1.  Pengolahan FisikPrinsip pengolahan air secara fisika adalah menggunakan proses penyaringan dan

gravitasi. Pengolahan fisika pada umumnya digunakan untuk menghilangkan kekeruhan

yang disebabkan oleh partikel-partikel terlarut dalam air baku.

1.1.  Sedimentasi

Sedimentasi merupakan unit yang berfungsi memisahkan padatan dan cairan dengan

menggunakan pengendapan secara gravitasi untuk memisahkan partikel tersusupensi

yang terdapat dalam cairan tersebut (Reynols, 1982). Untuk kondisi air baku dengan

kekeruhan yang tinggi (>1000 mg/l), sebelum unit sedimentasi terdapat unit lain yaitu

unit pra-sedimentasi yang berfungsi untuk mengendapkan partikel tersuspensi dalam

air, sehingga unit sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan partikel-partikel yang

tidak terendapkan dalam unit prasedimentasi serta flok-flok yang terbentuk setelah

melalui proses koagulasi dan flokulasi.

Aplikasi utama dari sedimentasi pada instalasi pengolahan air minum adalah :

1. Pengendapan awal dari air permukaan sebelum pengolahan menggunakan saringan

pasir cepat.

2. Pengendapan air yang telah melalui proses koagulasi dan flokulasi sebelum memasuki

unit saringan pasir cepat.

3. Pengendapan air yang telah melalui proses koagulasi dan flokulasi pada instalasi yang

menggunakan sistem pelunakan air oleh kapur-soda.

4. Pengendapan air pada instalasi pemisahan besi dan mangan.

Bak Sedimentasi

Bak sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan flok-flok yang dibentuk pada proses

koagulasi dan flokulasi. Agar pengendapan yang terjadi pada bak sedimentasi berjalan

dengan baik, terdapat beberapa persyaratan yang harus dipenuhi menyangkut

karakteristik aliran dalam bak sedimentasi yang akan dibangun. Untuk mencapai

pengendapan yang baik, bentuk bak sedimentasi harus dibuat sedemikian rupa

sehingga karakteristik aliran di dalam bak tersebut memiliki aliran yang laminar dan

tidak mengalami aliran mati (short-circuiting).

Bak sedimentasi pada umumnya terbuat dari konstruksi beton bertulang dengan bentuk

bulat maupun persegi panjang. Terdapat tiga konfigurasi utama untuk bak sedimentasi,

yaitu :

1. Bak persegi panjang dengan aliran horizontal

2. Bak sedimentasi dengan aliran vertikal

3. Clarifier dengan aliran vertikal

1.2.  Filter Karbon

Karbon aktif dengan media granular (Granular Activated Carbon) merupakan proses

filtrasi yang berfungsi untuk menghilangkan bahan-bahan organik, desinfeksi, serta

menghilangkan bau dan rasa yang disebabkan oleh senyawa-senyawa organik. Selain

untuk menyisihkan senyawa-senyawa organik, karbon aktif juga dapat digunakan untuk

menyisihkan partikel-partikel terlarut.

Prinsip pengolahan karbon aktif adalah mengadsorbsi bahan-bahan pencemar

menggunakan media karbon. Proses adsorbsi yang berlangsung dalam karbon aktif

tergantung pada luas permukaan media yang digunakan dan berhubungan dengan luas

total pori-pori yang terdapat dalam media. Untuk mengefektifkan proses adsorbsi,

diperlukan waktu kontak yang cukup antara permukaan media dengan air yang diolah

sehingga zat-zat pencemar dapat dihilangkan secara efisien. Jika waktu kontak tidak

mencukupi, alternatif lain yang bisa dilakukan adalah menaikan luas permukaan media

menggunakan media dengan ukuran yang lebih kecil. Zat-zat dalam air yang

teradsorbsi biasanya berupa senyawa organik (menyebabkan bau dan rasa yang tidak

diinginkan),trihalometane, serta Volatile Organic coumpunds (VOCs).

Dalam instalasi pengolahan air minum, pengolahan menggunakan karbon aktif

dilakukan sebelum proses ozonisasi karena secara umum unit pengolahan karbon aktif

tidak dapat menyisihkan mikroorganisme patogen seperti virus dan bakteri. Selain itu,

karbon aktif juga tidak efektif dalam menyisihkan kalsium (Ca) dan magnesium (Mn)

yang menimbulkan kesadahan pada air, flour dan nitrat.

Media yang digunakan dalam unit pengolahan karbon aktif dapat berupa arang kayu,

batok kelapa dan batubara. Media yang sering digunakan dalam unit karbon aktif

adalah batubara yang telah diproses melalui proses pembakaran dengan temperatur

sedang dalam kondisi anaerob sehingga diharapkan batubara tidak terbakar tetapi

mengalami perubahan menjadi material karbon yang berpori-pori (porous). Batubara

yang dihasilkan dari proses ini diaktifkan melalui proses pemanasan dengan uap air

dan udara pada temperatur 1500 oF. Proses aktifasi ini akan mengoksidasi permukaan

dan pori-pori media.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam desain unit pengolahan karbon aktif ini

adalah debit pengolahan dan headloss yang tersedia, senyawa-senyawa organik yang

terdapat dalam air baku, media yang digunakan, ukuran media karbon aktif, kecepatan

filtrasi, waktu kontak, dan waktu pembersihan media karbon aktif. Media karbon aktif

harus dibersihkan atau di regenerasi kembali dalam waktu tertentu karena media ini

akan mengalami keadaan jenuh dimana kemampuan media untuk mengabsorbsi

senyawa-senyawa organik dan polutan akan berkurang. Proses regenerasi karbon aktif

ini dilakukan dengan tiga cara yaitu penguapan, pemanasan dan penggunaan bahan

kimia.

1.3.  Membran

Filtrasi adalah proses pemisahan padatan dan larutan, dimana larutan dilewatkan

melalui suatu media berpori atau materi berpori lainnya untuk menyisihkan partikel

tersuspensi yang sangat halus sebanyak mungkin. Proses ini digunakan pada instalasi

pengolahan air minum untuk menyaring air yang telah dikoagulasi dan diendapkan

untuk menghasilkan air minum dengan kualitas yang baik. Filtrasi dapat dilakukan

menggunakan beberapa jenis filter, antara lain : saringan pasir lambat, saringan pasir

cepat, atau dengan menggunakan teknologi membran.

Pada awalnya filtrasi menggunakan membran merupakan unit pengolahan air alternatif

untuk menggantikan filtrasi pasir lambat (slow sand filtration). Dengan kemajuan yang

sangat pesat dari teknologi ini, terutama dari penurunan biaya operasional dan

instalasinya, membran semakin banyak digunakan dalam instalasi pengolahan air

terutama untuk insatalasi pengolahan air yang bertujuan menghasilkan air layak minum.

Keunggulan utama membran dibandingkan filtrasi pasir lambat adalah unit pengolahan

yang dibutuhkan mempunyai ukuran yang lebih kecil, kapasitas pengolahan lebih besar,

serta mampu menghasilkan air layak minum. Secara umum sistem membran dapat

dibedakan menjadi empat jenis yaitu Reverse

osmosis (RO), Elektrodialisis (ED), Ultrafiltrasi(UF), dan Mikrofiltrasi

(MF). Hubungan antara jenis membran, jari-jari lubang membran dan tekanan kerja

membran diterangkan pada tabel 2.7.

Tabel 2.7 Jenis-jenis Membran

Jenis Membran Jari-jari Lubang (micron) Tekanan Kerja (psi)

Reverse osmosis 0.0006 >500

Elektrodialisis 0.001 Menggunakan potensial listrik

Ultrafiltrasi 0.002-0.1 30-100

Mikrofiltrasi 0.03-10 15-60

Sumber: Susumu kawamura, Integrated Design Of Water Treatment Facilities,1991

Media yang digunakan untuk pembuatan filter membran tersedia dalam berbagai jenis

material dan metoda pembuatannya. Media yang digunakan dapat digolongkan menjadi

media absolut dan media nominal, tergantung dari kemampuannya untuk menahan

partikel yang mempunyai ukuran sama atau lebih besar dari ukuran lubang pada media.

Filter Membran biasanya digolongkan sebagai media absolut yang dapat dibuat

menggunakan berbagai macam bahan polimer, logam, dan keramik.

Media nominalbiasanya dibuat menggunakan bahan dari serat kaca (fiber glass), serat

polimer, dan keramik.

Berdasarkan struktur lubang medianya, filter membran dibedakan menjadi dua, yaitu

membran tipis (screen membrane) dan membran tebal (depth membrane). Membran

tipis mempunyai lubang (pore) dengan bentuk lingkaran yang sempurna atau hampir

sempurna. Lubang-lubang tersebut tersebar secara acak pada permukaan membran.

Membran ini dibuat melalui proses pelubangan media menggunakan penembakan

electron (nuclear track) dan proses penggoresan (etch process). Membran tipis pada

umumnya digunakan pada proses analisis gravimetri, sitologi, analisis partikulat,

analisis aerosol, dan penyaringan darah.

Filter membran tebal mempunyai struktur permukaan yang tidak beraturan, tampak

kasar jika dilihat dengan perbesaran dan lubangnya (pore) terlihat lebih besar daripada

karakteristik lubang yang seharusnya. Filter membran tipe ini dibuat dari berbagai jenis

polimer melalui proses pencetakan. Bahan utama yang sering digunakan dalam

pembuatan filter membran adalah ester selulosa. Selulola membran dibuat dengan cara

melarutkan ester selulosa dalam pelarut organik, ditambah beberapa bahan kimia untuk

memperbaiki karakteristik. Setelah itu, larutan ini dicetak dengan ketebalan 150 mm.

Selama proses pencetakan, pelarut akan mengalami penguapan dan filter membran

akan mengering serta membentuk stuktur lubang yang tidak beraturan. Membran tebal

biasa digunakan untuk proses sterilisasi larutan, kultur mikroorganisme, dan lain

sebagainya.

1.3.1.  Mikrofiltrasi (MF)

Tujuan utama dari pengolahan mikrofiltrasi adalah menyisihkan partikel-partikel

pencemar dengan diameter lebih besar dari 0,5 mikron. Salah satu

kegunaan mikrofiltrasidalam teknik lingkungan adalah mengisolasi coliform dari contoh

air yang diteliti.Mikrofiltrasi juga dapat digunakan untuk menyisihkan partikulat di udara

yang akan digunakan sebagai bahan baku generator ozon. Membran MF dapat dibuat

dari berbagai macam material termasuk selulosa asetat. Besarnya pori-pori filter

membran berkisar antara 0,1 mikron sampai dengan 0,45 mikron.

1.3.2.  Ultrafiltrasi (UF)

Ultrafiltrasi menggunakan membran dengan ukuran pori lebih kecil dari 0,1 mikron dan

gaya tekan berkisar antara 30 sampai 90 Psi. Ultrafiltrasi dapat digunakan untuk

menyisihkan bakteri, virus, koloid, dan senyawa-senyawa organik yang mempunyai

molekul berukuran besar. Beberapa jenis membran ultrafiltrasi dapat dibersihkan

dengan melakukan backwash. Kecepatan proses filtrasi dapat berkurang karena

adanya bahan-bahan tersuspensi yang disisihkan akibat proses filtrasi dan polarisasi

konsentrasi. Akibat adanya akumulasi kontaminan pada permukaan membran,

menyebabkan penurunan kualitas larutan yang diolah serta memperbesar gaya tekan

yang dibutuhkan. Dalam bidang

kesehatan, proses UF dapat digunakan untuk memisahkan plasma darah dan sel darah

merah. Dalam industri, proses UF sering digunakan untuk menyisihkan substansi

tertentu dalam air buangan, meningkatkan konsentrasi emulsi, dan meningkatkan

konsentrasi suspensi makromolekular seperti polyvinyl alkohol.

1.3.3. Elektrodialisis (ED)

Dalam elektrodialisis, filter membran yang digunakan tidak permeable untuk air

tetapipermeable bagi kation dan anion. Filter membran yang sering digunakan dalam

proses elektrodialisis adalah filter yang dibuat dari hydrated cellophan dan media lain

yang dapat digunakan untuk menentukan ukuran pori-pori membran.

Walaupun dialisis jarang digunakan dalam bidang pengolahan air dan pemurnian air,

terdapat beberapa industri yang memanfaatkan teknologi ini untuk mengolah air

buangan. Membran mampu berfungsi sebagai penukar kation dan anion, dimana

larutan yang akan diolah dilewatkan diantara anoda dan katoda. Ruang antara katoda

dan anoda dibuat sekecil mungkin untuk meminimalisasi pemakaian energi listrik.

Ketika arus listrik searah dilewatkan pada anoda dan katoda, terjadi perpindahan anion

ke anoda dan kation ke katoda. Karena pada satu membran hanya berfungsi untuk

anion atau kation saja, maka diperlukan dua membran untuk memisahkan kation dan

anion.

Efisiensi dari elektrodialisis akan berkurang jika terjadi polarisasi konsentrasi serta

timbulnya endapan yang menempel pada permukaan membran. Hal ini mengakibatkan

kenaikan tegangan listrik yang diberikan untuk mempertahankan kualitas air yang

diinginkan. Untuk mengolah air baku, diperlukan pengolahan pendahuluan untuk

menghilangkan senyawa organik, besi, dan kekeruhan. Hal ini disebabkan air baku

mengandung molekul yang tidak memiliki ion, seperti senyawa organik dan koloid,

dimana molekul-molekul tersebut akan tetap berada dalam air hasil pengolahan.

1.3.4.  Reverse Osmosis (RO)

Osmosis merupakan perpindahan air dari larutan berkonsentrasi rendah menuju larutan

dengan konsentrasi yang lebih tinggi melalui lapisan semipermeable hingga terjadi

kesetimbangan tekanan osmosis. Reverse osmosis diartikan sebagai perpindahan

pelarut dari larutan, melalui membran semipermeable di bawah tekanan, ke pelarut

murni atau larutan yang lebih encer pada tekanan yang lebih rendah. Tekanan yang

diberikan pada larutan yang lebih pekat memungkinkan pelarut untuk berpindah ke

larutan yang lebih rendah konsentrasinya. Dalam reverse osmosis, filter membran

berfungsi sebagai lapisansemipermeable yang melewatkan pelarut dan menahan

molekul-molekul terlarut. Tekanan yang diperlukan untuk proses reverse

osmosis tergantung pada konsentrasi senyawasenyawa dalam pelarut, biasanya lebih

besar dari 500 psi. Reverse osmosisdisebut juga hiperfiltrasi yang merupakan filtrasi

paling bagus yang ada sampai saat ini.Reverse osmosis mampu menyisihkan partikel

sampai ukuran ion dalam larutan.

1.3.5.  Arus Silang (Cross Flow)

Hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan membran adalah akumulasi substansi

pada permukaan membran dan/atau lubang-lubang pada membran (pores) yang dapat

menyebabkan penurunan kemampuan membran. Keadan ini disebut

sebagai membrane fouling (tertutupnya pori-pori membran). Substansisubstansi

tersebut dapat berupa koloid dan partikel tersuspensi, zat-zat organik, garam terlarut,

dan organisme biologi. Untuk mengurangi dampak dari terjadinya membrane fouling,

membran dibuat dengan sistem arus silang (crossflow). Dengan sistem ini, cairan yang

akan dimurnikan dialirkan sejajar dengan permukaan membran dan tekanan diberikan

tegak lurus dengan arah aliran cairan. Gambar 2.2 memperlihatkan proses terjadinya

arus silang.

 Gambar 2.2 Arus Silang

1.4.  Ultra Violet (UV)

Proses desinfeksi pada pengolahan air minum dapat menggunakan

sinar ultra violet (UV). Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 200 nm

– 300 nm (disebut UV-C) dapat membunuh bakteri, spora, dan virus. Panjang

gelombang UV yang paling efektif dalam membunuh bakteri adalah 265 nm.

Mekanisme kerja UV adalah melepaskan poton yang akan diserap oleh DNA

mikroorganisme yang menyebabkan kerusakan DNA sehingga proses replikasi DNA

akan terhambat. Pada keadaan ini, mikroorganisme akan mati secara perlahan karena

tidak dapat mengatur metabolisme sel dan tidak dapat berkembang biak. DNA yang

tersusun dari rantai dasar nitrogen berupa purine dan pyrimidine dimana purine terdiri

dari adeninedan guanine, sedangkan pyrimidine terdiri dari thymine dan cytosine.

Dalam proses penyerapan poton oleh DNA, energi yang dimiliki oleh poton akan

mengakibatkan terputusnya rantai hidrogen yang menghubungkan

antara thymine dan cytosine yang mengakibatkan kerusakan DNA.

Dosis UV yang diberikan dapat dihitung dengan perkalian antara intensitas poton yang

diberikan dengan lamanya waktu pemaparan yang diberikan. Satuan yang digunakan

adalah mJ/cm2. Dalam pengolahan menggunakan UV dikenal D10 yang didefinisikan

sebagai dosis yang dibutuhkan untuk mengurangi mikroorganisme hingga 90% dari

total mikroorganisme dalam air yang diolah. Tabel 2.8 menunjukkan hubungan antara

dosis UV dan penyisihan bakteri E.coli dalam air.

Tabel 2.8 Dosis UV terhadap Jumlah E.Coli dalam Pengolahan Air

Dosis Uv (mJ/cm2) Pengurangan jumlah E.coli

5.4 90 %

10.8 99 %

16.2 99.90 %

21.6 99.99 %

Sumber : Hanovia Ltd. Jerman

Sinar UV dihasilkan dari lampu UV yang pada dasarnya hampir sama dengan

lampufluorescent (lampu neon). Tabung lampu diisi dengan gas inert, biasanya argon

dan merkuri, dengan jumlah terbatas. Berdasarkan tekanan dalam tabung, lampu UV

dibedakan menjadi 2 yaitu lampu UV bertekanan rendah (Low Pressure UV) dan lampu

UV bertekanan sedang (Medium Pressure UV). Perbedaan tekanan dalam tabung

lampu akan berpengaruh pada gelombang elektromagnetik yang dihasilkan.

1.4.1.  Lampu UV bertekanan rendah (Low Pressure UV)

Lampu UV bertekanan rendah (Low Pressure UV) merupakan lampu UV yang sering

digunakan dalam sistem UV dan merupakan sumber UV yang paling lama digunakan.

Lampu ini mempunyai tegangan kerja sebesar 120 volt sampai 240 volt. Tekanan udara

dalam lampu kurang dari 10 Torr (1 Torr = 1,316 x 10-3 atm). Spektrum elektromagnetik

yang dihasilkan dari lampu jenis ini sebesar 253 nm. Temperatur optimal operasi dari

lampu UV bertekanan rendah adalah 15 oC. Temperatur ini makin berkurang dengan

pertambahan suhu lampu. Lampu ini tidak dianjurkan untuk digunakan dalam

pengolahan air yang tidak mengalir secara kontinyu karena akan mengurangi efektifitas

pengolahan seiring dengan kenaikan suhu lampu dan pengurangan poton yang

dikeluarkan oleh lampu. Unit pengolahan UV dengan lampu bertekanan rendah

dianjurkan untuk mengolah air dengan debit yang kecil. Lampu UV dengan daya 65

watt mampu mengolah air dengan debit 2.5 liter per detik. Ketika diperlukan

penambahan debit, dibutuhkan penambahan lampu UV untuk menjaga kualitas air hasil

pengolahan.

1.5.  Lampu UV bertekanan sedang(Medium Pressure UV)

Lampu UV bertekanan sedang (Medium Pressure UV) mempunyai tekanan udara

dalam tabung sekitar 102 sampai dengan 104 Torr. Lampu ini mempunyai berbagai

macam bentuk dengan bentuk umum yang sering digunakan adalah lampu tabung

dengan bentuk melingkar (arc tube). Rentang spektrum gelombang elektromagnetik

yang dihasilkan dari lampu UV bertekanan sedang cukup besar, yaitu antara 200 nm

sampai dengan 280 nm. Daya listrik yang diperlukan untuk mengoperasikan unit UV ini

sangat besar, yaitu antara 0,4 kW sampai dengan 7 kW. Lampu UV bertekanan sedang

mampu beroperasi sampai temperatur antara 600 oC – 900 0C. Unit pengolahan UV

menggunakan lampu bertekanan sedang dianjurkan untuk instalasi pengolahan air

yang mempunyai debit pengolahan yang besar, hingga mencapai 170 lt/dtk, hanya

dengan menggunakan satu lampu UV. Karena kemampuannya untuk menghasilkan

spektrum gelombang elektromagnetik yang cukup besar, unit pengolahan UV

menggunakan lampu UV bertekanan sedang dapat digunakan untuk proses fotokimia,

misalnya untuk proses deklorinasi dan deozonisasi. Tabel 2.9 memberikan

perbandingan antara lampu UV bertekanan rendah dengan lampu UV bertekanan

sedang.

Tabel 2.9 Perbandingan Lampu UV

Parameter Lampu UV

Bertekanan Rendah

Lampu UV

Bertekanan Sedang

Spektrum UV Sempit Lebar

Panjang Gelombang UV Sekitar 254 nm 200 nm – 280 nm

Efisiensi daya listrik menjadi UV-C 40 % 15 %

Daya Lampu 0.5 W/cm 100 W/cm

Flux radiasi UV-C 0.2 W/cm 15 W/cm

Input Daya Listrik 5 – 80 W 0.4 – 7 Kw

Sumber : UV Light Technology Limited, Inggris

2.  Pengolahan KimiaPengolahan kimia dilakukan dengan menambahkan bahan kimia tertentu yang

bertujuan untuk menyisihkan senyawa organik maupun senyawa anorganik dalam air.

Penambahan bahan kimia ini bersifat spesifik, tergantung jenis dan konsentrasi polutan

dalam air baku. Proses pengolahan air yang menggunakan prinsip pengolahan secara

kimia antara lain koagulasi, proses penghilangan kesadahan dalam air, serta proses

desinfeksi menggunakan klor. Penambahan bahan kimia dapat menyebabkan

perubahan komposisi kimia dalam air seperti perubahan pH sehingga mengharuskan

adanya penambahan zat kimia lain untuk menyesuaikan dengan pengolahan

selanjutnya.

2.1.  Flokulasi

Air baku yang keruh setelah diendapkan dalam jangka waktu tertentu masih tetap keruh

karena adanya koloid yang melayang-layang di dalam air. Koloid ini memerlukan waktu

yang sangat lama untuk dapat diendapkan, dengan demikian efek gravitasi sedikit atau

hampir tidak ada pengaruhnya terhadap proses pemisahan kontaminan. Proses

pemisahan diefektifkan dengan penambahan bahan kimia tertentu dalam air baku.

Setelah pencampuran tersebut, terjadi proses koagulasi (proses pembekuan/

penggumpalan). Secara kimia, hal ini merupakan proses destabilisasi muatan pada zat

padat yang terlarut oleh zat kimia koagulan sehingga zat padat tersebut menggumpal

dan dapat diendapkan dengan mudah. Destabilisasi partikel dapat dilakukan melalui

mekanisme sebagai berikut :

Pemanfaatan lapisan ganda elektrik.

Adsorpsi dan netralisasi muatan.

Penjaringan partikel koloid dalam presipitat.

Adsorpsi dan pengikatan antar partikel.

Pada prinsipnya, zat kimia atau koagulan yang dapat dipakai adalah semua unsur

dengan kation bervalensi dua keatas yang mempunyai daya elektrolit yang kuat,

misalnya Fe, Al, Ba. Bahan kimia yang sering digunakan dalam proses koagulasi

adalah alum (Al) dalam bentuk Aluminium Sulfat atau tawas (Al3(SO4)2.18H2O)

dan Poli Aluminium Chloride (PAC). Setelah proses koagulasi dilakukan flokulasi untuk

mempercepat terbentuknya gumpalan-gumpalan koloid yang dapat diendapkan secara

lebih mudah.

Flokulasi adalah tahap pengadukan lambat yang mengikuti unit pengaduk cepat.

Proses ini bertujuan untuk mempercepat laju tumbukan partikel, sehingga

menyebabkanaglomerasi dari partikel koloid terdestabilisasi secara elektrolitik kepada

ukuran yang terendapkan dan tersaring.

Flokulasi dicapai dengan mengaplikasikan pengadukan yang tepat untuk memperbesar

flok-flok hasil koagulasi. Pengadukan pada bak flokulasi harus diatur sehingga

kecepatan pengadukan semakin ke hilir semakin lambat. Pada umumnya waktu detensi

pada bak ini adalah 20 – 40 menit. Hal tersebut dilakukan karena flok yang telah

mencapai ukuran tertentu tidak bisa menahan gaya tarik dari aliran air dan

menyebabkan flok pecah kembali, oleh sebab itu kecepatan pengadukan dan waktu

detensi dibatasi. Konstruksi dari unit flokulasi harus bisa menghindari aliran mati pada

bak. Terdapat beberapa kategori sistem pengadukan untuk melakukan flokulasi ini,

yaitu pengaduk mekanis dan pengadukan menggunakan baffle channel basins

2.2.  Ozonisasi

Desinfeksi adalah proses yang bertujuan untuk membunuh mikroorganisme patogen

yang terdapat di dalam air baku yang masuk ke dalam instalasi pengolahan air minum.

Proses ini tidak berlaku bagi mikroorganisme yang berada dalam bentuk spora.

Terdapat berbagai metode untuk melakukan desinfeksi, antara lain dengan

penggunaan zat pengoksidasi (ozon, halogen, senyawa halogen), kation dari logam

berat (perak, emas, merkuri), senyawa organik, senyawa berbentuk gas, dan

pengolahan fisik (panas, UV, pH) (Chang, 1971 dikutip dalam Reynolds, 1982).

Hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan desinfektan yang akan digunakan

adalah kemampuan desinfektan untuk memerangi kontaminasi yang terjadi setelah

pengolahan pada sistem ditribusi air sehingga desinfektan yang terpilih harus memiliki

kekuatan desinfeksi yang tersisa di dalam air selama proses distribusi terjadi.

Ozon merupakan senyawa oksigen yang terbentuk dari tiga atom oksigen (O3) dan

mempunyai sifat sebagai oksidator kuat. Secara alamiah ozon terbentuk melalui dua

cara yaitu melalui bantuan radiasi sinar ultraviolet matahari pada atmosfer bumi dan

kilat yang terjadi di udara. Proses ozonisasi dalam pengolahan air minum dilakukan

berdasarkan prinsip pembentukan ozon secara alamiah. Melalui dua cara diatas, ikatan

atom dari 3 molekul oksigen (O2) akan terpecah dan membentuk 2 molekul ozon (O3).

Ikatan atom yang membentuk ozon sangat lemah sehingga ozon yang terbentuk dapat

cepat kembali menjadi oksigen (O2). Hal ini menyebabkan ozon mempunyai sifat

oksidator yang kuat. Data kimiawi ozon terdapat pada Tabel 2.10.

Tabel 2.10 Data Kimiawi Ozon

Rumus Kimia O3

Sifat Oksidator

Berat Molekul 48

Konsentrasi < 18 % dari massa oksigen

Titik Didih -111.9 oC

Titik Beku – 192.7 oC

Temperatur Kritis -12.1 oC

Tekanan Kritis 54,6 atm

Kelarutan dalam Air 3 ppm pada 20 oC

Potensial Elektrokimia -2.07 V

Densitas 2.14 Kg O3/m3 pada 0 oC 1013 mbar

Densitas Relatif (dengan udara) 1.7

Sumber: Lenntech Water treatment & air purification Holding B.V, Rotterdam

Secara kimiawi, ozon tersusun atas tiga atom oksigen yang mempunyai ikatan tunggal

dan ikatan ganda. Ikatan tunggal yang terjadi merupakan ikatan tunggal yang sama

dengan ikatan tunggal yang terjadi pada peroksida, dimana ikatan ini sangat lemah dan

jika terlepas menyebabkan terbentuknya radikal bebas. Ikatan ganda yang terjadi

merupakan ikatan kimia yang biasa terjadi pada oksigen (O2) dimana ikatan ini sangat

stabil dan tidak reaktif.

Ozon mempunyai waktu paruh sekitar 25 menit dalam air destilasi yang mempunyai

temperatur 20 oC. Waktu paruh ini akan berkurang jika berada dalam air biasa. Radiasi

sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 254 Nm dapat mengubah ozon dalam air

menjadi oksigen dan radikal bebas hidroksil. Ozon efektif mengoksidasi berbagai jenis

zat pencemar dalam air tanpa meninggalkan zat sisa yang tidak diinginkan atau

mengubah pH air secara signifikan. Ozonisasi dalam instalasi pengolahan air minum

mempunyai beberapa manfaat, antara lain untuk desinfeksi mikroorganisme organik

patogen, menghilangkan bau dan rasa yang tidak diinginkan (biasanya berasal dari ion

S-2), serta menjernihkan air akibat adanya senyawa organik terlarut. Dalam sistem

pengolahan air minum, penggunaan sistem ozonisasi disertai dengan penggunaan

saringan karbon aktif yang bertujuan untuk mengefektifkan pengolahan terutama untuk

menghilangkan zat-zat pencemar organik. Gambar 2.3 – 2.6 memperlihatkan

mekanisme kerja ozon dalam menghilangkan zat-zat pencemar organik.

Gambar 2.3 Ozon (O3) Dalam Larutan

Dekat Bakteri

Gambar 2.4 Ozon (O3) Berikatan dengan Material Organik pada Dinding Sel

Gambar 2.6 Ozon Mengoksidasi Bakteri dan Melepaskan Material Organik

2.2.1.  Pembentukan Ozon dengan Sinar Ultraviolet

Ozon dibuat dengan cara melewatkan udara pada sinar ultraviolet yang dihasilkan dari

lampu UV. Sinar UV yang dihasilkan oleh lampu akan mengubah sejumlah kecil

senyawa oksigen dalam udara menjadi ozon. Cahaya lampu yang digunakan

tergantung pada panjang gelombang cahaya yang digunakan dan spektrum

elektromagnetiknya. Panjang gelombang cahaya yang umum digunakan dalam

generator ozon dengan sistem UV adalah 185 nm yang merupakan panjang gelombang

cahaya yang paling efektif dalam pembentukan ozon. Konsentrasi ozon yang dihasilkan

dari metode ini sekitar 0,01 % sampai 0,1 % dari konsentrasi

udara yang diolah. Konsentrasi ini bersifat fluktuatif karena sangat dipengaruhi oleh

kelembaban dan intensitas sinar UV yang dihasilkan dari lampu, yang akan berkurang

seiring dengan lamanya pemakaian.

2.2.2.  Pembentukan Ozon dengan Arus Listrik

Ozon dibuat dengan cara melewatkan udara atau oksigen murni melalui listrik

bertegangan tinggi yang akan memecah molekul oksigen dan membentuknya kembali

menjadi ozon. Konsentrasi ozon yang dihasilkan berkisar antara 1% hingga 20% dari

konsentrasi udara yang diolah, tergantung dari konsentrasi oksigen dari udara awal.

Dalam sistem ini digunakan oksigen konsentrator yang akan memisahkan oksigen dari

senyawa-senyawa lain, terutama nitrogen, yang terdapat di udara. Hal ini berguna

untuk menambah jumlah ozon yang dihasilkan serta mencegah terjadinya korosi dalam

sistem pengolahan yang disebabkan oleh adanya asam nitrit (HNO3) yang terbentuk

dari reaksi antara uap air (kelembaban) dengan nitrogen oksida (NO2).

2.2.3.  Ozon untuk menghilangkan bau, rasa, dan warna

Ozon mampu menghilangkan warna dalam air yang disebabkan oleh senyawasenyawa

organik dengan cara memecahkan ikatan atom-atom karbon yang terdapat dalam

senyawa organik. Dalam proses ini akan dihasilkan aldehid, keton, dan asam yang

dipengaruhi oleh senyawa-senyawa organik yang diuraikan, dosis ozon yang diberikan,

serta waktu kontak. Proses oksidasi menggunakan ozon dapat mengurangi atau

menghilangkan warna yang disebabkan oleh senyawasenyawa organik. Koloid dan

partikel-partikel terlarut yang menyebabkan warna dalam air dapat dihilangkan dengan

filtrasi. Efek mikrofiltrasi ozon dapat dimanfaatkan dalam proses koagulasi koloid

organik dan partikel-partikel terlarut yang akan membantu proses filtrasi. Oksidasi

senyawa-senyawa organik dapat meningkatkan biodegradasi karbon organik. Jika

biodegradasi karbon organik tidak dihilangkan atau proses klorinasi yang dilakukan

tidak mampu menghilangkan senyawa-senyawa organik yang ada dalam air, dapat

menyebabkan pertumbuhan kembali mikroorganisme dalam sistem distribusi.

Bau dan rasa yang tidak diinginkankan dapat disebabkan oleh adanya bahanbahan

organik dan bahan anorganik. Ion sulfit (S-2) merupakan senyawa kimia utama yang

menyebabkan timbulnya bau dan rasa. Ion-ion lain yang dapat menimbulkan bau dan

rasa dalam sistem distribusi air adalah besi, tembaga, dan seng. Dalam distribusi air

bersih dengan kandungan oksigen terlarut yang kurang mencukupi, proses dekomposisi

secara anaerobik akan menghasilkan senyawasenyawa yang teridentifikasi sebagai

penyebab terjadinya masalah-masalah estetika dalam distribusi air bersih. Berbagai

jenis senyawa yang berada dalam air baku dapat menimbulkan bau dan rasa yang tidak

diinginkan. Selain itu, pertumbuhan kembali mikroorganisme dalam sistem distribusi

juga dapat menimbulkan bau dan rasa yang tidak diinginkan pada air yang digunakan

oleh pelanggan. Sisa oksidan yang tinggi dalam proses ozonisasi dapat memperlambat

proses reaksi senyawa organik dalam sistem distribusi air bersih sehingga mengurangi

timbulnya bau dan rasa yang disebabkan terbentuknya ion sulfit.

2.2.4.  Perbandingan Ozon dan Klorin sebagai Disinfektan

Selain sebagai oksidator kuat, ozon juga merupakan desinfektan kuat yang dapat

digunakan tanpa penambahan bahan kimia tertentu. Dalam penggunaannya, ozon

dapat berubah menjadi oksigen, senyawa yang tidak beracun, dan aman bagi

lingkungan. Di berbagai negara maju, seperti Amerika Serikat, Inggris dan Jerman,

ozon dimanfaatkan untuk menghilangkan warna, menghilangkan bau dan rasa,

menghilangkan senyawa-senyawa organik, mikroflokulasi, oksidasi mangan dan besi,

sebagai desinfektan, serta mematikan virus. Tabel 2.11 menunjukkan perbandingan

koefisien mematikan spesifik (Specific Lethality Coefficients) antara ozon dengan

berbagai senyawa klor.

Tabel 2.11

Koefisien Mematikan Spesifik (Specific Lethality Coefficients) pada Suhu 5 oC

Senyawa Bakteri Enterik Dinding Sel Amoeba Virus Spora

Ozon 500 0.5 5 2

HOCL 20 0.05 1 0.05

OCL 0.2 0.0005 <0.02 <0.0005

NH2CL 0.1 0.002 0.0005 0.001

Sumber: www.gewater.com

Sebagai desinfektan, ozon mempunyai kemampuan yang lebih baik dibandingkan klorin

atau desinfektan lainnya karena mempunyai daya oksidasi yang kuat sehingga dapat

menghilangkan endotoksin (pyrogenic lippopolysaccharides) dan Total Organic

Carbon(TOC). Selain itu, ozon mempunyai koefisien mematikan (lethality coefficient)

yang lebih besar daripada klor sehingga lebih efektif dalam membunuh mikroorganisme

dan virus.

Sumber : https://jujubandung.wordpress.com/2012/06/07/proses-pengolahan-air-minum/