Dokumen tersebut membahas tentang sumber daya air di Bumi, pengelolaan air bersih, dan teknologi pengolahan limbah cair. Sumber daya air terbesar berasal dari lautan dan gletser, sedangkan air tawar hanya menyusun 1% dari total air di Bumi. Dokumen juga menjelaskan berbagai proses fisika dan kimia dalam pengolahan limbah cair seperti sedimentasi, filtrasi, koagulasi, dan desinfeksi untuk memperoleh air b

1. I. PENDAHULUAN
 Latar Belakang
• Air Bersih → Kebutuhan Pokok Mahluk Hidup
• Jumlah Penduduk ↑
• Sumber Daya Air → Kuantitas dan Kualitas (Siklus Hidrologi)
• Pemenuhan Kebutuhan Air Bersih Masyarakat → Permasalahan
→ Limbah cair
• Perlu Teknologi Pengolahan Air → Peran Lembaga Litbang
• Perlu Manajemen – Eksploitasi SDA
• Publikasi dan Sosialisasi → Peningkatan SDM

2. SIKLUS HIDROLOGI DI BUMI
SR = P - I ( T + E )
I = Q1 + Q2

3. POTENSI SUMBER DAYA AIR DI BUMI
Tempat Sumber Volume (x 103
km3
) (%)
Danau Air Tawar 125 0,62
Sungai 1,5 0,008
Kelengasan Tanah 65 0,001
Air Tanah 8.250 2,1
Danau Air Laut/Asin 105
Pedalaman 13 97,25
Atmosfir 29.200
Gunung Es Kutub, Gletser & Salju 1.320.000
Lautan
1.360.000 100,0
= 1,36 x 10 18
m3

4. PP RI No. 20 TH.1990 Ttg. Pengendalian Pencemaran Air
BAB III PENGGOLONGAN AIR
Pasal 7
Penggolongan air menurut peruntukkannya :
Golongan A : Air yang dapat digunakan sebagai air minum secara
Langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu;
Golongan B : Air yang dapat dighunakan sebagai air baku
Air minum;
Golongan C : Air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan
dan peternakan;
Golongan D : Air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian,
dan dapat dimanfaatkan untuk usaha perkotaan,
industri, pembangkit listrik tenaga air.

5. PP RI No. 82 Tahun 2001 Ttg. Pengelolaan Kualitas Air dan
Pengendalian Pencemaran Air
Bagian Ketiga
Klasifikasi dan Kriteria Mutu Air
Pasal 8
(1) Klasifikasi mutu air ditetapkan menjadi 4 (empat) kelas :
a. Kelas satu, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air
minum, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang
sama dengan kegunaan tersebut;
b. Kelas dua, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk
prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan
,air untuk mengairi pertamanan, dan atau peruntukkan lain yang
mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut;
c. Kelas tiga, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk
pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi
pertamanan, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan air yang
sama dengan kegunaan tersebut;
d. Kelas empat, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi,
pertamanan dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air
yang sama dengan kegunaan tersebut.

6. II. SISTEM PENYEDIAAN AIR BERSIH
• Umum # Kriteria Tingkat Kesejahteraan
# Masalah Air Bersih
# Akibat lanjutan (Waterborne Diseases)
• Pengelola # Pemerintah (PDAM)
# Swastanisasi
• Permasalahan # Manajemen PDAM
- Kebocoran administrasi (± 40% ???)
- Kebocoran teknis (± 20%)
- SDM
- Teknologi

7. • Upaya Pemenuhan Kebutuhan Air Bersih
• Perkotaan → maksimum 60%
• Pedesaan → rata-rata 20%
• Swadaya → pemanfaatan air tanah (sungai)
• permasalahan → pengendalian eksploitasi air tanah
→ intrusi air laut & land subsident
→ pencemaran → kualitas air
→ kualitas air baku → biaya operasi

9. III. PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DENGAN PROSES FISIK
III.1. SCREENING
• Guna melindungi peralatan (pompa dan lainnya)
• Saringan Kasar (Bar Screen) → jarak antar bar 23 – 75 mm
• Saringan Halus (Microstrainer) → 15 – 64 micrometer
III.2. AERASI
• Tujuan → memperbesar (luas & waktu) kontak air baku dan udara, untuk
menghilangkan senyawa volatil, untuk proses biologi dan untuk DO
• Jenis → aerator air terjun (Spray, Cascade, Multiple tray)
→ aerator difusi udara (difuser porous/non porous, U-tube)
→ aerator mekanik (impeler)

10. III.3. MIXING
• Tujuan → proses pencampuran (konsentrasi, reaksi dan temperatur)
→ pencampuran koagulan atau disnfektan
→ proses biologi
• Jenis → turbin/padle, propeler, pneumatic, hydraulic, static
III.4. FLOKULASI
• Proses → penggabungan partikel kecil menjadi lebih besar (hidrodinamik)
• Variabel → karakteristik air, koagulan, keasaman, temperatur
• Perencanaan → mencegah short circuit (pecah flok)
→ waktu tinggal > 30 menit
→ 0,5 < V < 1,5 ft/mnt
→ kecepatan padle = 0,5 – 2,5 ft/sec
→ kecepatan aliran = 0,5 – 1,5 ft/sec

11. III.5. SEDIMENTASI & RANCANGAN BAK SEDIMENTASI
• Kriteria → beban permukaan, kedalaman bak, waktu tinggal
•
Q
Vo = td = 24 V/Q
A
• Perbandingan panjang : lebar → 3 : 1 atau 5 : 1
• Kedalaman = 7 - 8 ft
• Laju overflow = 400 – 800 gpd
• Sistem aliran → up flow
III.6. FILTRASI (PENYARINGAN)
• Tujuan → pemisahan padatan tersuspensi yang belum terendapkan
• Jenis → media granular (pasir = diameter 0,6 – 0,8 mm)
• Laju → kualitas air baku, media filter, jenis pengolahan kimia
→ saringan cepat 2 – 5 gpm/sq ft
III.7. ADSORPSI
• Tujuan → penghilangan senyawa yang tidak dikehendaki dengan proses
penyerapan pada interface
• Adsorbent → karbon aktif (luas permukaan 500 – 1500 m2
/gr)

12. Kurva Distribusi pada suatu granular bed

13. Distribusi tekanan dalam suatu filter bed

14. Kurva tekanan dalam media homogen

15. III.8. GAS STRIPPING
• Tujuan → menghilangkan senyawa atau gas yang tidak diinginkan
• Media → unggun tetap
• Proses → cairan mengalir ke bawah – udara bersih ke atas (kontak)
• Efisiensi → distribusi cairan / stripping gas pada media
→ luas interface
→ kemurnian stripping gas
III.9. FLOTASI
• Proses → pemisahan padatan-cairan / cairan-cairan dengan pengapungan
→ alamiah, dibantu, terdorong
• Hukum Stokes
V = g/18η . ( ρl - ρg) . d2
III.10. PROSES MEMBRAN
• Prinsip → penyaringan skala molekul dan tekanan osmotik
• Daya dorong → tekanan, konsentrasi, temperatur, listrik

16. IV. PENGOLAHAN AIR DENGAN PROSES KIMIA
IV.1. DISINFEKSI
• Tujuan → pembunuhan organisme pathogen
• Jenis → kimia, fisik (panas dan cahaya), mekanik, elektromagnetik
• Kimia → khlorinasi , ozon
• Khlorinasi → untuk air limbah 40 – 60 gr/l, sisa khlor (0,5 – 1 ppm)
→ hidrolisa (HOCl) dan ionisasi (OCl-
)
→ khloramin
IV.1.2. OZONISASI
• Ozon → tidak stabil, biru, racun, bau, oksidator kuat
→ dapat menghilangkan warna, oksidasi non-biodegradable
IV.1.3. RADIASI ULTRAVIOLET
• UV → λ = 254 nm, kekeruhan rendah
• Energi → 10 = 20 watt/m3/jam
• Kerugian → biaya mahal, tidak ada residu, air baku harus bagus
• Keuntungan → tidak bau/rasa, pemeliharaan minim, tidak overdosis

17. IV.2. PRESIPITASI
• Prinsip → pemisahan senyawa anorganik melalui
pengendapan
• Variabel →nilai kelarutan, pH, temperatur
• Reaksi presipitasi →Ksp
• Guna →pemisahan metal, pengurangan kesadahan / phosphat
• Proses Kapur Soda
Ca(HCO3) + Ca(OH)2 2 CaCO3 + 2 H2O

18. Untuk menghilangkan kesadahan tetap kalsium, ditambahkan soda abu.
Reaksi yang terjadi :
CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2 NaCl
Untuk menghilangkan kesadahan magnesium sementara, ditambahkan kapur + kapur
Tahap 1 :
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 MgCO3 + CaCO3 + H2O
Tahap 2 :
MgCO3 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCO3
Untuk menghilangkan kesadahan magnesium tetap ditambahkan kapur + soda abu
Tahap 1 :
MgCl2 CaCl2
+ Ca(OH)2 Mg(OH)2 +
MgSO4 CaSO4
Tahap 2 :
CaCl2 NaCl
+ Na2CO3 CaCO3 +
CaSO4 Na2SO4

19. • Penghilangan Phosphat
Al2(SO4)3 + 2 PO4
-3
2 AlPO4 + 3 SO4
-2
Pengendapan dengan kapur adalah sebagai berikut :
5 Ca+2
+ 4 OH-
+ 3 HPO4
-2
Ca5(OH)(PO4)3 + 3 H2O
• Pengendapan Sulfur & Fluor , Penghilangan logam
SO4
2-
+ Ca2+
+ 2 H2O CaSO4.2H2O
Untuk pengendapan zat fluor ditambahkan CaCl2, reaksi kimianya adalah
sebagai berikut :
2 F-
+ Ca2+
CaF2
Pada pengendapan logam biasanya dalam bentuk hidroksida, dengan cara
menetralkan efluent yang bersifat asam. Kondisi pH yang optimum untuk presipitasi
logam berkisar antara 7 – 10,5 .

20. IV.3. KOAGULASI
• Proses →destabilisasi partikel koloid dengan pembubuhan bahan kimia
• Koagulan →Alum, PAC, dll.
Al2(SO4)3.18 H2O + 3 Ca(HCO3)2 → 2 Al(OH)3 + 3 Ca(SO4) + 6 CO2 + 18 H2O
Al2(SO4)3.18 H2O + 3 Ca(HCO3)2 → 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4 + 6 CO2 + 18 H2O
Al2(SO4)3.18 H2O + 3 Mg(HCO3)2 → 2 Al(OH)3 + 3 MgSO4 + 6 CO2 + 18 H2O
Al2(SO4)3.18 H2O + 6 Na(HCO3) → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 6 CO2 + 18 H2O
Al2(SO4)3.18 H2O + 3 Na2(CO3) → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 18 H2O
Al2(SO4)3.18 H2O + 6 Na(OH) → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3 CO2 + 18 H2O
Al2(SO4)3.18 H2O + 3 Ca(OH)2 → 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4+ 18 H2O
• Dosis koagulan →kekeruhan, alkalinitas, pH, temperatur, kandungan lain
Vv = Q x Rs x (100/C) x 10-3
• Dosis zat alkali →alkalinitas & laju pembubuhan koagulan
W = [( A2 + K x R ) - A1] x F

21. IV.3.4. BAK / TANGKI KOAGULASI - FLOKULASI
• Partikel → < 10-2
mm, koloid
• Pencampuran cepat → homogen (air baku – koagulan)
→ pencampuran hidrolik (v = 1,5 m/dtk)
→ energi mekanik (flush mixer)
→ difuser
→ desain
G =  P  ½
 Vµ 
dimana :
G = gradient kecepatan ( detik -1
).
P = power input, Watt (N.m/s).
V = Volume bak pencampur cepat (m3
).
µ = Viskositas, N.s/m2
.
Untuk pencampuran cepat harga G antara 700 – 1.000 detik -1
-Waktu Tinggal :
Waktu tinggal dalam bak pencampur cepat biasanya antara 1 - 5 menit.

22. IV.4. OKSIDASI KIMIA
• Tujuan → oksidasi logam/sianida
CN-
+ 2 NaOH + Cl2 → CNO-
+ 2 NaCl + H2O
8,5 < pH < 11
CN-
+ NaOCl → CNO-
+ NaCl
pH < 7
CNO-
+ 2 H+
+ H2O → NH4
+
+ CO2
Penambahan Cl2 pada pH sedikit basa terjadi oksidasi CNO-
menjadi N2 dan CO2,
reaksinya sebagai berikut :
2 CNO-
+ 3 Cl2 + 4 NaOH → N2 + 2 Cl-
+ 4 NaCl + 2 H2O + 2 CO2

23. IV.5. PENUKAR ION (ION EXCHANGE)
• Tujuan →menghilangkan ion-ion yang tidak diinginkan
• Media →unggun tetap (mineral/resin sintetik)
Ca+2
Ca+2
Na2 Z + Mg+2
→ Mg+2
Z + 2 Na+
Fe+2
Fe+2
RSO3H + Na+
→ RSO3Na + H+
2 RSO3Na + Ca+2
→ (RSO3)2Ca + 2 Na+
IV.5.1. REGENERASI
Ca Ca
R + 2 NaCl → Na2R + Cl2
Mg Mg
IV.5.2. KAPASITAS PENUKARAN
• Kemampuan resin dalam menghilangkan kesadahan (berat /volume resin)
• Resin →2 sampai 10 eq/kg resin
• Zeolit →0,05 sampai 0,1 eq/kg zeolit
• Lain →contoh : Regenerasi →11 gr NaCl per 100 gr CaCO3

24. V. PERTIMBANGAN DALAM DESAIN UNIT PENGOLAHAN AIR
• Yang perlu dipertimbangkan :
• Periode desain • Pemilihan proses
• Daerah layanan • Pemilihan peralatan
• Pemilihan lokasi • Tata letak dan profil
hidrolik
• Penduduk yang dilayani • Kebutuhan energi
dan sumber-sumber
lainnya.
• Peraturan yang mengkontrol
limbah cair dan standar
efluent
• Analisa ekonomi
• Karakteristik limbah cair • Pengkajian aspek
lingkungan
• Tingkat pengolahan

25. Keuntungan Proses Pengolahan Fisika Dan Kimia :
• Mengurangi kandungan suspended solid dan BOD cukup tinggi
yaitu 90 - 95 %.
• Mengurangi phosphat sampai 90%.
• Proses pengolahan mempunyai toleransi terhadap temperatur,
material beracun dan aliran yang tidak kontinyu.
• Dibutuhkan ruang lebih kecil.
Kerugian Proses Pengolahan Fisika Dan Kimia:
• Investasi membutuhkan biaya tinggi.
• Operasi dan pemeliharan memerlukan biaya tinggi.
• Lebih banyak menghasilkan lumpur.

26. VI. CONTOH MENDESAIN
1. Desain Bak Pengendap
Debit limbah cair (Q) = 5 l/dt
Kriteria Desain (Water & Wastewater Technology, Hammer, 1975):
Waktu tinggal : 1 – 3 jam
Over flow rate : 600 – 1500 gpd/sqft
Kedalaman bak : 7 – 10 ft
Panjang : lebar : (4 – 5 ) : 1
Weir loading : 10.000 – 15.000 gpd/ft
Lebar maximum : (20 – 35) ft
Performance : BOD removal (30 - 40)%
SS removal (50 - 70)%
Perhitungan:
Over flow rate = 700 gpd/sqft = 0,33 l/dt/m2
Luas permukaan = Q = 5 l/dt = 15 m2
V 0,33 l/dt/m2
Direncanakan : Kedalaman bak pengendap = 2,7 ft = 2 m
Panjang = 6 m
Lebar = 1,25 m
Waktu tinggal = 6 m x 1,25m x 2m = 3000 dt = 1 jam
5 l/dt

27. 2. Koagulasi
Desain untuk bahan kimia (alumunium sulfat), jumlah dosis bahan kimia
didapat dari jar test.
Contoh:
Debit limbah cair (Q) = 5 l/dt
Dosis koagulan = 40 mg/l
Perhitungan:
Alumunium sulfat (BD = 2,2 kg/l) yang dibutuhkan = 40 mg/l x 5 l/dt =
200 mg/dt
Untuk pembubuhan dipakai pompa dengan q = 2000 cc/mt
Kadar suspensi larutan kapur = 200 mg/dt = 6%
2000 cc/mt
Direncanakan periode pembuatan larutan = 8 jam
Volume larutan (untuk 8 jam) = 8 jam x 2800 cc/menit = 1,344 m
3
Dimensi bak pelarut:
Kapasitas = 1,344 m
3
Kedalaman = 1,0 m
Panjang = 1,2 m
Lebar = 1,2 m

28. 3. Flokulasi
Perhitungan untuk menentukan motor yang akan digunakan
Debit limbah cair (Q) = 5 l/dt
Direncanakan waktu tinggal(td) = 30 menit
Kecepatan gradien rata-rata(G)= 40/dt
Efisiensi motor penggerak(Ef) = 60%
Volume bak flokulasi (V) = Q x td = 5 l/dt x 30 menit = 9 m
3
Viskositas dinamik(m) = 10
–3
kg/m.dt
Tenaga motor = V x m x G
2
Ef
Tenaga motor = (9 m
3
)(10
–3
kg/m.dt) (40/dt) = 216 Watt
0.60

29. IPA Saringan Pasir Lambat
• 3 Proses dasar → Pengendapan, Penyaringan dan Disinfeksi
• Kualitas Air Baku → tidak tercemar berat
• Kecepatan Penyaringan → 0,03 – 0,07 liter/m2
detik
• Keunggulan → Energi potensial air, Sederhana, Biaya murah

30. KONTROL INLET
KONTROL OUTLET

32. Unit SARPALAM Kapasitas 100 M3
/hari

33. Diagram alir sistem
penyaringan air dengan
saringan pasir cepat
Photo unit-unit
saringan pasir cepat