Rika Sensor adalah produsen sensor cuaca dan penyedia solusi pemantauan lingkungan dengan pengalaman industri lebih dari 10 tahun.
Alat apa saja yang digunakan dalam pemantauan kualitas air?
Analisis kualitas air melibatkan evaluasi kesesuaian kimia, fisik, dan biologis air untuk aplikasi tertentu. Persyaratan parameter air untuk tambak ikan akan berbeda dari persyaratan untuk fasilitas manufaktur farmasi.
Untuk mencapai pemantauan yang tepat, diperlukan berbagai instrumen pengukuran kualitas air . Instrumen-instrumen ini harus memiliki rentang, resolusi, akurasi, waktu respons, dan pengulangan yang berbeda agar sesuai dengan aplikasi spesifik. Sensor adalah salah satu alat penting yang dibutuhkan untuk memantau kualitas air. Anda juga akan membutuhkan strip uji, alat pengambil sampel air, pencatat data, dan transduser untuk memiliki pengaturan pemantauan air yang lengkap.
Untuk memahami pentingnya pemantauan kualitas air, pertimbangkan peraturan WHO dan organisasi global serta regional lainnya untuk air minum. Kualitas air yang buruk tidak hanya menyebabkan produk yang tidak memenuhi standar, kerusakan material, dan pengurangan masa pakai mesin, tetapi dalam beberapa kasus, juga sangat membahayakan kesehatan manusia dan perekonomian secara luas. Artikel ini bertujuan untuk memberikan Anda semua parameter pemantauan kualitas air yang penting, alat pengukuran kualitas air, dan signifikansinya dalam berbagai aplikasi.
Standar Regulasi dan Perannya dalam Pemantauan
Terdapat banyak organisasi yang mengatur persyaratan kualitas air untuk skenario penggunaan tertentu. Beberapa menawarkan kontrol yang lebih ketat dibandingkan yang lain. Misalnya, jika kita mengikuti persyaratan EPA (AS) dan EC (UE), kita juga memenuhi persyaratan pedoman WHO dan ISO (global). EPA dan EC adalah badan lokal yang menawarkan kontrol kualitas air yang jauh lebih ketat dibandingkan organisasi global. Untuk penggunaan industri, standar dapat bervariasi dari satu industri ke industri lainnya.
Beberapa organisasi mungkin memerlukan pemantauan kadar oksigen terlarut (DO) dalam air, sementara yang lain mungkin hanya perlu memantau pH dan suhu. Standar peraturan memastikan bahwa air tersebut sesuai untuk aplikasi tertentu. Berikut beberapa contohnya:
▋Pemantauan Lingkungan
- WHO & UNEP: pedoman global & pemantauan ekosistem.
- ISO (seri 5667): metode pengambilan sampel standar.
- Badan Perlindungan Lingkungan AS (Undang-Undang Air Bersih) & Arahan Kerangka Kerja Air Uni Eropa: regulator regional utama.
- Lembaga Nasional (misalnya, USGS, Kementerian Lingkungan Hidup Tiongkok, CPCB India, Pak-EPA, Kementerian Lingkungan Hidup Jepang): menerapkan dan menegakkan peraturan secara lokal.
▋Penyediaan & Pengolahan Air Minum
- WHO:Pedoman Kualitas Air Minum.
- Badan Perlindungan Lingkungan AS (SDWA) & Arahan Air Minum Uni Eropa: standar yang dapat ditegakkan.
- Kementerian/Otoritas Nasional (misalnya, Health Canada, NHMRC Australia, SASO, PSQCA, BIS): Adopsi lokal.
▋Air Limbah & Limbah Industri
- U.S. EPA(Izin CWA, NPDES)
- Arahan Uni Eropa tentang Air Limbah Perkotaan
- Badan Perlindungan Lingkungan Nasional (China MEE, CPCB, Pakistan EPA, Japan MOE): Standar Limbah Cair.
▋Akuakultur & Pertanian
- FAO:Pedoman Budidaya Perikanan.
- Arahan Nitrat Uni Eropa & EPA AS: Standar Air Pertanian.
- Kementerian Pertanian Nasional (misalnya, ICAR India, MARA China): penegakan hukum di tingkat lokal.
Menurut WHO, air minum yang terkontaminasi secara mikrobiologis dapat menularkan penyakit seperti diare, kolera, disentri, tifus, dan polio, yang diperkirakan menyebabkan sekitar 505.000 kematian akibat diare setiap tahunnya. Ini hanyalah salah satu dari banyak cara kualitas air dapat memengaruhi kehidupan kita.
Instrumen untuk Mengukur Parameter Fisik
Parameter fisik air mengacu pada parameter yang memengaruhi penampilan, rasa, dan kegunaannya. Parameter ini merupakan sifat air yang dapat diamati dan diraba. Berikut beberapa parameter fisik utama yang dapat diamati menggunakan sensor kualitas air:
▪ Suhu
Secara lebih luas, suhu adalah ukuran energi kinetik dalam air. Ini adalah indikator kunci dari titik acuan air untuk perubahan fase. Pemantauan suhu air memiliki banyak sekali kegunaan di industri.
Pemantauan suhu sangat penting dalam kehidupan akuatik, reaksi kimia, dan pembangkit listrik. Desainnya yang sederhana membuatnya sangat andal untuk aplikasi tersebut. Biasanya menggunakan material seperti platinum pada RTD atau semikonduktor pada termistor. Perubahan suhu sensor menyebabkan resistansi material berubah. Perubahan resistansi tersebut dideteksi secara elektronik dan dikonversi menjadi pembacaan suhu.
▪ Kekeruhan dan Total Padatan Tersuspensi (TSS)
Dalam proses pemurnian air dan pemantauan kesehatan lingkungan, sensor kekeruhan dan TSS mendeteksi kekeruhan air. Tingkat kekeruhan menunjukkan jumlah zat tersuspensi dalam air, termasuk lumpur, alga, dan organisme mikroskopis. Kehadiran zat-zat ini dapat mengurangi kualitas air minum dan menyumbat insang ikan, menghalangi sinar matahari yang dibutuhkan untuk fotosintesis tanaman air.
Sensor-sensor ini memanfaatkan efek Tyndall, yaitu hamburan cahaya oleh air yang mengandung partikel tersuspensi. Sensor tersebut meneruskan cahaya melalui air dan mengukur jumlah cahaya yang melewati air. Jika jumlah cahaya yang melewati rendah, itu berarti air tersebut memiliki kekeruhan dan TSS yang tinggi. Kekeruhan dan TSS diukur dalam Satuan Kekeruhan Nefelometrik (NTU) dan TSS (seringkali dalam mg/L), masing-masing.
▪ Konduktivitas Listrik (EC), Salinitas, dan Total Padatan Terlarut (TDS)
Keberadaan garam dalam air meningkatkan konduktivitasnya. Oleh karena itu, satu sensor yang mengukur konduktivitas air mampu mendeteksi EC, salinitas, dan TDS. Salinitas adalah keberadaan garam dalam air, dan TDS juga merupakan ukuran garam terlarut (ion) dalam air. Karena semua parameter ini saling terkait erat, satu sensor saja sudah cukup untuk memberikan hasil.
Sensor yang mengukur EC, TDS, dan Salinitas menggunakan dua elektroda yang dicelupkan ke dalam air. Elektroda tersebut mengalirkan arus melalui air dan mengukur resistansi air. Resistansi yang lebih rendah berarti konduktivitas, salinitas, dan TDS yang lebih tinggi. Namun, sensor ini sensitif terhadap suhu dan memerlukan kalibrasi faktor korelasi berdasarkan jenis larutan.
▪ Tingkat Air
Meskipun tidak berhubungan langsung dengan kualitas air, namun ketinggian air merupakan parameter penting untuk memantau waduk dan aliran sungai. Parameter ini sering digunakan dalam pemantauan kualitas air. Berikut beberapa jenis sensor ketinggian air:
- Sensor Level Hidrostatik Submersible
- Sensor Ketinggian Air Ultrasonik
- Sensor Ketinggian Air Radar
- Sensor Level Kapasitif
- Sensor Level Tipe Pelampung
Instrumen untuk Mengukur Parameter Kimia
Di luar penampakan, rasa, dan kegunaan yang terlihat, terdapat pula keberadaan bahan kimia dalam air. Bahan kimia ini tidak dapat diamati langsung oleh mata manusia. Anda mungkin memerlukan sensor khusus yang dapat mendeteksi keberadaan bahan kimia dalam air. Beberapa detektor menggabungkan semua parameter sensor ini ke dalam satu unit. Ada beberapa sensor tercanggih, seperti RK500-09. Namun, agar mudah dipahami, di sini kita akan menyebutkannya secara terpisah:
♦ pH dan ORP
pH (Potensi Hidrogen) adalah indikator utama kemampuan air untuk bereaksi dengan bahan kimia dan menunjukkan kemampuannya untuk menyebabkan korosi. ORP (Potensi Oksidasi-Reduksi) adalah kemampuan air untuk bertindak sebagai agen pengoksidasi atau pereduksi. Pengukuran pH dan ORP sangat penting dalam pemantauan kualitas air, karena secara kolektif memberikan informasi tentang keasaman atau alkalinitas air, serta daya sanitasi dan kesehatan secara keseluruhan.
Sensor pH menggunakan tabung kaca yang permeabel terhadap ion hidrogen sebagai elektroda, sedangkan sensor ORP menggunakan elektroda pengukur logam mulia, seperti platinum atau emas. Keduanya membutuhkan elektroda referensi yang diberi tegangan stabil. Perbedaan tegangan antara elektroda menghasilkan pH dan ORP. Keduanya sering diintegrasikan ke dalam satu sensor karena menggunakan perangkat keras dan elektroda referensi yang serupa.
♦ Oksigen Terlarut (DO)
DO sangat penting bagi kehidupan akuatik karena merupakan indikator langsung keberadaan oksigen dalam air. Namun, dalam industri pengolahan, DO seringkali tidak diinginkan karena dapat meningkatkan proses korosi ketika bersentuhan dengan logam. Oleh karena itu, rentang dan nilai minimumnya mungkin berbeda dalam kedua aplikasi tersebut.
Terdapat dua jenis sensor DO yang menggunakan teknologi elektrokimia atau optik. Jenis elektrokimia menggunakan membran untuk memungkinkan difusi oksigen, yang kemudian menyebabkan reaksi kimia dengan elektroda untuk menghasilkan sinyal listrik yang proporsional dengan tingkat DO. Sensor optik, juga dikenal sebagai sensor berbasis luminesensi, menggunakan pewarna fluoresen yang "dipadamkan" (yaitu, emisi cahayanya berkurang) oleh oksigen.
♦ Nutrisi (Amonium, Nitrat, dan Nitrit)
Pemantauan unsur hara seperti amonium, nitrat, dan nitrit sangat penting di berbagai bidang seperti pengolahan air, pemantauan lingkungan, pertanian, dan akuakultur. Pelepasan limbah dari pengolahan air limbah, eutrofikasi di sungai dan danau, serta pengukuran unsur hara dalam tanah merupakan area kunci untuk memantau keberadaan unsur hara.
Elektroda Selektif Ion (ISE), Sensor Optik, dan Analisis Kolorimetri adalah mekanisme kerja dalam sensor-sensor ini. Setiap nutrisi akan memiliki sensor spesifiknya masing-masing.
♦ Kebutuhan Oksigen Kimia dan Biologis (COD/BOD)
Beberapa polutan dalam air membutuhkan oksigen untuk diuraikan. Oleh karena itu, penting bagi kita untuk menentukan jumlah oksigen yang dibutuhkan polutan tersebut untuk menghilangkannya dari air dan menstabilkan kadar oksigen. COD/BOD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk menguraikan polutan dalam air. Ini adalah indikator kunci yang digunakan untuk menilai tingkat pencemaran air dan efisiensi proses pengolahan air limbah.
Zat organik dan anorganik dalam air menyerap sinar UV dengan panjang gelombang yang berbeda. Melewatkan sinar UV melalui sampel air dan menganalisis hasilnya pada panjang gelombang yang berbeda memberikan gambaran keseluruhan tentang keberadaan zat organik dan anorganik dalam air.
♦ Klorin Sisa
Dalam pemantauan kualitas air, klorin ditambahkan ke air untuk membunuh mikroorganisme patogen yang dapat membahayakan kesehatan. Klorin dapat dipantau pada dua tahap. Awalnya, tujuannya adalah untuk membunuh mikroorganisme yang berbahaya untuk dikonsumsi, dan kemudian, ketika air tersebut disuplai untuk keperluan minum. Menurut persyaratan peraturan, menjaga kadar klorin yang aman sangat penting untuk memastikan kualitas air minum.
Elektroda kerja sensor bereaksi dengan ion klorin dalam air untuk menghasilkan arus listrik. Sinyal arus kemudian dikirim ke pengontrol yang mengubah sinyal tersebut menjadi nilai nyata untuk perangkat HMI.
Instrumen untuk Mengukur Parameter Biologis
Keberadaan organisme hidup tertentu dalam air dapat berbahaya bagi konsumsi manusia. Pemantauan parameter ini dalam produksi air minum sangat penting. Mari kita analisis parameter-parameter ini dan bagaimana kita dapat mendeteksinya:
● Sianobakteri (Ganggang Biru-Hijau)
Alga Biru-Hijau, juga dikenal sebagai Sianobakteri, muncul dalam bentuk pertumbuhan yang padat dan terlihat jelas di air hangat yang kaya nutrisi. Alga ini menimbulkan masalah kesehatan serius karena menghasilkan racun yang dapat menyebabkan kerusakan hati, masalah neurologis, iritasi kulit, dan bahkan kematian.
Mendeteksi sianobakteri membutuhkan sensor Fluoresensi Optik. Sensor memancarkan cahaya (eksitasi) pada panjang gelombang tertentu (biasanya sekitar 590–630 nm). Sebagai balasannya, Fikosianin dalam sianobakteri menyerap cahaya ini dan kemudian memancarkan fluoresensi pada panjang gelombang yang lebih panjang (~650–660 nm). Terdeteksinya cahaya tersebut menunjukkan keberadaan Sianobakteri dalam air.
● Klorofil
Klorofil merupakan indikator utama keberadaan biomassa fitoplankton di dalam air. Ini memberikan gambaran keseluruhan tentang kualitas air dan kesehatan ekosistem. Keberadaan ledakan alga dapat menyebabkan masalah seperti rasa dan bau yang tidak sedap pada air minum, penipisan oksigen, dan terciptanya kondisi beracun.
Alat ini juga menggunakan sensor fluoresensi optik, serupa dengan yang digunakan dalam deteksi sianobakteri yang disebutkan sebelumnya. Sensor biasanya memancarkan LED biru (~470 nm) ke dalam air, yang diserap oleh klorofil-a dalam alga dan dipancarkan kembali sebagai cahaya merah (~680 nm). Intensitas cahaya merah yang terdeteksi menunjukkan keberadaan klorofil.
Sistem Pemantauan Kualitas Air Tingkat Lanjut
Sensor saja tidak cukup untuk memulai pemantauan kualitas air. Untuk memulai proses pemantauan, Anda memerlukan komponen-komponen berikut. Terdapat kemajuan di setiap bagian sistem pemantauan kualitas air. Kami akan menyebutkan yang terbaru dan terbaik:
- Pencatat/Pengontrol Data: Mengumpulkan data dari sensor dan menyimpannya menggunakan sinyal RS-485 Modbus, SDI-12, dan 4–20 mA.
- Sumber Daya Listrik: Listrik AC, baterai DC, atau panel surya
- Sistem Telemetri/Komunikasi: Sistem ini mengirimkan data ke pusat pemantauan menggunakan modem GSM/4G, LoRa, Wi-Fi, dan tautan satelit.
- Perlengkapan Pemasangan & Penampungan: Probe yang dapat direndam membutuhkan kabel penggantung atau sumur. Sedangkan, sensor non-kontak (radar/level ultrasonik) membutuhkan dudukan yang stabil. Beberapa akan dilengkapi dengan casing pelindung (anti-korosi, anti-pengotoran, anti-pencurian).
- Larutan Kalibrasi & Aksesori: Anda mungkin memerlukan larutan standar (misalnya, larutan penyangga pH 4,0, 7,0, 10,0; larutan DO nol oksigen; standar kekeruhan) dan perlengkapan pembersih atau lap pembersih otomatis untuk memastikan pengulangan dan keandalan hasil.
- Perangkat Lunak & Dasbor: SCADA, dasbor berbasis cloud, atau aplikasi PC/seluler untuk memvisualisasikan tren data.
Kemampuan alat pemantauan kualitas air ini untuk mengirimkan data secara nirkabel ke stasiun pemantauan pusat memungkinkan pengumpulan dan analisis data secara langsung. Pihak berwenang dapat mengambil tindakan cepat dan memastikan kepatuhan terhadap persyaratan peraturan.
Sensor yang Direkomendasikan untuk Pemantauan Kualitas Air
Parameter | Rentang Deteksi Sensor Khas | Rentang Pemantauan yang Direkomendasikan (Kualitas Air) | Sensor Rika yang Direkomendasikan |
Suhu | –5 hingga +60 °C (akurasi ±0,3 °C; resolusi 0,1 °C) | 0–35 °C untuk sebagian besar perairan alami; hingga 40 °C di air limbah/industri. | Sensor Suhu Cairan RK500-11 (juga terdapat pada multiparameter RK500-09) |
Kekeruhan | 0–1000 NTU (resolusi 0,1 NTU; akurasi FS ±5%) | 0–5 NTU untuk air minum (WHO); 25–80 NTU untuk sungai; >100 NTU untuk air limbah | Sensor Kekeruhan RK500-07 |
Total Padatan Tersuspensi (TSS) | 0–1000 mg/L atau lebih tinggi | <10 mg/L (air minum); 25–80 mg/L (sungai); >100 mg/L (air limbah) | Sensor TSS RK500-20 |
Konduktivitas Listrik (EC) | 0–200 mS/cm (±1–2%) | 0–2 mS/cm (air minum); 0–5 mS/cm (permukaan); hingga 50 mS/cm (air laut) | Sensor EC/Salinitas RK500-13 |
Salinitas | 0–70 ppt (diperoleh dari EC) | Air tawar <0,5 ppt; Air payau 0,5–30 ppt; Air laut ~35 ppt | Sensor EC/Salinitas RK500-13 |
Total Padatan Terlarut (TDS) | 0–1000 mg/L hingga >10.000 mg/L | <500 mg/L (air minum); 2000 mg/L (irigasi); >10.000 mg/L (air garam/industri) | Sensor EC/Salinitas RK500-13 (dengan konversi TDS) |
Permukaan Air | 0–50 m (hidrostatik); >70 m (radar/ultrasonik) | Resolusi cm untuk sungai/danau; mm–cm untuk air tanah; skala m untuk waduk. | Hidrostatik Submersible, Sensor Level Ultrasonik , atau Radar |
pH | pH 0–14 (±0,1 pH; resolusi 0,01) | 6,5–8,5 (air minum, WHO/UE); 6–9 (pembuangan air limbah) | Sensor pH RK500-12 (berbagai tipe A–D) |
Oksigen Terlarut (DO) | 0–20 mg/L (±0,1 mg/L) | >5 mg/L (sungai/danau sehat); >4 mg/L (akuakultur); >2 mg/L (pembuangan air limbah) | Sensor DO Optik RK500-04 |
Potensial Oksidasi-Reduksi (ORP) | –1500 hingga +1500 mV (±1–6 mV) | +200 hingga +400 mV (air bersih); <+100 mV (tercemar/anaerobik); >+500 mV (perlakuan oksidasi) | Sensor ORP RK500-06 |
Kebutuhan Oksigen Kimia (COD) | 0–500 mg/L (±5% FS) | <10 mg/L (air bersih); 50–200 mg/L (air limbah) | Sensor COD RK500-25 atau multiparameter RK500-09 |
Kebutuhan Oksigen Biologis (BOD) | 0–300 mg/L (±5% FS) | <5 mg/L (sungai bersih); 10–30 mg/L (sungai tercemar); >50 mg/L (air limbah yang tidak diolah) | RK500-09 Multiparameter (Modul BOD) |
Amonium (NH₄⁺) | 0–100 / 0–1000 mg/L (±10% atau ±1 mg/L) | <0,5 mg/L (air minum); <1–2 mg/L (air permukaan); >5 mg/L (air limbah) | Sensor Ion Amonium RK500-15 |
Nitrat (NO₃⁻) | 0–1000 mg/L (±5% FS) | <50 mg/L (air minum, batas Uni Eropa); <10 mg/L (target kualitas air permukaan) | Sensor Ion Nitrat RK500-16 |
Nitrit (NO₂⁻) | 0–100 mg/L (±5% FS) | <0,2 mg/L (air minum, WHO); <1 mg/L (air permukaan) | RK500-09 Multiparameter (modul NO₂⁻) |
Klorofil | 0–400 µg/L (±3%) | <25 µg/L (danau sehat); >50 µg/L (risiko ledakan alga) | Sensor Klorofil RK500-17 |
Sianobakteri | 0–300 ribu sel/L (±3%) | <20.000 sel/L (aman untuk rekreasi); >100.000 sel/L (risiko ledakan populasi sel beracun) | RK500-09 Multiparameter (modul sianobakteri) |
Klorin Sisa | 0–5 mg/L | 0,2–0,5 mg/L dalam air minum (WHO/EPA) | Sensor Klorin Residu RK500-29 |
Kesimpulan
Menjaga kualitas air membutuhkan sistem peralatan komprehensif yang bekerja secara bersamaan untuk menghasilkan hasil yang akurat. Untuk memastikan hasil yang andal, Anda memerlukan sensor, pencatat data, transmisi, pemasangan, catu daya, dan proses kalibrasi. Yang terpenting adalah sensor. Setiap sensor dapat unik dengan mekanisme kerja dan aplikasinya masing-masing. Memenuhi standar kualitas air, sebagaimana diatur oleh organisasi global dan regional, membutuhkan evaluasi yang cermat terhadap parameter fisik, kimia, dan biologis air. Hal ini memungkinkan tindakan tepat waktu untuk mengendalikan atau menghilangkan keberadaan zat berbahaya.
Jika Anda mencari solusi terpadu untuk semua kebutuhan pemantauan kualitas air Anda, kunjungi situs web RIKA dan hubungi perwakilannya. Rika Sensor menyediakan layanan purna jual dan implementasi proyek ujung-ke-ujung yang paling komprehensif. Instrumen pengukuran kualitas airnya berkualitas tinggi dan menghasilkan hasil yang paling akurat, didukung oleh garansi yang panjang. Kunjungi situs web RIKA untuk mempelajari lebih lanjut.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
1) Dapatkah pemantauan kualitas air mencegah penyakit yang ditularkan melalui air?
Ya, pemantauan kualitas air secara terus menerus menggunakan sensor yang mendeteksi parameter fisik, kimia, dan biologis dapat membantu mencegah penyakit yang ditularkan melalui air. Mendeteksi mikroorganisme berbahaya dan kontaminan kimia memungkinkan pendekatan proaktif untuk mengolah air atau mematikan sistem yang bermasalah sebelum air mencapai konsumsi manusia.
2) Apa itu indeks kualitas air?
Untuk menyederhanakan kualitas air, indeks kualitas air (WQI) mengubah data kompleks menjadi skor numerik tunggal. Ini membantu masyarakat dan pembuat kebijakan untuk memahami kualitas air secara langsung. Indeks ini mewakili parameter seperti pH, DO, dan kekeruhan.
3) Apa perbedaan antara parameter kualitas air biologis dan kimiawi?
Unsur-unsur biologis dalam air adalah organisme hidup yang dapat berdampak buruk pada tubuh manusia atau kehidupan akuatik. Oleh karena itu, mendeteksinya juga merupakan bagian penting dari kualitas air. Selain itu, keberadaan bahan kimia seperti nutrisi, klorin, DO, pH, dan ORP juga sangat penting untuk memastikan bahwa air tetap layak untuk dikonsumsi manusia.
LEAVE A MESSAGE