Abstrak—Air baku IPA Siwalanpanji PDAM Sidoarjo memiliki kandungan  zat  organik  dan  E.  coli  yang  tinggi.  Karena keterbatasan kinerja sistem pengolahan konvensional pada IPA Siwalanpanji, maka diterapkan pre-klorinasi untuk membunuh bakteri.  Membran  mikrofiltrasi  (MF)  terendam  dapat menyisihkan  bakteri,  sehingga  dapat  menghemat  biaya  zat kimia  untuk  pre-klorinasi.  Membran  MF  terendam  juga memiliki kelebihan dibandikan filter pasir cepat. Penelitian ini dilakukan  dengan  mengevaluasi  kinerja  dari  filter  pasir  cepat IPA Siwalanpanji dan mengkaji peningkatan filter pasir cepat menjadi  unit  membran  mikrofiltrasi  terendam.  Evaluasi menunjukkan bahwa kualitas air pada efluen filter pasir cepat pada paremeter warna dan zat organik melebihi baku mutu air minum Permenkes No. 492 Tahun 2010. Sedangkan, kecepatan backwash  dan  nilai  UFRV  tidak  memenuhi  kriteria  desain. Desain  membran  mikrofiltrasi  terendam  untuk  menggantikan filter  pasir  cepat,  yaitu  membran  berbentuk  flat  sheet  dengan bahan ceramic. Membran memiliki ukuran pori 0,1 µm dan laju fluks  100  m 3 /m 2 .hari.    Kapasitas  produksi  sebesar  50  L/detik, maka jumlah membran yang dibutuhkan sebesar 288 plate yang disusun menjadi sebuah modul. Pompa yang digunakan untuk mengoperasikan membran MF terendam adalah pompa model FSDA dengan kapasitas 3 m 3 /menit dan head 5 m. Modul dan pompa  direncanakan  masing-masing  2  buah  dengan  operasi secara bergantian yaitu proses filtrasi dan pencucian membran.
Kata Kunci—Air Minum, Filtrasi, IPA Siwalanpanji, Membran, Mikrofiltrasi, Submerged Membrane.

## I. PENDAHULUAN
PA Siwalanpanji menggunakan air baku yang berasal dari Afvoer Wilayut. Air pada Afvoer Wilayut ini berasal dari sisa air sawah dan buangan air limbah [1]. Air yang menjadi air  baku  pada  IPA  Siwalanpanji  mengandung  zat  organik yang  tinggi,  sehingga  kandungan  mikroorganisme  seperti bakteri koliform juga tinggi. Bakteri koliform seperti E.coli dapat tumbuh dengan baik pada beberapa jenis substrat dan karbohidrat.  Bakteri  tersebut  juga  dapat  mengubah komponen  dari  zat  organik  sebagai  sumber  energi  dan beberapa  komponen  nitrogen  sederhana  sebagai  sumber nitrogen [2]. Karena proses konvensional tidak mengatasi hal tersebut,  IPA  Siwalanpanji  melakukan  proses  preklorinasi sebelum unit koagulasi [3]. Proses klorinasi dapat berpotensi menghasilkan produk samping klorinasi seperti trihalomethanes (THM)  dan chloroform yang  bersifat karsinogenik.  Produk  samping  terbentuk  dari  reaksi  secara alami klorin dan zat organik yang terkandung pada air [4].
Saat ini pemisahan partikulat dengan teknologi membran mendapatkan  banyak  perhatian  di  bidang  air  minum. Membran  mikrofiltrasi  dapat  mengurangi  jumlah  partikulat dengan efisiensi yang tinggi. Efisiensi dapat mencapai 99%
[5].  Membran  mikrofiltrasi  merupakan  membran  yang memiliki pori-pori sekitar 0,1 – 50 µm dan dapat menyaring partikel, bahan selular, dan mikroorganisme [6]. Penggunaan membran  mikrofiltrasi  dapat  menyisihkan  mikroorganisme seperti  bakteri.  Sehingga,  IPA  Siwalanpanji  tidak  perlu menerapkan  pre-klorinasi  dan  dapat  menghemat  kebutuhan zat kimia. Pada teknologi membran, kualitas air efluen selalu lebih  rendah  dari  standar  air  minum  di  Indonesia  dan  tidak terpengaruh  adanya  fluktuasi  kekeruhan  pada  air  baku  [7]. Membran  dengan  tipe  terendam  ( submerged  membrane ) memiliki  biaya  operasi  lebih  rendah  dibandingkan  tipe membran  yang  lainnya  [8].  Sistem  pengolahan  dengan membran memiliki keuntungan yang lain yaitu membutuhkan lahan yang kecil [9]. Sehingga, membran dapat ditempatkan pada bak filter eksisting.
Selain  itu,  pihak  bagian  produksi  IPA  Siwalanpanji mengeluhkan  kondisi  instalasi,  yaitu  kurang  efektifnya kinerja  dari  unit  filter.  Media  filter  IPA  Siwalanpanji memiliki ukuran yang terlalu besar dan tidak homogen [10]. Media filter jarang dilakukan penggantian yang mengakibatkan  terbentuknya  gumpalan.  Gumpalan  pada media filter dapat membuat proses filtrasi tidak optimal dan kualitas efluen menurun [11]. Pada proses backwash , media filter  dapat  mengalami intermixing [12]. Intermixing pada media filter dapat meningkatkan headloss dan meningkatkan risiko penyumbatan ( clogging ) sehingga mengurangi interval antara backwash. Lama waktu backwash dapat mempengaruhi  kinerja  saat  beroperasi. Backwash apabila terlalu  cepat  dapat  menyebabkan  tidak  optimalnya penghilangan partikel yang berada saat beroperasi [13].
Oleh  karena  itu,  maka  diperlukan  evaluasi  terhadap kualitas air dan kinerja dari unit filtrasi di IPA Siwalanpanji, khususnya  pada  IPA  50  L/detik.  Berdasarkan  hasil  dari evaluasi  tersebut,  maka  dapat  ditentukan  dan  direncanakan membran mikrofiltrasi terendam ( submerged microfiltration membrane ). yang akan meningkatkan pengolahan IPA.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Pengumpulan Data
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  mengumpulkan  data primer dan data sekunder. Data primer yang digunakan pada penelitian yaitu data proses dan operasional unit filter pasir cepat,  data  teknis  bangunan  filter  pasir  cepat,  dan  data kualitas  air  IPA  Siwalanpanji.  Data  proses  dan  operasional dilakukan dengan cara pengamatan langsung di lapangan dan wawancara  pada  petugas  IPA.  Pengumpulan  data  teknis bangunan  filter  pasir  cepat  dilakukan  dengan  mengukur

## Kajian Penerapan Membran Mikrofiltrasi Terendam pada Instalasi Pengolahan Air (IPA) Siwalanpanji PDAM Sidoarjo
Helma Alwiga Triskio Ronanda dan  Bowo Djoko Marsono Departemen Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : bowodjok@enviro.its.ac.id
I
langsung  di  lapangan  dan  pengumpulan  dari  arsip  IPA Siwalanpanji.  Sedangkan,  untuk  pengumpulan  data  kualitas air  IPA  Siwalanpanji  dilakukan  dengan  pengujian  pada Laboratorium Departemen Teknik Lingkungan ITS.
Data sekunder yang digunakan pada penelitian adalah data kondisi  umum  wilayah,  data  Harga  Satuan  Pokok  Kegiatan (HSPK),  peraturan  perundang-undangan  terkait  penelitian, dan  data  spesifikasi  membran.  Data  sekunder  diperoleh dengan mengumpulkan dari beberapa sumber literatur.

## B. Analisis Data
Analisis  data  dilakukan  pada  data  yang  telah  terkumpul. Analisis dan pembahasan dilakukan dengan tujuan agar hasil dari proses pengolahan data dapat dibandingkan dengan teori yang  mendasari  ruang  lingkup  penelitian.  Pengolahan  data untuk kualitas air pada IPA Siwalanpanji yaitu pada air baku, air produksi, influen filtrasi, dan efluen filtrasi. Data kualitas air  produksi,  air  influen  filtrasi,  dan  air  efluen  filtrasi dibandingkan  dengan  baku  mutu  air  minum  Permenkes  RI No.  492  Tahun  2010.  Sedangkan,  data  kualitas  air  baku dibandingkan dengan PP No. 22 Tahun 2021.
Evaluasi  kinerja  dari  unit  filter  pasir  cepat  IPA Siwalanpanji  (IPA  50  L/detik)  meliputi  dimensi,  debit, kecepatan filtrasi, media filter, kecepatan backwash , volume air untuk backwash , dan unit filter run volume (UFRV). Data dibandingkan  dengan  kriteria  desain  berdasarkan  SNI 6774:2008  tentang  Tata  Cara  Perencanaan  Unit  Paket Instalasi Pengolahan Air dan beberapa sumber literatur.
Hasil dari evaluasi digunakan untuk perencanaan membran mikrofiltrasi terendam. Perencanaan membran MF terendam dilakukan dengan cara:
1. Penentuan spesifikasi membran
Spesifikasi  membran  ditentukan  berdasarkan  parameter yang disisihkan, yaitu total bakteri koliform, E. coli , dan kekeruhan.  Ukuran  dari  bakteri  koliform  sebesar  1  µm [14]. Spesifikasi membran diperoleh dari studi literatur.
2. Penghitungan volume permeat
Volume  permeat  dihitung  berdasarkan  fluks  pada spesifikasi membran. Persamaan volume permeat:
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑡  ( 𝐿 ℎ𝑎𝑟𝑖 ) = 𝐹𝑙𝑢𝑘𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑡 𝑥 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑢𝑘𝑎𝑎𝑛 𝑚𝑒𝑚𝑏𝑟𝑎𝑛
3. Penghitungan jumlah membran yang dibutuhkan Jumlah membran yang dibutuhkan dihitung dari kapasitas produksi  rencana.  Penghitungan  jumlah  membran  yang dibutuhkan yaitu dengan menggunakan persamaan:
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑒𝑚𝑏𝑟𝑎𝑛 = 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑡 𝑝𝑒𝑟 ℎ𝑎𝑟𝑖
4. Penyusunan modul membran Modul membran disusun sesuai dengan perencanaan yang dilakukan.
5. Penghitungan kebutuhan pompa Pompa yang digunakan untuk filtrasi pada membran MF terendam  adalah  pompa  sentrifugal  konvensional. Penghitungan pompa berdasarkan dari tekanan statis dari air  baku  dan  tekanan  transmembran  (TMP).  Penentuan pompa disesuaikan dengan pompa yang ada di pasaran. 6. Pembuatan gambar desain membran MF terendam Gambar  perencanaan  meliputi  gambar  denah  bangunan, gambar potongan melintang dan memanjang, dan gambar detail unit membran MF terendam.
Tabel 1. Analisis Kualitas Air Baku
Parameter Satuan Baku Mutu Air Baku Keterangan Warna TCU 15 216,50 Melebihi baku mutu pH - 6 - 9 7,45 Memenuhi baku mutu E.coli MPN/100 mL 100 >1600 Melebihi baku mutu Sisa klor mg/L 0,03 0,00 Memenuhi baku mutu Tabel 2. Analisis Kualitas Air Influen Filter. Parameter Satuan Baku Mutu Influen Filter Keterangan Warna TCU 15 20,33 Melebihi baku mutu Kekeruhan NTU 5 0,68 Memenuhi baku mutu pH - 6,5 - 8,5 7,37 Memenuhi baku mutu E.coli 100 mL/sampel 0 0,00 Memenuhi baku mutu Zat Organik (KMnO4) mg/L 10 20,01 Melebihi baku mutu Sisa klor mg/L 5 6,50 Melebihi baku mutu Mikroplastik partikel/L - 45,00 - Tabel 3. Analisis Kualitas Air Efluen Filter Parameter Satuan Baku Mutu Efluen Filter Keterangan Warna TCU 15 15,67 Melebihi baku mutu Kekeruhan NTU 5 0,40 Memenuhi baku mutu pH - 6,5 - 8,5 7,37 Memenuhi baku mutu E.coli 100 mL/sampel 0 0,00 Memenuhi baku mutu Zat Organik (KMnO4) mg/L 10 17,38 Melebihi baku mutu Sisa klor mg/L 5 2,36 Memenuhi baku mutu Mikroplastik partikel/L - 38,00 -

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Kualitas Air
Evaluasi  dilakukan  pada  IPA  Siwalanpanji  50  L/detik. Titik pengambilan sampel yaitu intake, influen filter, efluen filter, dan air produksi. Evaluasi sampel meliputi parameter kekeruhan,  pH,  warna,  zat  organik,  sisa  klor,  E.  coli,  dan mikroplastik.
Dari  Tabel  1  dapat  diketahui  bahwa  kualitas  air  baku parameter  warna  dan E.coli melebihi  baku  mutu  air  sungai kelas I PP No. 22 Tahun 2021. Sedangkan, untuk parameter pH dan sisa klor sudah memenuhi baku mutu.
Berdasarkan  Tabel  2  dapat  diketahui  bahwa  untuk parameter warna, zat organik, dan sisa klor, air influen filter masih  melebihi  baku  mutu  air  minum.  Namun,  parameter kekeruhan,  pH,  dan E.coli sudah  memenuhi  baku  mutu. Mikroplastik  juga  ditemukan  pada  air  influen  filter  yang mana sebesar 45 partikel/L .
Berdasarkan  Tabel  3  dapat  diketahui  bahwa  untuk parameter  warna  dan  zat  organik  melebihi  baku  mutu  air minum. Sedangkan, parameter lainnya sudah memenuhi baku mutu. Namun, pada efluen filter ini yang selanjutnya masuk ke reservoir masih ditemukan mikroplastik dengan jumlah 38 partikel/L.
Dari  analisis  Tabel  4  dapat  diketahui  bahwa  untuk parameter zat organik dan sisa klor masih melebihi baku mutu air  minum.  Sedangkan,  parameter  lainnya  sudah  memenuhi baku mutu.
Selanjutnya, penghitungan efisiensi penghilangan dari unit filtrasi  berdasarkan  hasil  uji  kualitas  air.  Efisiensi penghilangan dari unit filtrasi dapat dilihat pada Tabel 5.
Berdasarkan  Tabel  5,  efisiensi  penghilangan  dari  unit filtrasi  sekitar  10  –  60  %.  Efisiensi  penghilangan  tertinggi
pada parameter sisa klor yaitu 63,64%.
Analisis  kualitas  air  IPA  Siwalanpanji  juga  dilakukan dengan data sekunder, yaitu data dari arsip IPA Siwalanpanji pada tahun 2020. Data dikonversi menjadi grafik.
Berdasarkan  Gambar  1,  selama  tahun  2020  untuk parameter  warna  mengalami  fluktuasi  dimana  kandungan warna pada air produksi tertinggi pada bulan Mei yaitu 9,50 TCU.  Hasil  kualitas  air  produksi  pada  IPA  Siwalanpanji masih  memenuhi  baku  mutu  air  minum  pada  semua parameter.
Perbandingan  hasil kualitas  air baku  dengan  air  produksi dapat dilihat pada Gambar 2. Perbandingan ditunjukkan pada grafik untuk mengetahui kualitas air yang masuk ke instalasi dan  air  yang  siap  didistribusikan  ke  masyarakat.  Parameter yang menjadi pembanding adalah kekeruhan.
Dari  Gambar  2,  dapat  diketahui  bahwa  kekeruhan maksimum  pada  air  baku  pada  bulan  Januari,  hal  ini disebabkan karena bulan tersebut masuk musim hujan. Pada musim  hujan  kekeruhan  pada  air  sungai  meningkat.  Proses pengolahan  air  pada  IPA  Siwalanpanji  masih  cukup  bagus karena  menghasilkan  air  produksi  dengan  kandungan kekeruhan yang rendah dan memenuhi baku mutu air minum.

## B. Kinerja Filter Pasir Cepat
Pada tahap ini dilakukan evaluasi proses dan kinerja dari unit  filtrasi  pada  IPA  Siwalanpanji.  Hal  ini  dimaksudkan untuk  membandingkan  kondisi  eksisting  dengan  kriteria desain  yang  ada.  Hasil  dari  evaluasi  ini  untuk  mengetahui efektivitas  dari  kinerja  unit  filtrasi  eksisting  IPA Siwalanpanji.
Kondisi  eksisting  dari  unit  filtrasi  pada  IPA  paket 50L/detik, yaitu:
1. Panjang bak  : 2,2 m
2. Lebar bak   : 1,8 m
Tabel 4.

## Analisis Kualitas Air Produksi
Parameter Satuan Baku Mutu Air Produksi Keterangan Warna TCU 15 9,33 Memenuhi baku mutu Kekeruhan NTU 5 1,43 Memenuhi baku mutu pH - 6,5 - 8,5 7,27 Memenuhi baku mutu E.coli 100 mL/samp el 0 0,00 Memenuhi baku mutu Zat Organik (KMnO4) mg/L 10 13,69 Melebihi baku mutu Sisa klor mg/L 5 5,32 Melebihi baku mutu Tabel 5. Efisiensi Penghilangan Unit Filter Pasir Eksisting Parameter Satuan Influen Filter Efluen Filter Efisiensi Penghilangan Warna TCU 20,33 15,67 22,95% Kekeruhan NTU 0,68 0,40 41,46% E.coli 100 mL/sampel 0,00 0,00 0,00% Zat Organik (KMnO4) mg/L 20,01 17,38 13,16% Sisa klor mg/L 6,50 2,36 63,64% Mikroplastik partikel/L 45,00 38,00 15,56% Gambar 1.  Grafik Kualitas Air Produksi Tahun 2020.
Gambar  2.  Skema  Eksperimen  alat  penelitian  Grafik  Perbandingan Kualitas Air Baku dan Air Produksi Parameter Kekeruhan.
3. Tinggi bak  : 4,7 m
Pada  kondidi  eksisting,  debit  air  yang  masuk  pada  IPA Paket  50  L/detik,  yaitu  sebesar  35,52  L/detik  atau  127,86 m 3 /jam.  Kemudian,  evaluasi  dilakukan  pada  parameter  laju filtrasi,  media  filter,  pencucian,  dan unit  filter  run  volume (UFRV).
Pada Tabel 6 kriteria desain laju filtrasi yaitu lebih dari 5 m 3 /m 2 .jam. Sehingga, kecepatan filtrasi pada IPA Siwalanpanji  sudah  memenuhi.  Kecepatan  filter  dapat mempengaruhi kualitas air produksi dan mempengaruhi lama dari  operasi  filter.  Lama  operasi  penyaringan  dapat diperpanjang dengan menambah ketinggian air di atas lapisan media filter.
Ketebalan  media  pasir  sudah  memenuhi  kriteria  desain, yaitu 300 – 600 mm. Namun, untuk ketebalan media antrasit masih belum memenuhi kriteria desain. Kriteria desain dari media antrasit sebesar 400 – 500 mm. Ketebalan media filter dapat meningkatkan efisiensi dari penghilangan partikel atau flok.
Kecepatan backwash pada  bak  filter  IPA  Siwalanpanji yaitu 28,36 m/jam. Sedangkan, kriteria desain dari kecepatan backwash adalah  36  –  50  m/jam.  Sehingga,  kecepatan backwash pada  unit  filtrasi  ini  masih  belum  memenuhi kriteria desain. Kecepatan backwash yang kurang dari kriteria desain  dapat  menyebabkan  tidak  optimalnya  pembersihan media filter.
Unit  filter  run  volume (URFV)  sebesar  215,26  m 3 /m 2 masih belum memenuhi kriteria desain. Kriteria desain dari unit filter run volume yaitu sebesar 300  – 500 m 3 /m 2 . Nilai
UFRV  yang  kurang  dari  kriteria  tersebut  dapat  dilakukan evaluasi terhadap kondisi media filter. Evaluasi ini ditujukan agar  dapat  meminimalkan  penambahan  durasi  dari pengoperasian  filter  dan backwash .  Penambahan  durasi backwash dapat mengurangi volume air produksi.

## C. Perbandingan Kinerja Unit Filter Pasir Cepat dan Membran Mikrofiltrasi Terendam
Kinerja  dari  unit  filter  pasir  cepat  maupun  membran mikrofiltrasi  terendam  (SMM)  memiliki  kelebihan  dan kekurangan masing-masing.Adapun perbandingan dari filter pasir  cepat  dan  SMM  dengan  berbagai  parameter  dapat dilihat pada Tabel 7.

## D. Perencanaan Membran Mikrofiltrasi Terendam
Pemilihan membran yang digunakan pada perencanaan ini adalah membran mikrofiltrasi dengan ukuran 0,1 µm karena untuk menghilangkan bakteri yang berukuran lebih dari 0,2 µm.  Membran  berbentuk  lembaran  datar  ( flat  sheet ).  Jenis membran yaitu keramik dengan bahan Alumunium (ii) oksida (Al 2 O 3 ).  Pemilihan  membran  keramik  karena  adanya beberapa kelebihan. Fluks yang dihasilkan membran keramik lebih tinggi karena porositas juga lebih tinggi dan permukaan membran  lebih  hidrofilik  dibandingkan  dengan  jenis membran  organik.  Ketahanan  dari  membran  keramik terhadap tekanan mekanis, termal, dan kimiawi memungkinkan  adanya  pemulihan  kinerja  membran  yang lebih  baik.  Membran  keramik  dengan  bahan  Al 2 O 3 secara
Tabel 6. Analisis Kinerja Filter Pasir Cepat IPA Siwalanpanji. Parameter Satuan Kondisi Eksisting Kriteria Desain Keterangan Luas area filter m 2 3,96 25 – 100 Tidak sesuai Rasio P:L - 1,2 : 1 2:1 – 4:1 Tidak sesuai Kedalaman m 4,7 4-8 Sesuai Laju filtrasi m 3 /m 2 .jam 5,33 >5 Sesuai Ketebalan media antrasit mm 200 400 – 500 Tidak sesuai Ketebalan media pasir mm 400 300 – 400 Sesuai Lama pencucian menit 15 10 – 15 Sesuai Periode pencucian jam 8 18 – 24 Tidak sesuai Kecepatan pencucian m/jam 28,36 36 – 50 Tidak sesuai Persentase air backwash % 3,29 3 – 7 Sesuai Unit Filter Run Volume (UFRV) m 3 /m 2 215,26 300 – 500 Tidak sesuai Tabel 7. Perbandingan Kinerja Filter Pasir Cepat dan Membran Mikrofiltrasi Terendam Parameter Filter Pasir Cepat Membran Mikrofiltrasi Terendam Ukuran partikel yang dipisahkan > 10 µm > 0,1 µm Aliran air Lebih cepat Lebih lambat Mikroorganisme yang dipisahkan Protozoa (4 – 100 µm) Protozoa (4 – 100 µm) dan bakteri (0,2 – 1,0 µm) Total coliform Efisiensi penyisihan sebesar 17  - 50% Efisiensi penyisihan sebesar 99,9%; 99,4 – 99,9% Bakteri Kurang efektif, diperlukan tahap sebelum dan sesudah untuk menghilangkan zat patogen dan mencegah pengotoran Efektif dalam menghilangkan bakteri Kekeruhan Efisiensi penyisihan sebesar 70 - 80% ; 90 – 98% Efisiensi penyisihan lebih dari 97% Natural Organic Matter (NOM) Efisiensi penyisihan sebesar 20 -35% Efisiensi penyisihan sebesar 10% Mikroplastik Efisiensi penyisihan sebesar 73,8%; 75,49% Efisiensi penyisihan sebesar 98% Backwash Backwash diperlukan untuk menjaga media filter tetap bersih Perlu dilakukan backwash atau pembersihan filter membran jika sudah terlalu kotor Operasi Biaya operasi tinggi apabila menggunakan pompa untuk backwash Biaya operasi tinggi untuk pemompaan air permeat (isap) dan backwash Investasi Biaya investasi tinggi Biaya investasi tinggi Operator Hanya memerlukan keterampilan lokal dan pelatihan dasar untuk mengoperasikan Keterampilan operator tingkat lanjut diperlukan untuk perawatan pra/pasca dan pembersihan membran
kimiawi sangat inert. Membran dapat digunakan pada kisaran pH 1 – 14. Sehingga, pembersihan kimia pada membran tidak menimbulkan masalah [15].
Membran  memiliki  laju  fluks  sebesar  100  m 3 /m 2 .hari dengan luas filter aktif 0,15 m 2 . Tekanan membran yaitu -0,1 hingga 3 bar. Plate membran memiliki dimensi panjang 510 mm,  lebar  150  mm,  dan  ketebalan  4  mm.  Membran  dapat dioperasikan dalam suhu 10 – 75 0 C.
1) Volume Permeat
Dari spesifikasi membran, kemudian dilakukan penghitungan  untuk  mengetahui  volume  permeat  yang dihasilkan  membran  setiap  hari.  Volume  permeat  dihitung berdasarkan  laju  fluks  membran  dan  luas  membran  aktif. Membran  dapat  menghasilkan  volume  permeat  sebesar 15.000 L/hari untuk setiap plate membran.
2) Jumlah Plate yang Dibutuhkan
Kapasitas  produksi  ditingkatkan  dari  35,52  L/detik menjadi  50  L/detik  atau  sekitar  140%  dari  kapasitas sebelumnya.  Kapasitas  produksi  ditingkatkan  dengan
mempertimbangkan dari kapasitas unit sedimentasi dan unit flokulasi  pada  IPA  Paket  Siwalanpanji.  Dari  penghitungan, kapasitas maksimum yang bisa diolah pada unit sedimentasi adalah 54,33 L/detik dan unit flokulasi sebesar 60,76 L/detik. Maka, kapasitas produksi yang dipilih adalah 50 L/detik.
Jumlah plate membran  yang  dibutuhkan  pada  kapasitas produksi  50  L/detik  yaitu  288  buah.  Selanjutnya, plate membran disusun menjadi sebuah modul membran.

## 3) Dimensi Modul Membran
Plate  membran  disusun  menjadi  sebuah  modul.  Modul direncanakan sebanyak 1 buah dan 2 tingkat. Dimensi modul membran  dari  penghitungan  didapatkan  panjang  1,12  m, lebar  0,65  m,  dan  tinggi  1,60  m.  Modul  membran  dapat dilihat pada Gambar 3.

## 4) Jumlah Bak Filter yang Dibutuhkan
Jumlah filter yang digunakan untuk membran mikrofiltrasi terendam  hanya  1  bak.  Hanya  sekitar  6%  dari  volume  bak yang  digunakan  untuk  membran  mikrofiltrasi  terendam. Untuk  proses  pencucian  maka  diperlukan  adanya  2  modul membran.  Dua  modul  membran  beroperasi  secara  gantian, sehingga  proses  pengolahan  air  tidak  terhenti.  Membran mikrofiltrasi  terendam  juga  menghemat  area  untuk pengolahan.  Sedangkan,  untuk  luas  bak  filter  yang dibutuhkan  membran  hanya  sebesar  18,36%.  Gambar  4 menunjukkan penempatan dari modul membran di bak filter pasir cepat eksisting IPA Siwalanpanji.

## 5) Pencucian Membran Mikrofiltrasi Terendam
Kondisi  operasi  yang  optimal  untuk  membran  filtrasi terendam yaitu pada waktu filtrasi 30 menit, waktu backwash selama  2  menit  dengan kecepatan backwash sebesar  4,15  x 10 -5 m 3 /m 2 .detik  [16].  Volume  air  yang  digunakan  untuk backwash berdasarkan kondisi optimal adalah 10,33 m 3 /hari. Volume  tersebut  hanya  0,24  %  dari  air  produksi,  dimana kebutuhan air tersebut lebih rendah dibandingkan filter pasir cepat yang membutuhkan 3,29 % dari air produksi.

## 6) Pompa
Pada  perencanaan  membran  mikrofiltrasi  terendam  ini terdapat  dua  pompa  yang  dioperasikan  bergantian  untuk proses  pencucian  membran.  Sebelum  penghitungan  pompa, dilakukan penghitungan pipa suction dan pipa discharge yang digunakan  untuk  proses  filtrasi  pada  membran.  Pipa  yang didapatkan dari hasil penghitungan yaitu pipa stainless steel dengan diameter dalam 161,48 mm atau 6 inch dan ketebalan dinding 3,4 mm.
Kemudian, dilakukan penghitungan head untuk menentukan  pompa.  Pompa  yang  digunakan  berdasarkan kapasitas produksi dan head yang dibutuhkan adalah pompa dengan  tipe  FSDA  4HA55.5.  Pompa  memiliki  kapasitas  3 m 3 /menit  dan head 5  m.  Daya  pompa  isap  pompa  yang dinyalakan  selama  24  jam  yaitu  132  kWh  per  hari. Sedangkan, kebutuhan daya listrik untuk backwash selama 96 menit per hari yaitu 8,8 kWh /hari.
7) Proses Operasional Membran Mikrofiltrasi Terendam
Membran  mikrofiltrasi  terendam  direncanakan  terdapat dua modul membran. Membran direndam dalam bak filtrasi dengan  volume  18,61  m 3 .  Tekanan  maksimum  yang diterapkan pada modul membran adalah 3 bar atau 300 kPa dan  tekanan  minimum  sebesar  -0,1  bar  atau  -10  kPa.  Unit filtrasi membran dioperasikan dengan siklus berikut: filtrasi
(a) (b) (c)
Gambar 3. (a) Denah Modul Membran, (b) Potongan-A Modul Membran, (c) Potongan-B Modul Membran
30 menit, waktu backwash selama 2 menit dengan kecepatan backwash  sebesar  4,15  x  10-5  m 3 /m 2 .detik.  Selama  periode filtrasi,  filtrasi  dilakukan  dengan  laju  aliran  yang  konstan. Ketinggian air juga dijaga konstan yaitu 4,7 m.
Selain  pembersihan  fisik,  pembersihan  membran  secara kimia  juga  dilakukan  dalam  1  kali  per  minggu.  Pada  saat pembersihan  kimia,  bak  filter  dikuras  untuk  membersihkan partikel  yang  tersisihkan  oleh  membran  mikrofiltrasi terendam.  Sehingga,  beban  membran  mikrofiltrasi  dapat berkurang. Pembersihan membran secara kimia juga disebut sebagai enhanced  flux  maintenance (EFM).  Larutan pembersih kimia yang digunakan adalah Natrium hipoklorit (NaOCl)  sebesar  500  mg/L  dan  dimasukkan  ke  dalam  bak filter selama 60 menit. Permeat diisap oleh pompa sentrifugal dengan tekanan minimum -0,1 bar dan tekanan maksimum 3 bar untuk proses backwash . Kebutuhan NaOCl 0,5% (NaOCl yang  tersedia  di  pasaran)  untuk  setiap  proses  pembersihan membran yaitu 570,24 liter.
8) Rencana Anggaran Biaya (RAB) dan Biaya Operasional Membran Mikrofiltrasi Terendam
Setelah  proses  penghitungan  desain  dan  diperoleh gambaran  desain  dari  membran  mikrofiltrasi  terendam, penghitungan  dan  penyusunan  Rencana  Anggaran  Biaya (RAB) sebagai pertimbangan bagi IPA Siwalanpanji PDAM Sidoarjo  dalam  pembangunan  membran  mikrofiltrasi terendam.  Proses  penghitungan  dari  RAB  didasarkan  pada Harga  Satuan  Pokok  Kegiatan  (HSPK)  Pemerintah  Kota Surabaya  Tahun  2020.  Berdasarkan  penghitungan  RAB membran  mikrofiltrasi  terendam  diperoleh  bahwa  anggaran
untuk investasi adalah Rp 105.878.419,94.
Biaya  operasional  untuk  membran  adalah  biaya  untuk pembersihan secara kimiawi, biaya pompa untuk pengisapan permeat,  dan  biaya  pompa  untuk backwash .  Biaya operasional  untuk  membran  mikrofiltrasi  terendam  adalah sebesar  Rp  26.631.052,80  setiap  bulan.  Sedangkan,  biaya operasional  pada  IPA  Siwalanpanji  adalah  biaya  untuk pembubuhan  Ca(OCl) 2 atau  Kalsium  hipoklorit  dan  biaya listrik  pompa  pre-klorinasi.  Biaya  operasional  IPA Siwalanpanji  untuk  pre-klorinasi  adalah  Rp  32.399.398,95 setiap bulan.
Biaya  operasional  pada  membran  mikrofiltrasi  terendam lebih  rendah  dibandingkan  dengan  biaya  operasional  untuk pre-klorinasi. Biaya operasional membran dapat menghemat Rp  5.768.346,15  per  bulan  dibandingkan  dengan  biaya operasional pre-klorinasi pada IPA Siwalanpanji.

## IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Kesimpulan  yang  didapatkan  pada  penelitian  ini,  yang pertama  adalah  kualitas  air  minum  yang  dihasilkan  IPA Siwalanpanji memenuhi baku mutu air minum Permenkes RI No.  492  Tahun  2010,  kecuali  kandungan  zat  organic. Selanjutnya,  penggantian  media  filter  pasir  oleh  membran MF  terendam  dengan  kapasitas  produksi  50  L/detik, dibutuhkan 288 buah plate membran. Plate membran disusun menjadi sebuah modul dengan dimensi yaitu panjang 1,12 m, lebar  0,65  m,  dan  tinggi  1,60  m.  Untuk  operasi  dan  proses pencucian  membran,  maka  direncanakan  menjadi  2  buah modul.  Pompa  yang  digunakan  adalah  pompa  sentrifugal dengan kapasitas 3 m 3 /menit dan head sebesar 5 m. Pompa direncanakan  terdapat  2  buah  yang  beroperasi  secara bergantian.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  PDAM  Delta Tirta Kabupaten Sidoarjo.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Peraturan  Bupati  Sidoarjo  Provinsi  Jawa  Timur  No.  86  Tahun  2019, Rencana  Induk  Sistem  Penyediaan  Air  Minum  Kabupaten  Sidoarjo Tahun 2018-2037 , vol. 8, no. 5. 2019.
[2]  U.  Suriawiria, Pengantar  Mikrobiologi  Umum .  Bandung:  Penerbit Angkasa, 1996.
[3]  F. P. E. Riyanty and H. Indarjanto, “Kajian Dampak Proses Pengolahan Air di IPA Siwalanpanji Terhadap Lingkungan dengan Menggunakan Metode Life Cycle Assessment (LCA),” J. Tek. ITS , vol. 4, no. 2, pp. D86–D90, 2015.
[4]  H. Gallard and U. von Gunten, “Chlorination of natural organic matter: kinetics of chlorination and of THM formation,” Water Res. , vol. 36, no. 1, pp. 65–74, 2002.
[5]  L.  Zhang,  L.  Zhang,  and  Y.  Zhang, The  Integrative  Process  of Flocculation and Submerged Membrane Filtration for Drinking Water Supply . Springer Singapore, 2018.
[6]  E.  Nagy,  “Membrane  Materials,  Structures,  and  Modules,” Basic Equations Mass Transp. Through a Membr. Layer , no. 1, pp. 11–19, 2019, doi: 10.1016/b978-0-12-813722-2.00002-9.
[7]  T. Miyoshi et al. , “Low-cost water treatment system using submerged membrane filtration in developing countries,” Desalin.  Water  Treat. , vol. 57, no. 39, pp. 18101–18108, 2016, doi: 10.1080/19443994.2015.1094419.
[8]  A. M. Yakobus, “Aplikasi Bioreaktor Membran pada Pengolahan Air Limbah dan Lindi TPA,” Teknik Kimia, Bandung, 2016.
[9]  R. Singh and N. P. Hankins, “Introduction to Membrane Processes for Water Treatment,” in Emerging Membrane Technology for Sustainable Water Treatment , Elsevier B.V., 2016, pp. 15–52.
(a) (b)
Gambar  4.  (a)  Denah  Penempatan  Membran,  (b)  Potongan-A Penempatan Membran
[10]  M. H. Padrian and M. F. A. Effendy, “Studi Pengolahan Air Minum di IPA  Siwalanpanji  PDAM  Delta  Tirta  Sidoarjo,”  Institut  Teknologi Sepuluh Nopember, 2014.
[11]  F. Qu et al. , “A pilot study of hybrid biological activated carbon (BAC) filtration-ultrafiltration process for water supply in rural areas: role of BAC  pretreatment  in  alleviating  membrane  fouling,” Environ.  Sci. Water Res. Technol. , vol. 4, no. 2, pp. 315–324, 2018.
[12]  D.  D.  Atmojo  and  R.  Wulandari  E.,  “Kajian  Unit  Pengolahan  Air Minum Instalasi Penjernihan Air Minum Ngagel III PDAM Surabaya,” Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2004.
[13]  B.  D.  Marsono,  “Evaluasi  Kinerja  Filter  Cepat  di  PDAM  Sidoarjo
Dengan Metoda Filter Coring,” J. Purifikasi , vol. 16, no. 2, 2016.
[14]  L.  Huisman  and  W.  E.  Wood, Slow  sand  filtration .  World  Health Organization, 1974.
[15]  S.  R.  H.  Abadi,  M.  R.  Sebzari,  M.  Hemati,  F.  Rekabdar,  and  T. Mohammadi,  “Ceramic  membrane  performance  in  microfiltration  of oily wastewater,” Desalination , vol. 265, no. 1–3, pp. 222–228, 2011, doi: 10.1016/j.desal.2010.07.055.
[16]  K. J. Hwang, C. S. Chan, and K. L. Tung, “Effect of backwash on the performance of submerged membrane filtration,” J.  Memb.  Sci. ,  vol. 330, no. 1–2, pp. 349–356, 2009, doi: 10.1016/j.memsci.2009.01.012.