BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Filtrasi merupakan proses penyaringan atau pemisahan partikel zat padat dari suatu

fluida dengan jalan melewatkan fluida tersebut melalui suatu medium penyaring atau

septum, dimana partikel padatan akan tertahan.

Dalam filtrasi industri, kandungan zat padat dapat mencapai jumlah yang tinggi. Pada

kesempatan ini, dalam proses filtrasi skala laboratorium, limbah dari jamu yang sudah

kadaluarsa digunakan sebagai bahan baku untuk proses filtrasi. Limbah cair jamu

mengandung bahan organik dan bahan cukup berbahaya karena berasal dari tanaman

obat. Jika limbah ini berada di lingkungan secara berlebihan akan sangat berbahaya. Oleh

karena itu, diperlukan suatu usaha untuk mengolah limbah tersebut, yang salah satunya

dapat dilakukan dengan operasi dan proses filtrasi, sebelum akhirnya dapat dibuang ke

lingkungan tanpa mengganggu organisme maupun biomassa khususnya yang berada

lingkungan perairan. Adapun ambang batas limbah jamu yang diperbolehkan terbuang ke

lingkungan menurut Perda Provinsi Jawa Tengah No.10 Tahun 2004 yaitu pH= 6-9;

kadar COD= 150 mg/L; BOD= 75 mg/L; fenol= 0,2 mg/L; dan TSS= 75 mg/L.

1.2 Tujuan Praktikum

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat:

1.2.1 mempelajari proses filtrasi pada pengolahan air

1.2.2 menghitung efisiensi penurunan konsentrasi pada proses filtrasi

1.2.3 menentukan hubungan antara laju alir dengan efisiensi kekeruhan pada proses

filtrasi

1.2.4 melakukan optimasi laju alir terhadap efisiensi kekeruhan pada proses filtrasi

1.3 Manfaat Praktikum

Adapun manfaat dari praktikum ini adalah sebagai berikut:

1.4.1 mahasiswa dapat melakukan praktikum filtrasi sehingga mengenal proses

tersebut, yang dalam hal ini berada pada skala mikro

1.4.2 mahasiswa dapat menganalisis air hasil pengolahan filtrasi dari praktikum ini,

sehingga terampil dalam mengolah hasil produk dan data hasil percobaan

Filtrasi 1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Limbah Jamu

Jamu adalah sebutan untuk obat tradisional dari Indonesia. Jamu dibuat dari bahan-

bahan alami, berupa bagian dari tumbuhan seperti rimpang (akar-akaran), daun-daun,

kulit batang, dan buah. Jamu juga ada yang dibuat dari bagian tubuh hewan seperti

empedu dan tangkur.

Limbah cair jamu mengandung bahan organik serta kehadiran fenol dan turunannya

pada badan air memiliki efek serius terhadap kehidupan mikroorganisme (Kibret et al,

2000; Chung et al, 2003; Kumar et al, 2005).

Ambang batas limbah jamu yang diperbolehkan terbuang ke lingkungan menurut

Perda Provinsi Jawa Tengah No.10 Tahun 2004 yaitu pH= 6-9; kadar COD= 150 mg/L;

BOD= 75 mg/L; fenol= 0,2 mg/L; dan TSS= 75 mg/L.

2.2 Teknologi Filtrasi

Filtrasi merupakan suatu operasi pemisahan campuran antara padatan dan cairan

dengan melewatkan umpan (padatan dan cairan) melalui medium penyaring atau filter.

Untuk semua proses filtrasi, umpan mengalir disebabkan adanya gaya dorong (driving

force) berupa beda tekanan, sebagai contoh adalah akibat gravitasi atau gaya hisap

pompa. Secara umum filtrasi dilakukan bila jumlah padatan dalam suspensi relatif lebih

kecil dibandingkan zat cairnya.

Operasi filtrasi dengan alat filter media butiran secara luas digunakan untuk

memindahkan padatan tersuspensi dari dalam air. Padatan dalam bentuk suspensi adalah

faktor utama yang akan memberikan sifat keruh terhadap air.

Untuk bentuk dan jenis medium filter atau penyaring pada operasi filtrasi ini dapat

bermacam-macam. Penyaringan bahan padatan kasar menggunakan partikel filter

berukuran sekitar 5-20 mm, sedangkan padatan yang halus (hyperfiltration) dapat

menggunakan penyaring yang lebih halus lagi. Penyaringan untuk padatan yang halus

dapat menggunakan kain polyester atau pun pasir silika. Sedangkan bahan untuk

Filtrasi 2

penyaringan kasar dapat terbuat dari logam tahan karat seperti stainless steel, kawat

tembaga, batu kerikil, batu bara, dan karbon aktif.

Adapun medium filter dikelompokan menjadi tiga, yaitu:

1. single medium: saringan untuk menyaring air yang mengandung padatan dengan

ukuran seragam.

2. dual medium: saringan untuk menyaring air limbah yang didominasi oleh dua ukuran

padat.

3. three medium: saringan untuk menyaring air limbah yang mengandung 3 ukuran

padatan.

Adapun ukuran filter dapat dibagi menjadi:

1. pasir sangat kasar (very coarse sand): 2 – 1 mm

2. pasir kasar (coarse sand): 1 – 0,5 mm

3. pasir sedang (medium sand): 0,5 – 0,25 mm

4. pasir halus (fine sand): 0,25 – 0,1 mm

5. pasir sangat halus (very fine sand): 0,1 – 0,05 mm

Adapun macam-macam model aliran filter tersaji pada gambar berikut:

Filtrasi 3

Gambar 1. Medium Filter

Gambar 2. Model Aliran Filter

2.3 Tahapan dalam Operasi FiltrasiOperasi media butiran melibatkan 2 tahap yaitu: tahap filtrasi serta tahap pencucian

balik. Penjelasannya adalah sebagai berikut:

1. Tahap Filtrasi (Filtration Process)

Terdapat 2 cara untuk melakukan operasi filtrasi media butiran, yaitu:

a. Constant Head, merupakan operasi filtrasi dimana permukaan air di atas unggun

media butiran (yang digunakan sebagai gaya dorong) selama operasi berlangsung

hingga operasi pencucian balik harus dilakukan, dijaga konstan.

b. Constant Flow, merupakan operasi filtrasi dimana laju alir umpan masuk unit filter

selama operasi berlangsung hingga operasi pencucian balik harus dilakukan, dijaga

konstan.

Untuk menjaga agar laju alir umpan atau laju alir filtrasi dapat konstan, maka harus

diberikan suatu tambahan gaya dorong secara bertahap yang bertujuan untuk

mengimbangi tumbuhnya hilang tekan yang ada selama operasi filtrasi akibat adanya

penurunan porositas unggun media filter. Sebaliknya apabila digunakan besar gaya

dorong konstan, maka laju filtrasi akan berkurang sebagaimana porositas unggun media

filter juga berkurang. Berkaitan dengan kedua pedoman tersebut pada umumnya dalam

pengoperasian unit filter media butiran maka operasi filtrasi akan diakhiri apabila padatan

tersuspensi telah cukup banyak terakumulasi hingga pada kondisi:

1. penggunaan habis terhadap gaya dorong yang tersedia.

2. laju filtrasi telah menurun hingga di bawah tingkat yang telah ditentukan

sebelumnya.

3. unggun media filter telah jenuh sehingga padatan tersuspensi mulai masuk terbawa

aliran efluen operasi filtrasi menandakan titik breakthrough telah tercapai.

Apabila salah satu kondisi di atas telah tercapai maka unit filter harus dilakukan

pencucian balik.

Filtrasi 4

2. Tahap Pencucian Balik (Back Washing)

Tahap pencucian balik bertujuan untuk membersihkan padatan tersuspensi yang telah

terakumulasi pada media butiran. Pada umumnya dilakukan dengan mengalirkan air

bersih dengan arah ke atas dengan laju alir tertentu sehingga media filter akan berada

dalam kondisi terfluidisasi atau terekspansi minimal sebesar 50 %. Tahap pencucian balik

ini diakhiri apabila efluen dari operasi pencucian balik ini telah jernih atau telah mencapai

nilai kekeruhan pada tingkat yang telah ditentukan. Dengan demikian media filter akan

menjadi bersih dan siap untuk dioperasikan kembali.

2.4 Mekanisme Filtrasi

Pada tahap filtrasi, air umpan dialirkan melewati unggun media filter dengan laju alir

pengumpanan tertentu sesuai dengan jenis operasi filtrasinya. Dengan adanya media

butiran maka akan terjadi pemindahan padatan tersusensi yang terkandung dalam air

umpan, di mana secara garis besar mekanisme pemindahan tersebut melibatkan proses

sebagai berikut:

Straining

Padatan tersuspensi yang berukuran lebih besar dari pori-pori media filter

akan tertahan secara mekanik, sedang padatan tersuspensi berukuran lebih kecil

dari media filter akan masuk dan terperangkap lebih jauh dalam pori-pori media

filter.

Sedimentasi

Di sini padatan tersuspensi mengendap di atas media filter dalam unggun

filter. Dalam alirannya sering terjadi penggabungan antar padatan tersuspensinya

untuk membentuk partikel yang lebih besar sebelum terjadi pemindahan melalui

mekanisme tersebut di atas.

Penahanan padatan tersuspensi melalui sekali kontak dapat dikategorikan

sebagai gaya elektrokimia, gaya Van Der Waals, dan adsorpsi fisis. Dengan

melakukan pengkondisian awal secara kimia terhadap air sebelum diumpankan

pada unit filter, maka padatan berukuran kecil hingga ukuran submikron akan

dapat melalui operasi filtrasi media butiran. Mekanisme pemindahan padatan

tersuspensi pada unggun filter dimulai dari bagian atas dari filter.

Filtrasi 5

Sebagaimana pori media filter terbuka maka akan terisi dengan padatan

tersuspensi yang terfilter dan padatan akan terbawa lebih jauh masuk ke dalam

unggun media filter. Apabila kapasitas unggun telah penuh dan menjadi jenuh

maka filter harus segera dicuci.

2.5 Efisiensi Proses Filtrasi

Dalam proses filtrasi terjadi reaksi kimia dan fisika, sehingga banyak faktor–faktor

yang saling berkaitan yang akan mempengaruhi pula kualitas air hasil filtrasi,

efisiensinya, dan sebagainya. Faktor–faktor tersebut diantaranya:

1. Debit Filtrasi

Harus diperhatikan kecepatan aliran bahan baku. Kecepatan aliran yang terlalu tinggi

saat melewati rongga antar butiran menyebabkan partikel–partikel yang terlalu halus yang

tersaring akan lolos dari medium filter.

2. Konsentrasi Kekeruhan

Konsentrasi kekeruhan yang terlampau tinggi akan merusak medium filter, sehingga

harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu, misalnya dilakukan proses koagulasi–

flokulasi dan ataupun sedimentasi.

3. Temperatur

Adanya perubahan suhu atau temperatur dari air yang akan difiltrasi, menyebabkan

densitas, viskositas absolut, dan viskositas kinematis dari air akan mengalami perubahan

drastis.

4. Kedalaman media, Ukuran, dan Material

Tebal atau tipisnya media akan menentukan lamanya pengaliran dan daya saring.

Media yang terlalu tebal biasanya mempunyai daya saring yang sangat tinggi, tetapi

membutuhkan waktu pengaliran yang lama.

5. Tinggi Muka Air di Atas Media dan Kehilangan Tekanan

Keadaan tinggi muka air di atas media berpengaruh terhadap besarnya debit atau laju

filtrasi dalam media. Tersedianya muka air yang cukup tinggi diatas media akan

meningkatkan daya tekan air untuk masuk kedalam pori. Dengan muka air yang tinggi

akan meningkatkan laju filtrasi (bila filter dalam keadaan bersih). Muka air diatas media

akan naik bila lubang pori tersumbat, terjadi pada saat filter dalam keadaan kotor.

Filtrasi 6

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

Adapun peralatan yang digunakan:

1. satu unit alat filtrasi lengkap dengan filter pasir silika

2. turbidimeter

3. TDS meter

4. pH meter

Adapun bahan yang digunakan:

1. limbah jamu kadaluarsa ± 10 liter

2. medium filter (pasir silika)

3. flokulant

4. bentonit

Filtrasi 7

Gambar 3. Alat Filtrasi yang ada di Laboratorium PLI

Air baku pada tangki penampung air

Alirkan ke unit filtrasi (*)Atur nilai laju alir efluen dan hitung waktu cairan melalui filter sampai keluar unit filtrasi

Air hasil proses filtrasi Ukur volume filtrat dan nilai kekeruhan (NTU) akhir

Ukur nilai kekeruhan (NTU) awal

Membuat hubungan kurva laju alir dengan efisiensi kekeruhan

Menentukan konsentrasi dan volume breaktrough secara grafik

Menghitung kapasitas media filter

3.2 Flowchart Percobaan

Keterangan:

(*) Melakukan percobaan dengan variasi laju alir efluen yang berbeda.

Filtrasi 8

DAFTAR PUSTAKA

Sugiharto. 1987. Dasar – dasar Pengelolaan Air Limbah. Jakarta: Universitas

Indonesia.

Filtrasi 9