LABORATORIUM PENGOLAHAN AIR DAN LIMBAH INDUSTRISEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL : Filtrasi Media Butiran

PEMBIMBING: Ir. Emma Hermawati Muhari, MT.

Tanggal Praktikum : 19 Mei 2015Tanggal Penyerahan : 19 Mei 2015(Laporan)

Oleh:

Kelompok: VI (Enam)Nama, NIM: 1. Nurul Fathatun,1214240232. Reni Swara Mahardika,1214240263. Resza Diwansyah Putra,1214240274. Rinaldi Adiwiguna,121424028

Kelas:3A

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2015

FILTRASII. PENDAHULUAN1.1. Latar BelakangPengolahan air limbah secara fisik merupakan pengolahan awal (primary treatment) air limbah sebelum dilakukan pengolahan lanjutan, pengolahan secara fisik bertujuan untuk menyisihkan padatan-padatan berukuran besar yang dimaksudkan untuk melindungi peralatan-peralatan seperti pompa, perpipaan dan proses pengolahan selanjutnya. Filtrasi merupakan salah satu cara untuk memisahkan partikel padat dari cairan dengan menggunakan medium filter yang dapat menahan padatan dan meloloskan cairan.Operasi filtrasi dengan alat filter media butiran secara luas digunakan untuk memindahkan padatan tersuspensi dari dalam air, yang merupakan komponen utama penyebab kekeruhan pada air. Padatan tersuspensi yang terkandung dalam air dapat berasal dari pengolahan primer sebelumnya seperti sedimentasi, koagulasi dan flokulasi, presipitasi kimia, dan lainnya.

1.2. Tujuana. Mengurangi kekeruhan air limbah.b. Menentukan waktu tinggal optimum pada proses filtrasi.

II. DASAR TEORI2.1. Definisi FiltrasiFiltrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, yang di atasnya padatan akan terendapkan (Noviati, 2009). Filtrasi adalah suatu operasi pemisahan campuran antara padatan dan cairan dengan melewatkan umpan (slurry) melalui medium penyaring. Untuk semua proses filtrasi, umpan mengalir disebabkan adanya tenaga dorong berupa beda tekanan, sebagai contoh adalah akibat gravitasi atau tenaga putar. Secara umum filtrasi dilakukan bila jumlah padatan dalam suspensi relatif lebih kecil dibandingkan zat cairnya (Anonim, 2008).Filtrasi adalah proses penyaringan air melalui media pasir atau bahan sejenis untuk memisahkan partikel flok atau gumpalan yang tidak dapat mengendap, agar diperoleh air yang jernih. Penyaringan adalah pengurangan lumpur tercampur dan partikel koloid dari air limbah dengan melewatkan pada media yang porous.

2.2. Media FilterMedia filter untuk filtrasi sering digunakan untuk memisahkan padatan yang akan tersaring dari slurry dan menghasilkan filtrat yang jernih. Porosnya juga tidak mudah tersumbat sehingga laju filtrat cepat. Karakteristik media filter yang berpengaruh penting pada kemampuan filtrasi dan penetapan media yang akan digunakan adalah ukuran, bentuk, density, kekerasan, serta porositas lapisan granular yang dibentuk oleh butiran-butiran media tersebut. Gradasi butiran media filter sangat mempengaruhi tingkat kemampuan kerja filter. Ukuran yang terlalu halus akan menyebabkan air sulit mengalir di dalam media filter sehingga akan menurunkan produktifitasnya dan menyulitkan pemeliharaan. Sedangkan ukuran yang terlalu kasar akan menyebabkan bakteri ataupun kotoran halus sulit tersaring.Pada umumnya media filter dapat berupa pasir silica, zeolit, dan karbon aktif yang dalam penggunaannya dapat ditempatkan secara terpisah atau digabung. Ukuran media filter sangat berpengaruh pada proses fitrasi, semakin kecil ukuran partikel, proses filtrasi semakin baik/air yang dihasilkan semakin jernih. Untuk pengolahan air, susunan media filter (dari atas ke bawah), biasanya berisi ijuk (untuk menahan kotoran/partikel padatan), kemudian silika (ukuran kecil), silika ukuran lebih besar, karbon aktif, dan paling bawah berisi gravel.Ukuran media filter di unit filtrasi adalah sebagai berikut :a) Silica= 8-12 Meshb) Zeolit= 8-12 Meshc) Actived Carbon= 8-12 Meshd) Gravel= 0,5 2,00 cm

Gambar 2.2. Aliran air pada saat operasi filter

2.3. Faktor yang Mempengaruhi Proses FiltrasiDalam proses filtrasi terjadi reaksi kimia dan fisika, sehingga banyak faktorfaktor yang saling berkaitan yang akan mempengaruhi pula kualitas air hasil filtrasi, efisiensinya, dan sebagainya. Faktorfaktor tersebut adalah debit filtrasi, kedalaman media, ukuran dan material, konsentrasi kekeruhan, tinggi muka air, kehilangan tekanan, dan temperatur.a. Debit FiltrasiDebit yang terlalu besar akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara efisien. Sehingga proses filtrasi tidak dapat terjadi dengan sempurna, akibat adanya aliran air yang terlalu cepat dalam melewati rongga diantara butiran media pasir. Hal ini menyebabkan berkurangnya waktu kontak antara permukaan butiran media penyaring dengan air yang akan disaring. Kecepatan aliran yang terlalu tinggi saat melewati rongga antar butiran menyebabkan partikelpartikel yang terlalu halus yang tersaring akan lolos. b. Konsentrasi KekeruhanKonsentrasi kekeruhan sangat mempengaruhi efisiensi dari filtrasi. Konsentrasi kekeruhan air baku yang sangat tinggi akan menyebabkan tersumbatnya lubang pori dari media atau akan terjadi clogging. Sehingga dalam melakukan filtrasi sering dibatasi seberapa besar konsentrasi kekeruhan dari air baku (konsentrasi air influen) yang boleh masuk. Jika konsentrasi kekeruhan yang terlalu tinggi, harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu, seperti misalnya dilakukan proses koagulasi flokulasi dan sedimentasi. c. TemperaturAdanya perubahan suhu atau temperatur dari air yang akan difiltrasi, menyebabkan massa jenis (density), viskositas absolut, dan viskositas kinematis dari air akan mengalami perubahan. Selain itu juga akan mempengaruhi daya tarik menarik diantara partikel halus penyebab kekeruhan, sehingga terjadi perbedaan dalam ukuan besar partikel yang akan disaring. Akibat ini juga akan mempengaruhi daya adsorpsi. Akibat dari keduanya ini, akan mempengaruhi terhadap efisiensi daya saring filter.d. Kedalaman media, Ukuran, dan MaterialPemilihan media dan ukuran keputusan penting dalam perencanaan pembuatan bangunan filter dimana tebal tipisnya media menentukan lamanya pengaliran dan daya saring. Jika media terlalu tebal akan menyebabkan daya saring terlalu tinggi. Dan watu yang dibutuhkan untuk pengaliran lama.e. Tinggi Muka Air Di Atas Media Kehilangan TekananTinggi muka air diatas media mempengaruhi besarnya debit atau laju filtrasi dalam media. Muka air yang cukup tinggi diatas media meningkatkan daya tekan air untuk masuk kedalam pori dan juga meningkatkan laju filtrasi bila dalam filter dalam keadaan bersih. Muka air diatas media naik bila lubang pori tersumbat terjadi saat filter kotor. Tekanan yang cukup dibutuhkan aliran air untuk melewati lubang pori.

2.4. KekeruhanKekeruhan adalah ukuran yang menggunakan efek cahaya sebagai dasar untuk mengukur keadaan air baku dengan skala NTU (nephelo metrix turbidity unit) atau JTU (jackson turbidity unit) atau FTU (Formazin Turbidity Unit), kekeruhan ini disebabkan oleh adanya benda tercampur atau benda koloid di dalam air. Hal ini membuat perbedaan nyata dari segi estetika maupun dari segi kualitas air itu sendiri. Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan organik yang terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang dihasilkan oleh buangan industri. Dan akibatnya bagi budidaya perairan adalah dapat mengganggu masuknya sinar matahari, membahayakan bagi ikan maupun bagi organisme makanan ikan. dan juga dapat mempengaruhi corak dan sifat optis dari suatu perairan.

2.5. Hubungan Kekeruhan dan EfisiensiUntuk mendapatkan hasil yang memuaskan diperlukan kesesuaian antara konsentrasi air limbah dan kondisi media yang ada. Konsentrasi yang terlalu tinggi akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara efisien. Karena konsentrasi air limbah yang terlalu tinggi akan menyebabkan tersumbatnya media filter dan menyebabkan cloggingDalam suatu proses filtrasi terdapat suatu parameter yang menjadi acuan bahwa proses filtrasi berjalan dengan baik diantaranya adalah efisiensi. Efisiensi ini menunjukkan seberapa besar kandungan pengotor yang terolah.

Semakin tinggi efisiensi maka proses filtrasi yang terjadi semakin baik.

2.6. Waktu TinggalWaktu tinggal air limbah pada media filtrasi akan mempengaruhi hasil filtrasi. Karena, semakin lama waktu tinggal maka endapan pengotor lebih banyak tertahan di dalam media filter, sehingga air keluaran menjadi semakin bersih. Namun ada waktu tertentu dimana terjadi penurunan kekeruhan menjadi paling drastis, waktu tersebut dinamakan waktu tinggal optimum.

III. METODELOGI PENELITIANa. b. Alat Seperangkat alat filtrasi Stopwatch Turbidimeter Gelas kimia

c. Bahan Air sungai

d. Langkah kerja

IV. DATA PENGAMATANa. Data air umpan dan alatAir sampel 1Air sampel 2

Volume (L)88

Kekeruhan Awal (NTU)66,0553,34

b. Data media pasir alat filtrasiPanjang= 62 cmLebar= 25 cmTinggi= 12,5 cmVolume = 19375 cm3 = 0,0194 m3

c. Pengolahan DataPercobaan 1

Waktu (menit)Kekeruhan (NTU)Efiseinsi (%)Td(menit)

066,050,000

565,341,070,21

1061,756,511,09

1557,6912,661,23

2057,2913,260,12

2556,1714,960,34

3055,1816,460,30

3543,8633,603,43

4038,6941,421,57

Percobaan 2

Waktu (menit)Kekeruhan (NTU)Efiseinsi (%)Td(menit)

053,340,000,00

545,8514,042,81

1037,1930,283,25

1534,7834,800,90

2032,539,070,85

2527,648,261,84

3023,6855,611,47

3521,5959,520,78

4019,8262,840,66

V. PENGOLAHAN DATAPerhitungan Efisiensi (Contoh : air sampel 1 pada menit ke 40)

Efisiensi = 41,42%

Perhitungan Td (Contoh : air sampel 1 pada menit ke 35)

VI. HASIL DAN PEMBAHASANProses filtrasi menggunakan sistem batch, sehingga praktikan menentukan waktu tinggal optimum yang dihitung dari efisiensi.

Grafik di atas merupakan hasil pengolahan data percobaan pertama. Air baku yang digunakan merupakan air limbah pertanian yang memiliki nilai kekeruhan sebesar 66,05 NTU. Semakin lama waktu tinggal filtrasi, maka efisiensi akan semakin besar. Hal tersebut sesuai dengan teori, karena padatan tersuspensi yang terkandung dalam air limbah tertahan pada media butiran filtrat. Sehingga, air keluaran unit filtrasi menjadi lebih jernih. Data tersebut terlihat dari nilai kekeruhan yang diukur. Efisiensi yang didapatkan sangat rendah, disebabkan media filtrasi yang sudah kotor. Sebaiknya, unit filtrasi dilakukan proses backwash secara berkala agar padatan tersuspensi yang tertahan pada media filtrasi dapat dikeluarkan.Penentuan waktu tinggal optimum, dilihat dari nilai tangensial yang paling tinggi pada grafik. Waktu tinggal optimum pada percobaan ini adalah selama 3,43 menit.

Air baku yang digunakan pada percobaan kedua pun merupakan air limbah pertanian yang sudah dilakukan pengenceran sebanyak dua kali dengan air keran, sehingga memiliki nilai kekeruhan sebesar 53,34 NTU. Efisiensi pada percobaan ini cukup tinggi dari pada percobaan pertama, dan meningkat seiring dengan waktu semakin lama. Hal tersebut sesuai dengan teori, semakin rendah konsentrasi air umpan maka efisiensinya pun semakin tinggi. Waktu tinggal optimum pada percobaan ini hampir sama dengan percobaan pertama, yaitu 3,25 menit.

VII. SIMPULANPada proses filtrasi dengan sistem batch yang dilakukan pada unit filtrasi dengan media butiran pasir kuarsa, didapatkan semakin lama waktu filtrasi maka efisiensi akan semakin tinggi. Waktu tinggal optimum pada air umpan dengan nilai kekeruhan sebesar 66,05 NTU adalah 3,43 menit. Sedangkan waktu tinggal optimum pada air umpan yang memiliki nilai kekeruhan 53,34 NTU adalah 3,25 menit.

DAFTAR PUSTAKAAnonim. T t. Bed Deep Filter (Jurnal Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala) http://che.unsyiah.ac.id/wp-content/uploads/sites/4/2013/10/Modul-Lab-OTK-I.pdf Diakses pada 16 Maret 2015Anonim. T t. Makalah Filtrasi. https://ikma10fkmua.files.wordpress.com/2012/11/isi-makalah-1.docx Diakses pada 16 Maret 2015Ansari. 2014. Total Zat Padat Terlarut (TDS) sebagai Petunjuk Estetika Karakteristik Air Minum. https://wawasanilmukimia.wordpress.com/2014/03/28/total-zat-padat-terlarut-tds-sebagai-petunjuk-estetika-karakteristik-air-minum/ Diakses pada 16 Maret 2015.Niken. 2013. Faktor yang Mempengaruhi Proses Filtrasi http://kelasempatki013.blogspot.com/ Diakses pada 13 Maret 2015