## RANCANG BANGUN SISTEM FILTERISASI UNTUK MONITORING KUALITAS AIR MINUM RUMAH TANGGA
Usita Putri Dwi Arindita 1) , Hudiono 2) , Farida Arinie Soelistianto 3)
1,2,3) Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital, Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang e-mail: usitaputri@gmail.com

## Abstrak
Produk  pengolahan  sumber  air  menjadi  air  siap  minum  telah  banyak  beredar  di  masyarakat,  salah  satunya merupakan  filter  air  minum  rumah  tangga  dengan  4  tahap  filter.  Air  minum  sendiri  merupakan  hal  yang  sangat diperlukan  bagi  tubuh  manusia.  Hal  ini  karena  sebagian  besar  tubuh  manusia  terdiri  atas  air.  Untuk  memenuhi kebutuhan air dalam tubuh manusia diperlukan konsumsi air minum. Air minum yang dikonsumsi oleh masyarakat haruslah memenuhi standar air minum yang telah ditentukan oleh Keputusan Mentri Kesehatan Nomor 492 Tahun 2010 yakni harus memenuhi syarat fisika, syarat kimia syarat kimiawi, syarat biologis dan syarat radioaktif.
Penelitian ini ditujukan untuk me- monitoring beberapa parameter kualitas air minum berupa Ph (6,5 – 8,5) , Kekeruhan (<5 NTU) serta suhu (22℃ - 27 ℃) dengan menggunakan sensor pH, sensor kekeruhan dan sensor suhu, serta penjadwalan nyala dan mati lampu ultraviolet sebagai penghambat pertumbuhan bakteri yang kemudian hasil monitoring akan dikirimkan  melalui nodeMCU ESP8266 dan ditampilkan pada WEB. Hasil pembacaan  sensor Ph menunjukkan  tingkat  akurasi  pembacaan  hingga  97.28%  ,  pada  sensor  suhu  keakurasian  pembacaan  mencapai 98,7%, sedangkan pada sensor kekeruhan memiliki tingkat keakurasian hingga 98,875%, nyala dan mati lampu UV berjalan sesuai penjadwalan. Software aplikasi yang digunakan mampu membaca data secara real time, serta mampu menyimpan data hasil pembacaan sensor kualitas air sehingga pengguna mampu memantau kualitas air minum.. Air hasil  filtrasi  alat  filter  air  dapat  dikategorikan  layak  untuk  diminum  sesuai  dengan  standar  air  minum  dalam keputusan Menteri kesehatan No.492 tahun 2010.
Kata kunci: Air minum hasil filtrasi, Sensor pH, sensor suhu, sensor kekeruhan, lampu ultraviolet

## 1. Pendahuluan
Air  merupakan  hal  yang  sangat  diperlukan  bagi tubuh manusia, karena sebagian besar tubuh manusia terdiri  dari  air.  Kebutuhan  air  dalam  tubuh  manusia berasal dari air minum. Standar air minum yang baik bagi  tubuh  manusia  adalah  air  sebagaimana  diatur oleh Keputusan  Menteri  Kesehatan  Nomor  492 Tahun 2010. Air  minum  yang baik  memenuhi  syarat fisika,  mikrobiologis,  kimiawi  dan  radioaktif  yang dimuat  dalam  parameter  wajib  dan  parameter tambahan . Beberapa  macam  parameter  yang  diukur pada  penelitian  ini  adalah  pH  pada  rentang  6,5-8,5, suhu    pada  rentang  22℃  -  27  ℃  ,  dan  kekeruhan dibawah 5 NTU. Penyimpangan terhadap parameter- parameter  tersebut  dapat  menyebabkan  berbagai macam penyakit.
Sumber  air  minum  yang  banyak  digunakan adalah air tanah dan air ledeng. Air yang berasal dari air tanah dan air ledeng tersebut merupakan air bersih yang  memerlukan  pengolahan  terlebih  dahulu  agar dapat  aman  untuk  dikonsumsi.  Menurut  Laporan Riskesdas 2007 menunjukkan diare sebagai penyebab 31%  kematian  anak  usia  antara  1  bulan  hingga  satu tahun,  dan  25  persen  kematian  anak  usia  antara  satu sampai  empat  tahun.  Angka  diare  pada  anak-anak dari rumah tangga yang menggunakan sumur terbuka untuk  air  minum  tercatat  34  persen  lebih  tinggi
dibandingkan  dengan  anak-anak  dari  rumah  tangga yang menggunakan air ledeng.
Saat  ini  banyak  cara  yang  dilakukan  untuk pengolahan  air  bersih  menjadi  air  minum,  salah satunya  adalah  menggunakan  perangkat  filter  air minum  rumah  tangga.  Akan  tetapi  pada  penggunaan filter  air  tersebut  pengguna  tidak  dapat  mengetahui apakah  air  hasil  filter  telah  memenuhi  syarat  dan standard air siap minum.
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk memberikan  informasi  pada  pengguna  filter  air minum  mengenai  kualitas  air  minum  hasil  filtrasi. Maka  dibuat  alat monitoring untuk  mengetahui kualitas  air  minum  dari  air  hasil  filtrasi  perangkat filter.  Sistem  ini  terdiri  dari  sensor  pH,  sensor kekeruhan,  sensor  suhu  dan  lampu  ultraviolet  untuk menghambat  pertumbuhan  dari  bakteri  pada  wadah hasil  filtrasi  yang  terhubung  dengan  mikrokontroler, untuk  selanjutnya  hasil  pembacaan  sensor  akan ditransmisikan  menuju  web  dan  pengendalian  nyala dan  mati  lampu  ultraviolet  akan  diatur  secara otomatis  menggunakan  relay  dan  RTC  ( Real  time clock) .
2. Tinjauan Pustaka
2.1 Sensor kekeruhan
Sensor  kekeruhan  air  mendeteksi  kualitas  air melalui  pengukuran  level  dari  turbidity.  Alat  ini
bekerja dengan menggunakan cahaya untuk mendeteksi  partikel  tersuspensi  dalam  air  dengan mengukur tingkat transmitansi dan hamburan cahaya, yang  berubah  dengan  jumlah  padatan  tersuspensi total  (TSS)  dalam  air.  Ketika  nilai  TSS  meningkat, maka  level  turbidity  air  juga  meningkat.  Sensor keekruhan  bekerja  pada  tegangan  5  V,  sensor kekeruhan  memiliki  2  metode  output  yakni  analog output  berupa  level  tegangan  antara  0  –  4.5  V  dan digital  output  berupa  level  tinggi  dan  rendahnya sinyal.

## 2.2   Arduino uno
Arduino  UNO  merupakan  Arduino  board  yang menggunakan mikrokontroler ATMEGA 328. Arduino UNO memiliki 14 pin input/output digital (6 pin  diantaranya  dapat  digunakan  sebagai  output PWM),  6  input  analog,  sebuah  oscillator  kristal  16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan,  sebuah  header  ICSP,  dan  sebuah  tombol reset.  Pin  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah pin input analog untuk sensor pH dan kekeruhan, pin sda  dan  scl  untuk  hubungan  dengan  rtc,  serta  pin  – pin digital untuk hubungan dengan relay, sensor suhu serta nodeMCU ESP8266.

## 2.3 Sensor ph
Sensor  pH  berfungsi  sebagai  penentu  derajat keasaman atau kebasaan dari suatu bahan. pH adalah derajat  keasaman  yang  digunakan  untuk  menyatakan tingkat  keasaman  atau  kebasaan  yang  dimiliki  oleh suatu larutan. Unit pH diukur pada skala 0 sampai 14. Metode  pembacaan  sensor  pH  adalah  dengan membaca level tegangan .

## 2.4   Sensor suhu DS18B20
Sensor Suhu adalah suatu komponen yang dapat mengubah  besaran  panas  menjadi  besaran  listrik sehingga  dapat  mendeteksi  perubahan  suhu  pada obyek  tertentu.  Sensor  suhu  melakukan  pengukuran terhadap jumlah energi panas/dingin yang dihasilkan oleh  suatu  obyek  sehingga  memungkinkan  kita untuk mengetahui atau mendeteksi gejala perubahan- perubahan suhu tersebut dalam bentuk output Digital.

## 2.5   Lampu ultraviolet
Lampu  ultraviolet  dimanfaatkan  sebagai  alat untuk  desinfektan,  dengan  kata  lain  tak  hanya sekedar  lampu  yang  mampu  menghasilkan  sinar Ultraviolet  saja.  Gelombang  elektromagnetik  dengan panjang gelombang 200 nm – 300 nm disebut UV-C dapat  membunuh  bakteri,  spora,  dan  virus.  Panjang gelombang UV yang paling efektif dalam membunuh bakteri adalah 265 nm.

## 2.6  Air Minum
Menurut  Slamet  (2004)  dalam  buku  Kesehatan Lingkungan, air dalam tubuh manusia berkisar antara 50  -  70%  dari  seluruh  berat  badan.  Air  minum  yang dikonsumsi  manusia  haruslah  memenuhi  standar kualitas  air  minum  yang  telah  ditentukan.  Menurut keputusan Menteri kesehatan No.492 tahun 2010 Air minum yang baik memenuhi syarat fisika, mikrobiologis,  kimiawi  dan  radioaktif  yang  dimuat dalam parameter wajib
dan parameter
tambahan . Beberapa  macam  parameter  yang  diukur pada  penelitian  ini  adalah  pH  pada  rentang  6,5-8,5, suhu    pada  rentang  22℃  -  27  ℃  ,  dan  kekeruhan dibawah 5 NTU.

## 3 Metodologi Penelitian
Penelitian  ini  ditujukan  untuk  memepermudah pengguna filter air minum untuk mengetahui kualitas air minum yang akan dikonsumsi dengan menggunaka alat monitoring kualitas air minum pada filter  air  minum  rumah  tangga.  Pengujian  system  ini dilakukan  di  Laboratorium  Teknik  Kimia  Politeknik Negeri
Malang dan Laboratorium Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Malang.

## 3.1 Model Sistem
Gambar 3.1 Blok Diagram Perangkat
Dari  gambar  diatas  terdapat  3  sistem  utama  yaitu blok  input,  blok  proses,  dan  blok  output  ,  berikut merupakan  keterangan  dari  masing-masing  blok diatas :
A. Blok Input Pada  blok  input  terdiri  atas  beberapa  macam  sensor dan juga terdiri atas sebuah RTC (Real Time ClockI) yang memiliki fungsi masing-masing yaitu : 1. Sensor suhu Sensor suhu berperan sebagai pembaca data suhu dari air  hasil  filtrasi.  Sensor  suhu  terhubung  dengan arduino uno .
2. Sensor pH Sensor pH berperan sebagai pembaca data pH dari air hasil filtrasi. Probe dari Sensor pH akan dimasukkan kedalam  sampel  air  hasil  filtrasi,  lalu  modul  sensor Ph akan terhubung dengan Arduino uno . 3. Sensor Kekeruhan Sensor kekeruhan air berperan sebagai pembaca data kekeruhan  dari  air  hasil  filtrasi.  Probe  dari  Sensor sensor  kekeruhan  akan  dimasukkan  kedalam  sampel air  hasil  filtrasi,  lalu  modul  sensor  kekeruhan  akan terhubung dengan Arduino uno .
4. RTC (real time clock) RTC(real time clock) berperan sebagai perangkat pemberi informasi mengenai waktu yang sesuai dengan waktu asli sebagai penanda untuk on/off dari lampu UV
B. Blok Proses
Pada  Blok  proses  sendiri  terdiri  atas  sebuah Mikrokontroler  Arduino  UNO  yang  bertugas  untuk mengolah  data  hasil  pembacaan  sensor  serta berfungsi sebagai pengatur jalannya sistem.
C. Blok Output
Pada  blok  output  sistem  terdiri  dari  beberapa komponen  yang  mendukung  proses  pengambilan sampel  air  dari  filter  air,  menampilkan  data  hasil
pembacaan input pada tampilan web, serta komponen yang  mendukung  kinerja  dari  sistem  berupa  lampu ultraviolet.
1. Lampu UV
Lampu  UV  berperan  sebagai  suatu  alat  yang digunakan  untuk  proses  sterilisasi  dari  air  hasil filtrasi. pengaktivan dari lampu UV dapat diatur oleh relay yang terhubung ke Arduino.
2. Relay
Relay berperan untuk mengatur on/off dari lampu UV serta  solenoid  valve,  relay  akan  terhubung  langsung dengan Arduino uno, dan akan bekerja sesuai dengan waktu yang ditunjukkan oleh RTC(real time clock). 3. Modul ESP8266
Modul  ESP  8266  berfungsi  sebagai  perangkat pengiriman  data  dua  arah  secara  wireless  atau  tanpa kabel antara perangkat sistem dengan web.

## 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  bab  ini  akan  dijelaskan  mengenai implementasi  system  serta  hasil  pengujian  dan Analisa dari penelitian yang telah dilakukan.
4.1 Hasil Implementasi Hardware
Gambar 4.1 Hasil perancangan hardware Gambar  4.1  merupakan  hasil  implementasi system  pada  perangkat  filter  air  minum  yang  terdiri dari sensor Ph, sensor kekeruhan , sensor suhu ,lampu
ultraviolet  serta  box  berisi  mikrokontroler  Arduino uno  ,  RTC  DS3231,  modul  Relay,  serta  nodeMCU ESP8266.
4.2 Hasil Perancangan Software
Gambar 4.2 Hasil desain tampilan web Gambar  4.2  merupakan  salah  satu  hasil implementasi tampilan system monitoring pada  web. Pada Web monitoring ini  terdapat beberapa halaman yaitu  halaman  home,  halaman monitoring  real  time , serta halaman history .
4.3 Hasil Pengujian system
a. Pengujian Akurasi sensor Ph
Tabel 4.1 Hasil pengujian sensor pH Percobaa n ke- Nilai Ph Deviasi Kesala- han Nilai Keberh a-silan (%) pH  meter digital Sensor pH 1 4 4.12 0.12 97 2 4 4.07 0.07 98.25 3 4 4.00 0 100 4 4 4.00 0 100 5 4 4.00 0 100 6 7 7.00 0 100 7 7 7.32 0.32 95.4 8 7 7.00 0 100 9 7 6.92 0.08 98.8 10 7 7.21 0.21 97 11 10 10.00 0 100 12 10 10.00 0 100 13 10 10.00 0 100 14 10 10.00 0 100 15 10 10.00 0 100 Rata – rata 0.1092 97.28
Sensor pH memeiliki tingkata keakurasian pembacaan data  hingga mencapai 97,28%.

## b. Pengujian akurasi sensor kekeruhan
Tabel 4.2 Hasil Pengujian sensor kekeruhan Percobaan ke- Nilai Kekeruhan Air (NTU) Deviasi Kesalahan Presentas e Turbidity meter Sensor kekeruhan Keberha- silan(%) 1 0.66 0.66 0 100 2 0.66 0.66 0 100 3 0.66 0.66 0 100 4 0.66 0.66 0 100 5 38.5 38.52 0.02 99.94 6 38.5 38.22 0.28 99.27 7 38.5 38.52 0.02 99.94 8 38.5 40.43 1.93 94.98 9 93.2 91.75 1.45 98.44 10 93.2 93.2 0 100 11 93.2 91.75 1.45 98.44 12 93.2 89.00 4.2 95.49 Rata- rata 0.6583 98.875 Sensor kekeruhan memiliki nilai keakurasian pembacaan data hingga mencapai 98,875
%
c. Pengujian akurasi sensor suhu
Tabel 4.3 Hasil Pengujian sensor suhu Perco baan ke- Waktu Nilai  Suhu  Air (℃) Deviasi Kesala- han Presentas e Keberha- silan(%) Termo- meter alcohol Sensor suhu 1 12.05 24 23.81 0.19 99.2 2 12.12 24 24 0 100 3 12.15 24 23.56 0.44 98.16 4 12.20 24 23.50 0.5 97.9 5 12.25 24 23.69 0.31 98.7 6 12.30 24 23.69 0.31 98.7 7 12.35 24 23.50 0.5 97.9 8 12.40 24 23.69 0.31 98.7 9 12.45 24 23.81 0.19 99.2 10 12.50 24 23.62 0.38 98.4 11 12.55 24 23.62 0.38 98.4 12 13.00 24 23.69 0.31 98.7 13 13.05 24 23.81 0.19 99.2 Rata – rata 0.338 98.7
Sensor  suhu  memeiliki  tingkat  keakurasian pembacaan data hingga 98,7%.
d. Pengujian penjadwalan lampu UV
Tabel 4.4 Hasil pengujian penjadwalan lampu UV No Waktu HASIL 1 06 : 58 : 57 Lampu UV dalam kondisi mati.
2 07 : 00 : 01 Lampu UV dalam
kondisi baru menyala 3 14 : 59 : 07 Lampu UV dalam kondisi masih menyala 4 15 : 00 : 01 Lampu UV dalam

## kondisi baru mati
Dari  hasil  pengujian  penjadwalan  lampu  UV dapat terlihat bahwa lampu UV telah terjadwal sesuai dengan yang direncanakan, yakni lampu UV menyala dari pukul 7 pagi hingga 3 sore
e. Pengujian Seluruh sistem tanpa lampu UV
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Sistem Tanpa Lampu UV No Waktu Suhu pH Kekeruhan 1 10.00 22.12 7.8 0.93 2 10.15 22.37 7.8 0.93 3 10.30 22.56 7.84 0.93 4 10.45 22.81 7.83 0.79 5 11.00 23.12 7.83 0.79 6 11.15 23.56 7.8 0.79 7 11.30 23.81 7.79 0.68 8 11.45 24 7.77 0.68 9 12.00 24.12 7.72 0.66 10 12.15 24.25 7.87 0.66 11 12.30 24.37 7.72 0.66 12 12.45 24.44 7.84 0.66 13 13.00 24.5 7.77 0.66 14 13.15 24.62 7.82 0.66 15 13.30 24.69 7.76 0.66 16 13.45 24.81 7.76 0.66 17 14.00 24.87 7.83 0.66 18 14.15 24.94 7.83 0.66 19 14.30 25 7.75 0.66 20 14.45 25.06 7.8 0.66 21 15.00 25.19 7.82 0.66
f. Pengujian Seluruh sistem dengan lampu UV
Tabel 4.6 Hasil Pengujian sistem dengan lampu UV No Waktu Suhu Ph Kekeruhan 1 10.00 22.5 7.8 0.68 2 10.15 22.62 7.8 0.68 3 10.30 22.73 7.84 0.68 4 10.45 22.87 7.81 0.67 5 11.00 23 7.9 0.66 6 11.15 23.19 7.99 0.66 7 11.30 23.12 7.99 0.66 8 11.45 23.31 7.99 0.66
9 12.00 23.5 8.08 0.66 10 12.15 23.75 8.06 0.66 11 12.30 23.87 8.09 0.66 12 12.45 24.00 8.09 0.67 13 13.00 24.19 8.07 0.67 14 13.15 24.44 8.07 0.66 15 13.30 24.5 8.1 0.67 16 13.45 24.62 8.17 0.72 17 14.00 24.62 8.11 0.66 18 14.15 24.75 8.04 0.66 19 14.30 24.75 8.21 0.66 20 14.45 24.81 8.14 0.66 21 15.00 24.87 8.14 0.66
Dari data pada tabel 4.5 dan tabel 4.6 kualitas air hasil  filtrasi  dapat  diketahui  dan  dapat  dikategorikan bahwa air hasil filtrasi memenuhi standar kualitas air minum.  Dimana  perbedaan  kualitas  air  pada  saat disinari  dengan  lampu  UV  dan  tanpa  penyinaran lampu  UV  adalah  bahwa  lampu  UV  tidak mempengaruhi  suhu  air,karena  suhu  air  dipengaruhi oleh  kondisi  lingkungan  disekitar.  Sedangkan  untuk parameter  dan  pH  pada  penyinaran  lampu  UV parameter  pH  memiliki  nilai  yang  lebih  konstan  dan kekeruhan  yang  lebih  kecil  dibandingkan  dengan pengujian tanpa lampu UV.

## 5. Kesimpulan
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan  didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Sistem  monitoring  kualitas  air  dengan pembacaan  3  macam  parameter  yakni  pH  , kekeruhan , serta suhu dapat bekerja dengan baik.  Tingkat  keakurasian  Sensor  pH  yang mencapai  97,28  %,  tingkat  keakurasian sensor  kekeruhan  mencapai  98,875%,  %, dan tingkat keakurasian sensor suhu 98,7%.
2. Data  hasil  pembacaan  sensor  kualitas  air minum  ditransmisikan  menuju    database menggunakan  nodeMCU  ESP8266  secara wireless  untuk  kemudian  ditampilkan  pada software aplikasi. 3. Software  aplikasi  monitoring  yang  dibuat terdiri  atas  tampilan  realtime  yang  mampu menampilkan data pembacaan sensor kualitas  air  dan  kesimpulan  keamanan kualitas air yang diperbaharui setiap 5 detik, serta tampilan history yang menyimpan data hasil  pembacaan  dan  kesimpulan  setiap  1 menit .
4. Ketiga  sensor  kualitas  air  berupa  sensor  pH sensor suhu serta sensor kekeruhan air layak digunakan  sebagai  perangkat  monitoring kualitas  air  minum  sesuai  dengan  standar
dari  keputusan  Menteri  Kesehatan  No.492 tahun 2010 tentang standar air minum.

## 1. Saran
Saran  untuk  penelitian  lebih  lanjut  dibuat adalah :
1. Dapat  ditambahakan  sensor  untuk  kualitas air  yang  lain  seperti  sensor  TDS  (Total Dissolve Solid)
untuk
menambah
keakuratan pembacaan data kualitas air.
2. User  interface  dapat  dibuat  semenarik mungkin, dengan penambahan aplikasi.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2017. PH meter (SKU: SEN0161). Anon. 2017. Turbidity Sensor SKU : SEN0189. ss Dallas Semiconductor. Datasheet DS18B20. Indonesia,  M.  K.  R.  (2010).  Peraturan  Menteri
Kesehatan Republik
Indonesia
Nomor
492/Menkes/Per/Iv/2010  Tentang  Persyaratan Kualitas  Air  Minum. Departemen  Kesehatan. Jakarta . Kementrian Kesehatan RI. 2011. “Situasi diare di Indonesia”.  Jakarta : Kementrian Kesehatan Republik Indonesia Slamet, J.S. 2004. Kesehatan Lingkungan.
Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Sulatri,  N.L.,  Yogeswara,  I.B.A,.  Nursini,  N.W. (2017) . Efektifitas sinar ultraviolet terhadap cemaran bakteri  pathogen  pada  makanan  cair  sonde  untuk pasien immune-compremissed. Jurnal Gizi Indonesia. 5(2). Hal. 112-118. Anonim. Datasheet
Arduino
uno. https://www.farnell.com/datasheets/1682209.pdf diakses pada 18 januari 2018.
Anonim.  Kegunaan  dan  Fungsi  Lampu  Ultraviolet. https://www.tanindo.net/kegunaan-dan-aplikasi- lampu-ultraviolet/ diakses pada 18 Januari 2018