MICROBUBBLE GENERATOR (MBG) 2023

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora i KATA PENGANTAR Assalamualaikum Wr. Wb. Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga Laporan Akhir Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora dapat diselesaikan. Pemerintah Kabupaten Blora mempunyai permasalahan terhadap ketersediaan dan akses terhadap sumber air minum yang aman. Pemerintah propinsi maupun kabupaten telah menempatkan permasalahan ini sebagai permasalahan yang strategis dalam rencana pembangunan maupun rencana kerja daerah. Pemerintah Kabupaten Blora juga telah melakukan upaya penyediaan air bersih melalui Program Penyediaan Air Minum (PAMSIMAS) Berbasis Masyarakat. PAMSIMAS bertujuan untuk meningkatkan penggunaan sarana air dan sanitasi. Namun demikian capaian akses air minum yang aman masih rendah sehingga perlu pemicuan yang intensif, yang mana perlu tindakan lanjut dalam bentuk riset maupun pengembangan teknologi untuk bisa mewujudkannya. Dalam rangka ikut mendukung dan menyukseskan program pembangunan Kabupaten Blora sesuai dengan visi dan misi Bupati Blora, yaitu Sesarengan Mbangun Blora Unggul dan Berdaya Saing melalui tagline “Dalane Dadi Alus, Banyune Mili Terus”, maka perlu suatu kajian yang bisa meningkatkan kualitas air. Pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang terlibat dalam penyusunan laporan pendahuluan ini. Akhirnya, kritik dan saran konstruktif dari berbagai pihak sangat kami harapkan demi kesempurnaan pelaksanaan kajian ini. Wassalamualaikum Wr. Wb. Blora, Desember 2024 Penyusun

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora ii DAFTAR ISI KATA PENGANTAR i DAFTAR ISI ii DAFTAR GAMBAR iv DAFTAR TABEL v BAB I PENDAHULUAN 1 1.1. LATAR BELAKANG 1 1.1.1. Arti Penting Akses Terhadap Air Bersih 1 1.1.2. Arti Penting Program PAMSIMAS 2 1.1.3. Teknologi Microbubble Generator (MBG) 6 1.2. PERUMUSAN MASALAH 8 1.3. MAKSUD DAN TUJUAN 9 1.4. RUANG LINGKUP 9 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 11 2.1. AIR BERSIH 11 2.1.1. Jenis-jenis Air Bersih 11 2.1.2. Komponen Baku Mutu 12 2.1.3. Paramater Kualitas Air 14 2.2. FILTRASI 19 2.3. MICROBUBBLE 20 2.4. MICROBUBBLE GENERATOR 22 2.5. JENIS-JENIS MICROBUBBLE GENERATOR (MBG) 24 2.6. APLIKASI MBG DALAM PENGOLAHAN AIR 26 2.7. STUDI LITERATUR 33

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora iii BAB III METODE PENELITIAN 39 3.1. LOKASI PENELITIAN 39 3.2. BAHAN DAN ALAT 39 3.2.1. Bahan 39 3.2.2. Alat 40 3.3. PENGUMPULAN DAN ANALISIS DATA 42 3.3.1. Data Sekunder 42 3.3.2. Data Primer 42 3.4. JADUAL PELAKSANAAN 45 BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 46 4.1. PENGUMPULAN DATA 46 4.1.1. Kondisi Kapasitas Layanan 46 4.1.2. Kondisi Kualitas Air Eksisting 49 4.2. ANALISIS DAN PEMBAHASAN HASIL FILTRASI 52 4.2.1. Parameter Biologi 52 4.2.2. Parameter Kimia 53 4.2.3. Parameter Fisika 55 4.3. DESAIN ALAT MBG 55 4.4. UJI COBA ALAT MBG 59 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 63 5.1. KESIMPULAN 63 5.2. SARAN 63 DAFTAR PUSTAKA 64 LAMPIRAN Lampiran 1. Hasil Uji Lab Sampel pada Inlet PAMSIMAS Lampiran 2. Hasil Uji Lab Sampel pada Outlet PAMSIMAS Lampiran 3. Hasil Uji Lab Sampel Hasil MBG

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora iv DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar 1.1. Filter Program PAMSIMAS “Tirto Aji” Desa Kapuan, Kecamatan Cepu, Kabupaten Blora 6 Gambar 2.1. Perbedaan SPC dan SPL 20 Gambar 2.2. Skema Transfer Massa 22 Gambar 2.3. Spherical Body Microbubble Generator 24 Gambar 2.4. Bubble Jet Generator 25 Gambar 2.5. Multi Fluid Mixer 26 Gambar 3.1. Lokasi Pengambilan Sampel Penelitian 39 Gambar 3.2. Blok Alat MBG dengan Aliran Swirling 40 Gambar 3.3. Blok Posisi Komponen Alat MBG dengan Aliran Swirling 41 Gambar 3.4. Blok Perbandingan Diameter Swirling Chamber, Tangential Inlet Flow, Nosel Breakup, dan Nosel Gas 42 Gambar 3.5. Diagram Alur Penelitian 44 Gambar 3.6. Skema Penempatan MBG 45 Gambar 4.1. Unit Tandon Penampung Air 47 Gambar 4.2. Instalasi Filter Saat Ini 48 Gambar 4.3. Air Sebelum Masuk Filtrasi 48 Gambar 4.4. Uji Sampel Air oleh UPTD Laboratorium Lingkungan DLH Kab. Blora 51 Gambar 4.5. Pemasangan Kolam Tampungan Air 56 Gambar 4.6. Pemasangan Pipa Inlet Tampungan 57 Gambar 4.7. Pemasangan Komponen MBG 57 Gambar 4.8. Pemasangan Filter MBG 58 Gambar 4.9. Pemasangan Pipa Outlet Tampungan 58 Gambar 4.10. Uji Coba MBG 59 Gambar 4.11. Pengambilan Sampel Air Hasil MBG 59 Gambar 4.12. Pengujian Sampel Air Hasil MBG 60 Gambar 4.13. Proses Penjernihan Air dengan MBG 61 Gambar 4.14. Hasil Akhir Proses Penjernihan Air dengan MBG 61

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora v DAFTAR TABEL Hal. Tabel 2.1. Parameter untuk keperluan higiene dan sanitasi 13 Tabel 3.1. Jadual Pelaksanaan Penelitian 40 Tabel 4.1. Inventaris Infrastruktur PAMSIMAS 41 Tabel 4.2. Hasil Uji Air PAMSIMAS Tahun 2019 49 Tabel 4.3. Hasil Uji Air PAMSIMAS Tahun 2020 49 Tabel 4.4. Hasil Uji Air PAMSIMAS Tahun 2021 50 Tabel 4.5. Hasil Uji Air PAMSIMAS Tahun 2022 50 Tabel 4.6. Hasil Uji Air PAMSIMAS Tahun 2023 52

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 1 BAB I. PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG 1.1.1.Arti Penting Akses Terhadap Air Bersih Akses terhadap air minum dan pelayanan dasar merupakan prioritas nasional dan sangat erat kaitannya dengan isu pembangunan lain seperti kesehatan, kemiskinan, dan pembangunan manusia. Menurut Peta Jalan Sustainable Development Goals (SDGs) Menuju 2030 : secara nasional, akses terhadap layanan sumber air minum layak mengalami kenaikan dari tahun ke tahun. Tahun 2018, sebesar 87,75% penduduk memiliki akses terhadap layanan sumber air minum layak termasuk yang bersumber dari perpipaan (20,14%) dan nonperpipaan (67,61%). Namun cakupan dari cadangan air yang dikelola secara aman masih rendah. Sebuah studi menyatakan bahwa akses terhadap sumber air minum yang aman hanya sebesar 8,5% (Hasil Survei Kualitas Air DIY, 2015). Berdasarkan data proxy dari studi tersebut, angka nasional hanya sebesar 6,8%. Meskipun angka proyeksi pada tahun 2030 menyatakan bahwa akses terhadap sumber air minum layak sudah universal, masih diperlukan upaya untuk meningkatkan akses terhadap air minum aman. Akses terhadap air minum aman ditargetkan mencapai 15% pada tahun 2024 dan 43,15% pada tahun 2030. Pemerintah Indonesia memiliki komitmen untuk melanjutkan keberhasilan capaian target Millennium Development Goals sektor Air Minum dan Sanitasi, yang telah berhasil menurunkan separuh dari proporsi penduduk yang belum mempunyai akses air minum dan sanitasi dasar pada Tahun 2015. Sejalan dengan itu, di Tahun 2014, sesuai dengan Rencana Pembangunan Jangka Menengah Nasional [RPJMN] 2015-2019, Pemerintah Indonesia telah mengambil inisiatif untuk melanjutkan komitmennya dengan meluncurkan program nasional Akses Universal Air Minum dan Sanitasi Tahun 2019 dengan capaian target 100% akses air minum dan sanitasi bagi seluruh penduduk Indonesia. Program Penyediaan Air Minum dan Sanitasi

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 2 Berbasis Masyarakat (PAMSIMAS) telah menjadi salah satu program andalan nasional (Pemerintah dan Pemerintah Daerah) untuk meningkatkan akses penduduk perdesaan terhadap fasilitas air minum dan sanitasi yang layak dengan pendekatan berbasis masyarakat. Ketersediaan air bersih menjadi suatu hal yang sangat krusial bagi masyarakat karena kegunaannya dalam berbagai kegiatan seperti mandi, memasak, mencuci, dan bahkan sebagai pembangkit listrik. Air juga digunakan untuk konsumsi sehingga kualitas air harus diperhatikan. Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan RI No.416/MENKES/IX/1990 ditegaskan bahwa air bersih adalah air yang dapat digunakan untuk keperluan sehari-hari dan yang kualitasnya memenuhi syarat kesejahteraan untuk diminum. Air bersih dapat dicirikan dengan tampilan yang jernih, tidak berwarna, tidak berbau, dan rasanya tawar. Pentingnya air bagi kehidupan masyarakat ini mendorong pemerintah untuk membuat program pemenuhan kebutuhan air minum di wilayah pinggiran kota dan pedesaan yang tidak terjangkau oleh Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) bernama PAMSIMAS. 1.1.2.Arti Penting Program PAMSIMAS Program Pamsimas I yang dimulai pada Tahun 2008 sampai dengan Tahun 2012 dan Pamsimas II dari Tahun 2013 sampai dengan Tahun 2015 telah berhasil meningkatkan jumlah warga miskin perdesaan dan pinggiran kota yang dapat mengakses pelayanan air minum dan sanitasi, serta meningkatkan nilai dan perilaku hidup bersih dan sehat di sekitar 12.000 desa yang tersebar di 233 kabupaten/kota. Untuk terus meningkatkan akses penduduk perdesaan dan pinggiran kota terhadap fasilitas air minum dan sanitasi dalam rangka pencapaian target Akses Universal Air Minum dan Sanitasi Tahun 2019, Program Pamsimas dilanjutkan pada Tahun 2016 sampai dengan Tahun 2019 khusus untuk desa-desa di Kabupaten. Program Pamsimas III dilaksanakan untuk mendukung dua agenda nasional untuk meningkatkan cakupan penduduk terhadap pelayanan

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 3 air minum dan sanitasi yang layak dan berkelanjutan, yaitu (1) 100- 100, yaitu 100% akses air minum dan 100% akses sanitasi, dan (2) Sanitasi Total Berbasis Masyarakat. Sebagai pelayanan publik yang mendasar, berdasarkan UndangUndang No. 23 Tahun 2014 tentang Pemerintahan Daerah, pelayanan air minum dan sanitasi telah menjadi urusan wajib Pemerintah Daerah. Untuk mendukung kapasitas Pemerintah Daerah dalam menyediakan layanan air minum dan sanitasi yang memenuhi Standar Pelayanan Minimal (SPM), Program Pamsimas berperan dalam menyediakan dukungan finansial baik untuk investasi fisik dalam bentuk sarana dan prasarana, maupun investasi non-fisik dalam bentuk manajemen, dukungan teknis, dan pengembangan kapasitas. Program Pamsimas dilaksanakan dengan pendekatan berbasis masyarakat melalui keterlibatan masyarakat (perempuan dan laki-laki, kaya dan miskin, dan lain-lain) dan pendekatan yang tanggap terhadap kebutuhan masyarakat (demand responsive approach). Kedua pendekatan tersebut dilakukan melalui proses pemberdayaan masyarakat untuk menumbuhkan prakarsa, inisiatif, dan partisipasi aktif masyarakat dalam memutuskan, merencanakan, menyiapkan, melaksanakan, mengoperasikan dan memelihara sarana yang telah dibangun, serta melanjutkan kegiatan peningkatan derajat kesehatan di masyarakat termasuk di lingkungan sekolah. Ruang lingkup Program Pamsimas mencakup lima komponen program: 1. Pemberdayaan masyarakat dan pengembangan kelembagaan daerah dan desa; 2. Peningkatan perilaku higienis dan pelayanan sanitasi; 3. Penyediaan sarana air minum dan sanitasi umum; 4. Hibah Insentif; dan, 5. Dukungan teknis dan manajemen pelaksanaan program. Percepatan pencapaian akses universal air minum dan sanitasi tahun 2019 membutuhkan upaya bersama dari pemerintah pusat sampai dengan pemerintah desa dan masyarakat, termasuk donor dan swasta (CSR). Pamsimas menjadi program air minum dan sanitasi yang dapat

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 4 digunakan oleh berbagai pemangku kepentingan untuk menjadi program bersama dalam rangka pencapaian akses universal air minum dan sanitasi di perdesaan pada tahun 2019. Pemerintah Kabupaten Blora mempunyai permasalahan terhadap ketersediaan dan akses terhadap sumber air minum yang aman. Pemerintah propinsi maupun kabupaten telah menempatkan permasalahan ini sebagai permasalahan yang strategis dalam rencana pembangunan maupun rencana kerja daerah. Pemerintah Kabupaten Blora dalam Rencana Kerja Pemerintah Daerah (RKPD) 2023 menyatakan bahwa kondisi capaian akses air minum layak tahun 2021 mengalami sedikit peningkatan menjadi 90% dari kondisi tahun 2020 yang sebesar 89%. Pemerintah Kabupaten Blora juga telah melakukan upaya penyediaan air bersih melalui Program Penyediaan Air Minum (PAMSIMAS) Berbasis Masyarakat. PAMSIMAS bertujuan untuk meningkatkan penggunaan sarana air dan sanitasi, serta meningkatkan perilaku hidup bersih, dengan memperluas dan mengarusutamakan pendekatan berbasis masyarakat. Proyek ini memberikan hibah langsung kepada masyarakat untuk infrastruktur air dan sanitasi lokal dan bantuan teknis untuk meningkatkan peran masyarakat melalui peningkatan kapasitas, perencanaan, pengadaan dan pengelolaan, termasuk pemantauan masyarakat dengan sistem pemantauan berbasis web dan seluler. Namun demikian capaian akses air minum yang aman masih rendah sehingga perlu pemicuan yang intensif. Lebih lanjut, pemerintah Kabupaten Blora juga menargetkan capaian persentase penduduk mengakses air minum layak dan aman sebesar 93% di tahun 2023. Selain itu, pemerintah Kabupaten Blora juga mempunyai target indeks kualitas air sebesar 54,44 pada tahun 2023, yang mana perlu tindakan lanjut dalam bentuk riset maupun pengembangan teknologi untuk bisa mewujudkannya. Dalam rangka ikut mendukung dan menyukseskan program pembangunan Kabupaten Blora sesuai dengan visi dan misi Bupati Blora, yaitu Sesarengan Mbangun Blora Unggul dan Berdaya Saing melalui tagline “Dalane Dadi Alus,

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 5 Banyune Mili Terus”, maka perlu suatu kajian yang bisa meningkatkan kualitas air. Selain daripada itu, skema kajian ini diharapkan dapat mewujudkan pemerataan kualitas sarana dan prasarana wilayah dan pelestarian lingkungan hidup dengan memastikan ketersediaan infrastruktur air bersih melalui penyediaan air minum layak dan aman. Salah satu desa di Kabupaten Blora yang menerapkan program PAMSIMAS dalam pengelolaan air bersihnya adalah Desa Kapuan, Kecamatan Cepu. Saat ini, program PAMSIMAS di desa tersebut mempunyai kapasitas layanan yang tercatat pada bulan Agustus 2023 adalah 599 pengguna aktif pribadi dengan total 310 m3 /hari dan sekitar 33 pengguna fasilitas umum. Sumber air yang digunakan adalah sumber air tanah yang disedot menggunakan pompa submersible kemudian dialirkan ke dua tandon penampung dengan kapasitas total 18 m3 . Jenis filter saat ini/eksisting yang digunakan adalah filter fisik filter jenis saringan pasir cepat (SPC), yaitu air dialirkan dengan jalan menyaring air baku melewati lapisan kerikil terlebih dahulu baru kemudian melewati lapisan pasir. Filter tersebut merupakan bantuan dari program Hibah Intensif Desa Menuju Air Minum Aman (HID MAMA) tahun 2015. Saringan pasir cepat digunakan untuk menghilangkan zat – zat padat tersuspensi, warna, bau, dan bakteri yang terdapat dalam air. Sebagai media filternya digunakan material butiran dengan berbagai ukuran/gradasi dan air yang akan disaring diendapkan lebih dahulu dalam proses sedimentasi dengan atau tanpa koagulan. Prinsip SPC adalah melewatkan air melalui filter dengan urutan dari gradasi terbesar/terkasar ke yang paling kecil/halus. Filter tersebut tidak dapat menghilangkan bakteri secara sempurna. Oleh karena itu, perlu perbaikan dan atau pengembangan filter yang ada, semisal dengan cara kombinasi dengan jenis filter lain untuk meminalkan kekurangan filter yang ada sekaligus bisa memperbaiki kualitas air hasil filter.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 6 Gambar 1.1. Filter Program PAMSIMAS “Tirto Aji” Desa Kapuan, Kecamatan Cepu, Kabupaten Blora 1.1.3.Teknologi Microbubble Generator (MBG) Microbubble adalah gelembung-gelembung berukuran mikro. Menurut The American Heritage Dictionary of the English language: Fourth edition (2000), pengertian microbubble adalah gelembung udara yang berukuran mikro yang dapat tersuspensi secara merata pada cairan. Dalam penelitian-penelitian yang telah dilangsungkan, terdapat beberapa definisi berbeda dari microbubble. Ohnari (2002) medefinisikan microbubble sebagai gelembung yang ukurannya kurang dari 10 μm. Kemudian Sadatomi dkk (2005), mendefinisikan microbubble sebagai gelembung berukuran ≤ 200 μm. Sedangkan Terasaka (2011) mendefinisikan microbubble adalah gelembung kecil yang memiliki diameter 10-60 μm. Microbubble Generator adalah perangkat yang digunakan untuk menghasilkan gelembung-gelembung berukuran mikro. Di dalam perangkat ini, terjadi proses timbulnya

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 7 gelembung dalam aliran cairan. Dari proses-proses ini, microbubble generator diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok. Salah satu cara meningkatkan suplai oksigen dengan menggunakan teknologi terbaru dan ramah lingkungan yaitu microbubble generator (MBG). Microbubble generator dibandingkan dengan teknologi lainnya, lebih mudah dibangun dan memiliki kapasitas penjernihan air yang lebih tinggi. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini semakin pesat, pengembangan teknologi alternatif atau terbarukan meningkat dengan laju perkembangan teknologi yang cepat. Di antara berbagai aplikasi teknologi yang sedang dipertimbangkan di pusat-pusat penelitian di negara industri seperti Jepang menciptakan alat seperti microbubble yang merupakan gelembung udara berbahan dasar air dengan diameter kurang dari 200 μm. Karena ukurannya yang kecil, gelembung mikro, yang sering mengandung oksigen dan udara, dapat bertahan di dalam air untuk waktu yang lama, yang meningkatkan difusi udara ke dalam cairan. Microbubble dapat dibuat menggunakan berbagai teknik, masing- masing dengan sifat uniknya sendiri. Teknik tersebut antara lain spherical body dalam dua tabung air mengalir, porous plate (PP), generator gelembung tipe tabung ventury, dan generator microbubble electrolity. Penerapan teknologi microbubble telah meningkat di berbagai sektor industri. Alat ini digunakan dalam industri perikanan untuk menaikkan kadar oksigen di tambak atau tambak. Meningkatkan kualitas air yang telah tercemar limbah industri merupakan keuntungan tambahan. Dengan memasukkan gelembung melalui sirkulasi darah, teknologi microbubble sekarang digunakan di bidang medis untuk mendiagnosis luka yang disebabkan oleh kanker. Untuk meningkatkan efisiensi pergerakan kapal, MBG menggunakan proses elektrolisis digunakan untuk mengurangi dampak gesekan antara dinding lambung kapal dan air laut. MBG telah diadopsi secara luas dalam masyarakat modern dan sekarang diletakkan di bak mandi di kamar mandi karena gelembung kecil yang dihasilkannya dapat

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 8 mencapai permukaan kulit dan menggosok kulit secara efektif tanpa perlu sabun. Pada akhir - akhir ini, teknologi untuk meningkatkan suplai oksigen di dalam air (teknologi microbubble generator/MBG) mendapat perhatian cukup besar. Upaya peningkatkan kandungan oksigen terlarut (dissolved oxygen/DO) di dalam air sangat efektif untuk meningkatkan kualitas air. Gelembung berukuran mikron (microbubble) yang dihasilkan oleh MBG, mempunyai karakteristik yang sangat unik, diantaranya adalah mempunyai velocity rising time yang sangat rendah. Sehingga waktu tinggal lebih lama di dalam air dan laju kelarutan ke dalam cairan yang tinggi. Disamping itu, dibandingkan dengan gas lain yang ada di udara, oksigen mepunyai karakteristik mudah larut di dalam air, karena bisa diikat secara fisis oleh atom-atom hidrogen dalam molekul air dengan adanya jembatan hidrogen. Karakteristik ini sangat bermanfaat bagi peningkatan kualitas perairan karena mampu meningkatkan suplai oksigen lebih maksimal di dalam air. Hasil penelitian yang dilakukan Hitachi Research Laboratory pada tahun 2013, menunjukkan penggunaan microbubble pada proses pengolahan air dapat mengurangi biaya operasi sebesar 20% bila proses menggunakan millibubble. Microbubble Generator (MBG) sebagai aerator telah dikembangkan penggunaannya. MBG merupakan alat yang dapat menghasilkan gelembung berukuran mikro yang berguna untuk meningkatkan jumlah DO di dalam air. 1.2. PERUMUSAN MASALAH Berdasarkan uraian latar belakang tersebut, maka rumusan masalah penelitian ini adalah : bagaimana pengaruh penerapan Microbubble Generator (MBG) terhadap kualitas air pada program PAMSIMAS ?

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 9 1.3. MAKSUD DAN TUJUAN Maksud kegiatan ini adalah adalah teridentifikasinya kandungankandungan penting air bersih hasil program PAMSIMAS serta meningkatnya kualitas air bersih terutama kandungan oksigen yang terdapat dalam air. Sedangkan tujuan kegiatan adalah : 1. Melakukan pengujian air sebelum dan sesudah melewati filter eksisting 2. Melakukan pengujian air sesudah penerapan MBG 3. Melakukan analisis perbandingan air hasil filter eksisting dan air hasil penerapan MBG 4. Adapun tujuan khusus dari penelitian ini adalah untuk mengetahui performa MBG tipe swirl sebagai aerator termasuk di dalamnya adalah karakteristik pelarutan oksigen ke dalam aerasi air sebagai tolok ukur kualitas air. Manfaat kegiatan ini adalah membantu Pemerintah Kabupaten Blora dalam meningkatkan indeks kualitas air sesuai dengan rencana kerja pemerintah daerah. Sedangkan sasaran khusus kegiatan kajian ini adalah untuk memberikan dasar pertimbangan penerapan teknologi tepat guna berbasis hasil penelitian yang : secara teknik dapat diterapkan (technically applicable), secara ekonomis menguntungkan (economically feasible), dapat diterima masyarakat (socially acceptable), dan ramah terhadap lingkungan (environmentally sound) sedemikan sehingga membantu peningkatan akses masyarakat terhadap air bersih yang aman. 1.4. RUANG LINGKUP 1. Air yang dimaksud adalah air untuk Keperluan Higiene dan Sanitasi yaitu air yang digunakan untuk keperluan higiene perorangan dan/atau rumah tangga (Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 2 Tahun 2023 Tentang Peraturan Pelaksanaan Peraturan Pemerintah Nomor 66 Tahun 2014 Tentang Kesehatan Lingkungan)

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 10 2. Sampel air yang digunakan berupa air yang bersumber dari air tanah dan air sungai Bengawan Solo yang berlokasi di Desa Kentong dan Desa Nglanjuk Kecamatan Cepu Kabupaten Blora. 3. Parameter air yang akan diuji sesuai ketentuan PERMENKES RI No. 2 Tahun 2023 untuk penggunaan sebagai air higiene dan sanitasi.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 11 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. AIR BERSIH 2.1.1.Jenis-Jenis Air Bersih Pengertian air bersih menurut Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No.416/Menkes/PER/IX/1990 adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari dan dapat diminum setelah dimasak. Pengertian lain mengenai air minum menurut Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No.907/MENKES/SK/VII/2002 adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan (bakteriologis, kimiawi, radioaktif, dan fisik) dan dapat langsung diminum (Permenkes RI No.416/Menkes/PER/IX/1990). Sedangkan berdasarkan peraturan terbaru yaitu Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 2 Tahun 2023 Tentang Peraturan Pelaksanaan Peraturan Pemerintah Nomor 66 Tahun 2014 Tentang Kesehatan Lingkungan, jenis-jenis air bersih adalah : 1. Air Minum adalah air yang melalui pengolahan atau tanpa pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. 2. Air untuk Keperluan Higiene dan Sanitasi adalah air yang digunakan untuk keperluan higiene perorangan dan/atau rumah tangga. 3. Air Kolam Renang adalah air yang telah diolah yang dilengkapi dengan fasilitas kenyamanan dan pengamanan berupa konstruksi kolam baik yang terletak di dalam maupun di luar bangunan yang digunakan untuk berenang, rekreasi, atau olahraga air lainnya. 4. Air Solus Per Aqua yang selanjutnya disebut Air SPA adalah air yang digunakan untuk terapi dengan karakteristik tertentu yang kualitasnya dapat diperoleh dengan cara pengolahan maupun alami. 5. Air Pemandian Umum adalah air alam tanpa pengolahan terlebih dahulu yang digunakan untuk kegiatan mandi, relaksasi, rekreasi, atau olahraga, dan dilengkapi dengan fasilitas lainnya.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 12 2.1.2.Komponen Baku Mutu Komponen dalam baku mutu meliputi : 1. Komponen fisik, Komponen fisik dinyatakan oleh parameter fisik air seperti : bau, rasa, warna, kekeruhan, suhu, zat padat (terlarut, suspensi, dan total). Parameter fisik ini biasanya memberi dampak secara estetika, seperti air yang kita minum harus tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna, dan tidak keruh. 2. Komponen kimiawi Komponen kimiawi dinyatakan oleh parameter kimia air, merupakan zat terlarut seperti garam – garam, molekul, atau ion atau berbentuk koloid, dispersi halus atau endapan dan digolongkan menjadi : a) Kimia Anorganik seperti : pH, logam dan logam berat, kesadahan, barium, fluorida, klorida, sulfat, sulfida, hidrogen sulfida, nitrogen (ammonia, nitrit, nitrat), dll b) Kimia Organik. Pada umumnya keberadaan zat organik di dalam air adalah disebabkan adanya pencemaran air seperti dari : pupuk, pestisida, insektisida, fungisida, pelarut organik, minyak, limbah pabrik, yang berarti tidak secara alamiah terdapat dalam air. 3. Komponen mikrobiologi Digolongkan menjadi : protozoa, bakteri, virus, cacing, jamur. Mikroorganisme tersebut ada yang mempunyai dampak terhadap kesehatan yaitu jenis patogenik, dalam hal ini penyakit dimana air sebagai media perantara (water born diseases), seperti kholera, tipus, disentri, diare, demam, penyakit cacing, dll. 4. Komponen radioaktivitas Sumber komponen radioaktif adalah : - secara alami : sinar kosmik, batuan, dan tanah - aktivitas manusia Air untuk keperluan higiene dan sanitasi mempunyai standar baku mutu sebagai berikut (PERMENKES RI No. 2 Tahun 2023 Tentang

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 13 Peraturan Pelaksanaan Peraturan Pemerintah Nomor 66 Tahun 2014 Tentang Kesehatan Lingkungan): 1. Standar Baku Mutu Kesehatan Lingkungan Air untuk Keperluan Higiene dan Sanitasi adalah air yang digunakan untuk keperluan higiene perorangan dan/atau rumah tangga. Penerapan Standar Baku Mutu Kesehatan Lingkungan (SBMKL) media Air untuk Keperluan Higiene dan Sanitasi diperuntukkan bagi rumah tangga tangga mengakses secara mandiri atau yang memiliki sumber air sendiri untuk keperluan sehari-hari. Tabel 2.1. Parameter untuk keperluan higiene dan sanitasi (Sumber : PERMENKES RI No. 2 Tahun 2023) 2. Persyaratan Kesehatan : persyaratan kesehatan air untuk Keperluan Higiene dan Sanitasi terdiri atas : 1) Air dalam keadaan terlindung. Air dikatakan dalam keadaan terlindung apabila : a. Bebas dari kemungkinan kontamlnasi mikrobiologi, fisik, kimla (bahan berbahaya dan beracun, dan atau limbah B3) b. Sumber sarana dan transportasi air terlindungi (akses layak) sampal dengan tltik rumah tangga. Jika air bersumber dari

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 14 sarana air perpipaan tidak boleh ada koneksi silang dengan plpa air limbah di bawah permukaan tanah. Sedangkan jika air bersumber dari sarana non perpipaan, sarana terlindung dari sumber kontaminasi limbah domestik maupun industri. c. Lokasi sarana air mlnum berada di dalam rumah atau halaman rumah. d. Air tersedia setiap saat. 2) Pengolahan, pewadahan, dan penyajian harus memenuhi prinsip higiene dan sanitasi. Pengolahan, pewadahan, dan penyajian dikatakan memenuhi prinsip higiene dan sanitasi jlka menggunakan wadah penampung air yang dibersihkan secara berkala; dan melakukan pengolahan air secara kimia dengan menggunakan jenis dan dosis bahan kimia yang tepat. Jlka menggunakan kontainer sebagal penampung air harus dibersihkan secara berkala mininum 1 kali dalam seminggu 2.1.3.Parameter Kualitas Air Dikutip dari Purnamasari, D. E., (2017), beberapa karakteristik atau indikator kualitas air yang disarankan untuk dianalisis sehubungan pemanfaatan sumberdaya air untuk berbagai keperluan, antara lain parameter fisika dan kimia. Parameter fisik yaitu suhu dan TSS (total suspended solid) sedangkan parameter kimia yaitu COD (chemical oxygen demand), BOD (biological oxygen demand), DO (chemical oxygen demand), pH, Nitrogen (N) dan Phospat (P). Parameter kualitas air selanjutnya akan dianalisis menggunakan alat yang sesuai untuk pengujian pada masing-masing parameter. 1) Suhu Suhu memegang peranan penting dalam siklus materi yang akan mempengaruhi sifat fisik kimia dan biologi perairan. Suhu berpengaruh terhadap kelarutan oksigen dalam air, proses metabolisme dan reaksi-reaksi kimia dalam perairan. Kenaikan suhu dalam perairan dapat meningkatkan metabolisme tubuh organisme termasuk bakteri pengurai, sehingga proses dekomposisi bahan

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 15 organik juga meningkat. Proses ini menyebabkan kebutuhan akan oksigen terlarut menjadi tinggi yang selanjutnya kandungan oksigen terlarut di dalam air menjadi menurun. Suhu sangat berpengaruh terhadap proses-proses yang terjadi dalam badan air. Suhu air buangan kebanyakan lebih tinggi daripada suhu badan air. Hal ini erat hubungannya dengan proses biodegradasi. Pengamatan suhu dimaksudkan untuk mengetahui kondisi perairan dan interaksi antara suhu dengan aspek kesehatan habitat dan biota air lainnya. Kenaikan suhu air akan menimbulkan beberapa akibat sebagai berikut: (1) jumlah oksigen terlarut di dalam air menurun. (2) kecepatan reaksi kimia meningkat. (3) kehidupan ikan dan hewan air lainnya terganggu.(4) jika batas suhu yang mematikan terlampaui, ikan dan hewan air lainnya akan mati. 2) TSS (Total Suspended Solids) TSS adalah zat padat yang dapat menimbulkan berkurangnya oksigen dalam air. Analisis zat padat dalam air sangat penting bagi penentuan komponen-komponen air. Kandungan TSS memiliki hubungan yang erat dengan kecerahan perairan. Keberadaan padatan tersuspensi dapat menghalangi penetrasi cahaya yang masuk ke perairan sehingga hubungan antara TSS dan kecerahan perairan berbanding terbalik. Penentuan zat padat tersuspensi (TSS) berguna untuk mengetahui kekuatan pencemaran air limbah domestik, dan juga berguna untuk penentuan efisiensi unit pengolahan air. Air buangan industri mengandung jumlah padatan tersuspensi dalam jumlah padatan yang sangat bervariasi, tergantung dari jenis industrinya. Air buangan dari industri fermentasi dari industri tekstil sering mengandung padatan tersuspensi dalam jumlah relative tinggi. Seperti halnya padatan terendap, padatan tersuspensi akan mengurangi penetrasi sinar/cahaya ke dalam air sehingga mempengaruhi regenerasi oksigen secara fotosintesis.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 16 3) COD (Chemical Oxygen Demand) COD merupakan jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengurai seluruh bahan organik yang terkandung dalam air, hal ini karena bahan organik yang ada sengaja diurai secara kimia dengan menggunakan oksidator kuat kalium bikromat pada kondisi asam dan panas dengan katalisator perak sulfat sehingga segala macam bahan organik baik yang mudah diurai maupun yang kompleks dan sulit diurai akan teroksidasi. COD dapat menunjukkan jumlah oksigen yang dibutuhkan dalam mengoksidasi bahan organik secara kimiawi, baik bahan organik yang dapat didegradasi secara biologis maupun yang sukar didegradasi secara biologis. Nilai COD selalu lebih besar dari BOD, COD menggambarkan jumlah total bahan organik yang ada. Nilai COD air disungai dapat menunjukkan banyaknya pencemar organik yang ada dalam air sungai. 4) BOD (Biological Oxygen Demand) BOD atau Kebutuhan Oksigen Biologis (KOB) adalah suatu analisis empiris yang mencoba mendekati secara global proses-proses mikrobiologis yang benar-benar terjadi di dalam air. Angka BOD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk menguraikan (mengoksidasikan) hampir semua zat organik yang terlarut dan sebagai zat-zat organik yang tersuspensi dalam air. Kandungan BOD dalam air ditentukan berdasarkan selisih oksigen terlarut sebelum dan sesudah pengeraman selama 5x24 jam pada suhu 20oC. BOD digunakan sebagai indikator terjadinya pencemaran dalam suatu perairan. Nilai BOD suatu perairan tinggi menunjukkan bahwa perairan tersebut sudah tercemar. 5) DO (Dissolved Oxygen) DO atau oksigen terlarut adalah banyaknya oksigen yang terkandung dalam air dan diukur dalam satuan milligram per liter. Oksigen terlarut ini dipergunakan sebagai tanda derajat atau tingkat kekotoran limbah yang ada. Semakin besar oksigen terlarut menunjukkan tingkat kekotoran limbah yang semakin kecil. Jadi

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 17 ukuran DO berbanding terbalik dengan BOD. Konsentrasi DO dapat menjadi indikator adanya pencemar organik. Oksigen yang terlarut (DO) dalam air sangat dibutuhkan untuk mendukung kehidupan organisme akuatik. Sumber utama DO adalah fotosintesis. Oksigen terlarut dalam air berasal dari proses fotosintesa, difusi udara dan turbulensi. Oksigen yang terlarut dalam air diperlukan organisme perairan untuk respirasi dan metabolisme sehingga oksigen terlarut menjadi sangat penting bagi kelangsungan hidup organisme perairan. Oksigen terlarut juga dibutuhkan oleh bakteri dalam proses penguraian untuk mendegradasi beban masukan yang berupa bahan organik. Dimana semakin tinggi kandungan bahan organik dalam perairan maka kebutuhan oksigen terlarut dalam proses dekomposisi oleh bakteri juga semakin meningkat sehingga akan menurunkan kandungan oksigen terlarut dalam perairan. 6) Derajat Keasaman (pH) Derajat keasaman merupakan gambaran jumlah atau aktivitas ion hydrogen dalam perairan. Secara umum nilai pH menggambarkan seberapa besar tingkat keasaman atau kebasaan suatu perairan. Perairan dengan nilai pH = 7 adalah netral, pH < 7 dikatakan kondisi perairan bersifat asam, sedangkan pH > 7 dikatakan kondisi perairan bersifat basa. Adanya karbonat, bikarbonat dan hidroksida akan menaikkan kebasaan air, sementara adanya asam-asam mineral bebas dan asam karbonat menaikkan keasaman suatu perairan. Limbah buangan industri dan rumah tangga dapat mempengaruhi nilai pH perairan. Nilai pH dapat mempengaruhi spesiasi senyawa kimia dan toksisitas dari unsur-unsur renik yang terdapat di perairan, sebagai contoh H2S yang bersifat toksik banyak ditemui di perairan tercemar dan perairan dengan nilai pH rendah. 7) Nitrogen Sebagian besar nitrogen yang ditemukan dalam air permukaan adalah hasil dari drainase tanah dan air limbah domestik. Air limbah

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 18 domestik yang merupakan sumber utama nitrogen berasal dari air limbah feses, urin dan sisa makanan. Besarnya kontribusi per kapita berkisar antara 8–12 lb nitrogen/tahun. Nitrogen ini ditemukan dalam bentuk organik (40%) dan amonia (NH4+) sebesar 60%. Nitrat adalah bentuk senyawa yang stabil dan keberadaannya berasal dari buangan pertanian, pupuk, kotoran hewan, manusia, dan sebagainya Nitrat pada konsentrasi tinggi dapat menstimulasi pertumbuhan ganggang yang tidak terbatas, sehingga air kekurangan oksigen terlarut yang bisa menyebabkan kematian ikan. Amoniak merupakan senyawa nitrogen yang berubah menjadi ion NH4 pada pH rendah. Amoniak berasal dari limbah domestik dan limbah pakan ikan. Ammonia di perairan waduk dapat berasal dari nitrogen organik dan nitrogen anorganik yang terdapat dalam tanah dan air berasal dari dekomposisi bahan organik oleh mikroba dan jamur. Selain itu, amoniak juga berasal dari denitrifikasi pada dekomposisi limbah oleh mikroba pada kondisi anaerob. 8) Fosfat Keberadaan fosfor dalam perairan adalah sangat penting terutama berfungsi dalam pembentukan protein dan metabolisme bagi organisme. Fosfor juga berguna di dalam transfer energi didalam sel misalnya adenosine trifosfate (ATP) dan adenosine difosfate (ADP). Fosfat berasal dari deterjen dalam limbah cair dan pestisida serta insektisida dari lahan pertanian. Fosfat terdapat dalam air alam atau air limbah sebagai senyawa ortofosfat, polifosfat dan fosfat organis. Setiap senyawa fosfat tersebut terdapat dalam bentuk terlarut, tersuspensi atau terikat di dalam sel organisme dalam air. Di daerah pertanian ortofosfat berasal dari bahan pupuk yang masuk ke dalam sungai melalui drainase dan aliran air hujan. Polifosfat dapat memasuki sungai melalui air buangan penduduk dan industri yang menggunakan bahan detergen yang mengandung fosfat, seperti industri pencucian, industri logam dan sebagainya. Fosfat organis terdapat dalam air buangan penduduk (tinja) dan sisa makanan. Kadar fosfat (PO4) dalam perairan alami umumnya berkisar antara 0,005-

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 19 0,02 ppm. Kadar fosfat melebihi 0,1 ppm, tergolong perairan yang eutrof. 2.2. FILTRASI Filtrasi adalah suatu proses pemisahan zat padat dari fluida dengan menggunakan suatu medium berpori untuk menghilangkan sebanyak mungkin zat padat halus yang tersuspensi dan koloid. Pada pengolahan air minum, filtrasi digunakan untuk menyaring air hasil dari proses koagulasi-flokulasi-sedimentasi sehingga dihasilkan air dengan kualitas tinggi. Filtrasi merupakan proses penghilangan partikel-partikel atau flok-flok halus yang lolos dari unit sedimentasi, dimana partikel-partikel tersebut akan tertahan pada media penyaring selama air melewati media tersebut. Filtrasi diperlukan untuk penyempurnaan penurunan kadar kontaminan seperti bakteri, warna, bau, dan rasa, sehingga diperoleh air bersih yang memenuhi standar kualitas air minum (Asmadi, dkk, 2011). Tipe filtrasi berdasarkan pada kapasitas produksi air yang terolah, dibedakan menjadi dua yaitu filter pasir cepat dan lambat : 1) Filter pasir cepat (rapid sand filter) : adalah filter yang mempunyai kecepatan filtrasi cepat, berkisar 4-21 jam. Kecepatan aliran air lebih besar karena ukuran media pasir lebih besar. Filter ini selalu di dahului dengan proses koagulasi – flokulasi dan pengendapan untuk memisahkan padatan tersuspensi. Kekeruan filter pasir cepat berkisar 5 NTU – 10 NTU (Neophelometri Turbidity Unit), efisiensi penurunannya dapat mencapai 90% - 98%. 2) Filter pasir lambat (slow sand filter). Filter pasir lambat merupakan penyaringan partikel yang tidak didahului proses pengolahan kimiawi (koagulasi). Kecepatan aliran dalam media filter ini kecil karena ukuran media pasir lebih kecil. Saringan pasir lambat menyerupai penyaringan air secara alami, kecepatan yang lebih lambat ini disebabkan ukuran pasir lebih kecil (effective size 0,15 – 0,35). Beberapa parameter yang membedakan Saringan Pasir Cepat dan Saringan Pasir Lambat, seperti terihat pada Gambar 2.1

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 20 Gambar 2.1. Perbedaan SPC dan SPL (Sumber : Schulz, C.R. and Okun, D.A. (1984). Surface Water Treatment for Communities in Developing Countries. John Wiley and Sons, NewYork) 2.3. MICROBUBBLE Microbubble, adalah gelembung-gelembung berukuran mikro. Menurut The American Heritage Dictionary of the English language: Fourth edition (2000), pengertian microbubble adalah gelembung udara yang berukuran mikro yang dapat tersuspensi secara merata pada cairan. Dalam penelitian-penelitian yang telah dilangsungkan, terdapat beberapa definisi berbeda dari microbubble. Ohnari (2002) medefinisikan microbubble sebagai gelembung yang ukurannya kurang dari 10 μm. Kemudian Sadatomi dkk (2005), mendefinisikan microbubble sebagai gelembung berukuran ≤ 200 μm. Sedangkan Terasaka (2011) mendefinisikan microbubble adalah gelembung kecil yang memiliki diameter 10-60 μm. Peneliti dalam bidang yang berbeda pun juga memiliki pendefinisian yang berbeda untuk microbubble. Peneliti pada bidang bioactivity membatasi ukuran microbubble pada 10-40 μm. Peneliti

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 21 bidang fluid physics, membatasi ukuran microbubble pada 100 μm. (Hideki Tsuge, 2014). Microbubble memiliki karakteristik-karakteristik tertentu yang menjadi pembeda dengan gelembung-gelembung pada umumnya. Hideki Tsuge (2014) menyatakan microbubble memiliki beberapa karakteristik seperti berikut : 1. Rising Velocity Rising velocity adalah kecepatan bubble ketika bergerak naik ke atas menuju permukaan cairan. Microbubble memiliki rising velocity yang lambat. Dampak dari lambatnya microbubble sampai dan pecah di permukaan ini adalah efektifnya proses diffusi oksigen yang dibawa oleh gelembung kepada cairan yang mengelilinginya karena memiliki waktu yang lebih lama. Hal ini akan menyebabkan kadar oksigen dalam cairan yang ditinjau menjadi tinggi, dan akan berdampak positif kepada cairan apapun yang memerlukan kadar oksigen yang cukup. Penelitian ini juga memanfaatkan kondisi ini untuk menjaga optimalnya proses pengolahan limbah oleh bakteri aerob, yang memerlukan oksigen terlarut. 2. Internal Pressure Internal Pressure adalah tekanan yang ada di dalam bubble. Karakteristik ini memiliki hubungan dengan ukuran microbubble yang kecil. Kecilnya ukuran gelembung pada microbubble membuat tekanan yang ada di dalam gelembung menjadi semakin besar. Tekanan yang besar ini membuat beda tekanan antara massa gas di dalam gelembung dan cairan sekitar gelembung menjadi bertambah besar juga. Hal ini mengakibatkan gas yang ada di dalam gelembung mejadi lebih mudah larut ke dalam cairan di sekitarnya. 3. Interfacial Area Interfacial area adalah besaran yang menyatakan rasio antara luas permukaaan dengan volume benda, dan dalam hal ini adalah gelembung. Microbubble yang memiliki ukuran kecil, akan memiliki interfacial area yang lebih besar daripada gelembung-gelembung yang berukuran lebih besar. Hal ini dikarenakan hubungan antara interfacial area dan diameter gelembung yang berbanding terbalik.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 22 4. Gas Dissolution Gass dissolution adalah peristiwa larutnya gas di dalam cairan yang mengelilinginya di dalam gelembung. Hal ini erat kaitannya dengan peristiwa transfer massa gas ke dalam cairan. Transfer massa gas ke dalam cairan dapat dievaluasi melalui besaran koefisien perpindahan massa antara fasa gas dan cairan. Khuntia dkk (2013) menyatakan bahwa perpindahan massa antara fasa gas dan cairan dapat digambarkan sebagai berikut. Gambar 2.2. Skema Transfer Massa (Khuntia, 2013) 2.4. MICROBUBBLE GENERATOR Microbubble Generator adalah perangkat yang digunakan untuk menghasilkan gelembung-gelembung berukuran mikro. Di dalam perangkat ini, terjadi proses timbulnya gelembung dalam aliran cairan. Dari proses-proses ini, microbubble generator diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok. Berikut adalah 3 jenis utama microbubble generator menurut Pan Li (2006). 1. Pressurization Type Pressurization type adalah tipe microbubble generator yang memiliki proses terbentuknya microbubble berdasarkan pada hukum Henry. Hukum ini menyatakan bahwa konsentrasi kandungan dari gas terlarut dalam air pada kondisi saturasi sebanding dengan tekanan parsial gas terlarut di atas air pada kondisi temperatur tertentu dan tidak terjadi reaksi kimia antara gas dan air.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 23 Air bertekanan akan jenuh bersama dengan gas, kemudian diinjeksikan ke suatu ruang yang memiliki tekanan lebih rendah melalui nozzle. Tekanan lebih rendah dalam hal ini adalah atmospheric. Dalam proses ini, akan terjadi penurunan tekanan tibatiba atau pressure drop. Pressure drop inilah yang menghasilkan microbubble. 2. Cavitation Type Kavitasi adalah fenomena berubahnya fasa cair menjadi gas akibat terjadinya penurunan tekanan hingga melewati tekanan jenuhnya. Fenomena ini kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan bubble di dalam aliran. Untuk bisa menghasilkan gelembung udara, makan suatu aliran cairan harus diturunkan tekanannya. Salah satu perangkat untuk menurunkan tekanan adalah saluran venturi. Pada jenis microbubble generator jenis kavitasi ini, digunakan saluran venturi untuk meningkatkan kecepatan aliran yang di sisi lain juga menurunkan tekanan bahkan hingga melewati tekanan jenuh. Setelah melewati venturi, gelembung yang terbentu akibat tekanan yang rendah akan mengalir Bersama cairan menuju downstream lebih lanjut. Downstream akan menyebabkan gelembung yang mulanya berukuran normal menjadi collapse dan pecah menjadi gelembunggelembung berukuran mikro. 3. Rotating Flow Type Rotating Flow dalam hal ini adalah aliran spiral dari cairan yang dimanfaatkan untuk menghisap gas. Prinsip terhisapnya gas adalah dengan turunnya tekanan pada tengah pusaran spiral aliran yang dihasilkan. Aliran spiral akan menghasilkan vortex di bagian tengah, yang kemudian bersama gaya sentrifugal yang ada akan membuat bagian tengah memiliki tekanan yang rendah. Tekanan pada bagian tengah vortex yang lebih rendah dari tekanan gas di luar aluran akan membuat gas masuk dan ikut bersala aliran spiral cairan. Microbubble akan terbentuk pada proses ini.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 24 2.5. JENIS-JENIS MICROBUBBLE GENERATOR (MBG) Menurut Sadatomi, dkk. (2005), jenis-jenis Microbubble Generator adalah sebagai berikut : 1. Spherical Body Microbubble Generator Microbubble Generator jenis ini disebut spherical body karena memang menggunakan suatu bola pejal yang ditempatkan di dalamnya. Ilustrasi bola pejal dalam microbubble generator tipe ini adalah sebagai berikut. Gambar 2.3. Spherical Body Microbubble Generator (Sadatomi dkk, 2005) Mekanisme kerja dari microbubble generator tipe ini adalah dengan memanfaatkan bola pejal yang ada di dalamnya. Bola pejal tersebut mengakibatkan adanya celah sempit antara badan bola pejal dan dinding dari microbubble generator. Celah sempit antara bola dan dinding microbubble yang akan dilewati air bertekanan dengan kecepatan tertentu ini akan membuat aliran air mengalami perubahan, baik tekanan maupun kecepatannya. Tekanan aliran air akan turun, sedangkan kecepatan air akan naik karena penyempitan aluran alir akibat adanya bola pejal di tengah pipa microbubble generator ini. Akibatnya, terjadi perbedaan tekanan antara celah sempit dengan udara di luar microbubble generator. Tekanan udara luar yang lebih besar akan membuat udara dari luar microbubble generator akan masuk melalui saluran yang disediakan. Tepat sebelum mencapai celah sempit, udara dari luar akan dilewatkan lubang-lubang kecil. Udara yang masuk ke aliran air ini selanjutnya akan terpecah menjadi gelembung-gelembung berukuran mikro.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 25 2. Bubble Jet Generator Microbubble Generator tipe ini disebut bubble jet karena pada pengoperasiannya, microbubble generator ini menggunakan pompa. Bubble Jet Microbubble Generator ini juga merupakan pengembangan dari tipe sebelumnya, spherical body microbubble generator. Pengembangan yang dilakukan terhadap tipe sebelumnya adalah pengubahan di ukuran diameter saluran tempat dihisapnya udara luar sehingga dapat masuk ke microbubble generator. Ukuran semula yang digunakan pada spherical body microbubble generator adalah 0,4 mm. Pada Bubble Jet Microbubble Generator ini, digunakan ukuran lubang hisap 1 mm. Pengubahan ukuran dan penggunaan pompa mengakibatkan udara yang masuk ke dalam aliran air menjadi lebih banyak. Untuk aplikasinya, microbubble generator jenis ini banyak digunakan dalam perikanan dan penjernihan limbah karena memiliki keuggulan disolusi oksigen dalam air sehingga mampu untuk meningkatkan tingkat kandungan oksigen dalam air secara baik. Berikut adalah ilustrasi Bubble Jet Microbubble Generator. Gambar 2.4. Bubble Jet Generator (Sadatomi dkk, 2007) 3. Multi Fluid Mixer Pengembangan yang dilakukan selanjutanya adalah microbubble generator yang menggunakan porous pipe dan orifice sebagai penghasil gelembung mikro. Mekanisme pembentukan gelembung mikro pada microbubble generator tipe ini sebenarnya mirip dengan

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 26 spherical body microubble generator. Aliran air yang memiliki tekanan dan kecepatan tertentu dilewatkan pada celah sempit, kemudian mengalami perubahan kecepatan dan tekanan, hingga kemudian bisa menghisap udara dari luar utuk masuk menghasilkan bubble pada aliran. Perbedaan mendasar antara spherical body microbubble generator dan multi fluid mixer ini adalah digantikannya bola pejal dengan orifice yang menyebabkan pengecilan luas penampang alir dari aliran air. Hal ini dilakukan karena penempatan bola pejal tepat di tengah adalah hal yang sulit dilakukan. Kemudian lubang kecil yang digunakan untuk memecah udara agar menjadi gelembung mikro saat bercampur dengan air, digantikan dengan porous pipe. Aliran yang melewati orifice akan memiliki tekanan lebih rendah dari udara luar, akan membuat udara terhisap ke dalam. Tepat sebelum bercampur dengan aliran air, udara akan melewati porous pipe, untuk selanjutnya terbentuk gelembung-gelembung berukuran mikro pada aliran air. Berikut ilustrasi Multi Fluid Mixer Microbubble Generator. Gambar 2.5. Multi Fluid Mixer (Sadatomi dkk, 2008) 2.6. APLIKASI MBG DALAM PENGOLAHAN AIR Aplikasi MBG dalam pengolahan air dikelompokkan dalam beberapa jenis (Nair, S.S., etc., 2022) : 1. Aerasi Metode pengolahan biologis yang ramah lingkungan telah menjadi pilihan pengolahan air limbah organik. Metabolisme mikroorganisme digunakan dalam pengolahan biologis seperti lumpur

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 27 aktif bio, biofilm, dan bioreaktor membran untuk mendegradasi bahan kimia berbahaya. Proses-proses ini dibatasi oleh tingginya biaya yang dikeluarkan selama aerasi, pengolahan lumpur dan masalah pengotoran membran. Aerasi atau suplai oksigen pada sistem lumpur aktif konvensional menghabiskan 50–90% total listrik IPAL dan aerator tradisional memiliki efisiensi transfer oksigen yang sangat rendah (Drewnowski et al. 2019). Microbubbles (MB) dengan waktu retensi yang lama dan efisiensi perpindahan massa gas yang tinggi kondusif bagi konservasi energi dan pengurangan biaya IPAL. Gelembung mikro memungkinkan penyebaran oksigen secara lebih efektif dalam pengolahan air limbah aerobik. Sistem aerasi baru diusulkan untuk pengolahan air limbah menggunakan MBG untuk suplai oksigen yang lebih cepat ke mikroorganisme. Pengukuran penyerapan oksigen dan kebutuhan daya berbagai aerator dievaluasi. Jadi, pengurangan biaya pengolahan aerobik secara keseluruhan diharapkan dapat dilakukan oleh MGB karena mereka membantu memperkecil ukuran tangki aerasi dan mengurangi masa tinggal air limbah (Terasaka dkk. 2011). Teknologi microbubble diyakini mendukung pengolahan air limbah aerobik biologis karena laju perpindahan massa oksigennya yang tinggi, namun hanya sedikit penelitian yang mengungkap dampak negatif teknologi microbubble pada sifat cairan campuran lumpur aktif selama aerasi microbubble. Gaya geser tinggi yang dihasilkan selama pembentukan MB diketahui memecah flok lumpur, mengurangi populasi mikroba yang tersedia untuk oksidasi bahan organik (Liu et al. 2012a). Untuk mengatasi masalah ini Budhijanto dkk. (2015) mengusulkan untuk menggabungkan MBG dengan sistem aerobik pertumbuhan terpasang. Terlihat keberhasilan penerapan MBG sebagai aerator dengan efisiensi penghilangan kebutuhan oksigen kimia terlarut (SCOD) yang lebih tinggi pada laju aliran gas yang rendah. Mereka menekankan desain dan pemilihan konfigurasi MBG yang cermat dan posisi relatifnya (jika lebih dari satu MBG digunakan) di dalam reaktor untuk menghindari penggabungan gelembung.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 28 Lei dkk. (2016) menyelidiki pengaruh aerasi microbubble pada pembentukan biofilm. Air limbah kota sintetis diolah dalam reaktor biofilm unggun tetap menggunakan gelembung mikro yang dihasilkan dari sistem membran kaca berpori Shirasu (SPG). Aerasi gelembung mikro menyebabkan pembentukan biofilm 80% lebih cepat dibandingkan dengan aerasi gelembung kasar. Peningkatan ini terkait dengan peningkatan perlekatan mikroba yang tersuspensi ke permukaan pembawa melalui gelembung mikro. Kapasitas penyisihan kebutuhan oksigen kimia (COD) berbasis area membran SPG ditemukan sebesar 6,88 kg COD/(m2 d) dengan efisiensi penyisihan COD setinggi 91,7%. Banyak penelitian juga telah dilakukan untuk mempelajari pengaruh aerasi oleh MB terhadap degradasi bahan organik, perkecambahan dan pertumbuhan benih. Perbedaan nyata dalam pertumbuhan tanaman vegetatif udara terlihat dengan MB dan aerasi makrobubble (Park & Kurata 2009). Aerasi MB juga diketahui dapat meningkatkan pertumbuhan udang putih Litopenaeus vannamei dan bioflok (Lim et al. 2021). Meskipun percobaan MB skala kecil menunjukkan intensifikasi aerasi dan kapasitas penghematan energinya, namun percobaan ini dimaksudkan untuk memperluas penelitian guna mereplikasi hasil pada skala yang lebih besar dan mengeksplorasi efisiensi proses. 2. Pemisahan fisik atau flotasi Ini adalah cara yang paling banyak digunakan untuk menghilangkan kontaminan minyak tersuspensi, padatan tersuspensi dengan kepadatan rendah dan koloid dalam pengolahan air limbah. Langkah-langkah utama menuju pemisahan adalah adsorpsi gelembung gas pada partikel tersuspensi yang membentuk agregat gelembung-partikel. Karena agregat yang terbentuk lebih ringan, maka agregat tersebut naik ke permukaan air dan kemudian dapat dipisahkan. Flotasi udara konvensional dibatasi oleh interaksi atau tumbukan gelembung-partikel sehingga hanya dapat memisahkan rentang ukuran partikel yang sempit. Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa mengurangi ukuran gelembung membantu

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 29 meningkatkan efisiensi pemisahan flotasi secara keseluruhan dengan mendorong tumbukan dan perlekatan gelembung-partikel (Moosai & Dawe 2003). Teknologi microbubble telah digunakan untuk meningkatkan proses flotasi (Vion 2007). Pengukuran eksperimental telah mendukung penerapan MB yang lebih kecil untuk meningkatkan koefisien perpindahan massa dalam proses flotasi dan aerasi (Suwartha et al. 2020). Sparger tipe pusaran yang menghasilkan gelembung kecil dalam jumlah lebih banyak, dengan kecepatan naik lebih lambat dan waktu tinggal lebih lama ternyata menguntungkan proses penangkapan flok dan transfer gas. Flotasi udara terlarut (DAF) dengan MBs dan nanobubble (NB) telah terbukti menghilangkan minyak mentah teremulsi dalam air garam. Dismulgan polimer flokulasi pada konsentrasi optimum 5 mg/L digunakan untuk destabilisasi dan flokulasi emulsi. Pengkondisian flok minyak dengan NB meningkatkan efisiensi proses penghilangan minyak. NB diyakini membentuk flok aerasi dengan melekat pada bagian dalam tetesan minyak yang terflokulasi sehingga menurunkan kepadatannya, sehingga membantu MB dalam flotasi (Etchepare dkk. 2017a). Penulis yang sama telah memperluas teknologi DAF untuk menghilangkan endapan Fe3þ dan nanopartikel Fe(OH)3. Pemisahan kontaminan dari air limbah restoran yang mengandung minyak telah dilakukan dengan flotasi udara microbubble yang baru. Dilaporkan bahwa efisiensi penghilangan minyak tertinggi dicapai ketika gelembung mikro berukuran sama dengan tetesan minyak. Efisiensi penyisihan maksimum minyak, COD, dan kekeruhan yang dicapai dengan flotasi udara microbubble masing-masing adalah 97,6%, 83,6%, dan 97,5% (Zheng dkk. 2015a, 2015b). Liu dkk. (2012b) melaporkan penerapan MB ozon yang hemat biaya dan efisien dalam proses flotasi koagulasi-MB untuk pengolahan air limbah kokas yang mengandung senyawa organik tahan api. Peningkatan degradasi flotasi oleh MB ozon dibandingkan dengan MB oksigen dan udara disebabkan oleh potensi zeta tertinggi dan produksi radikal hidroksil yang lebih besar (Liu dkk. 2012b). Degradasi mikroba dan pemisahan

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 30 flotasi yang unggul telah disarankan dengan gelembung mikro untuk pengolahan air limbah dari industri minuman. Studi ini telah mendukung eksploitasi metode adsorpsi permukaan gelembung dan flotasi untuk menghilangkan bahan organik terlarut (DOM) yang mengandung nitrogen tinggi dari air limbah. Dibandingkan dengan gelembung makro, gelembung mikro telah terbukti mendukung pertumbuhan bakteri aerob dan mempercepat degradasi DOM (Fukami et al. 2021). Baru-baru ini, metode simulasi flotasi yang efektif telah diusulkan untuk optimasi campuran antara MB dan NB dalam pengaturan flotasi. Studi eksperimental skala laboratorium mengkonfirmasi efek kerusakan hanya NB yang ada terhadap kualitas air karena lamanya waktu stagnasi agregat NB. Namun, penelitian yang sama berpendapat adanya peningkatan efisiensi penghilangan partikel halus sekecil 25 μm nilon, polivinil klorida (PVC) dan kaolin dengan gelembung hibrid (MB dan NB). NB membantu MB untuk melakukan agregat sedangkan MB meningkatkan efisiensi penghilangan agregat NB dalam proses flotasi (Kim et al. 2020). Diperkirakan bahwa dengan penggunaan teknologi microbubble yang kompetitif di pabrik flotasi, bidang flotasi atau pemisahan fisik yang penuh tantangan akan kembali muncul dibandingkan dengan tangki pengendapan besar. Teknik flotasi gelembung mikro berkembang pesat dengan klarifikasi air limbah dengan muatan ringan atas dasar penghematan energi, kekompakan, dan kemudahan pengoperasian. 3. Degradasi polutan organik dan anorganik Teknologi microbubble dapat meningkatkan oksidasi dan remediasi untuk mendegradasi polutan organik seperti nitrogen organik, halogen organik, dan hidrokarbon menjadi bahan yang kurang beracun. Ozon adalah zat pengoksidasi paling kuat dan telah dipraktikkan di berbagai bidang WTP seperti penguraian bahan organik tahan api dan desinfeksi. Ozonasi adalah pilihan yang lebih disukai dibandingkan dengan klorinasi karena tidak ada residu kimia setelah proses selesai, sedangkan klorin meninggalkan produk samping

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 31 karsinogenik. Keekonomisan pengolahan ozon bergantung pada ukurannya. Perbandingan penghilangan karbon organik total (TOC) dan dimetil sulfoksida (DMSO) dengan gelembung mikro ozon (OMB) dan milibubbles (OMLB) telah dilakukan untuk menentukan efektivitas sistem OMB. 4. Disinfektan Klorin adalah salah satu disinfektan kimia yang paling banyak digunakan untuk mengolah air minum. Namun, produk sampingan karsinogenik dari desinfeksi klorin dan ketidakefektifannya dalam menghancurkan mikroorganisme tersembunyi dalam bio-film merupakan penyebab utama kekhawatiran. Selain itu, ultrasonikasi diketahui aktif dalam penguraian mikroorganisme melalui efek kavitasi akustik. Gelombang kejut berenergi tinggi yang dihasilkan oleh keruntuhan gelembung gas membentuk spesies oksigen reaktif yang dapat membantu menghancurkan bakteri. Namun teknik ini tidak terlalu penting secara praktis karena faktor biaya yang terkait. Namun, HC yang menghasilkan efek serupa dengan kavitasi akustik dapat menjadi teknologi pengolahan air berbiaya rendah yang layak untuk ditingkatkan ke tingkat industri. Refleksi dari eksperimen desinfeksi melalui udara atau ozon MB menunjukkan kinetika inaktivasi E. coli yang lebih cepat, ukuran reaktor yang lebih kecil dan dosis ozon yang lebih sedikit dibandingkan dengan sistem ozonasi konvensional (Sumikura et al. 2007). Dalam penelitian serupa lainnya, sistem ozonasi baru berdasarkan teknologi microbubble disarankan untuk mengatasi efisiensi pemanfaatan yang lebih rendah terkait dengan desinfeksi ozonasi konvensional. 5. Pengolahan air limbah alami MB telah digunakan untuk mengolah air limbah sintetis dan alami dan telah menunjukkan efisiensi penghilangan polutan yang signifikan. Air limbah merupakan campuran kompleks dari berbagai jenis kontaminan atau polutan seperti hidrokarbon, patogen, bahan kimia organik sintetik, dan logam beracun pada saat yang bersamaan. Campuran kontaminan ini berdampak buruk pada efisiensi pengolahan

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 32 dan mempersulit proses pengolahan. Dibandingkan dengan gelembung udara konvensional, MB telah terbukti mengurangi dosis koagulan dan waktu perawatan serta meningkatkan kemanjuran koagulasi-flotasi sebelum perawatan. Efisiensi penyisihan COD, warna dan minyak masing-masing sebesar 89, 72 dan 99%, dicapai dengan flotasi koagulasi microbubble. Setelah flotasi koagulasi microbubble, indeks biodegradabilitas air limbah juga meningkat dari 0,290 menjadi 0,363 (Liu et al. 2010). Dalam penelitian lain, laju dekolorisasi dan reduksi organik air limbah tekstil praktis ditemukan jauh lebih cepat dengan ozonasi MB. Efisiensi penyisihan COD dengan sistem MB meningkat sebesar 20% dibandingkan dengan makrobubble (Chu et al. 2008). Proses pengolahan lanjutan dengan kombinasi baru ozonasi katalitik gelembung mikro dan proses biologis berhasil diterapkan untuk mengolah air limbah kimia batubara yang diolah secara biologis. Para penulis berhasil mendemonstrasikan bahwa ozonasi gelembung mikro katalitik menghasilkan efisiensi penyisihan COD sebesar 32,16%, mengonsumsi 1,38 mg ozon per mg influen COD yang dihilangkan dengan efisiensi pemanfaatan ozon sebesar 98%. Perlakuan biologis lebih lanjut menghasilkan tambahan penghilangan COD yang mampu terbiodegradasi hingga 60,82% dan pelepasan nitrogen anorganik NH3-N (Liu et al. 2018). Eksperimen lain menguji kombinasi MB dan iradiasi sinar ultraviolet untuk mengolah air sungai yang mengandung komponen tahan api dari limbah sekunder. Pendekatan kombinasi ini secara signifikan meningkatkan biodegradabilitas air dengan peningkatan jumlah OH* hampir 2–6 kali lipat dibandingkan dengan sistem ozonasi konvensional. Peningkatan laju degradasi bahan organik tahan api terlihat pada COD dan UV, tingkat penghilangan UV masing-masing mencapai 37,50%, 81,15%, dan 94,74% (Gao dkk. 2019)

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 33 2.7. STUDI LITERATUR Penelitian terkait MBG baik pengembangan MBG maupun penerapan MBG pada kegiatan pengabdian kepada masyarakat telah dilakukan oleh beberapa peneliti maupun pengabdi. Beberapa penelitian terkait MBG pernah dilakukan oleh beberapa peneliti. Warjito dan Laksana, M. (2008) dalam penelitiannya berupaya membangun alat pembangkit gelembung mikro dan memahami karakteristiknya. Alat tersebut diharapkan tidak memerlukan alat pengumpan gelembung (kompresor) sehingga lebih sederhana dan praktis. Percobaan dilakukan dengan menggunakan rasio diameter pipa (dp) dan diameter bola (db) tetap yaitu 1,08 . Aliran kecepatan divariasikan untuk mendapatkan berbagai nilai Reynolds number. Selama percobaan, distribusi tekanan sepanjang alat uji diukur, dan gelembung mikro yang dihasilkan diukur dengan metode image processing. Sedangkan Budhijanto, dkk. pada tahun 2015 melakukan penelitian aplikasi microbubble generator yang digunakan pada system pengolahan limbah aerobik. Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan parameter kerja dari microbibble generator, yaitu Qg atau debit udara dalam delapan nilai berturut-turut 0.1 L/min, 0.2 L/min, hingga 0.8 L/min. Dampak atau efek yang ditinjau dari variasi debit udara dalam penelitian ini adalah penurunan nilai chemical oxygen demand yang diidentifikasi dari nilai koefisien degradasi COD tersebut. Munawar, R dalam skripsinya pada tahun 2017 melakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh penggunaan MBG terhadap pertumbuhan sayur selada keriting hijau secara hidroponik, mengetahui pengaruh Ppm, pH, dan suhu nutrisi pada sayur selada menggunakan generator microbubble, mengetahui pengaruh generator microbubble pada akar dan jumlah daun tanaman selada secara hidroponik serta mengetahui bobot hasil panen sayur selada yang telah menggunakan generator microbubble. Wicaksono, M.S., juga melakukan penelitian skripsinya pada tahun 2019 terkait aerasi pada tambak udang dengan menggunakan metode MBG. Sedangkan item

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 34 pengujian adalah karakteristik bubble, DO selama proses aerasi, nilai koefisien transfer masa, dan kebutuhan daya dari generator MBG berdasar variasi diameter nozzle. Mawarni, D.I., dan Korawan, A.D. (2019) melakukan penelitian yang mempelajari pengaruh aliran swirl yang diciptakan oleh cyclone pada microbubble generator tipe orifice 12 mm dengan menggunakan porous tube dari stainless steel wire mesh ukuran 300 terhadap distribusi diameter bubble yang dihasilkan. Penelitian ini menggunakan Microbubble generator tipe orifice karena memiliki bentuk yang sederhana dan proses manufaktur yang mudah. Untuk meninjau performa dari microbubble generator dapat digunakan beberapa parameter yaitu, hydraulic power (Lw), pressure drop, dan distribusi diameter bubble yang terbentuk. Pada penelitian ini, performa atau karakteristik microbubble generator dipelajari dengan melakukan penelitian pengaruh perubahan debit air (QL) terhadap distribusi bubble yang dihasilkan.D Sedangkan Afisna, L.P., dan Juwana, W.E. (2020) melakukan penelitian yang bertujuan untuk mengetahui unjuk kerja dari MBG porous-venturi yang memiliki desain sederhana dan mudah diinstalasi. Penelitian ini dilakukan pada air jernih dan limbah buatan. Parameter yang diuji adalah koefisien perpindahan massa (KLa), kadar dissolved oxygen (DO) dan chemical oxygen demand (COD) pada air limbah buatan. Pada tahun 2021, Yulianti, T. melakukan penelitian untuk mengetahui efektivitas reaerasi dengan menggunakan Microbubble Generator (MBG) dalam meningkatkan oxygen dissolved (DO) sebagai salah satu upaya memperbaiki kualitas air embung di kampus UGM. Proses reaerasi dalam penelitian ini digunakan aerator diffuser jenis fine bubble berupa Microbubble Generator (MBG). Sementara Yanuhar, U. dkk. (2021) melakukan penelitian untuk melakukan manajemen kualitas air pada kolam ikan koi dengan penerapan microbubble secara berkelanjutan. Metode yang digunakan

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 35 pada penelitian ini adalah metode deskriptif eksploratif. Manajemen kualitas air meliputi, suhu, pH, DO, nitrat, dan Ammonia. Sedangkan Arohman, A. dkk (2021) melakukan penelitian dengan memodifikasi MBG dengan tujuan ingin melakukan pembaharuan alat MBG dengan memanfaatkan energi matahari dengan mengaplikasikan panel surya pada perancangan dan mengetahui efektivitas penggunaan tenaga surya tersebut. Rahmawan, I. (2021) melakukan penelitian untuk mengetahui efektivitas MBG, filter Bioball dan kombinasi antara keduanya dalam hal mendegradasi zat organik pada limbah Rumah Potong Hewan. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental (pendekatan kuantitatif) dengan mengolah limbah cair Rumah Potong Hewan (RPH) dengan metode MBG (aerob), filter Bioball (anaerob) dan kombinasi keduanya. Sedang parameter limbah yang diuji adalah : COD, TSS, dan Turbiditas. Sedangkan Juwana, W.E., dkk. (2019) mengevaluasi kinerja microbubble generator (MBG) untuk pengolahan air limbah secara biologis. MBG yang digunakan tipe orifice dimana tekanan vakum dihasilkan dari sebuah orifice dan pipa berpori yang diletakkan diantara saluran masuk dan keluar. Parameter yang digunakan untuk mengevaluasi kinerja microbubble generator adalah diameter bubble, koefisien perpindahan massa volumetrik oksigen, dan pengurangan kadar polutan yang dinyatakan sebagai chemical oxygen demand (COD). Pengukuran diameter gelembung dan koefisien perpindahan massa volumetrik oksigen dilakukan pada bak kaca transparan. Udara dan air digunakan sebagai fluida kerja. Pengujian microbubble generator untuk pengolahan air limbah dilakukan di kolam dengan panjang 3m, dan lebar 3m yang berisi air limbah buatan dengan kedalaman 0,4 m. Batubara Y, dkk. (2022) mengembangkan microbubble generator tipe aliran swirl dengan diameter outlet 30 mm, diameter nozzle gas 1,2 mm, dan jarak nozzle gas ke outlet sebesar 5 mm untuk mengetahui karakteristik distribusi bubble dan performa

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 36 microbubble generator dengan memvariasikan debit udara (QG) dan debit air (QL). Untuk mengetahui distribusi bubble digunakan highspeed camera melalui pengambilan gambar bubble yang diolah menggunakan teknik image processing. Digunakan pressure transducer untuk merekam tekanan yang terjadi pada inlet dan outlet MBG untuk mengetahui performa MBG melalui parameter hydraulic power (Lw) dan efisiensi hidrolis (ηh). Putri, H.M., dkk. (2022) melakukan proses aerasi menggunakan MBG untuk menyisihkan material organik dan nitrogen pada instalasi pengolahan air limbah (IPAL). Kajian dilakukan untuk mengetahui performa dan konsumsi energi pada IPAL dalam menyisihkan parameter pencemar berupa COD, nitrogen dan fosfat. Kajian dilakukan selama 81 hari pengamatan dengan menguji parameter kualitas air limbah pada setiap unit pengolahan. Sumarjo, J dan Saputra, D.A., (2022) melakukan perancangan sistem microbubble generataor terapung berbasis arduino untuk mengontrol dissolved oxygen (DO) pada kolam ikan. Tujuan kegiatan adalah agar penyebaran oksigennya merata dan otomatis untuk mempermudah dalam pengujiannya. Hasil pengujian alat yang dilakukan di kolam ikan berukuran 6 m x 6 m dengan ketinggian air 100 cm. Scabra, A.R., dkk. (2021) melakukan pengabdian kepada masyarakat ini bertujuan untuk meningkatkan produktifitas lahan budidaya ikan dengan cara melakukan perbaikan kualitas air, yaitu meningkatkan kandungan oksigen terlarut, melalui aplikasi teknologi MBG. Jenis MBG yang diujicobakan pada kegiatan ini adalah mikrobubble bertipe ventury tube Sementara Purnomo, S.,S., Sumarjo, J., Gusniar, I.N. (2021) melakukan kegiatan pengabdian kepada masyarakat untuk perbaikan kualitas air kolam ikan. Metode yang dilakukan berupa modifikasi MBG tipe orifice dengan pipa porous dan pipa distributor. Selanjutnya mengkaji tentang pengaruh pipa distributor dengan variasi parameter pengujian terhadap stabilitas harga DO yang seragam pada air di

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 37 kolam ikan. Pelaksanaannya melibatkan proses perancangan alat yang menghasilkan drawing design. Tahap akhir proses pengujian dalam air di kolam tanpa ikan untuk memperoleh harga DO yang stabil dan seragam Kardiman, dkk. (2021) juga melakukan kegiatan pengabdian kepada masyarakat peternak lele yang bertujuan untuk meningkatkan pengetahuan tentang teknologi perikanan, pemahaman akan kualitas hasil tambak ikan lele dan mengetahui proses pembuatan pompa micro bubble. Alfian, D.G.C., dkk. (2022) juga melakukan kegiatan pengabdian kepada masyarakat dalam rangka melakukan transfer teknologi microbubble generator pada peternakan sapi untuk mengkondisikan limbah cair kotoran sapi agar lebih ramah lingkungan. Metode pelaksanaan kegiatan ini dilakukan dengan memberikan pelatihan serta melakukan pendampingan penerapan teknologi microbubble generator pada pengolahan limbah cair kotoran sapi Suryanto, H., dkk. (2022) mengembangkan penerapan MBG dalam penerapan pengabdian kepada masyarakat peternak lele, yaitu dengan memberikan pelatihan dan pendampingan mengenai penerapan teknologi Microbubble Generator (MBG) yang terkoneksi dengan Internet of things (IOT). Sistem MBG ini dilengkapi sensor untuk sistem monitoring kadar oksigen terlarut dan pH dengan mengintegrasikan konsep IOT untuk memonitor dan mengendalikan MBG secara otomatis maupun manual melalui kontrol smartphone. Berdasarkan hasil penerapan MBG dan IOT pada kolam ikan lele didapatkan hasil kadar oksigen terlarut meningkat dan menjaga pH perairan tetap stabil Purnomo, S.S., dkk (2022) melakukan kegiatan pengabdian kepada masyarakat dengan cara menerapkan MBG yang dimodifikasi dengan tenaga surya untuk aerasi kolam ikan. Metode yang digunakan adalah studi kasus dengan pendekatan kualitatif dengan teknik pengumpulan data melalui observasi, wawancara dan dokumentasi.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 38 Yang membedakan penelitian ini dengan penelitian-penelitian maupun penerapan MBG sebelumnya adalah penerapan MBG dan pengujian hasil penerapan pada air untuk keperluan higiene dan sanitasi dengan parameter uji yang berbeda dari zat cair pengujianpengujian sebelumnya. Sampel air yang digunkan berasal dari sumber air tanah melalui program PAMSIMAS.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 39 BAB III. METODE PENELITIAN 3.1. LOKASI PENELITIAN Lokasi penelitian sekaligus lokasi titik pengambilan sampel berada di Desa Kapuan, Kecamatan Cepu, Kabupaten Blora. Tepatnya di lokasi tandon air distribusi kelompok PAMSIMAS “Tirto Aji”. Seperti terlihat pada Gambar 3.1. Gambar 3.1. Lokasi Pengambilan Sampel Penelitian (Sumber : Google Maps, 2023) 3.2. BAHAN DAN ALAT Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode penelitian eksperimen. Eksperimen dilakukan dengan cara membandingkan hasil atau akibat perlakuan tertentu dengan perlakuan lain yang berbeda. 3.2.1.Bahan Bahan utama penelitian adalah sampel air tanah asli dan yang telah melalui filtrasi serta penerapan MBG. Pengambilan dan uji sampel dilakukan oleh UPTD Laboratorium Lingkungan Dinas Lingkungan Hidup Kabupaten Blora.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 40 3.2.2.Alat Sedangkan alat utama penelitian ini adalah teknologi MBG dengan spesifikasi khusus alat pembangkit gelembung udara berukuran mikrometer (microbubble generator : MBG) dengan saluran swirling aliran arah tangensial. Lebih khusus lagi, invensi ini berhubungan dengan alat pembangkit gelembung udara berukuran micrometer (microbubble), dengan aliran swirling untuk meningkatkan kandungan oksigen terlarut di dalam air. Merujuk pada Gambar 3.2, invensi ini adalah alat pembangkit gelembung udara berukuran mikrometer yang terdiri dari saluran tangential inlet (4), swirling chamber (2) saluran breakup (1) dan nosel gas (3). Saluran tangential inlet berupa silinder dengan diameter 25 mm, merupakan laluan fluida air dengan arah tegak lurus terhadap arah aliran swirling yang terbentuk dalan swirling chamber. Gambar 3.2. Blok Alat MBG dengan Aliran Swirling Merujuk pada gambar 3.3, pada bagian saluran masuk tangential inlet, terdapat ulir dalam (4.1), yang dihubungkan dengan pipa menuju ke pompa, sedangkan pada bagian keluar tangential inlet berupa ulir dalam (4.2) yang dihubungkan dengan swirling chamber, dimana ulir tersebut diperkuat dengan baut. Berikutnya, air mengalir menuju swirling chamber dengan aliran swirling.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 41 Swirling chamber berupa silinder dengan perbandingan diameter terhadap diameter tangential inlet adalah 3:1. Gambar 3.3. Blok Posisi Komponen Alat MBG dengan Aliran Swirling. Pada bagian bawah, terdapat ulir dalam (2.1) yang menghubungkan swirling chamber dengan nosel gas, sedangkan pada bagian atas terdapat ulir dalam (2.2) yang menghubungkan swirling chamber dengan saluran breakup. Aliran swirling yang terbentuk pada swirling chamber semakin meningkatkan intensitas turbulensinya. Dengan adanya break down permukaan (2.3) pada sisi keluar dari swirling chamber menyebabkan kecepatan aliran semakin tinggi, sehingga tekanan pada sisi keluar menjadi lebih rendah dari tekanan atmosfir dan udara dapat mengalir dari atmosfir menuju saluran breakup melalui nosel gas. Nosel gas merupakan silinder panjang, yang dilengkapi dengan pemukaan berulir (3.1) yang berfungsi untuk mengatur jarak semburan udara terhadap inlet saluran breakup. Pada sisi outlet dari nosel gas berbentuk orifice (3.2), dengan perbandingan diameter dalamnya terhadap diameter tangential inlet adalah 1:20, berfungsi untuk meningkatkan kecepatan aliran udara.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 42 Selanjutnya aliran swirling dengan intensitas turbulensi yang sangat tinggi memecah aliran udara yang keluar dari sisi outlet nosel gas membentuk gelembung udara pada saluran breakup. Saluran breakup adalah saluran berbentuk silinder dengan perbandingan diameter terhadap diameter tangential inlet adalah 1:1, berfungsi sebagai tempat terbentuknya gelembung udara, serta mempunyai diameter yang sama pada sisi inlet (1.1) dan outlet (1.2). Gambar 3.4. Blok Perbandingan Diameter Swirling Chamber, Tangential Inlet Flow, Nosel Breakup, dan Nosel Gas 3.3. PENGUMPULAN DAN ANALISIS DATA 3.3.1.Data Sekunder Data sekunder diperoleh dari pihak kedua baik perorangan maupun instansi. Pengumpulan data sekunder dilakukan dengan obervasi lapangan, wawancara dengan pihak terkait, maupun studi literatur. Jenis-jenis data sekunder antara lain : 1. Kapasitas pelayanan PAMSIMAS saat ini : jumlah pengguna, kapasitas tandon, panjang jaringan, jumlah penggunaan air, dll. 2. Kondisi manajemen pengelolaan pelayanan PAMSIMAS : struktur organisasi, cash-flow keuangan, dll. 3. Gambar citra satelit lokasi penelitian 3.3.2.Data Primer Data primer utama penelitian adalah hasil uji sampel air dari laboratorium. Pengambilan dan uji sampel dilakukan oleh UPTD

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 43 Laboratorium Lingkungan Dinas Lingkungan Hidup Kabupaten Blora. Pengambilan dan uji sampel akan dilaksanakan untuk 3 jumlah sampel : Air sebelum difiltrasi, Air hasil filter eksisting, Air hasil penerapan MBG. Jika diperlukan juga akan dilakukan pengujian sampel hasil kombinasi filter eksisting dan MBG. Parameter uji sampel sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 2 Tahun 2023 Tentang Peraturan Pelaksanaan Peraturan Pemerintah Nomor 66 Tahun 2014 Tentang Kesehatan Lingkungan untuk jenis air higiene dan sanitasi, yaitu : 1. Parameter fisika 2. Parameter kimia 3. Parameter biologi Selain parameter-parameter tersebut di atas, untuk menguji efektivitas MBG, maka ditambahkan pengujian parameter kimia lain, yaitu : BOD (biochemical oxygen demand), COD (chemical oxygen demand), dan parameter DO (dissolved oxygen). Pembahasan hasil analisis data akan dilakukan dengan membandingkan hasil uji sampel air dengan beberapa perlakukan, yaitu : air dari sumber air tanah, air sesudah filtrasi, dan air sesudah melalui MBG. Jika diperlukan juga akan dilakukan pembahasan kombinasi penerapan filtrasi dengan MBG. Pembahasan juga meliputi kemungkinan penyebab-penyebab terjadinya perbedaan hasil tiap perlakuan. Hasil pembahasan akan digunakan untuk menarik kesimpulan dan memberikan rekomendasi bagi pihak terkait untuk pemecahan masalah dan atau untuk penelitian selanjutnya. Diagram alur metode penelitian seperti terlihat pada Gambar 3.5. Sedangkan rencana atau desain skema penempatan MBG sepertti terlihat pada Gambar 3.6.

LAPORAN AKHIR Kajian Penerapan Microbubble Generator (MBG) untuk Meningkatkan Kualitas Air Bersih pada Program PAMSIMAS di Kabupaten Blora 44 Gambar 3.5. Diagram Alur Penelitian MULAI PERUMUSAN LATAR BELAKANG MASALAH PENENTUAN JENIS & METODE PENELITIAN OBSERVASI LAPANGAN & PENENTUAN LOKASI PENELITIAN STUDI LITERATUR & KAJIAN TEORI PENGUMPULAN DATA : 1. Sampel air sebelum filtrasi 2. Sampel air hasil sesudah filtrasi 3. Desain alat MBG di lapangan 4. Sampel air hasil MBG ANALISIS & PEMBAHASAN HASIL UJI SAMPEL : 1. Parameter fisik 2. Parameter kimia 3. Parameter biologi KESIMPULAN & REKOMENDASI SELESAI