Saat ini, lebih dari 1,1 miliar orang tidak memiliki akses yang memadai terhadap air minum bersih secara global, dan sekitar 2,6 miliar orang kekurangan sanitasi dasar (Pink 2016; Jain 2012). Air adalah fondasi kehidupan dan kebutuhan dasar bagi setiap orang, tetapi kekurangan akses secara bertahap menjadi krisis bagi jutaan orang di seluruh dunia yang bertanggung jawab atas kesehatan yang buruk, penghancuran mata pencaharian dan penderitaan yang tidak perlu untuk orang miskin (Hanjra dan Qureshi 2010). Oleh karena itu, mengatasi krisis air adalah salah satu tantangan terbesar yang dihadapi oleh generasi kita (IPCC 2007), dan mengembangkan air minum bersih, mengelola air limbah secara efisien dan menyediakan sanitasi dasar fasilitas adalah dasar untuk keberlanjutan dan kemajuan manusia (UN-Water 2010; Tremblay 2010). Berhasil mencapai tujuan ini akan mengkatalisasi kemajuan di banyak sektor seperti kesehatan masyarakat, ketahanan energi, ketahanan iklim, dan kemiskinan pengurangan, serta mempercepat langkah menuju pencapaian Pembangunan Berkelanjutan Goals (SDGs), yang baru-baru ini disetujui dalam Sesi ke-71 dari United Majelis Umum Bangsa-Bangsa (Sachs 2012). Dari Tujuan Pembangunan Milenium (MDGs) ke SDGs, fokus konsep ketahanan air telah bergeser dari hanya pasokan dan permintaan air di kota-kota terhadap persepsi air sebagai ekonomi sumber daya bersama antar negara (Connor 2015). Pergeseran ini juga menekankan konsep tata kelola air, termasuk kapasitasnya untuk mengelola air secara efisien dan secara adil (Conca 2006; Gareau dan Gagak 2006). Oleh karena itu, definisi air keamanan berubah dengan cepat termasuk memastikan setiap orang memiliki akses yang andal terhadap air bersih yang cukup dengan harga yang terjangkau untuk memungkinkan kehidupan yang sehat dan produktif kehidupan, serta memelihara sistem ekologi terkait air untuk generasi mendatang (Cook dan Bakker 2012).
Estimasi jumlah total air yang terjadi di Bumi rumit karena air sangat dinamis dan mengalami perubahan konstan dari cair menjadi padat dan gas dan sebaliknya. Biasanya, jumlah air yang tersedia di hidrosfer ditentukan. Ini adalah semua air bebas yang terjadi dalam keadaan cair, padat, atau gas dalam atmosfer, di permukaan bumi dan di kerak bumi sampai kedalaman 2000 m (PBB 2012; Shiklomanov 1998). Diasumsikan ada hampir 1400 juta kubik kilometer air di hidrosfer bumi. Namun, jumlah yang sangat besar (97,5%) adalah air asin, dan hanya 2,5% adalah air tawar yang dapat menjadi sumber air minum (Gbr. 2.1) (Shiklomanov 1998). Sebagian besar air tawar ini (68,7%) terjadi dalam bentuk lapisan es dan salju di Antartika, Kutub Utara, dan di daerah pegunungan. Hampir 30% sumber daya air tawar adalah air tanah, dan hanya 0,3% terjadi di danau, sungai dan reservoir permukaan, dari mana mereka paling mudah dikumpulkan untuk kebutuhan aktifitas manusia.
Siklus hidrologi siklus air di alam terdiri dari banyak fenomena, di antaranya dapat dibedakan (Słys 2013): • penguapan dari permukaan samudra dan laut, • penguapan air dari permukaan danau dan sungai, • evapotranspirasi, • curah hujan atmosfer, • sublimasi salju dan es, • resapan air ke tanah, • limpasan permukaan, • limpasan bawah permukaan, • intersepsi.
Panas matahari menguapkan air dari daratan, lautan, laut, danau, dan sungai, dan menyebabkan bahwa ia bergerak ke atmosfer, dari mana air kembali lagi dalam bentuk curah hujan. Curah hujan ini merupakan sumber air utama yang terjadi di daratan di sungai dan danau. Sebagian dari presipitasi menguap, sebagian menjadi bocor dan persediaan air tanah. Bagian yang tersisa mengalir ke bawah dan melalui sungai kembali ke laut dan lautan, dari mana ia menguap ke atmosfer. Proses ini berulang berkali-kali. Siklus air, terutama melibatkan presipitasi atmosfer dan proses penguapan dari berbagai permukaan, yang terjadi secara lokal disebut sirkulasi kecil air. Siklus air besar terdiri dari fase kontinental dan atmosfer, dan tahapannya juga aliran ke lautan dan penguapan dari permukaannya.
Air di rumah tangga digunakan untuk katering, mencuci badan, mencuci, menyiram toilet, melakukan pekerjaan pembersihan di dalam dan di luar, dan untuk menyiram tanaman hijau. NS konsumsi sehari-hari terutama tergantung pada iklim, sumber daya air, kebiasaan individu pengguna dan usianya, standar peralatan sanitasi bangunan dan harga air (Dias dkk. 2018; Husien dkk. 2016; Justes dkk. 2014; Beal dkk. 2013; Kepala pelayan dan Memon 2006). Tugas utama air yang disuplai ke gedung adalah untuk memenuhi kebutuhan dasar penghuninya. Menurut beberapa peneliti, ini adalah nilai 50 L/penduduk/hari, yang seharusnya memenuhi empat kebutuhan dasar manusia, seperti air: untuk minum, kebersihan pribadi, persiapan makanan sederhana, dan untuk layanan sanitasi (Gleick 1996). Namun, di sebagian besar negara di dunia, konsumsi air harian di rumah tangga per orang jauh lebih tinggi, mencapai 335 L di Kanada atau sebanyak itu sebagai 380 L di AS (Ramulongo et al. 2017). Mengingat orang menggunakan air untuk banyak aktivitas yang berbeda, dan beberapa di antaranya lebih penting daripada yang lain, Organisasi Kesehatan Dunia telah menetapkan hierarki konsumsi air untuk individu tujuan (Gbr. 3.1). Ini menunjukkan bahwa seseorang hanya membutuhkan 10–20 L air sehari untuk bertahan hidup, tetapi ini hanya berlaku untuk periode waktu yang singkat dan situasi luar biasa. Untuk menjaga kebersihan yang memadai, dibutuhkan sekitar 70 L/penduduk/hari air untuk mandi, mencuci, dan bersih-bersih di rumah (WHO 2013).
Cara termudah untuk mengurangi konsumsi air di gedung-gedung adalah dengan menerapkan perangkat hemat air, termasuk pancuran efisiensi tinggi dan mesin cuci, dan toilet flush ganda. Mayer dkk. (2004) menemukan bahwa menggantikan rumah tangga tradisional peralatan dengan efisiensi air yang tinggi dapat mengurangi konsumsi air di rumah oleh hampir 50%. Inman dan Jeffrey (2006) sampai pada kesimpulan yang sama. Pada gilirannya, peneliti lain menekankan bahwa modernisasi dan penggantian perangkat hanyalah salah satu cara untuk menghemat air dan ini tidak cukup. Hasil terbaik dapat diperoleh dengan menggunakan peralatan rumah tangga berefisiensi tinggi yang dikombinasikan dengan mengubah perilaku warga, misalnya membalik air saat menggosok gigi (Mallet dan Melchiori 2016) dan melalui penggunaan air hujan (Willis et al. 2013).
Konsumsi air sehari-hari dapat dibagi menjadi konsumsi rasional, yaitu: yang diperlukan untuk fungsi dan konsumsi manusia yang disebabkan oleh kehilangan air. Kerugian ini timbul sebagai akibat dari kebocoran air karena beberapa kegagalan pada peralatan dan perlengkapan pasokan air serta pemborosan. Seiring dengan peningkatan teknologi- kondisi instalasi air bersih, masalah kebocoran air yang besar telah terbatas, namun masalah sampah masih tetap berlaku. Konsep ini relatif dan tergantung pada kebiasaan individu pengguna. Namun, ketika menganalisis struktur konsumsi air, dapat diketahui bahwa dalam 24 jam orang menggunakannya lebih dari 50% untuk pembilasan toilet, binatu, dan keperluan ekonomi lainnya. Penggunaan sangat air berkualitas tinggi yang memenuhi persyaratan yang ditetapkan untuk air minum untuk tujuan di mana kualitas ini tidak diperlukan adalah pemborosan yang tidak masuk akal. Oleh karena itu, untuk merasionalkan konsumsi air di rumah tangga, kemungkinan menggunakan air yang lebih rendah kualitas yang berasal dari sumber alternatif harus dipertimbangkan. Penggunaan ganda instalasi di gedung akan berkontribusi tidak hanya untuk mengurangi biaya yang dikeluarkan untuk memasok air keran tetapi juga untuk perlindungan sumber daya air alami.
Dalam mencari sumber air alternatif, perhatian khusus diberikan pada air hujan, yang dicirikan oleh pencemaran yang relatif rendah, terutama yang mengalir dari atap bangunan, yang tidak memerlukan proses perawatan lanjutan (Sahin dan Manio˘glu 2018; Zhang dan Hu 2014). Sistem pemanenan air hujan (Rainwater harvesting systems-RWHS) telah digunakan selama bertahun-tahun di seluruh dunia dan memungkinkan sebagai salah satu strategi adaptasi sektor pengelolaan air terhadap perubahan iklim dan sebagai respons terhadap permintaan air yang terus meningkat (Zhang et al. 2019; Mwenge Kahinda dkk. 2010; Pandey dkk. 2003). Air hujan sebagai sumber alternatif air di gedung-gedung digunakan baik sebagai air minum dan non-minum (Fewkes 2006; Campisano dkk. 2017). Tugas RWHS adalah mengumpulkan, pra-bersih, mengumpulkan, dan kemudian menggunakan air untuk berbagai keperluan di gedung-gedung (Silva et al. 2015; Jha dkk. 2014). Pada daerah di mana kelangkaan air tidak begitu terlihat, sistem pemanenan air hujan digunakan untuk penggunaan yang tidak dapat diminum, paling sering dalam sistem hibrida sebagai sistem yang melengkapi sumber air tradisional. Dalam kasus ini, air hujan yang diolah terutama digunakan untuk pembilasan toilet (Jones and Hunt 2010; Sys dkk. 2012; Kaposztasova dkk. 2014), irigasi area hijau (Devkota et al. 2015), pekerjaan pembersihan, pencucian (Morales-Pinzón et al. 2014; Imteaz dkk. 2012), pencucian mobil (Ghisi et al. 2009), dan irigasi tanaman (Unami dkk. 2015). Di negara berkembang dan daerah di mana pasokan air terpusat sistem tidak layak, air hujan sering digunakan sebagai air minum (Lee et al. 2017).
Kemungkinan penggunaan air hujan di berbagai jenis bangunan telah dieksplorasi sangat luas di seluruh dunia. Misalnya, di rumah keluarga tunggal (Severis et al. 2019; Martin dkk. 2015), bangunan tempat tinggal bertingkat (Ghisi dan Ferreira 2007; Sys dan Stec 2014), gedung perkantoran (Yana et al. 2018; Ward dkk. 2012), sekolah (Lee et al. 2017; Cheng dan Hong 2004), asrama (Stec dan Zelenáková 2019), fasilitas olahraga (Zaizen et al. 1999), rumah sakit (Lade dan Oloke 2017), bandara (Moreira Neto et al. 2012), dan pompa bensin (Ghisi et al. 2009).
Tergantung pada lokasi dan jenis bangunan, kondisi iklim, luasan area pemanenan air hujan, dan permintaan air, penghematan air keran dapat mencapai tingkat yang berbeda berkat penerapan RWHS (Amos et al. 2018; Bashar dkk. 2018; Imteaz dkk. 2011 , 2014).
Air hujan atmosfer adalah produk dari kondensasi uap air, yang prosesnya biasa terjadi di bagian bawah atmosfer bumi.
Air hujan yang bergerak melalui lapisan udara atmosfer terkontaminasi karena menyimpan sejumlah besar debu dan aerosol yang tersuspensi di udara. Lebih lanjut air hujan juga tercemar selama limpasan dari berbagai jenis permukaan. Kualitas air hujan dicirikan oleh variabilitas spasial dan temporal yang tinggi, dan komposisinya tergantung pada banyak faktor, di antaranya yang paling penting adalah (Zdeb et al. 2018): polusi atmosfer, jenis penangkap air (catchment), penggunaan lahan, dan iklim mikro lokal.
Air hujan yang paling tercemar terjadi di daerah perkotaan, yang terutama terkait dengan emisi polutan dari pembakaran bahan bakar fosil, tanaman industri, dan lalu lintas yang signifikan. Namun, umumnya diyakini bahwa air hujan berasal dari perumahan, terutama dari atap, relatif bersih.
Kualitas air hujan memutuskan tentang kemungkinan dan tujuan penggunaannya. Oleh karena itu, perairan ini, karena dengan tingkat polusi yang rendah, yang dianggap sebagai sumber alternatif yang potensial untuk air.
Kualitas air hujan yang dikumpulkan dari atap tergantung pada jenis atap dan konstruksinya (EN 16941-1:2018), serta pada kondisi lingkungan, terutama iklim lokal dan polusi udara atmosfer (Lee et al. 2010). Sumber potensial pencemaran air atap dapat dibagi menjadi yang eksternal dan internal. eksternal sumber termasuk polusi udara dan zat organik, misalnya, daun dan kotoran burung dan hewan lain yang mungkin ada di atap. Sumber polusi internal berasal dari bahan atap itu sendiri, karena ada fisika kimia reaksi antara air hujan dan bahan atap (Lee et al. 2012).
Air hujan dapat, khususnya, menyiram logam berat seperti kadmium, tembaga, timbal,seng, dan kromium dari bahan atap (Quek dan Förster 1993; Melidis dkk.2007; Despin dkk. 2009; Mendez dkk. 2011; Olaoye dan Olaniyan 2012). Ppenelitian yang dilakukan di Texas oleh Chang dan Crowley (1993) untuk air hujan yang mengalir dari 4 bahan atap yang berbeda menunjukkan, bahwa sebanyak 7 konsentrasi logam melebihi standar kualitas air permukaan yang ditetapkan oleh Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat. Kualitas terbaik ditandai dengan air hujan yang berasal dari atap tanah liat terakota, dan yang terburuk dari atap sirap kayu. komparatif studi serupa tentang 4 bahan atap yang berbeda (beton, aspal, ubin keramik, atap bervegetasi) dilakukan di Cina (Zhang et al. 2014). Berdasarkan mereka, ditemukan bahwa ubin keramik adalah yang paling cocok untuk aplikasi pemanenan air hujan. Tambahan, Zhang dkk. (2014) menganalisis tren musiman dalam parameter kualitas air, yaitu:ditampilkan di musim dingin dan musim semi. Pada gilirannya, para peneliti dari Selandia Baru menemukan bahwa dalam 14% sampel air hujan, konsentrasi timbal yang diizinkan terlampaui, yaitu: disebabkan oleh pencucian dari cat yang menutupi atap (Simmons et al. 2001). Studi lainjuga menunjukkan bahwa umur dan kondisi atap berpengaruh negatif terhadap jumlah logam tercuci oleh air hujan (Chang et al. 2004). Kingett (2003) ditemukan konsentrasi seng lebih tinggi dalam air hujan yang dikumpulkan dari atap besi galvanis yang rusak catnya, dibandingkan dengan yang dalam kondisi sangat baik.
Nicholson dkk. (2009) meneliti perbandingan kualitas pemanenan air hujan di antara enam jenis atap: logam galvanis, cedar shake, sirap aspal, dua jenis kayu, dan atap hijau. Mereka mencatat bahwa yang tertinggi konsentrasi tembaga dan seng adalah untuk atap kayu yang dirawat dan yang digalvanis atap logam.
Selain kontaminan yang datang langsung dari bahan atap, air hujan dapat membilas kotoran yang terkumpul di permukaan atap. Penelitian mendeteksi jumlah senyawa organik dalam air hujan yang dipanen, termasuk aromatik polisiklik hidrokarbon dan pestisida (Basheer et al. 2003; Polkowska dkk. 2000; Zobristdkk. 2000). Selain itu, air hujan juga rentan terkontaminasi mikrobaaerosol, yang mungkin mengandung sekitar 1800 jenis bakteri yang berbeda (Brodie et al.2006). Dalam air hujan yang dibuang dari atap bangunan juga dapat terkontaminasi dengan kotoran hewan seperti burung, kadal, dan tupai. Peneliti menganalisis sampel air hujan mendeteksi total coliform (TC), fecal coliform (FC), Salmonellaspp., Campylobacter, Escherichia coli, Cryptosporidium, dan Giardia (Lee et al.2017; Ahmad dkk. 2008). Seperti dalam kasus kontaminasi fisikokimia, perubahan di musim (Vialle et al. 2011) juga terlihat dalam konsentrasi mikroba kontaminan.
Penelitian tentang kualitas air hujan menunjukkan bahwa siram pertama air hujan atap air, yang terjadi pada awal hujan, paling sering mengandung kotoran dalam konsentrasi yang meningkat. Oleh karena itu, pisahkan aliran pertama dari aliran selanjutnya limpasan air hujan dari atap dapat menghasilkan peningkatan yang signifikan dalam kualitas air panen (Villarreal dan Dixon 2005; Mendez dkk. 2011; Gikas dan Tsihrintzis 2012).
Oleh karena itu, penerapan sistem pemanenan air hujan yang efektif memerlukan: penelitian lokal tentang sifat fisik, kimia, dan mikrobiologi air hujan untuk meminimalkan risiko terhadap kesehatan manusia dan pemilihan sistem pengolahan air yang tepat (Chong et al. 2013). Ini berlaku terutama untuk kasus-kasus di mana air hujan akan digunakan sebagai air minum dan air untuk mandi dan mencuci.
Sistem pengelolaan air hujan paling sering digunakan ketika air hujan dikumpulkan dari atap gedung. Hal ini disebabkan oleh tingkat air hujan yang relatif rendah polusi dibandingkan dengan jenis medan lainnya. Sistem pemanenan air hujan apa pun dapat dijelaskan melalui empat elemen fungsional utama: pengumpulan, perawatan, penyimpanan, dan distribusi (EN 16941-1:2018).
Selain sistem dengan tangki eksternal bawah tanah, sistem dengan tangki terletak di dalam gedung, misalnya di ruang bawah tanah (Gbr. 4.11) atau di luar dalam taman (Gbr. 4.12), juga dapat digunakan. Dalam kasus terakhir, air hujan hanya digunakan untuk menyiram tanaman hijau.
Menurut Standar Eropa EN 16941-1: 2018, sistem perawatan harus:• tahan air dan tahan lama,• dapat diakses untuk pemeliharaan,• tidak mempengaruhi operasi hidrolik dari sistem drainase keseluruhan, dan• memiliki rasio efisiensi hidrolik minimal 0,9.
Elemen yang sangat penting dari sistem pemanenan air hujan adalah proses penyaringan, yang dapat diimplementasikan pada filter yang dipasang di pipa bawah, filter yang dipasang di tanah atau di dalam tangki itu sendiri.
Untuk pemisahan polutan yang lebih besar dari air hujan, pemisah daun selokan adalah:juga digunakan. Perangkat ini memisahkan daun dan kotoran yang lebih besar dari air dan kemudian menghapusnya dari pemisah. Berkat pemisah daun, pipa pembuangan tidak akan menghalangi karena kotoran yang terkumpul di dalamnya disaring pada perangkat secara terus menerus.
Dalam sistem air hujan rumah, filter semakin banyak digunakan untuk menjebak kotoran diair tersuspensi. Untuk memperluas jangkauan aplikasi air hujan dan untuk meningkatkan keamanan penggunaannya, sistem penyaringan digunakan dalam kombinasi dengan radiasi ultraviolet. Diametode ideal untuk menghilangkan kotoran dari air, antara lain seperti bakteri,virus, dan protozoa. Air hujan dengan kualitas ini dapat digunakan dengan aman untuk mencuci.
Pemanfaatan Grey Water - Daur Ulang Air Limbah Abu-abu (Gray Water)
Cara lain untuk mengurangi konsumsi air keran adalah dengan menggunakan air abu-abu di gedung-gedung (Hyde 2013). Penggunaan sistem daur ulang air abu-abu (gray water recycling systems-GWRS) menawarkan potensi signifikan untuk mengurangi beban pada instalasi pengolahan air limbah dan mengurangi biaya pasokan air keran, membuat sistem ini dianggap sebagai salah satu elemen dasar dari pengelolaan air berkelanjutan (Marleni et al. 2015; Jamrah dkk. 2007). Menurut standar Eropa EN 12056-1:2000, air abu-abu adalah air bekas yang bebas dari feses dan urin. Mereka muncul setiap hari dari perangkat seperti pancuran, baskom, dan mesin cuci, dan komposisinya sangat berbeda dari komposisi air limbah berwarna hitam dari flushing kloset (Marleni et al. 2015). Namun, air abu-abu mengandung kandungan senyawa organik yang signifikan (Antonopoulou dkk. 2013; Santasmasas dkk. 2013), yang membuatnya perlu untuk menggunakan sistem pretreatment sebelum menggunakannya (Grcic et al. 2015). Mengingat tinggi kandungan zat organik dalam air limbah yang dihasilkan di dapur (Oron et al. 2014) dan kandungan deterjen, pemutih, dan bahkan bahan organik patogen yang signifikan. isme dalam air limbah dari mencuci pakaian (Maimon et al. 2014), yang paling umum air abu-abu bekas dibuang dari wastafel, pancuran, dan bak mandi. Air abu-abu paling sering digunakan untuk menyiram toilet dan menyiram taman (Penn et al. 2013a, b; Muthukumaran dkk. 2011), terkadang juga dalam sistem hybrid termasuk air hujan (Wanjiru dan Xia 2018; Marinoski dkk. 2018; Oviedo-Ocaña dkk. 2018). Sistem daur ulang air abu-abu diterapkan di bangunan tempat tinggal (Jeong et al. 2018; Lam dkk. 2017), hotel (Maret et al. 2004), sekolah dan universitas (Laaffat dkk. 2019; Shamabadi dkk. 2015), bandara (Couto et al. 2015), dan gedung perkantoran (Hendrickson dkk. 2015).
Sebagai tambahan-tion, air abu-abu dapat dibagi menjadi apa yang disebut air abu-abu dan abu-abu terang (Gross et al.2015). Air abu-abu muda biasanya tidak termasuk air limbah dari pencuci piring. Beberapajuga tidak termasuk air abu-abu dari mencuci.Dalam kedua kasus, air bekas diperlakukan sebagai air abu-abu gelap. Penggunaan kembali air abu-abumemungkinkan penggunaan air setidaknya dua kali lipat, dan dalam beberapa kasus bahkan tiga kali, yangmenghasilkan penghematan dalam kisaran 10–20% dari total konsumsi air di kota (Gross dkk. 2015).
No comments:
Post a Comment