KIMIA TERAPAN DALAM PRESPEKTIF AGRO INDUSTRI
Deskripsi Perkuliahan
Mata kuliah ini bertujuan membangun pemahaman dasar tentang berbagai aplikasi kimia dalam agroindustri. Setelah mengikuti perkuliahan ini, mahasiswa diharapkan memiliki pengetahuan kimia yang dapat diaplikasikan dalam inovasi-inovasi terkait agroindustri
Agenda Perkuliahan
Pertemuan Materi
1. Overview perkuliahan, komtrak kuliah
2. Peranan Kimia dalam agroindustri
3. Kimia Air 1
4. Kimia Air 2
5. Praktik Lapangan : pemantuan kualitas Air (pH, kadar logam , COD, BOD, dan kekeruhan)
6. Kimia Tanah 1
7. Kimia Tanah 2
8. Praktek Lapangan : Teknik pengukuran pH tanah dan implikasinya
9. Tes I
10. Kimia Bahan Alam 1 (pestisida alami dan buatan)
11. Kimia Bahan Alam 2 (Zat Pengatur tumbuh)
12. Kimia Pangan 1
13. Kimia Pangan 2
14. Praktek Lapangan (Analisis kandungan bahan pangan : Protein Karbohidrat, dan lemak)
15. Review Perkuliahan
16. Tes II



Pertemuan Ke-1
KIMIA TERAPAN DALAM PRESPEKTIF AGRO INDUSTRI
Dalam Form Penelitian Agro Ekonomi volume 24 No. 2 Desember 2006 : 92-106 Supriyati dan Suryani,E menyatakan bahwa kendala-kendala dalam pengembangan agroindustri, antara lain :
1. Kualitas dan kontinyuitas produk pertanian kurang terjamin
2. Kemampuan SDM yang masih terbatas
3. Teknologi yang rendah
4. Belum berkembang secara luas kemitraan antara agroindustri skala besar/sedang dengan skala kecil/rumah tangga
Industri merupakan usaha manusia agar bahan yang berasal dari alam dapat dimanfaatkan menjadi produk yang mempunyai nilai jual dan memiliki prospek yang menguntungkan dari segi ekonomi. Produk dari suatu industri dapat dimanfaatkan sebagai pangan, pakan, bahan bakar, pupuk, kosmetika dan sebagainya. Keberlangsungan suatu industri tidak akan terlepas dari bagaimana pemeliharaan kelestarian lingkungan, dan menjamin produk yang dihasilkan ramah lingkungan. Contohnya industri pulp dan kertas yang memanfaatkan kayu sebagai bahan baku utama.
Agroindustri merupakan industri yang pada umumnya mengandalkan sumberdaya alam lokal yang mudah rusak (perishable), bulky/volumineous, tergantung kondisi alam, bersifat musiman, serta teknologi dan manajemennya akomodatif terhadap heterogenitas sumber daya manusia (dari tingkat sederhana sampai teknologi maju). Agroindustri mulai dikembangkan sejak tahun 1970-an.
memiliki “peranan strategis Agroindustri dalam upaya mewujudkan Indonesia yg sejahtera” pemenuhan kebutuhan bahan pokok, perluasan kesempatan kerja dan berusaha, pemberdayaan produksi dalam negeri, perolehan devisa, pengembangan sektor ekonomi lainnya. Serta perbaikan perekonomian masarakat pedesaan.
Ilmu kimia merupakan ilmu pengetahuan alam yang mempelajari struktur materi, komposisi materi, sifat dan perubahan materi serta energi yang ditimbulkan dari perubahan materi. Ilmu kimia kini berkembang menjadi dua kajian yaitu kajian kimia murni (pure chemistry) dan kimia aplikasi/terapan (applied chemistry).
Pada kimia terapan dikaji aspek-aspek kimia yang terkait dengan berbagai masalah yang dikembangkan. Misalnya saja masalah intensifikasi pertanian. Bagaimana agar produktivitas agroindustri padi ini meningkat dan menghasilkan produk yang mempunyai nilai jual yang tinggi. Kimia terapan yang terkait dengan air, tanah, pupuk, pestisida, dan zat pengatur tumbuh akan sangat berperan sekali. Oleh karena itu peranan kimia terapan dalam prespektif agroindustri yang akan dipelajari adalah
1. Kimia Air
2. KimiaTanah
3. Kimia Bahan Alam (pupuk)
4. KImia Pangan

Kimia Air
A. Sifat-Sifat Fisis dan Kimia Air
Air merupakan cairan yang tidak berwarna, tidak berbau, dan tak ada rasanya. Keberadaan air dapat juga dalam bentuk padat dan uap, dan seringkali dijumpai dalam ketiga bentuk sekaligus. Air dapat berperan langsung dalam sejumlah reaksi tanah dan tanaman dan secara tidak langsung berpengaruh pada banyak reaksi lainnya.
Ukuran satu molekul air sangat kecil, umumnya bergaris tengah 3A0 (0.3 nm atau 3 X 10-8 cm). satu mol air (kira-kira 18 mL) mengandung 6.02 X 1023 molekul. Satu molekul air terdiri dari satu atom oksigen yang melekat pada dua atom hidrogen. Atom-atom hidrogen membentuk sudut 1050C satu sama lain, hal ini secara struktur menyebabkan ketidaksetimbangan muatan : pusat muatan positif berada pada satu ujung , sedangkan pusat muatan negatif berada pada ujung lain. Molekul semacam ini disebut dipolar karena perilakunya dalam medan listrik yang sesuai dengan ketidaksetimbangan muatannnya.


Gambar 1. Struktur molekul air
Apabila air mengkristal (es), molekul-molekulnya bersusun demikian rupa sehingga atom-atom hidrogen dari satu molekul air berdekatan dengan satu atom oksigen dari molekul air yang lain. Ikatan tersebut, yang menggunakan atom hidrogen sebagai penghubung dinamakan ikatan hidrogen. Ketika air mengkristal, air membentuk struktur heksagonal dengan banyak ruang-ruang kosong. Oleh sebab itu es mempunyai kerapatan yang rendah daripada dalam bentuk cairan, sehingga es akan mengapung di dalam air. Pembentukan ruang-ruang kosong menyebabkan eksvansi volume sekitar 9%. Oleh karena itu ketika air membeku didalam tanah dan tanaman, pemekaran (eksvansi) menyebabkan perubahan struktur tanah dan pecahnya sel tanaman.

Gambar 2. Ikatan hidrogen pada molekul air
Sifat dipolar pada air dapat menjelaskan sejumlah reaksi penting lainnya. Kation-kation misalnya Na+, K+, Ca2+ menjadi terhidrasi melalui tarikan ke kutub negative dari molekul air. Dengan cara yang sama partikel lempung bermuatan negative menarik air melalui kutub positif molekul air. Polaritas air juga membantu proses pelarutan garam karena komponen ion dari garam mempunyai afinitas lebih besar terhadap molekul air daripada terhadap sesamanya.
Ketika air membeku, ada pelepasan energy sebesar 80 kalori (334J) dalam bentuk panas, artinya entropi air dalam padat lebih rendah daripada dalam bentuk cairan. Pada waktu ion terhidrasi, energy juga dibebaskan dan gejala ini disebut sebagai panas pelarutan
Tegangan permukaan merupakan salah satu sifat penting lainnya dari air yang mempengaruhi perilakunya dalam tanah. Sifat ini hanya pada antarpermukaan cairan dan udara yang disebabkan gaya tarik-menarik antar molekul air lebih besar daripada gaya antar molekul air dengan udara, sehingga seolah-olah permukaannya tertutup oleh selaput lentur. Tegangan permukaan berperan penting dalam gerakan air tanah yang disebut kapilaritas

B. Air dan Kehidupan
Air dibutuhkan manusia untuk berbagai keperluan. Berdasarkan sumbernya, air dibedakan menjadi 3 yaitu :
1. Air hujan
2. Air permukaan
3. Air tanah
Air hujan terbentuk di atmosfer melalui proses pengembunan awan atau uap air. Uap air ini dibawa oleh angin sesuai dengan arahnya. Jika kondisi atmosfer bersih, tidak tercemar, air hujan yang terbentuk adalah murni H2O. Jika tercemar, air hujan akan turun dan membawa serta polutan di udara baik partikel maupun gas. Gas SOx dan NOx akan bereaksi dengan air membentuk asam dan turun bersama hujan sehingga dikenal sebagai hujan asam. Reaksi pembentukan asam di udara secara sederhana dapat ditulis sebagai berikut :

SO2 (g) + H2O(g) H2SO4 (aq) asam sulfat
NOx(g) + H2O(g) HNO3 (aq) asam nitrat

Asam nitrat adalah asam yang paling dominan menurunkan pH air hujan, sedangkan gas CO dan CO2 hanya sampai pH 5,6. Indikasi terjadinya hujan asam apabila air hujan memiliki pH kurang dari 5,6. (Teori dan praktek pengukuran pH air terdapat pada materi Kimia Air 2)

Air permukaan adalah air yang tertampung pada danau, rawa atau yang mengalir di sungai. Air ini banyak digunakan oleh manusia untuk berbagal keperluan di antaranya pembangkit tenaga listrik, peternakan (perikanan), pertanian, dan bahkan untuk kebutuhan air bersih oleh PAM.
Air tanah adalah air yang tersimpan dalam tanah hingga kedalaman beberapa ratus meter. Air tanah dimanfaatkan untuk kehidupan dan beberapa di antaranya muncul ke permukaan sebagai mata air.

C. Siklus Air
Siklus air disebut juga Siklus Hidrologi yaitu perjalanan air dari asal kembali ke asalnya. Pada prinsipnya air yang ada baik di laut, tanaman, maupun permukaan tanah dengan adanya panas matahari, air akan menguap (evaporasi, transpirasi (dari tanaman). Uap air berkumpul di udara membentuk awan. Awan tertiup oleh angin bergerak ke tempat lain. Selama perjalanan awan mengalami pendinginan dan pengembunan. Oleh gaya gravitasi, embun turun ke bumi sebagai hujan.
Air dapat tercemar akibat masuknya polutan berupa limbah industry rumah tangga, rumah sakit dan sampah yang dibuang ke sungai. Air yang tercemar mengakibatkan terganggunya ekosistem karena mematikan hewan air, fitoplankton, zooplankton juga menurunkan kadar oksigen dalam air (Dissolve Oxygen :DO) (Praktikum penentuan BOD dan COD dalam air).Ingat kasus pencemaran air oleh industri yang membuang limbah Hg ke dalam sungai (kasus minamata di Jepang). Oleh karena air tercemar sangat buruk terhadap kesehatan Pemerintah mencanangkan PROKASIH (Program Kali Bersih), salah satunya mengajak untuk tidak membuang sampah ke kali atau sungai.

D. Penggolongan Air
Berdasarkan peraturan pemerintah (PP) No.10 Tahun 1990 air digolongkan menjadi 4, yaitu golongan A,B,C, dan D. Setiap golongan air memiliki persyaratan dan peruntukan tersendiri. Persyaratan meliputi syarat fifik, kimia, biologi, dan radioaktivitas.
Air golonga A adalah air yang dapat digunakan sebagai air minum tanpa pengolahan lebih dahulu. Air yang keluar dari mata air di pegunungan biasanya memiliki persyaratan air golongan A. Air golongan B adalah air yang dapat digunakan sebagai bahan baku air minum, artinya, untuk menjadi bahan baku air minum, maka air ini perlu diolah lebih dahulu melalui instalasi pengolahan air. Air sungai dan danauyang cukup jernih memiliki criteria air golongan B.
Air golongan C adalah aior yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan, sedangkan air golongan D adalah air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha perkotaan, industry, dan pembangkit tenaga listrik.

E. Pengolahan Air
Untuk memenuhi kebutuhan air bersih di kota-kota besar perusahan air minum (PAM) mengolah bahan baku air minum menggunakan instalasi pengolahan air yang pada prisipnya terdiri atas :
1. Pemisahan benda-benda padat dari air (filtrasi)
2. Mengendapkan partikel-partikel kasar (sedimentasi)
3. Mengendapkan partikel-partikel halus (flokulasi)
4. Penetralan dan sterilisasi (Ca(OCl)2)
Pengolahan air sederhana dapat dilakukan melalui penggunaan koral/kerikil, ijuk. Arang, dan pasir

KIMIA TANAH
Larutan Tanah
Tanah tersusun oleh tiga fase yaitu padat, cairan, dan gas. Fase padat merupakan campuran mineral dan bahan organik dan membentuk jaringan kerangka tanah. Dalam jaringan ini terbungkus sistem ruang pori, yang ditempati bersama oleh fasa cairan dan gas. Komposisi dan perilaku kimia fase cairan dan gas ditentukan oleh interaksinya dengan fase padat. Fase gas, atau udara tanah merupakan campuran dari berbagai gas. Kandungan dan komposisi udara tanah ditentukan oleh hubungan air tanah-tanaman
Kebanyakan reaksi biologis di dalam tanah menggunakan oksigen dan menghasilkan karbondioksida, yang membuat aerasi tanah penting bagi tanaman. Fase cairan yang disebut juga larutan tanah terdiri atas air dan zat-zat terlarut yang dapat berupa garam bebas atau ion-ion garam yang terikat pada lempung, bahan koloidal, dan zat organic terlarut. Selain reaksi biologis, larutan tanah merupakan medium dari sebagian besar reaksi kimia dalam tanah.
Tanah

PENGOLAHAN AIR LIMBAH DOMESTIK

A I R L I M B A H D O M E S T I K

U M U M

Air limbah domestik adalah air limbah yang berasal dari rumah-rumah penduduk. Air limbah domestik terdiri dari buangan yang berasal dari kegiatan sehari-hari, yaitu air buangan bekas mencuci, mandi, kakus, dan lain-lain, jadi air limbah domestik mengandung kotoran manusia (exkreta = faeses).
Faeses mengandung zat organik, an organik, bakteri (baik yang pathogen, maupun yang tidak pathogen seperti bakteri coli), dan kadang-kadang juga cacing atau telur cacing.
Bila limbah domestik yang mengandung faeses tidak dikelola secara benar dan baik, akan menimbulkan penurunan derajat kesehatan masyarakat, hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut :

• Bila air limbah yang mengandung faeses dibuang kebadan air (sungai, danau, kolam, dan badan air lainnya), maka bakteri pathogen yang berada pada faeses akan tetap hidup, kalau air yang mengandung bakteri pathogen tadi masuk kedalam tubuh manusia lagi, maka manusia tadi akan manjadi sakit, karena bakteri pathogen yang hidup diair akan ikut masuk kedalam perut manusia dan akan berkembang biak.

• Bila air yang mengandung bakteri pathogen dan juga mungkin telur cacing hinggap atau menempel pada makanan , susu, atau sayuran, dan makanan, susu, atau sayuran yang telah terkontaminasi oleh bakteri pathogen atau telur cacing masuk ke perut manusia, maka manusianya akan sakit, karena bakteri pathogen dan telur cacing akan ikut masuk keperut manusia dan berkembang biak.

• Bila air limbah yang mengandung faeses (faeses mengandung bakteri pathogen, cacing atau telur cacing) tersebut bersentuhan dengan tangan, dan tangan yang telah terkontaminasi oleh bakteri pathogen dan telur cacing masuk kemulut, maka ada kemungkinan bakteri pathogen dan telur cacing tersebut masuk keperut manusia dan berkembang biak, sehingga manusianya akan sakit. Atau tangan yang telah terkontaminasi oleh bakteri pathogen dan telur cacing menyentuh makanan, maka bakteri pathogen dan telur cacing akan pindah kemakanan, dan bila makanan yang telah terkontaminasi oleh bakteri pathogen dan telur cacing masuk keperut manusia, maka bakteri pathogen dan telur cacing tersebut akan berkembang biak, sengga manusianya akan sakit.

• Bila air limbah yang mengandung faeses dihinggapi oleh binatang pembawa (misalnya lalat atau tikus), maka ada kemungkinan bakteri pathogen akan menempel pada binatang dan bila binatang pembawa tadi kontak dengan makanan atau minuman, maka bakteri pathogen tadi akan pindah ke makanan atau minuman. Kalau makanan atau minuman yang sudah terkontaminasi oleh bakteri pathogen masuk kedalam perut manusia, maka bakteri pathogen tadi akan berkembang biak di dalam perut, sehingga manusianya akan sakit.

• Pada musim kering (musim panas), bila air limbah yang mengandung faeses dibuang begitu saja diatas tanah, maka bakteri pathogen atau telur cacing akan membentuk ciste, dan ciste-ciste ini akan tertiup angin dan kemungkinan menempel pada makanan atau tumbuh-tumbuhan. Makanan atau tumbuh-tumbuhan yang telah terkontaminasi oleh ciste-ciste masuk kedalam perut manusia, maka ciste-ciste itu akan menetas dan berkembang biak di dalam perut manusia, maka manusianya akan sakit.

• Pada waktu hujan turun, tanah yang telah terkontaminasi oleh air limbah yang mengandung faeses akan becek, dan ciste-ciste cacing akan berubah menjadi larva-larva. Larva-larva cacing ini bisa masuk melalui pori-pori kaki kedalam tubuh manusia, dan cacing tadi akan berkembang biak didalam tubuh manusia, sehingga manusianya akan sakit.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 1



Gambar 1


Agar supaya bakteri-bakteri pathogen dan telur-telur cacing ini tidak menyebar , maka siclus atau jalur penyebarannya harus dipotong dengan cara membuat “sanitation barrier “
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2

Disamping mencegah penyebaran bakteri pathogen dan telur cacing, air kotor yang dibuang langsung (tanpa pengolahan terlebih dahulu) kebadan-badan air akan
menyebabkan pencemaran badan air tersebut, hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut : Faeses yang berada pada air akan diproses oleh bakteri pembusuk dengan bantuan oxygen mrnjadi lumpur dan gas, oxygen yang dibutuhkan diambil dari air. Bila faeses yang akan diproses banyak dan air tebatas, maka oxygen yang dibutuhkan juga banyak, sehingga air akan kekurangan oxygen, bahkan oxygen yang ada pada air akan habis. Kalau oxygen yang ada pada air habis maka proses pembusukan tidak akan terjadi, hal ini disebut air tersebut telah tercemar. Bila air sudah tercemar maka pada air tersebut tidak ada lagi kehidupan biota air dan warna dari air menjadi hitam, serta menimbulkan bau yang kurang sedap.
Oleh karena itu pengelolaan atau pembuangan air limbah rumah tangga yang mengandung faeses harus titangani secara baik dan benar.

6.2 SISTEM PEMBUANGAN AIR LIMBAH DOMESTIK

Tujuan utama membuang air limbah domenstik yaitu agar supaya bakteri-bakteri pathogen dan telur-telur cacing yang terdapat pada air limbah domestic tidak masuk lagi ke dalam perut manusia yang lain (tidak menular) dan badan-badan air tidak tercemar. Hal ini bisa diatasi dengan cara membuang air limbah domestic tidak langsung ke badan-badan air, permukaan tanah, tidak berkontak dengan hewan pembawa dan tidak berkontak langsung dengan tangan manusia.

Sistem pembuangan air limbah domestik ada 2 (dua) cara, yaitu :

1) Sistem individu (on site)
2) Sistem terpusat (off site)

Gambar 2


Sistem individu atau disebut juga “ on site sistem “ adalah sistem pembuangan air limbah domestik per rumah atau beberapa rumah digabung.
Sistem terpusat atau disebut juga “ off site sistem “ adalah sistem pembuangan air limbah domestik yang dilakukan bersama-sama untuk suatu kawasan (community), dimana air limbah domestik dari tiap-tiap rumah dibuang/dialirkan bersama-sama dengan sistem perpipaan (disebut sistem Rioolering) ke unit pengolahan air limbah domestic (waste water treatment plan) untuk suatu kawasan (community).

6.2.1 Sistem individu (on site)

Yang dimaksud dengan pengelolaan air kotor secara individu adalah pengelolaan air kotor yang dilakukan oleh perorangan/rumah tangga (jumlah rumah tangga bisa satu atau beberapa rumah).

Macam-macam bentuk yang digunakan pada umumnya adalah :

a. Kolam ikan.
b. Kakus cemplung (kakus gali)
c. Septic-tank (tangki septic)

a. Kolam ikan
Air kotor tidak baik bila langsung (tanpa pengolahan) dibuang ke kolam ikan. Akan tetapi di daerah-daerah dimana terdapat banyak empang-empang (kolam ikan), sangat sulit untuk manganjurkan pemakaian/penggunaaan cara-cara pembuangan kotoran manusia ke dalam kakus, sebab kenyataan bahwa kebiasaan membuang kotoran di atas kolam bagi masyarakat kita tidaklah bisa dilarang begitu saja tanpa ada alasan-alasan yang kuat. Oleh karena itu kebiasaan yang demikian terpaksa dibiarkan dulu berjalan dengan syarat-syarat tertentu.

Syarat-syarat pembuatan kakus di atas kolam ikan adalah sebgai berikut :
1) Air kolam jangan dipergunakan sebagai air minum tanpa pengolahan.
2) Air di dalam kolam tidak pernah kering.
3) Kolam cukup luas dan terkena sinar matahari secara langsung.
4) Kakus harus dibangun atau diletakan sedemikian rupa sehingga jatuhnya kotoran selalu kedalam air.
5) Ikan dari kolam jangan dimakan mentah atau setengah matang.
6) Aman dalam pemakaian kakus, terutama bagi anak-anak
7) Tidak ada sumber air minum (sumur) yang berada dalam jarak kurang dari 10 (sepuluh) meter.
8) Tidak ada tanam-tanaman air yang berada tumbuh di atas permukaan air.
9) Tidak ada pohon-pohon yang rindang yang tumbuh di dekat atau sekitar kolam.

b. Kakus cemplung (kakus gali)
Kakus cemplung atau kakus gali adalah kakus yang pembuatannya dengan cara menggali lubang pada tanah, dengan kedalaman (2 – 3) meter dan garis tengah lubang galian sebesar (0,80 – 1,00) meter.
Tipe kakus cemplung ada 2 (dua) macam, yaitu :
• Tipe lubang terbuka
• Tipe leher angsa

Tipe lubang terbuka, mulut kakusnya terbuka biasa. Tipe ini adalah yang paling sederhana dan biasanya dibangun didaerah yang kekurangan air, sebab kakus ini tidak memerlukan air untuk menyiramnya.

Tipe leher angsa, Pada lubang kakus dipasang alat yang menyerupai leher angsa.
Tipe leher angsa dibuat bila tersedia cukup air dan kesadaran masyarakat terhadap kebersihan dan kesehatan sudah meningkat, karena kakus ini harus disiram air dan dibersihkan.

Syarat-syarat membangun kakus cemplung :
1. Tidak mengakibatkan pengotoran pada sesumber air minum (sumur) yang berada disekitarnya. (jarak dari sumur antara 10,00 meter – 15,00 meter).
2. Tidak memungkinkan berkembang biaknya lalat dan serangga lainnya. (lubang kakus harus ditutup).
3. Menghindarkan atau mencegah sejauh mungkin akan bisa dicapai oleh serangga atau binatang. (diatasnya dibuat bangunan dengan pintu yang baik).
4. Mengusahakan sedapat mungkin tidak adanya gangguan karena bau dan pemandangan ynag kurang baik. (diatasnya dibuat bangunan yang baik)

c. Septic-tank (tangki septic)
Septik-tank atau tangki septic disebut juga tangki pembusuk, karena pada tangki ini timbul proses pembusukan faeses oleh bakteri pembusuk dengan bantuan oxygen menjadi lumpur dan gas (H2S dan NH4).
Disebagian besar negara-negara diluar negri, seperti di Amerika, Inggris, dan lain-lain, septic-tank berfungsi untuk menampung semua air kotor dari rumah tangga kecuali air hujan (dari kamar mandi, kakus, dapur, bak cuci tangan, dan alat-alat pembuangan rumah tangga lainnya). Penyaluran semua air kotor rumah tangga kedalam septic-tank juga dianjurkan oleh W.H.O.
Air sabun tidak akan mengganggu bekerjanya septic-tank dalam hal pengendapan maupun pembusukan, demikian juga halnya dengan detergents synthetic (syndet) tidak semuanya mengganggu, yang mengganggu hanya persenyawaan-persenyawaan ammonium kwarterne (quaternary ammonium compounds), yang terkenal mempunyai daya bactericide. Akan tetapi persenyawaan-persenyawaan ammonium kwarterner pun ternyata hanya menghentikan sebagian saja dari proses pembusukan, oleh karena itu proses pembusukan masih dapat berlangsung dengan baik, karena didalam septic-tank, persenyawaan tersebut telah diencerkan lagi dengan air kotor rumah tangga lainnya yang tidak mengandung detergent.
Dari pengalaman dilapangan, ternyata bahwa pemakaian air yang sedikit sekali menyebabkan terdapatnya zat-zat padat yang banyak sekali pada air kotor dan ini akan menyebabkan tersumbatnya pipa saluran air kotor, dengan mengalirkannya semua air kotor rumahtanga kedalam septic-tank bahaya tersebut akan sangat diperkecil, juga dapat diharapkan, bahwa dengan lebih banyaknya lagi kotor yang dapat melarut kedalam air, sehingga jumlah lumpur yang harus ditampung didalam septic-tank akan dapat diperkecil.
Oleh karena itu, sebaiknya semua air kotor yang berada dalam rumah tangga, baik dari kamar mandi dan kakus, maupun dari dapur, bak cuci tangan, dan lainnya dibuang atau dialirkan ke septic-tank.
Septik tank terbuat dari bahan yang rapat air, kuat, dan tahan terhadap asam, pada umumnya terbuat dari konstruksi beton atau pasangan batu bata.

Dasar-dasar perencanaan septic tank adalah sebagai berikut :

1. Waktu tinggal (detention time) air kotor didalam septic-tank ditetapkan selama 24 jam (satu hari penuh).
2. Pemakaian air setiap orang setiap hari sebesar 100 liter. (pada seminar on sewage disposal W.H.O di kandy-ceylon telah ditetapkan, bahwa agar septic-tank dapat bekerja dengan baik, diperlukan suatu persediaan air sedikit-dikitnya 20 imperial gallons atau 91 liter untuk setiap orang seharinya).
3. Volume septic-tank yang paling kecil ditetapkan untuk pemakaian oleh 10 orang sesuai dengan anjuran W.H.O.
4. Untuk ruang penyimpanan Lumpur disediakan 30 liter untuk setiap pemakai setiap tahunnya. (menurut W.H.O besar ruang lumpur sekurang-kurangnya 1 cb ft atau sebesar 28,8 liter per capita per tahun).
5. Frekwensi pembuangan lumpur menurut W.H.O antara 1 tahun sampai 4 tahun.
6. Untuk ruang gas dan busa disediakan tempat yang tinginya sekurang-kurangnya 30 cm diatas permukaan air (menurut W.H.O, seminar di Ceylon ruang antara permukaan air di septic-tank dan tutupnya harus antara 6 inch samapai 1 ft atau antar 15 cm sampai 30 cm).
7. Kedalaman air pada septic-tank sekurang-kurangnya 0,80 meter.
8. Panjang septic-tank sekurang-kurangnya 1,00 meter. Untuk septic-tank yang berbentuk bulat, diameter (garis tengah) sekurang-kurangnya 1,00 meter.
9. Lebar septic-tank sekurang-kurangnya 0,80 meter.
10. Untuk septic-tank yang besar, perbandingan antara panjang : lebar sebesar 2 : 1 sampai 3 : 1
11. Beda tinggi antara pipa inlet dan permukaan air di septic-tanak sebesar 7 cm
12. Septic-tank harus dilengkapi dengan : pipa ven, dan lubang pemeriksa yang berfungsi juga sebagai lubang penyedot.

Contoh perhitungan untuk menentukan volume septic-tank.

A. Rumah tangga yang dihuni oleh 5 (lima) orang, dan lumpur dibuang (disedot) setiap 2 (dua) tahun.
Oleh karena menurut peraturan volume septic-tank harus menampung minimal untuk jumlah penghuni 10 orang, maka untuk perhitungan selanjutnya jumlah orang yang dihitung sebanyak 10 orang.
Cara perhitungan :
Volume septic-tank adalah : volume air ditambah volume lumpur ditambah ruang busa.

Volume air : 10 orang X 100 l/orang/hari = 1.000 liter = 1 m3
Panjang : 1,25 m
Lebar : 1,00 m
Tinggi air : 0,80 m
Volume lumpur : 10 orang X 30 l/orang/tahun X 2 tahun = 600 liter = 0,60 m3
Panjang : 1,25 m
Lebar : 1,00 m
Tinggi lumpur : 0,48 m, dibulatkan menjadi 0,50 m
Ruang busa diambil 0,30 m diatas permukaan air

Tinggi septic-tank adalah : tinggi air + tinggi lumpur + ruang busa.
Tinggi septic tank adalah : ( 0,80 + 0,50 + 0,30 ) m = 1,60 m

Dimensi septic-tank adalah sebagai berikut :
Panjang : 1,25 m
Lebar : 1,00 m
Tinggi : 1,60 m

B. Rumah tangga yang dihuni oleh 20 (dua puluh) orang, dan lumpur dibuang (disedot) setiap 4 (empat) tahun.

Cara perhitungan :
Volume septic-tank adalah : volume air ditambah volume lumpur ditambah ruang busa.

Volume air : 20 orang X 100 l/orang/hari = 2.000 liter = 2 m3
Panjang : 2,00 m
Lebar : 1,00 m
Tinggi air : 1,00 m
Volume lumpur : 20 orang X 30 l/orang/tahun X 4 tahun = 2.400 liter = 2,40 m3
Panjang : 2,00 m
Lebar : 1,00 m
Tinggi lumpur : 1,20 m.
Ruang busa diambil 0,30 m diatas permukaan air
Tinggi septic-tank adalah : tinggi air + tinggi lumpur + ruang busa.
Tinggi septic tank adalah : ( 1,00 + 1,20 + 0,30 ) m = 2,50 m
Dimensi septic-tank adalah sebagai berikut :
Panjang : 2,00 m
Lebar : 1,00 m
Tinggi : 2,50 m


6.2.2. Sistem terpusat (off site)

Yang dimaksud dengan pengelolaan air kotor sistem terpusat adalah pengelolaan air koyot yang dilakukan oleh suatu badan, baik swasta maupun pemerintah, dimana air kotor yang dilola barasal dari rumah tangga-rumah tangga, bangunan umum dari suatu wilayah kota.
Air kotor diolah pada instalasi Bangunan Pengolahan Air kotor (B.P.A.K). Instalasi bangunan pengolahan air kotor ini terletak pada daerah yang luas dan pada umumnya diletakan di luar kota, agar jauh dari daerah permukiman.
Untuk mengangkut/mengalirkan air kotor dari sumber air kotor (rumah tangga, bangunan umum) ke instalasi bangunan pengolahan air kotor digunakan saluran-saluran yang dinamakan “ jaringan rioolering”.
Oeh karena itu untuk mengelola air kotor secara terpusat diperlukan bangunan-bangunan/unit-unit sebagai berikut :
1. Jaringan rioolering
2. Instalasi Bangunan Pengolahan Air kotor

1. Jaringan Rioolering
Jaringan rioolering merupakan saluran yang digunakan untuk mengalirkan air kotor dari sumber air kotor (rumah tangga, bangunan umum) ke tempat pembuangan atau instalasi bangunan pengolahan air kotor.
Pada jaringan rioolering, air kotor mengalir secara gravitasi, oleh karena itu didalam perencanaan jaringan rioolering sangat diperlukan sekali adanya peta topografi dari wilayah atau kota.
Mengingat sifat-sifat air kotor yang mengandung bakteri-bakteri pathogen, warna yang kurang baik dan bau yang kuang sedap, maka untuk menghindari pandangan (segi estetika) yang jelek, bau yang tidak sedap (merusak keadaan lingkungan) dan mudahnya tersebar bibit-bibit penyakit (ini akan menimbulkan wabah), air kotor tersebut harus dalirkan pada saluran yang tertutup. Pada umumnya saluran rioolering berbentuk bulat atau bulat telur, dan bahan saluran pada umumnya terbuat dari bahan yang tahan asam diantaranya beton atau tanah liat (keramik).
Sumber air kotor berasal dari kamar mandi dan kakus, dimana letaknya cukup jauh dari jaringan rioolering, sedangkan kemiringan saluran pada tanah persil pada umumnya sebesar 2 % (2/100), maka letak dasar saluran rioolering akan dalam.
Letak instalasi bangunan pengolahan air kotor biasanya jauh di luar kota (dan jauh dari daerah permukiman), maka saluran air kotor (jaringan rioolering) akan panjang sekali.

Oleh karena itu jaringan rioolering harus dibuat :
a. Saluran tertutup
b. Saluran panjang
c. Dasar saluran dalam

System jaringan rioolering ada 2 (dua) macam, yaitu :
a. Sistem bersatu
b. Sistem terpisah

a. Sistem bersatu
Sistem bersatu adalah system pengaliran air kotor dan air hujan disatukan di dalam satu saluran. Pada system ini, saluran harus memenuhi beberapa persyaratan sebagai berikut :
• Saluran harus cukup untuk menampung debit air kotor dan air hujan pada waktu debit maksimum.
• Saluran harus tertutup.
• Saluran harus panjang.
• Dasar saluran harus dalam.
Mengingat syarat-syarat diatas harus dipenuhi maka, biaya pembuatan saluran akan mahal sekali dan untuk keadaan hajan seperti di Indonesia dimana hujan hanya jatuh selama 6 (enam) bulan dalam 1 (satu) tahun, maka saluran itu akan berfungsi 6 (enam) bulan dalam 1 (satu) tahun, hal ini jelas tidak efisien/ekonomis.

b. Sistem terpisah
Sistem terpisah adalah system pengaliran air kotor dan air hujan secara terpisah, masing-masing mempunyai saluran tersendiri. Pada saluran ini, saluran harus memenuhi beberapa persyaratan sebagai berikut :
• Untuk air hujan :
o Saluran terbuka
o Saluran pendek
o Dasar saluran dangkal
• Untuk air kotor
o Saluran tertutup
o Saluran panjang
o Dasar saluran dalam

Untuk saluran air hujan, biaya pembuatannya lebih murah daripada untuk saluran air kotor. Akan tetapi kalau pada system terpisah, saluran hanya untuk menampung air kotor saja, jadi dimensi saluran kecil, sehingga biayanya lebih murah.
Dari penjelasan tersebut diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa untuk daerah dimana hujan tidak merata sepanjang tahun dan curah hujan besar (seperti di Indonesia), system pengaliran air hujan dan air kotor sebaiknya direncanakan terpisah.
Pengaliran air kotor didalam rioolering secara gravitasi, oleh karena itu kecepatan aliran harus mempunyai kecepatan minimal untuk mencegah pengendapan, kecepatan minimal aliran air sebesar 0,50 m/det.
Disamping kecepatan aliran, untuk air kotor disyaratkan juga tinggi aliran air minimal dalam saluran sebesar 10 cm, karena harus mengalirkan faeses. Oleh karena debit air kotor tidak konstan, maka untuk mencapai tinggi minimal tersebut diperlukan penggelontoran. Air penggelontor ini bisa diambil dari sungai atau air minum.
Untuk memudahkan dalam pemeliharaan saluran, karena saluran tertutup, maka pada sepanjang saluran harus dibuat sumur pemeriksa (man hole).
Saluran pemeriksa (man hole) harus diletakan pada tempat sebagai berikut :
• Pada tempat dimana saluran berubah arah, baik vertical maupun horizontal
• Pada pertemuan saluran
• Pada jarak tertentu di saluran yang lurus

Sumuran pemeriksa (man hole) harus diberi tutup agar supaya :
• Bau tidak keluar
• Bibit penyakit tidak mudah tersebar
• Demi keamanan


2. Instalasi Bangunan Pengolahan Air Kotor
Fungsi dari Isntalasi Bangunan Pengolahan Air kotor adalah mengolah air kotor sedemikian rupa sehingga influent (air yang keluar dari bangunan pengolahan air kotor) sudah tidak membahayakan lagi bagi kesehatan dan tidak akan memcemari bila dibuang ke badan-badan air (perairan).
Sesuai dengan fungsinya, maka proses yang dilakukan dalam bangunan pengolahan air kotor diantaranya adalah sebagai berikut :
• Menurunkan kadar B.O.D (Biochemical Oxygen Demand)
• Menurunkan kadar S.S (Suspended Solids)
• Menghilangkan bakteri pathogen

Untuk mengetahui apakah influent sudah bisa dibuang ke perairan, biasanya ditentukan oleh kadar B.O.D. Di Indonesia persyaratan ini baru dalam taraf penelitian, akan tetapi di negara-negara maju sudah ditentukan. Untuk menentukan kadar effluent, di Indonesia dipakai parameter dari negara lain, yaitu sebesar (20 – 30) mg/l.

Dalam Bangunan pengolahan Air Kotor, system pengolahan dibagi dalam 3 (tiga) bagian atau tahapan, yaitu :
1. Tahap pertama (Primary Treatment)
2. Tahap kedua (Secondary Treatment)
3. Tahap ketiga (Tertiary Treatment)
Tahap pertama (primary treatment) dilakukan pengolahan fisik (physical treatment).
Tahap kedua (secondary treatment) dilakukan pengolahan biologi (biological treatment)
Tahap ketiga (tertiary treatment) dilakukan pengolahan biologi dan kimia (biological and chemical treatment)
Pada bangunan pengolahan air kotor yang lengkap dilakukan pengolahan lengkap (complete treatment), terdiri dari : Primary treatment, Biological treatment, dan Chemical treatment. Macam-macam pengolahan ini tergantung dari : sifat (karakteristik) air kotor yang akan diolah, dan persyaratan effluent yang diizinkan.

1. Primary treatment (pengolahan tahap pertama)
System yang digunakan adalah pengendapan. Pada pengolahan ini yang diturunkan adalah kadar B.O.D dan S.S. Kadar B.O.D yang direduksi (20 – 35) %, dan kadar S.S yang direduksi (50 – 70) %. Jadi yang paling banyak diendapkan disini adalah kadar S.S, karena proses yang digunakan adalah system pengendapan, yang termasuk dalam proses ini adalah : IMHOFF TANK, Unit ini ditemukan oleh Dr. Karl Imhoff.
Lumpur dikeluarkan setelah 28 hari. Air berada pada imhoff tank (detention time) selama 4 (empat) jam. Unit ini hanya bisa digunakan sebagai unit-unit relatife kecil, yaitu hanya untuk jumlah penduduk (1.000 – 2.000) jiwa.
2. Secondary treatment (pengolahan tahap kedua)
Pada system ini digunakan proses biologi, yaitu menurunkan kadar B.O.D dengan bantuan mikro organisme. Unit-unit yang digunakan ada 3 (tiga) jenis, yaitu :
a. Trichling filter
b. Activated sludge
c. Stabilization pounds
Pada proses secondary treatment, kadar B.O.D yang direduksi kurang lebih sebesar 95 %, dan kadar S.S yang direduksi kurang lebih sebesar 95 %.
Sebelum proses secondary treatment, kadar lumpur atau S.S harus dikurangi terlebih dahulu. Oleh karena itu sebelum proses secondary treatment harus didahului oleh primary treatment, gunanya untuk mengendapkan lumpur atau S.S.

a. Trichling filter
Air kotor yang keluar dari bak pengendap (pengolahan tahap pertama) dikontakan (dialirkan) melalui suatau media. Media yang digunakan biasanya jenis batu-batuan, terutama batu kali.
Prinsip kerjanya sebagai berikut : Pada batu tersebut ada bakteri-bakteri yang bisa merubah zat-zat organik dalam air kotor dengan bantuan udara (O2) manjadi mineral-mineral yang sudah tidak membahayakan lagi. Air kotor yang melalui batu, zat-zat organik “diambil” oleh bakteri manjadi mineral-mineral, dimana mineral-mineral tersebut akan membentuk lapisan yang rapat udara, karena rapat udara, bakteri akan mati, lalu jatuh, pada batu akan timbul bakteri baru, demikian seterusnya. Oleh karena itu air kotor yang akan dikontakan dengan batu tadi tidak boleh terus menerus.
Air yang keluar berupa air dan lumpur, lalu dimasukan ke dalam bak pengendap lumpur. Air dibuang ke luar dan lumpur diolah lebih lanjut.

b. Activated sludge
Activated sluge atau lumpur aktiv, dinamakan demikian karena pada proses ini digunakan lumpur aktif. Lumpur aktif adalah partikel-partikel lumpur yang terbentuk di dalam air kotor oleh aktivitas bakteri, terutama bakteri zaglea, dengan adanya cukup oxygen terlarut.
Prinsip kerja : Air buangan dari bak pengendap (primary treatment) dimasukan kedalam “tank aerator”, dimana kedalam tangki ini dipompakan udara (oxygen) secukupnya dan lumpur aktif.
Akibat dari proses ini zat-zat organik dari air kotor dirubah menjadi lumpur, lalu air yang mengandung lumpur dialirkan ke bak pengendap lumpur, dimana dalam unit ini lumpur diendapkan. Air yang keluar dari bak pengendap lumpur kadar B.O.D nya rendah sekali. Lumpur dikeluarkan untuk diolah lebih lanjut, dan sebagian lumpur dimasukan kembali kedalam “tank aerator” untuk membantu proses.

Sistem pengolahan lumpur
Lumpur yang dihasilkan masih banyak mengandung air, oleh karena itu lumpur harus dikeringkan.
Cara mengeringkan lumpur ada 2 (dua) cara yaitu : dengan cara “sludge drying bad” dan cara “ sludge digestion”
Cara “sluge drying bad”, yaitu lumpur dijemur di atas lapisan pasir. Cara “sludge digestion”, yaitu lumpur dimasukan kedalam suatu alat pemanas yang berbentuk tangki untuk mengeringkan lumpur.

c. Stabilization pound (kolam stabilisasi)
Pada proses ini , proses ynag digunakan adalah proses alami.
Prinsip kerja adalah sebagai berikut : Zat organic akan diuraikan menjadi lumpur yang stabil dan gas dengan bantuan sinar matahari dan oxygen (O2)
Untuk unit ini diperlukan tanah yang luas dan pancaran sinar matahari yang kuat.