http://dx.doi.org/10.20527.v3i1.62
Cara mensitasi artikel ini:
Mirwan A., Wicakso D.R., Ghofur A., Nata I.F. (2019) Aplikasi teknologi membrane ultrafiltrasi termodifikasi untuk penyediaan air bersih layak konsumsi di Desa Jambu Burung Kalimantan Selatan. Buletin Profesi Insinyur 3(1) 029- 032

## Aplikasi Membran

## Ultrafiltrasi Termodifikasi untuk Penyediaan Air Bersih Layak Konsumsi di Desa Jambu Burung Kalimantan Selatan
Jambu  Burung  merupakan  salah  satu  desa  di  wilayah Kecamatan  Beruntung  Baru  Kabupaten  Banjar Kalimantan Selatan dengan lingkup wilayah disekitar bantaran  sungai  dan  pesisir  pantai  yang  belum memiliki  akses  air  bersih  dari  perusahaan  daerah  air minum. Selama ini, masyarakat terbiasa menggunakan  air  sungai  dan  air  sumur  untuk kebutuhan sehari-hari dengan kondisi masih jauh dari layak untu dikonsumsi. Teknologi membran
ultrafiltrasi memiliki beberapa keunggulan diantaranya  dapat  memisahkan  spesifikasi  kimia secara  spesifik,  beroperasi  pada  suhu ambient ,  tidak destruktif,  hemat  energi,  dan  tidak  mencemari lingkungan. Kegiatan ini bertujuan untuk menerapkan teknologi membran ultrafiltrasi termodifikasi  untuk  menghasilkan  air  bersih  layak konsumsi  bagi  masyarakat  Desa  Jambu  Burung. Teknologi  yang  diaplikasikan  terdiri  dari  rangkaian modul  membran,  empat  buah  filter  sedimen polipropilen, dan pompa sehingga prosesnya sederhana,  praktis,  mudah  dioperasikankan,  dan mudah  dipindah-tempatkan  ( mobile ).  Hasil  analisis kualitas  air  melalui  proses  membran  ultrafiltrasi termodifikasi berdasarkan parameter fisika dan kimia menunjukkan bahwa tidak ada bau, 112 mg/L total zat padat  terlarut  (TDS),  kekeruhan  2  NTU,  warna  0,0135 TCu,  suhu  27,2 o C,  daya  hantar  listrik  103  µs/cm,  pH 6,74. Sedangkan kesadahan, besi, mangan, zat organik, dan  total  fosfat,  serta  total  bakteri  koliform menunjukkan  angka  nol  dan  diartikan  semua parameter  telah  memenuhi  baku  mutu  yang disyaratkan  dalam  Peraturan  Menteri  Kesehatan Republik Indonesia nomor 492 tahun 2010.
Kata  kunci :  air  sungai,  air  sumur,  air  bersih,  baku  mutu, membran ultrafiltrasi termodifikasi
Diajukan: 30 Mei 2020 Direvisi: 6 Juni 2020 Diterima: 15 Juni 2020 Dipublikasikan online: 17 Juni 2020
Agus Mirwan 1,3 Doni Rahmat Wicakso 1,3
Abdul Ghofur 2 Iryanti Fatyasari Nata 3
1 Program Studi Pendidikan Profesi Insinyur, Universitas Lambung Mangkurat
2 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Lambung Mangkurat
3 Program Studi Teknik Kimia, Universitas Lambung Mangkurat

##  agusmirwan@ulm.ac.id

## Pendahuluan
Air  merupakan  kebutuhan  dasar  yang  sangat penting bagi manusia dan makhluk hidup lainnya. Tidak semua daerah  mempunyai sumber  daya  air yang baik. Wilayah  pesisir  pantai  dan  pulau-pulau  kecil di  muara sungai atau di tengah lautan lepas merupakan daerah- daerah  yang  sangat  miskin  akan  sumber  air  bersih, sehingga  timbul  masalah  pemenuhan  kebutuhan  air bersih terutama pada musim kemarau panjang. Kualitas air  tanah  sangat  bergantung  dari  curah  hujan.  Pada musim  kemarau,  air  tawar  yang  berasal  dari  air  hujan sudah  tidak  tersedia  lagi,  sehingga  air  tanah  dengan mudah akan terkontaminasi oleh air laut. Pencemaran kualitas  air  tanah  akibat  dari  kontaminasi  air  laut disebut  intrusi.  Ciri  adanya  intrusi  air  laut  adalah  air tanah yang terasa payau atau mengandung kadar garam khlorida dan TDS ( Total Dissolved Solid ) yang tinggi yaitu
TDS  >  3000  ppm,  baik  air  tanahnya  maupun  air permukaannya (Mirwan, 2009).
Desa Jambu Burung   merupakan salah satu desa di wilayah  Kecamatan  Beruntung  Baru  Kabupaten  Banjar Kalimantan  Selatan,  yang  letaknya  disekitar  bantaran sungai dengan lingkup wilayah pesisir pantai dan selama ini  belum  memiliki  akses  air  bersih  dari  perusahaan daerah  air  minum  (PDAM).  Warga  Desa  selama  ini terbiasa  menggunakan  air  sungai  dan  air  sumur  yang ada  disekitar  untuk  kebutuhan  sehari-hari  seperti mencuci,  masak,  dan  bahkan  untuk  minum.  Padahal kondisi  sungai  dan  air  sumur  masih  mengandung padatan tersuspensi yang tinggi, berwarna  kecoklatan, pH agak rendah, dan tingkat kekeruhan ( turbidity ) yang tinggi,  serta  diduga  telah  tercemar,  baik  oleh  bakteri patogen  ( coliform )  maupun  logam  berat.  Hal  ini dikarenakan  wilayah  Desa  ini  merupakan  wilayah bergambut  dan  bahkan  dimusim  kemarau  kondisi airnya  menjadi  payau  yang  disebabkan  letak  geografi
http://dx.doi.org/10.20527.v3i1.62
nya  berdekatan  dengan  laut  sehingga  mudah  terjadi intrusi  air  laut  ke  sungai-sungai  yang  menjadi  sumber kebutuhan hidup warga desa.
Berdasarkan
penelitian Susanto (2009), memperlihatkan  bahwa  kondisi  sungai  yang  melewati Kecamatan  Aluh-Aluh  dan  Kecamatan  Beruntung  Baru telah  tercemar,  baik  secara  fisika,  kimia,  maupun biologi.  Hal  ini  ditunjukan  dengan  kandungan  residu tersuspensi  (TSS)  antara  2,6  –  13,8  mg/l,  jumlah  zat padat  terlarut  (TDS)  antara  233,7  –  1966,7  mg/l, kekeruhan  antara  5,07  –  83,2  NTU,  pH  3,09  –  6,45, logam  besi  (Fe)  antara  1,66  –  8,11  mg/l,  dan  mangan (Mn)  antara  0,33  –  52,3  mg/l.  Selain  itu,  hasil  analisis kuantitatif  bakteri Coliform berkisar  antara  18.000– 170.000  MPN/100  ml  dan Colitinja/Escherichia  coli berkisar antara <180 – 92000 MPN/100  ml, yang telah melebihi ambang batas peruntukan dan baku mutu air sungai  kelas  I  berdasarkan  Peraturan  Gubernur Kalimantan Selatan Nomor 05 tanggal 29 Januari Tahun 2007, Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor  907  tahun  2002,  dan  Peraturan  Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492 tahun 2010.
Secara  definitif  membran  memiliki  arti  sebagai lapisan  tipis  yang  berada  di  antara  dua  fasa  dan berfungsi  sebagai  pemisah  yang  selektif.  Pemisahan pada  membran  bekerja  berdasarkan  perbedaan koefisien difusi, perbedaan potensial listrik, perbedaan tekanan,  atau  perbedaan  konsentrasi  (Wenten,  2004). Proses  membran  mikrofiltrasi  (MF),  ultrafiltrasi  (UF), reverse  osmosis  (RO),  dan  piezodialisis  menggunakan perbedaan tekanan sebagai gaya dorong ( driving force ). Proses  membran  lainnya  menggunakan  perbedaan konsentrasi  (pemisahan  gas,  pervaporasi,  membran cair,  dialisis),  perbedaan  suhu  (membran  distilasi, termo-osmosis),  dan  perbedaan  potensial  listrik (elektrodialisis) sebagai gaya dorongnya. Sebagai salah satu  teknik  pemisahan,  teknologi  membran  dalam aplikasinya dapat ditujukan untuk pemekatan, pemurnian,  fraksionasi,  dan  perantara  reaksi  (Mulder, 1996).
Membran  ultrafiltrasi   merupakan  salah  satu  jenis membran filtrasi yang mampu memisahkan komponen dengan berat molekul tinggi dan rendah. Aliran umpan mengalir  disepanjang  permukaan  membran  secara tangensial  dimana  proses  pemisahan  membran  ini
melewatkan komponen dengan berat molekul rendah, sedangkan  komponen  dengan  berat  molekul  tinggi seperti  makro  molekul,  polisakarida,  dan  protein  akan ditahan.  Hal  ini  terjadi  karena  jenis  membran  ini termasuk berpori. Namun, struktur  membrannya  lebih asimetris  bila  dibandingkan  dengan  jenis  membran lainnya seperti  mikrofiltrasi. Pada  umumnya  membran ultrafiltrasi digunakan untuk pemisahan makromolekul dan  koloid  dalam  suatu  larutan  atau  lebih  tepatnya memisahkan partikel dengan ukuran pori berkisar 0,01 mikrometer  sampai  1  nanometer  sehingga  mampu diaplikasi  secara  cukup  luas  khususnya  pengolahan  air untuk menghilangkan kekeruhan, padatan tersuspensi, bakteri coliform , cryptosporidium  oocysts , algae , giardia  lamblia  cycts , pyrogens ,  dan viruses (Madaeni, 1999;  Lerch  dkk,  2005).  Proses  membran  ultrafiltrasi telah  lama  diaplikasikan  dalam  bidang  medis  untuk menyisihkan bakteri dan  virus. Saat ini, desain terbaru modul hollow fiber ultrafiltrasi memungkinkan pengolahan yang ekonomis untuk mengolah air tambak.
Membran
ultrafiltrasi hollow fiber dapat menghilangkan hampir 100% koloid, virus, bakteri, dan material  partikulat  penyebab  kekeruhan  namun  di  sisi lain tetap mampu melewatkan mineral (Wenten, 2004). Saat ini, proses membran dengan tekanan gaya dorong telah  tampil  sebagai  alternatif  pengolahan  air  minum untuk  penyisihan  bahan  organik  alami  yang  terdapat dalam  air  (Lee  dkk,  2004;  Lee  dkk,  2001;  Yuan  dan Zidney, 1999)
Berdasarkan Mirwan, dkk (2009) teknologi membran ultrafiltarsi yang diterapkan di Desa Aluh Aluh Besar  Kecamatan  Aluh  Aluh  mampu  menurunkan kekeruhan  air  sungai  sampai  2  NTU,  TDS  51  mg/L,  pH 6,09, kandungan mangan (Mn) <0,1 mg/L, dan besi (Fe) 0,13  mg/L.  Kondisi  ini  memberikan  gambaran  bahwa kehadiran  teknologi  membran  ultrafiltrasi  ini  sangat membantu masyarakat dalam memenuhi kebutuhan air bersih  yang  layak  konsumsi  dengan  kualitas  air  bersih yang dihasilkan memenuhi baku mutu yang disyaratkan. Namun teknologi yang diterapkan  memiliki kelemahan tidak praktis dan tidak bisa dipindah-tempatkan.
Kegiatan  ini  bertujuan  menerapkan  teknologi membran ultrafiltrasi termodifikasi untuk menghasilkan air bersih layak konsumsi bagi masyarakat Desa Jambu Burung.
Pompa Filter kain Filter kain 1 1 4 Modul Membran UF 2 3 4 5 Filter kain 2 Filter kain 3 Air Sungai atau air Sumur Air Bersih Layak Konsumsi
Gambar 1 Unit teknologi membran ultrafiltrasi termodifikasi
http://dx.doi.org/10.20527.v3i1.62

## Metode
Berdasarkan analisis situasi dan permasalahan yang dihadapi, maka kegiatan ini diarahkan untuk menerapkan  teknologi  pengolahan  air  bersih  layak konsumsi  yang  sangat  bermanfaat  bagi  masyarakat, terutama  masyarakat  Desa  Jambu  Burung  Kecamatan Beruntung Baru Kabupaten Banjar, Kalimantan Selatan. Teknologi  membran  ultrafiltrasi  termodifikasi  yang dipilih  berdasarkan  pertimbangan  karena  memiliki beberapa keunggulan dibandingkan teknologi konvensional  diantaranya  mampu  memisahkan  spesi kimia  secara  spesifik,  beroperasi  pada  suhu  rendah ( ambient ),  prosesnya  tidak  destruktif,  hemat  energi, tidak  mencemari  lingkungan,  sederhana,  praktis, mudah  dioperasikan  (Ibrahim  dkk,  2011),  dan  mudah dipindah-tempatkan ( mobile ).Gambaran teknologi membran ultrafiltrasi termodifikasi berjenis hollow fibre UF membrane 0,01 µm ditunjukkan pada Gambar 1.
Peralatan  teknologi  membran  ultrafiltrasi termodifikasi terdiri dari modul membran ultrafiltrasi, pompa, filter awal berbahan kain, pipa pvc ukuran 0,5 in, stop valve , dan rangka besi dengan dimensi 160 cm x 40 cm x 70 cm, serta dirancang agar  mudah  dipindah-tempatkan  ( mobile ).  Hal  tersebut didasarkan  pada  kondisi  tempat  tinggal  masyarakat  yang saling berjauhan.
Prosedur penggunaan rangkaian alat ini terdiri dari dua proses,  yaitu  proses  filtrasi  untuk  menghasilkan  air bersih layak konsumsi dan proses pencucian balik ( back wash )  modul  membran  untuk  menghilangkan  kotoran yang  berada  dipermukaan  membran  agar  memiliki umur  pemakaian  yang  lama.  Pada  proses  filtrasi,  air umpan  berupa  air  sungai  atau  air  sumur  dialirkan dengan  pompa  untuk  dilewatkan  ke  empat  buah  filter awal  dan  selanjutnya  dialirkan  ke  modul  membran
ultrafiltrasi  sehingga  secara  langsung  diperoleh  air bersih  yang  layak  konsumsi.  Proses  ini  berlangsung hingga  fluk  air  bersih  yang  dihasilkan  tetap  konstan. Sedangkan  proses  pencucian  balik  dilakukan  dengan mengalirkan  air  bersih  yang  dihasil  melalui  proses filtrasi agar kotoran atau partikel-partikel padatan yang menempel  dipermukaan  modul  membran  dapat terlepas  dan  hilang  akibat  adanya  dorongan  air  bersih dari dalam modul membran.

## Hasil Kerja
Analisis  kualitas  air  bersih  layak  konsumsi  yang  dihasilkan melalui proses membran ultrafiltrasi termodifikasi meliputi parameter  fisika  (bau,  total  zat  padat  terlarut  (TDS), kekeruhan,  warna,  suhu,  daya  hantar  listrik  (DHL))  dan parameter  kimia  (kesadahan  (CaCO 3 ),  pH,  zat  organik (KMnO 4 ),   dan  total fosfat-P)  seperti  yang  ditunjukan  pada Tabel  1.  Hasil  tersebut  menunjukan  penurunan  yang signifikan  dari  hasil  analisis  awal  untuk  air  sungai  dan  air sumur. Persen penurunan untuk masing-masing parameter tersebut  menunjukkan  100%  untuk  Fe,  Mn,  KMnO4,  total fosfat-P,  dan  total  bakteri  koliform.  Parameter  lainnya seperti  TDS,  kekeruhan,  warna,  dan  DHL  menunjukkan persen penurunan masing-masing sebesar 80,77%, 98,19%, 91,62%,  dan  71,55%.  Berdasarkan  hasil  analisis  yang diperoleh  bahwa  air  bersih  yang  dihasilkan  melalui  proses filtrasi  dengan  membran  telah  memenuhi  baku  mutu  air bersih  yang  telah  ditetapkan  berdasarkan  peraturan Gubernur  daerah  kalimantan  Selatan  dan  Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No.907/MENKES/SK/VII/2002 tahun 2002.

## Kesimpulan
Beberapa  kesimpulan  yang  diperoleh  dari  kegiatan  ini adalah  kehadiran  teknologi  pengolahan  air  sungai  dan
Tabel 1 Hasil analisis kualitas air sebelum dan sesudah melalui proses membran
Parameter Satuan Hasil Analisis Kadar maks diperboleh kan *) Spesifikasi Metode Sungai Sumur Proses Membran FISIKA Bau - Tidak berbau Bau Tidak berbau Tidak berbau Organoleptik Total zat padat terlarut (TDS) mg/L 614,0 576,0 112 500 SNI 06-6989.3-2004 Kekeruhan NTU 135 86,5 2 5 SNI 06-2413-1991 Warna TCu 0,2041 0,1182 0,0135 50 Spec-Ptco Suhu 0 C 27,8 28,7 27,2 suhu udara ±3 0 C IKM-5.4.1020 Daya Hantar Listrik µs/cm 284 440 103 - SNI 06 – 6989.1-2004 KIMIA Kesadahan (CaCO 3 ) mg/L 120,24 446,43 0 500 SNI 06-6989.12-2004 pH - 7,79 6,11 6,74 6,5 – 9.0 IKM-5.4.1021 Fe mg/L 1,40 2,42 0 0,3 SNI 06-6989.4-2004 Mn mg/L 0,66 0,74 0 0,1 SNI 06-6989.12-2004 KMnO 4 mg/L 55,99 39,16 0 10 SNI 06-6989.22-2004 Total Fosfat-P mg/L 0,427 0,121 0 0,2 Spect-PMB BIOLOGI Total Bakteri Koliform Jumlah per 100 ml sampel 2400 1300 0 0
*Acuan: Permenkes RI. No.492/Menkes/Per/IV/2010
air  sumur  menjadi  air  bersih  layak  konsumsi menggunakan  membran  ultrafiltrasi  termodifikasi sangat  membantu  masyarakat  Desa  Jambu  Burung sehingga tumbuh kesadaran masyarakat akan pentingnya air bersih. Kualitas air bersih yang dihasilkan telah  memenuhi  baku  mutu  air  bersih  yang  telah ditetapkan  dengan  parameter  fisika  dan  kimia menunjukkan  tidak  ada  bau,  total  zat  padat  terlarut (TDS)  sebesar  112  mg/L,  kekeruhan  2  NTU,  warna 0,0135 TCu, suhu 27,2 o C, daya hantar listrik 103 µs/cm, pH  6,74.  Lebih  lanjut  kesadahan,  besi,  mangan,  zat organik,  dan  total  fosfat,  serta  total  bakteri  koliform menunjukkan angka nol.

## Ucapan Terimakasih
Kegiatan  ini  dibiayai  oleh  Direktorat  Penelitian  dan Pengabdian  kepada  Masyarakat  Direktorat  Jenderal Pendidikan  Tinggi  Kementerian  Pendidikan  dan Kebuadayaan sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan  Penugasan  Program  Pengabdian  kepada Masyarakat Nomor 009 / SP2H / KPM / DIT.LITABMAS / V / 2013 tanggal 13 Mei 2013.

## Referensi
Ibrahim,  S.  Mirwan,  A.  Wicakso,  D.R.  2011.  IbM  Desa Kelampayan Tengah untuk Penyediaan Air yang Layak Konsumsi,  Banjarbaru,  Laporan  Pengabdian  kepada Masyarakat  Program  Ipteks  bagi  Masyarakat  (I b M). Universitas Lambung Mangkurat Banjarmasin.
Keputusan  Menteri  Kesehatan  Republik  Indonesia No.907. 2002. tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air minum. Kementerian Kesehatan Republik Indonesia Jakarta.
Lee, H., G. Amy, J. Cho, Y. Yoon, S-H. Moon, and I.S. Kim. 2001.,  Cleaning  Strategies  for  Flux  Recovery  of  an Ultrafiltration Membrane  Fouled  by Natural  Organic Matter, Journal Water Research. 35 (14): 3301-3308.
Lee,  N.,  G.  Amy,  J-P.  Croue,  and  H.  Buisson.  2004.
Identifikation  and  Understanding  of  Fouling  in  Low- Pressure  Membrane  (MF/UF)  Filtration  by  Organic Matter, Journal Water Research. 38: 4511-4523.
Lerch, A. S. Panglisch, P. Buchta, Y. Tomita, H. Yonekawa, K.  Hattori  and  R.  Gimbel.  2005.  Direct  river  water treatment  using  coagulation/ceramic  membrane microfiltration. Desalination Journal. 179.(1-3): 41-50.
Madaeni,  S.  1999.  The  application  of  membrane technology  for  water  desinfection. Water  Research . 33 (2): 301-308.
Mirwan,  A.  Rafiedz,  F.  Mursyidin,  DH.  2009.  Penerapan Teknologi  Membran  Ultrafiltrasi  dalam  Penyediaan air  Bersih  Bagi  Masyarakat  Aluh  Aluh  Kalimantan Selatan, Laporan  Pengabdian  Kepada  Masyarakat . Universitas Lambung Mangkurat. Banjarbaru.
Mulder,  M.,  Basic  Principles  of  Membrane  Technology. 2nd  ed.  1996,  Netherlands:  Kluwer  Academic Publisher.
Peraturan  Gubernur  No  05.  2007.  tentang  peruntukan dan  baku  mutu  air  sungai.  Bapedalda  Propinsi Kalimantan Selatan
Susanto,  B.  2009.  Kajian  Kualitas  Air  Sungai  yang Melewati  Kecamatan  Gambut  dan  Aluh  Aluh Kabupaten  Banjar  Kalimantan  Selatan.  Skeripsi. Fakultas  MIPA  Universitas  Lambung  Mangkurat. Banjarbaru.
Wenten,  I.  G.  2004.  Teknologi  Membran  dalam Pengolahan  Air  dan  Limbah  Industri.  Studi  Kasus: Pemanfaatan  Ultrafiltrasi  untuk  Pengolahan  Air Tambak.
Yuan,  W.,  L.  Zydney,.  1999.  Humic  Acid  Fouling  During Microfiltration, Journal of Membrane Science. 157: 1- 12.