LABORATORIUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRISEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL : Filtrasi Media ButiranPEMBIMBING : Iwan Ridwan ST, MT.Praktikum: 10 Desember 2014Penyerahan Laporan: 17 Desember 2014

Oleh :

Kelompok: 7Palguno Helyoso(121411023)Rima Puspitasari(121411026)Siska Fizri Yuliantika(121411027)

Kelas: 3A

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2014

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangProses pemisahan suatu campuran dapat dilakukan dengan berbagai metode. Metode pemisahan yang dipilih bergantung pada fase komponen penyusun campuran. Suatu campuran dapat berupa campuran homogen (satu fase) atau campuran heterogen (lebih dari satu fase). Penyaringan adalah proses di mana partikel-partikel dipisahkan dari cairan dengan melewatkan cairan melalui bahan yang permeable. Medium saringan yang berpori adalah bahan permeable yang memisahkan partikel-pertikel dari cairan yang melaluinya, dan dikenal sebagai penyaring.Dalam sistem pengolahan air limbah, proses filtrasi biasanya merupakan bagian dari pengolahan ketiga atau pengolahan lanjutan yang disebut tertiary treatment. Proses ini digunakan apabila air limbah hasil olahan akan dimanfaatkan kembali (reuse), misalnya untuk air penggelontor atau apabila dimaksudkan untuk pengendalian etrofikasi (penyuburan perairan) pada badan air yang digunakan sebagai tempat pembuangan air limbah.

1.2 Tujuan1. Menentukan efisiensi proses filtrasi menggunakan filter pasir silika. 2. Menentukan nilai kekeruhan dan TSS influent dan effluent dari proses filtrasi.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 Pengertian FiltrasiProses filtrasi merupakan proses pengolahan dengan cara mengalirkan air limbah melewati suatu media filter yang disusun dari bahan-bahan butiran dengan diameter dan tebal tertentu. Proses ini ditujukan untuk menghilangkan bahan-bahan terlarut dan tak terlarut (biological floc yang masih tersisa setelah pengolahan secara biologis). Disamping mereduksi kandungan zat padat, filtrasi dapat pula mereduksi kandungan bakteri, menghilangkan warna, rasa, bau, besi dan mangan. Perencanaan suatu sistem filter untuk pengolahan air tergantung pada tujuan pengolahan dan pre-treatment yang telah dilakukan pada air baku sebagai influen filter.2.2 Mekanisme Filtrasi dengan Media ButiranSelama air kotor diarlirkan melewati saringan pasir berlangsung proses pembersihan yang bekerja menurut proses-proses mekanis, pengendapan dan penyerapan, metabolisme biologis dan perubahan elektrolisa.a. Proses MekanisDalam lapisan suatu saringan pasir terdapat rongga-rongga kecil yang memungkinkan air lewat sebagai aliran dalam tanah. Partikel halus yang tidak dapat lolos dari rongga-rongga ini akan tertahan dan dengan demikian dapat memebaskan air dari kandungan kotornya.b. Pengendapan dan PenyerapanRongga antara butiran tanah / pasir akan berlaku sebagai kolam sedimentasi, selanjutnya kotoran halus akan mengendap di situdan tidak akan lolos lagi karena adanya daya adhesi dari butiran tanah / pasir yang mengikat kotoran. Selain itu proses penangkapan kotoran ini dapat pula dipercepat oleh adanya gelatine yang menyelimuti butiran pasir sebagai akibat adanya bakteri atau bahan kimia yang ikut terbawa dalam aliran.c. Metabolisme BiologisPerkembangan dari proses kehidupan disebut sebagai metabolisme biologis. Selama proses pengaliran air lewat rongga-rongga pori tanah, bakteri yang ikut terbawa akan terperangkap dalam rongga ini. Selanjutnya bakteri ini akan mengeluarkan lender yang dapat membentuk lapisan tipis di sekitar butiran pasir. Setelah beberapa waktu lapisan lender ini akan membentuk suatu lapisan yang terdiri dari kumpulan bakteri yang mampu menangkap, menyaring serta merubah bahan-bahan organik menjadi bahan yang lain melalui proses biokimia yang kompleks. Dengan demikian lapisan ini yang sering disebut sebagai schmutzdecke akan merupakan media kehidupan mikrorganisme ataupun bakteri yang sekalius bekerja sebagai saringan yang efektif. d. Perubahan ElektrolisaButiran tanah / pasir, kotoran halus maupun bahan-bahan terlarut pada aliran air mengandung aliran listrik. Menurut teori ion, suatu benda yang mempunyai muatan listrik yang saling bertolak belakang akan mengalami gaya tarik menarik dan saling menetralisir. Kejadian ini akan menyebabkan terjadinya perubahan komposisi kandungan yang menyebabkan perubahan kualitas airnya.2.3 Jenis-jenis FilterBerdasarkan kapasitas produksi air yang terolah, filter pasir dapat dibedakan menjadi dua, yaitu filter pasir cepat dan filter pasir lambat.2.3.1 Filter Pasir CepatFilter pasir cepat atau rapid sand filter adalah filter yang mempunyai kecepatan filtrasi cepat, berkisar 4 hingga 21 m/jam. Filter ini selalu didahului dengan proses koagulasi-flokulasi dan pengendapan untuk memisahkan padatan tersuspensi. Jika kekeruhan pada influen filter pasir cepat berkisar 5-10 NTU maka efisiensi penurunan keekruhannya dapat mencapai 90-98%.

Gambar 1. Bagian-bagian filter cepatBagian-bagian filter pasir cepat meliputi:a. Bak filter, merupakan tempat proses filtrasi berlangsung. Jumlah dan ukuran bak tergantung debit pengolahan.b. Media filter, merupakan bahan berbutir/granular yang membentuk pori-pori diantara butiran media. Pada pori-pori inilah air mengalir dan terjadi proses penyaringan.c. Sistem underdrain. Underdrain merupakan sistem pengaliran air yang telah melewati proses filtrasi yang terletak di bawah media filter. Underdrain terdiri atas: Orifice, yaitu lubang pada sepanjang pipa lateral sebagai jalan masuknya air dari media filter ke dalam pipa, Lateral, yaitu pipa cabang yang terletak di sepanjang pipa manifold. Manifold, yaitu pipa utama yang menampung air dari lateral dan mengalirkannya ke bangunan penampung air.

Gambar 2. Aliran air pada saat operasi filter

Gambar 3. Aliran air pada saat pencucian filterFilter pasir cepat dapat dibedakan dalam beberapa kategori:1. Menurut sistem kontrol kecepatan filtrasi2. Menurut arah aliran3. Menurut sistem pengaliran2.3.2 Filter Pasir LambatFilter pasir lambat atau slow sand filter adalah filter yang mempunyai kecepatan filtrasi lambat, yaitu sekitar 0,1 hingga 0,4 m/jam. Kecepatan yang lebih lambat ini disebabkan ukuran media pasir lebih kecil (effective size = 0,15-0,35 mm). Filter pasir lambat merupakan sistem filtrasi yang pertama kali digunakan untuk pengolahan air, dimana sistem ini dikembangkan sejak tahun 1800 SM. Prasedimentasi dilakukan pada air baku mendahului proses filtrasi.Gambar 4. Skema filter pasir lambat

Filter pasir lambat cukup efektif digunakan untuk menghilangkan kandungan bahan organik dan organisme patogen pada air baku yang mempunyai kekeruhan relatif rendah. Filter pasir lambat banyak digunakan untuk pengolahan air dengan kekeruhan air baku di bawah 50 NTU. Efisiensi filter pasir lambat tergantung pada distribusi ukuran partikel pasir, rasio luas permukaan filter terhadap kedalaman dan kecepatan filtrasi.Filter pasir lambat bekerja dengan cara pembentukan lapisan biofilm di beberapa milimeter bagian atas lapisan pasir halus yang disebut lapisan hypogeal. Lapisan ini mengandung bakteri, fungi, protozoa, rotifera, dan larva serangga air. Hypogeal adalah lapisan yang melakukan pemurnian efektif dalam pengolahan air minum. Keuntungan filter lambat antara lain : Biaya konstruksi rendah Rancangan dan pengoperasian lebih sederhana Tidak diperlukan tambahan bahan kimia Variasi kualitas air baku tidak terlalu mengganggu Tidak diperlukan banyak air untuk pencucian , pencucian tidak menggunakan backwash, hanya dilakukan di bagian atas media.Kerugian filter pasir lambat adalah besarnya kebutuhan lahan, yaitu sebagai akibat dari lambatnya kecepatan filtrasi.

2.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Efisiensi Filtrasi Dalam proses filtrasi terjadi reaksi kimia dan fisika, sehingga banyak faktorfaktor yang akan mempengaruhi kualitas air hasil filtrasi dan efisiensinya. Faktorfaktor tersebut adalah: 1. Debit Filtrasi Debit 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. 2. Konsentrasi Kekeruhan Konsentrasi 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 influent) yang boleh masuk. Jika konsentrasi kekeruhan yang terlalu tinggi, harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu, seperti misalnya dilakukan proses koagulasi flokulasi dan sedimentasi. 3. Temperatur Adanya 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. 4. Kedalaman media, Ukuran, dan Material Pemilihan media dan ukuran merupakan keputusan penting dalam perencanaan bangunan filter. Tebal 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. Lagipula ditinjau daris segi biaya, media yang terlalu tebal tidaklah menguntungkan dari segi ekonomis. Sebaliknya media yang terlalu tipis selain memiliki waktu pengaliran yang pendek, kemungkinan juga memiliki daya saring yang rendah. Demikian pula dengan ukuran besar kecilnya diameter butiran media filtrasi berpengaruh pada porositas, laju filtrasi, dan juga kemampuan daya saring, baik itu komposisisnya, proporsinya, maupun bentuk susunan dari diameter butiran media. Keadaan media yang terlalu kasar atau terlalu halus akan menimbulkan variasi dalam ukuran rongga antar butir. Ukuran pori sendiri menentukan besarnya tingkat porositas dan kemampuan menyaring partikel halus yang terdapat dalam air baku. Lubang pori yang terlalu besar akan meningkatkan rate dari filtrasi dan juga akan menyebabkan lolosnya partikelpartikel halus yang akan disaring. Sebaliknya lubang pori yang terlalu halus akan meningkatkan kemampuan menyaring partikel dan juga dapat menyebabkan clogging (penyumbatan lubang pori oleh partikelpartikel halus yang tertahan) yang terlalu cepat. 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 clogging) terjadi pada saat filter dalam keadaan kotor.

BAB IIIMETODOLOGI3.1 Alat dan BahanAlat Bahan

1. Unit kolom filter 1. Air keran

2. Turbidimeter 2. Bentonit 25 gr

3. Gelas ukur 1000 ml 3. Tissue

4. Stopwatch

5. Beaker glass 500 ml

6. Batang Pengaduk

7. Ember 2 buah

8. Botol Plastik untuk sampling

9. Neraca

3.2 Langkah Kerjaa. Pembuatan Air Baku Artifisial20 gram bentonit

20 liter air keran

Aduk

b. FiltrasiSampling keluaran setiap 15 menitTutup valve aliran bawah, masukkan air baku ke dalam bak filtrasi

Saat mencapai batas atas, buka valve aliran bawah

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Data Hasil PengamatanLaju alir influen : 0,0116 L/sLaju alir efluen : 0,0039 L/sKekeruhan awal : 76,63 NTUDHL awal : 0,396 mSTDS awal : 283 mg/LWaktu (menit)Kekeruhan (NTU)TDS (mg/L)DHL (mS)TSS (mg/L)

158,543050,481126

305,823030,456

455,042890,442

605,452690,425

755,592950,44256

904,922810,417

Pengukuran TSS Sebelum filtrasiBerta kertas saring kosong0,9827 gram

Berat kertas saring + padatan0,989 gram

Berat padatan0,0063 gram

Setelah filtrasiBerta kertas saring kosong0,9569 gram

Berat kertas saring + padatan0,9597 gram

Berat padatan0,0028 gram

4.2 Pengolahan Data TSS (Total Suspended Solid)Sebelum sedimentasi :TSS = x 1000 = x 1000 = x 1000= 126 mg/LSetelah sedimentasi :TSS = x 1000 = x 1000= x 1000= 56 mg/L Efisiensi filtrasi a) Berdasarkan Kekeruhan (NTU) = (Kekeruhan awalKekeruhan akhir) 100 % Kekeruhan awal = (8,544,92) 100 % 8,54 = 42,39% b) Berdasarkan Total Suspended Solid (mg/L) =(TSS awalTSS akhir) 100% TSS awal=(12656) 100% 126=55,56 %

4.3 PembahasanFiltrasi merupakan proses pengolahan dengan cara mengalirkan air limbah melewati suatu media filter yang disusun dari bahan-bahan butiran dengan diameter dan tebal tertentu. Total Suspended Solid (TSS) yang terkandung di dalam limbah sintesis akan tersaring berdasarkan ukuran butiran yang ada di dalam alat filtrasi tersebut.Limbah yang kami gunakan adalah air kran yang diambil dari laboratorium PLI yang ditambahkan dengan bentonit dengan konsentrasi bentonit di dalam air limbah sebesar 0,1%. Pada aliran influen saat awal dianalisa terlebih dahulu kandungan TDS, DHL, pH, TSS, nilai kekeruhan, dan laju alirnya. Nilai kekeruhan awalnya adalah 76,63 NTU. Setelah dimasukkan ke dalam alat filtrasi, pada menit ke-15 nilai kekeruhannya menjadi 8,54 NTU. Hal tersebut menunjukkan bahwa proses filtrasi berjalan dengan baik. Grafik 1. Grafik kekeruhan terhadap waktu filtrasiSesuai Grafik 1, kekeruhan berbanding terbalik dengan waktu filtrasi. Semakin lama waktu filtrasi, nilai kekeruhan air limbah semakin kecil. Hal ini disebabkan oleh tersaringnya TSS dengan ukuran tertentu oleh butiran-butiran penyaring yang ada dalam alat filtrasi tersebut.

Seperti halnya nilai kekeruhan, nilai TDS, DHL dan TSS juga berbanding terbalik dengan waktu filtrasi. Semakin lama proses filtrasi maka semakin kecil pula nilai TDS, DHL dan TSS yang diperoleh dan hal itu menyebabkan semakin bagusnya kualitas pada air limbah yang keluar dari proses filtrasi.Total Suspended Solid (TSS) pada awal proses filtrasi sebesar 126 mg/L dan TSS pada akhir proses filtrasi sebesar 56 mg/L. Dari nilai TSS tersebut diperoleh efisiensi proses filtrasi tersebut sebesar 55,56%. Efisiensi proses filtrasi tersebut masih belum cukup tinggi, hal tersebut mungkin disebabkan karena pada media filtrasi tersebut sudah cukup banyak mengandung pengotor berupa TSS dari kelompok-kelompok sebelumnya karena tidak dilakukan backwash pada setiap praktikum. Hal tersebut menyebabkan efisiensi filtrasi tersebut tidak bisa maksimal.

BAB VSIMPULAN1. Efisiensi proses filtrasi yang dilakukan adalah 55,56%2. Kekeruhan air limbah sebelum proses filtrasi sebesar 76,63 NTU3. Kekeruhan air limbah setelah proses filtrasi sebesar 4,92 NTU4. TSS air limbah pada awal proses filtrasi sebesar 126 mg/L5. TSS air limbah pada akhir proses filtrasi sebesar 56 mg/L

DAFTAR PUSTAKAHuisman, L. Rapid Sand Filtration, Lecture Notes, IHE Delft Netherland, 1994Huisman, L. Slow Sand Filtration, Lecture Notes, IHE Delft Netherland, 1994Reynolds T.D dan P.A. Richards, Unit Operations and Processes in Environmental Engineering, PWS Publishing Company, 20 Park Plaza, MA 12116,1996Said, Nusa Idaman Dan Ruliasih. 2008. Teknologi Pengolahan Air Minum. Jakarta : Badan Pengkajian Dan Penerapan Teknologi.