Ringkasan Mudah Difahami (Nota Pengajian Kejuruteraan Awam Tingkatan 5 Bab 2: Sistem Bekalan Air Bersih Dan Sistem Penyaliran Kumbahan Domestik)

Panduan ini merangkumi dua sistem kejuruteraan awam yang kritikal: sistem bekalan air bersih dan sistem penyaliran kumbahan domestik. Kedua-dua sistem ini penting untuk kesihatan awam dan kelestarian alam sekitar.

Bahagian 1: Sistem Bekalan Air Bersih

Sistem ini bertanggungjawab untuk mengambil air mentah dari sumbernya, merawatnya sehingga selamat digunakan, dan mengagihkannya kepada pengguna.

1. Sumber Bekalan Air:

• Kitaran Hidrologi: Proses semula jadi di mana air tersejat dari permukaan bumi, membentuk awan melalui pemeluwapan, dan kembali ke bumi sebagai hujan. Ini adalah sumber utama air boleh diperbaharu.

• Sumber Utama di Malaysia: Kebanyakan sumber air mentah (97%) di Malaysia berasal dari air permukaan seperti sungai dan tasik. Baki 3% adalah daripada air bawah tanah.

• Jenis Sumber:

    ◦ Sungai: Sumber utama di Malaysia. Kualitinya dipantau menggunakan Indeks Kualiti Air (IKA).

    ◦ Tasik/Kolam: Air biasanya kurang keruh tetapi mungkin mempunyai masalah bau dan warna.

    ◦ Air Bawah Tanah: Kurang tercemar oleh aktiviti manusia tetapi sering mengandungi kandungan mineral yang tinggi.

    ◦ Air Laut: Memerlukan proses rawatan khas yang mahal seperti penyulingan (nyahgaram).

2. Proses Rawatan Air: Air mentah dari sumbernya melalui beberapa peringkat rawatan di loji untuk menyingkirkan bendasing, bakteria, dan bahan kimia berbahaya.

• Penyaringan: Menyingkirkan bahan terampai kasar seperti sampah, kayu, dan plastik menggunakan penyaring kasar dan halus.

• Pengudaraan: Mencampurkan air dengan udara untuk mengoksidakan besi dan mangan terlarut, serta menghilangkan bau dan rasa yang tidak menyenangkan.

• Pembauran Kimia: Bahan kimia seperti alum (aluminium sulfat) ditambah untuk bertindak sebagai agen pengentalan.

• Pengentalan & Penggumpalan: Zarah-zarah halus bercantum membentuk gumpalan (bahan berbuku) yang lebih besar dan berat.

• Pengenapan: Gumpalan yang berat mendap ke dasar tangki, mengasingkan air jernih di bahagian atas.

• Penapisan: Air jernih dialirkan melalui media penapis (pasir dan kerikil) untuk menyingkirkan baki bahan berbuku yang halus.

• Pembasmian Kuman & Penyesuaian pH: Klorin ditambah untuk membunuh mikroorganisma berbahaya. pH air diselaraskan menggunakan kapur agar selamat diminum.

• Pemfluoridaan: Sodium fluorida ditambah untuk kesihatan gigi (mencegah kaviti), dengan paras yang dikawal ketat (0.4 – 0.6 mg/ℓ).

• Penyimpanan: Air yang telah dirawat disimpan dalam tangki simpanan air jernih sebelum diagihkan.

3. Pengagihan Air dan Sistem Perpaipan:

• Kaedah Agihan:

    ◦ Graviti: Paling ekonomik. Digunakan apabila tangki simpanan berada lebih tinggi daripada kawasan bekalan.

    ◦ Pam: Digunakan untuk membekalkan air ke kawasan yang lebih tinggi atau sama aras dengan tangki. Memerlukan kos operasi dan penyenggaraan.

    ◦ Pam dan Takungan: Kombinasi efisien di mana air dipam ke kawasan bekalan dan juga ke tangki perkhidmatan untuk kegunaan semasa permintaan tinggi.

• Sistem Perpaipan:

    ◦ Sistem Hujung Mati: Kos rendah, sesuai untuk kawasan luar bandar. Namun, gangguan bekalan menjejaskan semua pengguna di laluan yang sama.

    ◦ Sistem Grid: Sesuai untuk bandar terancang. Air mengalir dari pelbagai arah, jadi bekalan tidak mudah terjejas jika berlaku kerosakan.

    ◦ Sistem Jejarian: Digunakan untuk bangunan bertingkat. Tekanan air lebih tetap.

4. Air Bukan Hasil (Non-Revenue Water – NRW): NRW ialah air yang hilang dalam sistem agihan dan tidak dibilkan kepada pengguna. Puncanya termasuk kebocoran paip (kehilangan fizikal), kecurian air atau meter rosak (kehilangan komersial), dan penggunaan sah yang tidak dibilkan (pemadaman api). Mengurangkan NRW adalah penting untuk kecekapan operator air.

Bahagian 2: Sistem Penyaliran Kumbahan Domestik

Sistem ini direka untuk mengumpul, menyalirkan, dan merawat air sisa dari aktiviti manusia sebelum dilepaskan semula ke alam sekitar.

1. Jenis dan Komposisi Kumbahan:

• Kumbahan Domestik: Berasal dari kawasan perumahan, komersial, dan institusi (tandas, sinki, bilik air).

• Komposisi: Kumbahan domestik terdiri daripada 99% air dan 1% sisa tercemar (bahan organik seperti protein dan lemak; bahan bukan organik seperti garam dan logam).

2. Kepentingan Sistem Penyaliran:

• Menjaga kesihatan awam dengan mengelakkan penyakit berjangkit.

• Memastikan kumbahan dialirkan keluar dari bangunan dengan cepat.

• Mengelakkan pengumpulan gas berbahaya.

• Membuang sisa kumbahan secara sistematik dan selamat.

3. Komponen Utama Sistem Penyaliran:

• Lekapan Sanitari: Peralatan untuk mengumpul kumbahan (cth: tandas, sinki, tab mandi).

• Paip Lekapan: Paip menegak yang menyambungkan lekapan sanitari ke paip salir. Terdapat sistem satu paip, dua paip, dan paip tumpu.

• Paip Salir: Paip mendatar di bawah tanah yang membawa kumbahan dari bangunan ke pembetung awam atau tangki septik.

• Pembetung Awam: Rangkaian paip bawah tanah yang menyalirkan kumbahan dari pelbagai premis ke loji rawatan.

• Rawatan Kumbahan: Proses merawat kumbahan untuk menyingkirkan bahan pencemar.

4. Sistem Rawatan Kumbahan:

• Sistem On-Site (Tangki Septik): Digunakan untuk rumah persendirian atau kawasan luar bandar. Pepejal mendap sebagai enap cemar dan cecair (efluen) dilepaskan ke sistem saliran atau tanah. Memerlukan penyenggaraan berkala untuk mengelakkan pencemaran air bawah tanah.

• Sistem Off-Site (Loji Rawatan Kumbahan): Digunakan di kawasan bandar. Kumbahan dari kawasan yang luas dikumpulkan dan dirawat secara berpusat menggunakan kaedah fizikal, biologi, dan kimia sebelum dilepaskan ke sungai atau laut.

5. Sistem Perpaipan Kumbahan:

• Sistem Berasingan: Menggunakan dua paip berbeza; satu untuk kumbahan domestik (najis dan air sisa) yang dihantar ke loji rawatan, dan satu lagi untuk air larian permukaan (air hujan) yang dilepaskan terus ke sungai. Sistem ini lebih baik untuk alam sekitar tetapi kos pemasangannya tinggi.

• Sistem Bergabung: Menggunakan satu paip untuk mengumpul semua jenis kumbahan (domestik dan air hujan) dan menghantarnya ke loji rawatan. Kos pemasangan lebih rendah tetapi berisiko melimpah semasa hujan lebat, menyebabkan pencemaran.

Soalan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT)

1. Soalan: Sebuah syarikat pemaju perumahan sedang merancang pembinaan sebuah taman perumahan terancang di kawasan lembah yang kedudukannya lebih rendah daripada tangki perkhidmatan sedia ada. Cadangkan kaedah agihan air dan sistem perpaipan yang paling sesuai untuk projek ini dan berikan justifikasi untuk pilihan anda. Jawapan:

• Kaedah Agihan Air: Kaedah yang paling sesuai ialah kaedah graviti.

• Sistem Perpaipan: Sistem yang paling sesuai ialah sistem grid.

• Justifikasi:

    ◦ Kaedah graviti adalah paling ekonomik kerana ia tidak memerlukan penggunaan pam. Air dapat disalirkan dari tangki simpanan yang berada di kedudukan lebih tinggi ke kawasan perumahan yang lebih rendah hanya dengan menggunakan tekanan graviti. Ini dapat menjimatkan kos pemasangan, operasi, dan penyenggaraan pam serta penggunaan tenaga elektrik.

    ◦ Sistem grid adalah pilihan terbaik untuk kawasan perumahan terancang. Reka bentuknya yang bersambung membolehkan air mengalir dari pelbagai arah. Ini memastikan bekalan air tidak akan terganggu sepenuhnya sekiranya berlaku kerosakan atau kerja penyenggaraan pada satu bahagian paip. Tekanan air dalam sistem ini juga lebih stabil dan boleh ditingkatkan semasa waktu kecemasan seperti kebakaran.

2. Soalan: Sistem pembetungan bergabung lebih menjimatkan kos kerana hanya menggunakan satu paip. Namun, sistem pembetungan berasingan sering dianggap pilihan yang lebih baik untuk kelestarian alam sekitar. Jelaskan mengapa. Jawapan: Sistem pembetungan berasingan lebih lestari untuk alam sekitar kerana ia mengasingkan aliran air kumbahan (najis dan air sisa) daripada air larian permukaan (air hujan). Dalam sistem ini, hanya air kumbahan yang disalirkan ke loji rawatan kumbahan, manakala air hujan yang secara relatifnya bersih disalirkan terus ke sungai atau laut. Sebaliknya, sistem pembetungan bergabung mengumpulkan kedua-dua air kumbahan dan air hujan dalam satu paip yang sama untuk dirawat. Kelemahannya yang ketara ialah semasa hujan lebat, isipadu air di dalam pembetung akan meningkat secara mendadak, melebihi kapasiti loji rawatan. Ini boleh menyebabkan limpahan kumbahan yang tidak dirawat terus ke dalam sungai, mengakibatkan pencemaran air yang teruk, membunuh hidupan akuatik, dan menyebarkan penyakit. Oleh itu, walaupun lebih mahal, sistem berasingan menghalang pencemaran ini dan memastikan hanya sisa yang perlu dirawat dihantar ke loji.

3. Soalan: Kadar Kehilangan Air Bukan Hasil (NRW) yang tinggi memberi kesan negatif kepada ekonomi dan sumber negara. Huraikan bagaimana kerjasama antara pihak berwajib (seperti SPAN dan operator air) dan pengguna boleh mewujudkan satu penyelesaian yang menyeluruh untuk mengatasi masalah ini. Jawapan: Penyelesaian menyeluruh untuk mengurangkan NRW memerlukan tindakan bersepadu antara pihak berwajib dan pengguna.

• Peranan Pihak Berwajib: Pihak berwajib bertanggungjawab untuk aspek teknikal dan penguatkuasaan. Mereka perlu melaksanakan pemantauan intensif menggunakan teknologi seperti sensor untuk mengesan kebocoran, membuat penilaian dan menggantikan paip-paip lama yang usang, menukar meter air pengguna yang rosak atau tidak tepat, serta memperketat undang-undang untuk menghukum pesalah yang melakukan kecurian air.

• Peranan Pengguna: Pengguna pula bertindak sebagai “mata dan telinga” di lapangan. Mereka perlu memupuk sikap bertanggungjawab dengan melaporkan sebarang aktiviti kecurian air atau kebocoran paip yang dilihat kepada operator air dengan segera. Selain itu, pengguna harus sentiasa prihatin terhadap penggunaan air di premis sendiri dan memberi kerjasama kepada kempen kesedaran serta program penukaran meter lama. Kerjasama ini saling melengkapi: pihak berwajib menyediakan infrastruktur dan rangka kerja yang efisien, manakala pengguna memastikan sistem tersebut dipantau secara berterusan di peringkat akar umbi, membolehkan tindakan pembaikan diambil dengan lebih pantas dan berkesan.

4. Soalan: Di Malaysia, sungai merupakan sumber utama bekalan air mentah (97%), manakala air laut jarang digunakan walaupun ia merangkumi 97% daripada jumlah air di bumi. Berdasarkan maklumat dalam teks, jelaskan faktor-faktor yang mungkin menyebabkan keadaan ini. Jawapan: Faktor utama ialah kerumitan dan kos proses rawatan. Teks menyatakan bahawa air laut perlu melalui proses penyulingan atau nyahgaram sebelum boleh dijadikan air minuman. Proses ini secara umumnya adalah kompleks, memerlukan teknologi canggih, dan menggunakan tenaga yang tinggi, menjadikannya sangat mahal berbanding rawatan air sungai konvensional. Malaysia pula merupakan negara yang menerima purata hujan tahunan yang tinggi (951 bilion m³ pada 2018), yang menghasilkan sumber air permukaan seperti sungai yang banyak (532 bilion m³ aliran permukaan). Oleh itu, dari segi ekonomi dan ketersediaan sumber, adalah lebih praktikal dan kos efektif untuk menggunakan sungai sebagai sumber utama air mentah. Rawatan air sungai, walaupun melibatkan pelbagai peringkat, tidak sekompleks dan semahal proses nyahgaram air laut.

5. Soalan: Bandingkan sistem rawatan kumbahan on-site (tangki septik) dan off-site (loji rawatan kumbahan) dari segi kesesuaian lokasi, skala operasi, dan potensi implikasi terhadap alam sekitar. Jawapan:

• Sistem On-Site (Tangki Septik):

    ◦ Kesesuaian Lokasi: Sesuai untuk kawasan luar bandar atau pendalaman yang mempunyai kepadatan penduduk yang rendah dan rumah persendirian.

    ◦ Skala Operasi: Berskala kecil, merawat kumbahan dari satu atau beberapa rumah sahaja.

    ◦ Implikasi Alam Sekitar: Berisiko tinggi menyebabkan pencemaran air bawah tanah jika tangki septik tidak direka bentuk, dibina, atau diselenggara dengan baik. Kebocoran atau penyerapan kumbahan ke dalam tanah boleh mencemari sumber air minuman (telaga) dan menyebarkan penyakit.

• Sistem Off-Site (Loji Rawatan Kumbahan):

    ◦ Kesesuaian Lokasi: Sesuai untuk kawasan bandar yang padat dengan penduduk dan pembangunan yang pesat.

    ◦ Skala Operasi: Berskala besar, mampu merawat kuantiti kumbahan yang tinggi dari seluruh kawasan perumahan atau perindustrian.

    ◦ Implikasi Alam Sekitar: Lebih terkawal, tetapi mempunyai risikonya sendiri. Kebocoran pada paip salir atau pembetung awam boleh menyebabkan pencemaran tanah dan mendapan bangunan. Jika menggunakan sistem pembetungan bergabung, ia berisiko menyebabkan limpahan kumbahan tidak terawat ke dalam sungai semasa hujan lebat, mengakibatkan pencemaran air permukaan dan bau.

Soalan Lazim (FAQ)

1. Apakah proses-proses utama yang terlibat dalam rawatan air di loji rawatan? Proses rawatan air bermula daripada pengambilan air mentah dari sumber sehingga ia sedia untuk diagihkan kepada pengguna. Urutan proses utamanya adalah seperti berikut:

• Penyaringan

• Pengudaraan

• Pembauran kimia

• Pengentalan dan penggumpalan

• Pengenapan

• Penapisan

• Pembasmian kuman dan penyesuaian pH

• Pemfluoridaan

• Penyimpanan dalam tangki simpanan air jernih

2. Apakah yang dimaksudkan dengan Kehilangan Air Bukan Hasil (NRW) dan apakah puncanya? Air Bukan Hasil (NRW) ialah perbezaan antara jumlah air yang disalurkan ke dalam sistem pengagihan dengan jumlah air yang dibilkan kepada pengguna. Ia adalah air yang tidak mendatangkan pulangan kepada operator air. Tiga punca utamanya ialah:

• Kehilangan Fizikal: Disebabkan oleh kebocoran paip, paip pecah, atau limpahan dari kolam dan tangki perkhidmatan.

• Kehilangan Komersial: Berpunca daripada meter pengguna yang tidak tepat, kesilapan pengendalian data, sambungan haram, dan kecurian air.

• Penggunaan Sah yang Tidak Dibilkan: Air yang digunakan untuk tujuan operasi seperti pencucian paip, memadam kebakaran, atau bekalan percuma kepada badan kebajikan dan tempat ibadat.

3. Apakah perbezaan utama antara sistem perpaipan agihan air jenis Grid dan Hujung Mati? Perbezaan utama terletak pada reka bentuk sambungan paip dan kesannya terhadap bekalan air:

• Sistem Hujung Mati: Paip-paip disambung secara linear dan air mengalir dalam satu hala sahaja. Ia lebih murah untuk dipasang tetapi jika berlaku kerosakan pada satu bahagian, bekalan air di bahagian lain akan terjejas. Sistem ini sesuai untuk kawasan tidak terancang seperti kampung.

• Sistem Grid: Semua paip utama, cawangan, dan cabang disambung antara satu sama lain, membolehkan air mengalir dari pelbagai arah. Jika berlaku kerosakan, bekalan air tidak akan terjejas sepenuhnya kerana air boleh dialirkan melalui laluan lain. Sistem ini lebih mahal tetapi lebih dipercayai dan sesuai untuk kawasan bandar terancang.

4. Mengapakah sistem penyaliran kumbahan domestik yang sistematik amat penting? Sistem penyaliran kumbahan domestik yang sistematik penting kerana beberapa sebab utama:

• Kesihatan: Memastikan kesihatan isi rumah terjaga daripada bahan cemar dan penyakit berjangkit yang terdapat dalam kumbahan.

• Kecekapan: Mengeluarkan kumbahan dari bangunan dengan cepat dan efisien.

• Keselamatan: Mengelakkan penghasilan dan pengumpulan gas berbahaya di dalam paip atau tangki septik.

• Pengurusan Sisa: Memastikan kumbahan dapat dikumpulkan dan dibuang dengan cara yang teratur sebelum dirawat.

5. Apakah itu tangki septik dan bagaimana ia berfungsi untuk merawat kumbahan? Tangki septik ialah satu kaedah rawatan kumbahan on-site yang sering digunakan untuk rumah persendirian atau di kawasan pendalaman. Ia berfungsi dengan menerima kumbahan dari rumah, di mana bahan pepejal akan termendap ke dasar membentuk enap cemar, manakala bahan terampai akan terapung. Bahan yang termendap akan melalui proses pereputan oleh mikroorganisma. Air yang lebih jernih di bahagian atas kemudiannya disalirkan keluar ke sistem saliran berhampiran.