kinerja instalasi pengolahan air minum (ipam) pengok dalam
Post on 17-Oct-2021
10 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Kinerja Instalasi Pengolahan Air Minum (IPAM) Pengok dalam Menurunkan Kadar Besi (Fe) dan Mangan (Mn)
Dhani Anisa Rachmawati dan Irma Gusniani
Program Studi Teknik Lingkungan, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus
Baru Universitas Indonesia, Depok, Indonesia 16424
E-mail: dhanianisa@gmail.com
Abstrak
Aspek kualitas air produksi merupakan masalah yang harus diselesaikan oleh IPAM Pengok terutama kandungan mangan yang tinggi pada air produksi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik air baku, permasalahan yang ada di IPAM, efisiensi unit dalam menurunkan besi dan mangan serta memberikan rekomendasi perbaikan. Langkah yang perlu dilakukan adalah mengecek kualitas air setiap unit serta menghitung parameter hidroliknya untuk mengetahui kinerjanya. Pada IPAM Pengok, air tanah digunakan sebagai air baku dengan tingginya kandungan besi dan mangan. Unit proses dan operasi yang diterapkan sudah sesuai dengan karakteristik air baku. Kinerja unit yang belum optimal adalah aerator, oksidasi, dan sedimentasi. Pengoptimalan yang perlu dilakukan pada aerator adalah perubahan jenis, dari yang semula spray aerator menjadi multiple tray aerator dengan 3 tray sedangkan pada proses oksidasi, pengadukan berlangsung selama 1 menit dengan gradien kecepatan 758/s dan dosis optimum yang diperoleh berdasarkan Jar Test adalah 50% stoikiometri. Saat ini, sedimentasi memiliki waktu tinggal dan rasio P/L di bawah kriteria desain sehingga dimensi panjang menjadi 12 m dan waktu tinggal menjadi 4,3 jam. Dengan dilakukan perbaikan pada beberapa unit, diharapkan kualitas air produksi dapat stabil memenuhi baku mutu PERMENKES 492/2010.
Kata kunci : besi; IPAM; kinerja; kualitas air; mangan.
The Performance of Water Treatment Plant (WTP) Pengok to Reduce Concentration of Iron (Fe) and Manganese (Mn)
Abstract
Aspect of production water quality is problem that must be solved in WTP Pengok especielly high manganese of drinking water. The research have purpose to find out characteristic of raw water, existing problems in WTP, efficiency of unit to reduce concentration of iron and manganese, and give recommendations for improvements. The carried out steps are analysis of water quality on all of unit and calculate the hydraulic parameters to determine its performance. In WTP, groundwater is used as raw water which has high of iron and manganese. Unit operations and processes which applied in WTP have been adjusted with raw water characteristics. The unit performance that is not optimal is aerator, oxidation, and sedimentation. Optimization must be done on aerator with changes of type aerator, the first is spray aerator into multiple tray aerator with 3 tray while at oxidation process, the mixing occur 1 minute with velocity gradient 758/s and optimum doses of KMnO4 that be obtained by Jar Test is 50%stoichiometry. Now, sedimention has Td and ratio W/L under the criteria of design so length dimension to 12 m and Td is 4,3 hour. By doing improvement of some units, water quality can be stable and meet quality standards of PERMENKES 492/2010.
Keyword : iron; manganese; performance; water quality;WTP.
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
2
PENDAHULUAN
Air merupakan kebutuhan utama makhluk hidup yang ada di bumi. Kualitas, kuantitas
dan kontinuitas menjadi aspek yang penting dalam penyediaan air. Kualitas air secara fisik
akan mempengaruhi dari segi estetika yang dapat terlihat dari rasa, bau dan warna. Selain segi
kualitas yang penting untuk dipenuhi, segi kuantitas air juga harus diperhatikan. Instalasi
penyedia air minum seperti Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) harus tetap menyediakan
air yang cukup untuk para konsumennya.
Sumber air baku yang dapat diolah menjadi air minum berasal dari air permukaan, air
tanah, air hujan, dan mata air. Setiap air baku memiliki karakteristiknya masing-masing yang
berpengaruh terhadap proses pengolahan yang akan dilakukan untuk menjadikan air minum
yang memenuhi kualitas standar baku mutu. Kondisi IPAM Pengok saat ini dari segi kuantitas
masih dapat mencukupi kebutuhan bangunan IPAM dan pelanggan. Akan tetapi dari segi
kualitas masih kurang stabil. Kandungan mangan (Mn) masih sering melampaui baku mutu.
Salah satu faktor yang mempengaruhi adalah sumber air baku yang digunakan IPAM Pengok
adalah air tanah dengan karakteristik besi dan mangan yang tinggi.
Faktor kualitas air baku dan air pengolahan yang dihasilkan sangat menentukan efisiensi
unit pengolahan yang ada di IPAM. Unit pengolahan yang diterapkan pada suatu instalasi
harus disesuaikan dengan karakteristik air bakunya. Oleh karena air baku yang digunakan
IPAM Pengok adalah air tanah, maka unit yang secara spesifik mengolahan air tanah yaitu
oksidasi. Penggunaan oksidator kalium permanganat pada IPAM tersebut ternayata belum
cukup efektif untuk menurunkan kadar mangan dan besi.
Pada suatu instalasi, setiap unit memiliki fungsi dan perannya masing-masing tetapi
secara keseluruhan saling mendukung dan berkesinambungan. Untuk itu, walaupun proses
oksidasi merupakan proses spesifik yang berfungsi menurunkan kadar besi dan mangan, unit
lain perlu membantu dan melanjutkan proses pengolahan sehingga kualitas air minum dapat
memenuhi standar baku mutu. Efesiensi unit dapat dilihat dengan membandingkan kodisi
lapangan dan kriteria desainnya. Oleh karena itu perlu dilakukan tinjauan terhadap kinerja
setiap unit dalam menurunkan parameter kualitas air bersih terutama besi dan mangan dengan
tujuan-tujuan yang akan dicapai adalah mengetahui karakteristik air baku IPAM Pengok,
mengetahui permasalahan yang ada di instalasi pada setiap unit, mengetahui efisiensi setiap
unit dalam menurunkan besi dan mangan serta memberikan rekomendasi perbaikan unit
dalam menurunkan kadar Mn dan Fe untuk memenuhi kebutuhan air bersih di Yogyakarta
dan sekitarnya.
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
3
Universitas Indonesia
TINJAUAN TEORITIS Sistem Pengolahan Air Bersih
Secara umum unit pengolahan air dibagi atas 2 yaitu unit operasi dan unit proses. Unit
operasi berfokus pada penghilangan kontaminan yang dilakukan dengan memanfaatkan
fenomena fisika sedangkan unit proses adalah pengolahan yang dicapai dengan reaksi kimia
atau reaksi biologi.
Tabel 1. Proses Pengolahan Air Minum yang Umum Diterapkan Penghilangan Besi dan Mangan
Parameter Kualitas Air Komponen Proses Penghilangan Besi dan
Mangan Filtrasi dengan pre-oksidasi Adsorpsi/oksidasi
• Media pasir dan/atau antrasit • Green sand media
• Proprietary media
Penambahan polyphosphate Unit Pengolahan Air Bersih
Intake
Intake adalah suatu konstruksi yang berguna untuk mengambil air dari sumber air di
permukaan tanah seperti reservoir, sungai, atau kanal. Variasi kualitas air permukaan sangat
berarti dalam menentukan titik pengambilan air. Jenis-jenis intake, yaitu intake tower, shore
intake, intake crib, intake pipe atau conduit, infiltration gallery, sumur dangkal dan sumur
dalam (Kawamura, 1991).
Koagulasi
Proses koagulasi merupakan penambahan kimia pada air baku dengan pengadukan
cepat yang akan mengakibatkan partikel-partikel yang tidak dapat mengendap saling
mendekat dan membentuk flok-flok mikro yang ukurannya lebih besar dari koloid asalnya.
Pengadukan pada proses koagulasi dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu cara mekanis,
hidrolis, dan pneumatis.
Sedimentasi
Sedimentasi adalah salah satu proses yang digunakan dalam unit operasi untuk
mengendapkan partikel-partikel tersuspensi atau flok-flok yang ada dalam air maupun air
limbah secara gravitasi. Flok-flok kimia yang terbentuk merupakan hasil dari proses
pengadukan.
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
4
Filtrasi
Filtrasi atau penyaringan merupakan proses untuk memisahkan padatan tersuspensi
dari dalam air yang akan diolah. Filtrasi digunakan untuk menghilangkan sisa padatan
tersuspensi yang tidak terendapkan pada proses sedimentasi.
Desinfeksi
Desinfeksi adalah proses menghancurkan atau membunuh sebagian besar organisme
patogen pada benda atau instrumen dengan menggunakan campuran zat kimia.
Reservoir
Kegunaan reservoir adalah sebagai tampungan untuk memenuhi kebutuhan air
konsumen yang naik turun dan sebagai pemantap tekanan dalam sistem distribusi.
Reaksi Kinetik Oksidasi Besi dan Mangan
Oksidasi dapat dilakukan menggunakan oksidan kimia kuat seperti oksigen, klorin,
klorin dioksida, ozon atau kalium permanganat (El Araby dkk, 2009) atau biologis (Zogo et
al, 2008). Pada Tabel 2 dan 3 merupakan kebutuhan KMnO4 dalam mengoksidasi besi dan
mangan secara stoikiometri.
Tabel 2. Oksidasi Besi
Reaksi Kebutuhan akan
oksidator (mg/mg Fe2+)
Oksigen
4Fe2+ + O2 + 10H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+
0,14
Kalium permanganat
3Fe2+ + KMnO4 + 7H2O → 3Fe(OH)3 + MnO2 + 5H+ + K+
0,94
Tabel 3. Oksidasi Mangan
Reaksi Kebutuhan akan
oksidator (mg/mg Mn2+)
Oksigen
2Mn2+ + O2 + 2H2O → 2MnO2(s) + 4H+
0,29
Kalium permanganat
3Mn2+ + 2KMnO4 + 2H2O → 5MnO2(s) + 4H+ + 2K+
1,92
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
5
Universitas Indonesia
Kontak antara oksigen dengan besi dan mangan dapat terjadi dengan proses aerasi.
Aerasi merupakan proses penambahan oksigen ke dalam air sehingga dapat menimbulkan
reaksi oksidasi Fe dan Mn yang kemudian akan menyebabkan endapan Fe(OH)3 dan MnO2.
Teknologi yang digunakan untuk aerasi adalah aerator. Terdapat 4 tipe aerator yang biasa
digunakan gravity aerators, spray aerators, diffusers dan mechanical aerators.
Kalium permanganat akan mengoksidasi berbagai zat organik maupun anorganik.
Kalium permanganat (Mn 7+) direduksi menjadi mangan dioksida (MnO2)(Mn4+) yang
mengendap dari larutan (Hazen dan Sawyer, 1992). Kalium permanganat akan mengoksidasi
besi dan mangan dan mengkonversi ferrous (2+) ke ferric (3+) dan mangan bervalensi (2+) ke
valensi (4+). Kalium permanganat adalah pereaksi kimia baik untuk oksidasi mangan dalam
air. Akan tetapi pH merupakan faktor pembatas dalam suatu pengolahan. Maka dari itu,
kalium permanganat dapat bekerja pada pH lebih besar dari 7,0 (Zogo et al, 2011). Dalam
praktek dilapangan jumlah dari penggunaan kalium permanganate lebih berkurang dari yang
ditunjukan pada stoikiometri. Hal ini karena adanya pengaruh katalitik MnO2 pada reaksi
(O’Connell, 1978).
METODE PENELITIAN Latar Belakang dan Pengumpulan Data
Masalah yang sering timbul terkait kualitas air bersih adalah mangan. Data informasi ini
diperoleh dari beberapa pertugas lapangan dan laboratorium. Pengumpulan data dilakukan
untuk mendapatkan data yang diperlukan dan akan dilakukan analisa. Data yang dikumpulkan
terdiri dari data primer dan data sekunder.
Kualitas Air setiap Unit
Pemerikasaan kualiatas air baku dan air bersih pada setiap unit. Pengambilan sampel
dilakukan selama 3 hari untuk melihat kualitas rata-ratanya, akan jauh berbeda atau tidak
setiap harinya. Hasil pemeriksaan ini akan menghasilkan persentase penyisihan setiap
parameter pada setiap unit.
Pendimensian Unit
Pendimensian unit dilakukan untuk bahan perhitungan dan analisa pada pengolahan
yang telah beroperasi. Perhitungan setiap unit untuk mengetahui kondisi eksisting instalasi
dan akan dibandingkan dengan standar serta kriteria desain setiap unit. Pendimensian
dilakukan baik secara lapangan dan juga gambar detail perencanaannya.
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
6
Proses Oksidasi
Untuk mengatahui seberapa besar pengaruh oksidasi terhadap kualitas air bersih dapat
terlihat dari hasil laboratorium air baku dan air setelah melewati proses oksidasi. Oksidasi
skala laboratorium dapat dilakukan dengan metode Jar Test. Metode Jar Test ini bertujuan
untuk mengetahui dosis optimum oksidator yang dibubuhkan pada proses pengolahan sesuai
dengan kualitas air bakunya. Langkah awal yang dilakukan adalah mengukur kandungan besi
dan mangan pada sampel air baku. Kandungan besi dan mangan di gunakan sebagai dasar
perhitungan kebutuhan oksidator yang digunakan sesuai dengan persen stoikiometri. Variasi
dosis yang digunakan adalah 100%, 75%, 50%, dan 25% stoikiometri dengan kondisi pH
normal dan pH 8. Untuk mencampurkan oksidator dengan air secara sempurna, dilakukan
proses pengadukan. Pengadukan fase pertama dengan kecepatan 100 rpm dengan waktu 1
menit dan fase kedua dengan kecepatan 20 rpm dengan waktu 15 menit. Setelah oksidator
telah larut dalam air sampel, flok besi dan mangan akan mengendap dengan variasi waktu
pengendapan 3 jam, 6 jam, 12 jam, dan 24 jam. Air olahan proses oksidasi yang telah
diendapkan kemudian akan dicek penurunan kandungan besi dan mangan dengan pengecekan
parameter yang lain juga.
Pengolahan dan Analisa Data
Analisa awal akan dilakukan pada kualitas air baku baik sebelum pengolahan dan
setelah pengolahan. Tujuannya adalah untuk mengetahui besar penurunan atau peningkatan
tiap parameter pada unit tersebut. Analisa kualitas air baku sebelum diolah mengacu pada
baku mutu Permenkes No. 416/Menkes/Per/IX/1990 dan analisa air produksi mengacu pada
baku mutu Permenkes No. 492/Menkes/Per/IV/2010. Pada perhitungan dimensi unit
didasarkan pada kondisi eksisting dan gambar rencana instalasi. Perhitungan dimensi setiap
unit mengacu pada studi literatur dan hasilnya akan dibandingkan dengan kriteria desainnya.
Pada metode jar test, dosis optimum dapat diambil dari nilai penurunan yang besar dengan
melihat waktu pengendapan yang optimum. Hasil dari analisa Jar Test dapat juga menjadi
pertimbangan pembubuhan oksidator di lapangan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
IPAM Pengok memiliki kapasitas produksi 1.200 m3/hari atau 13,89 L/s. Sumber air
baku yang digunakan merupakan air tanah dengan kedalaman 75-100 m dengan kualitas yang
terlihat pada Tabel 4 berdasarkan laporan laboratorium PDAM Tirtamarta Yogyakarta.
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
7
Universitas Indonesia
Tabel 4. Hasil Pemeriksaan Air Baku Sumur Pengok Juni 2014
Pemeriksaan kualitas air Air Baku
sumur Pengok Juni
2014
Parameter Kimia Keterangan pH Besi Khlorida NO2 Kesadahan Mn
Standar 6,5-9 1 600 1 500 0,5 Satuan
mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
Di Uji Sumur
Timur 18-Jun-14 >6,6 >1,2 22,63 TTD 62,22 >1,54 Mn & Fe : sebagian
besar berlebih Sumur Barat 18-Jun-14 >6,8 >1,2 19,8 TTD 52,46 1,38
Kinerja setiap unit dapat dilihat dari hasil uji tiap parameter sehingga dapat diketahui
persentase penyisihan input dan outputnya, seperti halnya yang dilakukan pada penelitian ini.
Berdasarkan Tabel 5, unit yang memiliki persentase penyisihan terkecil dalam menurunkan
besi dan mangan adalah unit sedimentasi hingga justru kadang meningkatkan parameter
tersebut. Oleh sebab itu, perlu adanya analisa yang dititik beratkan pada unit sedimentasi dan
unit sebelumnya.
Tabel 5. Persentase Penyisihan Parameter pada Unit
Tanggal Unit Persentase Penyisihan
Keterangan Kekeruhan Besi Mangan
25/01/2016
Zona inlet -80,64% 64,11% 15,43% • Hari sebelumnya hujan Sedimentasi -13,60% -9,39% -0,72%
Filter 90,42% 80,10% 30,99% Desinfeksi 26,47% 60,48% 40,07%
27/01/2016
Zona inlet -220,93% 0,93% 13,91% • Hari sebelumnya Terang
• Ada penambahan NaOH
Sedimentasi -0,72% 2,94% -4,75% Filter 87,67% 87,01% 50,92% Desinfeksi 24,58% -26,87% -16,90%
28/01/2016
Zona inlet -266,80% 66,49% 12,74% • Hari sebelumnya Terang Sedimentasi -8,84% 4,61% 1,49%
Filter 93,20% 90,73% 30,19% Desinfeksi -49,93% -5,63% 33,80%
Intake
Sumur yang ada di IPAM Pengok memanfaatkan 1 pompa submersible. Hal ini sangat
mengkhawatirkan apabila terjadi kerusakan pada pompa yang digunakan selama 24 jam. Oleh
karena itu penting menambahkan 1 pompa submersible yang dapat dioperasikan secara
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
8
bergantiaan. Selain jumlah pompa yang kurang, suatu instalasi juga membutuhkan bak
pengumpul yang berfungsi untuk menstabilkan debit air yang masuk ke unit selanjutnya dan
mencegah kekurangan air baku apabila terjadi kerusakan pada sistem intake sehingga masih
memiliki cadangan air pada bak untuk berlangsungnya proses pengolahan. Desain bak
pengumpul memiliki dimensi 3,2 m x 3,2 m dan kedalaman 2,5 m dengan asumsi waktu
detensi 30 menit.
Aerator
Rekayasa aerator yang ada di IPAM Pengok dapat dikatakan jenis spray. Akan tetapi
hasilnya belum efektif karena waktu kontak yang sebentar selain itu aerasi dengan spray
dengan kondisi air baku yang memiliki besi dan mangan cukup tinggi kurang optimal. Model
aerator yang akan digunakan adalah multiple-tray aerators. Pertimbangan pemilihan tray
aerator adalah tidak memerlukan lahan yang luas dan sesuai untuk kapasitas pengolahan kecil
sampai sedang (Arifiani, 2007). Berdasarkan perhitungan, desain aerator ini seperti yang
terdapat pada Tabel 6.
Tabel 6. Desain Aerator
Parameter Nilai
Jumlah Tray 3 tray
Jarak antar tray 0,7 m
Waktu kontak (3 tray) 1,13 s
Jumlah lubang tiap tray 9000 lubang
Dimensi tray 2m x2m
Dimensi bak pengendap 2m x 2m x 3m
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
9
Universitas Indonesia
Gambar 1. Desain Rancangan Multiplpe Tray Aerator
Oksidasi
Oksidator yang akan digunakan masih tetap sama dengan kondisi eksistingnya yaitu
KMnO4. Pada pembahasan ini akan membahas dosis optimum yang dibutuhkan untuk
menurunkan kadar besi dan mangan melalui oksidasi. . Pada Gambar dan Gambar merupakan
grafik yang memperlihatkan persentase penyisihan Fe dan Mn pada waktu detensi optimum
(Td=3 jam) dengan variasi dosis 100%, 75%, 50%, dan 25% stoikiometri.
Gambar 2. Persentase Penyisihan Mn, Td= 3 Jam
2,45 ml, 0.62%
1,85 ml, 29.69%
1,23 ml, 18.76%
0,61 ml, -‐49.69%
3,8 ml, 41.64% 2,85 ml, 46.87% 1,9 ml, 43.46%
0,95 ml, 38.23%
-‐60%
-‐40%
-‐20%
0%
20%
40%
60%
0 1 2 3 4 5
% Rem
oval
Sampel
pH Normal
pH 8
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
10
Gambar 3. Persentase Penyisihan Fe, Td= 3 Jam
Gambar 2 dan 3 grafik berwarna biru menunjukan persentase penurunan kandungan
besi dan mangan pada pH normal. pH normal yang dimaksudkan disini adalah pada proses
percobaan, tidak ada penambahan senyawa basa untuk menaikan pH. Nilai pH air saat itu
adalah 6,8. Berdasarkan grafik diatas terlihat bahwa persentase penyisihan tertinggi pada
penurunan mangan adalah dosis 75% stoikiometri dengan besar penurunan 29,69%. Begitu
juga dengan persentase penyisihan untuk besi, terbesar pada sampel 75% stoikiometri yang
mencapai 96,3% penghilangan kandungan besi pada air. Gambar 2 dan 3 grafik berwarna
merah merepresentasikan penurunan kandungan besi dan mangan pada pH 8. Hasil penurunan
besi dan mangan terbesar pada sampel dosis 75% stoikiometri. Persentase penyisihan untuk
mangan mencapai 46,87% dan besi 95,54%.
Perbandingan oksidasi mangan dan besi pada 2 kondisi pH juga jauh berbeda.
Penurunan besi rata-rata mencapai 90% sedangkan mangan masih kurang dari 50%.
Berdasarkan teori, mangan memang lebih sukar dan membutuhkan waktu yang lama untuk
dioksidasi. Hal ini dapat terlihat juga dari stoikiometrinya. Kebutuhan oksidator untuk
mengoksidasi mangan lebih besar dari pada besi. Salah satu hasil dari oksidasi mangan
dengan KMnO4 adalah MnO2. Terbentuknya MnO2 dapat menjadi katalis dalam proses
oksidasi selanjutnya, akan tetapi perlu waktu yang cukup lama.
Dosis oksidator yang menghasilkan penurunan besi dan mangan terbesar adalah 75%
stoikiometri. Akan tetapi, secara visual sampel air hasil pengolahan pada dosis ini
memberikan warna pink (merah muda). Hal ini karena sifat dari KMnO4 yang cenderung
memberikan warna merah muda apabila pembubuhannya berlebih. Untuk itu, yang
2,45 ml, 94.39% 1,85 ml, 96.30%
1,23 ml, 92.84% 0,61 ml, 91.80% 3,8 ml, 90.78%
2,85 ml, 95.54% 1,9 ml, 92.69%
0,95 ml, 78.43%
70%
75%
80%
85%
90%
95%
100%
0 1 2 3 4 5
% Rem
oval
Sampel
pH Normal
pH 8
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
11
Universitas Indonesia
memungkinkan diterapkan dilapangan dengan persentase penyisihan besi dan mangan tidak
jauh dari dosis 75% adalah dosis 50% stoikiometri, sampel air hasil pengolahan ini tidak
menyisakan warna. Dengan begitu, dosis optimum yang diperoleh berdasarkan percobaan Jar
Test adalah 50% stoikiometri dengan menaikan pH air 8.
Proses pengadukan pada oksidasi akan digunakan jenis pengadukan rapid mixing
dengan penyempitan pipa seperti yang terlihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Rapid mixing dengan penyempitan pipa
Desain dari pengadukan ini disesuaikan dengan kondisi skala laboratorium atau
dikalikan dengan scale up parameter hidroliknya. Berdasarkan perhitungan yang telah
dilakukan diperoleh nilai gradien kecepatan pengadukan 758/s dengan waktu detensi 60 detik.
Diameter pipa penyempitan yang dibutuhkan pada pengadukan ini diperoleh menggunakan
Nomograph Hazen-William dengan menghubungan nilai headloss, debit, dan koefisien
Hazen-William yaitu 0,65 m dengan panjang 6 m.
Sedimentasi
Pada IPAM Pengok unit sedimentasi digunakan untuk mengendapkan partikel akibat
kekeruhan dan flok yang terbentuk dari proses oksidasi pada proses sebelumnya.
Tabel 7. Hasil Perhitungan Unit Sedimentasi
Parameter Kriteria Desain Nilai Keterangan
Dimensi
• Rasio P:L
• Kedalaman
2:1-3:1
2,1m - 4,3m
1,6:1
3,6 m
Tidak Sesuai
Sesuai
Surface loading rate 20-40 m3/m2.hari 30,24 m3/m2.hari Sesuai
Detention time 4-8 jam 2,86 jam Tidak sesuai
Weir loading rate 250 m3/m.hari 250 m3/m.hari Sesuai
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
12
Berdasarkan Tabel 7 yang merupakan hasil dari perhitungan, nilai rasio panjang dan
lebar tidak sesuai dengan kriteria desain yaitu jauh lebih kecil dari kriteria minimal (2:1).
Akan tetapi kedalaman dari bak sedimentasi telah memenuhi kriteria desain. Rasio panjang
dan lebar dari bak sedimentasi yang tidak sesuai akan berpengaruh pada detention time
sehingga tertera pada perhitunga nilai detention time berada dibawah kriteria desain (4-8 jam).
Dengan melihat permasalahan ini, maka perlu untuk memperlama nilai detention time.
Detention time atau waktu tinggal yang diusulkan berdasarkan percobaan Jar Test. Waktu
tinggal 3 jam dalam skala laboratorium, untuk dapat diterapkan dilapangan harus dikalikan
faktor koreksi detention time yaitu 1,25-1,75 (Qasim, 2000). Faktor koreksi yang akan
digunakan yaitu 1,43, maka desain waktu tinggal yang dapat diterapkan adalah 4,3 jam.
Selain dari masalah dimensi unitnya, jumlah dari unit sedimentasi yang ada saat ini hanya 1
unit. Saat proses perbaikan dimensi berlangsung, pengolahan air pada instalasi harus tetap
berjalan maka dari itu perlu adanya 1 bak sedimentasi cadangan. Pada Gambar merupakan
desain dari unit sedimintasi (perbaikan).
Gambar 5. Desain Rancangan Perbaikan Sedimentasi
Filtrasi
Fungsi utama unit filtrasi di IPAM Pengok adalah untuk menyaring flok dari proses
oksidasi yang lolos pada proses pengendapan sehingga kandungan besi dan mangan pada air
semakin turun.
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
13
Universitas Indonesia
Tabel 8. Hasil Perhitungan Unit Filtrasi
Parameter Kriteria disain Nilai Keterangan
Jumlah Unit 2 unit (perhitungan) 2 unit (lapangan) Sesuai
Laju filtrasi 2,5-5 m/jam 2,88 m/jam Sesuai
Kedalaman media 0,6-1,8 m 0,8 m Sesuai
Secara keseluruhan unit filtrasi telah bekerja secara optimum. Semua parameter hidrolik
telah memenuhi kriteria desainnya. Kondisi saat ini di instalasi, unit filtrasilah yang bekerja
maksimal dalam menuunkan kadar besi dan mangan.
Desinfeksi
Proses desinfeksi di IPAM Pengok menggunakan gas khlor yang diinjeksikan
menggunakan pompa booster. Berdasarkan pengamatan di lapangan, belum ada sistem
pendosisan gas khlor. Selama ini, dosis gas khlor yang diinjeksikan pada inlet reservoir hanya
berdasarkan pengalaman sebelumnya atau manual. Hasil laboratorium pada bulan Desember
2015, sisa gas khlor yang sampai di pelanggan masih belum memenuhi standar minimum,
rata-rata adalah 0,1 mg/L.
Reservoir
Tabel 9. Hasil Perhitungan Unit Reservoir
Parameter Kriteria Desain Nilai
Kedalaman 3-6 m 2 m
Waktu tinggal < 1 jam 2,38 jam
Dimensi - 10 m x 6 m
Pada Tabel 9 terlihat bahwa kedalaman bak masih belum memenuhi kriteria desain.
Kedalaman reservoir lebih kecil dari kriterianya. Hal ini mungkin dapat diatasi dengan
memperkecil panjang dari bak atau lebar dari bak. Begitu juga dengan waktu tinggal air di
reservoir melebihi kriteria desain. Waktu tinggal yang begitu lama dapat mempengaruhi
kualitas air bersih yang telah diolah.
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
14
Gambar 6. Desain Layout Usulan
KESIMPULAN
Air baku yang digunakan adalah air tanah dengan kandungan Fe dan Mn yang cukup
tinggi hingga melebihi standar baku mutu PerMenKes No. 416 Tahun 1990 sebagai air baku.
Unit operasi dan proses pada instalasi yang diterapkan telah sesuai dengan karakteristik air
baku air tanah. Kualitas air produksi mengandung Mn yang tidak stabil karena masih sering
terjadi melebihi standar baku mutu Peraturan Menteri Kesehatan Nomor
492/Men.Kes/Per/IV/2010. Kondisi eksisting unit pengolahan yang ada saat ini masih kurang
menerapkan konsep perancangan. Secara keseluruhan, unit yang bekerja cukup optimal dalam
menurunkan kadar Fe dan Mn adalah filter. Unit aerator dan oksidasi hanya perlu
dioptimalkan lagi untuk mengurangi beban penyisihan pada unit selanjutnya. Rekomendasi
perbaikan pada intake, perlu untuk ditambahkan 1 pompa submersible sebagai cadangan serta
perlu adanya bak pengumpul (ekualisasi) sebelum masuk ke unit pengolahan. Pada proses
aerasi, perlu adanya pergantian jenis aerator yang digunakan untuk memperpanjang waktu
kontak dengan udara dan efektif menurunkan Fe dan Mn yaitu dengan multiple tray aerator.
Pada proses oksidasi, dosis optimum oksidator yang ditambahkan adalah 50% stroikiometri
dengan pH air 8, kecepatan pengadukan 100 rpm selama 60 detik, dapat menurunkan kadar Fe
92,69% dan Mn 43,46% setelah diendapkan 3 Jam. Pada unit sedimentasi, perlu adanya
perbaikan terhadap dimensi unit sedimentasi untuk meningkatkan waktu tinggal dan
memperbesar rasio panjang dan lebar.
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
15
Universitas Indonesia
DAFTAR REFERENSI Adam, Reginald B. (1960). Manganese Removal by Oxydation With Potassium Permanganate.
American Water Works Association. 2-10.
American Water Works Association Research Foundation and Lyonnaise des Eaux .(1995).
Advances in Taste and Odour- Treatment and Control.
American Water Works Association. (1990). Water Treatment Plant Design (2 Ed). Mc Graw
Hill.
American Water Works Association. (2012). Water Treatment Plant Design (5 Ed). Mc Graw
Hill.
Cherry, Arnold K. (1962). Use of Potassium Permanganate in Water Treatment. American
Water Works Association. 2-8.
Crittenden, John C., et al. (2012). Water Treatment Principles and Design 3th. Wiley : USA.
EPA Guidance Manual. (1999). Alternative Disinfectants and Oxidants. 1-15.
Fair, G.M., et al. (1968). Water and Wastewater Engineering. Volume 2. New York: john
Willey and Sons, Inc.
Griffin, Attmore E. (1960). Significance and Removal of Manganese in Water Supplies. Jurnal
AWWA Vol. 52.
James M. Montgomery. (1985). Water Treatment Principles and Design. John Wiley : New
York, NY, USA.
Kao, C.M., et al. (2007). Application of Potassium Permanganate as an Oxidant for In situ
Oxidant of Trichloroethylene-Contaminated Groundwater: A Laboratory and Kinetics
Study. Science Direct. 2.
Kawamura. (1991). Integrated Design of Water Treatment Facilities. New York: John Wiley
& Sons, Inc
Laporan Bulanan PDAM Tirtamarta Yogyakarta
Lin, Shun Dar. (2014). Water and Wastewater Calculations Manual 3th. Mc Graw Hill.
Mohamed, Alaa Ahmed. (2013). Reduction in the amount of KMnO4 Used in Getting Rid of
Manganese in Groundwater. International Journal of Pharma Sciences Vol. 3
O’Connell, R.T. (1978). Water Treatment Plant Design. R.L. Sanks (editor). Ann Arbor Science
Publishers, Inc, Ann Arbor, MI.
Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 416/Menkes/Per/IX/1990 Tentang Syarat-syarat Dan
Pengawasan Kualitas Air.
Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010 Tentang
Persyaratan Kualitas Air Minum.
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
16
Phatai, P., et al. (2011). Removal of Manganese Ions from Artificial Groundwater by Oxidation
Using KMnO4 and Characterization of Produced MnO2 Particles. Suranaree University
of Technology.
Qasim, Syed R. (2000). Water Works Engineering Planing , Design & Oeration. Texas : Prentice
Hall PTR.
Reynolds, Tom D., Richards, Paul A. (1996). Unit Operations and Processes in Environmental
Engineering. PWS Publishing Co : Boston.
Roccaro, P., et al. (2007). Removal of Manganese from Water Supplies Intended for Human
Consumption. Science Direct.
Said, Nusa Idaman. 2005. Metoda Penghilangan Zat Besi dan Mangan di Dalam Penyediaan Air
Minum Domestik. BPPT. 1-12.
Satterfield, Zane. (2005). Jar Testing. NESC Engineering Scientist. 1-4.
Sawyer, Clair N., Perry L. McCarty., dan Gene F. Parkin. Chemistry for Environmental
Engineering and Science (5 Ed). Mc Graw Hill.
Tatsumi, Iwao. (1971). Water Work Engineering. Japanese Edition : Tokyo.
Todd, D.K. (1980). Groundwater Hydrology. 2nd edition, John Wiley, New York
TSC’s Water Treatment Engineering Team. (2009). Iron and Manganese Fact Sheet. Reclamation
WTTP Report. 1-3.
Welch, W. Arthur. (1963). Potassium Permanganate in Water Treatment. American Water Works
Association. 2-8.
Willey, Benjamin F., Harry Jennings. (1963). Iron and Manganese Removal With Potassium
Permanganate. American Water Works Association. 2-7.
Wong, J.M. (1984). Chlorination-Filtration for Iron and Manganese Removal. Jurnal
AWWA.
Zogo D., et al. (2011). Influence of Pre-oxidation With Potassium Permanganate on the Efficiency
of Iron and Manganese Removal from Surface Water by Coagulation-Floculation Using
Aluminium Sulphate : Case of the Okpara dam in the Republic of Benin. Journal of
Environmental Chemistry adn Ecotoxicology.
Kinerja Instalasi ..., Dhani Anisa Rachmawati, FT UI, 2016
top related