laporan pengolahan air kelompok 1-- kelas a
TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM
LABORATORIUM TEKNIK KIMIA I
PENGOLAHAN AIR
Disusun oleh :
Kelompok I
Kelas A
Dedi Meier Silaban 1007113662
Fajrina Qaishum 1007113681
Dwi Yuni Ernawati 1007113611
PROGRAM SARJANA TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU
PEKANBARU
2012
Abstrak
Sedimentasi merupakan proses pengolahan air dengan menggunakan proses pengendapan partikel-partikel zat padat dalam suatu cairan sebagai akibat gaya gravitasi baik individu atau bersama-sama sehingga menghasilkan cairan yang lebih jernih dan suspensi yang lebih kental. Pada percobaan kali ini, praktikan menggunakan air kran yang di dalam laboratorium yang telah dicampurkan dengan lumpur. Tujuan dari percobaan ini adalah bertujuan untuk menjernihkan air dengan menghilangkan partikel-partikel padatan yang terdapat dalam air dengan menggunakan proses sedimentasi tipe 1 (discrete settling) dan menghitung efisiensi Total Suspended Solid (TSS), Total Dissolved Solid (TDS), dan Total Solid (TS) yang terdapat dalam air. Proses sedimentasi tipe 1 merupakan proses sedimentasi tanpa menggunakan koagulan. Percobaan ini menggunakan tipe bak sedimentasi segi empat (rectangular). Nilai effesiensi TSS pada debit 10 l/s dengan jumlah plate settler 4 dan 8 adalah 40 dan 80% ,sedangkan pada debit 20 l/s dengan jumlah plate setter 4 dan 8 adalah 15,2 dan 57,1%. Nilai effesiensi TDS pada debit 10l/s dengan jumlah plate settler 4 dan 8 adalah 0,303 dan 0,606% ,sedangkan pada debit 20 l/s dengan jumlah plate setter 4 dan 8 adalah 0,317 dan 0,634 %. Nilai effesiensi TS pada debit 10l/s dengan jumlah plate settler 4 dan 8 adalah 30,15 dan 60,3% ,sedangkan pada debit 20 l/s dengan jumlah plate setter 4 dan 8 adalah 74,69 dan 46,76 %. Semakin banyak plate settler yang digunakan maka semakin tinggi efisiensi penghilangan TSS, TDS, dan TS. Laju aliran yang semakin besar akan menurunkan efisiensi penghilangan TSS, TDS dan TS pada proses sedimentasi.
Kata kunci :Debit, plate settler, sedimentasi, TDS, TS, TSS.
BAB I
TINJAUAN PUSTAKA
1.1. Air
Air merupakan kebutuhan yang paling utama bagi makhluk hidup. Manusia
dan makhluk hidup lainnya sangat bergantung dengan air demi mempertahankan
hidupnya. Air yang digunakan untuk konsumsi sehari -hari harus memenuhi
standar kualitas air bersih. Kualitas air bersih dapat ditinjau dari segi fisik, kimia,
mikrobiologi dan radioaktif. Namun kualitas air yang baik ini tidak selamanya
tersedia di alam sehingga diperlukan upaya perbaikan, baik itu secara sederhana
maupun modern. Jika air yang digunakan belum memenuhi standar kualitas air
bersih, akibatnya akan menimbulkan masalah lain yang dapat menimbulkan
kerugian bagi penggunanya. Air juga banyak mendapat pencemaran. Berbagai
jenis pencemar air berasal dari :
a. Sumber domestik (rumah tangga), perkampungan, kota, pasar, jalan, dan
sebagainya.
b.Sumber non-domestik (pabrik, industri, pertanian, peternakan, perikanan,
serta sumber-sumber lainnya.
Semua bahan pencemar diatas secara langsung ataupun tidak langsung akan
mempengaruhi kualitas air. Berbagai usaha telah banyak dilakukan agar kehadiran
pencemaran terhadap air dapat dihindari atau setidaknya diminimalkan. Masalah
pencemaran serta efisiensi penggunaan sumber air merupakan masalah pokok. Hal
ini mengingat keadaan perairan-alami di banyak negara yang cenderung menurun,
baik kualitas maupun kuantitasnya.
1.2. Karakteristik Air
1.2.1.Karakteristik Fisik Air
A. Kekeruhan
Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan
organik yang terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang dihasilkan oleh
buangan industri.
B. Temperatur
Kenaikan temperatur air menyebabkan penurunan kadar oksigen terlarut.
Kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan menimbulkan bau yang tidak
sedap akibat degradasi anaerobic ynag mungkin saja terjadi.
C. Warna
Warna air dapat ditimbulkan oleh kehadiran organisme, bahan-bahan
tersuspensi yang berwarna dan oleh ekstrak senyawa-senyawa organik serta
tumbuh-tumbuhan.
D. Solid (Zat padat)
Kandungan zat padat menimbulkan bau busuk, juga dapat meyebabkan
turunnya kadar oksigen terlarut. Zat padat dapat menghalangi penetrasi sinar
matahari kedalam air.
E. Bau dan rasa
Bau dan rasa dapat dihasilkan oleh adanya organisme dalam air seperti alga
serta oleh adanya gas seperti H2S yang terbentuk dalam kondisi anaerobik, dan
oleh adanya senyawa-senyawa organik tertentu
1.2.2.Karakteristik Kimia Air
A. pH
Pembatasan pH dilakukan karena akan mempengaruhi rasa, korosifitas air
dan efisiensi klorinasi. Beberapa senyawa asam dan basa lebih toksid dalam
bentuk molekuler, dimana disosiasi senyawa-senyawa tersebut dipengaruhi oleh
pH.
B. DO (dissolved oxygent)
DO adalah jumlah oksigen terlarut dalam air yang berasal dari fotosintesa
dan absorbsi atmosfer/udara. Semakin banyak jumlah DO maka kualitas air
semakin baik. Satuan DO biasanya dinyatakan dalam persentase saturasi.
C. BOD (biological oxygent demand)
BOD adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorgasnisme
untuk menguraikan bahan-bahan organik (zat pencerna) yang terdapat di dalam air
buangan secara biologi. BOD dan COD digunakan untuk memonitoring kapasitas
self purification badan air penerima.
Reaksi:
Zat Organik + m.o + O2 CO2 + m.o + sisa material organik (CHONSP)
D. COD (chemical oxygent demand)
COD adalah banyaknya oksigen yang di butuhkan untuk mengoksidasi
bahan-bahan organik secara kimia.
Reaksi:
Zat Organik + O2 CO2 + H2O
E. Kesadahan
Kesadahan air yang tinggi akan mempengaruhi efektifitas pemakaian sabun,
namun sebaliknya dapat memberikan rasa yang segar. Di dalam pemakaian untuk
industri (air ketel, air pendingin, atau pemanas) adanya kesadahan dalam air
tidaklah dikehendaki. Kesadahan yang tinggi bisa disebabkan oleh adanya kadar
residu terlarut yang tinggi dalam air.
F. Senyawa-senyawa kimia yang beracun
Kehadiran unsur arsen (As) pada dosis yang rendah sudah merupakan racun
terhadap manusia sehingga perlu pembatasan yang agak ketat (± 0,05 mg/l).
Kehadiran besi (Fe) dalam air bersih akan menyebabkan timbulnya rasa dan bau
ligam, menimbulkan warna koloid merah (karat) akibat oksidasi oleh oksigen
terlarut yang dapat menjadi racun bagi manusia.
1.3. Proses Pengolahan Air
Proses pengolahan air menjadi air bersih harus melalui beberapa tahapan-
tahapan, yaitu :
1. Screening
Screening berfungsi untuk memisahkan air dari sampah-sampah dalam
ukuran besar.
2. Tangki sedimentasi
Tangki sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan kotoran-kotoran berupa
lumpur dan pasir. Pada tangki sedimentasi terdapat waktu tinggal. Ke dalam
tangki sedimentasi ini diinjeksikan klorin yang berfungsi sebagai oksidator dan
desinfektan. Sebagai oksidator klorin digunakan untuk menghilangkan bau dan
rasa pada air.
3. Klarifier (clearator)
Klarifier berfungsi sebagai tempat pembentukan flok dengan penambahan
larutan Alum (Al2(SO4)3 sebagai bahan. Pada klarifier terdapat mesin agitator
yang berfungsi sebagai alat untuk mempercepat pembentukan flok. Pada klarifier
terjadi pemisahan antara air bersih dan air kotor. Air bersih ini kemudian
disalurkan dengan menggunakan pipa yang besar untuk kemudian dipompakan ke
filter. Klarifier terbuat dari beton yang berbentuk bulat yang dilengkapi dengan
penyaring dan sekat.
Dari inlet pipa klarifier, air masuk ke dalam primary reaction zone. Di
dalam prymari reaction zone dan secondary reaction zone, air dan bahan kimia
(Koagulan yaitu tawas) diaduk dengan alat agitataor blade agar tercampur
homogen. Maka koloid akan membentuk butiran-butiran flokulasi.
Air yang telah bercampur dengan koagulan membentuk ikatan flokulasi,
masuk melalui return floc zone dialirkan ke clarification zone. Sedimen yang
mengendap dalam concentrator dibuang. Hal ini berlangsung secara otomatis yang
akan terbuka setiap satu jam sekali dalam waktu 1 menit. Air yang masuk ke
dalam clarification zone sudah tidak dipengaruhi oleh gaya putaran oleh agitator,
sehingga lumpurnya mengendap. Air yang berada dalam clarification zone adalah
air yang sudah jernih.
4. Sand Filter
Penyaring yang digunakan adalah rapid sand fliter (filter saringan cepat).
Sand filter jenis ini berupa bak yang beriisi pasir kwarsa yang berfungsi untuk
menyaring flok halus dan kotoran lain yang lolos dari klarifier. Air yang masuk ke
filter ini telah dicampur terlebih dahulu dengan klorin dan tawas.
Media penyaring biasanya lebih dari satu lapisan, yaitu pasir kwarsa dan
batu dengan mesh tertentu. Air mengalir ke bawah melalui media tersebut.Zat-zat
padat yang tidak larut akan melekat pada media, sedangkan air yang jernih akan
terkumpul di bagian dasar dan mengalir keluar melalui suatu pipa menuju
reservoir.
5. Reservoir
Reservoir berfungsi sebagai tempat penampungan air bersih yang telah
disaring melalui filter, air ini sudah menjadi airyang bersih yang siap digunakan
dan harus dimasak terlebih dahulu untuk kemudian dapat dijadikan air minum.
Gambar 1.1 Proses pengolahan air minum
1.4. Zat-zat kimia yang digunakan
1.4.1.Tawas
Tawas merupakan bahan koagulan yang paling banyak digunakan karena
bahan ini paling ekonomis, mudah diperoleh di pasaran serta mudah
penyimpanannya. Jumlah pemakaian tawas tergantung kepada turbidity
(kekeruhan) air baku. Semakin tinggi turbidity air baku maka semakin besar
jumlah tawas yang dibutuhkan. Pemakain tawas juga tidak terlepas dari sifat-sifat
kimia yang dikandung oleh air baku tersebut.
Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
Al2(SO4)3 2 Al+3 + 3(SO4)-2
Air akan mengalami :
H2O H+ + OH-
Selanjutnya :
2 Al+3 + 6OH- 2Al(OH)3
Selain itu akan dihasilkan asam :
3(SO4)-2 + 6H+ H2SO4
Dengan demikian makin banyak dosis tawas yang ditambahkan maka pH
akan semakin turun, karena dihasilkan asam sulfat sehingga perlu dicari dosis
tawas yang efektif antara pH 5,8-7,4. Apabila alkalinitas alami dari air tidak
seimbang dengan dosis tawas perlu ditambahkan alkalinitas, biasanya
ditambahkan larutan kapur (Ca(OH)2) atau soda abu (Na2CO3). Reaksi yang
terjadi :
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH3) + 3CaSO4 + 6CO2
Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O 2Al(OH3) + 3Na2SO4 + 3CO2
Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 2Al(OH3) + 3CaSO4
1.4.1. Kapur
Pengaruh penambahan kapur (Ca(OH)2 akan menaikkan pH dan bereaksi
dengan bikarbonat membentuk endapan CaCO3. Bila kapur yang ditambahkan
cukup banyak sehingga pH = 10,5 maka akan membentuk endapan Mg(OH)2.
Kelebihan ion Ca pada pH tinggi dapat diendapkan dengan penambahan soda abu.
Reaksinya :
Ca(OH)2 + Ca(HCO)3 2CaCO3 + 2H2O
2Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O
Ca(OH)2 + Na2CO3 CaCO3↓ + 2NaOH
1.4.2.Klorin
Klorin banyak digunakan dalam pengolahan air bersih dan air limbah
sebagai oksidator dan desinfektan. Sebagai oksidator, klorin digunakan untuk
menghilangkan bau dan rasa pada pengolahan air bersih. Untuk mengoksidasi
Fe(II) dan Mn(II) yang banyak terkandung dalam air tanah menjadi Fe(III) dan
Mn(III).
Yang dimaksud dengan klorin tidak hanya Cl2 saja akan tetapi termasuk
pula asam hipoklorit (HOCl) dan ion hipoklorit (OCl-), juga beberapa jenis
kloramin seperti monokloramin (NH2Cl) dan dikloramin (NHCl2) termasuk di
dalamnya. Klorin dapat diperoleh dari gas Cl2 atau dari garam-garam NaOCl dan
Ca(OCl)2. Kloramin terbentuk karena adanya reaksi antara amoniak (NH3) baik
anorganik maupun organik aminoak di dalam air dengan klorin.
Bentuk desinfektan yang ditambahkan akan mempengaruhi kualitas yang
didesinfeksi. Penambahan klorin dalam bentuk gas akan menyebabkan turunnya
pH air, karena terjadi pembentukan asam kuat. Akan tetapi penambahan klorin
dalam bentuk natrium hipoklorit akan menaikkan alkalinity air tersebut sehingga
pH akan lebih besar. Sedangkan kalsium hipoklorit akan menaikkan pH dan
kesadahan total air yang didesinfeksi.
1.5.1 Sedimentasi
Sedimentasi adalah pemisahan solid-liquid menggunakan pengendapan
secara gravitasi untuk menyisihkan suspensi. Pada umumnya sedimentasi
digunakan pada pengolahan air minum, pengolahan air limbah, dan
pada pengolahan air limbah tingkat lanjutan.
Pada pengolahan air minum, terapan sedimentasi khususnya untuk:
1. Pengendapan air permukaan, khususnya untuk pengolahan dengan filter
pasir cepat.
2. Pengendapan flok hasil koagulasi-flokulasi, khususnya sebelum disaring
dengan filter pasir cepat.
3. Pengendapan flok hasil penurunan kesadahan menggunakan soda-kapur.
4. Pengendapan lumpur pada penyisihan besi dan mangan. Pada pengolahan
air limbah, sedimentasi umumnya digunakan untuk :
a. Penyisihan grit, pasir, atau silt (lanau).
b. Penyisihan padatan tersuspensi pada clarifier pertama.
c. Penyisihan flok / lumpur biologis hasil proses activated sludge
pada clarifier akhir.
d. Penyisihan humus pada clarifier akhir setelah trickling filter.
Pada pengolahan air limbah tingkat lanjutan, sedimentasi
ditujukan untuk penyisihan lumpur setelah koagulasi dan
sebelum proses filtrasi.
Selain itu,pada prinsip sedimentasi juga digunakan dalam pengendalian
partikel di udara.Prinsip sedimentasi pada pengolahan air minum dan air limbah
adalah sama,demikian juga untuk metoda dan peralatannya.
Gambar 1.2 Bak sedimentasi
Bak sedimentasi umumnya dibangun dari bahan beton bertulang dengan
bentuk lingkaran bujur sangkar atau segi empat.Bak berbentuk lingkaran
umumnya berdiameter 10,7 hingga 45,7 meter dan kedalaman 3 hingga 4,3
meter.Bak berbentuk bujur sangkar umumnya mempunyai lebar 10 hingga 70
meter dan kedalaman 1,8 hingga 5,8 meter.Bak berbentuk segi empat umumya
mempunyai lebar 1,5 hingga 6 meter,panjang bak sampai 76 meter,dan kedalaman
lebih dari 1,8 meter.Klasifikasi sedimentasi didasarkan pada konsentrasi partikel
dan kemampuan partikel untuk berinteraksi.Klasifikasi ini dapat dibagi kedalam
empat tipe,yaitu :
a. Settling tipe I: pengendapan partikel diskrit, partikel mengendap secara
individual dan tidak ada interaksi antar-partikel.
b. Settling tipe II: pengendapan partikel flokulen, terjadi interaksi antar-
partikel sehingga ukuran meningkat dan kecepatan pengendapan
bertambah.
c. Settling tipe III: pengendapan pada lumpur biologis, dimana gaya antar
partikel saling menahan partikel lainnya untuk mengendap
d. Settling tipe IV: terjadi pemampatan partikel yang telah mengendap
yang terjadi karena berat partikel.
Gambar 1.3 Empat tipe sedimentasi
1. Sedimentasi Tipe 1/Plain Settling/Discrete particle
Merupakan pengendapan partikel tanpa menggunakan koagulan. Yang
dimaksud dengan discrete particle adalah partikel yang tidak mengalami
perubahan bentuk, ukuran maupun berat selama partikel tersebut mengendap.
Proses pengendapan partikel berlangsung semata-mata akibat pengaruh gaya
partikel atau berat sendiri partikel. Pengendapan akan berlangsung sempurna
apabila aliran dalam keadaan tenang ( aliran laminar ). Tujuan dari unit ini adalah
menurunkan kekeruhan air baku dan digunakan pada grit chamber. Pengendapan
sebuah discrete particle di dalam air hanya dipengaruhi oleh karakteristik air dan
partikel yang bersangkutan . Dalam perhitungan dimensi efektif bak, faktor-faktor
yang mempengaruhi performance bak seperti turbulensi pada inlet dan outlet,
pusaran arus lokal, pengumpulan lumpur, besar nilai G sehubungan dengan
penggunaan perlengkapan penyisihan lumpur dan faktor lain diabaikan untuk
menghitung performance bak yang lebih sering disebut dengan ideal settling
basin.
Gambar 1.4 Sedimentasi Tipe 1
Partikel yang mempunyai rapat masa lebih besar dari rapat masa air akan
bergerak vertical ke bawah. Gerakan partikel di dalam air yang tenang akan
diperlambat oleh gaya hambatan akibat kekentalan air (drag force) sampai dicapai
suatu keadaan dimana besar gaya hambatan setara dengan gaya berat efektif
partikel di dalam air. Setelah itu gerakan partikel akan berlangsung secara konstan
dan disebut terminal settling velocity. Gaya hambatan yang dialami selama
partikel bergerak di dalam air dipengaruhi oleh kekasaran, ukuran, bentuk, dan
kecepatan gerak partikel serta rapat masa dan kekentalan air.
2. Sedimentasi Tipe 2 (Flocculant Settling)
Partikel yang berada dalam larutan encer sering tidak berlaku sebagai
partikel mandiri (discrete particle) tetapi sering membentuk gumpalan (flocculant
particle) selama mengalami proses sedimentasi. Bersatunya beberapa partikel
membentuk gumpalan akan memperbesar rapat masanya, sehingga akan
mempercepat pengendapannya.
Proses penggumpalan (flocculation) di dalam kolam pengendapan akan
terjadi tergantung pada keadaan partikel untuk saling berikatan dan dipengaruhi
oleh beberapa variabel seperti laju pembebanan permukaan, kedalaman kolam,
gradient kecepatan, konsentrasi partikel di dalam air dan range ukuran butir.
Pengaruh dari variabel-variabel tersebut dapat ditentukan dengan percobaan
sedimentasi.
Pengendapan material koloid dan solid tersuspensi terjadi melalui adanya
penambahan koagulan, biasanya digunakan untuk mengendapkan flok-flok kimia
setelah proses koagulasi dan flokulasi. Pengendapan partikel flokulen akan lebih
efisien pada ketinggian bak yang relatif kecil. Karena tidak memungkinkan untuk
membuat bak yang luas dengan ketinggian minimum, atau membagi ketinggian
bak menjadi beberapa kompartemen, maka alternatif terbaik untuk meningkatkan
efisiensi pengendapan bak adalah dengan memasang tube settler pada bagian atas
bak pengendapan untuk menahan flok–flok yang terbentuk.
Faktor-faktor yang dapat meningkatkan efisiensi bak pengendapan adalah:
Luas bidang pengendapan;
Penggunaan baffle pada bak sedimentasi;
Mendangkalkan bak;
Pemasangan plat miring.
3. Sedimentasi Tipe III dan IV
Sedimentasi tipe III adalah pengendapan partikel dengan
konsentrasi yang lebih pekat, dimana antar partikel secara bersama-sama saling
menahan pengendapan partikel lain di sekitarnya. Karenaitu pengendapan terjadi
secara bersama-sama sebagai sebuah zona dengan kecepatan yang konstan. Pada
bagian atas zona terdapat interface yang memisahkan antara massa partikel yang
mengendap dengan air jernih. Sedimentasi tipe IV merupakan kelanjutan dari
sedimentasi tipe III, di mana terjadi pemampatan (kompresi) massa partikel
hingga diperoleh konsentrasi lumpur yang tinggi. Sebagai contoh sedimentasi tipe
III dan IV ini adalah pengendapan lumpur biomassa pada final clarifier setelah
proses lumpur aktif. Tujuan pemampatan pada final clarifier adalah untuk
mendapatkan konsentrasi lumpur bomassa yang tinggi, keperluan resirkulasi
lumpur ke dalam reaktor lumpur aktif.
Gambar 1.5 Pengendapan pada final klarifier untuk proses lumpur aktif
Berdasarkan konsentrasi dan kecenderungan partikel berinteraksi, proses
sedimentasi terbagi atas tiga macam:
b. Aliran melalui bak terdistribusi merata melintasi sisi melintang bak
c. Partikel terdispersi merata dalam air
d. Pengendapan partikel yang dominan terjadi pada dasar bak sedimentasi
Terdapat beberapa bentuk bak sedimentasi yaitu:
a. Segi empat (rectangular).
Pada bak ini air mengalir horizontal dari inlet menuju outlet, sementara
partikel mengendap ke bawah.
(a) (b)
Gambar 1.6 Bak sedimentasi berbentuk segi empat: (a) denah, (b) potongan
Memanjang
b. Lingkaran (circular) - center feed.
Pada bak ini air masuk melalui pipa menuju inlet bak dibagian tengah bak,
kemudian air mengalir horizontal dari inlet menuju outlet disekeliling bak,
sementara partikel mengendap ke bawah. Secara tipikal bak persegi mempunyai
rasio panjang : lebar antara 2:1 – 3:1.
(a) (b)
Gambar 1.7 Bak sedimentasi berbentuk lingkaran-center feed (a) denah, (b)
potongan melintang
c. Lingkaran (circular) – periferal feed.
Pada bak ini air masuk melalui sekeliling lingkaran dan secara horizontal
mengalir menuju ke outlet dibagian tengah lingkaran, sementara partikel
mengendap ke bawah . Hasil penelitian menunjukkan bahwa tipe periferal feed
menghasilkan short circuit yang lebih kecil dibandingkan tipe center feed,
walaupun center feed lebih sering digunakan. Secara umum pola aliran pada bak
lingkaran kurang mendekati pola ideal dibanding bak pengendap persegi panjang.
Meskipun demikian, bak lingkaran lebih sering digunakan karena penggunaan
peralatan pengumpul lumpurnya lebih sederhana.
(a) (b)
Gambar 1.8 Bak sedimentasi berbentuk lingkaran – periferal feed: (a) denah,
(b) potongan melintang
Sebuah bak sedimentasi ideal dibagi menjadi 4 zona, yaitu:
a. Zona inlet
Dalam zona ini aliran terdistribusi tidak merata melintasi bagian melintang
bak. Aliran meninggalkan zona inlet mengalir secara horisontal dan
langsung menuju bagian outlet.
b. Zona pengendapan
Dalam zona ini, air mengalir pelan secara horisontal ke arah outlet. Dalam
zona ini terjadi proses pengendapan. Lintasan partikel diskret tergantung
pada besarnya kecepatan pengendapan.
c. Zona lumpur
Dalam zona ini lumpur terakumulasi. Sekali lumpur masuk area ini ia akan
tetap disana.
d. Zona outlet
Dalam zona ini, air yang partikelnya telah terendapkan terkumpul pada
bagian melintang bak dan siap mengalir keluar bak.
Gambar 1.9 Sedimentation Basin Zones
Zona Inlet atau struktur influen.
Zona inlet mendistribusikan aliran air secara merata pada bak sedimentasi
dan menyebarkan kecepatan aliran yang baru masuk. Jika dua fungsi ini dicapai,
karakteristik aliran hidrolik dari bak akan lebih mendekati kondisi bak ideal dan
menghasilkan efisiensi yang lebih baik.
Zona influen didesain secara berbeda untuk kolam rectangular dan circular.
Khusus dalam pengolahan air, bak sedimentasi rectangular dibangun menjadi satu
dengan bak flokulasi. Sebuah baffle atau dinding memisahkan dua kolam dan
sekaligus sebagai inlet bak sedimentasi. Desain dinding pemisah sangat penting,
karena kemampuan bak sedimentasi tergantung pada kualitas flok.
Zona outlet atau struktur efluen.
Seperti zona inlet, zona outlet atau struktur efluen mempunyai pengaruh
besar dalam mempengaruhi pola aliran dan karakteristik pengendapan flok pada
bak sedimentasi. Biasanya weir atau pelimpah dan bak penampung limpahan
digunakan untuk mengontrol outlet pada bak sedimentasi. Bak sedimentasi
dilengkapi dengan settler. Settler dipasang pada zona pengendapan dengan tujuan
untuk meningkatkan efisiensi pengendapan.
1.6 Parameter TSS,TDS dan TS
Total suspended solid atau padatan tersuspensi total (TSS) adalah residu
dari padatan total yang tertahan oleh saringan dengan ukuran partikel maksimal
2μm atau lebih besar dari ukuran partikel koloid. Yang termasuk TSS adalah
lumpur, tanah liat, logam oksida, sulfida, ganggang, bakteri dan jamur. TSS
umumnya dihilangkan dengan flokulasi dan penyaringan. TSS memberikan
kontribusi untuk kekeruhan (turbidity) dengan membatasi penetrasi cahaya untuk
fotosintesis dan visibilitas di perairan. Sehingga nilai kekeruhan tidak dapat
dikonversi ke nilai TSS.
Kekeruhan adalah kecenderungan ukuran sampel untuk menyebarkan
cahaya. Sementara hamburan diproduksi oleh adanya partikel tersuspensi dalam
sampel. Kekeruhan adalah murni sebuah sifat optik. Pola dan intensitas sebaran
akan berbeda akibat perubahan dengan ukuran dan bentuk partikel serta materi.
Sebuah sampel yang mengandung 1.000 mg / L dari fine talcum powder akan
memberikan pembacaan yang berbeda kekeruhan dari sampel yang mengandung
1.000 mg / L coarsely ground talc . Kedua sampel juga akan memiliki pembacaan
yang berbeda kekeruhan dari sampel mengandung 1.000 mg / L ground pepper.
Meskipun tiga sampel tersebut mengandung nilai TSS yang sama.
Perbedaan antara padatan tersuspensi total (TSS) dan padatan terlarut total
(TDS) adalah berdasarkan prosedur penyaringan. Padatan selalu diukur sebagai
berat kering dan prosedur pengeringan harus diperhatikan untuk menghindari
kesalahan yang disebabkan oleh kelembaban yang tertahan atau kehilangan bahan
akibat penguapan atau oksidasi.
Prinsip analisa TSS sebagai berikut : Contoh uji yang telah homogen
disaring dengan kertas saring yang telah ditimbang. Residu yang tertahan pada
saringan dikeringkan sampai mencapai berat konstan pada suhu 103ºC sampai
dengan 105ºC. Kenaikan berat saringan mewakili padatan tersuspensi total (TSS).
Jika padatan tersuspensi menghambat saringan dan memperlama penyaringan,
diameter pori-pori saringan perlu diperbesar atau mengurangi volume contoh uji.
Untuk memperoleh estimasi TSS, dihitung perbedaan antara padatan terlarut total
dan padatan total.
TSS (mgL )=( A−B)V
x1000 (1.1)
Dengan:
A = berat kertas saring + residu kering (mg)
B = berat kertas saring (mg)
V = volume (mL)
BAB II
METODOLOGI PERCOBAAN
2.1 Bahan – bahan yang digunakan
1. Air kran
2. Aquades
2.2 Alat – alat yang digunakan
Tabel 2.1 Alat-alat yang digunakan
NO Nama Alat Ukuran Jumlah
1 Gelas Ukur 100 ml 1 buah
2 Corong - 1 buah
3 Gelas Piala 100 8 buah
4 Kertas Saring - 8 buah
2.3 Prosedur Percobaan
1. Langkah awal dalam percobaan ini ialah pemeriksaan alat sehingga aliran
air dapat mengalir , mudah diamati, dan mudah diolah sehingga aliran air
dapat mengalir , mudah diamati , dan mudah dioperasikan . Skema /
susunan alat dapat dilihat pada gambar :
2. Langkah kedua siapkan sampel air.
3. Kemudian lakukan pemeriksaan sampel air sebelum dialirkan ke bak
equalisasi dengan parameter TS, TSS dan TDS.
4. Kemudian alirkan sampel air kedalam bak equalisasi dengan variasi
perlakukan , antara lain :
Bak Equalisasi Bak sedimentasi
Perbedaan debit aliran yaitu 10 L/s dan 20 L/s.
Perbedaan jumlah plat yaitu 4 plat dan 8 plat.
5. Kemudian perhatikan dan periksa TS , TSS dan TDS sampel air yang
keluar dari bak sedimentasi
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil Percobaan
Percobaan ini menggunakan proses sedimentasi dengan variabel jumlah
plat dan debit aliran. Sedimentasi merupakan pengolahan air dengan pengendapan
secara gravitasi untuk memisahkan padatan yang terdapat dalam air untuk
menghasilkan cairan yang lebih jernih. Tipe sedimentasi yang digunakan pada
praktikum yaitu sedimentsi tipe 1 (discrete settling) dimana proses ini tidak
menggunakan zat koagulan. Percobaan ini menggunakan bak sedimentasi empat
(rectangular). Air baku yang digunakan adalah air lumpur. Air baku mengalir
horizontal dari inlet menuju outlet sementara partikel mengendap ke bawah. Dari
percobaan didapatkan nilai total suspended solid (TSS), total dissolved solid
(TDS), dan total solid (TS). Data hasil percobaan tersebut dapat dilihat pada Tabel
3.1.
Tabel 3.1 Nilai TSS, TDS, dan TS pada Percobaan
Debi
t
Jumlah
plat
TSS TDS TS
Cin (g/ml) Cout (g/ml) Cin (g/ml) Cout (g/ml) Cin (g/ml) Cout (g/ml)
10 4 10-3 6x10-4 3,3x10-4 3,29 x10-4 1.33x10-3 9,29x10-4
10 8 10-3 2x10-4 3,3x10-4 3,28 x10-4 1.33x10-3 5,28x10-4
20 4 1,4x10-3 1,2x10-4 3,15x10-4 3,14 x10-4 1,715x10-3 4,34x10-4
20 8 1,4x10-3 6x10-4 3,15x10-4 3,13 x10-4 1,715x10-3 9,13x10-4
3.2 Pembahasan
3.2.1 Pengaruh Jumlah Plate Settler dan Debit terhadap Kandungan TSS
pada Air
Pada percobaan ini dihitung nilai total suspended solid (TSS) dari air baku
(inlet) dan air hasil sedimentasi (outlet). Jumlah debit air dan jumlah plate settler
yang digunakan pada bak sedimentasi mempengaruhi proses penjernihan air yang
dilakukan secara sedimentasi. Jumlah plate settler dan debit air mempengaruhi
jumlah Total Suspended Solid (TSS) yang didapat.
TSS diukur dengan metode gravimetri. Padatan yang terperangkap pada
proses penyaringan air outlet dipanaskan dengan oven kemudian ditimbang
sampai nilai hasil penimbangan konstan. Massa tersebut dikurangkan dengan
massa kertas saring yang digunakan. Dari nilai TSS inlet dan outlet dapat dihitung
efisiensi proses sedimentasi.
Tabel 3.2 Efisiensi Sedimentasi terhadap Kandungan TSS
Debit (l/s) Jumlah Plate Settler Efisiensi Sedimentasi (%)10 4 4010 8 8020 4 15,220 8 57,1
Dari Tabel 3.2 dapat dilihat pengaruh debit dan jumlah plate settler
terhadap TSS dengan menggunakan grafik.
10 100
10
20
30
40
50
60
70
80
90
debit 10 l/sdebit 20 l/s
Jumlah plate settler
Efsie
nsi T
SS (%
)
4 8
Gambar 3.1. Diagram Hubungan Jumlah Plate Settler dan Debit
terhadap Efisiensi Penghilangan TSS
Gambar 3.1 menjunjukkan bahwa semakin banyak jumlah plate settler
maka efisiensi penyaringan TSS semakin besar. Hal ini dikarenakan plate settler
membantu penahanan partikel pada bak sedimentasi, selain itu plate settler juga
akan membuat partikel dalam air saling bertumbukkan.
Dari Gambar 3.1, jumlah plate settler 8 lebih efisien dibandingkan dengan
3 plate settler, yaitu 80, dan 57,1% untuk debit 10 dan 20 l/s. Sedangkan pada
jumlah plate settler 4 adalah 40, dan 15,2% untuk debit 10 dan 20 l/s. Hal ini
menunjukkan bahwa penambahan jumlah plate settler akan menaikkan efisiensi
penghilangan TSS pada proses sedimentasi. Hal ini sudah sesuai dengan terori
yang ada bahwa jumlah plate settler pada proses sedimentasi akan menaikkan
efisiensi proses sedimentasi. Pada Grafik 3.1 juga dapat diketahui bahwa debit
berbanding terbalik dengan efisiensi penghilangan TSS pada proses sedimentasi.
Hal ini dikarenakan debit pada proses semakin besar sehingga pola aliran akan
semakin turbulen. Aliran turbulen memungkinkan proses pengendapan yang lama
dan dapat menurunkan efisiensi kerja unit sedimentasi (Cancerita,2012).
3.2.2 Pengaruh Jumlah Plate Settler dan Debit terhadap Kandungan TDS
pada Air
Pada percobaan ini dihitung nilai total dissolved solid (TDS) dari air baku
(inlet) dan air hasil sedimentasi (outlet). TDS tidak ditentukan dengan metode
gravimetric karena partikel-partikelnya larut dalam air sehingga tidak dapat
dilakukan penimbangan sampel. nilai TDS ditentukan dengan alat conductometer.
Sampel dari inlet dan outlet disaring kemudian TDS filtrat ditentukan dengan
menggunakan conductometer.
Tabel 3.3 Efisiensi Sedimentasi terhadap Penghilahan Kandungan TDS
pada Air
Debit (l/s) Jumlah Plate Settler Efisiensi Sedimentasi (%)10 4 0,30310 8 0,60620 4 0,31720 8 0,634
Dari Tabel 3.3 dapat dilihat pengaruh debit dan jumlah plate settler
terhadap TSS dengan menggunakan grafik.
10 100
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
debit 10 l/sdebit 20 l/s
Jumlah Plate Settler
Efisie
nsi P
engh
ilang
ang
TDS
(%)
Gambar 3.2 Diagram Hubungan Jumlah Plate Settler dan Debit
terhadap Efisiensi Penghilangan TDS
Gambar 3.2 menggambarkan hubungan antara plate settler dan debit
terhadap efisiensi penghilanan kandungan TDS pada proses sedimentasi. Untuk
laju alir fluida 10 l/s didapatkan efisiensi penghilangan TDS dengan jumlah plate
settler 4 dan 8 secara berurutan adalah 0,303 dan 0,606%. Sedangkan laju alir 20
l/s efisiensi penghilangan TDS dengan jumlah plate settler 4 dan 8 secara
berurutan adalah 0,317 dan 0,634%.
4 8
Hasil percobaan yang didapatkan bahwa efisiensi penghilangan TDS pada
laju alir 20 l/s lebih baik daripada 10 l/s (Gambar 3.2). Seharusnya efisiensi
pengendapan akan turun jika adanya kenaikan laju alir fluida dan karakteristik
aliran, sehingga perlu diketahui karakteristik aliran pada unit tersebut (lopez,
2008). Aliran turbulen memungkinkan proses pengendapan yang lama dan dapat
menurunkan efisiensi kerja unit sedimentasi (Cancerita,2012). Kesalahan tersebut
terjadi karena lumpur pada bak penampungan tidak tercampur merata dengan air,
adanya lumpur yang tertinggal di proses sebelumnya yaitu pada bak equalisasi,
sehingga lumpur tersebut terakumulasi pada proses sedimentasi selanjutnya.
3.2.3 Pengaruh Kondisi Proses Jumlah Plate Settler dan Debit Air Terhadap
Efisiensi Kadar TS
TS (total soli) merupakan jumlah dari TSS dan TDS. Total solid
merupakan banyaknya partikel padatan baik yang terlarut dalam air, maupun yang
tidak terlarut dalam air.
Tabel 3.4 Efisiensi Sedimentasi terhadap Kandungan TS
Debit (l/s) Jumlah Plate Settler Efisiensi TS (%)10 4 30,1510 8 60,320 4 74,6920 8 46,76
10 100
10
20
30
40
50
60
70
80
debit 10 l/sdebit 20 l/s
Jumlah Plate Settler
Efisie
nsi P
engh
ilang
an T
S (%
)
4 8
Gambar 3.3. Diagram Hubungan Jumlah Plate Settler dan Debit
terhadap Efisiensi Penghilangan TS
Gambar 3.3 menunjukkan nilai efisiensi TS terbesar terdapat pada jumlah
plate settler 4 dengan debit 20 l/s. Nilai efisiensi sebesar 74,69 %. Pengaruh
jumlah plate settler dan debit aliran pada efisiensi TS juga sama halnya dengan
efisiensi TSS dan TDS, hal ini disebabkan karena efisiensi TS merupakan hasil
penjumlahan dari efisiensi TSS dan TDS, sehingga semakin besar efisiensi TSS
dan TSS, maka efisiensi TS juga akan semakin besar. Tetapi pada jumlah plate
settler 8 buah, laju alirnya 20 l/s terjadi penurunan efesiensi TS. Ini dikarenakan
pada air baku yang digunakan tidak teraduk sempurna sehingga air yang ada
dalam tangki terjadi pengendapan, penimbangan kertas saring dengan
mengunnakan timbangan analitik dengan kalibrasi dua angka dibelakang koma,
sehingga sulit menentukan apakah massa kertas saring sudah konstan. Hal ini
berpengaruh terhadap nilai TSS.
BAB IV
KESIMPULAN
Dari praktikum yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan yaitu:
1. Nilai effesiensi TSS pada debit 10 l/s dengan jumlah plate settler 4 dan 8
adalah 40 dan 80% ,sedangkan pada debit 20 l/s dengan jumlah plate setter
4 dan 8 adalah 15,2 dan 57,1%. Nilai effesiensi TDS pada debit 10l/s
dengan jumlah plate settler 4 dan 8 adalah 0,303 dan 0,606% ,sedangkan
pada debit 20 l/s dengan jumlah plate setter 4 dan 8 adalah 0,317 dan
0,634 %. Nilai effesiensi TS pada debit 10l/s dengan jumlah plate settler 4
dan 8 adalah 30,15 dan 60,3% ,sedangkan pada debit 20 l/s dengan jumlah
plate setter 4 dan 8 adalah 74,69 dan 46,76 %.
2. Jumlah plat yang digunakan berbanding lurus dengan efesiensi
pengendapan, sehingga kualitas air semakin baik.
3. Debit air pada proses sedimentasi berbanding terbalik dengan effisiensi
penghilangan TDS, TS, TSS.
DAFTAR PUSTAKA
Bhupalaka,2010,Sedimentasi.http://bhupalaka.files.wordpress.com/2010/12/
sedimentasi.pdf Diakses pada tanggal 21 Desember 2012
Hanum, Farida. 2002. Proses Pengolahan Air Sungai untuk Keperluan Air
Minum. Diakses tanggal 25 November 201
Kawamura, S. 2000. Integrated Design and Operation of Water Treatment
Facilities. Kanada: John Wiley dan Sons, Inc.
Lopez, P.R., Lavin, A.G., Lopez, M.M., dan Heras, J.L. 2008. “Flow Models for
Rectangular Sedimentation Tanks”. Chemical Engineering and Processing:
Process Intensification 47, 9-10: 1705-1716.
Rahmat,2010.Pengolahan Air dengan Sedimentasi. http://dc346.4shared.com/
doc/tSg9MBKW/preview.html.Diakses pada tanggal 21 Desember 2012
Tim Penyusun, 2012. Penuntun Praktikum Laboratarium Teknik Kimia I,
Pekanbaru : Universitas Riau
Yayan, subagyo. 2009. Proses Pengolahan Air. yayan-industri.blogspot.com/
2009/11/proses-pengolahan-air.html Diakses pada tanggal 21 Desember
2012
Yulianti, PC. 2012. Studi Literatur Desain Unit Prasedimentasi Instalasi
Pengolahan Air Minum. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November
LAMPIRAN B
CONTOH PERHITUNGAN
A. Rumus Umum Efisiensi Proses Pengendapan
η = C¿−¿Ceff
C ¿x100 % ¿
B. Perhitungan Efesiensi Proses Pengendapan Dengan Variasi Debit
Alirannya
1. Efesiensi TS
Pada debit alirannya 10 L/s
Pada aliran masuk
TSS =
(berat kertas saring+sampel )−berat kertas saringvolume sampel
= 1,03−0,98
50
= 10-3 gram/mL
TS = TDS + TSS
= 3,3 ×10-4 + 10-3
= 1,33 × 10-3 gram/mL
a. Pada 4 plat
Pada aliran keluar
TSS = (berat kertas saring+sampel )−berat kertas saring
volume sampel
= 1,12−1,09
50
= 6 ×10-4 gram/mL
TS = TDS + TSS
= 3,29 × 10-4 + 6 ×10-4
= 9,29 × 10-4
η = 1,33× 10−3 – 9,29 × 10−4
1,33 ×10−3 × 100 %
= 30,15 %
b. Pada 8 plat
Pada aliran keluar
TSS =
(berat kertas saring+sampel )−berat kertas saringvolume sampel
= 1−0,99
50
= 2 ×10-4
TS = TDS + TSS
= 3,28 × 10-4 + 2 ×10-4
= 5,28 × 10-4 gram/mL
η = 1,33× 10−3−5,28 × 10−4
1,33 ×10−3 × 100 %
= 60,3 %
Pada debit alirannya 20 L/s
Pada aliran masuk
TSS =
(berat kertas saring+sampel )−berat kertas saringvolume sampel
= 1,05−0,98
50
= 1,4 × 10-4
TS = TDS + TSS
= 3,15 × 10-4 + 1,4 × 10-4
= 1,715 × 10-3 gram/mL
a. Pada 4 plat
Pada aliran keluar
TSS = (berat kertas saring+sampel )−berat kertas saring
volume sampel
= 1,01−0,95
50
= 1,2 ×10-3
TS = TDS + TSS
= 3,14 × 10-4 +1,2 ×10-4
= 4,34 × 10-4 gram/mL
η = 1,715× 10−3−4,34 ×10−4
1,715 ×10−3 × 100 %
= 74,69 %
b. Pada 8 plat
Pada aliran keluar
TSS =
(berat kertas saring+sampel )−berat kertas saringvolume sampel
= 1,02−0,99
50
= 6 ×10-4
TS = TDS + TSS
= 3,13 × 10-4 + 6 ×10-4
= 9,13 × 10-4 gram/mL
η = 1,715× 10−3−9,13 ×10−4
1,715 ×10−3 × 100 %
= 46,76 %
2. Efesiensi TDS
a. Pada debit aliran 10 L/s
Aliran masuk
TDS = 3,3 ×10-4 mg/L
1. Pada 4 plat
Aliran keluar
TDS = 3,29 × 10-4 mg/L
η = 3,3× 10−4−3,29 ×10−4
3,3 ×10−4 × 100 %
= 0,303 %
2. Pada 8 plat
Aliran keluar
TDS = 3,28 × 10-4 mg/L
η = 3,3× 10− 4−3,28 ×10−4
3,3 ×10−4 × 100 %
= 0,606 %
b. Pada debit aliran 20 L/s
Aliran masuk
TDS = 3,15 × 10-4 mg/L
1. Pada 4 plat
Aliran keluar
TDS = 3,14 × 10-4 mg/L
η = 315−314
315 × 100 %
= 0,317 %
2. Pada 8 plat
Aliran keluar
TDS = 3,13 × 10 -4mg/L
η = 3,15× 10−4−3,13 ×10−4
315 × 100 %
= 0,634 %
3. Efesiensi TSS
a. Pada aliran 10 L/s
Pada aliran masuk
TSS = 10-3
1. Pada 4 plat
Aliran keluar
TSS = 6 ×10-4
η = 10−3−6× 10−4
10−3 × 100 %
= 40 %
2. Pada 8 plat
Aliran keluar
TSS = 2 ×10-4
η = 10−3−2 ×10−4
10−3 × 100 %
= 80 %
b. Pada aliran 20 L/s
Pada aliran masuk
TSS = 1,4 × 10-3
1. Pada 4 plat
Aliran keluar
TSS = 1,6 ×10-3
η = 1,4 ×10−3−1,6 ×10−4
1,4 ×10−3 × 100 %
= 57,1 %
2. Pada 8 plat
Aliran keluar
TSS = 6 ×10-4
η = 1,4 ×10−3−6 ×10−4
1,4 ×10−3 × 100 %
= 14,2 %
LAMPIRAN C
DOKUMENTASI
Gambar 1. Air dengan Flokulen Lumpur
Gambar 3. Bak Ekualisasi
Gambar 5. Proses Sedimentasi
Gambar 2. Plate Bak Sedimentasi
Gambar 4. Bak Sedimentasi
Gambar 6. Cin dan Cout dihitung 50 ml
Gambar 7. Air ditampung pada Wadah
Gambar 9. Cin dan Cout tampak Atas
Gambar 11. TDS
Gambar 8. Cin dan Cout tampak Depan
Gambar 10. Cin dan Cout disaring untuk mendapatkan TSS dan TDS
Gambar 12. TSS