Detail Cantuman Kembali
Suitable Local Media and Operation Mode of Slow Sand Filtration for Water Treatment in Gunung Kidul
- Bagikan:
SUITABLE LOCAL MEDIA AND OPERATION MODE
OF SLOW SAND FILTRATION FOR WATER TREATMENT
IN GUNUNG KIDUL (Case Study in Gua Seropan)
Thesis Summary
in partial fulfillment of the requirements
for the Master degree
Master of Engineering System
Study Program of Mechanical Engineering
Faculty of Engineering
By:
Agustina Kiky Anggraini
09/305584/PTK/6806
Submitted to
THE GRADUATE SCHOOL
GADJAH MADA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2011
TABLE OF CONTENTS
Cover ………………………………………………………………………...
Approval Page ……………………………………………………………….
i
ii
Table of Contents ……………………………………………………………. iii
Chapter I. Introduction ………………………………………………………
Chapter II. Literature Review ……………………………………………….
1
2
Chapter III. Research Methods ……………………………………………… 3
Chapter IV. Results and Discussion …………………………………………
5
Chapter V. Conclusion, Suggestion and Reference……………………………. 10
CHAPTER I
INTRODUCTION
Gunung Kidul is an area in the south part of Yogyakarta Special Province,
Indonesia, which suffers from water scarcity. Water sources in subsurface rivers
exist in there which can be reached through some caves (i.e. Gua Bribin and Gua
Seropan) can help the community to fulfill their need of water. However, there is
a problem regarding water quality (does not meet the requirements of any
regulatory standard of drinking water). Therefore, the water should be treated
before it is used for drinking water purposes. Focusing in the filtration part, slow
sand filtration was used. That method was found as the suitable water treatment
for Gunung Kidul. As previous research did not consider locally available
materials in order to assess the efficiency of the process, so this research was done
by considering local condition.
A parameter which was used to monitor filter efficiency was turbidity, since
there was a problem with suspended solid in the cave water which caused
fluctuates turbidity condition. In rainy season the turbidity can reach the value of
hundreds. With high turbidity, the disinfection process will not be successfully
done as the suspended solid can protect the microorganisms. Therefore, before
moving to the next treatment, the turbidity must be removed first.
There are six objectives of this research, such as:
1. evaluating the previous research on selecting the suitable filtration process for
centralized water treatment in Gunung Kidul,
2. assessing the suitability of Heilerde (clay) as a surrogate material to simulate
the turbidity content in raw water from the cave,
3. finding out the suitable local media to be applied in slow sand filtration,
4. evaluating its effectiveness in regard solely to turbidity removal,
5. evaluating filter performance, and
6. determining the appropriate operation mode.
There are two benefits of this research, providing simple and low cost water treatment and providing good quality of raw water.
CHAPTER II
LITERATURE REVIEW
Previous research done by Silva (2010) lead to the result that slow sand
filtration was the suitable water treatment method to be applied in Gunung Kidul.
The suitability was assessed based on its cost, operation, and effectiveness. Using
Heilerde (clay) as a surrogate material to simulate the turbidity content in raw
water, it was proved that slow sand filtration was an effective method of water
treatment.
Slow sand filtration is an effective water treatment to prevent waterborne
disease method which has been proved for over 150 years. Firstly used of slow
sand filtration was in Great Britain and then spread among European countries.
Slow sand filtration succeeded on its efficiency during the 1892 cholera epidemic
in Hamburg, Germany (Logsdon et al., 2002) (Huisman and Wood, 1974).
Basic design of slow sand filtration consists of inlet structure, supernatant
water layer, filter bed, underdrain system, outlet chamber, flow control, and filter
box (Huisman and Wood, 1974) (Visscher, 1990) as shown in Figure 1.
According to WHO (2008), slow sand filter constructed from sand having
effective size d10 ranges from 0.15 mm to 0.30 mm; sand depth ranges from 0.5 m
to 1.5 m; and flow rate applied in slow sand filtration ranges between 0.1 m3/m2•h
– 0.3 m3/m2•h.
Figure 1. Diagram of slow sand filtration (Source: Huisman and Wood, 1974)
CHAPTER III
RESEARCH METHOD
A laboratory experiment was conducted in this study to find out the suitable
local media of slow sand filtration and to find out the suitable operation mode.
The work was divided into two phases, Phase I was to obtain the suitable local
media and Phase II was to attain the suitable operation mode. Following
paragraphs will explain each phase briefly.
Phase I was objected to determine the most suitable filter media for slow
sand filtration with turbidity as indicator parameter of filter efficiency, to identify
the influence of inlet turbidity on treatment efficiency, and to identify the
influence of filtration rate on treatment efficiency. Independent variable of this
phase was the type of sand in which five types of sand (lava sand, beach sand,
zeolite sand, activated sand, and silica sand) were tested. Dependent variable of
Phase I was effluent turbidity resulted from the filtration process. This dependent
variable was not only influenced by the independent variable but also control
variable which consisted of influent turbidity, flow rate, and time of filtration
running.
Materials used in this laboratory experiment were mud from Gua Seropan to
create an artificial turbidity; Heilerde to compare the simulate water cave with the
material from the cave; and five types filter media (lava sand, beach sand, zeolite
sand, activated sand, and silica sand). Characteristics of filter media was analyzed
with sieving analysis before those were assembled in columns. The characteristic
of each media consisted of effective diameter d10; grain diameter d30, d60, and d90;
uniformity coefficient Cu; and curvature coefficient Cc. Those conditions were
needed to confirm a design criteria of slow sand filtration.
Filter columns of Phase I experiment were constructed from PVC pipe with
2 inches diameter and 150 cm length. Five columns were created since there were
five types of media. Each column contained single media plus gravel layer as
supporting layer and protection layer. Arrangement of each column was 5 cm
gravel as supporting layer, 50 cm of sand bed, and 5 cm gravel as protection layer.
Subsequent to the construction of columns, a permeability test was performed to
know the ease of raw water to move through the media. Another parameter
measured was the porosity which was calculated based on the specific gravity and
the weight of sand within the column.
After the columns were ready, laboratory test for the spiking process and the
filtration running were done. In the spiking process, measurement of dry mud
needed to create certain turbidity was performed. For Phase I, value of turbidity
with 5 NTU and 20 NTU were used. Then for the filtration running, each process
was executed in 15 minutes. At the end of 15 minutes the water collected was
measured its volume and its turbidity.
Phase II experiment was focused to investigate the efficiency of media if
hundreds value of influent turbidity applied and to determine clogging pattern of
the filter. In accordance to the objective, independent variables of Phase II were
operation mode (continuous and intermittent), type of sand (two best sand from
Phase I), and flow rate (according to the result of Phase I in which flow rate the
sand resulted the best performance). Dependent variable was effluent turbidity.
Control variables were influent turbidity (500 NTU) and time of filtration running
(30 minutes).
Materials used in this phase were the mud from Gua Seropan and two types
of filter media. PVC pipe columns with 6 inches diameter were used. Each two
columns were filled with same type of media. Each media was assessed under a
continuous as well as an intermittent operation mode. Construction of columns
was the same as in the Phase I. Two parameters, permeability and porosity, were
measured after the construction of columns. Spiking process in Phase II was
related to the spiking process in Phase I. Each day the filtration running consisted
of 10 liters artificial cave water.
All of the material used in the laboratory experiment was Heilerde, mud of
Gua Seropan, lava sand, beach sand, zeolite sand, activated sand, silica sand,
water, and gravel. The equipments used were sand columns, scale, oven,
graduated cylinder, spoon, beaker glass, mortar, magnetic stirrer, turbidimeter,
sieve, and stirrer.
CHAPTER IV
RESULTS AND DISCUSSION
Comparison of Mud and Heilerde
Figure 4.1. Comparison of Heilerde and mud of Gua Seropan
According to the comparison of turbidity created from Heilerde and mud of
Gua Seropan as shown in Figure 4.1, it could be inferred that above 10 NTU to
create the same value of turbidity, more amount of mud was needed. However,
below the value of 10 NTU smaller amount of mud was needed to create the same
value of turbidity with the Heilerde mixture. That phenomena might happened as
Heilerde was totally clay, but for the mud the clay content was 51.89%. More than
10% of mud was soil and on the mixing process, it was easier to settle down.
Thus, the more amount of dried mud added to 1 L of tap water the more soil was
contained. It meant that the particle drifted in the water was not as much as the
mud added.
Result of Phase I
Based on the result of the filtration running test, the two best media obtained
were lava sand and beach sand. As seen in the Figure 4.2, in lava sand and beach
sand columns the effluent turbidity values were below 2.5 NTU whereas in the
other three media higher values were obtained. Those two media were able to
reduce the turbidity under the requirement of Regulation of the Minister of Health
of the Republic of Indonesia No. 492/Menkes/PER/IV/2010 for drinking water.
LavaSand
Influent:5NTU
ZeoliteSand
Influent:5NTU
BeachSand
Influent:5NTU
ActivatedSand
Influent:5NTU
SilicaSand
Influent:5NTU
Figure 4.2. Comparison of effluent based on flow rate
Influence of Filter Media on Filter Performance: Grain Size and Media Type
Figure 4.3. Comparison of effluent turbidity based on grain size
Compared to other three media, lava sand and beach sand had the smaller
effective diameter (according to the sieving analysis). Influence of grain size can
be seen in Figure 4.3 in which show that the smaller the grain size the better the
effluent water quality. This result conformed previous study and statement which
stated that the smaller the grain, the better effluent obtained (Huisman and Wood,
1974) (Visscher, 1990) (Silva, 2010).
Influence of Inlet Turbidity
Result of the second value of turbidity tested in phase I was not as satisfying
as the first value, 5 NTU. A day after the measurement for 5 NTU influent, 20
NTU influent was tested. Although it was operated with the same method as 5
NTU influent, filtrate values of 20 NTU influent were worse compared to the 5
NTU influent. A sudden change on the influent gave worse result in the outlet for
all column and when the experiment was repeated, the result getting worse.
Influence of Filtration Rate on Filter Performance
Experiments with three types of flow rate in this laboratory test were done
in one column for each media type. However, the measurement was assumed as
independent in which the last measurement did not affect the next. According to
the result showed in Figure 4.2, lava sand would give the best effluent turbidity
with low flow rate whereas high flow rate would be slightly better in beach sand.
Result of Phase II
Laboratory test for phase II was done with the inlet of 500 NTU. The value
of 500 NTU was used as in the peak season the value of turbidity in Gua Seropan
can reach that high. With that value of turbidity, slow sand filtration which had
the limitation on working with low water quality would not work properly.
However, by adding gravel layer above the bed, the problem with low water
quality could be reduced especially in the case of turbidity removal.
Results of phase II in terms of effluent turbidity are shown in Figure 4.4.
From the result of lava sand columns, could be inferred that “continuous” mode
gave better effluent quality or smaller value of effluent turbidity. Continuous in
this experiment meant keeping the constant water level in the column, but each
column was not operated continuously for 24 hours. Similarly, continuous mode
also gave better effluent quality in beach sand columns.
LavaSand
BeachSand
Figure 4.4. Comparison of continuous and intermittent operation mode
Intermittent mode in both lava sand and beach sand gave worse effluent
values compared to the result of continuous mode although they were still under
the requirement of Indonesian regulation. It also gave shorter period of clogging
pattern. The clogging pattern was determined by the criteria of worse effluent
quality and small volume in the outlet. As seen in Figure 4.4 especially for the
intermittent results, the turbidity value getting worse at the end of the
experiments. Compared to the result of previous experiments, the effluent quality
at the end was worse that was why the experiment was stopped as the pattern of
clogging period happened. For continuous mode, Figure 4.5 show the behavior of
volume obtained at the outlet. At the end of experiment, the volume was smaller
compared to previous tests.
LavaSand
BeachSand
Figure 4.5. Decreasing effluent volume of continuous columns
From Figure 4.4 can be decided that “continuous” mode was the appropriate
operation mode to be applied. Continuous mode was not only able to remove
turbidity higher than the intermittent mode but also could accumulate more
suspended solids before it started to show a clogging pattern in term “worse”
effluent turbidity.
Hence, the suitable local media to be applied for slow sand filtration in
Gunung Kidul was lava sand operated with continuous mode and low filtration
rate (0.1 m/h). Another suitable local media was beach sand, operated with
continuous mode and high filtration rate (0.3 m/h).
CHAPTER V
CONCLUSION, RECOMMENDATION, AND REFERENCE
Conclusion
1. Slow sand filtration was a suitable water treatment method for Gunung Kidul.
2. As a surrogate material, Heilerde was not representative.
3. The suitable local media for slow sand filtration are lava sand and beach sand.
4. The effectiveness of lava sand and beach sand was both materials were able to
reduce inlet turbidity which had value of hundreds to a value below 1 NTU.
5. Lava sand would be more effective with 0.1 m/h and beach sand with 0.3 m/h.
6. Continuous mode (keeping the same water level) indicated better effluent.
Recommendation
1. Analyze bacteriological condition, algal growth and odor problem.
2. Modifying grain size distribution.
Reference
Huisman, L., and Wood, E. W., 1974, Slow Sand Filtration, Geneva: World
Health Organization.
Logsdon, G. S., Kohne, R., Abel, S., and LaBonde, S., 2002, Slow Sand Filtration
for Small Water System, Journal Environmental Engineering Science Vol. 1,
pp. 339-348.
Silva, A., 2010, A Suitable Filtration Process for a Centralized Water Treatment
in Gunung Kidul-Indonesia and Influence of Selected Process Variables on
Treatment Performance, Institute for Water and River Basin Management,
Department Aquatic Environmental Engineering, Karlsruher Institut für
Technologie.
Visscher, T. J., 1990, Slow Sand Filtration: Design, Operation, and Maintenance,
American Water Works Association, 82, 67-71.
WHO, 2008, Guidelines for Drinking-water Quality, 3rd ed., Incorporating the
First and Second Addenda, Vol. 1, Recommendations, Geneva.
MEDIA LOKAL DAN MODE OPERASI SARINGAN PASIR
LAMBAT YANG SESUAI UNTUK PENGOLAHAN AIR
DI GUNUNG KIDUL (Studi Kasus di Gua Seropan)
Ringkasan Tesis
untuk memenuhi sebagai persyaratan
mencapai derajat sarjana S-2
Magister Sistem Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik
Oleh:
Agustina Kiky Anggraini
09/305584/PTK/6806
Kepada
PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2011
DAFTAR ISI
Sampul ………………………………………………………………………
i
Lembar Pengesahan …………………………………………………………. ii
Daftar Isi ……………………………………………………………………..
iii
Bab I. Pendahuluan ………………………………………………………….. 1
Bab II. Tinjauan Pustaka …………………………………………………….
Bab III. Metodologi Penelitian ………………………………………………
Bab IV. Hasil dan Pembahasan ……………………………………………...
Bab V. Kesimpulan, Saran dan Daftar Pustaka ………………………….......
2
3
5
10
BAB I
PENDAHULUAN
Gunung Kidul merupakan wilayah bagian selatan Provinsi DIY, Indonesia,
yang mengalami kelangkaan air. Sumber air ada di bawah permukaan yang dapat
dicapai melalui beberapa gua (missal Gua Bribin dan Gua Seropan). Sumber
tersebut dapat membantu masyarakat untuk memenuhi kebutuhan mereka.
Namun, terdapat masalah mengenai kualitas air (tidak memenuhi persyaratan
standar peraturan air minum). Oleh karena itu, air harus diolah sebelum digunakan
untuk keperluan air minum. Penelitian ini difokuskan pada bagian penyaringan
dengan menggunakan saringan pasir lambat. Berdasarkan penelitian sebelumnya,
saringan pasir lambat sesuai digunakan sebagai metode pengolahan air di Gunung
Kidul. Meskipun demikian, penelitian sebelumnya tidak mempertimbangkan
bahan-bahan lokal yang tersedia sehingga penelitian ini dilakukan dengan fokus
pada kondisi media lokal.
Parameter yang digunakan untuk memantau efisiensi penyaringan adalah
kekeruhan. Nilai kekeruhan pada sumber air Gua Seropan sangat fluktuatif bahkan
ketika musim penghujan nilainya dapat mencapai ratusan. Tingginya nilai
kekeruhan dapat menyebabkan gagalnya proses disinfeksi. Oleh karena itu,
sebelum dilakukan proses disinfeksi, kekeruhan harus dihilangkan terlebih dahulu.
Ada enam tujuan dari penelitian ini, yaitu:
1. mengevaluasi penelitian sebelumnya mengenai pemilihan proses filtrasi yang
cocok untuk pengolahan air di Gunung Kidul,
2. menilai kesesuaian Heilerde sebagai bahan pengganti untuk mensimulasikan
kekeruhan air gua,
3. mencari media lokal yang sesuai untuk diterapkan pada saringan pasir lambat,
4. mengevaluasi efektivitas dalam proses penjernihan kekeruhan,
5. mengevaluasi kinerja filter, dan
6. menentukan mode operasi yang sesuai.
Penelitian ini memiliki dua manfaat yaitu menampilkan metode pengolahan air
yang sederhana dan murah, dan menyediakan kualitas air baku yang baik.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Silva (2010) menunjukkan hasil
bahwa saringan pasir lambat adalah metode pengolahan air yang sesuai untuk
diterapkan di Gunung Kidul. Penilaian kesesuaian didasarkan pada biaya, operasi,
dan efektivitas. Material yang digunakan sebagai bahan pengganti untuk
mensimulasikan kekeruhan air baku adalah Heilerde (tanah liat dari Jerman), dan
terbukti bahwa saringan pasir lambat efektif digunakan untuk pengolahan air.
Saringan pasir lambat adalah pengolahan air yang efektif untuk mencegah
penyakit yang ditularkan melalui air. Metode ini telah terbukti selama lebih dari
150 tahun. Saringan pasir lambat pertama kali digunakan di Britania Raya dan
kemudian menyebar di negara-negara Eropa. Saringan pasir lambat berhasil
secara efektif mencegah selama terjadinya epidemi kolera di Hamburg, Jerman
pada tahun 1892 (Logsdon et al, 2002.) (Huisman dan Wood, 1974).
Desain dasar dari filtrasi pasir lambat terdiri dari struktur inlet, lapisan air
supernatan, media, sistem underdrain, outlet ruang, kontrol aliran, dan kotak filter
(Huisman dan Wood, 1974) (Visscher, 1990) seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 1.1. Menurut WHO (2008), saringan pasir lambat dibuat dari pasir yang
memiliki ukuran efektif D10 0,15 mm sampai 0,30 mm; kedalaman pasir dari 0,5
m sampai 1,5 m; dan laju aliran diterapkan dalam rentang filtrasi pasir lambat
antara 0,1 m3/m2 • h - 0,3 m3/m2 • h.
Figure 2.1. Diagram saringan pasir lambat (Sumber: Huisman dan Wood, 1974)
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Pengujian skala laboratorium dilakukan dalam penelitian ini untuk
mengetahui media lokal yang sesuai untuk saringan pasir lambat dan untuk
mengetahui mode operasi yang cocok. Pengujian dibagi menjadi dua tahap, Tahap
I adalah untuk mendapatkan media lokal yang sesuai dan Tahap II adalah untuk
memperoleh mode operasi yang sesuai.
Fokus pada Tahap I adalah untuk menentukan media filter yang paling
cocok untuk saringan pasir lambat dengan kekeruhan sebagai indikator efisiensi
filter; mengidentifikasi pengaruh kekeruhan inlet pada efisiensi penyaringan; dan
untuk
mengidentifikasi
pengaruh
kecepatan
penyaringan
pada
efisiensi
penyaringan. Variabel independen dari fase ini adalah jenis pasir (pasir lava, pasir
pantai, pasir zeolit, pasir aktif, dan pasir silika). Variabel dependen dari Tahap I
adalah kekeruhan hasil proses filtrasi. Variabel dependen ini tidak hanya
dipengaruhi oleh variabel independen tetapi juga variable kontrol yang terdiri dari
kekeruhan air baku, kecepatan aliran, dan waktu filtrasi.
Bahan yang digunakan dalam pengujian adalah lumpur Gua Seropan untuk
membuat air gua buatan; Heilerde untuk dibandingkan dengan campuran dari
lumpur gua; dan lima jenis media filter (lava pasir, pasir pantai, pasir zeolit, pasir
diaktifkan, dan silika pasir). Karakteristik media filter (diameter efektif d10;
diameter butiran d30, d60, dan d90; koefisien keseragaman Cu; dan koefisien
kelengkungan Cc) dianalisis dengan analisis sieving sebelum dimasukkan dalam
kolom. Nilai-nilai tersebut diperlukan sebagai gambaran kesesuaian dengan
criteria desain saringan pasir lambat.
Kolom penyaringan Tahap I dibuat dari pipa PVC berdiameter 2 inci dengan
panjang 150 cm. Setiap jenis media ditempatkan dalam satu kolom sehingga total
terdapat lima kolom. Susunan tiap kolom adalah 5 cm kerikil sebagai lapiran
penyangga, 50 cm pasir sebagai media, dan 5 cm kerikil sebagai lapisan
pelindung. Setelah kolom filtrasi siap, pengukuran permeabilitas dilakukan untuk
mengetahui kemudahan air bergerak melalui media. Parameter lain, porositas,
dihitung
berdasarkan
berat
jenis
dan
berat
pasir
dalam
kolom.
Hal yang selanjutnya dilakukan adalah uji laboratorium untuk proses pembuatan
air gua buatan dan proses penyaringan. Dalam proses pembuatan air gua, lumpur
gua yang sudah dikeringkan dicampur dengan air dan kemudian diukur nilai
kekeruhannya. Untuk Tahap I, nilai kekeruhan 5 NTU dan 20 NTU digunakan
dalam proses penyaringan. Tiap penyaringan dilakukan selama 15 menit dan
setelahnya nilai kekeruhan serta volume air yang terkumpul di outlet diukur.
Tahap II difokuskan untuk menyelidiki efisiensi media jika nilai kekeruhan
yang mencapai ratusan diujikan dan untuk menentukan pola penyumbatan filter.
Sesuai dengan tujuan, variabel independen Tahap II adalah mode operasi
(kontinyu dan diskret), jenis pasir (dua pasir terbaik dari Tahap I), dan kecepatan
aliran (menurut hasil terbaik dari Tahap I). Variabel dependen adalah kekeruhan
hasil penyaringan. Variabel control yang digunakan yaitu kekeruhan air baku (500
NTU) dan lama filtrasi (30 menit).
Bahan yang digunakan dalam fase ini adalah lumpur Gua Seropan dan dua
jenis media. Pipa PVC berdiameter 6 inci digunakan. Setiap dua kolom diisi
dengan jenis media yang sama yang akan dioperasikan dengan mode yang
berbeda yaitu kontinyu dan diskret. Konstruksi kolom adalah sama seperti Tahap
I. Parameter seperti permeabilitas dan porositas juga diukur setelah kolom siap.
Proses pembuatan air baku pada Tahap II sama dengan yang dilakukan pada
Tahap I. Setiap hari, jumlah air yang disaring sama yaitu 10 liter. Proses
penyaringan dilakukan selama 30 menit dan kemudian diukur kekeruhan dan
volume yang terkumpul di outlet.
Bahan-bahan yang digunakan dalam eksperimen antara lain Heilerde,
lumpur Gua Seropan, pasir lava, pasir pantai, pasir zeolit, pasir aktif, pasir silika,
air, dan kerikil. Peralatan yang digunakan adalah kolom penyaringan, timbangan,
oven, gelas ukur, sendok, gelas beaker, mortar, pengaduk magnetik, turbidimeter,
sieve, dan pengaduk.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perbandingan antara Lumpur Gua Seropan dan Heilerde
Gambar 4.1. Perbandingan antara lumpur Gua Seropan dan Heilerde
Menurut perbandingan nilai kekeruhan yang terbuat dari lumpur Gua
Seropan dan Heilerde seperti pada Gambar 4.1, dapat disimpulkan bahwa di atas
nilai 10 NTU untuk menciptakan nilai kekeruhan yang sama, jumlah lumpur yang
dibutuhkan lebih sedikit. Namun, di bawah nilai 10 NTU jumlah lumpur yang
dibutuhkan untuk menciptakan nilai kekeruhan yang sama lebih banyak
dibandingkan dengan jumlah Heilerde. Fenomena ini mungkin terjadi karena
komposisi Heilerde adalah tanah liat sedangkan tingkat tanah liat dari lumpur Gua
Seropan hanyalah 51,89%. Lebih dari 10% komposisi lumpur adalah tanah yang
pada saat proses pencampuran akan lebih mudah mengendap. Ini berarti bahwa
partikel yang melayang di dalam air tidak sebanyak jumlah lumpur yang ada.
Hasil Tahap I
Berdasarkan hasil filtrasi, dua media yang memberikan hasil filtrat terbaik
adalah pasir lava dan pasir pantai. Seperti pada Gambar 4.2, pasir lava dan pasir
pantai nilai kekeruhan hasil filtrasi berada di bawah 2,5 NTU sedangkan tiga
media lain diperoleh nilai yang lebih tinggi. Dua media tersebut mampu
mengurangi kekeruhan sesuai dengan standar Peraturan Menteri Kesehatan
Republik Indonesia Nomor 492/Menkes/PER/IV/2010 untuk air minum.
LavaSand
ZeoliteSand
BeachSand
ActivatedSand
SilicaSand
Figure 4.2. Perbandingan hasil filtrasi didasarkan pada kecepatan aliran
Pengaruh Media Filter dalam Kinerja Filter: Ukuran Butir dan Tipe Media
Figure 4.3. Comparison of effluent turbidity based on grain size
Dibandingkan dengan tiga media lainnya, pasir lava dan pasir pantai
memiliki diameter efektif yang lebih kecil. Pengaruh dari ukuran butir dapat
dilihat pada Gambar 4.3 yang menunjukkan bahwa semakin kecil ukuran butir
semakin baik kualitas hasil penyaringan. Hasil ini menguatkan penelitian
sebelumnya yang menyatakan bahwa semakin kecil ukuran butir, semakin baik
kualitas hasil saringan yang didapatkan (Huisman dan Wood, 1974) (Visscher,
1990) (Silva, 2010).
Pengaruh dari Kekeruhan Air Baku
Hasil dari nilai kekeruhan 20 NTU yang diujikan pada Tahap I tidak sebaik
yang dihasilkan dengan nilai kekeruhan 5 NTU. Pengujian dengan nilai kekeruhan
20 NTU dilakukan sehari setelah pengujian dengan nilai 5 NTU. Walaupun
dioperasikan dengan metode yang sama dengan pengujian 5 NTU, hasil
penyaringan 20 NTU lebih buruk. Hal ini menunjukkan bahwa perubahan kondisi
yang mendadak pada kualitas air baku dapat menyebabkan hasil penyaringan
menjadi buruk.
Pengaruh Kecepatan Aliran pada Kinerja Filter
Eksperimen dengan tiga tipe kecepatan aliran dilakukan dalam satu kolom
yang sama. Namun, pengujian diasumsikan independen di mana pengujian
sebelumnya tidak mempengaruhi pengujian selanjutnya. Berdasarkan pada hasil
yang ditampakkan pada Gambar 4.2, pasir lava memberikan hasil yang terbaik
jika dioperasikan dengan kecepatan aliran yang rendah sedangkan untuk pasir
pantai akan menghasilkan yang terbaik jika dioperasikan dengan kecepatan tinggi.
Hasil Tahap II
Uji laboratorium untuk Tahap II dilakukan dengan menggunakan nilai
kekeruhan 500 NTU. Nilai tersebut digunakan karena pada saat musim penghujan,
kekeruhan pada air Gua Seropan dapat mencapai nilai 500 NTU tersebut.
Tingginya nilai kekeruhan pada air baku sebenarnya dapat mengganggu kinerja
saringan karena kelemahan saringan pasir lambat adalah menurunnya efektivitas
ketika menyaring air dengan kualitas buruk. Namun demikian, dengan
menambahkan lapisan kerikil sebagai lapisan pelindung, masalah yang timbul
karena buruknya kondisi kualitas air baku dapat berkurang khususnya dalam
penyaringan kekeruhan.
Hasil dari penyaringan Tahap II ditunjukkan dalam Gambar 4.4. Hasil
penyaringan
tersebut
mengindikasikan
bahwa
mode
operasi
“kontinyu’
memberikan hasil yang lebih baik jika dibandingkan dengan mode operasi diskret.
Kontinyu dalam hal ini dimaksudkan dengan kondisi adanya level air yang
konstan dalam kolom, namun tiap kolom tidak dioperasikan benar-benar kontinyu
selama 24 jam karena adanya batasan jam kerja laboratorium.
LavaSand
BeachSand
Figure 4.4. Perbandingan mode operasi kontinyu dan diskret
Mode operasi diskret dalam pengujian memberikan hasil yang lebih buruk
jika dibandingkan dengan mode operasi kontinyu walaupun keduanya
memberikan hasil yang memenuhi standar peraturan Indonesia. Mode operasi
diskret juga menampakkan pola penyumbatan yang lebih cepat dibandingkan
dengan mode operasi kontinyu. Dalam penelitian ini pola penyumbatan ditentukan
dengan kriteria memburuknya kualitas dan menurunnya volume hasil filtrasi.
Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 4.4 khususnya untuk hasil mode operasi
diskret, nilai kekeruhan memburuk pada akhir eksperimen. Dibandingkan dengan
hasil pengujian sebelumnya, kualitas hasil penyaringan jauh lebih buruk sehingga
eksperimen dihentikan karena pola penyumbatan telah terjadi. Untuk mode
operasi kontinyu, Gambar 4.5 menunjukkan perilaku menurunnya jumlah volume
pada outlet. Pada akhir eksperimen, volume yang didapatkan lebih kecil
dibandingkan dengan eksperimen-eksprimen sebelumnya.
LavaSand
BeachSand
Gambar 4.5. Penurunan volume yang dihasilkan dari kolom kontinyu
Dari penjelasan di atas dapat diambil kesimpulan bahwa media lokal yang
sesuai untuk digunakan di Gunung Kidul dengan metode saringan pasir lambat
adalah pasir lava yang dioperasikan secara kontinyu dengan kecepatan rendah (0.1
m/h) dan pasir pantai yang dioperasikan secara kontinyu dengan kecepatan tinggi
(0.3 m/h).
BAB V
KESIMPULAN, SARAN, DAN DAFTAR PUSTAKA
Kesimpulan
1. Saringan pasir lambat adalah penjernih air yang sesuai untuk Gunung Kidul.
2. Heilerde kurang sesuai jika digunakan sebagai material pengganti.
3. Media lokal untuk saringan pasir lambat yaitu pasir lava dan pasir pantai.
4. Efektivitas pasir lava dan pasir pantai ditunjukkan oleh kemampuan dua pasir
tersebut dalam menurunkan nilai kekeruhan ratusan hingga di bawah 1 NTU.
5. Pasir lava akan lebih efektif dengan 0.1 m/h dan pasir pantai dengan 0.3 m/h.
6. Mode kontinyu mengindikasikan hasil filtrasi yang lebih baik.
Saran
1. Analisis kondisi bakteri, pertumbuhan alga, dan masalah bau.
2. Modifikasi distribusi ukuran butir.
Daftar Pustaka
Huisman, L., dan Wood, E. W., 1974, Slow Sand Filtration, Geneva: World
Health Organization.
Logsdon, G. S., Kohne, R., Abel, S., dan LaBonde, S., 2002, Slow Sand Filtration
for Small Water System, Journal Environmental Engineering Science Vol. 1,
pp. 339-348.
Silva, A., 2010, A Suitable Filtration Process for a Centralized Water Treatment
in Gunung Kidul-Indonesia and Influence of Selected Process Variables on
Treatment Performance, Institute for Water and River Basin Management,
Department Aquatic Environmental Engineering, Karlsruher Institut für
Technologie.
Visscher, T. J., 1990, Slow Sand Filtration: Design, Operation, and Maintenance,
American Water Works Association, 82, 67-71.
WHO, 2008, Guidelines for Drinking-water Quality, 3rd ed., Incorporating the
First and Second Addenda, Vol. 1, Recommendations, Geneva.
Haryanto, Iman - Personal Name
Prasetya, Agus - Personal Name
Anggraini, Agustina Kiky - Personal Name
Prasetya, Agus - Personal Name
Anggraini, Agustina Kiky - Personal Name
Juli 2011
R 604.6 Ang s c.1 07.2011
604.6
Thesis
English
Magister Teknik Sistem FT UGM
2011
Yogyakarta
xvi, 140 hlm.; ilus.; 29 cm.
Disertai CD
LOADING LIST...
LOADING LIST...