Kandungan besi di alam ini berkisar 4,5 % dari sejumlah material yang ada di lapisan bumi. Unsur besi terletak dalam bentuk batu karang dan mineral bumi. Besi terdapat dalam bentuk mineral silika dan batu karang berapi. Unsur besi terdapat hampir pada semua air tanah (Hernadi, 1983).
Air tanah biasanya mempunyai konsentrasi karbondioksida yang tinggi dan mempunyai konsentrasi oksigen terlarut yang rendah. Kondisi ini menyebabkan besi yang tidak terlarut menjadi konsentrasi besi yang terlarut dalam bentuk unsur atau ion yang bervalensi dua. Besi pada air permukaan terdapat dalam beberapa bentuk, antara lain dalam bentuk suspensi dalam lumpur, tanah liat, partikel halus dan hidrat besi (III) oksida, dalam bentuk koloid dan organik kompleks.
Unsur besi apabila terdapat dalam sistem air bersih dapat menurunkan kualitas air dimana air tersebut berwarna coklat dan dapat menimbulkan bercak-bercak pada pakaian. Adanya kandungan besi dalam air dapat menumbuhkan bakteri besi dalam kelompok besar dapat menyumbat perpipaan, meninggikan gaya gesek yang berakibat meningkatnya kebutuhan energi. Selain itu apabila bakteri tersebut mengalami degradasi akan menyebabkan bau dan rasa tidak enak.
Untuk itu air yang mengandung besi perlu diolah terlebih dahulu. Pengolahan besi yang tedapat dalam air dapat dilakukan dengan aerasi atau menggunakan oksidator untuk mengikat besi agar dapat diendapkan. Salah satu oksidatior yang dipergunakan adalah Kalium Permanganat. Adapun proses kimia yang terjadi pada pengolahan secara aerasi dan menggunakan oksidator adalah sebagai berikut (Sujono, 1983) :
a. Aerasi
4 Fe²+ + O2 + 10H20 4Fe(OH)3 + 8H+
Pembentukan besi (III) dipengaruhi oleh pH. Pada pH 6,9 – 7,2 pembentukan besi (III) dapat terjadi dengan cepat.
b. Kalium Permanganat (KMnO4)
3Fe²+ + MnO4− + 7H20 Fe(OH)3 + 5H+. Reaksi oksidasi pada besi (III) lebih cepat dibandingkan pada besi (III).
Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi saringan menurut Kusnoputranto (1994) antara lain :
- Jenis Pasir : Pasir yang baik adalah pasir yang banyak mengandung SiO2 dan sebelum pemakaian, pasir harus dicuci terlebih dahulu untuk menghindari adanya kotoran yang dapat menurunkan kualitas air dalam pasir.
- Diameter Pasir: Adalah ukuran garis tengah yang dipakai dalam menentukan besar kecilnya butiran pasir dalam media saring. Diameter pasir merupakan salah satu faktor penting dalam menentukan keefektifan media saring yang digunakan. Jika diameter pasir terlalu kecil, maka cenderung akan capat sumbat. Jika diameter pasir terlalu tebal, maka padatan-padatan serta bakteri tetap dapat melewati celah-celah antara butiran pasir tersebut.
- Ketebalan Pasir: Ketebalan pasir harus cukup untuk menghilangkan bakteri dan untuk menjamin kecepatan rata-rata penyaringan. Semakin tebal lapisan pasir, maka luas permukaan partikel-partikel semakin besar dan jarak yang harus ditempuh oleh permukaan air semakin panjang sehingga air yang dihasilkan akan semakin baik kualitasnya. Untuk ketebalan pasir untuk media penyaringan sangat bervariasi. Menurut Hernadi (1983), bahwa ketebalan pasir untuk penyaringan adalah 60 – 90 cm.
- Lama Penahanan Media: Bila proses penyaringan sudah tidak lancar atau buntu maka pasir harus dicuci kembali.
- Penambahan Oksidator KMnO4 (Pengaktifan Pasir): Adanya bahan-bahan terlarut dalam air, erat hubungannya dengan terjadinya perubahan fisik air, terutama dengan timbulnya warna, bau dan rasa, dan kekeruhan yang tidak diinginkan. KMnO4 digunakan sebagai oksidator untuk mengoksidasi zat-zat terlarut tersebut yang diantaranya adalah Fe dalam bentuk Fe+2 ataupun Fe+3.
a. Sistem penyaringan dari atas ke bawah (Down Flow)
Teknologi saringan pasir lambat ini arah aliran air adalah dari atas ke bawah, sehingga jika kekeruhan air baku naik, terutama pada waktu hujan, sering terjadi penyumbatan pada saringan pasir. Keuntungan sistem penyaringan down flow antara lain:
- Tidak memerlukan tekanan untuk menaikkan air.
- Air turun sendiri karena gaya grafitasi.
b. Sistem penyaringan dari bawah ke atas (Up Flow)
Teknologi saringan pasir lambat ini arah aliran air adalah dari bawah ke atas dan bila kekeruhan air baku naik akibat hujan tidak menimbulkan penyumbatan pada saringan pasir. Keuntungan sistem penyaringan up flow antara lain:
- Aliran air tenang sehingga proses penyaringan lebih baik.
- Unsur-unsur yang akan disaring akan dipengaruhi gaya gravitasi sehingga tetap berada di bawah.
- Apabila saringan kotor pencucian terjadi dengan sendirinya dengan cara membuka kran pembuangan.
Pengaruh dan Sifat Penting Fe
Besi dalam jumlah kecil diperuntukkan untuk membentuk sel-sel darah merah. Besi adalah suatu elemen kimia yang terdapat hampir di setiap tempat di bumi, pada semua bahan air. Walaupun logam ini termasuk dalam kelompok logam esensial, tetapi kasus keracunan Fe sering dilaporkan terutama pada anak-anak. Keracunan Fe pada anak terjadi secara tidak sengaja saat anak memakan makanan atau benda yang mengandung Fe, sedangkan pada orang dewasa hal ini jarang terjadi. Walaupun toksisitas Fe jarang menyebabkan kematian, tetapi dapat menyebabkan gangguan mental serius (Darmono, 2001).
Besi dalam persenyawaan Fe(OH)3 dapat menimbulkan kerusakan pada peralatan dan fasilitas yang dipergunakan oleh masyarakat, yaitu :
- Mengotori wastafel
- Mengotori peralatan yang terbuat dari seng.
- Menimbulkan warna coklat pada pakaian.
- Mengotori kloset.
- Menyumbat saluran air minum sehingga menyebabkan pembuntuan.
- Fe+2dapat menimbulkan korositas.
