Besi dalam Air Minum

Oleh Gede H. Cahyana

“Saya nyesel. Nyesel banget beli rumah di sana. Dibohongin. Developer-nya bilang air sumurnya bagus. Tapi nyatanya bohong. Padahal dalamnya sudah 25 meteran. Airnya amis dan kuning. Siapa yang nggak kesal.” Demikian gerutu seseorang kepada penulis.

Mendengar itu saya tetap diam, terus menyimak, manggut-manggut sambil bergumam, ooo... ooo saja. Keluh kesahnya panjang, agak lama kami ngobrol. Masalahnya tak lain dari mutu atau kualitas air. Sebetulnya dia hendak menjual rumahnya itu, tapi belum laku juga karena semua calon pembelinya selalu menanyakan airnya. Begitu tahu airnya jelek, mereka langsung pergi. Apalagi tak ada tanda-tanda air ledeng PDAM bakal masuk ke perumahan itu.

Dalam acara peringatan Hari Air Dunia, penulis sempat ditanya seseorang yang mengadu soal air. Bersama anaknya, ibu paruh baya ini bertanya, “Kenapa ya, air sumur saya kuning? Sudah disaring pakai kain, tapi tetap saja kuning. Pernah jernih sebentar tapi kuning lagi. Lantai pun jadi kuning. Ember juga kuning-coklat. Bahaya nggak, ya? Gimana cara menghilangkannya?”

Agar Sehat: Olah!
Air perlu diolah karena kualitas air bakunya berbeda dengan kualitas air minum yang sudah diatur dalam Keputusan Menteri Kesehatan No. 907/Menkes/SK/VII/2002, pada 29 Juli 2002. Perbedaan inilah yang harus diolah sampai ke taraf konsentrasi yang sesuai dengan surat keputusan tersebut. Aturan tersebut dibuat demi kesehatan manusia dan dibagi menjadi empat, yaitu kualitas bakteriologis (penulis cenderung menyebutnya bakteriologi), kimiawi (penulis menyebutnya kimia), radioaktivitas, dan fisik (penulis menyebutnya fisika). Dari sekian banyak parameter kualitas kimia dalam baku mutu tersebut yang sering menjadi masalah adalah kalsium, magnesium, besi dan mangan. Pada kesempatan sekarang, fokus tulisan ini adalah besi dan mangan.

“Musuh bersama” kita, kalau boleh disebut demikian, adalah kation besi (II) yang bersembunyi di dalam air. Kation ini hadir di dalam tanah dan air bersama dengan kation mangan (II) dan kation lainnya. Konsentrasi terbesarnya justru ada di dalam air tanah (groundwater) seperti sumur yang banyak dijadikan sumber air masyarakat tetapi relatif kecil di dalam air permukaan seperti sungai, danau, dan waduk.

Kation besi, selanjutnya disebut besi, menimbulkan banyak masalah dalam penyediaan air minum individual dan komunal termasuk masalah kesehatan manusia. Itu sebabnya, konsentrasi maksimum besi terlarut di dalam air minum yang tercantum di berbagai peraturan pemerintah atau menteri kesehatan adalah 1.0 mg/l. Tetapi faktanya, konsentrasi besi di dalam air tanah dangkal dan air tanah dalam (juga beberapa air permukaan) jauh di atas ambang batas tersebut. Agar dapat dimanfaatkan dan tidak menimbulkan masalah kesehatan, estetika, kerugian ekonomi, dll maka air tersebut harus diolah dulu dengan teknologi tertentu. Satu di antara teknologi yang bisa diterapkan adalah slow sand filter modifikasi.

Seperti tersirat di dalam namanya, slow sand filter adalah unit operasi filter yang laju aliran airnya relatif lambat dengan kisaran 0,1 – 0,4 m3/m2/jam yang dicapai dengan lapisan pasir berdiameter antara 0,1 – 0,35 mm. Lewat pertolongan gravitasi Bumi, air mengalir lambat menyusup di antara butir-butir pasir dari bagian atas filter ke bagian bawah. Jenis slow sand filter konvensional tersebut banyak diterapkan untuk mengolah air permukaan dengan kekeruhan rendah sehingga umur filter menjadi lebih lama dibandingkan dengan filter yang mengolah kekeruhan lebih tinggi. Operasi-rawatnya juga mudah dan tanpa penambahan zat kimia. Hanya saja, filter ini membutuhkan lahan yang luas dan media filter yang besar volumenya dibandingkan jenis lainnya.

Modifikasi Media
Terapan utama slow sand filter di atas adalah untuk menurunkan kekeruhan air baku yang disebabkan oleh koloid dan suspended solid berkonsentrasi rendah. Dampak tambahan positif lainnya ialah reduksi senyawa besi (dan sedikit mangan), baik oleh aktivitas biologi maupun kimiawi alami. Aktivitas fisika dapat juga terjadi kalau besi dan mangan mengalami oksidasi alami meskipun dalam jumlah yang sedikit. Hal ini akan terjadi optimal apabila lapisan tipis di permukaan media filter (schmutzdecke) berkembang dengan baik dan bertahan selama proses filtrasi. Meskipun dapat diupayakan, justru di sinilah letak kesulitannya.

Lain koloid dan suspended solid, lain juga besi. Agar dapat digunakan untuk mengurangi konsentrasi besi dan mangan dengan jumlah yang banyak maka perlu ada modifikasi media tanpa mengubah laju aliran airnya. Dengan mempertahankan lajunya yang rendah seperti slow sand filter konvensional maka mekanisme filtrasinya tetap sama dan tanpa zat kimia seperti pada rapid sand filter yang memerlukan proses koagulasi, flokulasi, dan sedimentasi di dalam unit yang terpisah. Satu cara modifikasi media ini ialah dengan memberikan tambahan kemampuan dalam penyisihan besi dan mangan. Di sini ada tambahan mangan karena di dalam slow sand filter konvensional relatif sulit untuk menyisihkan mangan karena persyaratan pH-nya relatif tinggi.

Untuk menambah daya-sisih (removal power) pasir terhadap besi (dan juga mangan) maka pasir diaktifkan dengan larutan KMnO4 yang lantas membentuk lapisan MnO2. Lapisan inilah yang bertindak sebagai katalisator (pemercepat reaksi) pada proses oksidasi kation Mn(II). Aktivasi media pasir dilakukan dengan larutan KMnO4 0,1 N. Pasir direndam selama 24 jam lalu dikeringkan dengan oven pada temperatur 150 derajat C selama 2 jam.

Selain sebagai katalisator reaksi oksidasi, pasir juga mampu memfilter presipitat besi dan mangan. Yang tidak teroksidasi akan diadsorpsi oleh lapisan besi hidroksida sehingga fenomena di dalam modifikasi media ini menjadi banyak, yaitu aerasi-oksidasi, filtrasi, sedimentasi, dan adsorpsi sekaligus disinfeksi sehingga air filtratnya sudah siap diminum (drinking water).

Kinerja Filter
Irmanto dan penulis sudah meneliti dan mengevaluasi kinerja slow sand filter modifikasi ini di Universitas Kebangsaan dengan sumber air baku dari air tanah di kantor Kopertis Wilayah IV (Jawa Barat-Banten). Dalam beberapa kali pengambilan sampel air tersebut diperoleh konsentrasi besi antara 1,85 mg/l – 2,61 mg/l, jauh di atas ambang batas maksimum 1,0 mg/l. Dengan konfigurasi filter seperti Gambar 1, efisiensi penyisihan besi di dalam slow sand filter modifikasi mencapai angka 95%.

Dengan latar penelitian di laboratorium tersebut, maka rancangan filter skala lapangan bia dibuat, baik untuk kebutuhan individual (rumah tangga) maupun komunal di kantor-kantor.*