Perancangan Filter Gravityfed Untuk Saringan Air Kotor di Wilayah Desa Pedalaman Kabupaten Asahan Peranggan Ujung
1 Wiwin Handoko, 2 Ricki Ananda STMIK Royal Jln. Prof. H.M. Yamin. No, 173. Kisaran
1 win.van.handoko@gmail.com , 2 rickianandainterface@gmail.com
Abstract
Clean water is one of the basic necessities for humans, especially to meet the washing needs of families. Most of the population in the Asahan district still uses drilled well water as a source of clean water to meet their water needs. The results from inhalation of water will also be filtered, and usually within 30 minutes the water will turn yellow again. During this time, the cleaning of  the  water  filtering container  is cleaned  every  1  -  2  weeks,  with  a  long cleaning time  of  30 minutes  to  1  hour.  From  the  field  study,  the  research  team  designed  a  filter  by  utilizing  6 paralon pipes with a size of 3.5 inc, 1 m long, with a clarification module for each pipe, starting from the first pipe with spongy media, the second pipe for gravel media, the third medium, soil and  sand.  ,  the  fourth  media  is  charcoal,  the  fifth  media  and  the  sixth  paralon  and  the  sixth media is palm fiber. The results of the water reading in the first pipe to the fourth pipe found the ph of water at an index of 5-6 ph, with an average sensor output voltage value of 4787 mV. The sensor supply and the pH reader controller use a 7.4 VDC supply voltage and a 5VDC / 5A.
Keywords : Filters, gravityfed filter, pH reader

## Abstrak
Air bersih merupakan salah satu kebutuhan pokok bagi manusia, terutama untuk memenuhi kebutuhan  cuci  pakai  dikeluarga.  Sebagian  besar  penduduk  diwilayah  kabupaten  asahan, masih menggunakan air sumur bor sebagai sumber air bersih untuk memenuhi kebutuhan air. Hasil dari penghisapan air juga akan disaring, dan biasanya dalam waktu 30 menit air akan kembali menguning.  Pembersihan wadah penyaringan air selama ini dibersihkan pada waktu 1 – 2 minggu sekali, dengan lama waktu pembersihan wadah 30 menit sampai 1 jam. Dari studi dilapangan, maka tim peneliti merancang filter dengan memanfaatkan  6  pipa paralon ukuran 3,5  inc,  dengan  panjang  1  m,  dengan  modul  penjernih  tiap  pipa  berbeda  beda,  dimulai  dari pipa  pertama  media  spon,  pipa  kedua  media  krikil,  media  ketiga  tanah  dan  pasir,  media  ke empat  arang,  media  kelima  dan  paralon  ke  enam  dan  media  keenam  media  ijuk.  Hasil pembacaan air pada  pipa pertama sampai pipa ke empat mendapati ph air di indeks 5-6 ph, dengan  nilai  tegangan  keluaran  rata  rata  sensor  4787  mV.  Supply  sensor  dan  controller pembaca ph air menggunakan supply tegangan 7.4 VDC dan adaptor 5VDC/5A.
Kata Kunci : Penyaring, filter gravityfed, pembaca ph.

## 1. PENDAHULUAN
Kabupaten  Asahan  merupakan  salah  satu  kabupaten  yang  berada  di kawasan  Pantai  Timur  Sumatera  Utara.  Sejak  tahun  2008  sesuai  dengan Undang-undang  Nomor  5  tahun  2007  tentang  Pemekaran  Wilayah Kabupaten  Asahan,  maka  Kabupaten  Asahan  secara  defenitif  memiliki  25 kecamatan, 27  kelurahan  dan 177 desa. Diantara 177 desa, desa peranggan termasuk  dalam  kecamatan  air  joman  dengan  luas  wilayah  kecamatan  air joman sebesar 98.0944 KM 2 [1].
Jauhnya pemukiman penduduk didesa peranggan ujung mengakibatkan akses  air  bersih  dari  Perusahaan  Daerah  Air  Minum  Tirta  Silaupiasa
Kabupaten  Asahan  kisaran  tidak  bisa  dijangkau  oleh  pipa-pipa  perusahaan tersebut.  Untuk  mengatasi  hal  tersebut  selama  ini  masyarakat  setempat memanfaatkan air dari galian sumur bor untuk melakukan kegiatan cuci, dan minum,  dan  sebahagian  lagi  memanfaatkan  air  hujan  untuk  diminum.  Air yang keluar dari sumur bor dengan kedalaman pipa PVC 1/5 pipa atau setara dengan 12 meter. Air yang keluar dari sumur bor masih berminyak, kuning dan  berbau  besi,  sehingga  masyarakat  masih  harus  melakukan  proses penyaringan dengan memanfaatkan media tanah, ijuk, arang dan kerikil bata (Penyaringan  tradisional),  dan  keluaran  air  yang  disaring  tidak  lagi  begitu kuning.  Biasanya  dalam  waktu  1-2  minggu  sekali,  pembersihan  saringan perlu dilakukan dengan membongkar ember dan seluruh media penyaringan, sehingga bisa memakan waktu 30 menit sampai 1 jam.
State  of  the  art yang  membahas  tentang  penelitian  yang  selaras  juga banyak  dilakukan, seperti diantaranya rizki dengan judul penelitian portable alat  penjernih  dengan  sistem  filtrasi,  mendapati  bahwa  Perbandingan komposisi media penjernih yang digunakan pada alat penjernih ini 4 : 2 : 1,5 yaitu  batu  kerikil  15cm,  pasir  silika  20  mm,  dan  karbon  aktif  atau  mangan zeolit  40cm,  sehingga  dapat  menghasilkan  penyaringan  air  menjadi  jernih dan  kecepatan  aliran  air  besar  juga  lancar  [2].  endarko  dengan  judul penelitian rancang bangun sistem penjernihan dan dekontaminasi air sungai berbasis  biosand  filter  dan  lampu  ultraviolet,  mendapati  bahwa  Proses kombinasi dari biosand filter,reverse osmosis dan reaktor ultraviolet didapat hasil  yang  memenuhi  standard  uji  mikrobiologi,fisika  dan  kimia  dan dinyatakan  sebagai  air  yang  layak  untuk  diminum  langsung  tanpa  perlu dimasak lagi [3].
Berdasarkan  hal  tersebut  maka  tim  peneliti  ingin  membuat  saringan  air dengan  system Gravity  Fed  Filtering dengan  menggunakan  tabung  dari  paralon. Media  penyaring  air  yang  dipakai  menggunakan  Media  tradisional  dan  Media keramik  pabrikan.  Selain  itu,  sistem  penyaring  yang  dirancang  juga  ditambahi sistem  controller  sehingga  nilai  perubahan  kualitas  air  bisah  terbaca  dimonitor rancangan alat. Selain itu proses pembersihan tidak membongkar media sekaligus, serta tidak menggunakan ember sebagai wadah penyaring melainkan pipa paralon.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Tujuan  dalam  penelitian  ini  untuk  merancang  sebuah  filter  air  yang memiliki  4  tahapan  penyaringan  dengan  sistem  gravitasi,  selain  itu rancangan  filter  juga  akan  dilengkapi  dengan  sistem  pembaca  nilai  kualitas air  ketika  sebelum  dilakukan  penyaringan  dan  setelah  dilakukan penyaringan  air.  Metode  penelitian  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini, menggunakan  metode  kuantitafi,  dimana  dalam  perancangan  filter  terbaru lebih  banyak  menggunakan  media  penyaring  ditambah  lagi  memiliki pembaca kualitas air sebelum disaring dan setelah dilakukan penyaringan.

## Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
Pada  gambar  1.  diatas  menjelaskan  diagram  alir  penelitian  yang dilakukan,  start  awat  dilakukan  melakukan  survei  dilapangan,  sehingga didapati masalah, yaitu kuningnya air setelah dihisap dan setelah dilakukan penyaringan,  sampai  dengan  perancangan  alat  filter gravityfed .  Setelah rancangan  alat  selesai,  dilanjutkan  dengan    pengaplikasian  rancangan  alat untuk menyelesaikan masalah air tersebut.

## 2.1. Gravity Fed Filtering
Gravity-Fed  Filtering  System merupakan  gabungan  dari  Saringan  Pasir Cepat(SPC)  dan  Saringan  Pasir  Lambat  (SPL).  Air  bersih  dihasilkan  melalui dua  tahap.  Pertama-tama  air  disaring  menggunakan  Saringan  Pasir Cepat(SPC).  Air  hasil  penyaringan  tersebut  dan  kemudian  hasilnya  disaring kembali menggunakan Saringan Pasir Lambat. Dengan dua kali penyaringan atau lebih diharapkan kualitas air bersih yang dihasilkan tersebut dapat lebih baik.  Untuk  mengantisipasi  debit  air  hasil  penyaringan  yang  keluar  dari Saringan  Pasir  Cepat,  dapat  digunakan  beberapa/  multi  Saringan  Pasir Lambat [4].
Gambar 2. System gravity fed filtering
2.2. Modul Pembentuk Pembaca Nilai Air
a) Arduino
Arduino  adalah  papan  elektronik  yang  menggunakan  teknologi controller  dengan  versi  328  pada  integrated  control  (IC).  Arduino  pada umumnya  digunakan  jenis  nano  jika  dibandingkan  dengan  jenis mikrokontroller  dan  arduino  jenis  lainnya.  Gambr  2,  menampilkan  bentuk arduino nano. [5].
Gambar 3. Jenis arduino uno nano
b) Sensor PH V1.1
Sensor  PH  V1.1  merupakan  sensor  derajat  keasaman  yang  digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H+) yang terlarut.  Koefisien  aktivitas  ion  hidrogen  tidak  dapat  diukur  secara eksperimental, sehingga nilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH  bukanlah  skala  absolut.  Ia  bersifat  relatif  terhadap  sekumpulan  larutan standar yang pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional [6].
Gambar 4. Jenis arduino uno nano

## c) Kondisi Diwilayah Desa Peranggan Ujung
Hasil  pengamatan,  desa  peranggan  ujung  atau  hulu,  memiliki  tanah dengan kontruksi  tanah terdiri dari endapan lumpur. Jarak  desa  peranggan ke inti air joman, sekitar 8km, dan jalan  menuju tempat tersebut masih tanah merah.  Untuk  memenuhi  kebutuhan  air  bersih,  masyarakat  diwilayah tersebut  memanfaatkan  air  sumur  bor  yang  disaring  dengan  menggunakan media  pasir,  kerikil  dan  lainnya.  Hasil  dari  penyaringan  membuat  air  tidak begitu kuning. Air keluaran dari sumur bor jika tidak disaring pertama-tama sangat jernih, tetapi sekitar 30 menit air akan berminyak, kuning dan berbau menandakan  air  mengandung  jat  besi.  Pada  gambar  5.  menunjukan  wadah penyaring air yang digunakan masyarakat peranggan ujung.
Gambar 5. Kondisi Wadah Penyaringan Air Disalah Satu Rumah Warga Peranggan Ujung Air Joman
3. HASIL PEMBAHASAN
3.1. Desain Rancangan Gravity Filter
Gambar 6 . Desain filter jenis gravity
Pada  gambar  6.  Diatas  menunjukan  desain  tampilan  filter  sistem gravitasi,  dimana  pada  gambar  diatas  menjelaskan  ada  6  media  yang digunakan dalam melakukan penyaringan. Adapun rincian spesifikasi ukuran pada gambar diatas, ditunjukan pada tabel 1 dibawah.
Tabel 1. Spesifikasi ukuran desain filter gravity No Pipa Panjang Lebar 1 Spon 1m 3,5 inc 2 Krikil 1m 3,5 inc 3 Tanah dan pasir 1m 3,5 inc 4 Arang 1m 3,5 inc 5 Keramik 1m 3,5 inc 6 Ijuk 1m 3,5 inc

## 3.2. Tampilan Gravity Filter
Dengan memanfaatkan  6 pipa paralon ukuran 3,5 inc, dengan panjang 1  m,  dengan  modul  penjernih  tiap  pipa  berbeda  beda,  dimulai  dari  pipa pertama media spon, pipa kedua media krikil, media ketiga tanah dan pasir, media  ke  empat  arang,  media  kelima  dan  paralon  ke  enam  dan  media keenam media ijuk. Hasil pembacaan air pada pipa pertama sampai pipa ke enam mendapati ph air di indeks 5-6 ph, dengan nilai tegangan keluaran rata rata  sensor  4787  mV.  Supply  sensor  dan  controller  pembaca  ph  air menggunakan supply tegangan 7.4 VDC dan adaptor 5VDC/5A.
Gambar 7. Pipa paralon dan sensor Gambar 8. Ujicoba 4 filter gravity dengan sampel air
Berdasarkan pada gambar 1 dan 2 diatas menjelaskan pengisian media kedalam filter  tabung,  dimana 4  filter  tabung diisi dengan jenis media yang berbeda  beda  berupa  pasir,  kerik  dan  kramik.  Sementara  untuk  pengujian sensor  ph  air  menggunakan  sampel  sebelum  dan  sesudah  diukur,  dan didapati ph air tidak berubah, tetapi warna dan kualitas rasa pada pompa 1 dan  pompa 4 jauh berbeda.

## 3.3. Tampilan dan Hasil Pembaca Kualitas Air
a) Hasil Pengukuran Tegangan

## Gambar 9. Rangkaian sensor ph dengan arduino
Gambar  9  diatas  menampilkan  tentang  tampilan  sensor  ph  dengan arduino  dan  lcd  1602+I2C,  sehingga  setelah  dilakukan  pengujian  didapati bahwa sensor ph bekerja pada tegangan kerja 5VDC.  Seperti ditunjukan pada tabel 2 dibawah.
Tabel 2. Pengujian controller dengan sensor PH No  Supply Serial monitor Serial boudrate pH Air sebelum disaring pH air sesudah disaring Warna air sebelum disaring Warna air sebelum disaring 1 3.3 VDC Tidak tampil 9600 - - Kuning kecoklatan Bening 2 5 VDC Tampil 9600 6.2 6.5 3 12 VDC Tidak tampil 9600 6.2 6.5

## b) Hasil Pembacaan Kualitas Air dan Pengendapan
Berdasarkan pada gambar 9 a dan b menunjukan hasil 2 penyaringan, yaitu  pada  gambar  9b,  menampilkan  hasil  penyaringan  air  dengan  cara tradisional,  dan  hasil  pada  gambar  9a  menampilkan  hasil  penyaringan dengan  menggunakan filter  gravity  fed ,  dimana  hasil  penyaringan  dengan menggunakan filter gravity feed sedikit lebih jernih jika dibandingkan dengan penyaringan tradisional.
Gambar 10 . Perbedaan hasil penyaringan tradisional dengan filter gravity feed
Hasil keluaran penyaringan air mendapati sistem filter gravityfeed jauh lebih  banyak  jika  dibandingkan  dengan  penyaringan  tradisional,  selain  itu, jika  hasil  pengendapan  selama  30  menit  juga  tidak  membuat  warna  air berubah  kekuningan,  seperti  ditunjukan  pada  gambar  9  yang  sudah diendapkan kurang dari 30 menit.

## 4. SIMPULAN
Berikut hasil kesimpulan dari penelitian yang dilakukan:
a) Sistem  penyaringan  dengan  filter  gravityfeed  dengan  6  media  dan  tiap penyaring  memiliki  panjang  wadah  1m,  mendapati  hasil  penyaringan dengan  filter  gravityfeed  jauh  lebih  jernih  jika  dibandingkan  dengan penyaringan secara tradisional.
b) Pembacaan  nilai  ph  air  pada  air  yang  belum  disaring  dengan  air  yang sudah  disaring  tidak  mempengaruhi  perubahan  ph,  dimana  hasil pengukuran mendapati ph air sebelum dan sesudah disaring derange 6.2 – 6.5ph, dengan keluaran tegangan 4787mV.
c) Seluruh modul elektronika yang digunakan (LCD1602+I2C, sensor PH, dan Buzzer)  mendapati  supply  tegangan  5VDC  yang  diambil  dari  controller arduino  nano,  dan  supply  arduino  nano  diambil  dari  supply  PLN  yang diubah menjadi 5VDC sesuai tegangan kerja controller.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  banyak  terima  kasih  kepada  Kementerian  Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi Republik Indonesia (Ristekdikti) yang telah membantu penulis dalam mendanai penelitian tahun 2020 ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Aris  yudhariansyah.  Profil  Kesehatan  Kabupaten  Asahan  2017.  Dinas Kesehatan Kabupaten Asahan. Agustus 2018.
[2] Rizki’dkk’.Portable  alat  penjernih  air  dengan  sistem  filterisasi.  2013. Jurnal Riset daerah.
[3] Endarko.  Rancang  bangun  sistem  penjernihan  dan  dekontaminasi  air sungai berbasis biosand filter dan lampu ultraviolet. Berkala Fisika ISSN : 1410 – 9662 Vol. 16, No. 3, Juli 2013, hal 75 – 84.
[4] Pangidoan  dan  anton  ariyanto.  Pengolahan  air  bersih  dilingkungan kampus  universitas  pasir  pengaraian  dengan  sistem  up  flow.  Teknik sipil. fakultas teknik universitas pasir pengaraian. 2017.
[5] ricki  ananda.  2016.  40  project  robotik  dan  aplikasi  android. deepublished. yogyakarta.
[6] Eko  ihsanto.  Rancang  Bangun  Sistem  Pengukuran  Ph  Meter  Dengan Menggunakan  Mikrokontroller  Arduino  Uno.  Jurnal  Teknologi  Elektro, Universitas Mercu Buana ISSN : 2086‐9479. Vol.5 No.3 September 2014
[7] Endarko’dkk’. Rancang bangun sistem  penjernihan  dan dekontaminasi air sungai berbasis biosand filter dan lampu ultraviolet. Berkala Fisika ISSN : 1410 – 9662. Vol. 16, No. 3, Juli 2013, hal 75 - 84