KAJIAN LITERATUR PROSES RAWATAN BEKALAN AIR

KAJIAN LITERATUR

2.1              PENGENALAN

 Di kebanyakkan negara yang sedang membangun,masalah bekalan air bersih bukanlah satu perkara baru.dikawasan luar Bandar. Sistem bekalan air yang digunakan tidak teratur dan ramai yang mengalami  masalah apabila  menggunakan air perigi dan air sungai sebagai sumber utama bekalan air bersih.Terdapat juga di kawasan pedalaman, yang mempunyai saluran air paip tetapi bekalan tidak sampai kerumah-rumah akibat tekanan kurang ataupun bekalan air yang tidak mencukupi untuk permintaan yang begitu tinggi.

Akta Kualiti Alam Sekitar (AKAS) 1974, mentafsirkan alam sekeliling atau alam sekitar sebagai faktor-faktor fizikal bagi kawasan di sekeliling manusia termasuklah tanah, air, udara, iklim, bau, rasa faktor-faktor biologi bagi binatang-binatang, tumbuh-tumbuhan

dan faktor social estetika. Satu hakikat semulajadi yang penting bagi manusia ialah mempunyai kecenderungan terhadap kepentingan air. Keperluan air melibatkan pelbagai kegunaan harian seperti kegunaan domestik dan industri. Melihat betapa pentingnya keperluan air kepada manusia, kelangsungan daripada kegunaanya telah menyumbangkan kepada masalah kekurangan keperluan air bersih. Jelasnya, pada waktu sekarang ini air banyak tercemar akibat daripada kehadiran benda asing yang berbahaya tidak kira apa jua puncanya.

Oleh yang demikian sumber air bersih alternatif perlu di cari untuk menampung keperluan seharian. Air hujan merupakan salah satu sumber utama yang dapat dijadikan sumber bekalan air. Air bawah tanah juga adalah salah satu sumber untuk menyelesaikan masalah tersebut. Untuk mendapat keperluan air bersih ialah dengan menggunakan kaedah penggunaan air telaga dan kaedah pengambilan air sungai iaitu penghasilan air bawah tanah. Penggunaan air telaga hanya menggunakan mesin atau motor untuk  mengepam air telaga untuk masuk ke tangki rumah, manakala penggunaan air boring menggunakan motor atau enjin juga,tetapi yang membezakannya ialah di dalam alat tersebut mengandungi alat untuk menapis air yang tidak bersih dari air bawah tanah.

2.2            SUMBER AIR BAWAH TANAH

 Air Bumi ertinya air bawah permukaan yang terdapat, di bawah aras air di dalam tanah-tanih dan bentukan geologik dan termasuklah :

                       i.          sesuatu telaga, lubang gerek atau bentuk kerja sepertinya yang digali ke dalam strata bawah tanah, termasuklah mana-mana adit atau saluran .yang dibina berhubungan dengan telaga, lubang gerek atau bentuk kerja itu bagi menyenangkan pengumpulan air di dalam telaga, lubang gerek atau bentuk kerja itu;

                  ii.            mana-mana penggalian ke dalam strata bawah tanah di mana paras air dalam penggalian itu  bergantung sepenuhnya atau sebahagian besarnya kepada air yang memasukinya daripada strata itu  dan  mana-mana air bumi yang ditetapkan.

2.2.1    Sifat fizikal dan kimia air

                     i.            Satu-satunya bahan yang dijumpai dalam 3 keadaan pada suhu yang terdapat di mukabumi.

                  ii.            Membeku pada 0^oC dan mendidih pada 100^oC

                iii.            Berkeadaan pepejal kurang tumpat dari cecair

                iv.            Mempunyai haba spesifik yang tinggi

                  v.            Air tulin mempunyai pH 7

2.2.2    Sumber Air Mentah

 Terdapat dua punca mentah yang digunakan sebelum ia dirawat bagi kegunaan harian iaitu air bawah tanah dan air permukaan.  Air permukaan secara umumnya lebih terdedah kepada pencemaran alam sekitar akibat pembangunan, kumbahan, hakisan dan sebagainya. Oleh itu, ia memerlukan lebih banyak peringkat rawatan berbanding dengan air bawah tanah. Ia mengandungi bendasing yang biasa seperti kekeruhan, warna, alga, bahan organik dan juga mikro. Pemilihan kesesuaian punca air permukaan bergantung kepada kadar keperluan sistem bekalan itu di musim kemarau. Kadang-kadang air yang berlebihan disimpan di takungan atau empangan bagi kegunaan musim kering. Kualiti air mentah juga hendaklah tidak melebihi piawaian air mentah yang ditetapkan oleh Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO) sebagaimana sebahagian contoh pada  Jadual 2.2.1

PARAMETER	TAHAP YANG DIKEHENDAKI
Kekeruhan Warna Nilai pH Keperluan oksigen Biologi ( BOD ) Jumlah pepejal terlarut Kandungan besi Kandungan ammonia Bakteria	Tidak melebihi 1000 unit NTU        Tidak melebihi 300 unit HAZEN 6.5 – 9.2 6 ppm 1500 ppm 1 ppm 0.5 ppm        0 – 5000 bilangan / 100 ml

(Jadual 2.2.2 :Contoh air permukaan ialah tasik, sungai, kolam dan air hujan yang ditakung)

 2.2.3        Kandungan Air mentah

Air yang berpunca dari sumber semulajadi samada air bawah tanah atau permukaan adalah terdiri daripada bahan terlarut dan pepejal terampai. Bahan pepejal terampai yang bersaiz besar adalah mudah disingkirkan melalui proses sedimentasi. Bahan pepejal terampai yang terlalu halus atau partikel koloid tidak mudah untuk disingkirkan. Bahan pepejal koloid hanya boleh disingkirkan setelah melalui perapian fizikal dan kimia. Perapian kimia untuk koloid adalah kaogulasi dengan mencampurkan bahan kimia untuk mengubahsuai kandungan koloid bagi meninggikan kadar penyingkirannya. 

Perapian fizikal dikenali sebagai flokulasi di mana ia menggalakkan percantuman atau kelompok partikel koloid menjadi flok yang lebih besar dan memudahkan pemendakan. Bahan yang terlarut samada mineral atau pepejal boleh dijadikan pepejal terampai dengan pengubahsuaian larutan secara kimia atau fizikal bagi memudahkan proses rawatan air . Tempoh proses pemendakan secara graviti dan semulajadi beberapa bahan pepejal terampai dan bahan terlarut di dalam air mentah ditunjukkan pada  Jadual 2.2.3.1

 

Saiz garispusat (mm)	Jenis partikel	Masa pemendakan untuk kedalaman 1m
10	Batu	1 saat
1	Pasir	10 saat
0.1	Pasir Halus	2 minit
0.01	Tanah Liat	2 jam
0.001	Bakteria	8 hari
0.0001	Koloid	2 tahun
0.00001	Koloid	20 tahun
0.000001	Koloid	200 tahun
0.0000001	Bahan Terlarut	Tak terhingga

 

 

 

 

 

 

 

( Jadual 2.2.3.1 :  Menunjukan Tempoh pemendakan beberapa pepejal terampai dan bahan terlarut secara graviti )

 (Sumber: L.Bays, 1986)

 2.3       Parameter Untuk Kualiti Air

2.3.1    Kekeruhan

Kekeruhan air adalah disebabkan oleh bahan-bahan terampai didalam air. Bahan-bahan ini menyurai atau membalikkan cahaya yang disuluhkan ke arah air berkenaan dan menjadikan air tersebut kelihatan keruh. Air yang menyuraikan sedikit cahaya akan menghasilkan bacaan yang rendah, manakala air yang menyuraikan atau membalikkan banyak cahaya akan menghasilkan bacaan yang tinggi. Bahan terampai yang menyebabkan kekeruhan air termasuklah bahan-bahan organik dan bukan organik dan hidupan yang terampai di dalam air  (plankton).

Kekeruhan adalah berbeza dengan jumlah pepejal terampai. Kekeruhan diukur dari jumlah cahaya yang disuraikan, manakala jumlah pepejal terampai adalah berat bahan tersebut didalam air. Oleh kerana tidak terdapat kaitan terus antara pepejal terampai dan kekeruhan, maka adalah sukar untuk membandingkan secara tepat kedua-dua perkara ini.

         Kekeruhan adalah satu sifat penting untuk diperhatikan didalam  bekalan air Kekeruhan boleh mengakibatkan bahaya ke atas kesihatan, membuatkan air kelihatan tidak menyelerakan dan boleh menyukarkan kerja-kerja operasi bekalan air. Perkara yang amat penting diperhatikan adalah bahaya kesihatan yang boleh disebabkan oleh kekeruhan ini.  

      Keberkesanan klorin untuk membasmi bakteria adalah bergantung terus dengan masa sentuh dengan bakteria berkenaan. Bahan-bahan terampai di dalam air boleh melindungi bakteria dari bersentuh dengan klorin dan terus mengalir mengikut air hingga kepada pengguna. Air  keruh, boleh jadi mengandungi bahan-bahan organik yang boleh bertindak dengan klorin menghasilkan trihalometana (trihalomethanes) iaitu satu sebatian organik yang berbahaya. Setiap gelas air minum dinilai dengan kejernihannya. Air yang keruh sudah pastilah tidak menarik atau menyelerakan.

 Kekeruhan melebihi 5 NTU ( Nephelometric Turbidity Unit ) dapat dilihat oleh pengguna dan tidak menyelerakan untuk diminum. Ini  akan lebih bahaya lagi sekiranya pengguna menggunakan sumber air yang lain, yang mungkin tidak selamat atau memasang alat bekalan sendiri di rumah yang mungkin menjadi punca bakteria penyebab penyakit akibat dari kekurangan penyelenggaraan. Analisa kekeruhan juga digunakan untuk menilai keberkesanan rawatan di loji. Pengukuran kekeruhan selepas proses pemendakan dan sebelum tapisan boleh menilai keberkesanan proses penggumpalan dan pemendapan.

Sebarang kenaikan di dalam ukuran kekeruhan selepas pemendapan, menunjukkan bahawa penggunaan bahan pengental perlu ditukar atau pembetulan perlu dibuat ke atas perjalanan kerja-kerja operasi. Air  yang telah melalui proses mendakan, tetapi belum ditapis sepatutnya mempunyai nilai kekeruhan kurang dari 10 NTU. Air yang mempunyai kekeruhan yang tinggi akan menyebabkan kehilangan turus yang tinggi dan memendekkan penggunaan penapis. 

Perubahan kekeruhan di dalam air mentah memerlukan kepada perubahan dosej bahan pengental. Sebarang perubahan kekeruhan yang ketara di dalam setiap proses merupakan amaran atau pemberitahu supaya pengubahsuaian operasi perlu dibuat. Analisa kekeruhan juga digunakan untuk mengawal mutu air bersih, supaya memenuhi piawaian yang ditetapkan. Purata kekeruhan melebihi 1 NTU di dalam air bersih menunjukkan terdapatnya masalah di dalam.

2.3.2        Warna

  Warna di dalam air adalah disebabkan oleh bahan galian, hidupan air atau bahan organik dari tanah dan tumbuhan. Warna juga boleh disebabkan oleh pencemaran industri atau bandar. Warna selalunya hanya menjadi masalah kepada air permukaan, tetapi kadangkala kandungan besi atau manganes juga menyebabkan warna air. Warna di dalam air oleh dikelaskan sebagai warna tulin atau warna bayangan. Warna tulin adalah disebabkan oleh sebatian organik didalam air , manakala warna bayangan adalah disebabkan oleh warna bahan-bahan terampai di dalam air seperti mendakan tanah liat atau besi. Di dalam proses rawatan air warna tulin adalah amat sukar untuk dihapuskan. 

Warna diukur dengan membandingkan warna air contoh dengan warna larutan kimia piawai. Unit ukuran adalah di dalam Color Unit (C.U). Biasanya air  yang mempunyai warna  tulin kurang dari 15 C.U tidak dapat dikesan manakala warna tulin 100 C.U akan kelihatan seperti air teh. Warna di dalam air menunjukkan kandungan bahan organik yang tinggi, yang boleh menghasilkan trihalomethanes apabila bertindak dengan klorin. Warna di dalam patutlah dihapuskan untuk menghasilkan air  yang jernih. 

 Ujian warna hendaklah dijalankan ke atas air  mentah, air yang telah dirawat dan air dari sistem agihan. Lebih mustahak lagi sekiranya sumber air dari permukaan bumi.  Keputusan ujian dari air  mentah dan air yang telah dirawat akan menunjukkan keberkesanan loji rawatan. Ujian warna dari paip pengguna dapat memberi maklumat samada terdapat pertumbuhan organik di dalam sistem agihan atau saluran paip berkarat. Sekurang-kurangnya 50 mlair  contoh dipungut dengan menggunakan botol kaca atau plastik. Air contoh hendaklah disejukkan pada suhu 40°C dan ujian dijalankan dalam masa 24 jam

 2.3.5        Ferum

 Ferum merupakan logam yang dipengaruhi oleh struktur geologi tanah dan pembentukan batuan.  Ianya terjadi dari ion ferus terlarut (Fe2+) dalam air bumi.  Kepekatan piawai bagi ferum adalah dari 1mg/L hingga 10mg/L.  Jika ia terdedah kepada atmosfera, ini akan menyebabkan ia menjadi tidak larut dan mendap sebagai ferik hidroksida.  Kesannya air akan bertukar warna kepada kuning keperangan dan terdapat juga mendapan berwarna coklat.  Jika kepekatan ferum mencapai 0.3mg/L, masalah bau dan warna akan timbul.  Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO) juga telah menetapkan kandungan ferum dalam air minuman adalah kurang dari 0.3mg/L.  Jika kandungan ferum yang diambil terlalu tinggi, ini akan mendatangkan bahaya iaitu penyakit barah paru–paru.  “Keburukan ferum dalam air ialah akan menyebabkan pengaratan tiub atau besi paip dan seterusnya menghasilkan ferum berpekatan tinggi yang berbahaya kepada manusia (M. Negulescu, 1985).”

2.3.4    Mangan, Mn

 Mangan yang terdapat di dalam air bekalan mengotorkan paip-paip pemasangan dan pakaian pada tahap melebihi 0.15mg/liter. Pada kepekatan yang lebih tinggi, ia menyebabkan rasa yang tidak diingini dalam minuman. Mangan selslunya akan membentuk salutan pada paip walaupun kepekatan 0.05mg/liter dan salutan itu mungkin akan luruh sebagai mendakan hitam. Nilai garis panduan 0.2mg/liter adalah didasarkan ke atas sifatnya yang boleh mengotorkan.

 2.3.5        Aluminium

 Aluminiam Sulfat ( alum ) telah digunakan sejak dahulu lagi sebagai kaogulan untuk menghilangkan warna dan kekeruhan didalam air. Jika tidak di gunakan secara berlebihan, tidak ada garam aluminiam terlarut yang boleh terbentuk di dalam air .

      Walau bagaimanapun, kawalan analitik yang berhati-hati mesti di tetapkan untuk mnghalang pemendakan aluminiam hidroksida. Kandungan aluminia mestilah melebihi 0.05 gm/m³ dan sepatutnya tidak terdapat pemendakan pada air bersih yang dijadikan sebagai air contoh.  

      Aluminiam kadangkala wujud di dalam air paip akibat daripada penggunaanya sebagai koagulan di dalam rawatan air. Ini akan menimbulkan komen daripada pengguna dan biasanya ini menandakan bahawa pH tidak dikawal dengan betul, proses koagulasi yang tidak sempurna, penapis pecah atau kesilapan-kesilapan lain di dalam proses proses rawatan. 

 Walaupun meminum air yang mengandungi sebatian aluminiam tidak mendatangkan kesan yang buruk kepada kesihatan manusia namun kehadirannya di dalam air yang digunakan di dalam dialisis buah pinggang boleh menyebabkan gangguan saraf kepada pesakit yang menerima rawatan tersebut.

      Di dalam kolam renang, jika baki aluminiam melebihi 0.05 gm/m³ ia akan menyebabkan sakit mata dan air akan menjadi bewarna hijau-kecoklatan.  Kaedah spektrofotometer serapan atom adalah yang paling baik digunakan kerana ia bebas daripada gangguan-gangguan seperti florida dan fosfat. Kaedah metri warna eriokrom sianin R berguna bagi menentukan aluminiam kerana peralatannya yang ringkas.

 2.3.8        pH

 pH larutan ialah ukuran ion hydrogen yang banyak menjadikan larutan berasid, sementara kekurangan ion H menjadikannya beralkali.Larutan beralkali akan mempunyai banyak ion hidroksida, OH .

 Molekul air, HOH (biasanya ditulis sebagai H²O), mempunyai keupayaan untuk bercerai atau mengion yang sedikit. Dalam air yang betul-betul neutral(tidak berasid dan tidak berbes) kepekatan ion H dan OH adalah sama. Di bawah ini menunjukan formula bagi pH :

pH = -log [H ] – log 1/[H ]

             Julat pH adalah antara 0hingga 14 di mana nilai pH 7 ([H ] adalah 10  )

adalah bersifat neutral.Bagi nilai pH yang kurang daripada 7 adalah bersifat asid dan lebih daripada bersifat beralkali. Organisma akuatik dan bacteria adalah peka kepada perubahan nilai pH. Dalam nilai pH yang rendah,kehidupan organisma akuatik akan tergugat dan hakisan logam juga akan berlaku.pH meter adalah alat untuk mengkur nilai pH.

 2.3.7    Ammonia Nitrogen (AN)

 Ammonia Nitrogen terhasil daripada aktiviti mikrobiologi dan biasanya wujud di dalam air permukaan dan air bawah tanah. Biasanya nitrogen di ukur dalam tindak balas biologi. Nitrogen merupakan elemen yang penting dalam tindak balas biologi. Nitrogen boleh wujud dalam beberapa bentuk seperti berikut:

 

                                i.            Nitrogen Organik iaitu nitrogen yang terikat dalam sebatian yang bertenaga seperti asid amino dan amina.

                              ii.            Nitrogen ammonia, iaitu sebatian perantaraan yang terbentuk semasa proses metabolisme biologi.

                            iii.            Nitrogen nitrit, iaitu sebatian yang tidak wujud dalam kuantiti yang banyak pada takat pengoksidaan pertengahan.

                            iv.            Nitrogen nitrat, iaitu sebatian yang wujud pada takat pengoksidaan akhir nitrogen.

 

2.3.8        Kuprum

  Logam kuprum yang wujud dalam air adalah merupakan larutan akues.  Ianya dipengaruhi oleh pH dan beberapa komponen organik yang lain.  Warna logam ini adalah merah kekuningan dan ianya berkilat.  Oleh kerana ianya berkilat, ia sesuai sebagai bahan untuk membuat barang perhiasan.  Sifat logam ini yang fleksibel menyebabkan ia mempunyai nilai komersil kerana dapat mengalirkan haba dan elektrik dengan baik.  Selalunya kuprum datang dari sisa industri seperti saduran logam, industri penyaduran kuprum, tekstil, cat anti karat kapal dan juga penternakan haiwan seperti khinzir.  Kepekatan kuprum di dalam air adalah rendah.  Ini menyebabkan ia mudah dikesan kehadirannya hanya dengan merasa air tersebut.  Ianya tidak memudaratkan manusia jika dalam kuantiti yang sedikit.  Jika kuantiti kuprum terlalu banyak, ia akan menyebabkan kealkalian air berkurangan dan menjejaskan kehidupan hidupan akuatik dan manusia.  Selain itu, jika kandungannya berlebihan ia akan menyebabkan penyakit merah jambu (pink disease) dan ‘mirchosis’. Sebenarnya manusia memerlukan 0.03mg/L kuprum dalam pembentukan darah dan penggunaan ion dalam badan.  Pertubuhan Kesihatan Sedunia

(WHO) telah menetapkan bahawa di dalam air minuman hanya boleh mengandungi kurang dari 1.0mg/L kuprum sahaja. Bagi keadaan air yang belum tercemar kandungan kuprum adalah kurang dari 0.005mg/L. “Kegunaan lain kuprum adalah dalam sistem pembekalan air. Ianya digunakan untuk perkembangan biologikal dalam kolam dan juga untuk mengelakkan pengoksidaan dalam paip di bawah tanah (M. Negulescu, 1985).”

 2.4      Tahap Kualiti Air

Mutu kualiti air diterangkan mengikut orgnisasi yang berikut:-

                     i.            Organisasi Kesihatan Sedunia (WHO)

                  ii.            Kementerian Kesihatan Malaysia

                iii.            Mutu Syarikat

 2.4.1    Kuantiti Pengawalan Air

Mengukur data yang disediakan bagi kemasukan dan pengeluaran air yang dibekalkan ke sistem penghiliran. Mengekalkan tahap penyimpanan air adalah satu cara mengawal mekanisme. Tempat-tempat penyimpanan air membolehkan penyimpanan sementara untuk kegunaan penting atau untuk kecemasan di dalam sistem pengagihan air.Tahap pengawasan memberikan satu petanda baik apa juga masalah, sebagai contoh mengurangkan kederasan di dalam peringkat bagi membolehkan tekanan yang mencukupi dikekalkan di hilir (downstream) bagi rumah-rumah di kawasan yang tinggi atau bagi pengawalan api dan lain-lain lagi.

 Syarikat yang lain menggunakan sistem pengawasan istimewa untuk membantu mereka mengawasi kuantiti dan kualiti air, ianya di panggil SCADA (Penyeliaan Kawalan & Perolehan Data). Sistem SCADA melalui komputer boleh mengemaskinikan maklumat dari operasi . Ia berfungsi secara berterusan dalam masa 24 jam dengan maklumat yang dikemaskinikan pada setiap minit . Sistem SCADA membolehkan tindakan yang cepat untuk menukarkan kualiti dan kuantiti air.

2.4.2    Kualiti Air Mentah

 Bagi mengawasi kualiti sumber air mentah di kawal setiap hari dan contoh-contoh air mentah diperhatikan setiap hari oleh operator bagi:

                    i.            Mengembangkan pemahaman terhadap pertukaran sistem sungai.

                  ii.            Memberi amaran awal kepada loji rawatan bagi pertukaran yang mempengaruhi kepada proses rawatan

 Semua kakitangan membuat pemerhatian terhadap sungai dan laporan mngenai pencemaran atau keadaan-keadaan yang luar biasa di mana mempengaruhi kesihatan awam.Tambahan pula, sumber-sumber air mentah di periksa kerapkali untuk:

        i.            Kekeruhan (NTU)

                  ii.            Warna

                iii.            Kealkalian/ Keasidan (pH)

                iv.            Pengaliran elektrik (conductiviy)

                  v.            Bakteria

                vi.            Oksigen terlarut

              vii.            Rasa dan Bau

 Dari masa ke semasa , tahun-tahun yang berlalu air mentah di periksa bagi kesemua jarak sebanyak 30 parameter termasuk logam, racun serangga, rumput-rampai dan sebagainya. Memberi tanda untuk setiap pertukaran bagi jangkamasa yang panjang.

Apabila sumber air mentah merupakan sebuah empangan , tiap-tiap tahun pemeriksaan awal dilakukan untuk memastikan samada terdapat perubahan di dalam kawasan tadahan. Tambahan pula , contoh yang berkala dari beberapa lokasi di empangan dilaksanakan untuk memahami setiap perubahan dalam air. Pengambilan harian ke atas contoh-contoh air pada kedalaman yang berlainan untuk menentukan di mana kuantitinya yang baik ditempatkan.

2.4.3    Kualiti Pembekalan Air

 Air yang diawasi dan dikawal semasa proses rawatan pembekalan air untuk bekalan air yang tetap dapat dipercayai. Terdapat 5 tahap bagi pengawasan dari pengawalan

Operator-operator memeriksa air mentah , air yang telah di rawat dan  pembekal ait untuk parameter asas sekurang-kurangnya setiap 2 jam. Makmal-makmal dalaman pengawasan kualiti bebas di bimbing oleh ahli-ahli kimia dan pakar analisa yang mahir.

Makmal-makmal luaran memeriksa semula makmal dalaman . Para penganalisa memeriksa kualiti air tekanan  dan kuantiti secara berterusan dengan penyelarasan berautomatik.

Ujian-ujian berkala dilakukan oleh Jabatan Air dan Kesihatan untuk memastikan agar mendapat air yang berkualiti mengikut peraturan undang-undang. Jadual di bawah menunjukkan piawai.