Upload
brian
View
254
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Zat besi atau mangan dalam air umumnya berada dalam bentuk ion Fe2+ atau Mn2 bentuk senyawa yang larut dan air dan tidakberwarna. Jika air tersebut berhubungan dengan udara maka ion Fe2+ atau ion Mn2+ secara perlahan akan teroksidasi menjadibetuk senyawa ferri (Fe3+) atau senyawa mangandioksida (Mn4+) yang tak larut dalam air. Senyawasenyawaini berwarna coklatdan dapat menimbulkan bau dan rasa yang kurang enak. Banyak cara untuk menghilangkan zat besi dan mangan dalam air. Salahsatu cara yang sederhana yaitu dengan cara menggabungkan proses aerasi dan penyaringan dengan media filter pasir silika,mangan zeolit dan karbon aktif, atau dengan media mangan zeolit dan karbon aktif. Dengan menggunakan filter mangan zoelitdan filter karbon aktif yang dilengkapi dengan filter cartridge dan sterilisator Ultra Violet, dapat menghasilkan air olahan yangdapat langsung diminum.
Citation preview
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 1/21
PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
ABSTRAK
ZatbesiataumangandalamairumumnyaberadadalambentukionFe2+atauMn2bentuksenyawayanglarutdanairdantidakberwarna. Jikaair tersebutberhubungandenganudaramaka ionFe2+atau ionMn2+ secara perlahan akan teroksidasimenjadibetuksenyawaferri(Fe3+)atausenyawamangandioksida(Mn4+)yangtaklarutdalamair.Senyawasenyawainiberwarnacoklatdandapatmenimbulkanbaudanrasayangkurangenak.Banyakcarauntukmenghilangkanzatbesidanmangandalamair.Salahsatu cara yang sederhana yaitu dengan cara menggabungkan proses aerasi dan penyaringan dengan media filter pasir silika,mangan zeolit dan karbonaktif, ataudenganmediamangan zeolit dan karbonaktif.Denganmenggunakan filtermangan zoelitdan filter karbon aktif yang dilengkapi dengan filter cartridge dan sterilisator Ultra Violet, dapatmenghasilkan air olahan yangdapatlangsungdiminum.
KATA KUNCI : Mangan,ZatBesi,Filter,KarbonAktif,ManganZeolit,PengolahanAirTanahJENIS TEKNOLOGI : TeknologiPengolahanAirBersihTARGET PENGGUNAAN : RumahTangga,Komunal(kelompok)
I.PENDAHULUAN
1.1.LatarBelakang
Airmerupakankebutuhanyangsangatvitalbagikehidupanmanusia.Karenaitujikakebutuhanakanairtersebutbelumtercukupimaka dapatmemberikan dampak yang besar terhadap kerawanan kesehatanmaupun sosial. Pengadaan air bersih diIndonesiakhususnyauntukskalayangbesarmasih terpusatdidaerahperkotaan,dandikelolaolehPerusahanAirMinum(PAM)kota yang bersangkutan.Namundemikian secara nasional jumlahnyamasih belummencukupi dan dapat dikatakan relatif kecilyakni 10,77 % (Supas 1985). Untuk daerah yang belum mendapatkan pelayanan air bersih dari PAM umumnya merekamenggunakanairtanah(sumur),airsungai,airhujan,airsumber(mataair)danlainnya.
Darihasilsurveypendudukantarsensus(SUPAS)1985,prosentasibanyaknyarumahtanggadansumberairminumyangdigunakandiberbagaidaerahdiIndonesiasangatbervariasitergantungdarikondisigeografisnya.Secaranasionalyaknisebagaiberikut:Yangmenggunakanairleding10,77%,airtanahdenganmemakaipompa7,85%,airsumur(perigi)53,78%,mataair(airsumber)15,70%,airsungai8,54%,airhujan1,64%danlainnya1,71%.
Permasalahanyangtimbulyakniseringdijumpaibahwakulaitasairtanahmaupunairsungaiyangdigunakanmasyarakatkurangmemenuhisyaratsebagaiairminumyangsehatbahkandibeberapatempatbahkantidaklayakuntukdiminum.Airyanglayakdiminum,mempunyaistandarpersyaratantertentuyaknipersyaratan fisis,kimiawidanbakteriologis,dansyarat tersebutmerupakan satu kesatuan. Jadi jika ada satu saja parameter yang tidakmemenuhi syaratmaka air tesebut tidak layak untukdiminum. Standar kualitas airminummenurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No.20 Tahun 1990 ditunjukkan sepertipadaTabel I.3).Pemakaianairminumyangtidakmemenuhistandarkualitas tersebutdapatmenimbulkangangguankesehatan,baiksecaralangsungdancepatmaupuntidaklangsungdansecaraperlahan.
Air tanah seringmengandung zat besi (Fe) danMangan (Mn) cukup besar. Adanya kandungan Fe danMndalamairmenyebabkanwarna air tersebut berubahmenjadi kuningcoklat setelah beberapa saat kontak dengan udara. Disamping dapatmengganggukesehatanjugamenimbulkanbauyangkurangenaksertamenyebabkanwarnakuningpadadidingbaksertabercakbercak kuning pada pakaian. Oleh karena itumenurut PP No.20 Tahun 1990 tersebut, kadar (Fe) dalam airminummaksimumyangdibolehkanadalah0,3mg/lt,dankadarMangan(Mn)dalamairminumyangdibolehkanadalah0,1mg/lt.
DinegaramajusepertiAmerikadanJepang,peraturanstandarkualitasairminumnyalebihketatlagi.Totalkandunganbesi dan mangan dalam air minummaksimum yang diperbolehkan adalah 0,3 mg/lt. Untuk menanggulangi masalah tersebut,perlu dilakukan upaya penyediaan sistem alat pengolah air skala rumah tangga yang dapat menghilangkan atau mengurangikandunganbesidanmanganyangterdapatdalamairairsumuratautanah.Salahsatucarauntukmeningkatkankualitasairtanahyaknidenganmenggunakanfilterdenganmediamanganzeolitdankarbonaktif.
1.2.TujuandanSasaran
Teknologipengolahanairdenganmenggunakanfilterinibertujuanuntukmenghilangkanzatbesidanmangandidalamairbakumenjadiairyangsiapdipakai.
1.3.Manfaat
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 2/21
Alatinidapatdigunakanuntukmeningkatkankualitasairtanahkhususnyauntukmenghilangkanzatbesidanmangandidalam air. Alat tersebut dapat digunakan untuk skala rumah tanggamaupun untuk skala yang besar dengan biaya yang relatifmurah.
1.4.KontakPersonil
Ir.NusaIdamanSaid,M.Eng.
KelompokTeknologiPengelolaanAirBersihdanLimbahCairDirektoratTeknologiLingkunganKedeputianBidangTeknologiInformasi,EnergidanMaterialBadanPengkajiandanPenerapanTeknologi
JL.M.H.ThamrinNo.8.JakartaTel.0213169769,3169770Fax.0213169760Email:[email protected]:http://www.enviro.bppt.go.id/~Kel1/
II.CARAMENGHILANGKANZATBESI(Fe)DANMANGAN(Mn)DALAMAIR
Baikbesimaupunmangan,dalamairbiasanya terlarutdalambentuksenyawaataugarambikarbonat,garamsulfat,hidroksida dan juga dalam bentuk kolloid atau dalam keadaan bergabung dengan senyawa organik. Oleh karena itu carapengolahannyapunharusdisesuaikandenganbentuk senyawabesi danmangandalamair yangakandiolah.Adabeberapa carauntukmenghilangkanzatbesidanmangandalamairsalahsatudiantarannyayaknidengancaraoksidasi,dengancarakoagulasi,caraelektrolitik,carapertukaranion,carafiltrasikontak,prosessodalime,pengolahandenganbakteribesidancaralainnya.
Prosespenghilanganbesidanmangandengancaraoksidasidapatdilakukandengan tigamacamcarayaknioksidasidengan udara atau aerasi, oksidasi dengan khlorine (khlorinasi) dan oksidasi dengan kalium permanganat. Selain dengan caraoksidasi, penghilangan senyawabesi danmangandalamair yangumumdigunakan khususnyauntuk skala rumah tangga yaknidenganmengalirkankesuatufilterdenganmediamanganzeolit.
2.1.MenghilangkanBesidanManganDenganCaraOksidasi.
Prosespenghilanganbesidanmangandengancaraoksidasidapatdilakukandengantigamacamcarayaitu:
2.1.1.OksidasidenganUdara(Aerasi)
Adanya kandungan alkalinity, (HCO3) yang cukup besar dalam air, akanmenyebabkan senyawa besi ataumanganberadadalambentuksenyawaferrobikarbonat,Fe(HCO3)2ataumanganobikarbonat,Mn(HCO3)2.OlehkarenabentukCO2bebaslebihstabildaripada(HCO3),makasenyawabikarbonatcenderungberubahmenjadisenyawakarbonat.
Fe(HCO3)2===>FeCO3+CO2+H2O
Mn(HCO3)2===>MnCO3+CO2+H2O
Dari reakasi tersebut dapat dilihat, jika CO2 berkurang,maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke kanan danselanjutnyareaksiakanmenjadisebagaiberikut:
FeCO3+CO2===>Fe(OH)2+CO2
MnCO3+CO2===>Mn(OH)2+CO2
Baikhidroksidabesi(II)maupunhidroksidamangan(II)masihmempunyaikelarutanyangcukupbesar,sehinggajikaterusdilakukanoksidasidenganudaraatauaerasiakanterjadireaksi(ion)sebagaiberikut:
4Fe2++O2+10H2O===>4Fe(OH)3+8H+
2Mn2++O2+2H2O===>2MnO2+4H+
Sesuaidenganreaksitersebut,makauntukmengoksidasisetiap1mg/lzatbesidibutuhkan0,14mg/loksigendansetiap1mg/lmangan dibutuhkan 0,29mg/l. Pada pH rendah, kecepatan reaksi oksidasi besi dengan oksigen (udara) relatif lambat,sehingga pada prakteknya untukmempercepat reaksi dilakukan dengan caramenaikkan pH air yang akan diolah. Pengaruh pHterhadapoksidasibesidenganudara(aerasi)dapatdilihatpadaTabel1.
Tabel1PengaruhpHterhadapoksidasibesidenganudara.
AirBaku KonsentrasiFesetelahaerasi
pHAir Fe 15menit 30 60menit
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 3/21
(ppm) menit
5,0 10,0 9,0 7,5
5,5 10,0 5,5 4,6 4,0
5,95 10,0 5,0 4,0 3,5
6,15 10,0 4,4 3,5 2,5
6,5 10,0 2,8 1,8 0,3
6,65 10,0 0,7 0,2 0,1
6,8 10,0 0,2 0,1
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 4/21
Prosesmenghilangkanbesidanmangandengankoagulasidapatdilakukandenganduamacamcarayaitu:
2.2.1.ProsesKoagulasidenganPenambahanBahanKoagulan.
Sebagaimanadiketahuipadababbabterdahulubahwazatbesidanmanganbanyakterdapatdalamairtanahdanpadaumumnya berada dalam bentuk senyawa valensi 2 atau dalam bentuk ion Fe2+ dan Mn2+Lain halnya jika besi dan mangantersebutberadadalamairdalambentuksenyawaorganikdankolloid,misalnyabersenyawadenganzatwarnaorganikatauasamhumus (humic acid), maka keadaan yang demikian susah dihilangkan baik dengan cara aerasi, penambahan khlorine maupundengan penambahan kalium permangganat. Adanya partikelpartikel halus Fe(OH)3.n H2O air juga sukar mengendap danmenyebabkanairmenjadikeruh.
Untukmenghilangkan zat besi danmangan seperti pada kasus tersebut di atas, perlu dilakukan koagulasi denganmembubuhkan bahan koagulan, misalnya aluminium sulfat, Al2(SO4).nH2O dalam air yang mengandung kolloid. Denganpembubuhan koagulan tersebut, kolloid dalam airmenjadi bergabung danmembentuk gumpalan (flock) kemudianmengendap.Setelah kolloid senyawa besi danmanganmengendap, kemudian air disaring dengan saringan pasir cepat atau saringan pasirlambat.
2.2.2.ProsesKoagulasidenganCaraElektrolitik
Kedalamairbakudimasukkanelektrodadarilempenganlogamaluminium(Al)yangdialiridenganlistrikarussearah.Denganadanyaarus listrik tersebut,makaelektroda logamAl tersebutsedikitdemisedikitakan larutkedalamairmembentukionAl3+,yangolehreaksihidrolisaairakanmembentukAl(OH)3merupakankoagulanyangsangatefektif.DenganterbentuknyaAl(OH)3.nH2O dan besi organik serta partikelpertikel kolloid lain yang bermuatan negatif akan tertarik oleh ion Al3+ sehinggamenggumpalmenjadipartikelyangbesar,mengendapdandapatdipisahkan.Carainisangatefektif,tetapimakinbesarskalanyamakakebutuhanlistriknyamakinbesarpula.
2.3.PenghilanganFedanMnDenganCaraPertukaranIon
PenghilanganbesidanmangandengancarapertukaranionyaitudengancaramengalirkanairbakuyangmengandungFedan/atauMnmelalui suatumedia penukaran ion. Sehingga Fe danMn akan bereaksi denganmedia penukaran ionnya. Sebagaimediapenukaran ionyangseringdipakaizeolitealamiyangmerupakansenyawahydroussilikataluminiumdengancalsiumdannatrium (Na).Disampingbahanpenukar ionalamiada jugapenukar ion tiruan (resin sintetis) yangmempunyai sifatsifat yanglebihkhusus.
Ditinjau dari siklus penukaran ionnya, ada 2 (dua) tipe yaitu : penukaran ion dengan siklusNa yang regenerasinyadengan memakai larutan NaCl, dan Penukaran ion dengan siklus H yang regenerasinya dengan menggunakan larutan HCl.Reaksinyadapatditulissbb:
2.3.1.DenganSiklusuntukNa.
a.MenggunakanZeolite
PenghilanganFedanMndgzeolit
Na2Z+Fe(HCO3)2==>FeZ+2Na(HCO3)Na2Z + Mn(HCO3)2 ==> MnZ + 2 Na(HCO3)
RegenerasidgNaCl FeZ+NaCl===>Na2Z+FeCl2MnZ+NaCl===>Na2Z+MnCl2
b.MenggunakanResinSintetis
PenghilanganFedanMn RNa2+Fe(HCO3)2===>RFe+2Na(HCO3)R-Na2 + Mn(HCO3)2 ===> R-Mn + 2 Na(HCO3)
RegenerasidgNaCl RFe FeCl2+4NaCl===>2RNa2+
RMn MnCl2
2.3.2.DenganSiklusHidrogen(H)
a.DenganMediaPenukarIonZeolite
PenghilanganFedanMn Fe(HCO3)2 FeZ2H2Z+ ====> +4H2(CO3)
Mn(HCO3)2 MnZ
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 5/21
RegenerasidgHCl FeZ FeCl2+4HCl====>2H2Z+
MnZ MnCl2
b.DenganMediaPenukarIonResin
PenghilanganFedanMn RH2+Mn(HCO3)2====>RMn+2H2O+2CO2RH2+Fe(HCO3)2====>RFe+2H2O+2CO2
RegenerasidgHCl RMn+2Hcl====>RH2+MnCl2RFe+2HCl====>RH2+FeCl2
Dilihat dari persamaan reaksinyamakaprosespenghilanganbesi danmangandenganpertukaran ion sangatmudahoperasinya,tetapijikaairbakunyamempunyaikekeruhan,kandunganzatorganiksertakadarFe3+danMn2+penukarionnyaolehkotoran tersebut sehingga daya penukar ionnya menjadi cepat jenuh. Hal ini mengakibatkan regenerasi harus lebih seringdilakukan.
2.4.PenghilanganBesidanMangandenganFiltrasiKontak
Adaduacarayangbanyakdipakaiyaitu:
2.4.1.FiltrasidenganmediafilteryangmengandungMnO2
AirbakuyangmengandungFedanMndialirkankesuatufilteryangmedianyamengandungMnO2.nH2O.Selamamengalirmelaluimedia tersebut Fe danMn yang terdapat dalam air baku akan teroksidasimenjadi bentuk Fe(OH)3 danMn2O3 oksigenterlarutdalamair,denganoksigensebagaioksidator.
Reaksinyaadalahsebagaiberikut:
4Fe2++O2+10H2O===>4Fe(OH)3+8H+
Mn2++MnO2.nH2O===>MnO2.MnO.nH2O+H+
Untuk reaksi penghilangan besi tersebut diatas adalah merupakan reaksi katalitik dengan MnO2 sebagai katalis,sedangkanuntuk reaksipenghilanganMnadalahmerupakan reaksiantaraMn2+ denganhidratmangandioksida. Jika kandunganmangan dalam air baku besar maka hidrat mangandioksida yang ada dalam media filter akan habis dan terbentuk senyawaMnO2.MnO.nH2OsehinggakemampuanpenghilanganFedanMnnyamakinlamamakinberkurang.
Untukmemperbaharuidayareaksidarimediafiternyadapatdilakukandenganmemberikankhlorinekedalamfilteryangtelahjenuhtersebut.
Reaksinyaadalahsebagaiberikut:
MnO2.MnO.nH2O+2H2O+Cl2====>2MnO2.nH2O+2H++2Cl
2.4.2.DenganManganZeolite
Airbakuyamgmengandungbesidanmangandialirkanmelaluisuatufilterbedyangmediafilternyaterdiridarimanganzeolite(K2Z.MnO.Mn2O7).ManganZeolit berfungsi sebagai katalis dan padawaktu yang bersamaanbesi danmangan yang adadalamairteroksidasimenjadibentukferrioksidadanmangandioksidayangtaklarutdalamair.
Reaksinyaadalahsebagaiberikut:
K2Z.MnO.Mn2O7+4Fe(HCO3)2====>K2Z+3MnO2+2Fe2O3+8CO2+4H2O
K2Z.MnO.Mn2O7+2Mn(HCO3)2===>K2Z+5MnO2+4CO2+2H2O
Reaksipenghilanganbesidanmangandenganmanganzeoitetidaksamadenganprosespertukaranion,tetapimerupakanreaksidariFe2+danMn2+denganoksidamangantinggi(highermanganoxide).
Filtrat yang terjadimengandungmengandung ferrioksida danmangandioksida yang tak larut dalam air dan dapatdipisahkan dengan pengendapan dan penyaringan. Selama proses berlangsung kemampunan reaksinya makin lama makinberkurangdanakhirnyamenjadi jenuh.Untuk regenerasinyadapatdilakukandenganmenambahkan larutanKaliumpermanganatkedalamzeoliteyangtelahjenuhtersebutsehinggaakanterbentuklagimanganzeolite(K2Z.MnO.Mn2O7).
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 6/21
2.5.ProsesSodaLime
ProsesiniadalahmerupakangabunganantaraprosespemberianzatalkaliuntukmenaikkanpHdenganprosesaerasi.DenganmenaikkanpHairbakusampaihargatertentumakareaksioksidasibesidanmangandengancaraaerasidapatberjalanlebihcepat.Zatalkaliyangseringdipakaiyaitukapur(CaO)ataularutankapur[Ca(OH)2]dansodaapi[Na(OH)]ataucampuranantara keduanya. Cara penambahan zat alkali yakni sebelum proses aerasi. Untuk oksidasi besi, sangat efektif pada pH 89,sedanguntukoksidasimanganbaruefektifpadapH>10.OlehkarenapHairbakumenjaditinggi,makasetelahFedanMnnyadipisahkan,airolahanharusdinetralkankembali.
2.6.PenghilanganBesidanMangandenganBakteriBesi
Padasaringanpasirlambat,padasaatoperasidengankecepatan1030meter/hari,setelahoperasiberjalan710hari,makapadapermukaanataudalammediafilternyaakantumbuhdanberkembangbiakbakteribesiyangdapatmengoksidasibesiatau mangan yang ada dalam air. Bakteri besi mendapatkan energi aktivasi yang dihasilkan oleh reaksi oksida besi ataupunoksidamangan, untukprosesperkembangbiakannya.Dengandidapatkannyaenergi tersebutmaka jumlah sel bakteri jugaakanbertambah.Denganbertambahnyajumlahselbakteribesi tersebut,makakemampuanmengoksidasinyapunmenjadibertambahpula.Sedangkanbesiyangtelahteroksidasiakantersaring/tertinggaldalamfilter.YangtermasukdalamgrupBakteribesiyangbanyakdijumpaiyaitu:CrenothrixyangdapatmenghilangkanbesimaupunMangan.
2.7.PenghilanganBesidanMangandenganFiltrasiDuaTahap
Carainisebetulnyauntukmenghilangkan/meniadakanproseskoagulasidansedimentasiyaitudengancaramelakukanpenyaringan2 (dua) tahapdengan saringanpasir cepat. Setelah proses aerasi,maka senyawabesi dalambentuk Fe(OH)3larutdalamairdialirkankedalamsaringanpasircepatsecarabertahap.Carainidapatmenghematbiayaoperasiuntukkoagulasidanpengendapantetapibebansaringanpertamaakancukupbesar.
2.8.CaraLain
Khususnyauntukmenghilangkanbesiyangadadalamairadacara lainyangdapatdigunakanyaitudenganOksidasiKontak (ContactOxydation).Airbakudialirkanmelalui saringanpasir ataumedia lainnyayangpermukaannya terlapisi oleh zatoksiferrihidroksida(FeOOH).PadasaatmelaluimediatersebutFe2+denganwaktuyangsangatsingkatakanteroksidasimenjadiFe3+denganzatoksigenyangterlarut(DO)sebagaioksidator.
Tetapi jika kandugnan oksigen yang terlarut dalam air baku kecil misalnya air tanah, maka air bakunya harusdikontakkan dengan udara dengan cara kontak biasa atau menggunakan peralatan tertentu untuk suplai oksigen. Mekanismereaksi penghilangan besi dengan oksidasi kontak adalah merupakan reaksi autokatalitik dengan oksiferrihidroksida (FeOOH)sebagai katalis, yang banyak terdapat pada bijih limonite. Jika dibandingkan dengan caracara yang lain, penghilangan besidengancarainimempunyaikarakteristikyangsangatberbeda.Caraoksidasikontakinimempunyaikeuntungan:
TanpaprosesKoagulasidanPengendapan.Kecepatanfiltrasibesar.Waktupakaimediafilter(penyaringan)/katalislama.Tanpaprosesregenerasi
III.PROSESPENGOLAHAN
3.1.ProsesPengolahanAirDenganFilterManganZeolitDanFilterKarbonAkif
Air baku dipompa ke bak penampung, kemudian dari tangki penampung, air dialirkan ke filtermangan zeolit untukmenyaringataumenghilangkanzatbesiataumanganyangadadalamairsertamenghilangkanpadatantersuspensi.Darifilteriniairdialirkankefilterkarbonaktifuntukmenghilangkankandunganzatorganik,bau,rasasertapolutanmikrolainnya.Kemudian,air dialirkan ke filter cartridge. Filter cartridge ini dapat menghilangkan padatan terlarut dengan ukuran lebih besar 5 (lima)mikron.
Dari filter cartridge air olahan sudah sangat jernih , dan apabila diinginkan dapat langsung diminum, air dari filtercartridge dialirkan ke sterilisator ultra violet untuk mematikan atau membunuh mikroorganisme patogen yang ada dalam air.Proses ini tanpamemerlukan energi yang besar karena bekerja dengan sistem gravitasi dan hanyamemerlukan energi listriksekitar30wattuntuklampudisinfeksiulravioletnya.AiryangkeluardaristerilisatorUVsudahdapatdiminumlangsung.SkemaprosespengolahandiunjukkanpadaGambar1.
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 7/21
Gambar1Skemaprosespeningkatankualitasairtanah
Pada saat air dipompakebakpenampung, terjadi prosesoksidasi antara zat besi ataumanganyangadadalamairdenganoksigenyangadadiudara.Reaksikimianyadapatditerangkansebagaiberikut:
4Fe2++O2+10H2O====>4Fe(OH)3+8H+
2Mn2++O2+2H2O====>2MnO2+4H+
Reaksi oksidasi tersebutmenghasilkan senyawa ferrihidroksidaataumangandioksidayangberupagumpalan sangathalus (micro flock) yang tak larut dalam air, sehinggga dapat tersaring pada filtermangan zeolit. Berdasarkan reaksi tersebutdiatas,untukmengoksidasi setiap1mg/l zatbesimemerlukan0,14mg/l oksigen ,danuntuk setiap Img/lmangandiperlukanoksigensebanyak0,29mg/l.
Denganmemompaairbakukebakpenampung,makaakanterjadikontakantarazatbesiataumanganyangadadalamairdenganoksigenyangadadiudara,sehinggabesiataumangandapatdioksidasi,yangmanahal tersebutdapatmeringankanbebanfiltermanganzeolitnya.Dengandemikianmakamasapakai(lifetime)darifiltermanganzeolitnyamenjadilebihlama.
Zatbesiataumanganyangbelumteroksidasiselanjutnyaakandihilangkandidalamfiltermanganzeolit,yangreaksinyamerupakanreaksiantaraFe2+atauMn2+denganmanganoksidatinggi(highermanganoxide).Manganzeolitadalahzeolitalami(green sand) atau zeolit sintetis yang permukaannya dilapisi olehmangan oksida tinggi yang secara umum rumusmolekulnyaadalahK2Z.MnO.Mn2O7 .Manganzeolitberfungsisebagaikatalisdanpadawaktuyangbersamaandapatmengoksidasibesiataumangan yang larut dalam air menjadi bentuk senyawa ferrihidroksida atau mangan dioksida yang tak larut dalam air danmenempelpadapermukaanmanganzeloitnya.Prosesreaksinyadapatditerangkansebagaiberikut:
K2Z.MnO.Mn2O7+4Fe(HCO3)2===>K2Z+3MnO2+2Fe2O3+8CO2+4H2O
K2Z.MnO.Mn2O7+2Mn(HCO3)2===>K2Z+5MnO2+4CO2+2H2O
Selama proses berlangsung kemampuan reaksimangan zeolit tersebutmakin lamamakin berkurang dan akhirnyamenjadi jenuh, dan jika sudah jenuh harus diganti dengan mangan zeolit yang baru. Lama pakai dari manganzeolit tersebuttergantungdarikualitasairbakudanjumlahairyangdisaring.Dalamkeadaannormal,penggantianbiasanyasatukalidalamsatutahun.
Dari filtermangan zeolit, air selanjutnjutnya dialirlkan ke filter karbon aktif. Filter karbon aktif ini berfungsi untuk
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 8/21
menghilangkan polutan organik, bau, rasa yang kurang sedap, dan polutan organik mikro lainnya. Proses reaksinya adalahberdasarkanadsorpsi secara fisikakimia.Setelahpenyaringandengan filterkarbonaktif iniairmenjadi sangat jernihdan tidakberbaudantaidakberasa.Selain itu, filterkarbonaktif ini jugaberfungsiuntukmenyaringpartikelpartikelkotoranyangbelumtersaringpadafiltermanganzeolit.Darifilterkarbonaktif,airdialirkankefiltercartride.Filtercartridgeiniterbuatdarirajutanseratpoliesterataudarijenispolimer,yangdapatmenyaringpartikelkotorandenganukuranantara5sampai10mikron.Dengandemikianairyangkeluardarifiltercartridgeinisudahsangatjernihsekali.
Setelahpenyaringandenganfiltercartridge,airselanjutnyadilairkankealatsrterilisatorultraviolet(UV).AlatUV initerdiridaritabungkacabuntukhurufUdansebuahlampuUV30watt.Airdialirkanmelaluitabungkaca,kemudiandisinaridengansinarultraviolet.SterilisatordenganUVinimempunyaikeuntunganantaralainyaknisinarultravioletdapatlangsungmengenaisistem genetik dari bakteri sehingga proses pembunuhan bakteri dapat berlangsung dalam waktu yang singkat. Selain itudisinfeksi denganUV tidakmenghasilkan hasil samping sebagaimana disinfeksi denganmenggunakan khlorine. Air yang keluardaristerilisatorUVinisudahdapatlangsungdiminum.
IV.PROSESPEMBUATAN
4.1.PembuatanFilterManganZeolitAtauFilterKarbonAktif
Tujuanpembuatanprototipeadalahuntukpercontohanagardapatditiruolehmasyarakatyangmembutuhkan.Prototipeini dibuat dengan bahanbahan yang tersedia dipasrana dan dengan harga yang relatip murah. Bentuk prototipe dan carapembuatannyadiusahakansesederhanamungkin.
4.2.BahanYangDigunakan
Untukmembuatfiltermanganzeolitataufilterkarbonaktifdapatmenggunakanbahansesuaidenganmaterialyangadamisalnyadariplat/pipabesi,pipaPVCataupunbahan lainnya.Sebagaicontohmisalnya,untukpembuatan filterdaribahanpipaPVC,kebutuhanbahanyangdigunakanuntukmembuat satuunit filterManganZeolit atau filter karbonAktif antara lain sepertipadaTabel2dibawahini.
Tabel2.Kebutuhanbahanuntukpembuatansatuunitfilterair.
No Bahan Unit Jumlah
1 PipaPVC,diameter8inc meter 1,2
2 Dop(tutup)PVC8inc buah 2
3 COPVC3inc buah 2
4 StopKran,3/4" buah 5
5 Knee3/4",PVC buah 4
6 SambunganT3/4",PVC buah 4
7 Strainer buah 2
8 SockDratDalam3/4", buah 2
9 SockDratluar3/4",PVC buah 10
10 WaterMur buah 2
11 LemEpoxy buah 2
12 LemPVC(kaleng) buah 1
13 Dempul kg 1
14 Amplas lembar 5
15 PipaPVC3/4" batang 1
16 BatangLas batang 7
17 Catpilox kaleng 2
18 SealTape buah 5
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 9/21
19 Kerikildiameter58mm liter 3
20 PasirSilika kg 20
21 ManganZeolit Kg 20
22 KarbonAktif Kg 10
4.3.CaraPembuatan
1. PipaPVC8"dipotongdenganpanjang11,2meter.
2. Pada salah satu sisi yang sama, pipa PVC8" tersebut dilubangi, diameter lubang3 inci, untuk tempatmemaangCOnya.Jarakpusatlubangyakni15Cmdariujungujungpipa.
3. Selanjutnyadibuatsatubuahlubangpadasisiyangsama(tegakluruspusatlubanguntukCO).Jarakpusatlubangmasingmasing10Cmdariujungpipabagianbawah,diameterlubang+1inci.LihatGambar2.Lubanginiuntukmemasangfiitinguntukpipaairolahandanuntukmemasangsarangan(strainer)bagianbawah.
Gambar2.LetakCO,lubangpemasukan,pengeluaranair,dopdansarangan.
4. CO dipasang pada lubang yang telah dibuat dan dilas dengamenggunakan las PVC, dan diusahakan agar kuat dan tidakbocor.
5. SalahsatuDop(tutup)PVC8"dilubangipadabagiantengahnyadengandiameter3/4",dandipasangsockdratluardansockdratdalam, kemudiandilas dengan las PVCagar kuatmenahan tekananpompa.Dop tersebut dipasang pada bagian atasfilter.Dopatasersebutjugaberfungsiuntuktempatmemasangsaranganatas.
6. SetelahpemasanganCOdansaranganbagianbawahpadapipafilter8"seselai,dilanjutkandenganpemasangandopbawah.Untuk dop bawah dipilh bentuk yang rata agar filter dapat berdiri dengan leluasa. Cara pemasangan dop bawah yaknidenganmenggunakanlemPVCdansetelahkeringbarudilasdenganlasPVCagarkuatmenahantekananpompa.
7. Setelahpemasangandop(tutup)bawahselesai,dilanjutkandenganpemasangandopatasyangdilengkapidengansarangan(srainer).
8. Setelah pemasangan dop atas dan dop bawah selesai, dilanjutkan dengan pemasangan krankran pengatur aliranmasuk,aliran keluar dan kran untuk pencucian balik (backwash). Untuk filter tunggal pemasangan perpipaan dan kran pengaturdilakukansepertipadaGambar3.
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 10/21
Gambar3:Skemapemasangankranpadafiltertunggal.
4.4.PengisianMediaFilter
Mediafilteryangdigunakanyakni:Kerikildiameter510mm,pasirsilika(pasirputih),manganzeolit,dankarbonakatifbutiran(granular).PengisianmediafilterdilakukandengancaramemasuknanmediafiltermelaluilubangCOyangadapadatabungfilter.
4.5.PengisianMediaFilterManganZeolit
Untukpengisianmediafiltermanganzeolit,susunanmediafilterditunjukkansepertipadaGambar4.Lapisanyangpalingbawah yakni kerikil diameter 5 10 mm dengan ketebalan 1015 cm, atau diisi sampai menutup sarangan (strainer) bagianbawah, Kerikil ini berfungsi sebagai penahan lapisan pasir agar tidak turun kebawah. Kemudian, di atas lapisan kerilkil diisidenganpasirsilikadenganketebalan20cm,dandiatas lapisanpasirdiisidenganmanganzeolitdenganketebalan4560cm,disesuailandengantinggifilter.Pengisiandiusahakanagarmerata,danlebihbaiklagisebelumdimasukkankedalamfiltermediafilterdicuciterlebihdahulu.
4.6.PengisianMediaFilterKarbonAktif
Pengisianmediauntukfilterkarbonaktifadalahsebagaiberikut:lapisanpalingbawahyaknikerikil(diameter510mm)denganketebalan1015cm,ataudiisikansampaimeneutupisaranganbawah.Diatas lapisankerikiladalah lapisanpasirdeganketebalan 20 cm, dan diatas lapisan pasir adalah lapisan karbn aktif butiran diameter 832mesh dengan ketebalan 4560 cm.SusunanmediafilterkaebonaktifditunjukkansepertipadaGambar4.
4.7.PengisianMediaFilterCampuranManganZeolitDanKarbonAktif
Untukkeperluanpenyaringanairdengankapasitasyang lebihkecil,dapat jugadilakukandengan filterdenganmediapenyaringcampuranyaknimanganzelitdankarbnaktif.Susunanmediapenyaringnyayakni:lapisanpalingbawahadalahkerikildenganketebalan1015 cm.Di atas lapisankerikil adalahpasir silikadenganketebalan20 cm,dandi atas lapisanpasir silikaadalahmangan zeolit dengan ketebalan 20 cm. Lapias yang paing atas yakni karbon aktif dengan ketebalan 25 cm. Ketebalanlapisanmanganzeolitdankarbnaktifinidapatdiubahsesuaidengankualitasairbakunya.JikakadarFetauMncukuptinggimakaketebalan lapisan mangan zeolitnya lebih tinggi, sebaliknya jika untuk menghilangkan bau maka lapisan karbon aktifnyadiperbesar.SusunanfiltercampurantersebutditunjukkansepertipadaGambar4.
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 11/21
Gambar4:Penampangfilterdansusunanmediapenyaring.
V.CARAPENYARINGANDANPENCUCIANFILTER:
5.1.FilterGanda(FilterManganZeolitDanFilterKarbonAktif)
SetelahunitperalatandipasangsepertipadaGambar1,pertama,filtermanganzeolitmaupunfilterkarbonaktifharusdicuci dengan cara pencucian balik (back wash), untuk menghilangkan kotoran lumpur, partikel karbon yang halus dan kotoranlainnyasampaibersih.SkemaperalatansecaradetailditunjukkansepertipadaGambar5,sedangkanskemaprosespenyaringan,pencucianfiltermanganzeolitsertafilterkarbonaktifditunjukkanmasingmasingsepertipadaGambar6,Gambar7,danGambar8.
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 12/21
Gambar5:Susunandetailperalatanpenyaringandandisinfeksidengansinarultraviolet.
Gambar6:Prosespenyaringanairdenganfiltermanganzeolitdanfilter.
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 13/21
Gambar7:Carapencucianfiltermanganzeolitpadaflterganda.
Gambar8:Carapencucianfilterkarbonaktifpadaflterganda
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 14/21
5.2.ProsesPenyaringan
Padasaatpenyaringan,pertamaadalahmenyalakanlampuUV,kemudianmengaturposisikransebagaiberikutyakni:kran2,3,6,8,dan9dibuka,sedangkankran1,4,5dan6ditutup.DengandemikianarahaliranairadalahsepertiditunjukkanpadaGambar6.
5.3.PencucianFilterManganZeolit
Untukmencucifiltermanganzeolit,caraoperasinyaadalahsebagaiberikut:kran2,3,7,dan8ditutup,sedangkankran1,4,6dibuka.ArahaliranairadalahsepertiditunjukkanpadaGambar7.
5.4.PencucianFilterKarbonAktif
Untukmencuci filterkarbonaktif,caraoperasinyaadalah:kran2,3,4,6,dan8ditutup,sedangkankran1,7,5dibuka.Prosespencucianfilterperludilakukanbeberapalamasampaiairbuangannyakelihatanbersih.Perludiperhatikanbahwapadasaatawaloperasipenyaringan,airhasilolahanbiasanyamasihagakkeruh,olehkarenaitusebaiknyadibuangdengancaramembukafiltercartridgenyasampaibetulbetulkelihatanjernih.Selanjutnyacartridedipasanglagi,danprosespenyaringanberjalansepertisemula.
5.5.FilterTunggal(CampuranManganZeolitdanKarbonAktif)
Apabilamenggunakansatuunitfilter,makafilteryangdigunakanyaknifilterdenganmediacampuranmanganzelitdankarbonaktif.SkemaprosespenyaringanairdenganmenggunakanfiltertunggalditunjukkansepertipadaGambar9.
Gambar9:Prosespenyaringanairtanahdenganfiltertunggal.
Airtanahdialirkanketangkipenampungdenganmenggunakanpompa.Airdaritangkipenampungkemudiandialirkankeunitfilterdenganmediacampuranmanganzeolitdankarbonaktifdenganalirandariataskebawah.Airyangtelahdisaringdapatditingkatkankualitasnyadengancaramemasang filtercartridgeyangmempunyaidiameter rongga5mikron. Jikamenginginkanairolahannyadapatlangsungdiminum,dapatdilengkapidenganalatpembunuhkumanUltraViolet(UVSterilizer).
CarapengoperasianfiltertunggalsepertiditunjukkanpadaGambar10.Untukoperasipenyaringan,kran2dankran3
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 15/21
ditutup,kran1dankran4dibuka.Sedangkanuntukprosespencucianbalikkran1dankran4ditutup,kran2dankran3dibuka.
Gambar10:Prosespenyaringandanpencucianpadafiltertunggal.
VI.HASILPENGOLAHAN
Pengolahanair tanahdenganmenggunakanfiltermanganzeolitdanfilterkarbonaktif ,sertadilengkapidenganfiltercartridge5mikrondansterilizerUltraViolettelahdicobadanmenghasilkanairlahandengankualitasyangbaik.
Berdasarkananalisalaboratoriumterhadaphasilairolahanuntukparameteryangpentingantaralain:kekeruhan,zatbesi,mangan, zat organik (angka permanganat), total kesadahan, ammonium (NH4+), dan bakteri Coli telahmemenuhi stadarbakumutuuntukairminum.HasilanalisaairolahantersebutdapatdilihatpadaTabel3dibawahini.
Darihasilanalisaterhadapairlolahantersebutdiatas,jumlahtotalbakteriColinol,sedangkantotalplatecountmasihdiatas standar air kemasan. Hal ini air hasil olahan tersebut sudah layak langsung diminum, tetapi tidak disarankan untukdisimpandalamwaktuyanglama.
Tabel3Analisakualitasairolahan
Parameter Satuan AirOlahan
BakuMutuAirMinum1)
BakuMutuAir
emasan2)
Kekeruhan FTU nil 5 5
Besi(Fe) mg/l
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 16/21
Kesadahan(CaCO3)
mg/l 1,05 500
Ammonium(NH4+)
mg/l
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 17/21
Bentuktabungfilteryangtelahdirakit.Pada Tabung tersebut terlihat CO atas dan CO bawah,
serta lubang pemasukan dan pengeluaran air seperti skema pada gambar 2.
Gambarfilteryangtelahsiapdipasang.
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 18/21
Modififasibentukfilter,CObawahterletakpadabagianbawahtabungfilter,sedangkan CO atas terletak pada tutup (dop) atas,
lubang pemasukan dan pengeluaran air terletak pada bagian atas dan bawah tabung filter
PosisiletakCObawahsertasarangan(strainer)atasdanbawah.
Tutup(dop)atasberbentukcembungyangdilengkapidenganCOdandopbawahyangberbentukrata.
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 19/21
Filterdenganmodifikasilainyangtelahselesaidirakit.Prinsip opeasinya sama dengan bentuk filter yang tersebut diatas.
Darikirikekanan:Kerikilkasar,kerikilhalus,pasirsilikadanmanganzeolit.
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 20/21
Unitfiltermanganzeolit,filterkarbonaktifyangdilengkapidenganfiltercartridge5mikronserta sterilsator ultra violet. Lokasi : Pesantern Darun Najah, Cipinding, Tangerang.
INFORMASIPENGADAANBAHAN:
PipaPVCdapatdibelidiPasarKenari,JakartaPusat Karbon aktif butiran (granular) dapat dibeli di Toko Kimia Sari, Jln. Gunung Sahari No. , Jakarta.
TEKNOLOGILAINYANGBERHUBUNGAN:
SistemPembubuhan(Injektor)Kaporit/ChlorinUntukMeningkatkanEfisiensiFilter
SterilisatorUltravioletUntukMembunuhBakteri
3/14/2015 PembuatanFilterUntukMenghilangkanZatBesidanManganDiDalamAir
http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Filter/filter.html 21/21
INFORMASISELENGKAPNYAHUBUNGI:
NusaIdamanSaid,HaryotoIndriatmoko,NugroRaharjo,ArieHerlambang
KelompokTeknologiPengelolaanAirBersihdanLimbahCairDirektoratTeknologiLingkunganKedeputianBidangTeknologiInformasi,EnergidanMaterialBadanPengkajiandanPenerapanTeknologi
Jl.M.H.ThamrinNo.8,JakartaPusatTelp.3169769,3169770Fax.3169760
Email:[email protected]