no: ta.tl. 13140063/1108/pp/2017 laporan tugas akhir...
TRANSCRIPT
No: TA.TL. 13140063/1108/PP/2017
LAPORAN TUGAS AKHIR
PENGOLAHAN AIR MINUM MENGGUNAKAN KOMBINASI
TEKNOLOGI OZON DAN MEMBRAN ULTRAFILTRASI
STUDI KASUS : WADUK PENDIDIKAN DIPONEGORO, SEMARANG
Disusun Oleh :
CHYNTYA SYAFRIL
21080113140063
DEPARTEMEN TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2017
ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINILITAS
iii
HALAMAN PENGESAHAN
iv
HALAMAN PENGESAHAN
v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
vii
viii
KATA PENGANTAR
ix
ABSTRAK
Waduk Pendidikan Diponegoro berpotensi sebagai pensuplai air bersih, namun
hingga saat ini belum ada instalasi pengolahan air waduk disekitarnya. Pengolahan air
waduk saat ini masih menggunakan teknologi konvensional yang membutuhkan lahan
besar. Sehingga perlu teknologi alternatif lain seperti teknologi membran. Teknologi
membran memiliki banyak keunggulan seperti compact, modular dan mudah dioperasikan.
Sayangnya, efisiensi kinerja membran dibatasi terjadinya fouling. Fouling adalah
penumpukan kontaminan di permukaan membran yang dapat menghambat proses jalannya
filtrasi. Pendekatan yang dapat dilakukan untuk minimasi fouling yaitu dengan penerapan
pengolahan pendahuluan, seperti dengan teknologi ozon. Teknologi ozon dinilai mampu
mengurangi bobot molekul, sehingga beban filtrasi membran terkurangi. Penelitian ini
bertujuan untuk menganalisis kinerja teknologi ozon dan membran ultrafiltrasi dalam
menyisihkan parameter Warna, Chemical Oxygen Demand (COD), Biological Oxygen
Demand (BOD), Total Suspended Solid (TSS) serta Kekeruhan. Penelitian ini mengkaji
pengaruh waktu kontak ozon (0, 5, 10, 15, 30) menit, perbedaan konsentrasi umpan dan
perbedaan jenis air umpan. Potassium Hexachloro Platinate (K2PtCl6) sebagai model zat
warna, Aluminium Silikat Hidrat (Al2O3.2SiO4.2H2O) sebagai model padatan terlarut, dan
Pottasium Hydrogen Pthtalate (C8H5KO4) sebagai model zat organik. Zat warna, padatan
terlarut dan zat organik dilarutkan ke dalam air suling. Kemudian, larutan umpan
dikontakan dengan ozon lalu dipompa melewati membran ultrafiltrasi. Hasil menunjukkan
bahwa waktu kontak ozon optimum pada menit ke 15. Hal ini dibuktikan dengan nilai fluks
dan penurunan pengolahan. Pada hasil pengujian variasi konsentrasi, umpan dengan
konsentrasi terendah menunjukkan penurunan tertinggi. Sedangkan, pada pengujian
perbedaan jenis air, umpan air asli memberikan hasil penurunan fluks tertinggi dan
penurunan terendah. Hal ini menunjukkan terbentuknya cake layer pada permukaan
membran. Penurunan tertinggi pada waktu kontak 15 menit dihasilkan untuk TSS tersisih
100%, warna tersisih sebanyak 95,31%, COD tersisih sebanyak 99,89%, BOD tersisih
sebanyak 99,89% dan Kekeruhan tersisih sebanyak 99,42%.
Kata Kunci : Air Permukaan, Membran Ultrafiltrasi, Ozonasi, Warna, COD, BOD, TSS,
Kekeruhan
x
ABSTRACT
Diponegoro’s education water reservoir has the potential being one of the source
of clean water but unfortunately there is no water treatment plant that use the potential of
this reservoir. Reservoir water treatment plant is currently using a conventional technology
that requires huge infrastructures and resources. Therefore, it has to be others advanced
technology that will save more spaces and resources such as membrane technology.
Membrane technology has many advantages such as for its compact, modular, and easy to
operate. Unfortunately, membrane performance efficiency is limited to fouling. Fouling is
the cumulation of contaminants on membrane surfaces that can inhibit the process of
filtration. In this research, fouling can be minimized by applying preliminary processing,
such as using ozone technology. This technology is capable of reducing the molecular
weight and as a result this technology can reduce the membrane filtration work load. This
study aims to analyze the performance of ozone technology and ultrafiltration membrane
to put aside parameter of Color, Chemical Oxygen Demand (COD), Biological Oxygen
Demand (BOD), Total Suspended Solid (TSS), and Turbidity. Tthis study examined the
effect of ozone contact time (0, 5, 10, 15, 30) minute, difference of feed concentration, and
different types of water feed. Potassium Hexachloro Platinate (K2PtCl6) as a dye model,
Alumunium Silicate Hydrate (Al2O3.2SiO4.2H2O) as a soluble solid model, and Potassium
Hydrogen Pthalate (C8H5KO4) as a model of organic. Color, dissolved solids and organic
substance dissolved into distilled water. Then, the feeding solution was being contacted
with ozone (0, 5, 10, 15, 30) minutes and then pumped through the UF membrane. The
results showed that the optimum ozone contact time at minute 15. This is being proven by
the value of flux and rejection processing. In the test of concentration variation, the feed
with the lowest concentration showed the highest rejection. Meanwhile, on testing the
difference of water type, the original water feed gives the result of the decrease of the
highest flux and the lowest rejection. This showed the formation of cake layer on the
membrane surface. The highest rejection at 15 minute contact time was generated for TSS
as much as 100% marginalized, 95.31% left aside, 99.89% leftover COD, 99.89% leftover
BOD and 99.42% Opacity turbidity.
Keywords : Surface Water, Ultrafiltration Membrane, Ozonation, Color, COD, BOD, TSS,
Turbidity
xi
DAFTAR ISTILAH
Absorbansi : Banyaknya cahaya atau energi yang diserap oleh partikel-partikel
dalam larutan
Adsorpsi : Peristiwa menempelnya molekul, ion maupun atom pada
permukaan. Proses ini menghasilkan lapisan tipis absorbat (zat
yang dijerap pada permukaan adsorben (zat yang menjerap)
Absorpsi : Proses masuknya zat cair pada zat padat atau zat cair lain
Air permukaan : Semua sumber air yang berada di atas permukaan
Bobot molekul : Jumlah bobot dari atom-atom yang ditunjukkan dalam rumusnya.
Berat Molekul : berat suatu molekul dalam satuan massa atom. Berat molekul
dapat dihitung dengan menjumlahkan berat seluruh atom yang
menyusunnya. Biasa disebut Molecular Weight Cut Off (MWCO)
Cake layer : Lapisan fouling yang terjadi apabila diameter molekul
kontaminan yang dilewatkan pada membran lebih besar
dibandingkan diameter pori membran yang digunakan
Cross flow : Pola aliran melalui modul membran dimana fluida pada hulu
membran (larutan umpan) bergerak sejajar dengan permukaan
membran dan cairan di sisi lain membran (permeat) bergerak
menjauhi membran.
Fluks : Jumlah volume permeat yang menembus satuan luas membran
dalam waktu tertentu dengan adanya gaya dorong tekanan
Foulant : Kontaminan yang mengakibatkan fouling
Fouling : Deposisi padatan tersuspensi atau padatan terlarut (dapat berupa
makromolekul, koloid, partikel sangat halus) pada permukaan
membran, pada mulut atau di dalam pori-pori membran yang
mengakibatkan penurunan kinerja membran.
Hidrofilik : Hidrofilik Digunakan untuk menerangkan molekul atau gugus
molekul yang tertarik pada air dan pelarut polar lain
Hidrofobik : Hidrofobik digunakan untuk menerangkan molekul atau gugus
molekul yang tidak tertarik pada air.
Kompaksi : Bertujuan untuk mengurangi heterogenitas pori membran
Makromolekul : Molekul yang sangat besar
Membran : Lapisan tipis diantara dua fasa yang bersifat selektif
(semipermeable) dan berfungsi mengatur perpindahan komponen
pada dua kompartemen yang berdekatan tersebut.
Membran asimetrik : Membran yang memiliki struktur Polri berbeda sepanjang
ketebalan membran. Pada bagian atas dan bawah membran
mempunyai ukuran pori yang berbeda
Modul membran : Unit terkecil dimana membran dikemas dan utama dari instalasi
membran. Modul ini terdiri dari membran, rumah membran,
sistem pemipaan dan aksesoris lainnya
xii
Molekul : Sekelompok atom paling sedikit dua yang saling berikatan
dengan sangat kuat atau kovalen Dalam susunan tertentu dan
bermuatan Netral serta cukup stabil
Molecular weight
cut off (MWCO)
: Massa molekul suatu makromolekul yang di penurunan sekurang-
kurangnya 90% oleh membran. Digunakan untuk
mengkarakterisasi membran ultrafiltrasi.
Normalitas Fluks
Spesifik (Jw/Jo)
: Untuk mengetahui heterogenitas dan ketahanan membran.
Dihitung dengan cara merasiokan jumlah volume permeate
spesifik yang dihasilkan dalam proses filtrasi membran terhadap
nilai fluks membran
Panjang gelombang : Sebuah jarak antara satuan berulang dari sebuah pola gelombang
Partikel : Komponen yang tersuspensi dalam pelarut utama atau fase
kontinyu. Partikel dapat mencakup koloid, sel-sel sel fragmen,
virus, spora, endapan anorganik, debu, dan lain-lain
Permeabilitas : Suatu ukuran kecepatan dari suatu konstituen menembus
membran dihitung dengan cara nilai fluks dibagi dengan gaya
dorong yang diberikan
Permeat (filtrat,
produk)
: Komponen utama yang dapat melewati membran
Polarisasi
konsentrasi
: Fenomena akumulasi padatan tersuspensi atau padatan terlarut
pada permukaan membran sebagai akibat selektivitas membran
Prinsip Sieving
Mechanism
: Prinsip pemisahan dari proses membran dengan gaya dorong
tekanan
Recovery : Rasio laju alir volumetrik permeat dan laju alir volumetrik umpan
Rentetat/
konsentrat
: Aliran yang tidak melewati membran( ditolak oleh membran) dan
meninggalkan modul membran
Rock-fill dams : Bendungan yang tersusun dari bongkahan-bongkahan batu yang
saling mengunci dengan inti yang kedap air
Selektivitas : Ukuran kemampuan membran untuk menahan atau melewatkan
suatu senyawa tertentu
Trans Membrane
Pressure (TMP)
: Perbedaan tekanan Absolut dari sisi umpan
Tingkat penurunan : Kemampuan membran menyisihkan kontaminan
Ultrafiltrasi : Asas pemisahan suatu komponen dari larutannya menggunakan
membran dengan gaya dorong adalah beda tekanan. Ukuran pori
berkisar 2 sampai 100 nm. Biasanya digunakan untuk pemisahan
makromolekul
xiii
DAFTAR SINGKATAN
A : Absorbansi
BPS : Badan Pusat Statistik
BOD : Biochemical Oxygen Demand
COD : Chemical Oxygen Demand
eV : elektronvolt
J : Fluks
Jw/Jo : Nilai normalitas fluks
Kaolin : Aluminium Silikat Hidrat (Al2O3.2SiO4.2H2O)
kDa : Kilodalton
KHP : Pottasium Hydrogen Pthtalate (C8H5KO4)
KOK : kebutuhan oksigen kimiawi
kV : Kilovolt
Larutan induk : Potassium Hexachloro Platinate (K2PtCl6)
warna
Mer-C : Membrane Research Center
Mg/L : Miligram/Liter
MWCO : Molecular Weight Cut Off
nm : Nanometer
NTU : Nephelometer Turbidity unit
O2 : Oksigen
O3 : Ozon
PSf : Polysulfone
R : Rejeksi / Penurunan
TCU : Total Colour Unit atau satuan warna Platina-Cobalt
TDS : Total Dissolved Solid atau Total zat padat terlarut
Tg : Temperatur transisi gelas
TSS : Total Suspended Solid atau Total padatan tersuspensi
TMP : Trans Membrane Pressure
UF : Ultrafiltrasi
UNDIP : Universitas Diponegoro
UV-Vis : Ultraviolet Visual
xiv
DAFTAR ISI
HALAMAN PERNYATAAN ORISINILITAS ..................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iv
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI .............................. v
HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ vi
KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii
ABSTRAK ............................................................................................................. ix
ABSTRACT .............................................................................................................. x
DAFTAR ISTILAH ............................................................................................... xi
DAFTAR SINGKATAN ..................................................................................... xiii
DAFTAR ISI ........................................................................................................ xiv
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xvi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ........................................................................................ I-1
1.2 Identifikasi Masalah ................................................................................ I-4 1.3 Pembatasan Masalah ............................................................................... I-5
1.4 Rumusan Masalah ................................................................................... I-5 1.5 Rumusan Tujuan ..................................................................................... I-5 1.6 Rumusan Manfaat ................................................................................... I-6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Waduk ................................................................................................... II-1
2.1.1. Karakteristik Air Waduk ....................................................................... II-1
2.1.2. Parameter Air Waduk ........................................................................... II-1
2.2. Karakteristik Air Minum....................................................................... II-3 2.3. Teknologi Ozon .................................................................................... II-5 2.3.1. Ozon ...................................................................................................... II-5 2.3.2. Mekanisme Pembentukan Ozon ........................................................... II-5 2.4. Teknologi Membran.............................................................................. II-8
2.4.1. Teknologi Membran Ultrafiltrasi .......................................................... II-9 2.4.2. Membran Polysulfone (PSf) ............................................................... II-10 2.4.3. Karakteristisasi Membran ................................................................... II-12 2.5. Spektrofotometri UV-VIS ................................................................... II-17 2.6. Penelitian yang Relevan ...................................................................... II-17
2.7. Kerangka Pikir Penelitian ................................................................... II-18
2.8. Hipotesis Penelitian ............................................................................ II-19
xv
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tujuan Penelitian Secara Operasional .................................................... III-1 3.2. Waktu dan Tempat Penelitian .............................................................. III-2 3.3. Metode Penelitian ................................................................................ III-3
3.3.1. Metode Pengumpulan Data .................................................................. III-3 3.3.2. Prosedur dan Cara Kerja ...................................................................... III-5 3.3.2.1. Teknik Pengambilan Sampel........................................................ III-5 3.3.2.2. Teknik Pengumpulan Data ........................................................... III-8 3.3.2.3. Teknik Pengolahan dan Analisis Data ......................................... III-9
3.3.2.4. Penarikan Kesimpulan ............................................................... III-15 3.4. Diagram Alir Penelitian ..................................................................... III-15
BAB IV PEMBAHASAN
4.1. Karakteristik Air Waduk Pendidikan Diponegoro ............................... IV-1 4.2. Pengaruh waktu kontak ozon terhadap parameter warna, COD, BOD,
TSS, dan kekeruhan pada teknologi ozon ...................................................... IV-3
4.3. Pengaruh waktu kontak ozon terhadap parameter Warna, COD, BOD,
TSS, dan Kekeruhan pada kombinasi Teknologi Ozon dan UF .................... IV-5
4.4. Pengaruh konsentrasi umpan terhadap kinerja proses integrasi Ozon dan
UF ............................................................................................................ IV-10
4.5. Pengaruh jenis umpan terhadap kinerja proses integrasi Ozon dan UF ......
............................................................................................................ IV-13
4.6. Menganalisis Total Coliform pada air Waduk Pendidikan Diponegoro .....
............................................................................................................ IV-17
4.7. Scanning Electron Microscopy (SEM) .............................................. IV-18 BAB V PENUTUP
5.1. KESIMPULAN ..................................................................................... V-1
5.2. SARAN ................................................................................................. V-2 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... xiii
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Persyaratan Kualitas Air Minum........................................................ II-4
Tabel 2. 2 Spesifikasi Membran Polysulfone (PSf) .......................................... II-12
Tabel 2. 3 Penelitian Terdahulu ........................................................................ II-17
Tabel 3. 1 Tujuan Operasional Penelitian .......................................................... III-1
Tabel 3. 2 Metode Uji Pendahuluan ................................................................... III-3
Tabel 4. 1 Karakteristik Air Baku Waduk Pendidikan Diponegoro .................. IV-2
Tabel 4. 2 Konsentrasi Larutan Sebelum dan Setelah Kontak dengan Ozon ..... IV-4
Tabel 4. 3 Hasil Uji dan Tingkat Penurunan Permeat ........................................ IV-7
Tabel 4. 4 Tingkat Penurunan Umpan dengan Variasi Konsentrasi ................ IV-12
Tabel 4. 5 Tingkat Penurunan Umpan dengan Variasi Jenis Air Umpan ........ IV-16
Tabel 4. 6 Uji Total Koliform Pada Air Waduk............................................... IV-18
Tabel 4. 7 Ilustrasi terjadinya fouling .............................................................. IV-21
xvii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Mekanisme Pembentukan Ozon ..................................................... II-6
Gambar 2. 2 Diagram Pembentukan Ozon Metode Korona (kiri) dan Metode UV
(kanan)................................................................................................................. II-6
Gambar 2. 3 Mekanisme Penghancuran Sel Bakteri Oleh Ozon ........................ II-7
Gambar 2. 4 Skema Proses Pemisahan Membran ............................................... II-8
Gambar 2. 5 Mekanisme Aliran Cross Flow .................................................... II-10
Gambar 2. 6 Skema Cara Kerja SEM ............................................................... II-14
Gambar 2. 7 Skema Cara Kerja FTIR ............................................................... II-15
Gambar 2. 8 Mekanisme Terjadinya Fouling .................................................. II-16
Gambar 2. 9 Kerangka Pikir Penelitian............................................................. II-19
Gambar 3. 1 Lokasi Waduk Pendidikan Diponegoro ........................................ III-2
Gambar 3. 2 Rangkaian alat kombinasi ozon dan membrane ............................ III-7
Gambar 3. 3 Diagram Alir Penelitian .............................................................. III-16
Gambar 4. 1 Hasil Uji Normalitas Fluks Spesifik dengan Variasi Waktu Kontak
Ozon ................................................................................................................... IV-6
Gambar 4. 2 Perbandingan Hasil Uji Normalitas Fluks Air Waduk Sintetis .... IV-9
Gambar 4. 3 Nilai Normalisasi Fluks Spesifik dengan Pebedaan Konsentrasi ........
.......................................................................................................................... IV-11
Gambar 4. 4 Profil Fluks dengan Variasi Jenis Air Baku ................................ IV-14
Gambar 4. 5 Perbandingan Hasil Uji Normalitas Fluks Air Waduk Asli ....... IV-15
Gambar 4. 6 Hasil Analisa SEM Membran Ultrafiltrasi PSf 25 kDa dengan
perbesaran 10.000x a) Membran UF baru b) Membran hasil olah air waduk
sintetis tanpa kontak ozon (c) Membran hasil olah air waduk sintetis kontak ozon
15 menit (d) Membran hasil olah air waduk asli kontak ozon 15 menit .......... IV-19
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A
Lampiran 1. Contoh perhitungan Fluks ternormalisasi
Lampiran 2. Hasil Uji Karakteristik Air Baku Waduk Pendidikan Diponegoro
Lampiran 3. Hasil Uji Parameter Mikrobiologi pada Air Waduk Pendidikan oleh
Badan Lingkungan Hidup Provinsi Jawa Tengah
Lampiran 4. Hasil Uji Parameter Fluorida dan Sianida pada Air Waduk
Pendidikan oleh Badan Lingkungan Hidup Provinsi Jawa Tengah
Lampiran 5. Hasil Uji Parameter Total Coliform pada Air Waduk Pendidikan oleh
Badan Lingkungan Hidup Provinsi Jawa Tengah
Lampiran 6. Dokumentasi, Gambar Alat dan Bahan
Lampiran 7. Perhitungan Running
LAMPIRAN B
Lampiran 1. Form TA-01: Form Kelayakan Mengajukan Tugas Akhir
Lampiran 2. Form TA-02: Form Persetujuan Judul dan Permohonan Pembimbing
Lampiran 3. Surat Tugas Pembimbing Tugas Akhir
Lampiran 4. Surat Ijin Sampling
Lampiran 5. Daftar Hadir Seminar
Lampiran 6. Lembar Asistensi
Lampiran 7. Form TA-03: Form Persetujuan Seminar Proposal Tugas Akhir
Lampiran 8. Surat Tugas Seminar Proposal Tugas Akhir
Lampiran 9. Lembar Revisi Seminar Proposal
Lampiran 10. Lembar Asistensi
Lampiran 11. Form TA-04: Form Persetujuan Seminar Hasil Tugas Akhir
Lampiran 12. Surat Tugas Seminar Hasil
Lampiran 13. Form TA-05: Form Persetujuan Sidang Tugas Akhir
Lampiran 14. Form TA-06: Form Kelayakan Sidang Tugas Akhir
Lampiran 15. Transkrip Nilai
Lampiran 16. Surat Tugas Sidang Tugas Akhir
Lampiran 17. Lembar Revisi Sidang
Lampiran 18. Surat Permohonan Perpanjangan Tugas Akhir
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kota Semarang khususnya di wilayah Tembalang dan Banyumanik,
merupakan wilayah dengan tingkat pertumbuhan pemukiman, pedagangan/jasa dan
industri yang sangat pesat dengan kepadatan penduduk yang cukup tinggi.
Berdasarkan data statistik profil kependudukan Kota Semarang, wilayah Kecamatan
Tembalang memiliki tingkat pertumbuhan penduduk sebesar 3,69% dan Kecamatan
Banyumanik sebesar 0,84% per Tahun (BPS, 2016). Peningkatan penduduk
meningkatkan kebutuhan air bersih. Di sisi lain, kualitas air bersih dari tahun ke tahun
selalu menurun akibat kegiatan sehari-hari seperti mandi, mencuci yang akan
menghasilkan limbah domestik dengan karakteristik tententu. Menurut The Economist
World Figures in Pocket 2016, pencapaian 100 persen akses air bersih baru diraih
negara Singapura dan Korea. Indonesia, hanya 84,9% penduduk yang mempunyai
akses terhadap air bersih (Hartono, 2016). Peningkatan konsentrasi pencemar air dapat
meningkatkan kehidupan organisme perairan, menurunkan derajat kesehatan
masyarakat dan penurunan kualitas perairan sehingga tidak sesuai dengan
peruntukkannya.
Waduk Pendidikan Diponegoro terletak dalam wilayah Kecamatan Tembalang
yang sekitarnya ditempati pemukiman dan kampus Universitas Diponegoro (UNDIP),
dengan sumber air dari Sungai Krengseng dan air hujan. Luas Daerah Tangkapan air
dari Waduk Pendidikan Diponegoro adalah 10,24 Km2 dan tipe Bendungan adalah
urugan batu inti kedap (rockfilldam). Waduk ini memiliki tinggi bendung 35 m dengan
volume tampungan pada muka air normal adalah 478.240 m3 (Ajie,2011). Manfaat
Waduk Pendidikan Diponegoro adalah untuk konservasi sumber daya air, pengisian
air tanah, waduk sarana pendidikan, rekreasi serta untuk konservasi lingkungan.
(Departemen Pekerjaan Umum, 2008).
Penelitian yang dilakukan oleh Ajie (2011), menguji beberapa parameter air
pada aliran sungai (Sungai Krengseng) ke Waduk Pendidikan Diponegoro terdiri dari
parameter Suhu, TSS, warna, kekeruhan, pH, Flourida, Nitrit, Arsen, Sianida,
I-2
Khromium, Tembaga, Besi, Timbal, Mangan, Seng, Sulfat, Sulfida, Total Coliform,
BOD dan COD. Dimana hasil parameter kekeruhan, total coliform, BOD dan COD
masih melebihi baku mutu air minum dari Permenkes No. 492 Tahun 2010. Sedangkan
uji kualitas air oleh Departemen Pekerjaan Umum pada Tahun 2008 didapat parameter
kekeruhan, BOD dan COD yang melebihi baku mutu air kelas I PP No. 82 Tahun 2001.
Dampak yang ditimbulkan dari tingginya konsentrasi pencemar BOD, COD,
kekeruhan dan TSS dapat menyebabkan penurunan kandungan oksigen terlarut di
perairan, yang dapat mengakibatkan kematian organisme akuatik (Huang, 2009).
Pengolahan air baku waduk dilakukan agar air tersebut dapat memenuhi
standar sebagai air minum. Faktor kualitas air baku sangat menentukan efisiensi
pengolahan (Hartono, 2016). Faktor-faktor kualitas air minum meliputi parameter
fisik, parameter kimiawi serta parameter biologis. Dikarenakan hal tersebut, air
memerlukan pengolahan agar layak sesuai kualitas air minum dalam Peraturan Menteri
Kesehatan Republik Indonesia nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 Tentang
Persyaratan Kualitas Air Minum dan Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001
Tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air.
Penelitian terdahulu dalam pengolahan air minum dengan teknologi
konvensional memerlukan beberapa tahap pengolahan. Pengolahan yang telah
direncanakan dalam penelitian Ajie pada Tahun 2011 terdiri dari aerasi, pra-klorinasi,
koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi dan desinfeksi. Namun, pengolahan dengan
teknologi konvensional memiliki kelemahan yaitu membutuhkan luas lahan besar,
waktu yang lama dan biaya yang besar (Gao W et al, 2011).
Dengan adanya permasalahan diatas, diperlukan suatu teknologi agar didapat
sistem pengolahan air yang lebih efisien, oleh karena itu Teknologi Membran menjadi
pilihan karena menggunakan lahan yang kecil, tidak menggunakan bahan kimia dan
pengoperasian yang mudah (Gao W et al, 2011). Penggunaan teknologi membran
ultrafiltrasi menjadi salah satu alternatif sistem pengolahan air minum yang efektif.
Teknologi ini menggunakan metode pemisahan berdasarkan perbedaan ukuran (size
exclusion) (Baker, 2004). Penelitian oleh Wenten pada Tahun 2004 menyatakan
membran ultrafiltrasi (UF) memungkinkan diproduksinya air berkualitas tinggi (bebas
mikroba dan padatan tersuspensi). Dengan segala kelebihannya, pemanfaatan
I-3
teknologi membran ultrafiltrasi pada akhirnya diharapkan dapat memberikan
keuntungan baik dari segi ekonomi, teknik, maupun lingkungan. Disebabkan hal
tersebut, pengolahan air bersih menggunakan teknologi membran ultrafiltrasi menjadi
pilihan yang baik untuk mengolah air minum. Namun, efisiensi kinerja membran
dibatasi terjadinya fouling, yaitu deposisi padatan tersuspensi atau padatan terlarut
pada permukaan membran (Susanto,2011). Fouling menyebabkan operasi terhenti
sementara, sehingga secara berkala harus dilakukan backwash, hal ini dapat
memperpendek umur membran dan menaikan biaya operasional (Gutman,2010).
Pendekatan yang dapat dilakukan untuk masalah ini dapat ditemukan dalam
literatur yaitu melakukan optimalisasi kondisi operasi dan atau penerapan pengolahan
pendahuluan (Huang et al, 2009). Diketahui kondisi operasi sangat mempengaruhi
kinerja membran karena dengan kombinasi variabel temperatur, tekanan dan laju alir
yang tepat dapat menurunkan peningkatan Treshold Transmembreane Pressure
(TMP) dan konsumsi energi (Rojas et al, 2016). Meskipun demikian, ketika kombinasi
kondisi operasi terbaik diterapkan, kelayakan proses dipertanyakan karena pemulihan
serapan (permeate recovery) berkurang juga. Akibatnya, pemilihan pengolahan
pendahuluan menjadi lebih realitis. Beberapa penelitian telah banyak
mengkombinasikan membran ultrafiltrasi dengan pengolahan pendahuluan seperti
dengan ozonasi, koagulasi, adsorpsi, dan pre-filtrasi. (Rojas et al, 2016).
Pengolahan pendahuluan dengan teknologi ozon dapat digunakan untuk proses
menghilangkan warna, inaktivasi bakteri dan menguraikan senyawa organik. Ozon
adalah oksidan kuat dan telah digunakan sebagai desinfektan dalam pengolahan air
selama lebih dari 100 tahun. Teknologi ozon menguraikan bakteri dengan cara
merusak dinding sel bakteri sekaligus membunuh bakterinya (Beltran, 2004).
Keunggulan dari teknologi ozon adalah tidak menimbulkan efek negatif karena
langsung dapat berubah menjadi oksigen (Suslow, 2004). Oleh karena itu, pengolahan
pendahuluan dengan teknologi ozon menjadi pilihan yang efisien dalam menyisihkan
senyawa organik dari air baku waduk.
Perlunya teknologi tepat guna dalam pengolahan air Waduk Pendidikan
Diponegoro menjadi sumber air minum. Bedasarkan hasil uji pendahuluan bahwa
kandungan TSS, BOD, COD, kekeruhan dan warna yang melebihi baku mutu air
I-4
minum. Maka dari itu, pengolahan air baku sintetis yang disesuaikan dengan
karakteristik air Waduk Pendidikan Diponegoro menggunakan kombinasi teknologi
ozon dan membran ultrafiltrasi dengan menggunakan variasi waktu kontak ozon (0, 5,
10, 15, 30) menit, variasi konsentrasi umpan (konsentrasi tinggi dan konsentrasi
rendah) dan variasi jenis air umpan (larutan air waduk sintetis dengan akuades, larutan
sintetis dengan air keran dan air asli). Dalam pengolahan air ini dilakukan
pengontrolan kondisi operasi pada pH 6-8 dan tekanan operasi 1 bar. Setelah diolah,
akan diuji konsentrasi permeat tiap parameter, penyederhanaan data fluks kedalam
grafik dan perhitungan tingkat penurunannya. Diharapkan kombinasi teknologi ozon
dan membran ultrafiltrasi dapat menyisihkan kandungan parameter wajib sama
baiknya dengan menyisihkan kandungan pencemar lainnya.
1.2 Identifikasi Masalah
Dari latar belakang tersebut dapat diidentifikasi permasalahan yang akan
dijadikan dasar penelitian, permasalahan tersebut antara lain:
1. Air baku Waduk Pendidikan Diponegoro berpotensi dijadikan air minum tetapi
memiliki kualitas jauh di atas baku mutu baik dari parameter Warna, Kekeruhan,
BOD, dan COD.
2. Pengolahan air minum dengan teknologi konvensional membutuhkan luas lahan
besar, waktu yang lama, dan biaya yang besar sehingga dinilai kurang efektif
diterapkan.
3. Teknologi membran ultrafiltrasi (UF) merupakan teknologi yang memungkinkan
untuk memproduksi air berkualitas tinggi (bebas mikroba dan padatan
tersuspensi) serta memberikan keuntungan baik dari segi ekonomi, teknik,
maupun lingkungan.
4. Efisiensi kinerja membran dibatasi dengan terbentuknya fouling sehingga
dibutuhkan proses pretreatment untuk menurunkan pembentukan fouling tersebut.
5. Teknologi ozon dinilai dapat digunakan sebagai proses pretreatment membran
karena merupakan oksidan yang kuat, dapat menghilangkan warna, inaktivasi
bakteri, menguraikan senyawa organik, serta tidak menimbulkan efek negatif
karena langsung dapat berubah menjadi oksigen
I-5
1.3 Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah pada penelitian ini adalah mengetahui karakteristik air
baku Waduk Pendidikan Diponegoro saat ini dan mengetahui efektifitas pengolahan
menggunakan kombinasi teknologi ozon dan membran ultrafiltrasi.
1.4 Rumusan Masalah
Permasalahan yang diangkat dari penelitian ini dapat diuraikan dengan
pertanyaan-pertanyaan berikut:
1. Apa sajakah parameter air baku Waduk Pendidikan Diponegoro yang belum
memenuhi parameter wajib baku mutu air minum sesuai dengan Permenkes No.
492/MENKES/PER/IV/2010?
2. Bagaimana kinerja teknologi ozon sehingga dapat menghasilkan air dengan
kualitas air minum sesuai dengan Permenkes No. 492/MENKES/PER/IV/2010?
3. Bagaimana kinerja pengolahan air permukaan menjadi air minum dengan
kombinasi teknologi ozon dan membran ultrafiltrasi dari nilai fluks dan tingkat
penurunannya?
1.5 Rumusan Tujuan
Dengan rumusan masalah yang telah dipaparkan, dapat dirumuskan tujuan dari
penelitian ini, yaitu:
1. Menganalisis karakteristik air Waduk Pendidikan Diponegoro
2. Menganalisis pengaruh waktu kontak ozon terhadap parameter Warna, COD,
BOD, TSS, Kekeruhan pada Teknologi Ozon
3. Menganalisis pengaruh waktu kontak ozon terhadap parameter Warna, COD,
BOD, TSS, Kekeruhan pada kombinasi Teknologi Ozon dan UF
4. Menganalisis pengaruh konsentrasi umpan terhadap kinerja proses integrasi
Ozon dan UF
5. Menganalisis pengaruh jenis air umpan terhadap kinerja proses integrasi Ozon
dan UF
6. Menganalisis Total Coliform pada air Waduk Pendidikan Diponegoro
7. Menganalisis morfologi membran baik sebelum dan setelah digunakan untuk
filtrasi serta dengan kontak ozon atau tanpa kontak ozon
I-6
1.6 Rumusan Manfaat
Adapun manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Bagi Penulis
Untuk menambah pengetahuan dan wawasan mengenai sistem pengolahan air
minum dengan menggunakan teknologi membran.
2. Bagi Perguruan Tinggi
Memberikan masukan pengetahuan bagi lembaga pendidikan mengenai
pengolahan air minum dengan menggunakan teknologi membran.
3. Bagi pemerintah
Dapat menjadi rekomendasi alternatif pengolahan air minum dengan teknologi
yang jauh lebih modern, yaitu menggunakan teknologi membran.
II-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Waduk
Menurut Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat RI
Nomor 27 Tahun 2015 tentang bendungan di pasal 1 menyebutkan bahwa waduk
merupakan wadah buatan yang terbentuk sebagai akibat dibangunnya bendungan.
Dimana bendungan adalah bangunan berupa urugan tanah, urugan batu dan beton,
yang dibangun selain untuk menahan dan menampung air, dapat pula dibangun
untuk menahan dan menampung lumpur sehingga terbentuk waduk.
2.1.1. Karakteristik Air Waduk
Waduk Pendidikan Diponegoro memiliki fungsi sebagai waduk tadah hujan,
tampungan air limbah domestik karena berlokasi di sekitar permukiman. Sehingga
air waduk masuk dalam karakteristik air limbah domestik yang bersifat basa, namun
air limbah yang sudah lama atau membusuk akan bersifat asam karena kandungan
bahan organiknya telah mengalami proses dekomposisi yang dapat menimbulkan
bau. Parameter yang dapat digunakan berkaitan dengan air limbah domestik yaitu
kandungan zat padat (total suspended solid), kandungan organik (BOD, COD),
kandungan zat anorganik (misalnya P, Pb, Cd, Mg), kandungan gas (misalnya O2,
N, CO2), kandungan bakteri seperti Total coliform, e.coli, pH, warna dan suhu.
Bahan-bahan buangan yang memerlukan oksigen terutama terdiri dari bahan-bahan
organik dan beberapa bahan anorganik. Pertumbuhan mikroorganisme terutama
bakteri diakibatkan tingginya kandungan organik dalam limbah, baik yang berasal
dari bahan nabati maupun hewani (Zanacic, 2016).
2.1.2. Parameter Air Waduk
1. Total Coliform
Total Coliform adalah golongan bakteri yang merupakan campuran antara
bakteri fekal dan bakteri non fekal. Prinsip penentuan angka bakteri coliform adalah
II-2
bahwa adanya pertumbuhan bakteri coliform yang ditandai dengan terbentuknya
gas pada tabung Durham, setelah diinkubasikan pada media yang sesuai (Harmita
dalam Bambang, 2014). Total coliform pada sampel air minum mengindikasikan
air tercemar oleh bakteri patogen yang menyebabkan diare. (Suriawiria dalam Afif,
2015)
2. Chemical Oxygen Demand (COD)
Chemical Oxygen Demand (COD) atau kebutuhan oksigen kimiawi (KOK)
adalah jumlah (mg) oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasikan zat organik
dalam keadaan asam dan panas dengan menggunakan oksidator kuat, K2Cr2O7
selama 2 jam pada suhu 150OC. sehingga segala macam bahan organik, baik yang
mudah terurai maupun yang kompleks, akan teroksidasi (SNI 06-6989.15,2004).
3. Biochemical Oxygen Demand (BOD)
Organisme hidup yang bersifat aerobik membutuhkan oksigen untuk beberap
reaksi biokimia yaitu untuk mengoksidasi bahan organik, sintesis sel dan oksidasi
sel. Sehingga Biochemical Oxygen Demand (BOD) menunjukkan konsumsi (mg)
oksigen yang dibutuhkan untuk menguraikan zat organik secara biokimiawi dalam
1 liter air selama inkubasi 5 x 24 jam pada suhu 20OC, konsumsi oksigen dapat
diketahui dengan menghitung selisih konsentrasi oksigen terlarut sebelum dan
setelah inkubasi. (SNI 6989.72, 2009).
4. Warna
Warna pada air dapat disebabkan karena adanya bahan organik dan bahan
anorganik, karena keberadaan plankton, humus dan ion-ion logam (misalnya besi
dan mangan). Adanya oksida besi menyebabkan air berwarna kemerahan,
keberadaan oksida mangan menyebabkan air berwarna kecoklatan atau
kehitaman.Warna dibedakan menjadi warna sejati dan warna semu. Warna organik
terlarut disebut warna sejati, sedangkan air mengandung kekeruhan atau bahan
tersuspensi maka warna tersebut dikatakan warna semu (Laksono, 2012).
5. Kekeruhan
Kekeruhan pada dasarnya disebabkan oleh adanya koloid, zat organik, lumpur
dan benda terapung yang tidak mengendap. Tingkat kekeruhan air diketahui melalui
II-3
pemeriksaan laboratorium dengan metode Turbidimeter. Untuk standar air bersih
ditetapkan oleh Permenkes RI No.492/MENKES/PER/IV/2010, yaitu kekeruhan
yang dianjurkan maksimum 5 NTU.
6. Total Padatan Tersuspensi (TSS)
Total padatan tersuspensi adalah bahan tersuspensi (diameter >1 mikrometer)
yang tertahan pada saringan berdiameter pori 0,45 mikrometer. Zat padat
tersuspensi adalah semua zat padat (Pasir, lumpur, tanah liat) atau partikel di dalam
air dan dapat berupa komponen hidup (biotik) seperti fitoplankton, zooplankton,
bakteri, fungi ataupun komponen mati (abiotik) seperti partikel-partikel anorganik.
Pengamatan terhadap sebaran TSS sering dilakukan untuk mengetahui kualitas air
di suatu perairan, karena nilai TSS tinggi menunjukkan tingginya tingkat
pencemaran dan menghambat penetrasi cahaya masuk kedalam air sehingga
mengakibatkan terganggunya proses fotosintesis dari biota air (Wenten, 2004)
2.2. Karakteristik Air Minum
Karakteristik air minum adalah standar air yang harus memenuhi standar
kualitas air minum ditetapkan dengan pertimbangan bahwa air minum mempunyai
peranan penting dalam mempertinggi derajat kesehatan masyarakat. Berdasarkan
Permenkes No.492/MENKES/PER/IV/2010, Kualitas air minum harus memenuhi
persyaratan kualitas fisik, kimia, mikrobiologis.
Secara Fisik air minum harus tidak berwarna, bening dan jernih untuk
alasan estetika dan kesehatan. Secara Kimia berdasarkan standar kualitas air
minum terdapat ± 70 parameter yang diperbolehkan ada dalam air minum. Unsur-
unsur tersebut tidak dikehendaki kehadirannya dalam air minum dengan
pertimbangan merupakan zat kimia yang bersifat racun. Secara Mikrobiologis
kandungan bakteri coli dan total coliform dalam air minum harus nol. Parameter
mikrobiologis menunjukkan keberadaan bakteri e coli maupun bakteri coliform
bersifat patogen dan menyebabkan gangguan terhadap kesehatan apabila
dikonsumsi (Permenkes RI No.492/MENKES/PER/IV/2010). Berikut ini akan
dijelaskan baku mutu air minum pada Tabel 2.1.
II-4
Tabel 2. 1
Persyaratan Kualitas Air Minum
No Jenis Parameter Satuan Kadar maksimum yang
diperbolehkan 1
Parameter yang berhubungan langsung dengan kesehatan
a. Parameter Mikrobiologi
1) E.Coli Jumlah per 100
ml sampel 0
2) Total Bakteri Koliform Jumlah per 100
ml sampel 0
b. Kimia an-organik
1) Arsen mg/l 0,01
2) Fluorida mg/l 1,5
3) Total Kromium mg/l 0,05
4) Kadmium mg/l 0,003
5) Nitrit (Sebagai NO2-) mg/l 3
6) Nitrat (Sebagai NO3-) mg/l 50
7) Sianida mg/l 0,07
8) Selenium mg/l 0,01 2
Parameter yang tidak langsung berhubungan dengan kesehatan
a. Parameter Fisik
1) Bau Tidak berbau
2) Warna TCU 15
3) Total zat padat terlarut mg/l 500
4) Kekeruhan NTU 5
5) Rasa Tidak berasa
6) Suhu °C suhu udara ± 3
b. Parameter Kimiawi
1) Aluminium mg/l 0,2
2) Besi mg/l 0,3
3) Kesadahan mg/l 500
4) Khlorida mg/l 250
5) Mangan mg/l 0,4
6) pH 6,5-8,5
7) Seng mg/l 3
8) Sulfat mg/l 250
9) Tembaga mg/l 2
10) Amonia mg/l 1,5
Sumber: Lampiran Permenkes No. 492/Menkes/Per/IV/2010
II-5
2.3. Teknologi Ozon
2.3.1. Ozon
Ozon merupakan disinfektan dan oksidan yang kuat yang terdiri dari tiga
molekul oksigen, biasanya digunakan oleh industri untuk proses menghilangkan
warna, menghilangkan bau, membunuh bakteri, serta menguraikan senyawa
organik. Hal ini dapat terjadi karena adanya ion-ion radikal hasil degradasi ozon
dalam air. Konsentrasi ozon pada rentang 0,3 mg/L sampai dengan 1,0 mg/L dapat
digunakan untuk membunuh E.coli, Vibrio, Salmonella, Pseudomonas dan
Staphylococcus serta dapat digunakan untuk membunuh virus. Teknologi ozon
menguraikan bakteri dengan cara merusak dinding sel bakteri sekaligus membunuh
bakterinya (Beltran, 2004).
Ozon merupakan gas yang berbai pedas, tajam, tidak enak seperti bahan
pemutih klor. Di dalam air ozon dapat teroksidasi, reaksi oksidasi akan terjadi
ketika di air memiliki kandungan zat besi atau mangan yang terlarut di dalam air.
Sehingga akan bereaksi dengan ozon membentuk oksida besi atau oksida mangan
yang tidak larut di dalam air, sehingga warna air berubah menjadi kecoklatan atau
kadang-kadang terbentuk endapan yang berwarna coklat kehitaman (Said,2007).
2.3.2. Mekanisme Pembentukan Ozon
Untuk menghasilkan ozon, molekul oksigen diatomik pertama-tama harus
dipecah. Oksigen radikal bebas yang dihasilkan bebas bereaksi dengan oksigen
diatomik lainnya untuk membentuk molekul ozon triatomik. Namun, untuk
memecahkan ikatan O-O, dibutuhkan banyak energi (Kogelschatz, 1988). Sehingga
ada dua metode yang dapat digunakan yaitu metode UV dan metode pelepasan
korona. Pada proses disinfeksi, molekul ozon akan hancur dan menjadi oksigen
kembali (Goncalves, 2009). Hal ini ditunjukkan pada reaksi dan gambar 2.1 berikut
ini.
O2 + hv O + O
O + O2 O3
O3 + hv O + O2 (2-1)
II-6
Gambar 2. 1
Mekanisme Pembentukan Ozon
Sumber : Onken, 2013
Metode UV didasarkan pada konversi oksigen pada molekul ozon dengan
lampu sinar ultraviolet. Ozon terbentuk setelah periode tertentu, terdegradasi secara
spontan dalam oksigen (Ozone Solution, 2007). Keuntungan mekanisme pembuatan
ozon dengan metode UV diantaranya adalah konstruksi yang sederhana, biaya yang
lebih rendah dari metode pembuatan ozon dengan korona, tidak dipengaruhi
kelembaban, tidak ada produk sampingan seperti metode korona masih
menghasilkan oksigen dalam produksinya. Metode Korona dilakukan dengan
melewatkan gas oksigen (O2) pada daerah yang dikenai tegangan tinggi. Ada dua
elektroda, salah satunya adalah elektroda tegangan tinggi dan elektroda tegangan
rendah. Ketika elektron memiliki energi kinetik yang cukup (sekitar 6-7 eV) (Guzel,
2004) yang ditunjukkan seperti ditunjukkan Gambar 2.2
Gambar 2. 2
Diagram Pembentukan Ozon Metode Korona (kiri) dan Metode UV
(kanan)
Sumber : www.ozonesolutions.com, 2012
II-7
2.3.3. Mekanisme Disinfeksi Menggunakan Ozon
Mekanisme penghancuran dinding sel bakteri oleh ozon dijelaskan pada
gambar 2.3.
Gambar 2. 3
Mekanisme Penghancuran Sel Bakteri Oleh Ozon
Sumber: Leusink, 2010
Keterangan:
1. Komputer menangkap gambar sel bakteri
2. Molekul ozon mendekati dinding sel bakteri penetrasi
3. Penetrasi dan pembentukan lubang pada dinding sel bakteri oleh ozon
4. Efek ozon pada dinding sel dan terdekomposisi mengakibatkan sel tidak
aktif kembali
5. Sel bakteri setelah berkontak dengan sedikit molekul ozon
6. Penghancuran sel oleh ozon, menghancurkan dinding sel dan RNA dari
bakteri atau virus mengakibatkan kematian sel
Dalam media cair, ozon menghasilkan radikal bebas yang menginaktivasi
mikroorganisme berupa hidrogen peroksidan (HO2) dan hidroksil (OH-). HO2 dan
OH- radikal adalah senyawa oksidan yang dapat mengoksidasi senyawa organik
dan bakteri. Ozon mempengaruhi permeabilitas, aktivitas enzim dan DNA dari sel
bakteri (Kogelschatz, 1988). Residu guanine dan thymine merupakan sasaran dari
ozon. Pengolahan ozon menyebabkan konversi circular plasmid DNA tertutup
(ccDNA) e. coli menjadi circular DNA terbuka (ocDNA) (Said, 2007). Secara
umum diyakini bahwa bakteri hancur karena oksidasi protoplasma yang
menyebabkan disintegrasi dinding sel (lisis) (Kogelschatz, 1988). Kombinasi
teknologi ozon pada membran dapat meningkatkan kemampuan permeabilitas
membran dan meningkatkan kualitas permeat. Dimana terjadi penguraian bakteri
II-8
sehingga terjadi penurunan fouling dan peningkatan kualitas permeat yang akan
ditunjukkan peningkatan permeabilitas atau fluks (Zhang et al, 2013).
Laju alir ozon, waktu kontak ozon, kemurnian air dan pH air sangat
mempengaruhi laju pelarutan ozon. PH air keran mengandung bahan organik yang
mengkonsumsi ozon, sehingga laju pelarutannya menurun. Adanya mineral dalam
air juga dapat mengkatalisis komposisi ozon. Oleh karena itu, kelarutan ozon
meningkat saat kemurnian air meningkat (Khadre, 2001). Senyawa ozon akan
terlarut didalam air setelah 15 menit dari waktu ozonisasi. Reaksi akan berlangsung
cepat selama ozonisasi berlangsung, hal ini akan mempercepat proses degradasi
kontaminan (Beltran, 2004).
2.4.Teknologi Membran
Membran merupakan suatu lapisan tipis yang bersifat selektif
(semipermeable) yang menghalangi unsur-unsur dengan ukuran tertentu untuk
melewatinya disebut dengan prinsip mekanisme pengayakan (Scott et al, 1992).
Aliran masuk yang akan melewati membran disebut sebagai umpan (feed). Aliran
yang melewati membran semipermiabel disebut dengan produk (permeate).
Sedangkan, larutan yang mengandung komponen material tertahan disebut sebagai
konsentrat (retentate).
Gambar 2. 4
Skema Proses Pemisahan Membran
Sumber: www.uni-heidelberg.de
Keunggulan pengolahan teknologi membran dibandingkan dengan
pengolahan secara konvensional antara lain tidak membutuhkan bahan kimia
tambahan (aditif), konsumsi energi yang rendah, beroperasi isotermal pada
II-9
terperatur kamar. Proses pemisahan pada membran merupakan perpindahan materi
secara selektif yang disebabkan oleh gaya dorong yang berhubungan dengan
parameter penentu antara 2 media yang dipisahkan seperti perbedaan potensial
listrik (∆E), gradien tekanan (∆P), gradien konsentrasi (∆C) dan gradien temperatur
(∆T) (Mulder, 1996).
Untuk memisahkan partikel polutan air minum dari larutannya sering
digunakan Membran Ultrafiltrasi dan Mikrofiltrasi. Mekanisme pemisahan
(mekanisme pengayakan) berlangsung di permukaan membran (surface filtration)
dan di dalam membran (depth filtration). Filtrasi permukaan terjadi jika permukaan
memiliki pori-pori yang lebih kecil dibandingkan dengan ukuran partikel yang akan
dipisahkan, sehingga partikel akan menumpuk dan terakumulasi pada permukaan
membran (surface filtration). Filtrasi permukaan memiliki struktur permukaan
mikropori yang lebih halus dan struktur lapisan penyangga yang lebih terbuka
disebut sifat anisotropik dimana sangat sering terjadi dalam proses membran
ultrafiltrasi. Sedangkan, Depth Filtration terjadi jika pori-pori membran pada
bagian interior mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan ukuran partikel
(penyempiran ukuran pori) dan permukaan membran mempunyai ukuran pori yang
relatif besar. Struktur pori yang serupa atau isotropik berlaku pada depth filter
dimana memiliki rata-rata diameter pori sebesar 10 kali diameter partikel terkecil
yang mampu melewati membran yang lebih banyak terjadi pada mikrofiltrasi
(Susanto, 2011).
2.4.1. Teknologi Membran Ultrafiltrasi
Teknologi membran Ultrafiltrasi (UF) merupakan proses pemisahan
menggunakan gaya dorong beda tekanan sangat dipengaruhi oleh ukuran dan
distribusi pori membran dengan ukuran pori 0,05µm-1nm, beroperasi pada tekanan
1-10 bar, berbentuk asimetris yang bertujuan untuk meningkatkan selektivitas dan
produktivitas (Susanto,2011). Membran ultrafiltrasi digunakan untuk
menghilangkan zat terlarut dengan bobot molekul tinggi, koloid-koloid halus,
II-10
mikroba, serta makromolekul terlarut seperti protein dan polisakarida (Malleviale,
1996).
Prinsip kinerja dari membran ultrafiltrasi adalah mekanisme pengayakan
dan charge exclusion. Dimana terjadi perbedaan antara ukuran pori dan partikel
pada umpan sehingga partikel tersisihkan dalam mekanisme pengayakan.
Sedangkan terjadi pernyisihan berdasar muatan yang dipengaruhi oleh konsentrasi
ion dalam larutan disebut charge exclusion (Susanto,2011). Keunggulan membran
ultrafiltrasi dibandingkan dengan pengolahan secara konvensional dalam
pengolahan air minum antara lain yaitu memerlukan energi yang lebih rendah untuk
operasi dan pemeliharaan, desain dan konstruksi untuk sistem dengan skala kecil,
modular (lapisan-lapisan yang jumlah dan kapasitasnya dapat disesuaikan dengan
kebutuhan) sehingga mudah di scale up dan tidak butuh kondisi ekstrim (temperatur
dan pH) (Wenten, 1996).
Dalam aplikasinya menggunakan aliran cross flow. Dimana aliran cross
flow ultrafiltrasi memiliki aliran umpan yang bergerak sejajar dengan permukaan
membran dan permeat keluar tegak lurus dengan arah aliran umpan. Aliran secara
cross flow dapat memfasilitasi perputaran kembali konsentrat dalam umpan dan
mencampurkan kembali sebagai umpan baru, seperti pada Gambar 2.5.
Gambar 2. 5
Mekanisme Aliran Cross Flow sumber: microelectronics.com, 2012
2.4.2. Membran Polysulfone (PSf)
Polysulfone (PSf) cenderung bersifat hidrofobuk sehingga permeabilitasnya
dalam air tidak terlalu baik yang menyebabkan membran ini mudah berpotensi
terjadinya fouling akibat absorbsi foulant yang menutupi permukaan membran
II-11
(Rahmawati,2013). Dimana PSf merupakan salah satu jenis polimer yang banyak
digunakan dalam teknologi membran karena memiliki kestabilan kimia dan termal
yang cukup baik (Susanto,2011). Karakteristik-karakteristik yang dimiliki dari jenis
membran PSf menurut Susanto (2011) adalah sebagai berikut :
a. Hidrofilisitas
PSf memiliki sifat hidrofobik, ditandai dengan adanya gugus aromatik dalam
struktur kimia polimernya. Sifat hidrofobik yang dimiliki membran
menyebabkan membran dapat berinteraksi lebih kuar dengan komponen-
komponen dalam umpan selain dengan air
b. Stabilitas kimia PSf relatif baik terhadap hidrokarbon alifatik, hidrokarbon
terhalogenasi, alkohol dan asam
c. Stabilitas termal
PSf mempunyai stabilitas termal yang tinggi sehingga dapat dioperasikan
secara kontinu dibawah 100oC
d. Toleransi pH
Membran PSf mempunya toleransi pH yang luas dan dapat dioperasikan pada
kisaran pH 2-13
e. Daya lekat PSf termasuk kategori yang baik dan mudah dibuat menjadi
membran dengan berbagai konfigurasi geometri
f. PSf dapat dibuat menjadi membran dengan fluks yang cukup tinggi
g. Ketahanan terhadap klorin
PSf memiliki ketahanan yang relatif bagus terhadap klorin sehingga dapat
meminimalisir kerusakan polimer ataupun kerusakan pori membran
II-12
Tabel 2. 2
Spesifikasi Membran Polysulfone (PSf)
Karakteristik Polysulfone (PSf)
Struktur Polimer
Nama Produk Danish Separation System GR 60 PP
MWCO 20 kDa
pH 1-13
Tekanan 1-10 bar
Temperatur 0-75oC
Sumber : Alva Laval, 2015
2.4.3. Karakteristisasi Membran
1. Permeabilitas
Permeabilitas merupakan ukuran kecepatan dari suatu spesi atau konstituen
menembus membran. Secara kuantitas disebut Fluks atau koefisien permeabilitas,
dimana jumlah volume permeat yang menembus satuan luas membran dalam
waktu tertentu dengan adanya gaya dorong dalam hal ini berupa tekanan.
Dirumuskan seperti 2-2 (Mulder, 1996)
𝐽 =𝑉
𝐴 ×𝑡 (2-2)
Keterangan:
J = Fluks (L/m2.jam)
V = Volume permeat (mL)
A = Luas permukaan membran (m2)
t = Waktu (Jam)
Berdasarkan persamaan 2-2, nilai J (fluks) berbanding terbalik dengan nilai t
(waktu operasi) sehingga ketika terjadi peningkatan waktu filtrasi maka fluks atau
kecepatan filtrasi membran akan mengalami penurunan. Hal ini sesuai dengan
grafik pengaruh waktu operasi terhadap penurunan relatif fluks (Mulder ,1996).
II-13
𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡𝑎𝑠 = 𝐽
𝑃𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 (2-3)
Keterangan :
J = Fluks permeate (L/m2.jam)
P = Tekanan Operasi (Kg/cm2)
2. Selektivitas
Selektivitas dalam suatu membran adalah ukuran kemampuan membran untuk
menahan suatu senyawa tertentu. Parameter yang digunakan untuk mengetahui
selektivitas membran adalah koefisien penurunan (R). Koefisien penurunan adalah
fraksi konsentrasi zat terlarut yang tidak menembus membran dan dirumuskan
sebagai:
𝑅 = 1 − 𝐶𝑝
𝐶𝑓 × 100% (2-4)
Dengan:
R = Koefisien penurunan (%)
Cp = Konsentrasi zat terlarut dalam permeat
Cf = Konsentrasi zat terlarut dalam umpan (Mulder,1996)
3. Scanning Electron Microscope (SEM)
Scanning Electron Microscope (SEM) adalah salah satu teknik berbasis
mikroskop elektron untuk melihat morfologi dan struktur membran secara visual
(permukaan dan penampang melintang). Batasan resolusi dari SEM berkisar 0,01
µm (10 nm). Dengan perkembangan teknologi, nilai resolusi dapat ditingkatkan
mencapai 5 nm. SEM juga dapat mengetahui distribusi pori, geometri pori, ukuran
pori dan porositas pada permukaan (Susanto, 2011).
Prinsip kerja SEM dimulai dengan berkas elektron primer dengan energi
kinetik 1-25 kV mengenai sampel membran. Setelah mengenai membran elektron
tersebut direfleksikan atau dipancarkan. Elektron yang direfleksikan ini disebut
dengan elektron sekunder yang akan muncul dan menentukan image yang teramati
pada layar micrograph pada alat SEM (Mulder, 1996).
II-14
Gambar 2. 6
Skema Cara Kerja SEM
Sumber: Mulder,1996
4. Fourier Transform Infrared (FTIR)
Analisis FTIR merupakan salah satu jenis karakterisasi yang digunakan untuk
mendeteksi adanya suatu gugus fungsi pada membran. Spektroskopi FTIR
merupakan spektroskopi inframerah yang dilengkapi dengan transformasi Fourier
untuk deteksi dan analisis hasil spektrumnya. Spektrum inframerah tersebut
dihasilkan dari pentrasmisian cahaya yang melewati sampel. Spektrum inframerah
yang diperoleh kemudian diplot sebagai intensitas fungsi energi, panjang
gelombang (µm) atau bilangan gelombang (cm-1). Analisis gugus fungsi suatu
sampel dilakukan dengan membandingkan pita absorbsi yang terbentuk pada
spektrum infra merah menggunakan tabel korelasi dan menggunakan spektrum
senyawa pembanding yang sudah diketahui (Anam et al., 2007).
Karakteristik penyerapan panjang gelombang menurut Tahid, 1994
diantaranya adalah:
a. Spesifik untuk atom yang termasuk dalam ikatan tertentu (CH, CO, CN ..)
b. Tergantung pada sifat ikatan (single, double, triple bound) antara dua atom,
misalnya C - O dan C = O adalah hal yang berbeda.
c. Tergantung pada ikatan yang ada di seluruh Kompleks (misalnya untuk
getaran C = O terletak di Kisaran 1700- 1600 cm-1, termasuk juga kelompok
fungsional yaitu asam karboksilat, keton, aldehida dan Amida).
II-15
Gambar 2. 7
Skema Cara Kerja FTIR
Sumber: Publikasi ITB
5. Normalitas Fluks Spesifik (J/Jo)
Normalitas fluks spesifik adalah suatu fungsi untuk menghitung jumlah
volume permeate spesifik yang dihasilkan dalam proses filtrasi membran dengan
cara merasiokan terhadap nilai fluks membran (US EPA,2006) yang dirumuskan
𝐽𝑠𝑡𝑑 = 𝐽𝑠𝑚
𝐽𝑠𝑚0 (2-5)
Keterangan:
Jstd = Normalitas fluks spesifik
Jsm = Fluks membran spesifik dengan larutan umpan (L/m2.jam)
Jsm0 = Fluks membran baru spesifik dengan umpan air destilasi
(L/m2.jam)
6. Fouling
Fouling merupakan interaksi spesifik antara membran dengan komponen umpan
sehingga menurunkan fluks. Karakteristik fouling diantaranya adalah hidrophobicity,
hidrophilicity, dan distribusi berat molekular. Karakteristik yang paling berpengaruh
terhadap fouling adalah hidrophilicity (Chen et al, 2007). Selain itu fouling
menyebabkan peningkatkan biaya operasi dan berisiko mengganti membran. Fouling
ditandai dengan kenaikan Trans Menbran Pressure (TMP) yang diukur dengan
Pressure gauge (Nghiem et al, 2005). Berikut adalah mekanisme terbentuknya
fouling pada membran:
1. Pore Narrowing, pengurangan ukuran pori membran terjadi ketika zat terlarut
atau partikel teradsorpsi pada permukaan membran yang mengakibatkan
II-16
penyempitan pori membran dan dalam waktu panjang dapat menyumbat pori
membran (d < dp).
2. Pore Blocking, Penyumbatan pori membran yang diakibatkan Zat terlarut
atau partikel menutup permukaan membran sehingga tidak ada celah untuk
cairan masuk melewati pori membran. (d = dp)
3. Deposit, terbentuk lapisan pada permukaan membran karena partikel-partikel
terdeposisi (cake resistance)
4. Lapisan Gel, terjadi polarisasi konsentrasi yang membentuk lapisan gel diatas
permukaan membran. (d > dp)
Gambar 2. 8
Mekanisme Terjadinya Fouling
Sumber : Radjenovic, 2008
Beberapa cara untuk mengurangi terjadinya fouling menurut Susanto (2011):
a. Pre-treatment
Pre-treatment yaitu pengolahan pendahuluan yang membantu mengurangi
kekeruhan atau padatan tersuspensi, mengurangi kecenderungan terbentuknya
kerak dan menghilangkan zat organik lainnya.
b. Memodifikasi membran
Memodifikasi membran ditujukan untuk menghindari peristiwa adsorpsi
yang tidak diinginkan pada permukaan membran. Dua pendekatan untuk
memodifikasi membran yaitu pemberian muatan dan hidrofilisasi membran.
c. Pembersihan membran
Metode pembersihan membran menurut Susanto (2011):
1) Pembersihan secara fisik
2) Pembersihan secara hidrofilik termasuk didalamnya adalah back-
flushing, penekanan, pengurangan tekanan dan merubah arah aliran
3) Pembersihan secara kimia
d < dp d = dp
II-17
Bahan kimia yang dapat digunakan antara lain asam kuat (H3PO4), asam
lemah (asam sitrat), desinfektan (H2O2) dan lain-lain. Konsentrasi bahan
kimia dan waktu pencucian sangat penting dalam menangani fouling
2.5. Spektrofotometri UV-VIS
Spektrofotometri UV-Vis adalah alat yang digunakan untuk mengukur
serapan yang dihasilkan dari interaksi kimia antara radiasi elektromagnetik dengan
molekul atau atom dari suatu zat kimia pada daerah UV-Vis. Daerah spektrum
secara garis besarnya dibagi dalam (Susanti,2010):
1. Daerah ultraviolet jauh : 100 nm – 190 nm
2. Daerah ultraviolet dekat : 190 nm – 380 nm
3. Daerah cahaya tampak : 380 nm -780 nm
Prinsip dari spektrofotometri UV-Vis adalah mengukur jumlah cahaya yang
diabsorbsi atau ditransmisikan oleh molekul-molekul di dalam larutan. Ketika
panjang gelombang cahaya ditransmisikan melalui larutan, sebagian energi cahaya
tersebut akan diserap (diabsorbsi). Besarnya kemampuan molekul-molekul zat
terlarut untuk mengabsorbsi cahaya pada panjang gelombang tertentu dikenal
dengan istilah absorbansi (A) yang setara dengan nilai konsentrasi larutan tersebut
dan panjang berkas cahaya yang dilalui ke suatu point dimana presentase jumlah
cahaya yang ditransmisikan atau diabsorbsi diukur dengan phototube
(Susanti,2010). Persamaan konsentrasi yang digunakan apabila sampel terukur :
𝑋 =𝑌−𝑏
𝑎 (2-6)
Keterangan,
Y = absorbansi a = konstanta
X = konsentrasi b = kemiringan/slope
2.6. Penelitian yang Relevan
Penelitian yang relevan dari penelitian-penelitian terdahulu dirangkum
dalam Tabel 2.3.
Tabel 2. 3
Penelitian Terdahulu
II-18
No Nama
Peneliti Tahun Judul Hasil
1
Fátima
Rojas-
Serrano
2016
Comparative study of
in-line coagulation
and/or ozonization
pre-treatment for
drinking-water
production with
spiral-wound
ultrafiltration
membranes
Dari studi didapatkan performance membran
ultrafiltrasi berpotensial dalam mengolah air
menjadi air minum. Tetapi membran sebaiknya
dikombinasi dengan pretrreatment.
Pretreatment seperti ozonisasi atau koagulasi-
flokulasi menyajikan performance yang lebih
baik dan dapat mengimprovisasi hasil. Efisiensi
dari proses kombinasi ini dipengaruhi oleh
ketersediaan ozon terlarut dan akses ozon ke
permukaan membran.
2
Xiaojiang
Fan
2014
Performance of an
integrated process
combining ozonation
with ceramic
membrane ultra-
filtration for
advanced treatment
of drinking water
Proses pengolahan hybrid dengan kombinasi
koagulasi, ozonisasi, dan membran ultrafiltrasi
menyatakan bahwa kombinasi tersebut dapat
menghasilkan kualitas air terbaik sekalipun
adanya mikro polutan pada air. Variasi
kontaminan dapat disisihkan secara efektif.
Integrasi ozonisasi dan membran dapat
menyisihkan berbagai kontaminan. Penyisihan
kontaminan meningkat seiring peningkatan
dosis ozon, sehingga terjadi peningkatan
kualitas air.
3
Xiaoxiang
Cheng
2016
Effects of pre-
ozonation on the
ultrafiltration of
different NOM
fractions
Efek ozonisasi pada fluks membran dan kualitas
air diselidiki dalam pretreatment ozon.
Pengaruh ozonisasi pada fluks membran
bergantung pada kualitas umpan serta dosis
ozon. Penurunan ketahanan terhadap residu
disebabkan oleh peningkatan ukuran partikel
dan peningkatan ketahanan fouling disebabkan
oleh karakteristik mikroba pada air baku.
Ozonisasi mampu menurunkan jumlah mikroba
dengan mengubah bentuk struktur komunitas
mikroba yang berpotensi meningkatkan
kemungkinan fouling.
4 J.C.
Mierzwa 2008
Direct drinking water
treatment by spiral
wound UF
production from
surface water
Penelitian ini menunjukkan bahwa kombinasi
proses ozon dan membran (UF) cocok untuk
pengolahan air permukaan dibandingkan
dengan filtrasi konvensional. Dihasilkan
pengolahan air dengan fouling yang rendah.
Proses ini mengolah air baku yang berasal dari
sungai menjadi air yang sesuai dengan
peraturan air minum di Brazil.
2.7. Kerangka Pikir Penelitian
Air Waduk Pendidikan Diponegoro
Pencarian penelitian terdahulu
Uji karakterisasi air
(uji pendahuluan)
II-19
Gambar 2. 9
Kerangka Pikir Penelitian
2.8. Hipotesis Penelitian
Membran ultrafiltrasi digunakan untuk menghilangkan zat terlarut dengan
bobot molekul tinggi, koloid-koloid halus, mikroba, serta makromolekul terlarut
seperti protein dan polisakarida (Malleviale, 1996). Maka disusun hipotesis
penelitian berjudul “Pengolahan Air Minum Menggunakan Teknologi Ozon dan
Membran Ultrafiltrasi; Studi Kasus: Waduk Diponegoro Semarang” adalah
kombinasi ozon dan teknologi membran mampu menyisihkan parameter fisika,
kimia dan mikrobiologi pada parameter wajib yang masih melebihi baku mutu air
minum dari air Waduk Diponegoro.
III-1
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tujuan Penelitian Secara Operasional
Tujuan penelitian ini digunakan untuk mempermudah penyampaian tujuan
penelitian. Tujuan operasional ini menjelaskan secara lengkap tujuan penelitian dan
membimbing langkah selajutnya. Tujuan operasional dari penelitian ini dapat
dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3. 1
Tujuan Operasional Penelitian
Tujuan Operasional
Menganalisis Karakteristik air Waduk Pendidikan Diponegoro
Menganalisis Pengaruh waktu kontak ozon terhadap parameter Warna, COD,
BOD, TSS, Kekeruhan pada Teknologi Ozon
Menganalisis Pengaruh waktu kontak ozon terhadap parameter Warna, COD,
BOD, TSS, Kekeruhan pada kombinasi Teknologi Ozon dan UF
Menganalisis Pengaruh konsentrasi umpan terhadap kinerja proses integrasi
ozon dan UF
Menganalisis Pengaruh jenis air umpan terhadap kinerja proses integrasi ozon
dan UF
Menganalisis total coliform pada air waduk
Menganalisis morfologi membran baik sebelum dan setelah digunakan untuk
filtrasi serta dengan kontak ozon atau tanpa kontak ozon
Variabel
Penelitian
Variabel Bebas Variasi waktu kontak injeksi ozon (0, 5, 10, 15
menit) Variabel Terikat Konsentrasi permeat hasil pengolahan Variabel
Kontrol Tekanan ozon (1 atm) dan flowrate ozon (1 L/menit)
Jenis Data yang Digunakan Data Primer dan Data Sekunder
Metode Pengujian dan analisa di reaktor ozon, Laboratorium
serta Studi Pustaka
Sumber Data Pengujian dan analisa di reaktor ozon, Laboratorium
serta Literatur Jurnal, Tugas Akhir, Buku, dll
Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Variabel Bebas (Independent Variable)
Variabel bebas merupakan variabel yang mempengaruhi atau menjadi sebab
perubahan atau timbulnya variabel dependen (variabel terikat). Variabel bebas
III-2
pada penelitian ini adalah variasi waktu kontak ozon masing-masing (0, 5, 10,
15 menit).
2. Variabel Terikat (Dependent Variable)
Variabel terikat merupakan variabel yang dipengaruhi atau yang menjadi
akibat karena adanya variabel bebas. Variabel terikat pada penelitian ini adalah
konsentrasi permeat pada hasil pengolahan teknologi ozon dan membran
ultrafiltrasi.
3. Variabel Kontrol
Variabel kontrol adalah variabel yang digunakan sebagai kontrol, dimana
parameter ini harus dikontrol agar sesuai dengan nilai yang telah ditentukan.
Variabel kontrol dalam penelitian ini adalah Suhu yang digunakan untuk
membran ultrafiltrasi adalah (25-27)oC (Zhao et al, 2011), pH (6-8), tekanan (1
bar), Waktu kontak ozon 15 menit (Beltran, 2004) dan flowrate ozon (1
L/menit) (Kyu-Earn et al, 2006). serta untuk jenis membran yang digunakan
adalah membran ultrafiltrasi.
3.2. Waktu dan Tempat Penelitian
Waktu penelitian dilaksanakan selama 4 (empat) bulan, yaitu bulan Maret–
Juni 2017. Penelitian dilakukan di 3 lokasi berbeda yang dibagi atas pengambilan
sampel di Waduk Pendidikan Diponegoro, uji menggunakan teknologi ozon dan
membran di Laboratorium Membrane Research Center UPT Laboratorium
Terpadu, Sedangkan lokasi uji kualitas air dan pembuatan air baku sintetis di
Laboratorium Lingkungan Kampus Teknik Lingkungan Undip Semarang Jalan
Prof. H. Soedarto SH, Tembalang.
Gambar 3. 1
Lokasi Waduk Pendidikan Diponegoro
Sumber: Google earth, 2017
III-3
3.3. Metode Penelitian
3.3.1. Metode Pengumpulan Data
1. Data Primer
Data-data primer yang dibutuhkan yaitu data hasil analisis laboratorium untuk
karakteristik sampel air waduk, data observasi pada proses pengolahan air, data
dokumentasi penelitian. Data observasi diketahui dengan pengamatan langsung
terhadap proses pengolahan untuk mengetahui penurunan konsentrasi polutan
dalam air. Sedangkan data dokumentasi diambil dari metode pengamatan dengan
cara mendokumentasikan penelitian dari awal hingga akhir sebagai bukti
penelitian. Data uji pendahuluan telah didapatkan dan diujikan sesuai dengan SNI
6989 Tahun 2009 dengan judul Air dan Air limbah. Metode uji pendahuluan
dijelaskan dalam tabel 3.2.
Tabel 3. 2
Metode Uji Pendahuluan
No. Parameter Acuan Metode Uji
1. Total
Kromium
SNI
6989.17:2009
Metode ini untuk menentukan kandungan krom total dengan
alat spektrofotometer serapan atom-nyala (SSA) untuk
konsentrasi 0,2 -10mg/l dengan panjang gelombang 357,9
nm
2. Cadmium SNI
6989.16:2009
Metode ini untuk menentukan kandungan logam cadmium
dengan alat spektrofotometer serapan atom-nyala (SSA)
untuk konsentrasi 0,05-2 mg/l dengan panjang gelombang
228,9 nm
3. Nitrit SNI 06-6989.11-
2004
Metode ini menggunakan indikator larutan sulfanilamida dan
larutan NEDA kemudian di spektrofotometri
4. Nitrat SNI
06.2480:1991
Metode ini menggunakan indikator HCl 1M kemudian
larutan di spektrofotometri pada panjang gelombang 410nm
5. Warna SNI 6989.80-
2011
Cara uji dilakukan dengan spektrofotometri (pengukuran true
colors) berdasarkan Hukum Beers
6. Kekeruhan SNI 06-6989.25-
2005
SNI 06-6989.25-2005 Cara uji ini dilakukan dengan alat
turbidimeter
III-4
No. Parameter Acuan Metode Uji
7. Besi SNI
6989.4:2009
Metode ini digunakan untuk penentuan logam besi (Fe) total
dan terlarut dalam air dan air limbah secara spektrofotometri
serapan atom-nyala (SSA) pada kisaran kadar Fe 0,3 mg/L
sampai dengan 10 mg/L dengan panjang gelombang 248,3
nm.
8. Kesadahan SNI 06-6989.12-
2004
Metode ini menggunakan indikator pH 10, KCN 10%, EBT
dan larutan EDTA 1/28 N
9. Khlorida SNI
6989.19:2009
Metode pegujian kadar khlorida didalam air menggunakan
indikator HNO3pekat, K2CrO4, ZnO dan larutan AgNO3
Kemudian dihitung dengan perhitungan kurva kalibrasi
10. Mangan SNI
6989.5:2009
Cara uji kandungan logam mangan dalam air menggunakan
spektrofotometri serapan atom-nyala (SSA) untuk
konsentrasi 0,1 – 10 mg/l mangan degan panjang gelombang
279,5 nm
11. pH SNI 06-6989.11-
2004 Cara menguji derajat keasaman (pH) mengunakan pHmeter
12. Seng SNI
6989.7:2009
Metode uji parameter logam seng (Zn) menggunakan
spektrofotometri serapan atom-nyala (SSA) pada kisaran
kadar Zn 0,05 – 2,0 mg/l dengan panjang gelombang 213,9
nm
13. Sulfat SNI 6989.20:
2009
Cara uji parameter Sulfat dilakukan dengan indikator larutan
salt acid dan kristal BaCl2 Kemudian di turbidimetri dengan
tebal kuvet 2,5 – 10 cm untuk kadar sulfat sebanyak 1-40
mg/l
14. Tembaga SNI
6989.6:2009
Metode uji kandungan logam tembaga (Cu) dalam air sampel
dengan menggunakan spektrofotometri serapan atom-nyala
(SSA) pada kirasan kadar Cu 0,2-10 mg/l dengan panjang
gelombang 324,7 nm
15. Ammonia SNI 19-7119.1-
2005
Cara uji ammonia menggunakan indikator larutan nessler dan
garam seignette kemudian larutan uji di spektrofotometri
dengan panjang gelombang 420nm
III-5
No. Parameter Acuan Metode Uji
16. COD SNI 6989.2:
2009
zat organik melalui tes COD ini dalam keadaan asam dalam
1 liter air dalam keadaan asam dengan menggunakan
oksidator K2Cr2O7 selama 2 jam pada suhu 150OC.
17. BOD SNI 6989.72:
2009
Pengujian dilakukan untuk mengetahui mg oksigen yang
dibutuhkan untuk menguraikan zat organik secara
biokimiawi dalam 1 liter air selama pengeraman 5 x 24 jam
pada suhu 20OC.
18. TSS SNI 06-6989.27:
2005
Cara uji TSS dengan menyaring sampel pada kertas saring
kemudian wadah kertas saring dan kertas saring dioven pada
suhu 105oC dan kemudian diukut beratnya
2. Data Sekunder
Data-data sekunder yang dibutuhkan yaitu literatur-literatur berupa buku
pedoman, baku mutu Permenkes Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010 tentang
Persyaratan Kualitas Air Minum, PP Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan
Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, data nilai Fluks dan Penurunan,
laporan Tugas Akhir terdahulu, dan jurnal–jurnal penelitian terdahulu.
3.3.2. Prosedur dan Cara Kerja
3.3.2.1. Teknik Pengambilan Sampel
A. Persiapan Alat dan Bahan
Alat dan Bahan yang digunakan adalah:
Alat :
1. Satu Unit Alat filtrasi ozon
2. pH meter (Merck, Germany)
3. TDS meter dari HM Digital USA
4. Water Grab Sampling
5. Flowmeter (Alat pengukur debit air)
6. Jerigen
7. Kertas saring dengan diameter 0,45 mikron
8. Botol kaca untuk pengujian parameter mikrobiologi
III-6
9. Peralatan gelas laboratorium untuk uji laboratorium
10. Neraca analitik
11. Magnetic Stirer (IKA WERKE, China) sebagai pengaduk Larutan
12. Oven, Desikator, COD reaktor, BOD inkubator, Turbidimeter tipe Mircro
TPW2000
13. Spektrofotometer (Genesys 10S UV-Vis, Thermo Scientific USA) dengan
ketelitian 0,001 untuk alat analisis kualitas air
14. Scanning Electron Microscopy / SEM (JOEL tipe JSM-6701F,Jepang)
15. Fourier Transform-Infrared Spectroscopy/ FTIR (Perkin Elmer Spectrum
Version 10.4.00, United Kingdom)
Bahan :
1. Larutan Air Baku sintetis:
- Pottasium Hydrogen Pthtalate atau KHP (C8H5KO4) (Merck,
Germany) untuk parameter COD dan BOD
- Potassium Hexachloro Platinate atau larutan induk warna (K2PtCl6)
(Merck, Germany) untuk membuat parameter Warna
- Aluminium Silikat Hidrat atau Kaolin (Al2O3.2SiO4.2H2O) (Merck,
Germany) untuk parameter TSS dan kekeruhan
2. Aquadest dari Laboratorium Mer-C (Membrane Research Center)
3. Gas Ozon
4. Modul Membran Ultrafiltrasi GR 60 PP Polysulfone 25 kDa (Danish
Separation System, AS)
5. Membran Mikrofiltrasi TM 200 DuraPES Membrana untuk pembersihan
unit alat filtrasi membran dan ozon
B. Rangkaian Alat
Rangkaian alat yang digunakan pada penelitian ini sesuai dengan penelitian
sebelumnya digambarkan pada Gambar 3.2. Munggaran (2015)
III-7
Gambar 3. 2
Rangkaian alat kombinasi ozon dan membrane
(a) wadah umpan, (b) pompa membran, (c) pressure gate, (d) modul
membran, (e) penampung permeat, (f) compressor, (g) ozon
generator, (h) ozon flow meter.
Sumber : Mungaran, 2015
Keterangan pompa membran:
Pompa DENG YUAN–Diaphragm dengan spesifikasi
a. Nominal Flow Rate : 0,6 LPM
b. Max Inlete Pressure : 80 PSfi
c. Voltage : 24 VDC
C. Metode Pengambilan Sampel
Sampling air permukaan diambil pada Waduk Pendidikan Diponegoro,
Semarang. Berikut adalah langkah pengambilan air baku berdasarkan SNI
6989.57:2008 tentang Metoda Pengambilan Contoh Air Permukaan:
1. Menentukan lokasi sampling dan menyiapkan seluruh peralatan untuk
sampling air permukaan
2. Seluruh alat dikalibrasi terlebih dahulu
3. Bersihkan alat penampung air (Jerigen) dengan air permukaan sebanyak tiga
kali dan membersihkan mulut jerigen agar air sampel terhindar dari
kontaminan
4. Mengambil air permukaan sebanyak 5 L dengan water grab sampling dan
hindarkan terjadinya turbulensi serta gelembung udara selama pengambilan
5. Memasukkan air sesuai wadah peruntukan analisis (botol kaca dan jerigen)
III-8
6. Melakukan segera pengujian suhu, kekeruhan dan pH yang dapat berubah
secara cepat dan tidak dapat diawetkan dengan alat TDS meter dan pH meter
7. Melakukan pendataan koordinat titik pengambilan air
8. Pengaweran untuk sampel secara fisika dilakukan dengan pendingiann pada
suhu 4oC atau dengan menambahkan es batu pada cooling box sedangkan
pengawetan secara kimia dilakukan dengan penambahan H2SO4 pekat (untuk
COD) kedalam jerigen sampai pH<2
9. Contoh air siap untuk dianalisis.
3.3.2.2. Teknik Pengumpulan Data
Berikut adalah teknik pengumpulan data penelitian dengan melakukan
Prosedur pengujian fluks membran ultrafiltrasi dengan kombinasi ozon. Ozone
dihasilkan dari oksigen yang dialirkan pada lampu ultraviolet yang dikombinasikan
dengan Electronic Ballasts for UV lamPSf seri PW 5-425-40 produksi X-Troy.
1. Mencetak membran menggunakan alat pencetak membran diameter 4,2 cm.
2. Merendam membran yang sudah dicetak dalam akuades selama 30 menit untuk
menghilangkan kontaminan yang menempel pada permukaan membran.
3. Menyalakan Ozon generator dengan menarik tuas ozon, setelah ozon terisi
penuh, mematikannya
4. Melakukan kompaksi membran menggunakan unit membran selama 30 menit
dengan tekanan 1,5 bar yang bertujuan untuk menstabilkan struktur pori
membran dengan akuades.
5. Menginjeksikan ozon pada wadah umpan sesuai variasi waktu kontak yang
diinginkan dengan cara menggeser tuas berwarna merah dan mengatur flowrate
ozonnya, kemudian mematikannya
6. Menurunkan tekanan ke tekanan operasi (UF = 1,5 bar) untuk melakukan
pengukuran fluks awal (Jo) menggunakan umpan akuades pada menit ke-10
dengan cara menampung permeat pada wadah kosong yang sudah diketahui
bobotnya selama 2 menit. Setelah selesai, alat dimatikan dan akuades diganti
dengan umpan yang akan diuji
III-9
7. Memasukkan sampel uji ke wadah umpan, tutup dengan rapat. Kemudian
sambungkan saluran ozon kedalam wadah umpan
8. Menyalakan kompresor ozonizer, kemudian mengatur flowrate sebesar 1,0
L/menit selama 5 menit, 10 menit dan 15 menit dalam waktu yang berbeda-
beda terhadap variasi umpan.
9. Mematikan flowrate matter, Melakukan filtrasi dengan cara mengalirkan
larutan sampel selama 3 jam.
10. Pengujian fluks (J) dilakukan dengan menampung dan menimbang permeat
setiap 10 menit sekali dengan menggunakan wadah yang sudah diketahui bobot
kosongnya selama 1-2 menit.
11. Membuat grafik profil fluks ternormalisasi (J/Jo) terhadap waktu untuk
mengetahui fenomena perubahan fluks yang terjadi selama filtrasi.
12. Melakukan uji kualitas air parameter tertentu dari permeat akhir yang
diperoleh.
3.3.2.3. Teknik Pengolahan dan Analisis Data
A. Teknik Pengolahan Data
1. Teknik Pengujian Kualitas Air
1) Warna
Pengujian Warna secara spektrofotometri sesuai dengan SNI 6989.80:2011.
Berikut adalah langkah-langkah pengujian warna:
a. Menganalisa contoh uji dilakukan sebelum 24 jam, bila tidak contoh uji
disimpan pada suhu 4oC ± 2oC selama maksimal 48 jam
b. Mengkondisikan contoh uji sampai suhu kamar
c. Mengatur pH contoh uji hingga 7 dengan menambahkan HCL atau NaOH
d. Mencuci kertas saring berpori 0,45 µm dan penyaring dengan melewatkan
sekurang-kurangnya 50 mL air bebas mineral
e. Menyaring contoh uji, buang 25 mL filtrat pertamanya, tampung kira-kira 50
mL filtrat selanjutnya
f. Contoh uji siap diukur dengan alat spektrofotometri dengan serapan 465 nm
III-10
g. Mencatat hasil, plotkan terhadap unit Pt-Co dan buat kurva kalibrasi serta
tentukan persamaan garis lurusnya
h. Cara menghitung parameter warna
𝐾𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝐶𝑂𝐷 =𝑌 (𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑎𝑛𝑠𝑖)−𝑏
𝑎 (3-1)
Keterangan,
a = titik potong garis regresi dengan sumbu Y pada kurva kalibrasi
b = kemiringan/slope pada kurva kalibrasi
i. Melakukan hal yang sama untuk pengujian duplo
2) COD
Pengujian COD sesuai dengan SNI 06-6989.3-2004 ‘Cara Uji Kebutuhan
Oksigen Kimiawi (KOK) dengan Refluks Tertutup secara Spektrofotometri’.
Berikut adalah langkah-langkah pengujian COD :
a. Menyaring sampel dengan kertas saring 0,45 mikron
b. Memipet 2,5 ml sampel ke dalam tabung reaksi
c. Menambahkan 1,5 ml larutan low digestion solution COD dan 3,5 ml larutan
pereaksi H2SO4 ke dalam tabung reaksi
d. Menutup tabung dan mengocok perlahan hingga homogen
e. Memasukkan tabung ke dalam COD reaktor yang diatur pada suhu 105oC
selama 2 jam
f. Mendinginkan tabung reaksi pada beker glass yang diberi air suling. Jika perlu,
saat pendinginan tutup rabung dibuka untuk mencegah adanya tekanan gas
g. Menunggu suspensi mengendap dan memastikan bagian yang akna diukur
benar-benar jernih
h. Mengukur sampel pada panjang gelombang yang telah ditentukan yaitu 420
nm untuk konsentrasi COD<90 mg/L
i. Melakukan hal yang sama untuk pengujian duplo
j. Menghitung kadar COD menggunakan kurva kalibrasi
𝐾𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝐶𝑂𝐷 =𝑌 (𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑎𝑛𝑠𝑖)−𝑏
𝑎 (3-2)
Keterangan,
a = titik potong garis regresi dengan sumbu Y pada kurva kalibrasi
III-11
b = kemiringan/slope pada kurva kalibrasi
3) BOD
a. Menyiapkan 2 buah botol DO, tandai masing-masing botol dengan notasi
A1,A2
b. Memasukkan larutan contoh uji ke dalam masing-masing botol DO, sampai
meluap, kemudian tutup masing-masing botol secara hati-hati untuk
menghindari terbentuknya gelembung udara
c. Melakukan pengocokan beberapa kali, kemudian tambahkan air bebas mineral
pada sekitar mulut botol DO yang telah ditutup
d. Menyimpan botol A2 kedalam lemari inkubator 20oC ± 1oC selama 5 hari
e. Melakukan pengukuran oksigen terlarut terhadap larutan dalam botol A1
dengan metoda titrasi secara iodometri (modifikasi Azida) sesuai SNI 06-
6989.14-2004. Hasil pengukuran merupakan nilai oksigen terlarut nol hari
(A1). Pengukuran oksigen terlarut pada nol hari harus dilakukan paling lama
30 menit setelah pengenceran
f. Mengulangi poin e untuk botol A2 yang telah diinkubasi 5 hari±6 jam. Hasil
pengukuran yang diperoleh merupakan nilai oksigen terlarut 5 hari (A2)
g. Melakukan pengerjaan butir 1 sampai f untuk penetapan blanko dengan
menggunakan larutan pengencer tanpa contoh uji. Hasil pengukuran yang
diperoleh merupakan nilai oksigen terlarut nol hari (B1) dan nilai oksigen
terlarut 5 hari (B2)
(3-3)
Keterangan:
BOD5 = Nilai BOD5 contoh uji (mg/L)
A1 = Kadar oksigen terlarut contoh uji sebelum inkubasi (0 hari, mg/L)
A2 = Kadar oksigen terlarut contoh uji setelah inkubasi (5 hari, mg/L)
B1 = Kadar oksigen terlarut blanko sebelum inkubasi (0 hari, mg/L)
B2 = Kadar oksigen terlarut blanko setelah inkubasi (5 hari, mg/L)
VB = Volume suspensi mikroba (mL) dalam botol DO blanko
III-12
Vc = Volume suspensi mikroba dalam botol contoh uji (mL)
P = Perbandingan volume contoh uji (V1) per volume total (V2)
4) TSS
Pengujian TSS sesuai dengan SNI 06-6989.3-2004 ‘Air dan Air Limbah Bagian
3: Cara Uji Padatan Tersuspensi Total (Total Suspended Solid, TSS) secara
gravimetri’. Berikut adalah langkah-langkah pengujian TSS :
a. Melakukan penyaringan dengan peralatan vakum. Basahi saringan dengan
sedikit air suling
b. Mengaduk contok uji dengan pengaduk magnetik untuk memperoleh contoh
uji yang lebih homogen
c. Pipet contoh uji dengan volume tertentu, pada waktu contoh diaduk dengan
pengaduk magenik
d. Cuci kertas saring dengan 3x10 mL air suling, biarkan kering sempurna dan
lanjutkan penyaringan dengan vakum selama 3 menit agar diperoleh
penyaringan sempurna.
e. Pindahkan kertas aring secara hati-hati dari peralatan penyaring dan pindahkan
ke wadah timbang aluminium sebagai penyangga. Jika digunakan cawan
Gooch pindahkan cawan dari rangkaian alatnya
f. Keringkan dalam oven setidaknya selama 1 jam pada suhu 103oC sampai
dengan 105oC, dinginkan dalam desikator untuk menyeimbangkan suhu dan
timbang.
g. Ulangi tahapan pengeringan, pendinginan dalam desikator dan lakukan
penimbangan sampai diperoleh berat konstan atau sampai perubahan berat
lebih kecil dari 4% terhadap penumbangan sebelumnya atau lebih kecil dari 0,5
mg dan melakukan hal yang sama untuk pengujian duplo
h. Menghitung dengan rumus berikut:
(3-4)
Keterangan :
A = Berat kertas saring + residu kering (mg)
B = Berat kertas saring (mg)
III-13
5) Kekeruhan
Cara uji ini dilakukan dengan alat turbidimeter sesuai dengan SNI 06-6989.25-
2005 menggunakan Turbidimeter MircroTPW2000. Prinsip pengujian yaitu dengan
mengukur kekeruhan dalam air berdasarkan pengukuran intensitas cahaya yang
dipendarkan oleh zat-zat tersuspensi dalam air. Berikut langkah-langkah pengujian
Kekeruhan :
a. Memasukkan sampel air sebanyak 10 ml ke dalam kuvet, kemudian ditutup
b. Menekan tombol ON/OFF untuk menghidupkan alat
c. Memasukkan kuvet ke holder (tempat kuvet pada alat)
d. Menekan tanda enter pada alat dan pembacaan dapat dilihat pada layar(NTU).
2. Teknik Analisis Data
a) Volume Permeat
Berat permeat didapat dari bobot wadah yang terisi sampel diselisih dengan
bobot wadah kosong, kemudian dikalikan dengan massa jenis air (𝝆 𝒂𝒊𝒓=1000
gr/L)
b) Luas Membran
Bentuk membran yang digunakan adalah lingkaran, oleh karena itu untuk
menghitung luasannya dengan mengalikan pi dengan jari-jari lingkaran kuadrat
(𝐴 = 𝜋𝑟2)
c) Permeabilitas
Fluks atau koefisien permeabilitas, dimana jumlah volume permeat yang
menembus satuan luas membran dalam waktu tertentu dengan adanya gaya
dorong dalam hal ini berupa tekanan. Dirumuskan seperti 3-5 (Mulder, 1996)
𝐽 =𝑉
𝐴 ×𝑡 (3-5)
Keterangan:
J = Fluks (L/m2.jam)
V = Volume permeat (mL)
A = Luas permukaan membran (m2)
t = Waktu (Jam)
III-14
Permeabilitas merupakan ukuran kecepatan dari suatu spesi atau konstituen
menembus membran. Seperti pada rumus 3-6
𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡𝑎𝑠 = 𝐽
𝑃𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 (3-6)
Keterangan :
J = Fluks permeate (L/m2.jam)
P = Tekanan Operasi (Kg/cm2)
d) Selektivitas
Selektivitas dalam suatu membran adalah ukuran kemampuan membran
untuk menahan suatu senyawa tertentu dirumuskan seperti 3-7
𝑅 = 1 − 𝐶𝑝
𝐶𝑓 × 100% (3-7)
Dengan:
R = Koefisien penurunan (%)
Cp = Konsentrasi zat terlarut dalam permeat
Cf = Konsentrasi zat terlarut dalam umpan
e) Scanning Electron Microscope (SEM)
Scanning Electron Microscope (SEM) adalah salah satu teknik berbasis
mikroskop elektron untuk melihat morfologi dan struktur membran.
f) Fourier Transform Infrared (FTIR)
Analisis FTIR merupakan salah satu jenis karakterisasi yang digunakan
untuk mendeteksi adanya suatu gugus fungsi pada membran.
B. Teknik Analisis Data
Data yang telah dikumpulkan kemudian dianalisis dan hadil analisis tersebut
dimasukan ke dalam kesimpulan penelitian. Bertujuan untuk menyusun dan
menganalisis data yang sudah diperoleh dari data penelitian. Tahap analisis data ini
terdiri dari tiga tahapan yaitu :
1. Persiapan
Persiapan yang dimaksud adalah berupa kegiatan pengecekan kelengkapan data
yang dibutuhkan.
2. Tabulasi
III-15
Pada tahap ini dilakukan pemindahan yang telah terkumpul kedalam software
baik microsoft excel maupun microsoft word, kemudian memastikan semua data
telah terisi dengan benar sampai bentuk penyajian data berupa angka, tabel dan
grafik/gambar.
3. Penerapan data sesuai dengan pendekatan
Penelitian ini menggunakan penelitian eksperimental dengan pendekatan
penelitian yang diterapkan adalah pendekatan kuantitatif. Pendekatan ini
berdasarkan karena hasil dari penelitian ini yang merupakan hasil dari
pengukuran sehingga data yang dihasilkan berupa angka-angka.
3.3.2.4.Penarikan Kesimpulan
Kesimpulan adalah pembuktian terhadap hipotesis dengan hasil penelitian
yang ada di Bab 1. Terdiri dari pengaruh kontak ozon terhadap hasil penelitian, nilai
fluks, nilai presentase penurunan, pengaruh dari besar kecilnya konsentrasi umpan,
serta pengaruh jenis air terhadap hasil penelitian.
3.4.Diagram Alir Penelitian
III-16
Gambar 3. 3
Diagram Alir Penelitian
Mulai
Persiapan Bahan :
1. Air baku Waduk Pendidikan
Diponegoro
2. Akuades
Persiapan Perizinan
Persiapan Alat :
1. Unit Filtrasi Teknolgi Ozon dan
Membran Ultrafiltrasi
2. FTIR, SEM, Spektrofotometer
3. Jerigen
4. Flowmeter (alat pengukur debit air)
5. TDS meter, pH meter
6. Water Grab Sampling
Penelitian dilakukan dengan air waduk sintetis dengan alat unit filtrasi ozon
dan membran ultrafiltrasi.
Analisis data dan Pembahasan
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Studi
Literatur
Tahap
Persiapan
Tahap
Pelaksanaan
Analisis data
Persiapan
Variabel Kontrol
1. Suhu (25-27o C)
2. pH (6-8)
3. Tekanan
4. Flowrate Ozon
Variabe Terikat
(Variabel Uji)
1. Kadar Parameter Fisika
2. Kadar Parameter Kimia
3. Kadar Parameter
Mikroorganisme
Variabel Bebas
1. Waktu kontak ozon
Pelaksanaan Penelitian
IV-1
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1. Karakteristik Air Waduk Pendidikan Diponegoro
Uji karakteristik air dilakukan untuk mengetahui konsentrasi parameter
yang ada pada air baku Waduk Pendidikan Diponegoro Semarang. Sampel air
diambil pada musim hujan dengan penimbangan 3 hari sebelumnya tidak terjadi
hujan yang dilaksanakan pada 7 maret 2017. Karakteristik air baku ini akan
dijadikan sebagai acuan dalam pembuatan air baku waduk sintetis. Karakteristik air
baku waduk dibandingkan dengan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 492 Tahun
2010 tentang baku mutu air minum dan Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun
2001 ditunjukkan pada Tabel 4.1.
Bedasarkan hasil uji karakteristik air baku Waduk Pendidikan Diponegoro
diketahui terdapat parameter-parameter yang belum memenuhi standar baku mutu
air minum, diantaranya adalah Total coli, Fecal coli, Ammonia, BOD, Warna,
COD, TSS dan Kekeruhan. Parameter TSS dan kekeruhan cenderung tinggi
dikarenakan pengambilan sampel dilakukan pada musim hujan, mengakibatkan
aliran air dari Sungai Krengseng mengandung limbah domestik, sampah, pasir,
kerikil maupun run off dari air hujan disekitar Sungai Krengseng. Sedangkan warna
dan COD pada uji kualitas air juga belum memenuhi baku mutu dapat disebabkan
oleh adanya bahan-bahan tersuspensi atau dapat juga diakibatkan oleh adanya
bahan-bahan organik terlarut (Sutrisno, 2002). Kualitas air baku Waduk Pendidikan
Diponegoro masih jauh dari standar air bersih sehingga diperlukan pengolahan agar
dapat dimanfaatkan untuk air bersih maupun air minum.
IV-2
Tabel 4. 1
Karakteristik Air Baku Waduk Pendidikan Diponegoro
NO PARAMETER SATUAN KONSENTRASI BAKU
MUTU INLET TENGAH OUTLET 1
MIKROBIOLOGI *
E Coli Jumlah per
100 ml sampel 46300 24300 40100 0
Total Koliform Jumlah per
100 ml sampel 62300 24500 45700 0
2
KIMIA ANORGANIK * Arsen mg/l - - - 0,01 Fluorida mg/l 0,21 - - 1,5 Total Kromium mg/l 0 0 0 0,05 Kadmium mg/l 0 0 0 0,003 Nitrit mg/l 0,368 0,207 0,311 3 Nitrat mg/l 21,365 11,925 23,135 50 Sianida mg/l 0,001 - - 0,07 Selenium mg/l - - - 0,01
3
FISIK * Bau Tidak berbau Warna TCU 16,895 28,695 32,629 15 TDS mg/l 172 166 179 500 Kekeruhan NTU 221,2 151,81 186,77 5 Rasa Tidak berasa
Suhu °C 29,4 28,9 29 Suhu udara ± 3
4
KIMIAWI * Aluminium mg/l 0 0 0 0,2 Besi mg/l 0 0 0 0,3 Kesadahan mg/l 250 196,429 271,429 500 Khlorida mg/l 0 0 0 250 Mangan mg/l 0 0 0 0,4 pH 7,76 7,81 7,64 6.5-8.5 Seng mg/l 0 0 0 3 Sulfat mg/l 1,201 0,915 0,621 250 Tembaga mg/l 0,132 0,126 0,112 2 Ammonia mg/l 1,878 1,883 1,623 1,5
5 Parameter Tambahan **
COD mg/l 39,384 22,26 42,85 10
BOD mg/l 15,29 9, 73 20,45 2
TSS mg/l 296,7 222,14 281,1 50
Keterangan
Baku mutu berdasarkan:
*) Permenkes 492 Tahun 2010
**) PP No 82 Tahun 2001
Warna Biru = Parameter yang melebihi baku mutu
IV-3
Konsentrasi pada karakterisasi air selanjutnya digunakan sebagai acuan
dalam pembuatan air waduk sintetis. Dimana penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui penurunan pengolahan dari teknologi ozon dan membran ultrafiltrasi
25 KDa dengan menggunakan umpan air waduk sintetis atau buatan masing-masing
parameter. Parameter yang digunakan hanya parameter dengan konsentrasi tinggi
yaitu parameter Warna, COD, BOD, TSS dan Kekeruhan. Tujuan dari penggunaan
air waduk sintetis adalah untuk menghindari terbentuk atau masuknya pengotor lain
yang dapat mempengaruhi kinerja dari membran. Air baku sintetis dibuat
menggunakan 0,85 g kaolin dilarutkan dalam 1 L air akuades untuk mewakili
konsentrasi TSS 300 mg/L dan kekeruhan 221 NTU, kemudian dibuat parameter
COD sintetis 1000 mg/L sesuai SNI 6989.2:2009 tentang cara uji COD dalam air
dengan melarutkan 0,425 g Kalium Hidrogen Phtalate (KHP) dalam 1 L air
akuades, selanjutnya dibuat parameter warna sintetis sesuai SNI 6989.80-2011
dengan melarutkan 0,064 g larutan induk warna dalam 1 L air akuades yang
mewakili nilai 32,63 unit Pt-co.
4.2. Pengaruh waktu kontak ozon terhadap parameter warna, COD,
BOD, TSS, dan kekeruhan pada teknologi ozon
Pengolahan pendahuluan dengan teknologi ozon dapat menyisihkan
sebagian besar polutan, diantaranya dapat digunakan untuk proses menghilangkan
warna, bau, dan menguraikan senyawa organik (Beltran, 2004) sehingga dinilai
dapat mengurangi nilai fouling yang terjadi. Penelitian ini dilakukan analisis waktu
kontak ozon yang efektif untuk mepenurunan kontaminan menggunakan variasi
waktu kontak ozon 0 menit, 5 menit, 10 menit, 15 menit dan 30 menit dengan
flowrate 1 L/menit tiap waktu kontaknya. Tabel hasil uji dapat dilihat pada Tabel
4.2.
IV-4
Tabel 4. 2
Konsentrasi Larutan Sebelum dan Setelah Kontak dengan Ozon
Parameter Waktu Kontak
Ozon Konsentrasi Umpan (mg/l)
% penurunan Baku Mutu
(mg/l) Tunggal Awal Ozon
Warna
5 menit
32,63
33,42 28,70 14,13
15 TCU 10 menit 34,60 27,12 21,60 15 menit 32,24 24,76 23,18 30 menit 33,02 25,94 21,44
COD
5 menit
42,85
41,02 11,79 71,26
10 mg/L 10 menit 42,00 11,51 72,60 15 menit 42,56 8,70 79,57 30 menit 42,42 10,10 76,19
BOD
5 menit
20,45
21,93 12,31 43,87
2 mg/L 10 menit 22,16 10,47 52,75 15 menit 20,77 9,19 55,75 30 menit 21,11 10,12 52,06
TSS
5 menit
296,7
315 287 8,89
50 mg/L 10 menit 292,5 261 10,77 15 menit 297 253,5 14,65 30 menit 307 238 22,48
Kekeruhan
5 menit
221,2
220,4 191,6 13,07
5 NTU 10 menit 233 201,3 13,61 15 menit 221,7 187,25 15,54 30 menit 217 180,5 16,82
Keterangan :
- konsentrasi umpan tunggal adalah konsentrasi larutan per parameter tunggal sebelum dicampur
dengan larutan parameter lainnya
- Konsentrasi umpan awal adalah konsentrasi larutan umpan setelah dicampur apa dengan larutan
parameter lainnya
- Konsentrasi umpan ozon adalah konsentrasi larutan setelah dikontakkan dengan ozon
Waktu kontak ozon optimum untuk menyisihkan polutan terlihat dari
tingkat persen penurunannya, dimana parameter COD menunjukkan waktu kontak
ozon optimum yaitu kontak ozon 15 menit dengan penurunan sebesar 79,57%,
72,60% pada waktu kontak 10 menit, 71,26% pada waktu kontak 5 menit dan
76,19% pada waktu kontak 30 menit. Sama halnya pada parameter Warna dan BOD
menunjukkan waktu kontak ozon optimum terjadi pada menit ke-15. Berbeda
dengan parameter TSS dan Kekeruhan, dimana ozon tidak memiliki banyak
pengaruh karena polutan merupakan zat padatan.
Tabel 4.2 menunjukkan teknologi ozon cukup signifikan dalam menurunkan
COD dan BOD dengan nilai penurunan antara 50-70%. Tetapi teknologi ozon
kurang signifikan untuk menurunkan warna, kekeruhan, TSS terbukti dengan nilai
IV-5
persen penurunan masih di bawah 20%. Dimana semakin tinggi waktu kontak ozon
semakin meningkatkan nilai penurunan semua parameter baik COD, BOD, warna,
kekeruhan, dan TSS. Namun, tingginya kontak ozon (30 menit) justru menurunkan
penurunan dari hampir sebagian parameter kecuali TSS dan kekeruhan. Dapat
disimpulkan bahwa lamanya waktu kontak ozon tidak selamanya meningkatkan
penurunan parameter-parameter tersebut tetapi terdapat waktu kontak ozon
optimum di mana nilai penurunan maksimal dihasilkan. Hal ini terjadi karena
ozonasi langsung dan ozonasi tidak langsung bekerja efektif pada waktu kontak 15
menit. Dibuktikan dengan penelitian Beltran (2004) bahwa senyawa ozon akan
terlarut didalam air setelah 15 menit dari waktu ozonisasi, sehingga reaksi akan
berlangsung cepat selama ozonisasi berlangsung, hal ini akan mempercepat proses
degradasi kontaminan.
4.3. Pengaruh waktu kontak ozon terhadap parameter Warna, COD,
BOD, TSS, dan Kekeruhan pada kombinasi Teknologi Ozon dan UF
Perilaku ozon dalam mendegradasi bahan organik dipengaruhi oleh pH.
Pada pH rendah ozon akan bereaksi secara eksklusif dengan senyawa yang
memiliki gugus spesifik melalui reaksi selektif seperti elektrofilik, nukleofilik atau
reaksi tambahan dipolar (ozonasi langsung). Sedangkan pada kondisi normal, Ozon
akan terdekomposisi menghasilkan radikal OH yang merupakan oksidator kuat dan
bereaksi dengan senyawa organik dan anorganik pada air (ozonasi tidak langsung).
Ozonasi langsung dan tidak langsung terjadi pada pH 4-9 (Beltran, 2004), dimana
dalam penelitian ini pH dikontrol pada besaran 6-8 agar terjadi pemecahan
senyawa-senyawa organik menjadi lebih sederhana dengan kondisi optimum.
Penelitian dilanjutkan dengan filtrasi air baku sintetis dengan membran ultrafiltrasi
polysulfone (PSf) 25 kDa. Polimer Polysulfone yang digunakan memiliki
ketahanannya terhadap panas hingga 75oC, pH antara 1-13, tekanan 1-10 bar,
memiliki sifat hidrofobik dan kekuatan mekaniknya yang baik (Osada et al, 1992).
Pengujian diawali dengan uji kompaksi yaitu dengan melewatkan air bebas
mineral (akuades) sebagai umpan selama 30 menit menggunakan tekanan yang
lebih tinggi dari tekanan operasi. Uji kompaksi bertujuan untuk menguji ketahanan
IV-6
membran. Kemudian menghitung nilai fluks awal (Jo) dengan menampung permeat
selama 2 menit. Kemudian dilakukan filtrasi pada tekanan operasi 1 bar selama 180
menit dengan penampungan permeat setiap 10 menit sekali dengan waktu tampung
2 menit(Jw), hal ini bertujuan mengetahui kualitas permeat, tingkat penurunan dan
melihat kecendrungan penurunan nilai fluks.
Pada penelitian ini, air baku sintetis dengan pH 6-8 dilewatkan membran
ultrafiltrasi polysulfone (PSf) 25 kDa dengan tekanan 1 bar. pH dikontrol pada
besaran 6-8 agar terjadi pemecahan senyawa-senyawa organik menjadi lebih
sederhana dengan kondisi optimum sebagaimana disampaikan oleh Beltran (2004)
bahwa ozonasi langsung dan tidak langsung terjadi pada pH 4-9. Gambar 4.1
menunjukkan hasil uji normalitas fluks dengan waktu filtrasi pada berbagai variasi
waktu kontak.
Gambar 4. 1
Hasil Uji Normalitas Fluks Spesifik dengan Variasi Waktu Kontak Ozon
Nilai normalitas fluks spesifik (Jw/Jo) merupakan perbandingan fluks awal
(Jo) dengan fluks setelah dilakukan filtrasi (Jw). Pada gambar 4.1., Normalitas fluks
(Jw/Jo) yang dihasilkan semakin lama semakin menurun, sehingga terprediksi
bahwa heterogenitas pori membran berkurang dan ada zat yang tertahan oleh
membran (rentetate) yang ditunjukan dengan besaran nilai normalitas fluks
spesifik. Penurunan Jw/Jo secara signifikan terjadi pada waktu filtrasi 10 menit
pertama, 0,8208 pada waktu kontak ozon 5 menit, meningkat menjadi 0,8495 pada
0,4
0,6
0,8
1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Jw
/ J
o
Waktu (menit)
5 menit 10 menit 15 menit 30 menit
pH = 6-8, P = 1 bar
IV-7
waktu kontak ozon 10 menit, meningkat signifikan menjadi 0,8853 pada waktu
kontak ozon 15 menit, dan menurun menjadi 0,842 pada waktu kontak ozon 30
menit. Trend ini secara keseluruhan hampir sama sampai 180 menit waktu filtrasi
di mana semakin tinggi waktu kontak ozon maka semakin meningkat Jw/Jo kecuali
pada waktu kontak paling tinggi 30 menit. Hal ini menandakan bahwa waktu kontak
ozon optimum dalam meningkatkan Jw/Jo adalah 15 menit. Reaktivitas senyawa
ozon dapat memecah molekul menjadi lebih sederhana (Suslow, 2004). Hal ini
menyebabkan ozon memecah molekul kontaminan menjadi lebih kecil, menjadikan
aliran crossflow lebih mudah menyapu deposit di atas permukaan membran
sehingga air dapat menetrasi lewat membran dan nilai fluks meningkat.
Permeat hasil uji pengolahan diujikan ke laboratorium Teknik Lingkungan
UNDIP untuk mengetahui tingkat penurunan dari setiap parameter dan konsentrasi
permeatnya. Pengujian dilakukan secara duplo agar didapat hasil yang sesuai.
Berikut adalah hasil uji dan tingkat penurunan permeat masing-masing parameter
pada tabel 4.3
Tabel 4. 3
Hasil Uji dan Tingkat Penurunan Permeat
Parameter Waktu
Kontak Ozon Konsentrasi Umpan (mg/l)
%Penurunan Baku Mutu Ozon UF+Ozon
Warna
5 menit 28,70 1,95 93,21
15 TCU 10 menit 27,12 1,56 94,26 15 menit 24,76 1,16 95,31 30 menit 25,94 1,57 93,96
COD
5 menit 11,79 0,97 91,78
10 mg/L 10 menit 11,51 0,69 94,03 15 menit 8,70 0,27 96,94 30 menit 10,10 0,83 91,80
BOD
5 menit 12,31 0,11 99,11
2 mg/L 10 menit 10,47 0,04 99,62 15 menit 9,19 0,01 99,89 30 menit 10,12 0,02 99,80
TSS
5 menit 287 0 100
50 mg/L 10 menit 261 0 100 15 menit 253,5 0 100 30 menit 238 0 100
Kekeruhan
5 menit 191,6 1,84 99,04
5 NTU 10 menit 201,3 1,22 99,39
15 menit 187,25 1,08 99,42
30 menit 180,5 1,8 99,00
IV-8
Bedasarkan tabel 4.3 Diatas, terlihat konsentrasi setiap pencemar
mengalami peningkatan penurunan dalam menyisihkan umpan air waduk sintetis
Waduk Pendidikan Diponegoro. Presentase penurunan pada waktu kontak ozon 5-
15 menit cenderung meningkat sehingga didapat tingkat penurunan tertinggi dari
pengolahan dengan waktu kontak 15 menit yaitu parameter warna 95,31%, COD
96,94%, BOD 99,89%, TSS 100% dan Kekeruhan sebesar 99,42%. Terbukti pada
waktu kontak ozon 30 menit menunjukkan penurunan tingkat penurunan yang
menunjukkan bahwa waktu kontak ozon tidak berbanding lurus terhadap tingkat
penurunan pengolahan (Beltran, 2004).
Selain itu data-data tersebut menunjukkan tingkat penurunan pada larutan
air waktu kontak ozon 15 menit lebih besar dibandingkan dengan tingkat penurunan
pada waktu kontak 10 menit ataupun 5 menit. Hal ini dikarenakan tingkat
penurunan nilai fluks air waduk sintetis yang lebih tinggi disebabkan oleh
perbedaan ukuran pori umpan. Senyawa TSS cenderung memiliki tingkat
penurunan 100%, dimana larutan air TSS dan kekeruhan yang dibuat dari serbuk
kaolin cenderung hidrofobik. Dimana bobot molekul TSS berkisar 200 mikrometer
sehingga mengakibatkan kontaminan tertahan diatas permukaan membran. Berbeda
dengan parameter COD, memiliki kisaran bobot molekul sebesar >200 kDa yang
mengakibatkan pori terblokir dan absorbsi kedalam permukaan membran sehingga
mengakibatkan penyumbatan pori dan meningkatkan retensi (Szymanka, 2014).
Selain itu, senyawa ozon yang telah membantu memecah molekul polutan besar
menjadi lebih kecil membuat parameter COD telah tersisih hingga 70% sehingga
zat organik lebih mudah disisihkan oleh membran ultrafiltrasi PSf 25 kDa. Dapat
ditarik kesimpulan bahwa profil fluks kontak ozon 15 menit mengakibatkan tingkat
penurunan yang lebih besar.
Fluks cenderung menurun dapat dikarenakan beberapa alasan yaitu zat
terlarut teradsorbsi di permukaan membran, zat terlarut tertahan dalam pori-pori
dan atau zat terlarut secara mekanis tertahan di permukaan membran (Osada et al,
1992). Dengan adanya penurunan fluks, diketahui perlunya ada perlakuan cuci
balik atau backwash untuk mengembalikan kondisi membran sehinggal optimal
kembali.
IV-9
Gambar 4. 2
Perbandingan Hasil Uji Normalitas Fluks Air Waduk Sintetis
Bedasarkan hasil pengujian pada Gambar 4.2 didapat tingkat penurunan tiap
parameter terus meningkat seiring penambahan kontak ozon hingga 15 menit.
Sedangkan untuk parameter COD dan BOD di waktu kontak ozon selama 30 menit
menurun. Hal ini menunjukkan bahwa waktu kontak ozon tidak mempengaruhi
tingkat penurunan kontaminan. Parameter COD memiliki tingkat penurunan yang
paling efektif, dapat menyisihkan hingga 79,57% COD pada waktu kontak ozon 15
menit. Pada parameter BOD terjadi penyisihan 55,75%. Selain itu filtrasi dengan
membran ultrafiltrasi PSf 25 kDa memberikan tingkat penurunan yang tinggi pula
pada parameter TSS, warna dan kekeruhan. TSS memiliki tingkat penurunan
tertinggi pada filtrasi dengan membran yaitu 100% diikuti dengan kekeruhan yang
tersisih sebanyak 99,00% dan warna 95,31%. Untuk parameter TSS terjadi
penyisihan optimal pada waktu kontak ozon 30 menit, hal ini disebabkan oleh
mengendapnya serbuk kaolin selama waktu kontak ozon sebelum dilakukan filtrasi
membran. Dapat disimpulkan tingkat penurunan dalam pengolahan membran
memiliki waktu kontak ozon optimal pada 15 menit.
Pada pengolahan, zat terlarut melewati membran kurang mudah daripada
pelarut (akuades), sehingga fluks cenderung menurun. Hal ini dapat dikarenakan
beberapa alasan yaitu (1) zat terlarut teradsorbsi di permukaan membran dan pori-
pori (adsorpsi primer); (2) zat terlarut tertahan dalam pori-pori (pemblokiran); (3)
zat terlarut secara mekanis tertahan di permukaan membran (Osada et al, 1992).
Adsorpsi dan pemblokiran primer terjadi ketika partikel terlarut memiliki jari-jari
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Jw/J
o
Waktu (Menit)
Waktu Kontak 15 menit
Tanpa kontak ozon
pH = 6-8, P = 1 bar
IV-10
konstan dan terserap di dalam pori-pori di membran. Sedangkan sieving terjadi
karena ukuran molekul dan ukuran pori yang berbeda secara signifikan, yang dapat
diatasi dengan aliran crossflow ataupun dengan pengolahan pendahuluan seperti
dalam penelitian ini dilakukan pengolahan pendahuluan menggunakan teknologi
ozon (Osada et al, 1992).
Trans Membran Pressure (TMP) pada penelitian ini dibatasi yaitu tidak
boleh lebih dari 1 bar. Akan tetapi TMP memegang peranan yang penting bagi laju
permeat pada proses filtrasi. Semakin tinggi TMP membran, maka semakin tinggi
pula fluks membran, namun hal ini memungkinkan rusaknya membran akibat
terkoyak dari tekanan yang tinggi. Sehingga pada penelitian ini diatur sebesar 1 bar
agar berfungsi optimal. Selain itu TMP juga dapat digunakan untuk mengetahui
apakah membran masih dapat berfungsi dengan baik atau tidak dalam mengolah air
(Osada et al, 1992).
4.4. Pengaruh konsentrasi umpan terhadap kinerja proses integrasi Ozon
dan UF
Pengujian menggunakan air waduk sintetis menggunakan membran
ultrafiltrasi PSF 25 kDa dengan nilai konsentrasi umpan yang terdiri dari parameter
warna sebesar 32,63 mg/L, COD sebesar 43 mg/L, BOD sebesar 20,45 mg/L, TSS
sebesar 296,7 mg/L dan kekeruhan sebesar 221,2 NTU pada kondisi pengujian
tekanan 1 bar dan flowrate 1 L/menit menghasilkan waktu kontak ozon optimal 15
menit yang ditunjukkan besaran nilai normalitas fluks spesifik. Dengan
diketahuinya waktu kontak ozon optimal, akan diketahui konsentrasi umpan
mempengaruhi efektifitas dari pengolahan. Sehingga dalam penelitian ini diuji
perbandingan konsentrasi COD dari 43 mg/L menjadi 150 mg/L dan konsentrasi
TSS dari 296,7 mg/L menjadi 404 mg/L.
Konsentrasi umpan yang lebih besar menyebabkan besaran fouling yang
lebih tinggi (Baker, 2004). Dimana penurunan profil fluks ternormalisasi (Jw/Jo)
pada 10 menit pertama dengan konsentrasi umpan COD sebesar 152,39 mg/L dan
TSS sebesar 404 mg/L terjadi penurunan sebesar 0,2136 lebih besar dibandingkan
pengujian awal dengan konsentrasi COD sebesar 43 mg/L dan TSS sebesar 296,7
IV-11
mg/L didapat penurunan 0,1147. Perbandingan nilai normalitas fluks spesifik dapat
dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4. 3
Nilai Normalisasi Fluks Spesifik dengan Pebedaan Konsentrasi
Keterangan:
- Air Umpan 1: Konsentrasi COD 42,56 mg/l, TSS 297 mg/l
- Air Umpan 2: Konsentrasi COD 152,39 mg/l, TSS 404 mg/l
Pada pengolahan, zat terlarut (umpan) melewati membran lebih sulit daripada
pelarut (akuades) ditunjukkan dengan nilai fluks yang cenderung menurun. Hal ini
terjadi karena ketika konsentrasi dalam larutan meningkat, viskositas dan
densitasnya juga meningkat. Perubahan sifat fisik ini tentu saja akan mempengaruhi
nilai fluks absolut sesuai dengan model perpindahan massa, namun konsentrasi
umpan yang lebih tinggi juga akan memperburuk fouling (Cheryan, 1986). Cara
yang paling efektif untuk meminimalkan pengotoran akan tergantung pada sifat
proses terjadinya fouling. Pada penelitian ini telah dilakukan pretreating ozonisasi,
hal ini adalah cara yang paling efektif untuk meminimalkan kondisi terbentuknya
fouling dari interaksi zat terlarut dengan membran. Dalam media cair, ozon
menghasilkan radikal bebas yang menginaktivasi mikroorganisme berupa hidrogen
peroksidan (HO2) dan hidroksil (OH-). HO2 dan OH- radikal adalah senyawa
oksidan yang dapat mengoksidasi senyawa organik dan bakteri (Kogelschatz,
1988). Reaksi pendegradasian akan berlangsung cepat selama ozonisasi
berlangsung, hal ini akan mempercepat proses degradasi kontaminan (Beltran,
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Jw/J
o
Waktu (menit)
Air Umpan 2
Air Umpan 1
pH = 6-8, P = 1
bar
IV-12
2004). Penurunan nilai fluks dapat diatasi dengan pengontrolan kondisi operasi
seperti suhu, kecepatan dan tekanan umpan (Cheryan, 1986). Dimana penelitian ini
telah menggunakan sistem aliran crossflow, mengatur suhu sesuai suhu ruang yang
berkisar pada 25-27oC, flowrate ozon 1 L/menit dan tekanan operasi yang diatur
sebesar 1 bar.
Setelah dilakukan pengujian dengan membran dan ozon, selanjutnya
permeat diujikan untuk mengetahui besaran penurunan dari pengolahan dengan
membran ultrafiltrasi PSf 25 kDa dan pengolahan pendahuluan dengan ozon. Hasil
tingkat penurunan ditunjukkan pada tabel 4.4
Tabel 4. 4
Tingkat Penurunan Umpan dengan Variasi Konsentrasi
Parameter Keterangan Konsentrasi (mg/l) Penurunan (%)
Baku Mutu Umpan 1 Umpan 2 Umpan 1 Umpan 2
Warna
Umpan 32,24 31,84
15 TCU Ozon 24,76 24,76 23,18 22,23
Permeat 1,16 1,56 95,31 93,72
COD
Umpan 42,56 152,40
10 mg/L
Ozon 8,70 32,53 79,57 78,65
Permeat 0,27 1,71 96,94 94,74
BOD
Umpan 20,77 31,10
2 mg/L
Ozon 9,19 14,92 55,75 52,03
Permeat 0,01 0,02 99,89 99,87
TSS
Umpan 297,00 404,00
50 mg/L Ozon 253,50 368,00 14,65 8,91
Permeat 0,00 0,00 100,00 100,00
Kekeruhan
Umpan 221,70 219,00
5 NTU Ozon 187,25 188,00 15,54 14,16
Permeat 1,08 1,20 99,42 99,36
Keterangan:
- Air Umpan 1: Konsentrasi COD 42,56 mg/l, TSS 297 mg/l
- Air Umpan 2: Konsentrasi COD 152,39 mg/l, TSS 404 mg/l
IV-13
Berdasarkan Tabel 4.4, terjadi penyisihan tiap parameter yang ditunjukkan
peningkatan tingkat penurunan/rejeksi secara signifikan. Ozon secara signifikan
meningkatkan persen penurunan/rejeksi baik pada konsentrasi tinggi dan rendah.
Konsentrasi tinggi persen penurunan/rejeksi menurun dibanding konsentrasi rendah
terutama pada parameter warna dan COD. Beda konsentrasi tidak memberikan
pengaruh signifikan pada persen penurunan/rejeksi BOD, TSS dan Kekeruhan.
Besar tingkat penurunan pada umpan yang memiliki konsentrasi tinggi cenderung
lebih rendah dapat disebabkan oleh terjadinya fouling ditunjukkan dengan
kontaminan terakumulasi dan membentuk suatu lapisan (cake layer) diatas
permukaan membran (Baker, 2004).
Tingkat penurunan yang menurun dapat disebabkan terjadinya fouling.
Fouling membentuk suatu lapisan didekat permukaan membran yang disebut
polarisasi konsentrasi. Polarisasi konsentrasi pada membran menyebabkan
penurunan fluks secara terus menerus. Fluks permeat juga akan menurun seiring
pertambahan waktu dikarenakan semakin lama waktu operasi membran ultrafiltrasi,
semakin tinggi nilai fouling yang terjadi pada membran. Mekanisme terjadinya
fouling pada permukaan membran terjadi secara deposisi ataupun absorbsi. Fouling
ini semakin lama akan semakin meningkat sehingga menurunkan jumlah permeat
(Mulder,1996).
4.5. Pengaruh jenis umpan terhadap kinerja proses integrasi Ozon dan
UF
Penelitian ini menggunakan tiga jenis umpan, hal ini dilakukan dengan
tujuan untuk mengetahui apakah pelarut umpan mempengaruhi jumlah fluks dan
mengetahui besaran fluks terbaik. Air umpan yang pertama digunakan larutan air
waduk sintetis dengan pelarut air akuades dari Laboratorium Membran Research
Center, air umpan yang kedua air waduk sintetis yang dilarutkan menggunakan air
keran dari Laboratorium UPT lantai 4 Universitas Diponegoro dan dilakukan
pengujian dengan umpan air baku asli dari Waduk Pendidikan Diponegoro.
Pengambilan sampel air Waduk Pendidikan Diponegoro dilakukan pada tanggal 11
Juli 2017 dengan pertimbangan tidak terjadi hujan selama 3 hari berturut-turut.
IV-14
Tidak ada perlakuan pendahuluan pada air umpan akuades maupun air umpan
keran, tetapi air baku asli dilakukan perlakuan pendahuluan yairu penyaringan
dengan kertas saring 0,45 mikron. Hal ini bertujuan untuk menyisihkan partikel
berukuran besar dan pengotor-pengotor lainnya yang berpotensi merusak alat
filtrasi membran. Besaran nilai profil fluks dapat dilihat pada gambar 4.4
Gambar 4. 4
Profil Fluks dengan Variasi Jenis Air Baku
Dapat diketahui dari gambar 4.4. bahwa nilai selisih profil fluks pada 10
menit pertama air umpan air asli dari Waduk Pendidikan Diponegoro memiliki nilai
terbesar dibanding air umpan lainnya sebesar 16,25 L/m2.jam, diikuti oleh air keran
sebesar 8,88 L/m2.jam dan air akuades sebesar 6,93 L/m2.jam. Penurunan nilai fluks
dipengaruhi oleh interaksi umpan dan membran yang cenderung terjadinya fouling
(Nghiem, 2005). Perubahan karakteristik umpan akan berubah saat difiltrasi dengan
membran, menjadikan bobot molekul akan menjadi lebih kecil dikarenakan kontak
ozon yang dapat mengubah sifat kontaminan.
Pengolahan air asli Waduk Pendidikan Diponegoro tanpa pretreatment ozon
memiliki nilai normalitas fluks yang lebih rendah daripada pengolahan air waduk
sintetis dengan pretreatment ozon selama 15 menit. Penurunan nilai normalitas
fluks pada pengolahan tanpa ozon cukup signifikan yaitu sebesar 0,652 sedangkan
nilai normalitas fluks dengan pengolahan ozon dapat mencapai 0,856. Dengan
0
10
20
30
40
50
60
70
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Flu
ks
(L/M
2.J
AM
)
Waktu (menit)
Air Waduk Air Keran
pH = 6-8, P = 1
bar
IV-15
demikian pretreatment ozon pada pengolahan air dinilai efektif dalam mengurangi
jumlah fouling yang terjadi pada membran.
Gambar 4. 5
Perbandingan Hasil Uji Normalitas Fluks Air Waduk Asli
Fenomena penurunan fluks dalam satu tahap atau lebih, biasanya
berlangsung cepat dalam beberapa menit pertama diikuti oleh penurunan fluks yang
lebih bertahap pada membran yang disebabkan fouling atau polarisasi konsentrasi.
Fouling membentuk lapisan gel dan cake di permukaan membran disebabkan oleh
polarisasi konsentrasi. Lapisan polarisasi konsentrasi adalah bagian dari lapisan
batas dimana zat terlarut dipertahankan menumpuk. Lapisan gel adalah bagian dari
lapisan polarisasi konsentrasi dimana makromolekul seharusnya tertahan pada
permukaan membran. Lapisan terlarut akhir yang harus dibedakan adalah material
yang diendapkan atau diserap dan cake layer pada membran. Lapisan ini dapat
mengurangi permeabilitas membran. Polarisasi konsentrasi menghasilkan
peningkatan konsentrasi zat terlarut di permukaan membran, juga menurunkan
fluks karena resistensi hidrodinamik yang meningkat atau karena tekanan 15ubmicr
yang lebih tinggi sehingga menurunkan gaya penggerak. Namun efek polarisasi
konsentrasi harus diminimalisir, karena pengaruhnya dapat dikurangi dengan
menurunkan tekanan transmembran atau menurunkan konsentrasi umpan (Cheryan,
1986).
Setelah dilakukan pengujian dengan membran dan ozon, selanjutnya
permeat diujikan untuk mengetahui besaran penurunan dari pengolahan dengan
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Jw
/Jo
Waktu (menit)
Tanpa OzonDengan Ozon
pH = 6-8, P = 1
bar
IV-16
membran ultrafiltrasi PSf 25 kDa dan pengolahan pendahuluan dengan ozon. Hasil
tingkat penurunan ditunjukkan pada tabel 4.5
Tabel 4. 5
Tingkat Penurunan Umpan dengan Variasi Jenis Air Umpan
Parameter Keterangan
Konsentrasi (mg/l) Penurunan (%)
Baku
Mutu
Ozon 15 menit Tanpa
Ozon Ozon 15 menit
Tanpa
Ozon
Akuades Air
Keran Air Waduk Akuades
Air
Keran Air Waduk
Warna
Umpan 32,2 33 38,5 39,1 15
TCU Ozon 24,8 25,9 33,4 - 23,2 21,4 13,3 -
Permeat 1,2 1,7 2,3 3,3 95,3 93,4 93 91,7
COD
Umpan 42,6 43,8 45,2 48,1 10
mg/L Ozon 8,7 9 14,5 - 79,6 79,5 68 - Permeat 0,3 0,4 1,4 6,7 96,9 95,5 90,4 86,0
BOD
Umpan 20,8 24,7 29,7 31,0 2 mg/L Ozon 9,2 11,6 17 - 55,8 53,1 42,8 -
Permeat 0 0,0 0,2 1 99,9 99,9 99 96,9
TSS
Umpan 297 302 308 310,2 50
mg/L Ozon 253,5 266 284 - 14,6 11,9 7,8 - Permeat 0 0 0 0 100 100 100 100
Kekeruhan
Umpan 221,7 223 230 233,0 5 NTU Ozon 187,3 190 200,4 - 15,5 14,8 12,9 -
Permeat 1,1 1,3 2,8 3,9 99,4 99,3 98,6 98,3
Dari Tabel 4.5 dapat diketahui tingkat penurunan tertinggi yang terjadi pada
umpan air akuades diikuti oleh umpan air keran dan air baku asli. Dari hasil
pengujian didapat tingkat penurunan umpan air waduk sintetis yang dilarutkan
dengan air keran didapat hasil uji parameter warna adalah 93,4%, COD 95,47%,
BOD 99,8%, TSS 100% dan Kekeruhan sebesar 99,29%. Sedangkan hasil
pengujian umpan air waduk asli didapat besar tingkat penurunan warna 92,9%,
COD 90,38%, BOD 98,95%, TSS 100% dan Kekeruhan sebesar 98,59%. Umpan
air waduk sintetis yang dilarutkan dengan air akuades menampilkan hasil tingkat
penurunan terbaik karena kualitas air akuades laboratorium membrane research
center selalu dikontrol oleh laboran sehingga terjamin kemurniannya yang
IV-17
menampilkan tingkat penurunan warna sebesar 95,31%, COD 96,94%, BOD
99,89%, TSS 100% dan Kekeruhan 99,42%. Sedangkan pengolahan air waduk
tanpa pretreatment ozon memberikan hasil penurunan terendah dibanding lainnya
yaitu % penurunan parameter Warna sebesar 91,67%, COD hanya tersisih sebesar
85,99%, BOD hanya 96,94%, TSS 100% dan Kekeruhan hanya mencapai 98,31%.
Dengan diketahuinya penurunan, diketahui pengolahan air dengan pretreatment
ozon dan membran ultrafiltrasi 25kDa memberikan hasil yang baik dan memenuhi
baku mutu air minum Permenkes 492 Tahun 2010.
Besar tingkat penurunan air dipengaruhi oleh banyak sedikitnya pengotor
yang terdapat pada air umpan. Dimana kondisi air baku asli Waduk Pendidikan
Diponegoro bersumber dari air buangan pemukiman, kampus UNDIP Tembalang
serta runoff dari Sungai Krengseng sehingga memiliki berbagai macam pengotor
lainnya. Sedangkan pada air umpan keran laboratorium UPT UNDIP dapat
diketahui air berasal dari air tanah yang berpotensi mengandung mineral tanah dan
terurainya senyawa-senyawa dalam perpipaan karena kurangnya pemeliharaan.
Efek pengotoran ditandai oleh penurunan fluks dan % penurunan pengolahan dari
terjadinya fouling. Fouling membran disebabkan oleh deposisi dan akumulasi
partikel submicron pada permukaan membran dan atau kristalisasi dan presipitasi
zat terlarut yang lebih kecil di permukaan dan di dalam pori-pori membran itu
sendiri (Cheryan, 1986).
4.6. Menganalisis Total Coliform pada air Waduk Pendidikan Diponegoro
Pada pengujian air asli Waduk Pendidikan Diponegoro dilakukan juga
pengujian parameter Total Koliform oleh Badan Pengujian dan Laboratorium
Lingkungan Hidup Jawa Tengah. Pada Tabel 4.7 didapatkan hasil konsentrasi
umpan awal pada total koliform 1 yang diambil pada pagi hari tanggal 13 Juli 2017
sebesar 600 Jml/100 ml, setelah diberikan perlakuan ozon menjadi 100 Jumlah
Total Koliform/100 ml sehingga memberikan persen penurunan sebesar 83,3% dan
setelah dilakukan kombinasi pengolahan ozon + membran UF didapat penurunan
100%. Dari data tersebut dapat diketahui bahwa ozon merupakan pretreatment yang
baik untuk menyisihkan parameter organik khususnya total koliform (Said, 2007).
IV-18
Namun disisi lain pada pengolahan langsung menggunakan membran dari air asli
Waduk Pendidikan Diponegoro disebut sebagai Total Koliform 2. Sampel diambil
pada pagi hari tanggal 16 agustus 2017 didapat konsentrasi umpan sebesar 6300
Jumlah Total Koliform/100 ml sampel. Kemudian setelah dilakukan pengolahan
dengan teknologi membran ultrafiltrasi didapat penurunan 100%, hal ini
menunjukkan pengolahan dengan membran mampu menyisihkan parameter total
koliform dengan optimal.
Tabel 4. 6
Uji Total Koliform Pada Air Waduk
Parameter Keterangan Kosentrasi (Jumlah/100ml sampel) %Penurunan
Total Koliform 1
Umpan 600
Ozon 100 83,33
Ozon+UF 0 100
Total Koliform 2 Umpan 6300
Membran UF 0 100
4.7. Scanning Electron Microscopy (SEM)
Analisa SEM ini bertujuan untuk mengetahui struktur morfologi membran
sebelum dan sesudah pengolahan. Gambar 4.9 menunjukkan hasil analisa SEM
tanpa perlakuan, pengolahan air waduk sintetis tanpa kontak ozon, pengolahan air
waduk sintetis kontak ozon 15 menit dan hasil SEM dari pengolahan air asli kontak
ozon 15 menit. Dari gambar tersebut terlihat perbedaan pada membran sebelum dan
sesudah digunakan yang menandakan adanya fouling yang berasal umpan air
waduk sintetis Waduk Pendidikan Diponegoro. Dalam penelitian ini, digunakan
membran ultrafiltrasi PSf 25 kDa yang memiliki struktur asimetris sehingga dapat
mengalirkan permeat melalui lapisan selektif yang sangat tipis, dengan kestabilitan
mekanis dan struktur berpori (Susanto, 2011). Morfologi membran ini ditunjukkan
seperti yang digambarkan pada Gambar 4.6.
IV-19
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 4. 6
Hasil Analisa SEM Membran Ultrafiltrasi PSf 25 kDa dengan perbesaran
10.000x a) Membran UF baru b) Membran hasil olah air waduk
sintetis tanpa kontak ozon (c) Membran hasil olah air waduk sintetis
kontak ozon 15 menit (d) Membran hasil olah air waduk asli kontak
ozon 15 menit
Gambar 4.6 (a) menunjukkan morfoligi dari membran ultrafiltrasi tanpa
perlakuan terlihat bahwa penampang permukaan sangat bersih karena tidak adanya
kontaminan sama sekali dipermukaan membran. Sedangkan Gambar 4.6 (b) hasil
morfologi membran air waduk sintetis tanpa kontak ozon, menunjukkan
penampang permukaan dengan struktur yang tidak beraturan seperti jamur. Struktur
seperti jamur yang besar menunjukkan tingkat porositas, penurunan dan
permeabilitasnya. Pembentukan struktur ini dipengaruhi oleh ada dan tidaknya
injeksi ozon pada umpan. Pada morfologi tanpa kontak ozon Gambar 4.6 (b)
IV-20
menunjukkan kontaminan berbentuk jamur yang berukuran lebih besar dibanding
membran dengan kontak ozon 15 menit Gambar 4.6 (c). Hal ini disebabkan ukuran
molekul masih sesuai dengan aslinya sehingga membentuk kontaminan jamur yang
besar. Selain itu, membran dengan kontak ozon hanya menunjukkan sedikit struktur
jamur karena telah terjadi penyederhanaan bobot molekul bakteri dan kontaminan
oleh senyawa ozon. Selain itu, Gambar 4.6 (d) adalah hasil morfologi permukaan
membran dengan umpan air asli Waduk Pendidikan Diponegoro waktu kontak ozon
15 menit, terlihat bahwa gambar penampang permukaan menunjukkan lapisan kulit
terpadat dibandingkan membran dengan air waduk sintetis. Ini menunjukkan
kompleksnya kontaminan yang terdapat pada air asli Waduk Pendidikan
Diponegoro. Hal ini menjadikan proses filtrasi terhambat akibat terbentuknya cake
layer pada permukaan membran. Cake layer terjadi jika diameter kontaminan pada
umpan lebih besar dari diameter pori membran. Sehingga kontaminan jatuh secara
pore plugging yaitu penyumbatan pori membran yang diakibatkan zat terlarut atau
partikel yang menutupi permukaan membran sehingga tidak ada celah untuk cairan
masuk melewati pori membran (Susanto, 2011). Diketahui bahwa ukuran diameter
kaolin pada parameter TSS dan Kekeruhan adalah 350 nm dimana 100 kDa ~ 10
nm (Jermann et al., 2009) sedangkan ukuran membran ultrafiltrasi adalah 25 kDa.
Ukuran senyawa lebih besar dari pori membran akan tertahan dan ukuran senyawa
yang lebih kecil dari pori membran akan lolos. Hal ini menyebabkan kaolin tertahan
pada permukaan membran ultrafiltrasi 25 kDa. Ilustrasi terjadinya fouling
ditunjukkan pada Tabel 4.7
Dengan membandingkan gambar di atas terlihat adanya perbedaan antara hasil
SEM membran sebelum filtrasi, membran setelah filtrasi dengan kontak ozon, tanpa
kontak ozon dan SEM membran dengan umpan air asli. Bedasarkan hasil grafik
fluks dan presentasi penurunan dari larutan umpan yang diperkuat dengan bukti
hasil SEM, perilaku fouling yang disebabkan pada warna, COD, BOD, TSS dan
Kekeruhan dalam perlakuan berbeda. Dapat diketahui bahwa dengan kontak ozon
membuat kontaminan lebih sederhana, nilai Fluks diketahui semakin rendah ketika
terjadi umpan yang lebih kompleks, namun nilai penurunan semakin efektif ketika
digunakan waktu kontak ozon optimum (15 menit) dengan air umpan sintetis.
IV-21
Sehingga diketahui kontak ozon 15 menit mempengaruhi pengolahan dalam
pengolahan air waduk sintetis dan air asli Waduk Pendidikan Diponegoro.
Tabel 4. 7
Ilustrasi terjadinya fouling
Keterangan Ilustrasi F R
Membran
Tanpa
Perlakuan
- -
Umpan Air
waduk sintetis
dengan Kontak
Ozon 15 Menit
Umpan Air
Waduk dengan
Kontak Ozon
15 Menit
Umpan Air
waduk sintetis
Tanpa Kontak
Ozon
Keterangan :
F= Fluks
R= Persen Rejeksi / Penurunan konsentrasi
Perumpamaan Warna =
Perumpamaan COD dan BOD =
Perumpamaan TSS dan Kekeruhan =
Perumpamaan Total Koliform =
Perumpamaan Kontaminan lain =
V-1
BAB V
PENUTUP
5.1. KESIMPULAN
Hasil uji pendahuluan karakteristik air baku Waduk Pendidikan Diponegoro
memliki beberapa parameter yamg belum memenuhi baku mutu sesuai Permenkes
Nomor 492 Tahun 2010 dan PP Nomor 82 Tahun 2001, Parameter tersebut
diantaranya adalah E Coli, Total Coliform, Warna, Kekeruhan, Ammonia, COD,
BOD dan TSS.
Pretreatment ozon memberikan pengaruh yang signifikan terhadap hasil
pengolahan. Ozon dapat menginaktivasi organisme dan menyederhanakan bobot
molekul, sehingga dapat membantu kinerja membran saat filtrasi. Hal tersebut
ditunjukkan pada hasil pengolahan dengan injeksi ozon, diketahui waktu kontak
ozon optimum pada kontak ozon 15 menit, memberikan nilai fluks yang lebih tinggi
dan fouling yang lebih rendah.
Kombinasi pengolahan teknologi ozon dan membran ultrafiltrasi memberikan
hasil uji kualitas air sama baiknya dengan kualitas air minum, sesuai dengan
Permenkes Nomot 492 Tahun 2010 dan PP Nomor 82 Tahun 2001. Hal tersebut
ditunjukkan oleh persen penurunan pada kombinasi pengolahan teknologi ozon dan
membran ultrafiltrasi mencapai efisiensi lebih dari 95%.
Ozon secara signifikan meningkatkan persen penurunan/rejeksi baik pada
konsentrasi tinggi dan rendah. Konsentrasi tinggi persen penurunan/rejeksi
menurun dibanding konsentrasi rendah terutama pada parameter warna dan COD.
Beda konsentrasi tidak memberikan pengaruh signifikan pada persen
penurunan/rejeksi BOD, TSS dan Kekeruhan.
Besar tingkat penurunan/rejeksi kontaminan air dipengaruhi oleh banyak
sedikitnya pengotor yang terdapat pada air umpan. Dimana kondisi air Waduk
Pendidikan Diponegoro memiliki berbagai macam pengotor lainnya. Pada air keran
laboratorium UPT UNDIP diketahui berasal dari air tanah yang berpotensi
mengandung mineral tanah dan terurainya senyawa-senyawa dalam perpipaan.
V-2
Sedangkan air akuades berasal dari laboratorium Mer-C yang selalu dikontrol
kualitasnya oleh laboran sehingga terjamin kemurniannya. Dapat disimpulkan
bahwa tingkat penurunan tertinggi yang terjadi pada umpan air akuades diikuti oleh
umpan air keran dan air baku asli.
Pada pengujian air asli Waduk Pendidikan Diponegoro dilakukan juga
pengujian parameter Total Koliform. Hasil penelitian menunjukkan pengolahan
dengan injeksi ozon memberikan persen penurunan/rejeksi sebesar 83,3% dan
setelah dilakukan kombinasi pengolahan ozon + membran UF didapat penurunan
100%. Namun saat dikaji pengolahan langsung dengan membran, total koliform
juga memberikan persen penurunan/rejeksi sebesar 100%. Dapat disimpulkan
bahwa ozon dan membran sama-sama efektif dalam menyisihkan parameter Total
Koliform
Perbedaan antara hasil SEM membran sebelum filtrasi, membran setelah filtrasi
dengan kontak ozon, tanpa kontak ozon dan SEM membran dengan umpan air asli.
Dapat diketahui bahwa dengan kontak ozon membuat kontaminan lebih sederhana,
nilai Fluks diketahui semakin rendah ketika terjadi umpan yang lebih kompleks,
namun nilai penurunan semakin efektif ketika digunakan waktu kontak ozon
optimum (15 menit) dengan air umpan sintetis. Sehingga diketahui kontak ozon 15
menit mempengaruhi pengolahan dalam pengolahan air waduk sintetis dan air asli
Waduk Pendidikan Diponegoro.
5.2. SARAN
Pada aplikasi Teknologi ozon dengan Membran Ultrafiltrasi 25 kDa sebagai
pengolahan air waduk, memerlukan penelitian atau perancangan lebih lanjut untuk
menghasilkan instalasi pengolahan air minum menggunakan kombinasi Teknologi
ozon dan membran ultrafiltrasi.
xiii
DAFTAR PUSTAKA
Afif, Fathoni., Erly, Endrinaldi. 2015. Indikasi Bakteri Escherichia Coli pada Air
Minum Isi Ulnag yang Diproduksi Depot Air Minum Isi Ulang Di Kecamatan
Padang Selatan. Padang: FK UNAND.
Ajie, Bayu. 2011. Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum Kampus
Universitas Diponegoro Tembalang. Semarang: UNDIP.
Alva Laval. 2015. Flat Sheet Membranes: Alfa Laval Ultrafiltration Membranes –
PP Series: Alva Laval Corporate
Anam, C., Sirojudin., Firdausi, K.S. 2007. Analisis Gugus Fungsi pada Sampel Uji,
Bensin, dan Spiritus menggunakan Metode Spektroskopi FTIR. Jurnal Berkala
Fisika Vol.10, No.1 Hal 79-85 ISSN :1410-9662. Semarang : MIPA Universitas
Diponegoro.
Apridiyanti, Eka. 2008. Evaluasi Pengelolaan Lingkungan Perairan Waduk Lahor
Kabupaten Malang Jawa Timur. Semarang: MIL UNDIP
Baker, Richard W. 2004. Membrane Technology and Applications: 2nd Edition.
California: John Wiley and Sond, Ltd
Bambang, Adrian G., Fatimawali., Kojong, Novel S. 2014 Analisis Cemarang
Bakteri Coliform dan Identifikasi Escherichia Colu Pada Air Isi Ulang dari
Depot di Kota Manado. Farmasi: UNSRAT
Beltran, J Fernando. 2004. Ozone Reaction Kinetics for Water and Wastewater
Systems. Washington D.C: Lewis Publishers: CRC Press
Badan Pusat Statistik Kota Semarang. 2016. Statistik Daerah Kecamatan
Tembalang. Semarang: Badan Pusat Statistik Kota Semarang
Chen, Y., Dong. B.Z., Gao, N.Y., Fan, J.C. 2007. “Effect Of Coagulation
Pretreatment on Fouling of an Ultrafiltration Membrane”. China: Journal of
Environmental Sciences, Elsevier
Cheng, Xiaoxiang., Heng Liang, An Ding, Fangshu Qu, Senlin Shao, Bin Liu, Hui
Wang, Daoji Wu, Guibai Li. 2016. Effects of pre-ozonation on the
xiv
ultrafiltration of different NOM fractions. China: Harbin Institute of
Technology, Elsevier
Cheryan, Munir. 1986. Ultrafiltration Handbook. Pennsylvania, U.S.A: Technomic
Publishing Company, Inc.
Departemen Pekerjaan Umum, 2008. Studi dan Detail Desain Waduk Diponegoro.
Semarang: PT. Jasapatria Gunatama
Effendi, H. 2003. Telaah kualitas air. Yogyakarta: Kanisius.
Fan, Xiaojiang., Yi Tao, Lingyun Wang, Xihui Xhang, Ying Lei, Zhuo Wang,
Hiroshi Noguchi. 2014. Performance of an integrated process combining
ozonation with ceramic membrane ultra-filtration for advanced treatment of
drinking water. China: Tsinghua University, Elsevier
Gao W., H Liang, J. Ma, M. Han, Z.L. Chen, Z.S Han, G B. Li. 2011. Membrane
fouling control in ultrafiltration technology for drinking water production: a
review, Desalination 272 1-8. Elsevier.
Gutman, I. Sutzkover, D. Hasson, R. Semiat. 2010. Humic Substances Fouling in
Ultrafiltration Processes, Desalination 261 218-231. Elsevier
Guzel-Seydim, Z. B. et al. 2004. Use of ozone in the food industry. Lebensm.-Wiss.
u.-Technol.
Goncalves, Ales Augusto. 2009. Ozone-an Emerging Technology For Seafood
Industry. Brazil. Scielo
Hartono, Prof.Dr.Ir. Djoko M dan Handojo. 2016. Emgimeering Weekly:Mengelola
Air Bersih dan Sumber Air Baku untuk Air Minum. Jakarta: Persatuan Insyinyur
Indonesia.
Harmita dan Radji M. 2008. Buku Ajar Analisis Hayati. Edisi 3. Jakarta: Buku
Kedokteran EGC
Huang, K. Schwab, J.G. Jacangelo. 2009. Pretreatment for low pressure
membranes in water treatment: a review, Environ. Sci. Technol. Virginia: ACS
Publications
Jermann, D. Pronk, W. Boller, M. Dan Schafer, A.I. 2009. The Role of NOM
Fouling on The Rentention of Estradiol and Ibuprofen During UF for Drinking
xv
Water Production. Journal of Membrane Science 329 75-84. Switzerland:
Elsevier
Khadre MA, Yousef AE, Kim JG. 2001. Microbiological aspects of ozone
applications in food: a review. Journal of Food Science. Vol. 66 (9) : 1242 –
1252
Kyu-Earn, J. And K. J.-W. Kangb. 2006. Killing Effect of Ozone on House Dust
Mites, The Major Indoor Allergen of Allergic Disease. Journal of Science and
Engineering 28 halaman 191-196.
Kogelschatz,U., Eliasson, B., Hirth, M. 1988. Ozone Generation From Oxygen and
Air: Discharge Physics and Reaction Mechanisms. USA. Asea Brown Boveri
Laksono, Sucipta. 2012. Pengolahan Biologis Limbah Batik Dengan Media
Biofolter. Depok: UI
Leusink, GJ. 2010. Retention Of Antioxidant Capacity OF Vacuum Microwave
Dried. Wiley
Malleviale, Joel. 1996. Water Treatment Membran Processes, AWWA, Lyonnaise
des Eaux, Water Research Commision of South Africa. NY: Mc Graw Hill.
Mierzwa, J.C., I. Hespanhol, M.C.C. da Silva, L.D.B. Rodrigues, C.F. Giorgi. 2008.
Direct Drinking Water Treatment by Spiral-Wound Ultrafiltration Membranes.
Brazil: Inoversity of Sao Paulo, Elsevier
Mulder M.. 1996. Basic Principles of Membrane Technology. Netherland: Kluwer
Academic Publishers.
Nghiem, L.D., Oschmann, N., Schafer, A.I. 2005. Greywater Recycling by direct
Ultrafiltration Understanding Fouling. Australia: University of Wollongong
Onken, Erika Hanley. 2013. Ozone: A New Water Management Paradigm.
Schaumburg: Pharmaceutical Manufacturing
Osada, Yoshishito dan Nakagawa, Tsutomu. 1992. Handbook: Membrane Science
and Technology. 270 Madison Avenue, New York 10016 USA: Marcel Dekker
Inc
Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat RI nomor 27 Tahun
2015 pasal 1 tentang bendungan
xvi
Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan
Pengendalian Pencemaran Air
Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 492 Tahun 2010 Tentang Persyaratan Kualitas
Air Minum
Radjenovic,J. Matosic,M. Mijatovic, I. Petrovic, M. 2008. Membrane Bioreactor
(MBR) as an Advanced Wastewater Treatment Technology. Emerging
Contaminans from Industrial and Municipal Waste. The Handbook od
Environmental Chemistry. Berlin.
Rahmawati, Istiqomah. 2013. Dampak Variasi Perlakuan Termal Terhadap
Karakteristik Membran Polisulfon Termodifikasi Secara Photografting.
Universitas Jember
Rakness, K.L., 2005. Ozone in Drinking Water Treatment: Process Design,
Operation, and Optimization. American Water Works Association, Denver
Rojas-Serrano, F, J.I. Perez, Gomez, M.A. Comparative study of in-line
coagulation and/or ozonization ptr-tratment for drinking water production
with spiral wound ultrafiltration membranes. Spain. Elsevier
Said, Nusa Idaman. 2007. Disinfeksi untuk Proses Pengolahan Air Minum. Pusat
Teknologi Lingkungan BPPT
Scott.K and Hughes. R.1992.Industrial membran Separation Technology.Blackie
Academic and Professional. Glasgow
Suriawiria U. 2008. Mikrobiologi air dan dasar-dasar pengolahan buangan secara
biologis. Bandung: Alumni ITB.
Susanto, Heru. 2011. Teknologi Membran. Semarang: Badan Penerbit Universitas
Diponegoro
Susanti, Sanny. 2010. Penetapan Kadar Formaldehid pada Tahu yang Dijual Di
pasar Ciputat dengan Metode Spektrofotometri UV-Vis Disertai Kolorimetri
Menggunakan Pereaksi Nash. Jakarta: Universitas Isla Negeri Syarif
Hisayatullah
Sutrisno, T dan E. Suciastuti. 2002. Teknologi Penyediaan Air Bersih. Jakarta:
Rineka Cipta
xvii
Suslow, T. V. 2004. Ozone Applications for Postharest Disinfection of Edible
Horticultural Crops: ANR Publication.
Szymanka K., A.I. Zouboulis, D. Zamboulis. 2014. Hybrid Ozonation-
Microfiltration System for The Treatment of Surface Water using a Ceramic
Membrane. University of Thessaloniki Greece: Separation and Pirofocation
Technology elsevier
Tahid. 1994. Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier No II Th VIII,
Bandung : Warta Kimia Analitis
Tchobanoglous, George., Burton, Franklin L., Stensel, H. David. 2003. Wastewater
Engineering : Treatment and Reuse.4rd ed. New York : McGraw Hill Book
Company.
US-EPA. 2006. Optimization of Membrane Treatment for Direct and Clarified
Water Filtration. Washington D.C.: AWAA research Foundation
Wenten, I. G. 1996. Membrane Technology for Industry and Environmental
Protection, UNESCO, Center for Membrane Science and Technology.
Bandung :Institut Teknologi Bandung.
Wenten, I G. 2004. Teknologi Membran dalam Pengolahan Air dan Limbah
Industri. Bandung: Institut Teknologi Bandung.
www.googleearth.com diakses pada 29 April 2017 pukul 08.45
www.microelectronics.com diakses pada 20 Maret 2017 pukul 20.18
www. keywordsuggest.org diakses pada 4 Agustus 2017 pukul 21.21
www.uni-heidelberg.de diakses pada 20 Juli Tahun 2017 pukul 09.10
www.ozonesolutions.com diakses pada 30 Juli Tahun 2017 pukul 06.15
Zhang, Xihui., Jianning Guo, Lingyun Wang, Jiangyong Hu, Jia Zhu. 2013. Insitu
ozonation to control ceramic membrane fouling in drinking water treatment.
Elsevier
Zanacic, Enisa., Starvrinides, John., Mc Martin, Dena W. 2016. Field Analysis of
Potable water quality and ozone efficiency in ozone assisted biological filtration
systems for surface reatment. Water Research 397-407, Canada: Elsevier
xviii
LAMPIRAN A
xix
Lampiran 1. Contoh Perhitungan Permeabilitas dan Nilai Normalitas Fluks
Membran (Larutan Sintetis)
Berat wadah kosong = 1,36gr
Berat wadah+sampel = 4,54gr
Berat permeat = Berat wadah akhir – berat wadah awal
= 4,54 – 1,36 gr = 3,18gr
Volume permeat (Vp) = 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑎𝑖𝑟
𝝆 𝑎𝑖𝑟 (𝜌 𝑎𝑖𝑟 = 1000 gr/L)
= 3,18𝑔𝑟
1000𝑔𝑟
𝑳
= 0,0032 Liter
Luas Permukaan (A) = 𝜋𝑟2 (permukaan membran berbentuk lingkaran)
Dmembran = 4,2 cm = 0,042 m
rmembran = 𝐷
2 =
0,042 𝑚
𝟐 = 0,021 m
Luas Permukaan (A) = 3,14 x 0,0212 = 0,0014 m2
Fluks = 𝑉
𝑨 𝒙 𝒕
Fluks umpan akuades yang dihasilkan selama 10 menit pertama pengolahan
Fluks (J) = 0,0032 𝐿
0,0014 m2 𝒙(2
60)𝑥 1 𝑗𝑎𝑚
= 68,8938 L/m2.jam
Permeabilitas = 𝐽
𝑷𝒐𝒑𝒆𝒓𝒂𝒔𝒊
= 68,8939 L/m2.jam
1 𝐾𝑔
𝑐𝑚2
= 68,8939 𝐿
𝑚2. 𝑗𝑎𝑚.
𝑘𝑔
𝑐𝑚2
Nilai Normalitas Fluks (J/Jo) = 68,8939 L/m2.jam
68,8939 L/m2.jam = 1
xx
Lampiran 2. Hasil Uji Karakteristik Air Baku Waduk Pendidikan Diponegoro
NO PARAMETER SATUAN KONSENTRASI BAKU
MUTU INLET TENGAH OUTLET
1
MIKROBIOLOGI *
E Coli Jumlah per
100 ml sampel 46300 24300 40100 0
Total Koliform Jumlah per
100 ml sampel 62300 24500 45700 0
2
KIMIA ANORGANIK *
Arsen mg/l - - - 0,01
Fluorida mg/l 0,21 - - 1,5 Total Kromium mg/l 0 0 0 0,05
Kadmium mg/l 0 0 0 0,003
Nitrit mg/l 0,368 0,207 0,311 3
Nitrat mg/l 21,365 11,925 23,135 50 Sianida mg/l 0,001 - - 0,07
Selenium mg/l - - - 0,01
3
FISIK *
Bau Tidak berbau Warna TCU 16,895 28,695 32,629 15
TDS mg/l 172 166 179 500
Kekeruhan NTU 221,2 151,81 186,77 5
Rasa Tidak berasa
Suhu °C 29,4 28,9 29 Suhu udara ± 3
4
KIMIAWI *
Aluminium mg/l 0 0 0 0,2 Besi mg/l 0 0 0 0,3
Kesadahan mg/l 250 196,429 271,429 500
Khlorida mg/l 0 0 0 250
Mangan mg/l 0 0 0 0,4 pH 7,76 7,81 7,64 6.5-8.5
Seng mg/l 0 0 0 3
Sulfat mg/l 1,201 0,915 0,621 250
Tembaga mg/l 0,132 0,126 0,112 2 Ammonia mg/l 1,878 1,883 1,623 1,5
5 Parameter Tambahan **
COD mg/l 39,384 22,26 42,85 10
BOD mg/l 15,29 9, 73 20,45 2 TSS mg/l 296,7 222,14 281,1 50
xxi
Lampiran 3. Hasil Uji Parameter Mikrobiologi pada Air Waduk Pendidikan
oleh Badan Lingkungan Hidup Provinsi Jawa Tengah
xxii
23
Lampiran 4. Hasil Uji Parameter Fluorida dan Sianida pada Air Waduk Pendidikan oleh
Badan Lingkungan Hidup Provinsi Jawa Tengah
24
25
Lampiran 5. Hasil Uji Parameter Total Coliform kondisi Running pada Air Waduk
Pendidikan oleh Badan Lingkungan Hidup Provinsi Jawa Tengah
26
27
28
29
Lampiran 6. Dokumentasi, Gambar Alat dan Bahan
Umpan Air Asli Membran setelah
pengolahan
Perbandingan Umpan sebelum pengolahan, setelah
kontak ozon dan setelah diolah Ozon+UF (Kiri-
kanan)
Hasil Membran MF untuk pembersihan alat Pengeringan botol uji
kualitas air
Reagen yang
digunakan
Unit alat filtrasi
Ozon+membran Ozon generator
Alat filtrasi membran
30
Neraca Analitik COD Reaktor BOD Inkubator Spektrofotometer
Turbidimeter pH meter Magnetic Stirrer Oven
BOD Inkubator Atomic Absorption Spectrofotometry (AAS) Desikator
31
HASIL DATA RUNNING WADUK PENDIDIKAN DIPONEGORO
Uji Fluks Membran UF (P=1atm, t kontak ozon= 5menit)
No.
Waktu Bobot
Wadah
Kosong
Bobot
Wadah +
sampel
Berat
Permeat Volume
Permeat A J
Permeab
ilitas J/Jo
(menit) (gr) (gr) (gr) (L) (m2) (L/m2.ja
m)
(L/m2.ja
m.Kg/c
m2)
Jo 0 1,36 4,54 3,18 0,0032 0,0014 68,8938 68,8938 1,0000
1 10 1,36 3,97 2,61 0,0026 0,0014 56,5449 56,5449 0,8208
2 20 1,36 3,92 2,56 0,0026 0,0014 55,4617 55,4617 0,8050
3 30 1,36 3,72 2,36 0,0024 0,0014 51,1287 51,1287 0,7421
4 40 1,36 3,77 2,41 0,0024 0,0014 52,2120 52,2120 0,7579
5 50 1,36 3,67 2,31 0,0023 0,0014 50,0455 50,0455 0,7264
6 60 1,36 3,71 2,35 0,0024 0,0014 50,9121 50,9121 0,7390
7 70 1,36 3,56 2,2 0,0022 0,0014 47,6624 47,6624 0,6918
8 80 1,36 3,54 2,18 0,0022 0,0014 47,2291 47,2291 0,6855
9 90 1,36 3,53 2,17 0,0022 0,0014 47,0124 47,0124 0,6824
10 100 1,36 3,52 2,16 0,0022 0,0014 46,7958 46,7958 0,6792
11 110 1,36 3,54 2,18 0,0022 0,0014 47,2291 47,2291 0,6855
12 120 1,36 3,54 2,18 0,0022 0,0014 47,2291 47,2291 0,6855
13 130 1,36 3,46 2,1 0,0021 0,0014 45,4959 45,4959 0,6604
14 140 1,36 3,54 2,18 0,0022 0,0014 47,2291 47,2291 0,6855
15 150 1,36 3,38 2,02 0,0020 0,0014 43,7627 43,7627 0,6352
16 160 1,36 3,36 2 0,0020 0,0014 43,3294 43,3294 0,6289
17 170 1,36 3,36 2 0,0020 0,0014 43,3294 43,3294 0,6289
18 180 1,36 3,24 1,88 0,0019 0,0014 40,7297 40,7297 0,5912
32
Uji Fluks Membran UF (P=1atm, t kontak ozon=10menit)
No.
Waktu Bobot Wadah Kosong
Bobot Wadah + sampel
Berat Permeat
Volume Permeat
A J Permeabili
tas J/Jo
(menit) (gr) (gr) (gr) (L) (m2) (L/m2.jam) (L/m2.jam.
Kg/cm2)
Jo 0 1,36 4,35 2,99 0,00299 0,00138 64,77750 64,77750 1,00000
1 10 1,36 3,9 2,54 0,00254 0,00138 55,02838 55,02838 0,84950
2 20 1,36 3,82 2,46 0,00246 0,00138 53,29520 53,29520 0,82274
3 30 1,36 3,75 2,39 0,00239 0,00138 51,77867 51,77867 0,79933
4 40 1,36 3,66 2,3 0,00230 0,00138 49,82885 49,82885 0,76923
5 50 1,36 3,57 2,21 0,00221 0,00138 47,87902 47,87902 0,73913
6 60 1,36 3,56 2,2 0,00220 0,00138 47,66238 47,66238 0,73579
7 70 1,36 3,54 2,18 0,00218 0,00138 47,22908 47,22908 0,72910
8 80 1,36 3,5 2,14 0,00214 0,00138 46,36249 46,36249 0,71572
9 90 1,36 3,49 2,13 0,00213 0,00138 46,14585 46,14585 0,71237
10 100 1,36 3,53 2,17 0,00217 0,00138 47,01244 47,01244 0,72575
11 110 1,36 3,49 2,13 0,00213 0,00138 46,14585 46,14585 0,71237
12 120 1,36 3,47 2,11 0,00211 0,00138 45,71255 45,71255 0,70569
13 130 1,36 3,36 2 0,00200 0,00138 43,32943 43,32943 0,66890
14 140 1,36 3,37 2,01 0,00201 0,00138 43,54608 43,54608 0,67224
15 150 1,36 3,33 1,97 0,00197 0,00138 42,67949 42,67949 0,65886
16 160 1,36 3,19 1,83 0,00183 0,00138 39,64643 39,64643 0,61204
17 170 1,36 3,18 1,82 0,00182 0,00138 39,42978 39,42978 0,60870
18 180 1,36 3,12 1,76 0,00176 0,00138 38,12990 38,12990 0,58863
33
Uji Fluks Membran UF (P=1atm, t kontak ozon=15menit)
No.
Waktu Bobot Wadah Kosong
Bobot Wadah + sampel
Berat Permeat
Volume Permeat
A J Permeabilitas J/Jo
(menit) (gr) (gr) (gr) (L) (m2) (L/m2.jam) (L/m2.jam.Kg/c
m2)
Jo 0 1,36 4,15 2,79 0,00279 0,00138 60,44456 60,44456 1,00000
1 10 1,36 3,83 2,47 0,00247 0,00138 53,51185 53,51185 0,88530
2 20 1,36 3,69 2,33 0,00233 0,00138 50,47879 50,47879 0,83513
3 30 1,36 3,71 2,35 0,00235 0,00138 50,91208 50,91208 0,84229
4 40 1,36 3,62 2,26 0,00226 0,00138 48,96226 48,96226 0,81004
5 50 1,36 3,56 2,2 0,00220 0,00138 47,66238 47,66238 0,78853
6 60 1,36 3,54 2,18 0,00218 0,00138 47,22908 47,22908 0,78136
7 70 1,36 3,58 2,22 0,00222 0,00138 48,09567 48,09567 0,79570
8 80 1,36 3,52 2,16 0,00216 0,00138 46,79579 46,79579 0,77419
9 90 1,36 3,49 2,13 0,00213 0,00138 46,14585 46,14585 0,76344
10 100 1,36 3,41 2,05 0,00205 0,00138 44,41267 44,41267 0,73477
11 110 1,36 3,48 2,12 0,00212 0,00138 45,92920 45,92920 0,75986
12 120 1,36 3,53 2,17 0,00217 0,00138 47,01244 47,01244 0,77778
13 130 1,36 3,5 2,14 0,00214 0,00138 46,36249 46,36249 0,76703
14 140 1,36 3,4 2,04 0,00204 0,00138 44,19602 44,19602 0,73118
15 150 1,36 3,37 2,01 0,00201 0,00138 43,54608 43,54608 0,72043
16 160 1,36 3,4 2,04 0,00204 0,00138 44,19602 44,19602 0,73118
17 170 1,36 3,38 2,02 0,00202 0,00138 43,76273 43,76273 0,72401
18 180 1,36 3,31 1,95 0,00195 0,00138 42,24620 42,24620 0,69892
34
Uji Fluks Membran UF dengan akuades (P=1atm, t kontak ozon=30menit)
No.
Waktu Bobot Wadah Kosong
Bobot Wadah + sampel
Berat Permeat
Volume Permeat
A J Permeabilitas J/Jo
(menit) (gr) (gr) (gr) (L) (m2) (L/m2.jam) (L/m2.jam.Kg/
cm2)
Jo 0 1,33 4,44 3,11 0,003 0,001 67,377 67,377 1,000
1 10 1,33 3,95 2,62 0,003 0,001 56,762 56,762 0,842
2 20 1,33 3,7 2,37 0,002 0,001 51,345 51,345 0,762
3 30 1,33 3,78 2,45 0,002 0,001 53,079 53,079 0,788
4 40 1,33 3,86 2,53 0,003 0,001 54,812 54,812 0,814
5 50 1,33 3,74 2,41 0,002 0,001 52,212 52,212 0,775
6 60 1,33 3,51 2,18 0,002 0,001 47,229 47,229 0,701
7 70 1,33 3,54 2,21 0,002 0,001 47,879 47,879 0,711
8 80 1,33 3,42 2,09 0,002 0,001 45,279 45,279 0,672
9 90 1,33 3,44 2,11 0,002 0,001 45,713 45,713 0,678
10 100 1,33 3,33 2 0,002 0,001 43,329 43,329 0,643
11 110 1,33 3,45 2,12 0,002 0,001 45,929 45,929 0,682
12 120 1,33 3,48 2,15 0,002 0,001 46,579 46,579 0,691
13 130 1,33 3,53 2,2 0,002 0,001 47,662 47,662 0,707
14 140 1,33 3,51 2,18 0,002 0,001 47,229 47,229 0,701
15 150 1,33 3,45 2,12 0,002 0,001 45,929 45,929 0,682
16 160 1,33 3,53 2,2 0,002 0,001 47,662 47,662 0,707
17 170 1,33 3,42 2,09 0,002 0,001 45,279 45,279 0,672
18 180 1,33 3,29 1,96 0,002 0,001 42,463 42,463 0,630
35
No. Waktu
Bobot
Wadah
Kosong
Bobot Wadah
+ sampel
Berat
Permeat
Volume
PermeatA J Permeabilitas J/Jo
(menit) (gr) (gr) (gr) (L) (m2) (L/m2.jam)(L/m2.jam.Kg/
cm2)
Jo 0 1.33 3.77 2.44 0.002 0.001 52.862 52.862 1.000
1 10 1.33 3.2 1.87 0.002 0.001 40.513 40.513 0.766
2 20 1.33 3.13 1.8 0.002 0.001 38.996 38.996 0.738
3 30 1.33 3.03 1.7 0.002 0.001 36.830 36.830 0.697
4 40 1.33 3.06 1.73 0.002 0.001 37.480 37.480 0.709
5 50 1.33 3.11 1.78 0.002 0.001 38.563 38.563 0.730
6 60 1.33 3.12 1.79 0.002 0.001 38.780 38.780 0.734
7 70 1.33 3.09 1.76 0.002 0.001 38.130 38.130 0.721
8 80 1.33 2.91 1.58 0.002 0.001 34.230 34.230 0.648
9 90 1.33 3 1.67 0.002 0.001 36.180 36.180 0.684
10 100 1.33 3.03 1.7 0.002 0.001 36.830 36.830 0.697
11 110 1.33 3.01 1.68 0.002 0.001 36.397 36.397 0.689
12 120 1.33 3.03 1.7 0.002 0.001 36.830 36.830 0.697
13 130 1.33 2.93 1.6 0.002 0.001 34.664 34.664 0.656
14 140 1.33 2.91 1.58 0.002 0.001 34.230 34.230 0.648
15 150 1.33 2.88 1.55 0.002 0.001 33.580 33.580 0.635
16 160 1.33 2.85 1.52 0.002 0.001 32.930 32.930 0.623
17 170 1.33 2.79 1.46 0.001 0.001 31.630 31.630 0.598
18 180 1.33 2.75 1.42 0.001 0.001 30.764 30.764 0.582
Uji Fluks Membran UF dengan akuades TANPA OZON (P=1atm)
36
Uji Fluks Membran UF dengan TAP water (P=1atm, t kontak ozon=15menit)
No. Waktu Bobot Wadah Kosong
Bobot Wadah
+ sampel
Berat Permeat
Volume Permeat
A J Permeabilitas J/Jo
(menit) (gr) (gr) (gr) (L) (m2) (L/m2.jam) (L/m2.jam.Kg/cm2)
Jo 0 1.36 4.21 2.85 0.003 0.001 61.744 61.744 1.000
1 10 1.36 3.8 2.44 0.002 0.001 52.862 52.862 0.856
2 20 1.36 3.73 2.37 0.002 0.001 51.345 51.345 0.832
3 30 1.36 3.66 2.3 0.002 0.001 49.829 49.829 0.807
4 40 1.36 3.71 2.35 0.002 0.001 50.912 50.912 0.825
5 50 1.36 3.63 2.27 0.002 0.001 49.179 49.179 0.796
6 60 1.36 3.61 2.25 0.002 0.001 48.746 48.746 0.789
7 70 1.36 3.5 2.14 0.002 0.001 46.362 46.362 0.751
8 80 1.36 3.54 2.18 0.002 0.001 47.229 47.229 0.765
9 90 1.36 3.52 2.16 0.002 0.001 46.796 46.796 0.758
10 100 1.36 3.43 2.07 0.002 0.001 44.846 44.846 0.726
11 110 1.36 3.39 2.03 0.002 0.001 43.979 43.979 0.712
12 120 1.36 3.41 2.05 0.002 0.001 44.413 44.413 0.719
13 130 1.36 3.35 1.99 0.002 0.001 43.113 43.113 0.698
14 140 1.36 3.43 2.07 0.002 0.001 44.846 44.846 0.726
15 150 1.36 3.46 2.1 0.002 0.001 45.496 45.496 0.737
16 160 1.36 3.48 2.12 0.002 0.001 45.929 45.929 0.744
17 170 1.36 3.44 2.08 0.002 0.001 45.063 45.063 0.730
18 180 1.36 3.3 1.94 0.002 0.001 42.030 42.030 0.681
37
Waktu
Bobot
Wadah
Kosong
Bobot
Wadah +
sampel
Berat
Permeat
Volume
PermeatA J
Permeabilit
asJ/Jo
(menit) (gr) (gr) (gr) (L) (m2) (L/m2.jam)(L/m2.jam.K
g/cm2)
Jo 0 1.33 4.02 2.69 0.00269 0.001385 58.2780883 58.2780883 1
1 10 1.33 3.27 1.94 0.00194 0.001385 42.0295507 42.0295507 0.72119
2 20 1.33 3.3 1.97 0.00197 0.001385 42.6794922 42.6794922 0.732342
3 30 1.33 3.25 1.92 0.00192 0.001385 41.5962563 41.5962563 0.713755
4 40 1.33 3.13 1.8 0.0018 0.001385 38.9964903 38.9964903 0.669145
5 50 1.33 3.01 1.68 0.00168 0.001385 36.3967243 36.3967243 0.624535
6 60 1.33 3.12 1.79 0.00179 0.001385 38.7798431 38.7798431 0.665428
7 70 1.33 3.17 1.84 0.00184 0.001385 39.863079 39.863079 0.684015
8 80 1.33 3.2 1.87 0.00187 0.001385 40.5130205 40.5130205 0.695167
9 90 1.33 3.14 1.81 0.00181 0.001385 39.2131375 39.2131375 0.672862
10 100 1.33 3.09 1.76 0.00176 0.001385 38.1299016 38.1299016 0.654275
11 110 1.33 3.1 1.77 0.00177 0.001385 38.3465488 38.3465488 0.657993
12 120 1.33 3.14 1.81 0.00181 0.001385 39.2131375 39.2131375 0.672862
13 130 1.33 3.06 1.73 0.00173 0.001385 37.4799601 37.4799601 0.643123
14 140 1.33 3.11 1.78 0.00178 0.001385 38.563196 38.563196 0.66171
15 150 1.33 2.95 1.62 0.00162 0.001385 35.0968413 35.0968413 0.60223
16 160 1.33 2.96 1.63 0.00163 0.001385 35.3134885 35.3134885 0.605948
17 170 1.33 2.86 1.53 0.00153 0.001385 33.1470168 33.1470168 0.568773
18 180 1.33 2.83 1.5 0.0015 0.001385 32.4970753 32.4970753 0.557621
No.
Uji Fluks Membran UF dengan umpan air asli (P=1atm, t kontak ozon= 15 menit) (pH= 7,72 dan suhu=26,5oC)
38
Waktu
Bobot
Wadah
Kosong
Bobot
Wadah +
sampel
Berat
Permeat
Volume
PermeatA J
Permeabilit
asJ/Jo
(menit) (gr) (gr) (gr) (L) (m2) (L/m2.jam)(L/m2.jam.K
g/cm2)
Jo 0 1.33 4.42 3.09 0.00309 0.001385 66.943975 66.943975 1
1 10 1.33 3.76 2.43 0.00243 0.001385 52.6452619 52.6452619 0.786408
2 20 1.33 3.71 2.38 0.00238 0.001385 51.5620261 51.5620261 0.770227
3 30 1.33 3.55 2.22 0.00222 0.001385 48.0956714 48.0956714 0.718447
4 40 1.33 3.59 2.26 0.00226 0.001385 48.9622601 48.9622601 0.731392
5 50 1.33 3.53 2.2 0.0022 0.001385 47.6623771 47.6623771 0.711974
6 60 1.33 3.59 2.26 0.00226 0.001385 48.9622601 48.9622601 0.731392
7 70 1.33 3.64 2.31 0.00231 0.001385 50.0454959 50.0454959 0.747573
8 80 1.33 3.45 2.12 0.00212 0.001385 45.9291997 45.9291997 0.686084
9 90 1.33 3.5 2.17 0.00217 0.001385 47.0124355 47.0124355 0.702265
10 100 1.33 3.46 2.13 0.00213 0.001385 46.1458469 46.1458469 0.68932
11 110 1.33 3.61 2.28 0.00228 0.001385 49.3955544 49.3955544 0.737864
12 120 1.33 3.37 2.04 0.00204 0.001385 44.1960224 44.1960224 0.660194
13 130 1.33 3.45 2.12 0.00212 0.001385 45.9291997 45.9291997 0.686084
14 140 1.33 3.32 1.99 0.00199 0.001385 43.1127865 43.1127865 0.644013
15 150 1.33 3.4 2.07 0.00207 0.001385 44.8459639 44.8459639 0.669903
16 160 1.33 3.35 2.02 0.00202 0.001385 43.762728 43.762728 0.653722
17 170 1.33 3.31 1.98 0.00198 0.001385 42.8961393 42.8961393 0.640777
18 180 1.33 3.2 1.87 0.00187 0.001385 40.5130205 40.5130205 0.605178
Uji Fluks Membran UF dengan akuades (P=1atm, t kontak ozon= 15 menit) (COD= 150 ppm, TSS= 400)
No.
39
Waktu
Bobot
Wadah
Kosong
Bobot
Wadah +
sampel
Berat
Permeat
Volume
PermeatA J
Permeabilit
asJ/Jo
(menit) (gr) (gr) (gr) (L) (m2) (L/m2.jam)(L/m2.jam.K
g/cm2)
Jo 0 1.33 4.06 2.73 0.003 0.001 59.145 59.145 1.000
1 10 1.33 3.11 1.78 0.002 0.001 38.563 38.563 0.652
2 20 1.33 3.13 1.8 0.002 0.001 38.996 38.996 0.659
3 30 1.33 3.16 1.83 0.002 0.001 39.646 39.646 0.670
4 40 1.33 2.95 1.62 0.002 0.001 35.097 35.097 0.593
5 50 1.33 2.91 1.58 0.002 0.001 34.230 34.230 0.579
6 60 1.33 2.97 1.64 0.002 0.001 35.530 35.530 0.601
7 70 1.33 3 1.67 0.002 0.001 36.180 36.180 0.612
8 80 1.33 2.89 1.56 0.002 0.001 33.797 33.797 0.571
9 90 1.33 2.92 1.59 0.002 0.001 34.447 34.447 0.582
10 100 1.33 2.77 1.44 0.001 0.001 31.197 31.197 0.527
11 110 1.33 2.83 1.5 0.002 0.001 32.497 32.497 0.549
12 120 1.33 2.74 1.41 0.001 0.001 30.547 30.547 0.516
13 130 1.33 2.79 1.46 0.001 0.001 31.630 31.630 0.535
14 140 1.33 2.63 1.3 0.001 0.001 28.164 28.164 0.476
15 150 1.33 2.68 1.35 0.001 0.001 29.247 29.247 0.495
16 160 1.33 2.69 1.36 0.001 0.001 29.464 29.464 0.498
17 170 1.33 2.63 1.3 0.001 0.001 28.164 28.164 0.476
18 180 1.33 2.58 1.25 0.001 0.001 27.081 27.081 0.458
Uji Fluks Membran UF dengan umpan air asli TANPA OZON (P=1atm) (pH= 7,82 dan suhu=27oC)
No.
xl
Tingkat penurunan
Parameter Keterangan
Absorbansi Konsentrasi (ppm) Penurunan (%)
0 menit 5 menit
10 menit
15 menit 30 menit
Lar Sendiri
5 menit
10 menit
15 menit
30 menit
5 menit
10 menit
15 menit
30 menit
WARNA Umpan 0,009 0,0092 0,00950 0,00890 0,00910 32,63 33,42 34,60 32,24 33,02 Ozon 0,008 0,00760 0,00700 0,00730 28,70 27,12 24,76 25,94 14,13 21,60 23,18 21,44
Permeat 0,0012 0,00110 0,00100 0,00110 1,95 1,56 1,16 1,57 93,21 94,26 95,31 93,96
COD Umpan 0,0707 0,07200 0,0713 0,07090 0,07100 42,85 41,02 42,00 42,56 42,42 Ozon 0,09280 0,093 0,095 0,09400 11,79 11,51 8,70 10,10 71,26 72,60 79,57 76,19
Permeat 0,10050 0,10070 0,10100 0,10060 0,97 0,69 0,27 0,83 91,78 94,03 96,94 91,80
BOD Umpan
20,45 21,93 22,16 20,77 21,11 Ozon 12,31 10,47 9,19 10,12 43,87 52,75 55,75 52,06
Permeat 0,11 0,04 0,01 0,02 99,11 99,62 99,89 99,80
TSS Umpan 296,7 315 292,5 297 307 Ozon 287 261 253,5 238 8,89 10,77 14,65 22,48
Permeat 0 0 0 0 100,00 100,00 100,00 100,00
Kekeruhan Umpan 221,2 220,4 233 221,7 217 Ozon 191,6 201,3 187,25 180,5 13,07 13,61 15,54 16,82
Permeat 1,84 1,22 1,08 1,8 99,04 99,39 99,42 99,00
xli
LAMPIRAN B
xlii
Lampiran 1. Form TA-01
xliii
Lampiran 2. Form TA-02
xliv
Lampiran 3. Surat Tugas Pembimbing TA
197505291998021001
xlv
xlvi
Lampiran 4. Surat Ijin Sampling
xlvii
Lampiran 5. Daftar Hadir Seminar
xlviii
Chyntya Syafril / 21080113140063
xlix
l
Lampiran 6. Lembar Asistensi
li
lii
Lampiran 7. Form TA-03
liii
Lampiran 8. Surat Tugas Seminar Proposal Tugas Akhir
liv
Lampiran 9. Lembar Revisi Seminar Proposal
lv
Lampiran 10. Lembar Asistensi
lvi
lvii
Lampiran 11. Form TA-04: Form Persetujuan Seminar Hasil TA
lviii
Lampiran 12. Surat Tugas Seminar Hasil
lix
Lampiran 13. Form TA-05: Form Persetujuan Sidang TA
lx
Lampiran 14. Form TA-06: Form Kelayakan Sidang TA
lxi
Lampiran 15. Transkrip Nilai
lxii
Lampiran 16. Surat Tugas Sidang Tugas Akhir
lxiii
Lampiran 17. Lembar Revisi Sidang
lxiv
lxv
lxvi
lxvii
Lampiran 18. Surat Permohonan Perpanjangan Tugas Akhir
lxviii