Pengolahan Air Bersih (Water Treatment Plant)
Proses penjernihan air dilakukan untuk
memisahkan bahan-bahan yang terdispersi di dalam air. Proses ini umumnya
dilakukan terhadap air permukaan (air sungai, danau, waduk), namun
kadang-kadang air sumur juga memerlukan proses ini. Penjernihan dilakukan
dilakukan dengan pengendapan. Untuk mempercepat pengendapan, partikel halus
yang terdispersi di dalam air perlu diikat menjadi partikel yang lebih besar.
Pengikatan partikel ini umumnya dilakukan dengan penambahan bahan kimia (proses
ini dikenal sebagai proses koagulasi dan flokulasi). Proses selanjutnya adalah
pemisahan kotoran padat dengan cara pengendapan. Saat ini proses pengendapan
umumnya dilakukan dengan lamella (tube settler/ plat settler). Dengan sistem ini,
area yang diperlukan untuk proses penjernihan lebih kecil, dan hasilnya lebih
jernih.
Setelah proses penjernihan, air dapat
langsung digunakan atau diproses lebih lanjut, sesuai kebutuhan. Proses
lanjutan yang paling banyak dilakukan adalah filtrasi dengan media filter.
- Media Filter (Sand Filter & Carbon Filter)
Pasir silika dan karbon aktif merupakan
bahan yang paling banyak digunakan sebagai media untuk penyaringan air. Proses
penyaringan biasanya dilakukan dengan tangki bertekanan. Proses penyaringan
secara gravitasi sudah sangat jarang dilakukan, karena sangat lambat.
Media filter, karena partikel kotoran akan
terperangkap di dalam media, tidak dirancang untuk penyaringan air yang masih
kotor. Sistem ini digunakan untuk menyaring partikel pengotor dalam jumlah
kecil. Filter ini umumnya dipasang setelah proses koagulasi-flokulasi dan
pengendapan, atau digunakan untuk penyaringan air sumur yang relatif bersih.
Penyaringan dengan pasir silika hanya
mengandalkan partikel kotoran terperangkap di antara butiran pasir silika.
Karbon aktif, di samping menangkap kotoran di antara partikelnya, juga mampu
menyerap beberapa jenis senyawa pada permukaannya yang aktif. Proses ini
dikenal sebagai proses adsorpsi. Karbon aktif ini seringkali digunakan untuk
mengurangi bau dan warna yang terdapat dalam air. Carbon filter umumnya
dipasang setelah sand filter, untuk mengurangi beban karbon aktif, karena
harganya lebih mahal.
Pada sistem berukuran kecil, pasir silika
dan karbon aktif sering dipasang di dalam satu tangki, dan dikenal sebagai
multi-media filter.
Ukuran partikel terkecil yang bisa ditahan
oleh media filter adalah sekitar 10 mikron. Dengan demikian bakteri (0,1 – 1
mikron) dan virus (0,01 mikron) masih akan lolos dari proses penyaringan ini.
Sand filter, carbon filter, maupun
multi-media filter secara berkala harus dibilas, untuk mengurangi partikel
kotoran yang terperangkap di dalam media. Proses pembilasan ini umumnya
dilakukan dengan aliran lawan arah terhadap proses filtrasinya, dan dikenal
sebagai proses back-wash. Tanpa
proses backwash, tekanan aliran akan makin bertambah, dan aliran makin lambat.
- Pengendapan Besi dan Mangan
Beberapa sumber air, terutama air sumur,
mengandung besi (Fe) dan mangan (Mn) di atas baku mutu yang diijinkan untuk air
minum. Besi dan mangan ini menyebabkan air berwarna, berbau dan membahayakan
kesehatan, apabila dikonsumsi. Besi dan mangan ini tidak dapat dihilangkan
dengan proses penjernihan maupun penyaringan. Karbon aktif juga tidak efektif
untuk mengatasi masalah ini.
Untuk memisahkan besi dan mangan dari air,
bahan tersebut perlu diubah dari senyawa terlarut menjadi senyawa tak larut,
dengan cara oksidasi. Cara paling mudah dan efektif adalah dengan menyaring air
yang mengandung besi dan mangan tersebut melewati resin khusus, yang berfungsi
sebagai katalisator. Setelah mengendap, besi dan mangan akan terperangkap di
antara resin tersebut, dan dapat dihilangkan dengan cara bask-wash.
- Ultra Filtration
Berbeda dengan media filter di atas, yang
termasuk penyaringan kasar (hanya bisa menyaring partikel > 10 mikron),
ultra filtration merupakan penyaringan halus, yang dapat menyaring partikel
sampai 0,01 mikron. Karena bakteri dan virus akan tersaring dengan ultra
filter, maka air yang disaring dengan ultra filter layak untuk diminum. Di
samping untuk penyaringan air minum, filter ini juga banyak digunakan untuk
keperluan industri, dan untuk pretreatment proses reverse osmose (RO).
Ultra filter menggunakan membran polymer
sebagai media penyaring.
- Reverse Osmoses (RO)
Proses osmose adalah proses mengalirnya
suatu cairan melalui suatu media, ke cairan lain, yang bersisi bahan terlarut
dengan konsentrasi lebih tinggi. Sebagai ilustrasi, apabila kita memiliki air
laut (mengandung garam konsentrasi tinggi) dan air tawar (mengandung garam konsentrasi
rendah), kita pisahkan dengan membran, air akan mengalir dari air tawar ke air
laut. Ini merupakan proses alamiah, yang terjadi karena perbedaan konsentrasi.
Secara teoritis, aliran ini akan terus berlangsung, sampai konsentrasinya sama.
Reverse osmose merupakan kebalikan proses
alamiah. Dalam Reverse osmoses, kita mengalirkan air, melewati membran, dari
tempat yang konsentrasinya tinggi ke tempat yang kosentrasinya rendah. Karena
proses ini berlawanan dengan proses alamiah, kita perlu memberikan tenaga
(berupa tekanan), agar proses dapat berlangsung.
Reverse osmoses banyak digunakan, baik
untuk mengolah air laut menjadi air tawar, maupun untuk mengilangkan bahan
terlarut di dalam air tawar.
Membrane yang digunakan dalam RO dibuat
dari bahan polymer. Karena RO dirancang untuk menyaring bahan terlarut (ukuran
partikel < 0,001 mikron), maka air yang digunakan dalam proses RO harus
sangat bersih dari bahan tak larut. Proses pretreatment yang paling baik untuk
umpan RO adalah dengan ultra filter.
- Penukar Ion (Ion Exchanger)
Ion exchanger adalah media (padat) yang
digunakan untuk menukar ion tertentu di dalam air, dengan ion lain, sesuai
keperluan. Media yang digunakan secara umum disebut zeolit. Pada awalnya,
zeolit merupakan bahan alamiah (batuan), namun kini proses ini umumnya
menggunakan resin buatan.
Proses penukaran ion yang paling banyak
dilakukan adalah penukaran ion Ca++ dan Mg++ (yang sering disebut kesadahan/ hardness)
dengan ion Na+. Karena proses ini bertujuan untuk menghilangkan
kesadahan (hardness), maka alat untuk proses ini sering disebut softener.
Softener umumnya berupa tangki bertekanan, berisi resin yang mengikat ion Na+. Selama proses, ion Na+ akan diganti Ca++ dan Mg++, hingga satu saat resin menjadi jenuh. Proses regenerasi dilakukan untuk
menukar Ca++ dan Mg++ dengan Na+, agar resin aktif kembali. Regenerasi ini dilakukan dengan larutan NaCl.
Penukaran ion lain yang banyak dilakukan
adalah menukar semua ion positif dengan H+ dan semua ion negatif dengan OH-, sehingga didapat air murni. Karena alat ini menghilangkan semua mineral
di dalam air, maka sering disebut demineralyzer. Fungsi alat ini sama dengan
RO, maka sebutan demineralyzer juga sering digunakan untuk RO. Penukar ion
demineralyzer menggunakan dua macam resin, yaitu cationic (menukar cation
dengan H+) dan anionic (menukar anion dengan OH-). Setelah jenuh, resin cationic harus diregenerasi dengan asam (HCl atau H2SO4), sedangkan resin anionic diregenerasi dengan NaOH.
