Penggunaan Membarane

By Drs Davi Firdaus • 06.02.00 • 0 Comments
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
  1. Air murni dengan kandungan oksigen yang tinggi dapat menguatkan sel-sel dan organ-organ tubuh, meningkatkan daya tahan dan daya penyembuhan tubuh;
  2. Bebas dari segala jenis logam berat, kotoran dan kuman. Mengandung zat mineral tanpa ion;
  3. Dapat diminum langsung.
2
Air Penukaran Ion
  1. Biaya operasi tinggi dan memerlukan penyelengaraan yang profesional;
  2. Hanya membuang logam berat tetapi masih mengandung banyak natrium yang dapat mengakibatkan hipertensi, pengapuran pembuluh darah dan masalah jantung;
  3. Bahan-bahan organik, bakteri dan virus tidak dapat disaring.
3
Air Penyulingan
  1. Biaya tinggi, penggunaan secara terus menerus akan memboroskan listrik dan harus selalu membersihkan endapan yang tertinggal secara rutin;
  2. Hasilnya dianggap sebagai air mati karena kekurangan oksigen dan berbau;
  3. Gagal untuk membuang bahan organik seperti triklorometana..
4
Air dari Penyaringan Karbon Teraktif
  1. Mutu berbeda dan terdapat perbedaan yang cukup besar dalam hasil;
  2. Tidak dapat membuang virus, logam berat, asbestos, nitrat dan bahan lain-lain;
  3. Mudah menjadi tempat pembiakan kuman dan bakteri.
5
Pengendapan
  1. Kualitas tidak stabil;
  2. Tidak dapat membuang bakteri, logam berat, asbestos, nitrat, garam, dsb
  3. Tempat pembiakan bakteri.
6
Air Mendidih
  1. Berfungsi untuk membunuh bakteri, tapi sisanya tetap tertinggal dalam air;
  2. Mempercepat reaksi antara bahan organik untuk bergabung dengan klorin yang membentuk triklorometana;
  3. Pada saat mendidih terjadi uap air (penguapan). Hal ini menyebabkan bertambahnya kepekatan bahan pencemaran air dan sisa kalsium.
3
Sterilisasi Ozon
  1. Hanya dapat membunuh bakteri, hasilnya lebih buruk dibandingkan dengan metode pendidihan;
  2. Biaya tinggi, harus menukar tabung lampu setiap 3-6 bulan;
  3. Tidak dapat menyaring keluar bahan pencemar.
4
Air Hasil Cahaya Ultra Violet
  1. Dapat membunuh bakteri, tetapi kurang efektif dibandingkan dengan air mendidih;
  2. Biaya tinggi, memerlukan penukaran tabung lampu setiap 3-6 bulan;
  3. Selain membunuh bakteri, ia tidak dapat menghapus kotoran lain.
5
Air Mineral
  1. 45% dari air mineral di pasaran mengandung bahan fosforus;
  2. Mutu berubah dan kebersihan tidak terjamin;
  3. Mahal.

Sumber: Meredith Holford, 2005