## Jurnal Kesehatan Lingkungan Indonesia
http://ejournal.undip.ac.id/index.php/jkli
Variasi  Penambahan  Media  Adsorpsi  Kontak  Aerasi  Sistem  Nampan  Bersusun  ( Tray Aerator ) Terhadap Kadar Besi (Fe) Air Tanah Dangkal di Kabupaten Rembang
Variation  Addition  of  Adsorption  Media  on  Tray  Aerator  of  the  Level  of  Iron  (Fe)  of Shallow Groundwater in The District of Rembang
Tri Joko 1 , Savitri Rachmawati 2
1 Jurusan Kesehatan Lingkungan Fakultas Kesehatan Masyarakat, Universitas Diponegoro
2 Sarjana Kesehatan Masyarakat, Universitas Diponegoro
Info Artikel  : Diterima Maret 2016 ; Disetujui April 2016 ; Publikasi April 2016

## ABSTRACT
Backgorund: People  in  the  Jatihadi  village  are  using  dug  wells  water  which  contain  high  iron  level.  The average  of  iron  level  is  2.79  mg/l. Appropriate  technology  tray  aerator  with  media  contacts  zeolite  and activated carbon is the right solution to overcome the problems of high Fe content. This study aims to analyze the  difference  variation  the  addition  of  contact  media  adsorption  on  tray  aerator  for  dug  wells  iron  level  in Jatihadi village, Sumber subdistrict, Rembang regency.
Method: The design of this study is pre experiment research with one group pretest posttest design.  We used Inductively Coupled Plasma (ICP) method to measure the iron level. Water sample volume for each aeration is  20  liters  and  there  are  16  repetitions. The  media  that  we  used  in  this  research  is  zeolite  and  activated carbon.
Results: The result showed the average levels of iron before treatment is 2.79 mg/l, and after the first treatment down  to  0.21  mg/l,  after  second  treatment  is  0.25  mg/l.  Statistical  analysis  showed  that  there  is  no  difference between  variation  of  contact  media  adsorption  for  dug  wells    iron  level,  but  Wilcoxon  analysis  showed  that there is a significant difference between before and after treatment for adding zeolite or activated carbon. Conclusion: The efficiency of tray aerator with the addition of zeolite is higher than addition of activated carbon.
Keywords : dug well, iron, tray aerator, activated carbon, zeolite.

## PENDAHULUAN
Sumber  air  baku  berasal  dari air  permukaan dan  air  tanah.  Potensi  air  permukaan  dan  air  tanah sangat  melimpah  di  Indonesia.  Masyarakat  di  dunia sebesar  95%  menggunakan  air  tanah  sumber  air bersih.  Air  tanah  umumnya  mengandung  ion  logam yang  tinggi  seperti  besi  (Fe). 1 Pada  air  permukaan jarang ditemui kadar Fe lebih besar dari 1 mg/l, tetapi di dalam air tanah kadar Fe dapat jauh lebih tinggi. Air tanah mengandung besi terlarut berbentuk ferro (Fe 2+ ). Hasil studi pendahuluan menunjukkan rata-rata kadar  Fe  pada  sampel  air  sumur  melebihi  baku  mutu Permenkes RI nomor 416 tahun 1990 yakni > 2 mg/l. Sedangkan  baku  mutu  yang  diperbolehkan  untuk  air bersih yaitu kadar Fe 1 mg/l. Air yang mengandung Fe memiliki  ciri-ciri  pipa  mudah  berkarat,  warna  air
kemerahan,  terbentuk  lapisan  kuning  kecoklatan dibagian bawah bila air diendapkan.
Logam  Fe  merupakan  salah  satu  jenis  logam berat  esensial  dimana  dalam  jumlah  tertentu dibutuhkan oleh makhluk hidup. Namun kadar Fe bila melebihi  baku  mutu  maka  dapat  berdampak  buruk bagi  lingkungan  dan  kesehatan  masyarakat.  Besi dengan konsentrasi tertentu dalam air dapat menimbulkan  rasa  atau  bau  logam  pada  air  tersebut. Hal  ini  dapat  merusak  estetika  air  untuk  digunakan sehari-hari.  Kandungan  logam  berat  yang  menumpuk pada air akan masuk ke dalam sistem rantai makanan. Logam  Fe  yang  terakumulasi  dalam  tubuh  dapat menimbulkan  efek  kesehatan  bagi  manusia  yang mengganggu proses metabolisme tubuh. 2
Kadar  Fe  yang  tinggi  pada  air  dapat  berakibat buruk  bagi  kesehatan  masyarakat.  Besi  dapat
terakumulasi  dalam  tubuh  melalui  absorbsi  kulit  dan saluran  pencernaan.  Akumulasi  Fe  dalam  tubuh menyebabkan efek kronik seperti hemokromatosis.
Penurunan  kadar  Fe  pada  air  dapat  dilakukan dengan  metode  aerasi.  Aerasi  merupakan  proses penambahan  udara  ke  dalam  air  sehingga  terjadi kontak antara air dan oksigen. Proses ini menyebabkan  terjadinya  reaksi  oksidasi  yang  akan membentuk  endapan  Fe(OH) 3 .  Salah  satu  jenis  aerasi yang  dapat  digunakan  adalah  aerator  gravitasi  jenis jatuhan  bertingkat. 3 Media  kasar  seperti  arang,  batu, atau keramik yang ukurannya berkisar antara 2-6 inch (5-15  cm)  dapat  digunakan  untuk  meningkatkan efisiensi  pertukaran  gas. 4 Proses  aerasi  dapat dipercepat  dengan  penambahan  media  kontak  yang bersifat adsorben seperti zeolit dan karbon aktif.
Pada  umumnya  struktur  zeolit  adalah  suatu polimer  anorganik  berbentuk  tetrahedral  unit  TO 4 , dimana  T  adalah  ion  Si 4+ atau  Al 3+ dengan  atom  O berada diantara dua atom T. Sifat yang menonjol dari mineral  zeolit  yaitu  struktur  kristal,  daya  serap  dan kapasitas pertukaran ion. 5 Kemampuan zeolit sebagai ion  exchanger telah  lama  diketahui  dan  digunakan sebagai penghilang polutan kimia. 6 Karbon  aktif  merupakan  suatu  padatan  berpori yang  mengandung  85-95%  karbon,  dihasilkan  dari bahan-bahan  yang  mengandung  karbon  dengan pemanasan  pada  suhu  tinggi.  Pori  tersebut  memiliki gaya  Van  der  Waals  yang  kuat.  Teknologi  adsorpsi oleh  karbon  aktif  dianggap  sebagai  metode  yang efektif untuk menghilangkan ion logam berat dari air. 7 Penggunaan  zeolit  dan  karbon  aktif  sebagai media  kontak  pada  aerasi  dapat  dilakukan  untuk meningkatkan  efisiensi tray  aerator. Proses  oksidasi akan  lebih ringan dengan adanya proses adsorpsi saat air kontak dengan media zeolit dan karbon aktif.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui perbedaan  variasi  penambahan  media  adsorpsi  kontak aerasi sistem nampan bersusun ( tray aerator ) terhadap kadar  besi  (Fe)  air  sumur  gali  di  Desa  Jatihadi Kecamatan Sumber Kabupaten Rembang.

## MATERI DAN METODE
Rancangan penelitian ini yaitu pre- experimental  designs dengan one  group  pretest- posttest  design .  Pada  desain  ini  terdapat  pretest sebelum  perlakuan.  Dengan  demikian  hasil  penelitian dapat diketahui lebih akurat, karena dapat membandingkan dengan keadaan sebelum perlakuan. 8 Penelitian  dilakukan  pada  bulan  Mei  tahun  2016  di Desa Jatihadi Kecamatan Sumber Kabupaten Rembang,  Laboratorium  Terpadu  FKM  Undip,  dan Laboratorium BBTPPI Jawa Tengah.
Sampel  air  yang  digunakan  berasal  dari  air sumur  gali  milki  warga  Desa  Jatihadi  dengan  kriteria inklusi  air  berwarna  kuning  kecoklatan,  air  berbau anyir atau amis, dan menimbulkan bercak kuning pada peralatan  dapur,  pipa  paralon,  dan  keramik  kamar mandi. Titik pengambilan  sampel pada air sumur gali
ini  diambil  pada  kedalaman  20  cm  di  bawah permukaan air.
Gambar 1. Desain Tray Aerator 6 Tangga
Replikasi dilakukan untuk mengurangi terjadinya  kesalahan  pada  analisis  statistik.  Pada penelitian  ini  dilakukan  replikasi  sebanyak  16  kali untuk  masing-masing  perlakuan,  sehingga  jumlah sampel yang digunakan sebanyak 32 sampel penelitian dan  16  sampel  kontrol.  Sehingga  total  sampel  dalam penelitian ini sebanyak 48 sampel.
Penelitian  ini  diawali  dengan  pembuatan tray aerator ,  selanjutnya  sampel  diaerasi  dengan  variasi penambahan  media  adsorpsi  zeolit  dan  karbon  aktif. Pengambilan  sampel  setelah  perlakuan  diambil  untuk diuji  kadar  Fe. Tray  aerator didesain  dengan  6  step dengan  jarak  antar  nampan  25  cm.  Pada tray  aerator ini terdapat 6 nampan berlubang yang berfungsi untuk meningkatkan  konsentrasi  oksigen  saat  proses  aerasi berlangsung. Kadar Fe sampel air diukur menggunakan  metode Inductively  Coupled  Plasma (ICP) dengan mengacu pada SNI 01-3554-2006. Analisis  statistik independent  t-test digunakan untuk  mengetahui  perbedaan  kadar  Fe  setelah  aerasi dengan  penambahan  media  zeolit  dan  karbon  aktif. Sedangkan  analisis paired  t-test untuk  mengetahui perbedaan  kadar  Fe  sebelum  dan  setelah  aerasi  pada masing-masing perlakuan. Analisis parametrik tersebut  dilakukan  dengan  syarat  data  bersidtribusi normal  dan  homogen.  Apabila  syarat  normalitas  dan homogenitas  data  tidak  terpenuhi  maka  analisis statistik  menggunakan  uji  non  parametrik Mann Whitney U test dan Wilcoxon.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Kadar DO sampel air sebelum aerasi yaitu 5,06 mg/l  dan  setelah  aerasi  meningkat  hingga  6,60  mg/l. Rata-rata  kadar  Fe  sebelum  diberi  perlakuan  yaitu 2,79  mg/l.  Rata-rata  kadar  Fe  setelah  aerasi  dengan penambahan  media  kontak  zeolit  yaitu  0,21  mg/l. Hasil  penelitian menunjukkan  rata-rata  selisih penurunan Fe pada aerasi dengan pembubuhan  media kontak zeolit adalah 2,57 mg/l dengan persentase yaitu 93,93% (lihat gambar 2)
Rata-rata  kadar  Fe  setelah  aerasi  dengan penambahan  media  kontak  karbon  aktif  yaitu  0,23 mg/l. Rata-rata selisih penurunan dengan pembubuhan
media  karbon  aktif  yaitu  2,54  dengan persentase  91,69%.  Rata-rata  selisih  penurunan  pada perlakuan  tidak  jauh  berbeda  dibandingkan  dengan
perlakuan  aerasi  dengan  pembubuhan  media  zeolit (lihat gambar 3)
Gambar 2. Penurunan Kadar Fe pada Tray Aerator dengan Penambahan Media Zeolit
Gambar 3. Penurunan Kadar Fe Pada Tray Aerator dengan Penambahan Media  Karbon Aktif Aerasi  dengan  penambahan  media  kontak zeolit  memiliki  rata-rata  efisiensi  sebesar  93,93%. Aerasi dengan penambahan media kontak karbon aktif memiliki rata-rata efisiensi sebesar 91,70%. Penambahan  media  kontak  zeolit  memiliki  efisiensi yang  lebih  besar  dibandingkan  dengan  penambahan media  kontak  karbon  aktif  pada tray .  Aerasi  tray dengan penambahan media kontak zeolit lebih efektif dibandingkan  dengan  aerasi  tray  penambahan  media karbon aktif.
Hasil uji Mann Whitney Z hitung menunjukkan angka  –1,208.  Pada  α=0,05  angka  Z  tabel menunjukkan angka -1,96 sehingga Z hitung < Z tabel
maka  Ho  diterima  (negatif  tidak  diperhitungkan karena  harga  mutlak).  Nilai  signifikansi  dua  arah p value juga yaitu 0,227 > 0,05. Artinya tidak ada beda kadar  Fe  antara  sampel  yang  diaerasi  menggunakan penambahan media kontak zeolit dengan sampel yang menggunakan  penambahan  media  kontak  karbon aktif.
Selanjutnya  dilakukan  uji Wilcoxon untuk mengetahui perbedaan kadar Fe sebelum dan sesudah aerasi  pada  masing-masing  perlakuan. Hasil  analisis statistik Wilcoxon antara  sebelum  dan  setelah  aerasi dengan penambahan media kontak zeolit menunjukkan  Z  hitung  -3,517.  Angka  Z  tabel  pada derajat  α=0,05  menunjukkan  angka  -1,96 sehingga Z hitung > Z tabel, Ho ditolak (negatif tidak diperhitungkan karena harga mutlak). Nilai signifikansi p  value yaitu  0,000  <  0,05  yang  artinya Ho  ditolak.  Artinya  ada  beda  yang  signifikan  antara
kadar  Fe  sebelum  dan  sesudah  aerasi  dengan penambahan media zeolit.
Hasil  uji Wilcoxon antara  sebelum  dan  setelah aerasi dengan penambahan media kontak karbon aktif menunjukkan  Z  hitung  -3,516.  Angka  Z  tabel  pada derajat  α=0,05  menunjukkan  angka  -1,96  sehingga  Z hitung  >  Z  tabel,  Ho  ditolak  (negatif  tidak diperhitungkan karena harga mutlak). Nilai signifikansi p  value yaitu  0,000  <  0,05.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  ada  beda  yang  signifikan  antara kadar  Fe  sebelum  dan  sesudah  aerasi  dengan penambahan media karbon aktif.
Tray pada aerator berfungsi untuk memaksimalkan  kontak antara air dengan  udara  yang bertujuan  menambah  oksigen,  sehingga  semakin bertambahnya  waktu  injeksi  udara  ke  dalam  air  baku akan  semakin  memaksimalkan  terjadinya  kontak  air dengan udara sehingga oksigen terlarut akan semakin banyak. 9 Metode tray  aerator efektif  menurunkan kadar Fe karena mempunyai luas bidang kontak antara air  dan  oksigen  lebih  besar.  Jumlah tray juga memberikan  waktu  kontak  yang  lebih  lama  sehingga Fe  dapat  teroksidasi  oleh  O 2 .  Pada  penelitian  ini, penambahan  media  kontak  zeolit  dan  karbon  aktif dapat memberikan efisiensi penurunan Fe yang tinggi. Hal ini berbeda dengan penelitian-penelitian sebelumnya  yang  menunjukkan  bahwa  efisiensi tray aerator tanpa kombinasi media kontak masih dibawah 90%.
Kombinasi  media  kontak  yang  bersifat adsorben pada tray aerator terbukti dapat meningkatkan  kemampuan  aerator  untuk  menyerap Fe.  Hal  ini  disebabkan  oleh  media  kontak  zeolit  dan karbon  aktif  yang  bersifat  sebagai  adsorben  logam. Selain  itu,  proses  penurunan  kadar  Fe  dengan  zeolit menggunakan  prinsip cation  exchanger . 10 Zeolit memiliki kemampuan sebagai iron-exchanger dengan menghasilkan reactive oxygen species . Zeolit merupakan  mineral alumino silikat tetapi  mempunyai struktur  lapisan  (layer)  dan  sifat  pertukaran  ionnya terutama disebabkan  gugusan hidroksil dimana ion H dapat digantikan dengan ion lain. 11 Karbon  aktif  dapat  menurunkan  kadar  Fe dalam  air  oleh  kompleksasi  atau  daya  tarik elektrostatik  ion  logam  untuk  berbagai  permukaan yang  mengandung  oksigen  kelompok  fungsional. 12 Gugus  fungsi  pada  karbon  aktif  menyebabkan permukaan  karbon  aktif  menjadi  reaktif  secara kimiawi  dan  mempengaruhi  sifat  adsorpsinya. Oksidasi  permukaan  dalam  produksi  karbon  aktif, akan  menghasilkan  gugus  hidroksil,  karbonil,  dan karboksilat  yang  memberikan  sifat  amfoter  pada karbon,  sehingga  karbon  aktif  dapar  bersifat  sebagai asam maupun basa. 13 Pada  penelitian  ini  penurunan  Fe  terjadi melalui mekanisme oksidasi dan adsorbsi. Pada proses aerasi,  zat  pengoksidasi  atau  oksidator  yang  berperan adalah O yang memiliki potensial oksidasi 0,8V. 14
Pada penelitian ini terdapat faktor internal dan eksternal  yang  mempengaruhi  penurunan  kadar  Fe.
Faktor  internal  yang  berpengaruh  yaitu  pH  air,  suhu air,  dan  TDS,  sedangkan  faktor  eksternal  yang berpengaruh  yaitu  kelembaban  udara,  suhu  udara. Faktor  pH  dan  suhu  air  berpengaruh  terhadap  reaksi oksidasi  yang  terjadi  pada  aerator.  Kadar  TDS berpengaruh terhadap  kelarutan  gas oksigen di dalam air. Sedangkan kelembaban udara akan mempengaruhi  tekanan  udara  yang  berdampak  pula pada reaksi oksidasi.

## SIMPULAN
1. Rata-rata  selisih  penurunan  kadar  Fe  pada perlakuan  pertama  yaitu  2,574  mg/l  dan  rata-rata selisih  penurunan  kadar  Fe  pada  perlakuan  kedua yaitu 2,541mg/l.
2. Hasil analisis statistik Mann Whitney menunjukkan  Ho  diterima,  tidak  ada  perbedaan kadar  Fe  pada  aerasi  dengan  penambahan  media zeolit  dan  aerasi  dengan  penambahan  media karbon aktif ( p value 0,227 > 0,05).
3. Hasil  analisis  statistik Wilcoxon pada  perlakuan pertama menunjukkan  Ho  ditolak,  ada  perbedaan yang  signifikan  kadar  Fe  sebelum  perlakuan dengan setelah perlakuan pertama (aerasi penambahan media zeolit) ( p value 0,000<0,05).
4. Hasil  analisis  statistik Wilcoxon pada  perlakuan kedua menunjukkan  Ho  ditolak,  ada  perbedaan yang  signifikan  kadar  Fe  sebelum  perlakuan dengan setelah perlakuan kedua (aerasi penambahan  media  karbon  aktif)  ( p  value 0,000<0,05).

## DAFTAR PUSTAKA
1.  United Nations Environment Programme. Groundwater And Its Susceptibility To Degradation .Http://Www.Unep.Org/Dewa/Water /Groundwater/Pdfs/Groundwater_Inc_Cover.Pdf. ISBN:  92-807-2297-2.  diakes  pada  23  Februari 2016).
2.   Ika,  Tahril,  &  Irwan  S.  Analisis Logam  Timbal (Pb)  Dan  Besi  (Fe)  Dalam  Air  Laut  Di  Wilayah Pesisir  Pelabuhan  Ferry  Taipa  Kecamatan  Palu Utara .  J.  Akad.  Kim.  1(4):  181-186.  Issn  2302- 6030. 2012.
3.   Qasim  S,  Motley  E  &  Zhu  G. Water  Works Engineering:  Planning,  Design  dan  Operation, Prentice  Hall  PTR,  Upper  Saddle  River,  NJ 07458. 2000.
4.   Rahmawati T, dan Mangkoediharjo S. Perencanaan  Multiple  Tray  Aerator  Untuk Menurunkan  Kandungan  Besi  (Fe)  Dan  Mangan (Mn)  Pada  Air  Baku  Di  Pdam  Kota  Lumajang. Teknik  Lingkungan  Institut  Teknologi  Sepuluh
Nopember
Surabaya.
(online)
(http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-
14104-paperpdf.pdf.  diakses  pada  23  Februari
2016).
5.  Jacobs P,  Flanigen M,  Jansen  J, Bekkum  H. Introduction  to  Zeolite  Science  and  Practice.
Surface Science and Catalysis. vol 58. 1991.
6. Waldman W, Williams M, Long J, Meister
D, Dutta  D. Analysis  Of  The  Biological  And Chemical Reactivity
Of
Zeolit-Based Aluminosilicate Fibers And Particulates. Environ Health Perspect. 110: 1087-1096. 2002. 7.   Arfan  Y. Pembuatan  Karbon  Aktif  Berbahan Dasar  Batubara  Dengan  Perlakuan  Aktivasi Terkontrol  Serta  Uji  Kinerjanya. Depok  : Departemen Teknik Kimia FT-UI. 2006.
8. Sugiyono. Metode Penelitian Kuantitatif,
Kualitatif,  dan  R&D .  ISBN  :  979-8433-64-0. Bandung: Alfabeta. 2011.
9.  Agustjik  R.  1991. Diktat  Pengolahan  Air.
Direktorat  Jendral  PPM  dan  PLP  Departemen Kesehatan. Jakarta.
10.  Clifford  D. Ion  Exchange  And  Inorganic
Adsorption.  In:  Pontius  Fw,  Editor.  Water Quality  And  Treatmen,  A  Handbook  Of Community  Water  Supplies .  4th  Ed.  New  York: Mcgraw-Hill. pp 561-640. 1990. 11.  Zamroni  H,  Las  T. Pembuatan  Mn-Zeolit  untuk Penyerapan  Limbah  Radioaktif  Sr-90  dan Limbah Fe. Pusat
Pengembangan
dan
Pengelolaan Limbah
Radioaktif. 2000. (Online:digilib.batan.go.id/sipulitbang/fulltext/26 18.pdf Diakses pada 20 Mei 2016). 12.  Yin  C,  Aroua  M,  &  Daud  W. Review  Of Modification Of Activated Carbon
For Enhancing  Contaminant  Uptakes  From  Aqueous Solutions. Sep.  Purif.  Technol.  52,  pp  403–415. 2007.
13.  Nunik  P,  &  Okayadnya. Penyisihan  Logam  Besi
(Fe) Pada Air Sumur Dengan Karbon Aktif Dari Tempurung  Kemiri. Jurnal  Ilmiah  Teknik Lingkungan 5 (2) Hlm 33-41. 2015. 14.  Elviana. Penurunan  Konsentrasi  Besi  Dalam  Air Secara  Oksidasi  Kimia  Lanjut  (Fotokimia  Sinar UV  Dan  UV-Peroksidasi) .  8  (17).  Jurnal  Reaksi (Journal of Science and Technology). ISSN 1693- 248X. Hlm 34-41. 2010.