## JEPCA

## PERANCANGAN ALAT PENGOLAHAN AIR MINUM OTOMATIS PADA PROSES NETRALISASI Ph DAN AERASI
Agung Satria Alam 1 , Hendi Matalata 2
1 Jurusan Teknik Listrik, Fakultas Teknik, Universitas Batanghari
2 Dosen Teknik Listik, Fakultas Teknik, Universitas Batanghari e-mail : agungsatria344@gmail.com e-mail : hendi.matalata@unbari.ac.id

## ABSTRAK
Air  merupakan  kebutuhan  pokok  bagi  kehidupan  manusia  dalam  kehidupan  sehari-hari  terutama untuk  minum,  masak,  mandi  dan  mencuci.  dalam  upaya  penyediaan  air  bersih  dan  sehat  bagi masyarakat pedesaan yang mana kualitas air tanahnya buruk serta belum mendapatkan pelayanan air minum  dari  PAM,  oleh  karena  itu  masyarakat  perlu  membuat  alat  pengolahan  air  minum  sederhana yang  murah  dan  dapat  dibuat  oleh  masyarakat  dengan  bahan  yang  ada  dipasaran.  Kebutuhan  akan teknologi untuk pengontrolan sirkulasi air berperan penting dalam pengolahan air bersih dimana pada prosesnya diharapakan dapat bekerja secara otomatis, peran penting otomatis ini sangat berguna selain memudahkan untuk pengolahan air bersih dan tentunya dapat juga menghasilkan air bersih yang lebih efektif, pada penelitian ini dilakukan sebuah perancangan alat proses aerasi dan netralisasi pH dengan menggunakan  komponen  analog  dimana  proses  kerja  yang  di  lakukan  dapat  mengatur  proses pengandukan air, proses pengendapan dan bukak tutup valpe atau keran otomatis di atur berdasarkan waktu  yang  di  seting  dari  sirkulasi  air.dari  hasil  pengujian  di  dapat  unjuk  kerja  perancangan  alat sesuai dengan yang di harapkan, namun demikian pada penelitian dini tidak mengukur kadar dan pH air tetapi hanya proses kontrol secara elektrikal.
Kata kunci: alat pengolahan, air minum, prose netralisasi Ph dan aerasi

## 1. PENDAHULUAN
Air  gambut  di  beberapa  lokasi bervariasi,  tergantung  struktur  tanahnya, umur  gambut,  kedalaman  serta  tumbuhan yang hidup diatasnya.
Sumur  didaerah  bergambut  atau daerah  rawa  pada  umumnya  dangkal dengan air berwarna cokelat, berkadar asam humus,  zat  organik  dan  besi  yang  tinggi. Salah  satu  alat  pengolah  air  minum sederhana  untuk  mengolah  air  gambut terdiri  dari  merupakan  rangkaian  proses netralisasi,  aerasi, kougalasi-flokoulasi, sedimentasi  dan  filtrasi.  Peralatan  dari Tangki,  pengaduk,  pompa  aerasi  dan saringan dari pasir, alat ini dirancang untuk keperluan  rumah  tangga  sedemikian  rupa sehingga cara pembuatan dan cara pengoperasiannya  mudah  serta  biayanya murah.  Kebutuhan  akan  teknologi  untuk pengontrolan  sirkulasi  air  berperan  penting
dalam  pengolahan  air  bersih  dimana  pada prosesnya diharapakan dapat bekerja secara otomatis, peran penting otomatis ini sangat berguna selain memudahkan untuk pengolahan  air  bersih  dan  tentunya  dapat juga  menghasilkan  air  bersih  yang  lebih efektif,    sistem  otomatis  ini  melalui  proses kontrol  menggunakan  perangkat-perangkat elektrikal  seperti  PLC,  Mikrokontroller atau rangkaian analog.
Proses  kontrol  menggunakan  PLC atau  Mikrokontroller  memiliki  rangkaian yang lebih sederhana dibandingkan dengan rangkaian  analog  yang  tentunya  lebih kompleks  pada  sistem  perakitan  namun lebih  mudah  dalam  perbaikan,  pada penelitian  ini  penulis  akan  merancang sistem  kontrol  untuk  pengaturan  sistem penjernihan  air  dimulai  dari  netralisasi  Ph sampai proses aerasi, dimana pada prosesnya dilakukan pengadukan air mengunakan  putaran  motor  bekerja  secara
otomatis,  pemompaan,  pemberian  oksigen dan buka tutup valve saluran air berdasarkan sirkulasi air.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Proses Pengolahan
AIR BAKU NETRALISASI Ph AERASI KOAGULASI FLOKOULASI SEDIMENTASI FILTRASI Kaporit dan kapur Tawas AIR BEERSIH PENGADUKAN POMPA BLOWER valve valve Gambar 1.  Proses Pengolahan Air Sederhana

## 2.2 Selenoid Valve
Untuk membuka dan menutup saluran air dari wadah penampungan air ke wadah  penampungan  air  lain  dibutuhkan kran  otomatis  yang  mana  kran  ini  akan bekerja  bila  mendapat  catu  daya  listrik  / tegangan  (volt),  salah  satu  indikator  teknis utama dari selenoid valve adalah:
1. Penggunaan lingkungan bukan ketinggian  lebih  dari  2500  meter;  ~ 106Kpa tekanan atmosfir 86;
2. Suhu  lingkungan  +  1  C  ~  +  45  C;  suhu air  adalah  0  C  ~  +  60  C;  suhu penyimpanan  dan  transportasi  -  30  ~ 60C;
3. Kelas  perlindungan  IP00;  kelembaban relatif <= 95%;
4. Nilai  tegangan  kerja,  DC12V  (deteksi jatuh  tegangan  15%),  Peringkat  daya, 4W-  5W,  Nilai  arus  operasi  0,42  A,
Tekanan  Operasi:  0,02  ~  0.8MP  dan dapat menahan tekanan statis tidak kurang dari 1.6Mpa
Adapun  bentuk  fisik  dari  salah  satu selenoid valve DC  ditunjukan pada gambar 2 dibawah.
Gambar 2. Bentuk Fisik Selenoid Valve DC

## 2.3 Proses Netralisasi
Pada  proses  netralisasi  adalah  untuk mengatur keasaman air agar menjadi netral (pH  7-8).  Untuk  air  yang  bersifat  asam misalnya  air  gambut,  yang  paling  murah dan  mudah  adalah  dengan  pemberian kapur/gamping.  Fungsi  dari  pemberian kapur,  disamping  untuk  menetralkan  air baku  juga  untuk  membantu  efektifitas proses selanjutnya. Pada proses ini dibutuhkan  motor  DC  sebagai  pengaduk dimana dibutuhkan pengaturan waktu untuk kecepatan putaran, topologi sederhana pada pengaturan  waktu kecepatan  putaran motor DC  adalah  dengan  mengunakan  rangkaian oscilator,  dimana  gelombang  sinyal  yang dibangkitkan  berbentuk  gelombang  kotak ( square  wave )  dengan  besar  amplitudo yang konstan. Adapun bentuk dari gelombang  kotak  seperti  ditunjukan  pada gambar 3 dibawah.
Gambar 3. Bentuk Gelombang Kotak
Salah  satu  cara  untuk  pembangkitan gelombang kotak adalah dengan menggunakan IC NE 555, bentuk fisik dari IC  tersebut  diperlihatkan  pada  gambar  4 dibawah.

## Gambar 4. Bentuk Fisik IC NE 555

## 2.4 Proses Aerasi
Yaitu  mengontakkan  udara  dengan air  baku  agar  kandungan  zat  besi  dan mangan  yang  ada  dalam  air  baku  bereaksi dengan  oksigen  yang  ada  dalam  udara membentuk  senyawa  besi  dan  senyawa mangan  yang  dapat  diendapkan.  Secara teoritis  dapat  dihitung  bahwa  untuk  1  ppm oksigen  dapat  mengoksidasi  6,98  ppm  ion besi.  Jadi  makin  merata  dan  makin  kecil gelembung udara yang dihembuskan kedalam  air  bakunya,  maka  oksigen  yang bereaksi  makin  besar,  pada  proses  ini dibutuhkan  motor  pompa  DC  dan  motor blower  DC  yang  mana  masing-masing motor  bekerja  untuk  mensirkulasi  air  dan memberikan  oksigen  kedalam  air.  Simbol dan  Bentuk  dari  motor  DC  seperti ditunjukan gambar 5 dibawah.
Gambar 5. Simbol dan Bentuk Motor DC
Motor  Listrik  DC  tersedia  dalam berbagai ukuran rpm dan bentuk. Kebanyakan Motor Listrik DC memberikan kecepatan  rotasi   sekitar  3000  rpm  hingga 8000 rpm dengan tegangan operasional dari 1,5V  hingga  24V.  Apabile  tegangan  yang diberikan ke Motor Listrik DC lebih rendah dari  tegangan  operasionalnya  maka  akan dapat  memperlambat  rotasi  motor  DC tersebut  sedangkan  tegangan  yang  lebih tinggi  dari  tegangan  operasional  akan membuat  rotasi  motor  DC  menjadi  lebih cepat.  Namun  ketika  tegangan  yang
diberikan  ke  Motor  DC  tersebut  turun menjadi  dibawah  50%  dari  tegangan operasional  yang  ditentukan  maka  Motor DC  tersebut  tidak  dapat  berputar  atau terhenti.  Sebaliknya,  jika  tegangan  yang diberikan ke Motor DC tersebut lebih tinggi sekitar 30% dari tegangan operasional yang ditentukan,  maka  motor  DC  tersebut  akan menjadi  sangat  panas  dan  akhirnya  akan menjadi rusak.

## 3. METODE PENELITIAN

## 3.1 Perancangan Alat
Ada beberapa tahap dalam perancangan  alat  yang  dilakukan,  tahapan- tahapan tersebtu diperlihatkan pada gambar
MULAI Persiapan alat dan bahan Perancangan Alat Uji Coba Selenoid Valve Uji Coba Motor DC Identifikasi Kerja Pengontrolan Sirkulasi Air Sesuai ! Selasai Tidak YA Laporan Gambar 6. Flowchart Perancangan Alat

## 3.2 Persiapan Alat dan Bahan
Pada  persiapan  ini,  dilakukan  analisa kebutuhan  utama  alat  dan  bahan  yang digunakan  untuk  mendapatkan  hasil  yang diinginkan. Kebutuhan itu mencakup sistem  elektrikal  pengontrolan  sirkulasi  air pada proses netralisasi Ph dan aerasi seperti selenoid  valve,  motor  pompa  DC,  blower, motor  DC,  rangkaian  Oscilator,  Timer  dan catu daya.

## 3.3 Perancangan Alat
Setelah  alat  dan  bahan  yang dibutuhkan  didapat  maka  selanjutnya dilakukan perancangan alat, wiring diagram
dari  perancangan  alat  seperti  gambar berikut:
aerasi M Pompa Sirkulasi M Box Elektrikal Air bersih M Blower penguras Penampungan air valve2

## Gambar 7. Model Perancangan Alat

## 3.4 Pengujian Alat
Pada  pengujian  alat  dilakukan  unjuk kerja  dari  masing-masing  komponen  yang terdapat  pada  perancangan  alat,  masing- masing dari hasil pengujian adalah: a. Uji Motor DC
Pengujian Motor DC ini dilakukan untuk  memutar  /  pengaduk  air  pada  bak penampungan, pengadukan
ini dilakukan  untuk  beberapa  saat  lalu motor  akan  berhenti  untuk  proses pengendapan  air  setelah  itu  selenoid valve  akan  membuka  untuk  proses selanjutnya.

## Gambar 8. Pengujian Motor DC
Dari gambar 8 diatas, lama putaran motor  berdasarkan  besar  dari  nilai potensio meter (VR1) dan kapasitor (C1) dimana besar dari nilai kapasitor 470 uF, berikut hasil pengujian yang dilakukan:
Tabel 1. Pengujian Transistor Transitor 2N2222 Transitor BC 547 I C (mA) I B (mA)
Β I C (mA) I B (mA) β
50 1 50 75 37 2
Dari  tabel  1  diatas,  pengujian transistor  dilakukan  untuk  mendapat penguatan  dari  masing-masing  jenis transistor dimana tipe 2N2222
digunakan  untuk  memberikan  umpan arus  listrik  pada  transistor  BC  547  agar dapat menggerakan relay.
Tabel 2. Pengujian Motor DC VR1 (100K) Lama Putaran (detik) 1/3 putaran 12 1/2 putaran 18 3/4 putaran 20 1    putaran 29
b. Uji Selenoid Valve Pada  rancang  bangun  penelitian ini,  selenoid  valve  digunakan  untuk membuka  dan  menutup  saluran  air  dari bak pengisi air ke bak penampungan air lalu  dari  bak  penampungan  air  ke  bak proses  aerasi,  proses  buka  dan  tutup selenoid valve dilakukan dengan pengendalian
fungsi waktu menggunakan  IC  timer  NE  555  dan pengendalian  berdasarkan  keadaan  air (penuh) menggunakan Transistor sebagai penguat.
IC timer NE 555
Gambar 9. Selenoid Valve
Dari  gambar  9  diatas,  lama membuka  selenoid  Valve  berdasarkan besar  dari  nilai  potensio  meter  (VR1) dan  kapasitor  (C1)  dimana  besar  dari nilai  kapasitor  2200  uF,  berikut  hasil pengujian yang dilakukan:
Tabel 3. Selenoid Valve VR1 (100K) Lama membuka (detik) 1/3 putaran 64 1/2 putaran 81 3/4 putaran 92 1    putaran 139

## c. Uji Pompa DC
Pengujian  Pompa  ini  dilakukan untuk  sirkulasi  air  pada  proses  aerasi yang  mana  pompa  akan  bekerja  bila pada  bak  proses  aerasi  berisi(penuh), dan  sebaliknya  pompa  DC  akan  mati bila bak proses aerasi tidak berisi air.
Gambar 9. Pompa DC
Hasil  pengujian  dari  pompa  DC adalah  bagaimana  transistor  digunakan sebagai  penguat  untuk  menggerakan relay sekaligus digunakan sebagai sensor  untuk  mendeteksi  keadaan  air, yang mana kaki emitor sebagai penghubung  ke  catu  daya  dengan  air sebagai media penghantar.
Tabel 4. Pengujian Pompa DC
Transitor 2N2222 I C (mA) I B (mA) Penguatan (β) 0,927 117 126 d. Uji Blower Pada  rancang  bangun  penelitian
ini, blower digunakan
untuk memberikan  udara  pada  air  di  bak aerasi,  pengujian  yang  dilakukan  sama seperti  pengujian  pompa  DC,  dimana
kerja  dari  blower  bersamaan  dari  kerja motor DC.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Gambar 10. Realiasasi Perancangan alat
Pada  tahap  ini  dilakukan  identifikasi kerja  pada  rancang  bangun  keseluruhan alat,  dimana  hasil  yang  diharapkan  sesui dengan  keinginan  dari  perancangan    pada penelitian. Tahapan-tahapan dari hasil yang diinginkan  adalah  dengan  mengasumsikan wadah air pada bak penampungan sebanyak 1,5  liter,  air  ini  yang  akan  diproses  untuk netralisasi  Ph  air  dan  proses  aerasi  secara automatis  menggunakan  peralatan  kontrol komponen  analog.  berikut  hasil  dari  unjuk kerja  peralatan  seperti  ditunjukan  gambar 10 dibawah.

## Gambar 11. Unjuk Kerja Peralatan
Penjelasan  dari  gambar  10  diatas dapat diuraikan sebagai berikut:
a. Pengisian  air  ke  wadah  penampungan yang berisi air 1,5 liter selama 10 detik.
b. Setelah air berisi penuh maka selanjutnya  motor  DC  bekerja  untuk proses pengadukan, pengaturan pengadukan  disetting  selama  12  detik. setelah  12  detik  motor  bekerja  maka akan dilakukan proses pengendapan.
c. Pengendapan  dilakukan  sebagai  asumsi proses  turunnya  campuran-campuran  air
yang  terdapat  pada  proses  pengadukan, proses pengendapan ini  disetting selama 30  detik,  lalu  selenoid  valve  membuka untuk proses pengisian pada bak aerasi.
d. Pada  kondisi  selenoid  valve  membuka setting  waktu    dilakukan  berdasarkan pengaliran  air  pada    tinggi  muka  air dipermukaan  bak  penampungan  proses aerasi yang mana terdapat sensor dengan transistor sebagai penguat, waktu pengaliran  air  yang  dibutuhkan  adalah selama  18  detik,  lalu  selenoid  menutup kembali.
e. Bersamaan  dengan  kondisi  selenoid menutup maka pompa dan blower hidup untuk  sirkulasi  air  dan  memberikan udara  pada  air.  proses  ini  disetting selama 100 detik.

## 5. SIMPULAN
a. Perancangan  alat  yang  dilakukan  dapat mensetting  pengaturan  waktu  pada proses pengendapan dan pengadukan air pada  wadah  penampungan  sesui  dengan besar kapasitas wadah penampungan
b. Penggunaan  komponen  analog  mampu menghasilkan perancangan alat pengontrolan  sirkulasi  air  pada  proses penjernihan air secara ekonomis

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Dickshon Kho, 2018, Pengertian Relay
dan Fungsinya, https://teknikelektronika.com/pengertia n-relay-fungsi-relay/, diakses 12
agustus 2018
[2]   Toko  Arduino,  2016,  Selenoid  Valve 1/2  Inch  Penutup  Aliran  Air  Otomatis DC12Volt,www.tokoarduino.com/sole noid-valve-12-inch-inchi-12-penutup- aliran-air-otomatis-dc-12v-2/,  diakses
03 juni 2018
[3]  M.Arif.F.A, A.Cahyadi,
2016,
Pengembangan  Sistem  Aerasi  Untuk
Penurunan  Kadar  Besi  Dalam  Air Tanah,  Prosiding  Seminar  Nasional Geografi Lingkungan I, Fakultas Geografi UGM Yogyakarta, 249-254
[4]  Mubarak.A,  2016,  Keefektifan  Waktu Aerasi  Menggunakan  Bubble  Aerator dalam Menurunkan Kadar Besi(Fe) Air Sumur  Desa  Kebarongan  Kemranjen
Banyumas Tahun 2016, Skripsi,
Program  Studi  Kesehatan  Masyarakat, Fakultas  Ilmu  Kesehatan,  Universitas Muhammadiyah Surakarta.