupun sebenarnya tidak berwarna. Pada saat hujan
misalnya, sungai kelihatan berwarna coklat kemerahan karena mengandung
suspensi lempung (red clay). Warna air permukaan juga dapat disebabkan
oleh air limbah industri seperti pada proses dyeing di pabrik tekstil
dan pulping di pabrik kertas, pertambangan/mining, refining/kilang
minyak, industri makanan-minuman dan kimia. Dye wastes atau dye stuff
adalah penyebab warna yang sangat tinggi. Bubur kayu (pulping wood) juga
menghasilkan turunan (derivative) lignin yang tahan terhadap pengolahan
biologi (biological treatment seperti activated sludge).
Air yang berwarna karena pembusukan zat
organik di rawa tidaklah beracun atau tidak berbahaya. Dampaknya hanya
pada estetika yang tidak bisa diterima oleh masyarakat karena mereka
lebih menyukai air yang tidak berwarna (colorless, non-colored water).
Warna alami air ini kuning-kecoklatan (yellow-brownish) seperti air seni
(urine) sehingga tidak disukai oleh pelanggan PDAM. Yang patut
dikhawatirkan, karena PDAM menggunakan kaporit sebagai desinfektan maka
ada potensi pembentukan senyawa CHCl3 atau chloroform atau
trihalomethane penyebab kanker (carcinogenic).
Mekanisme Adsorpsi
Adsorpsi ialah pengumpulan zat terlarut
di permukaan media dan merupakan jenis adhesi yang terjadi pada zat
padat atau zat cair yang kontak dengan zat lainnya. Proses ini
menghasilkan akumulasi konsentrasi zat tertentu di permukaan media
setelah terjadi kontak antarmuka atau bidang batas (paras, interface)
cairan dengan cairan, cairan dengan gas atau cairan dengan padatan dalam
waktu tertentu. Contohnya antara lain dehumidifikasi, yaitu pengeringan
udara dengan desiccant (penyerap), pemisahan zat yang tidak diinginkan
dari udara atau air menggunakan karbon aktif, ion exchanger untuk zat
terlarut di dalam larutan dengan ion dari media exchanger. Artinya,
pengolahan air minum dengan karbon aktif hanyalah salah satu dari
terapan adsorpsi.
Atas dasar fenomena kejadiannya,
adsorpsi juga dibedakan menjadi tiga macam. Yang pertama disebut
chemisorption, terjadi karena ikatan kimia (chemical bonding) antara
molekul zat terlarut (solute) dengan molekul adsorban. Adsorpsi ini
bersifat sangat eksotermis dan tidak dapat berbalik (irreversible). Yang
kedua, adsorpsi fisika (physical adsorption, terjadi karena gaya tarik
molekul oleh gaya van der Waals dan yang ketiga disebut ion exchange
(pertukaran ion), terjadi karena gaya elektrostatis.
Bagaimana terjadinya fenomena adsorpsi
itu? Ahli pengolahan air membagi adsorpsi menjadi tiga langkah, yaitu
(1) makrotransport: perpindahan zat pencemar, disebut juga adsorbat (zat
yang diadsorpsi), di dalam air menuju permukaan adsorban; (2)
mikrotransport: perpindahan adsorbat menuju pori-pori di dalam adsorban;
(3) sorpsi: pelekatan zat adsorbat ke dinding pori-pori atau jaringan
pembuluh kapiler mikroskopis.
Ada sejumlah hal yang mempengaruhi
efektivitas adsorpsi, yaitu: (1) jenis adsorban, apakah berupa arang
batok, batubara (antrasit), sekam, dll; (2) temperatur lingkungan
(udara, air, cairan): proses adsorpsi makin baik jika temperaturnya
makin rendah; (3) jenis adsorbat, bergantung pada bangun molekul zat,
kelarutan zat (makin mudah larut, makin sulit diadsorpsi), taraf
ionisasi (zat organik yang tidak terionisasi lebih mudah diadsorpsi).
Berdasarkan jenis adsorbatnya, tingkat adsorpsi digolongkan menjadi
tiga, yaitu lemah (weak), terjadi pada zat anorganik kecuali golongan
halogen (salah satunya adalah klor). Adsorpsi menengah (medium), terjadi
pada zat organik alifatik dan adsorpsi kuat (strong) terjadi pada
senyawa aromatik (zat organik yang berbau (aroma) dengan struktur
benzena, C6H6).
Karbon Aktif
Salah satu adsorban yang biasa
diterapkan dalam pengolahan air minum (juga air limbah) adalah karbon
aktif atau arang aktif. Arang ini digunakan untuk menghilangkan bau,
warna, dan rasa air termasuk ion-ion logam berat. Karena merupakan
fenomena permukaan maka semakin luas permukaan kontaknya makin tinggilah
efisiensi pengolahannya. Syarat ini dapat dipenuhi oleh arang yang
sudah diaktifkan sehingga menjadi porus dan kaya saluran kapiler. Yang
belum aktif, ruang kapilernya masih ditutupi oleh pengotor berupa zat
organik dan anorganik.
Bagaimana proses pembuatannya? Tahap
pertama, buatlah arang misalnya dari tempurung kelapa (arang batok,
Cocos nucifera), kayu, batubara, merang, sekam, atau serbuk gergaji.
Arang ini kemudian diaktifkan dengan cara pemanasan pada kondisi sedikit
oksigen agar hidrokarbonnya lepas. Hasilnya berupa arang yang sangat
porus sehingga luas permukaannya besar. Setelah itu barulah digunakan
untuk mengolah air minum atau air buangan, misalnya memisahkan pencemar
organik dan inorganik seperti air raksa, krom, atau untuk deklorinasi
(pengurangan klor di dalam air).
Relatif mudah membuat filter arang aktif
ini. Penjual filter skala rumah tangga di kota dan desa sudah biasa
membuatnya bahkan tanpa berlatar pendidikan teknik. Hanya perlu
keterampilan dan tahu sedikit tentang fungsi arang aktif dan kapan harus
diganti. Bahkan penjual filter ini bisa memiliki pelanggan setia untuk
reparasi dan perawatan filter yang dibeli oleh warga. Selain menggunakan
arang butir (granular) berdiameter 0,3 - 0,5 mm atau 1 – 2 mm, arang
bubuk, serbuk atau tepung (powder) pun dapat diterapkan.
Variasi Teknologi
Teknologi sederhana dalam penerapan
arang aktif dengan cara pembubuhan. Arang bubuk dimasukkan ke dalam air
yang diolah setelah dibuatkan suspensinya. Proses adsorpsi terjadi cepat
apabila zat yang diadsorpsi berada di dekat arang aktif. Hal ini dapat
dilakukan dengan cara memperkecil diameter karbon, menjadi 50 mikron
lalu diaduk. Apabila pengolahan airnya menggunakan slow sand filter
(SSF), pembubuhan arang dilakukan sebelum unit filter. Menurut Nur
Muhammad et.all, SSF efektif untuk menghilangkan logam berat (heavy
metal) (International Conference on Water Supply and Sanitation, Durban,
South Africa, 1997). Jika ada proses koagulasi – flokulasi, pembubuhan
dilakukan sesudah koagulator agar serbuk arangnya bersatu dengan flok di
dalam flokulator kemudian diendapkan di sedimentor.
Lain halnya pada unit filter arang butir
(granular activated carbon). Unit ini berupa filter berbentuk kolom
dengan variannya seperti pada Gambar 1. Penjelasannya sbb: (1) media
statis tunggal (single fixed bed); media arang dipasang dalam bentuk
satu tabung saja. Cara ini rendah efisiensinya. (2) media statis seri
(fixed bed in series); efisiensinya sudah meningkat. Makin banyak unit
yang dipasang makin besarlah efisiensinya. (3) media dinamis (moving,
pulse, fluidized, dispersed bed); arang bergerak dinamis di seluruh
bagian kolomnya sehingga adsorpsinya besar. (4) media statis paralel
(fixed bed in parallel); cara ini ditempuh untuk menghasilkan debit yang
besar dalam tempo singkat. Kualitas air olahannya tak jauh beda dengan
media statis tunggal. (5) media ekspansi (upflow expanded bed); disusun
secara seri dengan aliran ke atas dan waktu operasinya lebih lama.
Masalah utama yang muncul pada varian
filter karbon aktif statis tersebut ialah sumbatan (clogging) akibat
suspensi yang ada di dalam air. Untuk menanggulanginya biasanya unit ini
dilengkapi dengan pencuci permukaan media (surface washer) dengan air
dan udara. Namun tipe expanded dan fluidized bed, yaitu aliran dari
bawah ke atas bisa mencegah potensi penyumbatan dengan pengaturan
kecepatan aliran airnya. Variasi lainnya dengan mode operasi yang
berbeda dapat saja bermunculan seiring dengan penelitian terbaru di
bidang teknologi adsorpsi ini.*
Info Distributor dan Penjual Karbon Aktif
Contact Us:
022-250 8841
0813 2259 9149
0857 2352 9677
Pin BB: 29d2de88
Contact Us:
022-250 8841
0813 2259 9149
0857 2352 9677
Pin BB: 29d2de88
0 komentar:
Posting Komentar