air bersih dan pengolahannya.pptx

AIR BERSIH DAN PENGOLAHANNYA

KIMIA TERAPAN

Latar Belakang

• Air adalah sumber alam yang sangat penting• Air banyak mendapat pencemaran yang

berpengaruh pada kualitas air• Keadaan perairan alami di banyak negara

cenderung menurun, baik kualitas maupun kuantitasnya

• Manusia berupaya mencari solusi baik teknologi tinggi maupun sederhana untuk penyediaan air bersih

Penguapan

Air permukaan

Air bawah tanah

hujan

Kondensasi

salju

Perkolasi air dalam batuan

JUMLAH AIR DUNIA (Okazaki, M, 1985, Kurita Water Handbook)

Jenis Air Jumlah, km3 %

Air Laut 1.338 x 106

96,5

Air Tawar 35,03 x 103 2,53

Lain-lain 12,97 x 103

0,97

Total 1.386 x 106 100

Kualitas air harus memenuhi 3 syarat :

Syarat fisikTidak berwarna, tidak berbau.

Syarat kimiaTidak mengandung zat kimia yang merugikan manusia (racun)

dan tidak mengurangi efektivitas distribusi pipa- pipa.

Syarat bakteriologisTidak mengandung bakteri maupun organik lain yang dapat

menyebabkan penyakit :Tipus, Kolera, Disentri, Cacingan dan

sebagainya.

Kualitas air

Problem pada kualitas air• Di perkotan Indonesia, Syarat laboratorium tertinggi dipenuhi oleh

PDAM, tetapi oleh karena pipa-pipa distribusi pada umumnya sudah tua, maka sering terjadi kontaminasi pada saat pendistribusian.

• Pangadaan air privat, meskipun secara fisik mungkin terlihat baik (tak berwarna, tak berbau dan tak berasa), seringkali masih mengandung berbagai zat organik dan kimia dengan kadar berbeda sesuai dengan lokasinya.dengan demikian test laboratorium diperlukan sebagai dasar treatment terhadap air tersebut, misalnya dengan sedimentasi, proses kimiawi, filtrasi, aerasi atau kombinasinya.

Problem pada kualitas airProblema Penyebab Efek buruk Koreksi

Kesadahan tinggi Garam-garam kalsium dan magnesium dari air tanah

Membuat pipa berkerak, merusak boiler dan juga merusak cucian dan makanan

Penukaran ion (diproses dengan zeolit)

Korosi Derajat keasaman tinggi akibat naiknya oksigen dan CO2 (Ph rendah)

Perkaratan pipa,lerusakan terutama pada berbahan kuningan

Peningkatan kadar alkalin

Polusi Kontaminasi organik atau oleh air limbah

Timbulnya penyakit Klorinasi dengan sodium Hipoklorit atau gas klorin

Warna Zat besi dan mangaan

Merubah warna pakaian atau peralatan

Dihujani melalaui filter oksidasi (manganese zeolit)

Rasa dan bau Zat organik Tidak enak (diminum) Filtrasi denaga karbon aktif (Proses penjernihan)

Persyaratan bakteriologisParameter Satuan Kadar maksimal

Air minum:E. Coli atau fecal coli Jml/100 ml sampel 0

Air yg masuk sistem distribusi-E. coli/ fecal coli-Total bakteri coliform

Jml/100 ml sampelJml/100 ml sampel

00

Air dalam sistem distribusi-E. coli/ fecal coli-Total bakteri coliform

Jml/100 ml sampelJml/100 ml sampel

00

Persyaratan kimiawi bhn yg mempunyai pengaruh langsung pd kesehatan

a. bahan anorganik

Parameter Satuan Kadar maksimal

Antimon mg/liter 0,005

Air raksa mg/liter 0,001

Arsenik mg/liter 0,01

Barium mg/liter 0,7

Boron mg/liter 0,3

Kadmium mg/liter 0,003

Kromium (val 6) mg/liter 0,05

Tembaga mg/liter 2

a. Bahan anorganik…..lanjutan

Parameter Satuan Kadar maksimal

Sianida mg/liter 0,07

Fluorida mg/liter 1,5

Timbal mg/liter 0,01

Molybdenum mg/liter 0,07

Nikel mg/liter 0,02

Nitrat (sbg NO3¯) mg/liter 50

Nitrit (sbg NO2¯) mg/liter 3

Selenium mg/liter 0,01

b. Bahan organikParameter Satuan Kadar maksimal

Chlorinated alkanesCarbon tetrachlorideDichloromethane1,2-dichloroethane1,1,1-trichloroethane

µg/liter µg/literµg/literµg/liter

220302000

Chlorinated ethenesVinyl chloride1,1-dichloroethene1,2-dichloroetheneTrichoroetheneTetrachloroethene

µg/liter µg/literµg/literµg/literµg/liter

530507040

Aromatic hydrocarbonsBenzeneTolueneXylenesBenzo[a]pyrine

µg/liter µg/literµg/literµg/liter

107005000,7

b. Bahan organik……lanjutan

Parameter Satuan Kadar maksimal

Chlorinated benzenesMonochlorobenzene1,2-dichlorobenzene1,4-dichlorobenzeneTrichlorobenzene (togal)

µg/liter µg/literµg/literµg/liter

300100030020

Lain-lainDi(2-ethylhexy)adipateDi(2-ethylhexy)phthalateAcrylamideEpichlorohydrinHexachlorobutadieneEdetic cid (EDTA)Tributylin oxide

µg/liter µg/literµg/literµg/literµg/literµg/literµg/liter

8080,50,40,62002

Bahan kimia yg kemungkinan dapat menimbulkan keluhana. bahan anorganik

Parameter Satuan Kadar maksimal

Ammonia mg/liter 1,5

Aluminium mg/liter 0,2

Klorida mg/liter 250

Tembaga mg/liter 1

Kesadahan mg/liter 500

Hidrogen Sulfida mg/liter 0,05

Besi mg/liter 0,3

Mangan mg/liter 0,1

pH - 6,5-8,5

Sodium mg/liter 200

Sulfat mg/liter 250

Total zat padat terlarut mg/liter 1000

Seng mg/liter 3

radioaktifitas

Parameter Satuan Kadar maksimal

Gross alpha activity Bq/liter 0,1

Gross beta activity Bq/liter 1

Deskripsi Pengolahan Air

• Proses penyediaan air bersih merupakan proses perubahan sifat fisik, kimia dan biologi air baku agar memenuhi syarat sebagai air minum

• Pengolahan air dapat dilakukan secara individu maupun kolektif dengan berkembangnya penduduk dan teknologi

Tujuan Pengolahan Air Minum

• Menurunkan kekeruhan • Mengurangi bau, rasa dan warna • Menurunkan dan mematikan mikroorganisme • Mengurangi kadar bahan yang terlarut dalam air • Menurunkan kesadahan• Memperbaiki derajat keasaman (pH)

Prinsip Penjernihan Air Secara Adsorpsi

• Pengolahan air secara adsorpsi merupakan proses pemisahan air dari pengotornya dengan cara penyerapan pengotor seperti partikel halus, kation terlarut atau bau yang terkandung dalam air

• Media adsorpsi dalam pengolahan air adalah karbon aktif atau mineral zeolit sebagai adsorben yang mampu menyerap partikel, kation-kation dan bau yang terlarut atau tercampur dalam air.

Karbon Aktif

• Salah satu adsorban• Digunakan untuk menghilangkan bau, warna, dan

rasa air termasuk ion-ion logam berat• Syarat ini dapat dipenuhi oleh arang yang sudah

diaktifkan sehingga menjadi porus dan kaya saluran kapiler.

• Yang belum aktif, ruang kapilernya masih ditutupi oleh pengotor berupa zat organik dan anorganik.

Proses pembuatan karbon aktif

• Buatlah arang misalnya dari tempurung kelapa (arang batok, Cocos nucifera), kayu, batubara, merang, sekam, atau serbuk gergaji.

• Aktifkan dengan cara pemanasan pada kondisi sedikit oksigen agar hidrokarbonnya lepas. Hasilnya berupa arang yang sangat porus sehingga luas permukaannya besar.

• Setelah itu barulah digunakan untuk mengolah air minum atau air buangan, misalnya memisahkan pencemar organik dan inorganik seperti air raksa, krom, atau untuk deklorinasi (pengurangan klor di dalam air).

Satuan operasi

1.Saringan (screening)

2.Saringan mikron

3. Aerasi

4.Mixing

5.Flokulasi

6.Sedimentasi

7.Filtrasi

Saringan kuarsa digunakan untuk melindungi pompa dari padatan mengapung. Saringan halus digunakan untuk menghilangkan padatan mengapung dan tersuspensiDigunakan menghilangkan impuritas yang halus seperti alga, pasir, dsb.Untuk menambah maupun mengeluarkan gas-gas dari air. Misal : aerasi untuk menghilangkan Fe2+ dan Mn2+ terlarut.Untuk mencampur bahan-bahan kimia dan gas-gas yang diperlukan untuk pengolahan.Untuk mempercepat penggumpalan partikel dengan pengadukan sangat lambat.

Untuk menghilangkan partikel-partikel seperti tanah dan pasir atau padatan (flok) tersuspensi.

Untuk menyaring padatan yang masih tersisa setelah pengendapan/sedimentasi

Satuan Proses

1.Koagulasi

2.Disinfeksi

3.Presipitasi

4.Ion exchange

5.Adsorpsi

6.Oksidasi kimia

Proses penambahan bahan-bahan kimia untuk membentuk gumpalan (flok) yang selanjutnya dipisahkan pada proses flokulasi.Digunakan untuk mematikan bakteri patogen yang ada dalam air.Penghilangan komponen ion terlarut seperti kalsium dan magnesium (kesadahan) dengan penambahan bahan-bahan kimia sehingga akan menimbulkan endapanUntuk penghilangan sebagian maupun keseluruhan kation dan anion terlarut dalam airUntuk penghilangan senyawa-senyawa organik yang menyebabkan warna, rasa dan bau.Untuk mengoksidasi berbagai senyawa yang ditemukan di dalam air, yang menyebabkan rasa, warna dan kerak.

No.

Komponen Rumus Masalah yang ditimbulkan Cara pengolahan

1 Turbidity Tidak ada Air menjadi keruh, membentuk deposit pada pipa-pipa, alat-alat, ketel dan lain-lain

Koagulasi, pengendapan dan filtrasi

2 Warna Tidak ada Timbul buih dalam ketel, menghambat proses pengendapan pada penghilangan besi dan hot phosphate softening

Koagulasi, filtrasi, khlorinasi, adsorbsi dengan karbon aktif

3 Hardness (kesadahan)

Kalsium dan magnesium yang dinyatakan sebagai CaCO3

Membentuk Scale / kerak pada sistem penukar panas, ketel, pipa menghambat daya cuci dengan sabun

Pelunakan, destilasi, pengolahan internal

4 Alkalinity (alkalinitas)

Bikarbonat (HCO3)Karbonat (CO3)Hidroksida (OH)Dinyatakan sebagai CaCO3

Timbul buih dan carry over (lolosnya) padatan ke dalam uap panas mengakibatkan karatan pada pipa ketel, bikarbonat dan karbonat menghasilkan CO2 dalam uap panas, sehingga bersifat korosif.

Pelunakan dengan kapur dan kapur-soda, demineralisasi, penambahan asam, dealkilasi dengan penukar ion, distilasi

5 Asam mineral bebas

H2SO4 ,HCl dan sebagainya dinyatakan sebagai CaCO3

Korosif Netralisasi dengan alkali

Cara pengolahan air dari berbagai zat pengotor ( Setiadi, 1993)

6 Karbondioksida

CO2 Korosif terhadap jaringan pipa Aerasi, deaerasi, netralisasi dengan alkali, filming dan neutralizing amines

7 PH Konsentrasi ion hydrogen pH = -log (H+)

Perubahan pH dipengaruhi oleh keasaman atau kebasaan dalam air. Air dalam biasanya pH = 6-8

PH dapat dinaikkan dengan penambahan Al dan sebaiknya dengan asam

8 Sulfat SO4= Menaikkan kandungan padatan dalam

air, bereaksi dengan Ca membentuk kerak CaSO4

Demineralisasi, distilasi

9 Chlorida Cl- Menaikkan kandungan padatan dalam air dan bersifat korosif

10 Silika SiO2 Membentuk kerak pada ketel dan sudut-sudut turbin

11 Besi Fe2+ (ferro)Fe3+

Terbentuk deposit pada pipa-pipa dan boiler

Aerasi, koagulasi dan filtrai pelunakan kapur, penukar kation

12 Mangan Mn Terbentuk deposit Aerasi, pelunakan kapur

13 Minyak Dinyatakan sebagai oil atau Ichloroform extractible matter

Terbentuk kerak, lumpur dan buih dalam ketel

Raffle reparation stainers koagulan dan filktrasi, filtrasi dengan diatamaceous earth

14 Oksigen O2 Korosi Deaerasi, sodium sulfate, hyrazine, zat pencegah korosi

15 Hidrogen Sulfida

H2S Bau telur busuk, korosi Aerasi, khlorinasi, penukar anion berbasa tinggi

16 Amoniak NH3 Korosi pada tembaga dan seng Penukar kation dengan zeolite hidrogen, khlorination, daeaerasi

17 Konduktivitas

Dinyatakan dalam Micrombos, konduktansi spesifik

Konduktivitas yang tinggi maka sifat korosi makin tinggi

Demineralisasi, pelunakan kapur, dan sebagainya

18 Padatan terlarut

Tidak ada Padatan terlarut menunjukkan jumlah zat-zat yang terlarut, menyebabkan buih

Pelunakan kapur, penukar kation dengan zeolite hidrogen, demineralisasi, distilasi

19 Padatan tersuspensi

Tidak ada Menyebabkan deposit Pengendapan, filtrasi dan koagulasi

20 Padatan total Tidak ada Padatan total adalah padatan terlarut ditambah padatan tersuspensi

Sama dengan 19 dan 20

KOAGULASI FLOKULASI : Definisi

• Koagulasi : rapid mixing, dengan penambahan bahan kimia

• Flokulasi : slow mixing, kadang-kadang dengan penambahan koagulan aid (flokulan)

SATUAN OPERASI DAN PROSESKOAGULASI DAN FLOKULASI : memisahkan padatan tersuspensi dan koloid

Padatan tersuspensi

Padatan terlarut

koagulankoagulan

SATUAN OPERASI DAN PROSES SEDIMENTASI : MEMEMISAHKAN PADATAN MENGENDAP

t = 0 t > t>>

padatan mengendapPadatan tak mengendap

SEDIMENTASI : Pola pengendapan partikel diskrit (a) dan partikel flokulen (b)

(a) (b)

UNIT PENGOLAHANConditioning:• Pengaturan pH• Penambahan kekeruhan• Pra-sedimentasi: pengendapan partikel diskrit, misal: pasirKoagulasi:• Destabilisasi partikel koloid• Pembubuhan bahan kimia: koagulan, misal: tawas• Dilakukan pengadukan cepat (rapid mixing): Hidrolis: terjunan atau hidrolik jump Mekanis: menggunakan batang pengaduk Lamanya proses: 30 – 90 detik

Flokulasi:• Pembentukan dan pembesaran flok• Dilakukan pengadukan lambat (slow mixing): Mekanis Hidrolis• Waktu operasi: 15 – 30 menit

Sedimentasi:• Pengendapan secara gravitasi: ρ partikel > ρ air:

• Sedimantasi: pengendapan flok• Pra-sedimentasi: pengendapan settleable particle

Berdasarkan arah aliran:• Horizontal/radial• Vertikal• Dengan kemiringan: plate settler

• Waktu pengendapan: tergantung ukuran partikel.• Kecepatan mengendap umumnya berkisar antara 1-2 jam• Penyisihan partikel yang mempunyai ρ partikel < ρ air:

Flotasi/pengapungan, misal penyisihan minyak bebas (free oil) dari air

Filtrasi:• Penyaringan dengan menggunakan media berbutir• Penyisihan partikel dengan cara penyaringan untuk ukuran

diameter partikel lebih besar dari ukuran media filter:• Saringan pasir cepat (rapid sand filtration) : laju aliran = 120

m3/m2/jam• Saringan pasir lambat (slow sand filtration) : laju aliran =

5m3/m2/jam• Saringan pasir cepat:

• Single media : pasir• Multi media : antrasit – pasir – garnet

• Saringan pasir lambat:• Sedimentasi• Filtrasi• Biologi proses

• Desinfeksi: penghilangan mikroorganisme patogen: klorinasi,ozonisasi, sinar ultra violet, pemanasan, dll