Protokol Jar Test Koagulasi-Flokulasi: Panduan Lengkap untuk Optimasi Dosis

Published by welly on July 31, 2026July 31, 2026

# Protokol Jar Test Koagulasi-Flokulasi: Panduan Lengkap untuk Optimasi Dosis

**Oleh: Tim Teknis BIOWATER** | *Diperbarui: Juli 2026*

—

## Apa Itu Jar Test dan Mengapa Sangat Penting?

Jar test adalah metode laboratorium standar yang digunakan untuk menentukan jenis koagulan, dosis optimal, dan pH yang paling efektif untuk proses koagulasi-flokulasi pada suatu sumber air tertentu [1]. Disebut “jar test” karena peralatannya terdiri dari enam gelas beaker (jar) yang dilengkapi pengaduk berpenggerak tunggal (gang stirrer) sehingga keenam sampel dapat diaduk dan diflokulasi secara seragam dalam kondisi yang identik [1].

Dalam industri pengolahan air — termasuk pretreatment untuk sistem reverse osmosis (RO) — jar test memegang peranan krusial karena tidak ada dua sumber air yang memiliki karakteristik kimiawi yang persis sama. Parameter seperti kekeruhan, alkalinitas, pH, kandungan NOM, dan konsentrasi koloid sangat bervariasi antar lokasi dan bahkan dapat berubah secara musiman di lokasi yang sama [2]. Tanpa jar test, operator hanya bisa menebak dosis koagulan — risiko overdosis menyebabkan pemborosan biaya dan potensi fouling membran, sementara underdosis menghasilkan kualitas air yang tidak memenuhi standar.

Metodologi jar test telah distandarisasi selama beberapa dekade dan didokumentasikan secara ekstensif oleh Bratby (2016) dalam *Coagulation and Flocculation in Water and Wastewater Treatment*, serta oleh Davis (2010) dalam *Water and Wastewater Engineering* [1][2]. Artikel ini menyajikan panduan langkah demi langkah yang komprehensif untuk menjalankan jar test, menganalisis hasil, dan mengaplikasikannya pada sistem pengolahan air di Indonesia.

—

## Prinsip Dasar: Mengapa Dosis Koagulan Tidak Bisa Ditebak?

Untuk memahami pentingnya jar test, kita perlu terlebih dahulu memahami mekanisme koagulasi. Partikel koloid dalam air — seperti lempung, silika, bakteri, dan NOM — umumnya bermuatan negatif [2]. Muatan ini menciptakan gaya tolak elektrostatik antar partikel yang mencegah mereka bergabung membentuk agregat yang lebih besar. Koagulan seperti alum (Al₂(SO₄)₃) atau ferri klorida (FeCl₃) bekerja dengan menetralkan muatan negatif ini melalui beberapa mekanisme [1][2]:

1. **Kompresi lapisan ganda (double layer compression)** — Peningkatan kekuatan ionik memampatkan lapisan difus di sekitar partikel, mengurangi jangkauan gaya tolak
2. **Adsorpsi dan netralisasi muatan** — Spesies hidrolisis koagulan bermuatan positif teradsorpsi pada permukaan partikel dan menetralkan muatan negatif
3. **Adsorpsi dan jembatan antar partikel (interparticle bridging)** — Polimer koagulan teradsorpsi pada beberapa partikel sekaligus, membentuk jembatan fisik
4. **Enmeshment dalam presipitat (sweep coagulation)** — Pada dosis tinggi, koagulan membentuk presipitat Al(OH)₃ atau Fe(OH)₃ yang menyapu partikel

Setiap mekanisme ini dominan pada rentang pH dan dosis yang berbeda. Misalnya, untuk alum, *sweep coagulation* optimal pada pH 6,0-7,0 dengan dosis 10-30 mg/L, sementara adsorpsi-netralisasi lebih efektif pada pH lebih rendah dan dosis lebih kecil [2]. Karena interaksi faktor-faktor ini sangat kompleks, pendekatan empiris melalui jar test adalah satu-satunya cara yang andal untuk menentukan kondisi optimal.

—

## Peralatan Jar Test: Komponen dan Spesifikasi

Peralatan jar test standar terdiri dari enam komponen utama [1]:

### 1. Gang Stirrer (Pengaduk Berpenggerak Tunggal)
Unit ini memiliki enam motor pengaduk yang digerakkan oleh satu motor listrik — memastikan kecepatan putaran identik di semua beaker. Kecepatan putaran dapat diatur secara bertahap, biasanya dari 20 hingga 300 rpm. Kecepatan tinggi (150-300 rpm) digunakan untuk fase pencampuran cepat (rapid mixing) yang mensimulasikan injeksi koagulan, sementara kecepatan rendah (20-40 rpm) digunakan untuk fase flokulasi lambat.

### 2. Beaker (Gelas Ukur)
Enam gelas beaker 1-2 liter — idealnya berbentuk silinder dengan dasar datar — ditempatkan dalam satu baris di atas gang stirrer. Beaker harus identik dalam dimensi dan material untuk memastikan hidrodinamika yang konsisten.

### 3. Perlengkapan Dosing
Pipet volume (volumetric pipettes) dengan ketelitian tinggi untuk penambahan larutan koagulan, dan pH meter yang telah dikalibrasi. Larutan koagulan induk biasanya dibuat dengan konsentrasi 1-10 g/L untuk memudahkan penambahan volume yang presisi.

### 4. Turbidity Meter
Alat ukur kekeruhan (NTU) untuk mengevaluasi efektivitas koagulasi pada supernatan setelah sedimentasi. Turbidimeter yang memenuhi standar EPA Method 180.1 atau ISO 7027 direkomendasikan.

### 5. pH Meter
pH meter digital dengan ketelitian ±0,01 pH. Kalibrasi dengan buffer standar pH 4,0, 7,0, dan 10,0 sebelum setiap sesi pengujian.

### 6. Termometer
Suhu air baku mempengaruhi viskositas dan kinetika reaksi koagulasi. Penting untuk mencatat suhu pada setiap pengujian.

> **Praktik terbaik:** Beaker dan paddle harus dicuci bersih dengan air bebas ion dan dibilas dengan air sampel sebelum setiap pengujian untuk menghindari kontaminasi silang.

—

## Persiapan Larutan Koagulan

Akurasi jar test sangat bergantung pada persiapan larutan koagulan yang tepat [1]. Berikut langkah-langkahnya:

### Larutan Alum (Aluminum Sulfate)
– Timbang alum komersial Al₂(SO₄)₃·14H₂O (BM = 594) sebanyak 10,0 gram
– Larutkan dalam 1 liter air bebas mineral — konsentrasi larutan induk = 10 g/L (setara 10.000 mg/L)
– Simpan dalam botol kaca gelap; larutan alum stabil selama 1-2 minggu pada suhu kamar

### Larutan Ferri Klorida (FeCl₃)
– Timbang FeCl₃·6H₂O (BM = 270) sebanyak 10,0 gram
– Larutkan dalam 1 liter air bebas mineral — konsentrasi larutan induk = 10 g/L
– Larutan FeCl₃ bersifat asam — pH larutan induk sekitar 2-3; stabil selama 1 minggu

### Larutan PACl (Polyaluminum Chloride)
– Produk komersial PACl biasanya memiliki konsentrasi 10% Al₂O₃
– Encerkan sesuai kebutuhan; dosis mengacu pada produk komersial, bukan Al₂O₃ murni

—

## Prosedur Jar Test Langkah demi Langkah

### Fase A: Menentukan pH Optimal

Langkah 1 — **Siapkan sampel:** Isi enam beaker dengan 1 liter air baku masing-masing. Catat suhu air.

Langkah 2 — **Atur pH:** Sesuaikan pH di setiap beaker ke nilai yang berbeda — misalnya pH 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; dan 7,5 — menggunakan HCl 0,1 N atau NaOH 0,1 N. Aduk perlahan (20 rpm) selama penyesuaian pH.

Langkah 3 — **Tambahkan koagulan:** Berikan dosis koagulan yang SAMA ke semua beaker. Pilih dosis berdasarkan pengalaman atau referensi — misalnya 10 mg/L alum untuk air sungai dengan kekeruhan rendah-sedang. Gunakan pipet volume untuk akurasi.

Langkah 4 — **Pencampuran cepat (Rapid Mix):** Nyalakan pengaduk pada 150-300 rpm selama 1-2 menit. Fase ini mensimulasikan injeksi koagulan di titik pencampuran cepat (static mixer atau flash mixer) — yang merupakan bagian paling kritis dalam proses koagulasi [1].

Langkah 5 — **Flokulasi lambat:** Turunkan kecepatan ke 20-40 rpm selama 15-20 menit. Pada fase ini, flok mulai terbentuk dan tumbuh. Amati pembentukan flok — catat waktu munculnya flok pertama (floc formation time) dan ukuran relatif flok.

Langkah 6 — **Sedimentasi:** Matikan pengaduk dan biarkan flok mengendap selama 30 menit. Ambil sampel supernatan pada kedalaman 2-3 cm dari permukaan untuk pengukuran kekeruhan.

Langkah 7 — **Ukur dan catat:** Ukur kekeruhan residual (NTU), pH akhir, dan suhu setiap beaker. Catat juga karakteristik flok — apakah flok besar dan kompak atau kecil dan tersebar [1].

Langkah 8 — **Plot hasil:** Buat grafik kekeruhan residual vs pH. Titik dengan kekeruhan terendah menunjukkan pH optimal.

### Fase B: Menentukan Dosis Optimal

Setelah pH optimal diperoleh, lanjutkan ke penentuan dosis optimal:

Langkah 1 — **Siapkan sampel baru:** Enam beaker dengan air baku yang sama.

Langkah 2 — **Atur pH semua beaker:** Sesuaikan semua beaker ke pH optimal yang ditemukan pada Fase A.

Langkah 3 — **Dosis bervariasi:** Tambahkan koagulan dengan dosis bervariasi — misalnya 5; 7; 10; 12; 15; dan 20 mg/L alum.

Langkah 4 — **Ulangi Langkah 4-7** dari Fase A (pencampuran cepat, flokulasi, sedimentasi, pengukuran).

Langkah 5 — **Plot hasil:** Buat grafik kekeruhan residual vs dosis koagulan. Pilih dosis yang memberikan kekeruhan terendah — dari contoh data tipikal, dosis 12-13 mg/L alum pada pH 6,0 memberikan hasil optimal untuk air sungai dengan kekeruhan 15 NTU dan alkalinitas 50 mg/L sebagai CaCO₃ [2].

### Fase C: Verifikasi dengan Flokulan Pembantu (Opsional)

Jika koagulan primer saja tidak memberikan hasil yang memuaskan, ulangi Fase B dengan penambahan flokulan pembantu (biasanya polimer anionik atau non-ionik) dengan dosis 0,1-1,0 mg/L pada awal fase flokulasi [1].

—

## Interpretasi Data: Membaca Grafik Jar Test

Interpretasi data jar test memerlukan pemahaman tentang beberapa fenomena khas [1][2]:

### Kurva Dosis-Respon Tipikal
Pada dosis rendah, koagulan belum cukup untuk menetralkan muatan koloid — kekeruhan residual tinggi. Saat dosis meningkat mencapai zona optimal, terjadi penurunan drastis kekeruhan. Di atas dosis optimal, dua skenario dapat terjadi:

1. **Restabilisasi (restabilization):** Pada beberapa sistem — terutama dengan koagulan polimer kationik atau pada dosis alum yang sangat spesifik — penambahan koagulan berlebih justru membalikkan muatan partikel dari negatif menjadi positif, menyebabkan partikel kembali stabil dan kekeruhan meningkat kembali [1].

2. **Sweep zone:** Untuk alum dan ferri klorida pada pH yang sesuai, zona restabilisasi dapat diikuti oleh zona *sweep coagulation* pada dosis yang lebih tinggi, di mana kekeruhan kembali turun karena mekanisme enmeshment dalam presipitat logam hidroksida [2].

### Contoh Analisis Data
Sebuah studi kasus pada air sungai dengan kekeruhan 15 NTU dan alkalinitas 50 mg/L sebagai CaCO₃ menunjukkan: pada dosis alum tetap 10 mg/L, kekeruhan residual bervariasi dari 11 NTU (pH 5,0) turun ke 5,5 NTU (pH 6,0) lalu naik ke 13 NTU (pH 7,5), mengindikasikan pH optimal 6,0. Pada pH tetap 6,0 dengan variasi dosis, kekeruhan residual turun dari 14 NTU (5 mg/L) ke 4,5 NTU (12 mg/L) lalu naik ke 13 NTU (20 mg/L), mengindikasikan dosis optimal sekitar 12-13 mg/L [2].

—

## Parameter Monitoring Tambahan

Selain kekeruhan, beberapa parameter tambahan dapat memberikan informasi berharga:

### Zeta Potential
Pengukuran zeta potential menggunakan elektroferesis memberikan informasi langsung tentang muatan permukaan partikel. Secara empiris, ketika nilai absolut zeta potential turun di bawah ~20 mV, flokulasi cepat terjadi [2]. Ini berguna untuk memverifikasi bahwa mekanisme dominan adalah netralisasi muatan.

### UV₂₅₄ Absorbansi
Untuk air dengan kandungan NOM tinggi, pengukuran absorbansi UV pada 254 nm (UV₂₅₄) memberikan indikasi konsentrasi senyawa organik aromatik — komponen utama NOM yang sulit dihilangkan. Penurunan UV₂₅₄ mengindikasikan removal NOM yang efektif [1].

### Total Organic Carbon (TOC)
TOC adalah parameter komprehensif untuk kandungan organik total dalam air. Enhanced coagulation — di mana dosis koagulan ditingkatkan untuk mencapai removal TOC tertentu — seringkali diwajibkan oleh regulasi di banyak negara [1].

### Warna (Color)
Warna air — terutama warna kuning kecoklatan akibat NOM terlarut — dapat diukur menggunakan metode platinum-cobalt (Pt-Co scale). Koagulasi yang baik harus mampu menurunkan warna hingga <5 Pt-Co.### Alkalinitas Residual Konsumsi alkalinitas akibat penambahan koagulan harus dipantau. Setiap mg/L alum (Al₂(SO₄)₃·14H₂O) mengkonsumsi sekitar 0,5 mg/L alkalinitas sebagai CaCO₃ [2]. Jika alkalinitas terlalu rendah, pH bisa turun drastis dan mengganggu koagulasi.---## Aplikasi untuk Pretreatment RODalam konteks pretreatment reverse osmosis — terutama untuk instalasi SWRO dan BWRO — jar test memiliki peran spesifik [3][4]:### Optimasi Koagulasi In-Line Untuk sistem RO dengan pretreatment membran (UF/MF), koagulasi in-line sering digunakan — koagulan diinjeksikan langsung ke aliran air baku tanpa tangki flokulasi terpisah. Dalam konfigurasi ini, jar test digunakan untuk menentukan dosis koagulan yang menghasilkan mikroflok optimal tanpa menyebabkan fouling pada membran UF/MF [3].### Pemantauan Risiko Silica Scaling Koagulasi dengan ferri klorida — yang bekerja optimal pada pH yang lebih luas (4-9) dibandingkan alum — sering dipilih untuk pretreatment RO karena risikonya lebih rendah terhadap pembentukan kerak silika pada membran [4].### Regulasi Dosis di Instalasi Aktual Frekuensi jar test untuk instalasi RO idealnya dilakukan: - **Setiap hari** jika kualitas air baku fluktuatif (musim hujan, pasang-surut) - **Mingguan** jika kualitas air relatif stabil - **Setiap kali** terjadi perubahan signifikan pada kekeruhan, warna, atau suhu air baku---## Masalah Umum dan Pemecahannya| Masalah | Penyebab Kemungkinan | Solusi | |---------|---------------------|--------| | Flok tidak terbentuk | Dosis terlalu rendah; pH tidak optimal | Ulangi jar test dengan rentang dosis dan pH yang lebih luas | | Flok terbentuk tapi tidak mengendap | Flok terlalu ringan (terlalu banyak NOM); dosis flokulan pembantu kurang | Tambahkan flokulan polimer anionik 0,1-0,5 mg/L pada awal flokulasi | | Kekeruhan meningkat setelah titik optimal | Restabilisasi karena overdosis koagulan | Kurangi dosis; atau tingkatkan drastis ke zona sweep coagulation | | pH turun drastis setelah penambahan koagulan | Alkalinitas rendah | Tambahkan kapur (Ca(OH)₂) atau soda api (NaOH) untuk buffer | | Flok sangat halus sulit diamati | Kecepatan flokulasi terlalu tinggi (G terlalu besar) | Turunkan rpm selama fase flokulasi |---## KesimpulanJar test adalah alat diagnostik yang tak tergantikan dalam optimasi koagulasi-flokulasi. Dengan mengikuti protokol sistematis — dimulai dari penentuan pH optimal, dilanjutkan dengan optimasi dosis koagulan, dan diakhiri dengan verifikasi flokulan pembantu — operator pengolahan air dapat mencapai efisiensi removal kekeruhan yang maksimal dengan biaya kimia yang minimal.Untuk instalasi pengolahan air — termasuk pretreatment RO — komitmen terhadap pengujian rutin jar test adalah investasi yang memberikan imbal hasil tinggi melalui penghematan biaya kimia, perpanjangan umur membran, dan konsistensi kualitas air produksi. Dengan memahami prinsip-prinsip yang mendasari dan mengikuti prosedur standar yang telah diuraikan di atas, setiap praktisi pengolahan air dapat mengoptimalkan proses koagulasi-flokulasi di fasilitas mereka.---## Referensi[1] Bratby, J. (2016). *Coagulation and Flocculation in Water and Wastewater Treatment*, 3rd ed. IWA Publishing. ISBN 978-1-78040-749-4.[2] Davis, M.L. (2010). *Water and Wastewater Engineering: Design Principles and Practice*. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-171384-0. Bab 6 — Koagulasi dan Flokulasi.[3] Voutchkov, N. (2017). *Pretreatment for Reverse Osmosis Desalination*. Elsevier. ISBN 978-0-12-809953-7. Bab 6 — Source Water Conditioning.[4] CSM (Woongjin Chemical). (2010). *Reverse Osmosis Membrane Technical Manual*. Bab 3 — Water Chemistry and Pretreatment, Koloid Fouling Control.[5] Amirtharajah, A. & Mills, K.M. (1982). Design and operation diagram for alum coagulation. *Journal of the American Water Works Association*, 74(4), 210-216.[6] WHO. (2017). *Guidelines for Drinking-water Quality*, 4th ed. World Health Organization. ISBN 978-92-4-154995-0.---

—

*Artikel ini disusun oleh Tim Teknis BIOWATER — PT Tirtamakmur Wisesa Abadi, penyedia solusi pengolahan air dan wastewater treatment terintegrasi di Indonesia. Untuk konsultasi teknis lebih lanjut, hubungi tim kami melalui website resmi di [tiwa.co.id](https://tiwa.co.id).*