Assalamu’alaikum…Welcome…歡迎光臨

Welcome to my blog, here I want to share about my acitivites and all of my interest in the Islamic studies, education, science, and engineering. I hope you can get the benefit from my blog.

Selamat datang di blog saya, disini saya ingin berbagi informasi tentang kejadian-kejadian yang saya alami dan semoga bisa diambil manfaat bagi teman-teman semua. Selain itu, blog ini merupakan wadah untuk menumpahkan seluruh minat saya baik itu dibidang ilmu-ilmu Islam, pendidikan, science, dan engineering.

ENHANCE YOUR SKILL BY THE BEST METHODS

ありがとうございます [謝謝]

Jenis Air di Bumi

Tulisan ini diambil dari Yulia M.Si (silahkan dibuka link-nya) dengan sedikit saya modifikasi, karena meliputi ilmu hidrologi-geografi diluar bidang saya tapi sangat bereratan sekali dengan pengolahan air:

15 Jenis Jenis Air di Bumi : Tanah, Permukaan, Air Angkasa dan Manfaatnya

Tak dipungkiri bahwa setiap makhluk hidup mulai dari tumbuhan, hewan hingga manusia sangat bergantung dengan air sebagai sumber daya untuk menunjang kehidupannya. Oleh karena itu kita sebagai makhluk berakal sudah semestinya menjaga kelestariannya supaya air bersih dapat dimanfaatkan oleh generasi mendatang. Manusia lah yang sebenarnya sebagai faktor utama perusak sehingga kualitas air mengalami penurunan.

Peranan air dalam kehidupan sangatlah banyak, terkadang dalam penggunaannya tidak dilakukan secara bijaksana, sehingga tidak memperhitungkan lagi dampak negatif yang dapat saja terjadi. Jika terjadi demikian maka manusia juga yang akan menanggung akibatnya. Untuk itulah kesadaran atas penghematan dan upaya melestarikan sumber daya air harus ditanam dan dipupuk oleh semua orang. Kesadaran yang hakiki dan bukan karena takut mendapatkan sanksi/ hukuman.

Sumber daya air sangatlah banyak karena hampir 70 persen muka bumi tertutupi air, namun sayangnya sebagian besar berbentuk air laut yang kurang baik jika digunakan untuk keperluan hidup manusia. Air laut mengambil bagian sekitar 97 persen dari total keseluruhan air dunia serta hanya 3 persen air tawar dan dari 3 persen itupun 70 persen berbentuk es, 30 persen lainnya ada di danau, sungai, air permukaan dan air dalam tanah.

Dapat dibayangkan betapa sedikitnya air tawar itu, terlebih untuk air tanah yang jumlahnya sangat terbatas. Banyaknya populasi manusia saat ini tidak sebanding dengan pasokan air tawar yang benar benar bersih dan murni. Untuk itulah banyak orang berusaha mencari sumber air yang masih terjaga kelestarian dan kemurnian, dan air tanah menjadi pilihan favorit karena selain murni, tidak adanya biaya tambahan untuk mendapatkannya atau bahkan bisa dikatakan gratis.

Seperti yang diketahui sebelumnya air tersebar dimana saja, tidak hanya terkonsentrasi di lautan, di daratan pun dijumpai air meskipun jumlahnya relatif sedikit jika dibandingkan dengan total air keseluruhan. Berdasarkan letak dan asalnya air secara umum dikelompokan menjadi 3 yakni air permukaan, air angkasa dan air tanah dan berbagai jenis jenis air.

Air Permukaan

Jenis air permukaan merupakan air hujan yang mengalir diatas permukaan bumi dikarenakan tidak mampu terserap kedalam tanah dikarenakan lapisan tanahnya bersifat rapat air sehingga sebagian besar air akan tergenang dan cenderung mengalir menuju daerah yang lebih rendah, air permukaan seperti inilah yang sering disebut dengan sungai (Baca : Fungsi air hujan & Jenis jenis hujan).

Pada umumnya, air permukaan mengalami pengotoran selama mengalir diatas permukaan seperti bercampur dengan lumpur, sisa daun dan batang kayu serta kotoran lainnya. Tingkat pengotoran air permukaan tergantung dari daerah yang dialirinya, jika di daerah urban/ perkotaan, air permukaan berkualitas sangat buruk karena sudah tercampur dengan bahan bahan kimia, sementara itu jika air permukaan pada hutan cenderung mengandung bahan-bahan anorganik alamiah seperti air yang sudah tercampur humus dan sisa pelapukan organik seperti daun, batang pohon dan akar. Air permukaan terbagi menjadi 2 yaitu :

  1. Air Sungai

Merupakan jenis air permukaan dengan tingkat kekotoran yang sangat tinggi. Paling sering digunakan oleh manusia seperti untuk irigasi, transportasi dan untuk pemenuhan kebutuhan lainnya. Karena derajat pengotorannya begitu tinggi sehingga dalam penggunaan-nya untuk air minum perlu melewati proses pengolahan yang sempurna sehingga dapat di konsumsi secara aman (baca Manfaat sungai).

Pada daerah hulu sungai umumnya memiliki kualitas air yang jauh lebih baik, sehingga tidak memerlukan proses rumit dalam pengolahannya untuk menjadi air minum. Masyarakat yang tinggal di daerah hulu sungai lebih memilih menggunakan air sungai, dibandingkan dengan air tanah karena perbedaan kualitas antara keduanya tidak begitu mencolok.

  1. Air Danau/Telaga

Air permukaan yang mengalir dan menemukan sebuah cekungan akan membentuk danau jika cekungan tanah dalam skala besar atau jika cenkungan berskala kecil maka akan membentuk telaga. Danau biasanya memiliki sumber air dari sungai ataupun mata air (pada danau di dataran tinggi) dan memiliki aliran keluar.

Sedangkan Telaga dan rawa umumnya lebih disebabkan oleh air hujan yang tergenang di suatu cekungan tanah dan tidak memiliki aliran keluar, hal inilah yang menyebabkan kenapa air rawa berwarna. Kandungan zat zat organik yang tinggi misalnya humus tanah yang sudah terlarut menjadikan air berwarna kuning coklat.

Karena tingkat pembusukan bahan organik begitu tinggi dan sedikitnya jumlah air menyebakan kandungan Besi (Fe) dan Mangan (Mn) akan tinggi juga ditengah tingkat kelarutan kandungan oksigen pada air rawa yang begitu rendah. Pada  beberapa kasus akan dijumpai alga/ lumut pada permukaan air telaga/rawa jika kondisi sinar matahari dan kadar Co2 yang memadai.

Jadi ketika ingin memanfaatkan air rawa haruslah berhati hati dengan hanya mengambil air sampai kedalaman tertentu saja, supaya endapan Besi dan Mn tidak ikut terbawa. Jikalau seandainya terbawa maka, harus kembali diendapkan lagi. Akan lebih baik lagi jika memakai filter air sehingga lumut atau alga dapat terpisah dengan sempurna (Baca : Fungsi Danau).

  1. Air Laut

1/3 luas bumi adalah lautan, zona laut merupakan zona terluas di bumi, setiap orang tentu mengetahui laut. Air laut merupakan penyumbang air terbesar di Bumi. Air laut memiliki rasa yang sangat asin. Namun sumber air lainnya sebenarnya dapat kita simpulkan berasal dari laut. (Baca juga : fungsi batas kelautan ZEE & Manfaat pasang surut air laut)

Air Angkasa

yaitu air yang asalnya dari udara atau atmosfer yang jatuh ke permukaan bumi. Perlu diketahui bahwa komposisi air yang yang terdapat di lapisan udara bumi berkisar 0.001 persen dari total air yang ada dibumi. Menurut bentuknya air angkasa terbagi lagi menjadi:

  1. Air Hujan

Matahari berperan dalam mendorong proses terjadinya penguapan uap air yang ada di permukaan bumi naik hingga atmosfer. Disanalah uap air akan mengalami kodensasi sehingga berubah wujud menjadi titik air yang akan semakin berat dan akhirnya jatuh kembali ke permukaan bumi dalam bentuk hujan. Namun ada juga titik air yang sebelum sampai ke bumi sudah menguap lagi, ini disebut dengan Virga.

Saat terjadinya Virga maka proses penjenuhan udara akan berlangsung, semakin lama udara akan mencapai titik jenuh maksimum sehingga terjadinya hujan. Air hujan umumnya memiliki tingkat PH yang rendah sehingga cenderung bersifat asam dan tekstur lunak karena tidak mengandung garam dan zat zat mineral lainnya.

Proses kodensasi yang berlangsung pada daerah pengunungan yang udaranya belum terkena polutan maka akan menghasilkan air hujan dengan PH mendekati normal. Namun jika proses kodensasi terjadi pada daerah dengan tingkat polutan tinggi seperti daerah perkotaan dan industri maka PH air hujan nya akan rendah sehingga sering disebut dengan istilah hujan asam. (Proses terjadinya hujan)

  1. Air Salju

Memiliki karakteristik yang sama dengan air hujan, hanya saja karena suhu udara disekitar yang lebih rendah sehingga titik air berubah menjadi es dan jatuh kembali ke bumi dalam bentuk kepingan es bertekstur lembut yang sering disebut dengan salju. Saat jatuh ke permukaan bumi yang suhunya sekitar 0 derajat Celcius maka salju akan meleleh dan menjadi pecahan kecil yang dinamakan  kepingan salju.

  1. Air Es

Proses pembentukan-nya sama dengan air hujan dan salju, hanya saja udara saat terjadi kodensasi lebih dingin lagi sehingga membentuk butiran es yang ukurannya bervariasi. Sebenarnya Es dapat terbentuk pada suhu yang lebih tinggi asalkan tekanan udara saat itu juga tinggi. Jika tekanan udara sangat rendah, terkadang air belum berubah menjadi es meskipun bersuhu dibawah 0 derajat Celcius.

Air Tanah

Merupakan segala macam jenis air yang terletak dibawah lapisan tanah. Menyumbang sekitar 0.6 persen dari total air di bumi. Hal ini menjadikan air tanah lebih banyak daripada air sungai dan danau bila digabungkan maupun air yang terdapat di atmosfer. Air tanah dapat dikelompokkan menjadi air tanah dangkal dan air tanah dalam.

Umumnya masyarakat lebih sering memanfaatkan air tanah dangkal untuk keperluan dengan membuat sumur hingga kedalaman tertentu. Rata rata kedalaman air tanah dangkal berkisar 9 hingga 15 meter dari bawah permukaan tanah. Meskipun volume-nya tidak sebanyak air tanah dalam, namun sudah sangat mencukupi segala kebutuhan seperti untuk air minum, mandi dan mencuci.

Banyak atau sedikitnya air tanah dangkal tergantung dari seberapa besar atau banyak air yang terserap tanah, jadi pada kondisi kemarau maka pasokan air tanah dangkal ini akan jauh menurun sehingga tidak mengeluarkan air lagi. Secara fisik air tanah dangkal jernih dan bening, hal itu terjadi akibat proses penyaringan di setiap lapisan tanah.

Pengelompokan Air Tanah Menurut Letaknya

Seperti yang telah diketahui bahwa tanah tersusun atas beberapa lapisan hingga mencapai lapisan tanah kedap air dan batuan.  Dan air tanah pun sebenarnya tersebar di semua lapisan tersebut dan memiliki karakteristik yang berbeda dengan air tanah pada lapisan lain. Secara fisik tidak ada yang berbeda, namun jika dilihat dari kandungan/ komposisi kimia jelas berbeda. Berdasarkan letaknya air tanah terbagi menjadi beberapa jenis seperti berikut:

  1. Air Tanah Freatik

Merupakan air tanah dangkal yang berada tidak jauh dari permukaan tanah. Cara mendapatkan air tanah freatik sangatlah mudah, cukup dengan membuat sumur hingga kedalaman antara 9 hingga 15 meter biasanya sudah muncul airnya. Air tanah dangkal umumnya bening, namun pada beberapa tempat air tanah freatik ini dapat juga tercemar seperti memiliki kandungan Fe dan Mn yang tinggi. Karena rentan tercemar, maka untuk itu pembuatan sumur pun harus mengikuti kaidah yang dianjurkan seperti:

  • Tembok harus diberikan hingga kedalaman 3 meter dari permukaan tanah supaya pengotoran air sumur oleh air yang berasal dari permukaan dari dihindari. Jika tidak ada tembok bisa saja air kotor pemukaan menyerap dan masuk secara langsung kedalam sumur tanpa melewati penyaringan dari beberapa lapisan tanah.
  • Di sekeliling sumur, pada jarak sekitar 2 meter dari bibir sumur harus dibangun lantai rapat/ keramik, hal ini bertujuan supaya air permukaan yang kotor, misalnya bekas mandi dan mencuci tidak terserap kedalam sumur kembali.
  • Pada lantai tersebut harus dilengkapi dengan saluran pembuangan air yang terpadu sehingga air kotor tidak terlalu lama tergenang di sekitar sumur. Saluran-nya pun harus kokoh dan tidak ada yang rusak, jika ada saluran yang struktur nya rusak terlebih lokasinya dekat sumur maka air akan terserap kembali ke sumur.
  1. Air Tanah Dalam (Artesis)

Terletak dibawah lapisan tanah kedap air pertama, untuk mengambil air tanah dalam tidak semudah air tanah dangkal. Air Artesis terletak pada kedalaman antara 80 meter hingga 300 meter dari permukaan tanah.  Sehingga untuk mendapatkan air tanah dalam ini harus mengunakan pompa air kapasitas besar dan tidak bisa menggunakan pompa air biasa. Namun jika tekanan air tanah dalam ini besar maka air akan keluar dengan sendirinya, yang disebut dengan sumur artesis.

Untuk kualitas air tanah dalam jauh lebih baik jika dibandingkan dengan air tanah dangkal/ freatik. Hal ini dikarenakan telah mengalami penyaringan yang sempurna dan air tanah artesis biasanya bebas bakteri sehingga dapat langsung diminum.

Air tanah Artesis bisa dijadikan solusi terhadap kekeringan. Jika pada musim kemarau panjang, biasanya sumur/ air tanah dangkal mengering, namun tidak halnya dengan air tanah dalam yang mana debit airnya cenderung stabil. Permasalahan yang kerap dihadapi adalah cukup mahalnya biaya yang dibutuhkan untuk membuat sumur artesis tersebut.

  1. Air Tanah Meteorit (Vados)

Merupakan air tanah yang berasal dari hujan/ presipitasi yang mana sebelumnya terjadi proses kodensasi air di atmosfer dan tercampur dengan debu meteor. Perlu diketahui sebelumnya bahwa setiap saat sebenarnya meteor berukuran kecil bergesekan dengan atmosfer dan habis sebelum mencapai permukaan bumi.

Meteor yang bergesekan dengan atmosfer maka akan berpijar dan terbakar sehingga sering disebut bintang jatuh. Hasil pembakaran meteor tadi tentu saja akan menghasikan abu yang pada akhirnya masuk kedalam lapisan troposfer dan bercampur dengan awan yang mengandung titik air. Air Vados mengandung air berat (H3) dan terdapat tritium (suatu unsur yang berasal dari debu meteor) didalamnya sehingga sering disebut dengan air tua.

  1. Air Tanah Magma (Juvenil)

Merupakan air yang terbentuk secara kimiawi didalam tanah karena intrusi dari magma pada kedalaman tertentu. Biasa ditemukan pada daerah didekat gunung berapi. Air Juvenil muncul ke permukaan bumi dalam bentuk air panas atau jika tekanan didalamnya sangat tinggi air juvenil bisa menjadi Geyser (Baca : Erosi Tanah).

Karena terletak di dekat gunung berapi atau dapur magma, maka terkadang air juvenil juga mengandung kadar belerang yang tinggi, jika selama pembentukannya melewati batuan belerang/ sulfur. Namun jika tidak melewati struktur batuan belerang saat proses perjalanan ke permukaan bumi, maka air juvenil seperti air biasanya hanya saja bersuhu panas.

  1. Air Konat (Tersengkap)

Merupakan air tanah yang terjebak didalam batuan selama ribuan tahun hingga jutaan tahun sehingga sering disebut dengan air purba. Umumnya memiliki kadar garam yang lebih tinggi dibandingkan air laut dan tercampur dengan senyawa/ mineral dari batuan yang melingkupinya dalam waktu lama. Air konat pada mulanya sama seperti air tanah pada umumnya, namun karena pengaruh geologi sehingga terperangkap di antara batuan sedimen di dekat gunung. Terperangkap dalam waktu yang sangat panjang menyebabkan air konat ter-mineralisasi secara sempurna.

Demikianlah penjelasan mengenai pengelompokan air berserta jenis jenis air. Setelah membaca artikel ini diharapkan kita akan semakin paham dan mengerti serta dapat membedakan jenis jenis air khususnya air yang terletak didalam permukaan bumi. Semoga artikel ini dapat berguna dan menambah wawasan bagi setiap pembaca.

SAND FILTER

Salah satu proses pemurnian air yaitu menggunakan sand filter (filter pasir). Perlu diketahui bahwa pengertian “filter” berbeda dengan “sieve”. Dalam bahasa Indonesia keduanya sering diterjemahkan menjadi “penyaring” akan tetapi dalam bahasa Inggris memiliki arti yang berbeda. “sieve” diartikan sebagai proses penyaringan partikel yang lebih besar dengan lubang penyaring sehingga partikel yang lebih kecil dari lubang penyaring bisa lewat dengan mudah melalui penyaring, sedangkan “filter” adalah proses penyaringan partikel melewati penyaring (media filter) sekalipun partikel tersebut lebih kecil dari lubang penyaring tetapi beberapa partikel tidak dapat melewati media filter. Filter bisa dengan proses adsorpsi, penukar ion, biological metabolite transfer, dll. Sand filter adalah filter yang menggunakan pasir (sand) sebagai media filter-nya. Tujuan utamanya adalah menghilangkan kontaminasi padatan tersuspensi (suspended solid) dalam air.

Terdiri atas 3 tipe sand filter:

  1. Rapid sand filters
  2. Upflow sand filters
  3. Slow sand filters

Ketiga metode tersebut sudah banyak digunakan oleh berbagai industri untuk proses pemurnian air. Untuk rapid dan upflow sand filter membutuhkan senyawa kimia coagulant agar bisa bekerja secara efektif, sedangkan slow sand filter dapat menghasilkan kualitas air yang sangat baik dengan menghilangkan patogen, meningkatkan kualitas rasa dan bau tanpa dibantu pemakaian senyawa kimia.

  1. Rapid Sand Filters

Rapid sand filters pertama kali didesign oleh oleh George W. Fuller di Little Falls, New Jersey Amerika pada tahun 1920 an. Design ini banyak digunakan di sistem pengolahan air pemerintah Amerika diberbagai tempat sejak kesuksesannya di tahun tersebut, karena design ini tidak membutuhkan tempat yang luas dibandingkan slow sand filter. Rapid sand filter menggunakan pasir dan media granular lainnya (seperti gravel atau anthracite) untuk menghilangkan partikel pengotor dalam air yang sudah membentuk floc setelah penambahan coagulant (contohnya PAC – Poly Aluminium Chloride). Pengoperasian rapid sand filter dapat memanfaatkan gaya gravitasi atau pompa tekanan. Prosesnya sebagai berikut: air yang akan difilter akan melewati rapid sand filter dari atas karena adanya gaya gravitasi atau pemberian tekanan, kemudian material floc akan terperangkap di permukaan media pasir, filtrate (air bersih yang difilter, filtered water) akan keluar dibagian bawah unit (lihat gambar dibawah).  Adapun untuk membersihkan material floc yang terperangkap, dilakukan backwash atau mengalirkan air secara berkebalikan dari bawah ke atas.

rapid sand filter

  1. Upflow Sand Filters

Pada proses upflow sand filter, air yang akan difilter (influent) akan masuk dari atas ke tempat penampungan dibagian bawah filter dan mengalir keatas (upflow) melalui media pasir. Material floc akan terperangkap di media pasir dan filtrate (air bersih yang difilter) akan keluar mengalir keatas permukaan media pasir (lihat gambar dibawah). Selanjutnya media pasir yang mengandung material floc akan mengalir kebawah melalui pipa airlift menuju washbox chamber (ruang pencuci) bagian atas, pasir yang sudah bersih dari material floc akan didistribusikan kembali kedalam dan pengotor (material floc) dikeluarkan ke pipa reject.

Cut Away Drawing

Kelebihan upflow sand filter adalah single media (pasir), secara continue pengoperasiannya atau tidak terganggu karena proses backwash, konsumsi listrik yang rendah, membutuhkan tekanan yang rendah dibanding rapid sand filter, dan menghasilkan kapasitas air yang lebih besar.

  1. Slow Sand Filters

Slow sand filter merupakan tipe tertua dari proses pengolahan air yang pertama kali digunakan pada tahun 1872 di Amerika. Saat ini, slow sand filter masih digunakan dalam bentuk yang lebih kecil dari sebelumnya. Tipe ini tidak membutuhkan pretreatment penambahan senyawa kimia coagulant sebelumnya dan mudah secara proses. Slow sand filter terdiri atas tank, media pasir, media gravel, pengatur aliran (flow regulator), dan sistem penampung air (clearwell) untuk filtrate (air bersih yang difilter). Air akan mengalir melalui media pasir dan gravel, selanjutnya melalui flow regulator dan terakhir masuk ke clearwell (lihat gambar dibawah).

slow sand filter

Slow sand filter dapat mereduksi jumlah bakteri patogen, kekeruahan, bau, rasa, dan senyawa organik lainnya. Kelebihan dari tipe ini adalah minimnya masalah yang disebabkan oleh lumpur, tidak dibutuhkan supervisi yang intens, dan biaya operasional serta pemeliharaan yang murah.

Tabel berikut adalah perbandingan antara rapid sand filter dengan slow sand filter terkait dengan keunggulan dan aplikasinya.

Perbandingan rapid dan slow sand filter