Penggunaan Membarane
Beberapa Teknologi Pengolahan Air Minum
A. Kombinasi
Karbon Aktif dan Ozonasi pada Proses Pengolahan Air Minum
Proses
penjernihan air untuk mendapatkan air yang berkualitas telah dilakukan oleh
manusia beberapa abad yang lalu. Pada tahun 1771, di dalam edisi pertama Encyclopedia
Britanica telah dibicarakan fungsi filter (filtrasi) sebagai sistem
penyaring untuk mendapatkan air yang lebih jernih. Perkembangan selanjutnya
dari proses pengolahan air minum, telah menghasilkan bahwa pembubuhan zat
pengendap atau penggumpal (koagulan) dapat ditambahkan sebelum proses
penyaringan (filtrasi). Selanjutnya proses penggumpalan yang ditambahkan dengan
proses pengendapan (sedimentasi) dan penyaringan (filtrasi) serta menggunakan
zat-zat organik dan anorganik adalah merupakan awal dari cara pengolahan air.
Kini ilmu pengetahuan telah berkembang dengan cepatnya, telah diciptakan/didesain
sarana pengolahan air minum dengan berbagai sistem.
Sistem
pengolahan air minum yang dibangun tergantung dari kualitas sumber air bakunya,
dapat berupa pengolahan lengkap atau pengolahan sebagian. Pengolahan lengkap
adalah pengolahan air minum secara fisik, kimia dan biologi, sedangkan
pengolahan sebagian adalah pengolahan air minum yang tidak menggunakan semua
cara tersebut, tetapi hanya salah satu atau dua cara saja. Pengolahan lengkap
yang terdiri dari proses koagulasi, flokulasi, sedimentasi dan filtrasi
kemudian ditambahkan chlorinasi disebut sebagai pengolahan air minum
sistem konvensional, seperti yang dipergunakan oleh hampir seluruh PDAM di
Indonesia. Namun, pada saat ini, dengan banyaknya industri yang tumbuh di
sepanjang sungai terutama industri dengan tingkat pencemaran berat seperti
tekstil, logam, kimia dan lain-lain, serta tingginya tingkat pertumbuhan dan
aktivitas manusia, telah mengakibatkan pencemaran pada sungai-sungai yang
merupakan sumber air baku utama bagi produksi air minum di kota-kota besar.
Untuk
mengatasi hal ini, telah dikembangkan Teknologi Pengolahan Air Sistem Maju (advanced
system), di mana salah satu negara yang telah mengembangkannya adalah
Jepang dengan mengkombinasikan sistem ozonasi dan penyerapan dengan karbon aktif.
Ozon (O3) adalah molekul yang tersusun dari 3 (tiga) buah atom oksigen, senyawa
ini merupakan oksidator yang kuat, sehingga dapat digunakan sebagai oksidator
dalam penguraian zat/pencemar organik dalam proses pengolahan air. Ozon dibuat
dari udara yang diperkaya dengan oksigen. Konsentrasi ozon yang dihasilkan dari
udara berkisar antara 1,5-2,5% (berat/berat). Jika diproses dari bahan dasar
oksigen murni dengan menggunakan generator yang sama, konsentrasi ozon dapat
mencapai 3-5%.
Ozonasi
merupakan proses pengolahan air yang relatif baru di Jepang, proses ini
diteliti hampir 100 tahun. Dasar penerapannya diperoleh dari sumber artikel
yang diterbitkan dan pengalaman operasional hingga proses desainnya. Ozon
adalah gas yang bersifat racun, mudah terbakar, menggunakan sumber listrik
bertegangan tinggi, dan jika sistemnya menggunakan oksigen sebagai gas umpan
akan menjadi lebih berbahaya. Meskipun demikian, sistem ozonasi memberikan
resiko bahaya lebih kecil dibandingkan sistem chlorinasi, karena
sistemnya dapat segera dihentikan bila ozon bocor. Secara umum tahapan proses
keseluruhan pengolahan air sistem maju adalah sebagai berikut: koagulasi sampai
dengan filtrasi, ozonasi Karbon Aktif Granular (GAC) Chlorinasi. Ada
kalanya filtrasi dilakukan pada tahap terakhir seperti di Fasilitas Pemurnian
Air (FPA) Kanamachi, Tokyo, sedangkan di FPA Kunihima Osaka, ozonasi dilakukan
sebanyak 2 kali yaitu sebelum dan sesudah filtrasi. FPA Kanamachi dibangun di
antara fasilitas sedimentasi (pengendapan) dan filtrasi (penyaringan),
kapasitas pemurnian per hari adalah 0,52 juta meter kubik. Fasilitas pemurnian
air tersebut terdiri dari 10 tanki kontak ozon yang bertipe aliran atas bawah
dengan ruangan bersekat tiga. Kedalaman air yang efektif yaitu 6 meter, waktu
kontak ± 12 menit dan kecepatan umpan ozon maksimum 3 mg ozon/liter.
Masing-masing tanki pengontak mempunyai ruang penahan yang mempunyai waktu
retensi ± 6 menit. Fasilitas adsorbsi karbon aktif terdiri dari 24 tanki dan
masing-masing mempunyai luas permukaan 100 m2. Sebagaimana letaknya, FPA
Kanamichi dekat dengan laut, kualitas air baku dipengaruhi oleh proses di muara
sungai. Pada tahun-tahun belakangan ini, pencemaran air baku terjadi karena
urbanisasi yang cepat. Air buangan domestik mengandung pencemar organik seperti
N-amonia dan surfaktan anionik (deterjen sintesis). Untuk mencapai penyisihan
bau apek (musty odor) yang lebih stabil dan efektif, Badan Pengairan
Pemerintah Daerah Metropolitan Tokyo (BWT) memutuskan untuk memperkenalkan
pengolahan air sistem maju (advanced system), yaitu kombinasi pengolahan
secara ozonasi dan penyerapan menggunakan karbon yang diaktivasi secara
biologis (Biological Activated Carbon = BAC) yang mulai beroperasi pada
bulan juni 1992. Sistem baru tersebut dapat menyisihkan bau apek, menjadi air
yang layak bagi konsumen. Selain itu proses ini mampu menyisihkan surfaktan
anionik, zat organik dan anorganik yang bersifat toxic (racun) sebesar
80%.
Adapun
tahapan proses secara keseluruhan adalah sebagai berikut:
Koagulasi –
Flokulasi – Sedimentasi – Ozonasi – Proses BAC – Chlorinasi – Filtrasi –
Chlorinasi – Reservoar.
FPA
Kanamichi dibangun dalam 2 tahap: Tahap pertama fasilitas mulai beroperasi pada
bulan Juni 1992 dan tahap kedua pada bulan April 1996. Kapasitas total sistem
ini adalah 520.000 m3/hari. Biaya konstruksi fasilitas tersebut adalah sekitar
30 bilyun yen atau kurang lebih 2 trilyun rupiah. Biaya ini tidak termasuk
pengolahan ozonasi dan BAC, pompa, pipa transmisi antara fasilitas konvensional
dan fasilitas pemurnian sistem maju.
B. Ultrafiltrasi Saring Zat
Berbahaya dalam Air Minum
Penggunaan
teknologi ultrafiltrasi dan membran untuk pengolahan air minum merupakan upaya
terkini menghilangkan bahan berbahaya yang berukuran cukup kecil. Teknologi
ultrafiltrasi ini bermanfaat untuk mengurangi bahan polutan di dalam air.
Ukuran alat ini 2/100 mikron atau 0,02 mikron, sementara ukuran bakteri patogen
adalah 0,5 mikron. Bila pengolahan air menggunakan ultrafiltrasi saat akan
dipakai konsumen maka seluruh bakteri patogen bisa tersaring.
Di Singapura
teknologi ini telah diterapkan, makanya Singapura berani menjamin airnya bersih
sesuai dengan standar WHO.
Filtrasi
atau cuci ulang ini akan jauh lebih bermanfaat meskipun harga air nantinya akan
bertambah. Selain ultrafiltrasi, ada teknologi membran dalam pengelolaan air
bersih. Menurut peneliti air Antoni Gunadi dan Nugro Raharjo dari BPPT,
teknologi membran dapat menghilangkan rasa asin pada air maupun bakteri
patogen. Biasanya teknologi ini digunakan untuk daerah kepulauan yang airnya bersumber
dari laut. Dengan adanya teknologi ini, diharapkan konsumen akan mengonsumsi
air yang benar-benar bersih. Masyarakat pun jarang terkena diare atau penyakit
yang menyerang perut lainnya akibat dari air yang tidak higienis.
C. Pemurni
Air Sistem Membran Reverse Osmosis
Membran reverse
osmosis menghasilkan air murni 99,99%. Diameternya lebih kecil dari 0.0001
mikron (500,000 kali lebih kecil dibandingkan dengan sehelai rambut). Sama
halnya dengan penyaring mikron, membran ini berfungsi membuang berbagai
kotoran, bahan mikro, bakteri, virus dan sebagainya. Produk akhir adalah air
bersih yang siap minum dan bebas bakteri patogen. Skema mekanisme kerja membran
reverse osmosis dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6
Skema Mekanisme Kerja Membran Reverse Osmosis
Pemurnian
(penyaringan air) dengan reverse osmosis melalui 4 tahap, yakni:
Penyaring
air 1
Bahan fiber
5 mikron yang berfungsi menyaring bahan dalam air seperti: karat, pasir, kapur
yang menyebabkan penyakit hati, perut, batu dan disfungsi pada organ tubuh.
Juga menyaring mikroba seperti yeast (ragi) bir, fungi (jamur) yang
menyebabkan penyakit membranmukus pada perut dan hati.
Penyaring
air 2
Pre-karbon
granular aktif berbentuk butiran yang berfungsi menyaring bahan dalam air
seperti: bahan organik, bau, warna, bahan pencuci, klorin bahan penyebab kanker
triklorometana. Juga menyaring acid amino, proteolipid (minyak
busuk), racun serangga, pembunuh kuman, phosphorus organik bahan
penyebab kanker, keracunan, sakit perut, muntah dan hepatitis.
Penyaring
air 3
Membran reverse
osmosis yang terbuat dari bahan Poly Amide TFC yang mempunyai daya
saring membran 0.0001 mikron yang hebat dan berfungsi menyaring bahan dalam air
seperti: karbon; bakteri; virus penyebab polio dan encephalitis;
desinfektan penyebab iritasi pada rongga mulut, shock dan sesak napas;
zat peluntur seperti: xenon perokside, sodium percarbonat, sodium
perborat, oxalate yang menyebabkan inflamasi rongga mulut,
pencernaan atas, usus, muntah, perut, liver, sakit kepala dan batu ginjal;
senyawa kimia beracun seperti: potassium chlorate, cyanide bromide
penyebab gangguan ginjal, muntah, sakit perut, jantung, anemia, nausea dan
kanker; zat pewarna penyebab gangguan liver, syaraf dan ginjal, garam penyebab
darah tinggi; logam berat (arsenik, plumbum, kadmium, merkuri, tembaga, seng,
besi) penyebab gangguan syaraf, ginjal, kelenjar, sistem pencernaan dan darah.
Penyaring
air 4
Post-carbon
aktif berkualitas tinggi yang berfungsi menyaring bahan dalam air seperti:
menyerap sisa bahan organik, bau, menjamin rasa dan kualitas air yang bermutu.
Tabel 3.1
Perbandingan Beberapa Metoda Pemurnian Air
Metoda
Pemurnian Air
|
Kelebihan
dan Kekurangan
|
|
1
|
Air Murni
Reverse
Osmosis
|
|
2
|
Air
Penukaran Ion
|
|
3
|
Air
Penyulingan
|
|
4
|
Air dari
Penyaringan Karbon Teraktif
|
|
5
|
Pengendapan
|
|
6
|
Air
Mendidih
|
|
3
|
Sterilisasi
Ozon
|
|
4
|
Air Hasil
Cahaya Ultra Violet
|
|
5
|
Air
Mineral
|
|
Sumber:
Meredith Holford, 2005