Mengapa perlu menguji kekeruhan air? Bagaimana sensor kekeruhan mengujinya?

Tahukah Anda bahwa air bersih sangat penting untuk kesehatan manusia, ekosistem, dan sistem irigasi? Air yang jernih dan tidak terlalu keruh sangat penting untuk kesejahteraan masyarakat. Oleh karena itu, sensor kekeruhan memainkan peran penting dalam pemurnian air. Sensor kekeruhan adalah perangkat yang memancarkan sinar cahaya ke air dan mendeteksi cahaya yang tersebar pada sudut tertentu. Semakin banyak cahaya yang tersebar, semakin tinggi kekeruhannya.

Artikel ini akan membahas kekeruhan, mengapa hal itu penting, dan berbagai metode untuk mengukurnya. Artikel ini juga akan membahas dampak kekeruhan tinggi pada berbagai bidang dan peraturan yang terkait dengan kimia air.

1. Pentingnya Pengujian Kekeruhan Air

1.1. Definisi Kekeruhan

Kekeruhan mengukur kejernihan air dan menunjukkan keberadaan partikel tersuspensi yang menghalangi cahaya yang melewatinya. Sensor kekeruhan memeriksa kekeruhan dengan mendeteksi sinar yang dihamburkan oleh partikel-partikel tersebut. Beberapa partikel yang diketahui meningkatkan kekeruhan, termasuk alga, tanah liat, lumpur, sedimen, dan bahan organik. Air yang lebih keruh tampak lebih berawan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kekeruhan adalah parameter penting yang menunjukkan tingkat kemurnian air di berbagai sektor. Parameter ini memengaruhi kesehatan manusia dan kehidupan akuatik. Sensor kekeruhan mengukurnya dalam berbagai satuan. Berikut adalah dua di antaranya:

• Unit Kekeruhan Nefelometrik:

NTU (Nephelometric Turbidity Unit) adalah satuan yang paling umum digunakan untuk mengukur kekeruhan. Satuan ini mengukur jumlah cahaya putih yang dihamburkan oleh partikel tersuspensi pada sudut 90 derajat. Semakin tinggi nilai NTU, semakin tinggi kekeruhannya; semakin rendah nilainya, semakin jernih airnya. Jika 1 liter air mengandung 0,3 mg partikel tersuspensi, maka ini sama dengan 1 NTU.

• Unit Nefelometri Formazin:

FNU (Formazin Nephelometric Unit) mengukur kekeruhan dalam cairan. Sensor kekeruhan jenis ini menggunakan cahaya inframerah dengan panjang gelombang 860 nm, bukan cahaya putih. Keuntungannya adalah sensor kekeruhan jenis ini tidak terpengaruh oleh air. Rentang sensor kekeruhan normal adalah 0,01 FNU hingga 4000 FNU. FNU adalah referensi dari metode kekeruhan ISO7027 (Eropa). Menurut WHO, rata-rata kekeruhan air minum adalah 0,2 - 1 FNU, yang seharusnya tidak pernah melebihi 5 FNU.

1.2. Dampak Kekeruhan Tinggi

Tingkat kekeruhan air yang tinggi memengaruhi banyak aspek, yang menunjukkan pentingnya sensor kekeruhan.

• Air Minum: Tingkat kekeruhan yang tinggi pada air rumah tangga dapat menimbulkan risiko kesehatan. Air tersebut mengandung mikroorganisme dalam jumlah lebih tinggi, seperti virus, parasit, dan bakteri, yang menyebabkan penyakit. Hal ini dapat menyebabkan mual, diare, dan sakit kepala. Selain itu, kekeruhan yang tinggi bercampur dengan disinfektan, sehingga menyulitkan penghilangan patogen dan mikroorganisme berbahaya lainnya.
• Dampak Lingkungan: Meskipun tumbuhan air tumbuh di air, mereka tetap membutuhkan sinar matahari untuk fotosintesis. Kekeruhan air yang tinggi menghalangi sinar matahari, memperlambat pertumbuhan tanaman. Hambatan ini memengaruhi seluruh rantai makanan akuatik. Tingkat kekeruhan air yang tinggi juga meningkatkan kemungkinan polutan mengganggu habitat laut, mengurangi kehidupan bawah laut, seperti populasi ikan.
• Dampak Industri: Air dengan kekeruhan tinggi melewati peralatan seperti penukar panas dan boiler, sehingga menurunkan efisiensi dengan mengendapkan partikel padat yang tersuspensi. Hal ini mengakibatkan peningkatan konsumsi bahan bakar dan biaya. Kekeruhan tinggi juga memengaruhi material peralatan tersebut, meningkatkan kemungkinan kegagalan lebih awal.

1.3. Standar dan Pedoman Regulasi

Di seluruh dunia, berbagai peraturan dan pedoman menstandarisasi batas kekeruhan dan teknik pengukuran:

Standar Air Minum: Standar CEN berlaku di hampir 34 negara. EN27027 adalah standar untuk air minum, dan ISO7027 adalah standar lainnya. WHO secara ketat mensyaratkan kekeruhan air minum tidak lebih dari 1 FNU, dengan 0,3 FNU untuk sampel air dari perusahaan desalinasi besar. EPA adalah standar lain yang digunakan di AS.

Peraturan Pembuangan Limbah Industri: Peraturan-peraturan yang disebutkan di atas juga telah menetapkan batasan untuk pembuangan air limbah industri. Peraturan-peraturan tersebut dikategorikan berdasarkan jenis produk limbah yang dihasilkan. Misalnya, GB3838 adalah peraturan Tiongkok yang mencantumkan 69 jenis polutan air dan 10 polutan lainnya beserta parameter dan batasannya .

2. Bagaimana Cara Menguji Kekeruhan Air?

2.1. Metode Tradisional

• Metode Lilin Jackson: ini adalah sensor kekeruhan manual pertama yang dikenal untuk pengukuran kekeruhan. Alat ini terdiri dari tabung yang diletakkan di atas lilin. Sampel air diisi ke dalam tabung hingga ketinggian di mana nyala lilin tidak terlihat dari posisi terbalik. Ketinggian tersebut dikalibrasi ke dalam JTU dan kemudian ke NTU (2,5 JTU = 1 NTU).
• Cakram Secchi: Terdiri dari cakram hitam-putih yang bagian tengahnya terhubung ke kawat dengan tanda. Cakram dimasukkan ke dalam air dan dibiarkan tetap di dalam hingga tidak terlihat. Pada titik itu, tanda dibuat pada garis yang terendam dalam air, dan panjangnya diukur. Panjang tersebut disebut kedalaman Secchi. Cakram Secchi adalah tes kejernihan visual.

Meskipun metode yang disebutkan di atas sederhana dan murah, metode tersebut tidak akurat karena bergantung pada banyak faktor, seperti penglihatan seseorang, kondisi pencahayaan, waktu, dan lain sebagainya.

2.2. Sensor dan Meter Kekeruhan

Metode modern untuk mengukur kekeruhan melibatkan sensor kekeruhan, yang menggunakan interaksi berkas cahaya dengan partikel tersuspensi. Sensor ini tidak hanya akurat tetapi juga tahan lama. Ada tiga jenis sensor kekeruhan.

• Sensor Kekeruhan Nefelometrik: Detektor ini memancarkan cahaya ke sampel air, dan partikel tersuspensi akan menyebarkan cahaya tersebut. Sensor diposisikan pada sudut 90 derajat. Pengukuran hamburan cahaya menentukan tingkat kekeruhan dalam air. Pengukuran melalui cahaya adalah metode pengukuran kekeruhan yang paling akurat hingga saat ini, oleh karena itu metode ini terutama digunakan untuk air minum dengan kekeruhan rendah.
• Sensor Kekeruhan Absorpsi: Metode ini mengukur jumlah cahaya yang diserap oleh partikel dalam air terlepas dari hamburan cahaya. Metode ini tidak seakurat NTS, tetapi digunakan pada air yang kekeruhannya terus berubah.
• Sensor Kekeruhan Total Padatan Tersuspensi (TSS): Jenis sensor ini memiliki prinsip kerja yang sama dengan NTS tetapi memerlukan detektor untuk ditempatkan pada cahaya yang dipantulkan balik pada sudut 90 dan 135 derajat. Karena menangkap lebih banyak cahaya yang dipantulkan, sensor ini umumnya digunakan untuk air dengan nilai kekeruhan yang cukup tinggi.

3. Bagaimana Cara Kerja Sensor Kekeruhan?

3.1. Sumber Cahaya dan Detektor

Sumber cahaya biasanya berupa LED dengan panjang gelombang tertentu. Untuk sebagian besar sensor, cahaya inframerah dengan panjang gelombang 860 nm digunakan, karena sesuai dengan standar ISO 7027. Cahaya putih juga digunakan, tetapi hanya untuk meter NTU tertentu, dan sesuai dengan standar EPR. Setelah cahaya dihamburkan dari pengotor, detektor harus menangkapnya pada sudut tertentu. Fotodioda umumnya digunakan untuk tujuan ini. Fotomultiplier juga digunakan pada beberapa meter untuk mendeteksi sejumlah kecil cahaya.

3.2. Pemrosesan dan Pengukuran Sinyal

Fotodetektor adalah komponen yang mengubah energi cahaya menjadi sinyal listrik, yang kemudian dikalibrasi menjadi Output NTU—konversi Cahaya ke Sinyal Listrik. Sensor kekeruhan juga dikalibrasi untuk output yang dibutuhkan dengan menyiapkan larutan air standar yang NTU-nya sudah diketahui dan kemudian menyesuaikan nilai output NTU agar sama dengan nilai sampel. Biasanya, sensor kekeruhan inframerah 860 nm disarankan untuk dikalibrasi setiap 3 bulan sekali.

3.3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Akurasi Sensor

Ada banyak faktor yang memengaruhi keakuratan sensor kekeruhan:

• Warna: Bahan kimia yang digunakan dalam pengolahan air dapat menghasilkan produk dengan warna tertentu, yang menunjukkan tingkat kekeruhan yang lebih tinggi.
• Gelembung Udara: Gelembung udara menyebarkan berkas cahaya dan menunjukkan nilai kekeruhan yang lebih tinggi daripada yang sebenarnya.
• Suhu: Suhu air juga mengubah indeks bias partikel tersuspensi, yang pada gilirannya mengubah nilai sebenarnya.
• Pengendapan Partikel: Jika partikel tersuspensi mengendap, partikel tersebut tidak ikut serta dalam hamburan dan tidak dapat dideteksi oleh sensor kekeruhan. Oleh karena itu, pencampuran menyeluruh sangat penting sebelum pengukuran.
• Kalibrasi: Pastikan sinyal listrik yang dihasilkan oleh fotocell dikalibrasi secara akurat untuk pengukuran NTU.

4. Parameter yang Perlu Dipantau

4.1. Kekeruhan sebagai Indikator Utama

Kekeruhan banyak digunakan sebagai indikator utama kualitas air. Oleh karena itu, banyak industri menggunakan sensor kekeruhan yang terus memantau kekeruhan air di berbagai titik, sehingga memudahkan pemeriksaan terhadap setiap kelainan pada setiap tahapan proses. Menyetel alarm pada nilai kritis dengan offset tertentu membantu operator untuk selalu waspada terhadap kualitas air dan mengambil tindakan, seperti mengganti filter atau meregenerasi membran.

4.2. Parameter Korelasi

Selain kekeruhan, banyak parameter lain juga perlu dipantau untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang kualitas air.

• Padatan Tersuspensi (TSS): TSS menunjukkan padatan tersuspensi dalam air, yang dapat ditemukan dalam sampel yang diambil di laboratorium. Karena peningkatan TSS juga meningkatkan kekeruhan, sensor kekeruhan dapat membantu mendeteksi peningkatan tren tersebut dengan memberikan nilai secara real-time.
• Potensi Hidrogen (pH): Ini menghambat nilai sebenarnya dari partikel dalam air dan juga dapat ditentukan untuk gambaran lengkap air. Perusahaan sering menetapkan batasan pada pH untuk memastikan kualitas yang lebih baik. Warna juga mengubah kekeruhan tetapi dapat diabaikan karena banyak sensor kekeruhan mendeteksi cahaya yang tersebar pada sudut 90°, yang hanya dapat dilakukan oleh partikel. Ukuran partikel juga memengaruhi kekeruhan, karena partikel besar menyebarkan lebih banyak cahaya daripada partikel kecil. Bentuk dan indeks bias partikel juga memengaruhi kekeruhan.

5. Aplikasi Sensor Kekeruhan

5.1. Pengolahan Air Minum

Sensor kekeruhan memiliki peran penting dalam kualitas pengolahan air. Pabrik desalinasi biasanya menggunakan sensor kekeruhan untuk memeriksa kualitas air di berbagai titik selama proses. Air baku yang akan diolah selalu diperiksa sejak awal sehingga tingkat filtrasi dan metode lain, seperti koagulasi atau flokulasi, dapat dinilai. Jika filter mulai habis sebelum waktu yang diperkirakan, air masuk memiliki komposisi kimia yang lebih buruk, yang dapat diperiksa oleh sensor kekeruhan. Sampel air setelah penyaringan juga dapat digunakan untuk memeriksa kapasitas filter sehingga filter dapat membuang air limbah jika perlu. Sensor kekeruhan dapat memenuhi kebutuhan ini dengan memberikan nilai kekeruhan secara real-time.

5.2. Pengolahan Air Limbah

Di banyak industri, pemantauan pembuangan air limbah sangat penting karena memengaruhi sungai dan lautan yang digunakan sebagai sumber air baku dan kehidupan akuatik. Untuk tujuan ini, peraturan seperti EU dan EPR ditetapkan untuk membatasi, dan pemantauan terus menerus terhadap pembuangan air limbah diperlukan untuk memastikan kepatuhan terhadap batas peraturan. Sensor kekeruhan dapat memenuhi kebutuhan ini dengan memberikan nilai kekeruhan secara real-time.

5.3. Pemantauan Lingkungan

Alat pengukur kekeruhan juga digunakan untuk memeriksa kualitas sungai dan danau serta menilai tren kualitas air secara keseluruhan di lingkungan. Hasilnya membantu para peneliti memeriksa perubahan kualitas air selama periode tertentu. Selain itu, hal ini juga menunjukkan seberapa efektif tindakan pengendalian polusi dilakukan di seluruh dunia.

5.4. Proses Industri

- Kualitas air juga harus dijaga selama proses industri karena tidak hanya dibutuhkan untuk proses tersebut tetapi juga mendukung pencapaian batas kualitas untuk pembuangan air limbah. Karena kekeruhan merupakan ukuran langsung kualitas air, banyak industri menggunakan ini sebagai faktor pengendali dalam kimia air. Regulator juga menetapkan nilai untuk membatasi kekeruhan. Air yang digunakan dalam industri Makanan & Minuman dan Farmasi harus memiliki kekeruhan kurang dari 1 NTU, sedangkan air yang digunakan dalam pengolahan kimia memiliki kekeruhan 1-2 NTU.

6. Kesimpulan

Penggunaan sensor kekeruhan sangat penting untuk memeriksa kualitas air sehingga metode yang sesuai dapat memperkirakan efektivitas pengolahan atau sistem yang ada. Seiring perkembangan dunia, menjaga kebersihan air menjadi semakin menantang karena urbanisasi dan industrialisasi. Masyarakat lokal dan pemangku kepentingan harus berperan serta dalam mengendalikan tingkat kemurnian air melalui pengawasan ketat dan pengujian kekeruhan secara berkala. Badan pengatur juga perlu mengupayakan batasan parameter air yang telah ditetapkan dengan meninjau dampak kepatuhan terhadap masyarakat dan industri. Selain itu, orang awam juga perlu mengetahui istilah kekeruhan dan sensor kekeruhan. Semua faktor ini dapat membebaskan bumi ini dari kotoran dan polusi serta menjadikannya tempat yang lebih baik untuk hidup dan berkembang.

Jika Anda mencari sensor yang memenuhi standar internasional dan memberikan hasil yang akurat, pertimbangkan Rika Sensor.RK500-07 (SS) . Alat ini menggunakan metode optik, memanfaatkan sumber cahaya inframerah pada 860 nm untuk mendeteksi cahaya yang tersebar pada sudut 90°, memastikan kepatuhan terhadap standar EN27027 dan ISO7027. Pendekatan ini meminimalkan interferensi dari cat air, sehingga meningkatkan akurasi pengukuran. Kunjungi situs web Rika untuk daftar lengkap sensor berkualitas tinggi.