BAB II

AERASI

Aerasi adalah suatu proses yang menghubungkan antara air dan udara untuk

menghilangkan gas-gas di dalam air seperti CO2 dan untuk mengoksidasi logam-logam

terlarut seperti besi dan mangan. Proses ini digunakan juga untuk menghilangkan dengan

cepat gas hydrogen sulfide dan bau yang ditimbulkan oleh dekomposisi zat organic atau

mikroorganisme.

Dalam pengolahan air aerasi mempunyai empat kegunaan yakni:

1. Menambah oksigen ke dalam air sehingga air menjadi lebih segar, hal ini lebih

bermanfaat bila sumber airnya adalah air sumur dalam yang biasanya kurang

oksigen.

2. Menghilangkan gas karbon dioksida, hydrogen sulfide dan zat-zat yang volatile

penyebab rasa dan bau pada air.

3. Untuk menghilangkan / mengendapkan senyawa besi dan mangan secara oksidasi.

4. Beberapa jenis bakteri berbahaya juga dapat dikurangi.

Keterbatasan Aerasi

1. Satuan operasi aerasi memerlukan head yang besar.

2. Air berubah menjadi lebih korosif sesudah peroses aerasi, walaupun prosss

tersebut dapat mengurangi kadar gas karbon dioksida.

3. Untuk menghilangkan bau dan rasa , aerasi tidaklah sangat efektif, oleh karena itu

biasanya aerasi dikombinasikan dengan klorin atau karbon aktif.

4. Perancang harus hati-hati mempertimbangkan pemakaiaan aerasi karena biaya

untuk meningkatkan ketinggian air memerlukan biaya yang besar.

2.1. Proses Aerasi

Gas-gas dilarutkan dalam air atau yang dibebaskan dari air hingga konsentrasi

gas-gas mencapai nilai kejenuhannya. Konsentrasi gas dalam cairan biasanya menuruti

hokum Henry yang menyatakan bahwa konsentrasi masing-masing gas dalam air

berbanding langsung dengan dengan tekanan partial atau konsentrasi gas dalam atmosfir

bila dikontakkan dengan air. Nilai kejenuhan gas untuk H2S dan CO2 berkisar antara 0-

0,5 mg/l, jika dipaparkan pada pada udara normal tekanan parsialnya masing-masing

berkisar antara 0-0,03 %. Untuk memastikan bahwa aerasi sudah sesuai maka harus

dilakukan peningkatan areal yang berkontak dan waktu kontak antara atmosfir dan air

yang akan diaerasi.

2.2. Jenis-jenis Aerator

Berdasarkan mekanisme aerasi, aerator dapat dibagi atas berapa tipe :

1. Spray aerator (Aerator Pancaran)

2. Multiple tray aerator (Aerator multi baki)

3. Cascade aerator (aerator berjenjang)

4. Aerator difusi

5. Aerator mekanik.

.Aerator Pancaran

Dalam metode ini air dipancarkan melalui nozzle ke atas dan selanjutnya

dipecahkan menjadi butir-butir kecil yang akan terkontak diudara dengan atmosfer.

Instalasi ini terdiri dari : trays (baki) dan pipa yang sesuai dengan keluaran pada nozzle

seperti terlihat dalam Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Aerator pancaran

Aerator multi baki

Di dalam aerator ini air dipancarkan melalui sebuah pipa ke bahagian atas dari

susunan baki. Selanjutnya air tersebut didistribusikan pada baki-baki tersebut secara

vertikal, sehingga membentuk seperti hujan buatan dan air tersebut jatuh ke bawah dari

satu baki ke baki ke dua, ke tiga dan seterusnya. Untuk meningkatkan efisiensi aerator ini

.baki . biasanya diisi dengan arang, batu atau keramik yang ukuran 5 hingga 15 cm.

Untuk meningkatkan waktu kontak dapat dilakukan dengan menambah jumlah baki. Tipe

aerator ini dapat dilihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Aerator multi baki

Aerator Berjenjang (Cascade aerator)

Cascade atau jenjang adalah air yang dijatuhkan melalui beberapa buah anak

tangga secara seri. Jika air dibiarkan jatuh pada beberapa seri tangga akan terjadi kontak

antara air dan udara yang berada di atmosfer.

Gambar 2.3 Aerator berjenjang

Aerator difusi

Aerator ini terdiri dari suatu

bejana pada dasarnya dimana pada

bahagian atasnya diisi dengan pipa-

pipa yang berlobang atau tabung-tabung dan plat yang membentang. Udara yang

dipancarkan melalui blower dipancarkan melalui pipa-pipa. Gelembung udara yang

dibebaskan berkontak dengan air yang dipompakan sehingga terjadi proses perpindahan

udara dari atmosfer ke dalam air.

Aerator mekanik

Aerator ini jarang digunakan di dalam pengolahan air karena biayanya relatif

lebih mahal tetapi aerator ini banyak digunakan di dalam pengolahan air limbah.

Efisiensi proses aerasi hampir seluruhnya tergantung pada jumlah kontak antara

permukaan air dan udara. Permukaan yang berkontak dikendalikan oleh ukuran tetesan

air atau gelembung udara. Sebagai contoh 1m3 air mempunyai luas permukaan 6m2 yang

terpapar dengan udara. Jika volume air ini dibagi menjadi 8 potong, maka masing-

masingnya terpapar 1/2m x 1/2m sehingga jumlah yang terepapar menjadi 12m2. Jika

volume air itu dibagi hingga masing-masingnya 1/100m maka luas permukaan air yang

terekspose ke udara menjadi 7200m2. Oleh karena itu peningkatan luas permukaan akan

menyebabkan perpindahan oksigen ke air menjadi lebih efektif, dengan demikian proses

aerasi menjadi lebih efisien.

Penghilangan Gas Terlarut

Beberapa gas yang terlarut di dalam air dapat menyebabkan kesulitan-kesulitan

tertentu. Misalnya gas karbondioksida dapat menyebabkan korosi pada pipa. Hal yang

sama juga dapat terjadi yang disebabkan oleh gas-gas oksigen, klorin, dan gas-gas

lainnya. Gas-gas tersebut dapat dihilangkan dengan pendidihan, dekompresi atau dengan

cara kimia. Selain oksigen dan nitrogen gas-gas lainnya dapat dikurangi dengan aerasi.

Proses aerasi menghilangkan gas-gas CO2, H2S dan bau dengan cepat. Banyak metode-

metode aerasi tetapi tidak semua dapat diterapkan karena mempunyai pengaruh lain.

Dengan aerasi sifat-sifat korosif dari air tidak dapat dihilangkan, karena setelah menolak

gas CO2 gas tersebut menyerap oksigen.

Penghilangan besi dan mangan

Besi dan mangan selalu terdapat bersamaan dalam air baku. Besi terdapat dalam

bentuk fero sulfat dan fero bikarbonat. Adanya besi dan mangan dengan konsentrasi

lebih dari 0,3 mg/l menyebabkan air tidak disukai karena

Menyebabkan bau dan warna

Menyebabkan kesukaran di dalam beberapa proses pabrik dan tidak ekonomis

Menyebabkan korosi pada pipa-pipa

Menyebabkan noda pada pakaian ketika dicuci atau ketika digunakan di dalam

proses penggunaan tekstil.

Menyebabkan air bewarna merah kecoklatan disebabkan adanya bakteri besi.

Penghilangan besi dan mangan dapat dilakukan dengan salah satu metode di bawah ini :

1. dengan aerasi

2. dengan klorinasi

3. dengan proses pertukaran ion.

Zat besi dengan tidak adanya zat organik biasanya dapat dihilangkan dengan cara aerasi

yang diikuti dengan sedimentasi dan filtrasi. Tetapi aerasi tidak hanya memberikan

oksigen untuk mengoksidasi zat besi (0,14 ppm untuk tiap ppm besi), tetapi juga akan

menghilangkan gas dioksida yang terdapat di dalamnya. Kombinasi besi dan mangan

melemahkan ikatan senyawa organik sehingga diperlukan multiple coke tray yakni

container yang mengandung batu bara hasil dari pirolisis yang diikuti dengan

sedimentasi dan filtrasi.

Air-air sumur yang tidak mengandung oksigen dapat diolah dengan sodium zeolit

dan manganese zeolit.

Fe(HCO3)2 + 2H2O FeO + 2CO2 +3 H2O (2.1)

4 FeO +O2 2Fe2O3 (2.2)

Fe2O3 + 3 H2O 2Fe(OH)3 (2.2)

Penghilangan Mangan

Untuk menghilangkan mangan dalam air digunakan pasir hijau dan penukar kation

senyawa karbonat dan sebagai reganerasinya adalah garam NaCl. Selama proses aerasi

berlangsung senyawa besi dan mangan yang larut diubah menjadi senyawa ferri dan

mangan yang mengendap, selanjutnya dihilangkan pada tangki sedimentasi atau saringan

Jika besi dan mangan terdapat di air berkombinasi dengan zat organik maka ikatannya

sukar untuk dipecahkan, oleh karena itu perlu ditambahkan kapur atau meningkatkan pH

nya hingga 8,5 atau 9 cara lainnya adalah dengan menambahkan klorin atau potasium

permanganate.

Permasalahan Operasi Aerasi

Sebagaimana telah dikemukakan bahwa aerasi menambah oksigen terlarut dalam air, bila

oksigen terlalu banyak dalam air terjadi keadaan super saturation (kelewat jenuh).

Keadaan ini akan menyebabkan beberapa permasalahan yakni :

korosi pada tangki dan pipa

mengambangkan flok pada clarifier

air binding pada saringan jika air menjadi hangat karena hari panas

Pertumbuhan ganggang

Penyumbatan difuser

Pemborosan energi

Korosi, bila kelebihan oksigen dterlarut dalam air dapat menyebabkan perkaratan

pada tangki atau pipa terbuat dari logam. Untuk mengatasi permasalahan korosi maka

air dijaga agar tidak sampai kelewat jenuh.

Ada dua cara untuk mencegah dan menghambat korosi. Pertama dengan

melapisi(coating) dengan cat seluruh permukaan logam yang berkontak dengan air.

Kedua Hindari kejenuhan oksigen terlarut dalam air seperti terlihat dalam Tabel 2-1.

Tabel 2-1 Kejenuhan oksigen dalam air

Temperatur Konsentrasi Kejenuhan

Temperatur Konsentrasi Kejenuhan

2021

9,078,90

2627

8,097,96

22232425

8,728,568,408,24

28293031

7,817,677,546,93

Pengambangan flok pada Clarifier, Oksigen terlarut yang melewati kejenuhannya

akan menimbulkan permasalahan pada sedimentasi. Gelembung-gelembung udara

yang lepas dari air akan mengangkat flok yang akan tersedimentasi ke permukaan air

dan selnjutnya akan mengikuti air bersih ke sistem berikutnya (filter) sehingga dapat

mengganggu proses filtrasi.

Air Binding, Peristiwa yang sama seperti pada tangki sedimentasi, pada filter juga

akan terbebas udara kelewat jenuh tersebut, lalu gelembung udara tersebut tertahan

diantara butir-butir pasir sehingga berlaku sebagai penyumbat bagi air yang akan

turun, sudah tentu hal ini mengurangi efisiensi filter atau menurunkan laju

penyaringan.

Penghilangan gas H2S, gas hydrogen sulfide dapat dihilangkan dengan cara oksidasi

dan aerasi scrubbing. Dari kedua metode ini aerasi scrubbing lebih baik hasilnya.

Untuk mengetahui proses mana yang terjadi diantara kedua ini dapat diketahui dari

pH air. Pada pH 6 atau lebih kecil sangat mudah discrub dengan aerasi, tetapi pada

pH 8 atau lebih tinggi gas H2S terionisasi menjadi HS- dan HS2- sehingga tidak dapat

dihilangkan dengan cara aerasi. Sebenarnya oksigen yang diberikan pada aerasi

bereaksi dengan ion H2S membebaskan unsur belerang sehingga mengakibatkan

partikel koloida yang halus dan memberikan air menjadi keruh berwarna susu

kebiruan. Oleh karena itu cara yang terbaik untuk menghilangkan gas H2S ialah

dengan menurunkan pH menjadi lebih kecil daripada 6. Penurunan pH dapat

dilakukan dengan menghembuskan gas CO2 kedalam air setelah gas H2S hilang

dilakukann aerasi kembali untuk menghilangkan sisa gas CO2.

Algae (ganggang), didaerah yang beriklim panas beberapa metode aerasi terpapar

pada udara terbuka sehingga langsung terkena cahaya matahari. Permukaan aerator

yang basah ini akan merupakan tempat pertumbuhan ganggang dan lumut yang baik.

Selanjutnya hal ini akan mempengaruhi kualitas air yang dihasilkan. Untuk mengatasi

hal ini biasanya diberikan kanopi ataupun atap diatas aerator tersebut sehingga

menghambat cahaya matahari yang langsung. Pertumbuhan ganggang dan lumut

tersebut juga dapat diatasi dengan cara pemberian tembaga sulfat secara priodik.

Penyumbatan difuser, dffuser udara bisa jadi tersumbat oleh debu dari udara atau

dari minyak dan bahkan sampah halus, dan deposit bahan kimia yang terdapat

disekitar diffuser. Penyumbatan ini dapat dikurangi dengan cara :

Memelihara saringan udara

Tidak melakukan pelumasan yang berlebihan terhadap blower

Mencegah air balik ke difuser

Teknik-teknik untuk membersihkan diffuser berbeda untuk masing-masing jenisnya,

misalnya tipe keramik dapat dibakar didalam furnace sedangkan untuk diffuser yang

berpori besar dapat dilakukan dengan menggunakan bros dan deterjen.

Pemakaian energi, proses aerasi akan memerlukan pemasokan energi untuk

memompa air dan menghasilkan udara. Aerasi difusi memerlukan tenaga listrik untuk

menjalankan blower, dan aerasi mekanik memerlukan energi listrik untuk

menjalankan blower. Jika pemeiharaan terhadap motor dan blower dilakukan dengan

baik maka akan dapat dilakukan penghmatan energi dan ini akan menurunkan biaya

operasi yang sangat signifikan.