makalah pip kelompok 1 (proses sedimentasi)

70
PERALATAN INDUSTRI PROSES II SEDIMENTASI DISUSUN OLEH : Bunga Nurmawati Situmorang (061130400339) Fitria Nirmala (061130400343) Putri Ariani (061130400353) DOSEN PENGAJAR : Melianti, S.T Kelompok : 1 (3-KC)

Upload: hasnikesuma

Post on 18-Dec-2015

181 views

Category:

Documents


33 download

DESCRIPTION

deo

TRANSCRIPT

PERALATAN INDUSTRI PROSES IISEDIMENTASI

DISUSUN OLEH :Bunga Nurmawati Situmorang (061130400339)Fitria Nirmala (061130400343)Putri Ariani (061130400353)

DOSEN PENGAJAR :Melianti, S.T

Kelompok : 1 (3-KC)

PROGRAM DIII TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PERALATAN SEDIMENTASI

A. PENGERTIAN SEDIMENTASISedimentasi adalah salah satu operasi pemisahan campuran padatan dan cairan (slurry) menjadi cairan beningan dansludge(slurryyang lebih pekat konsentrasinya).Sedimentasi adalah suatu proses pemisahan suspensi secara mekanik menjadi dua bagian, yaituslurrydansupernatant. Slurryadalah bagian dengan konsentrasi partikel terbesar, dansupernatantadalah bagian cairan yang bening. Proses ini memanfaatkan gaya gravitasi, yaitu dengan mendiamkan suspensi hingga terbentuk endapan yang terpisah dari beningan (Foust, 1980).Pemisahan dapat berlangsung karena adanya gaya gravitasi yang terjadi pada butiran tersebut. Proses sedimentasi dalam industri kimia banyak digunakan ,misalnya pada proses pembuatan kertas dimanaslurryberupa bubur selulose yang akan dipisahkan menjadi pulp dan air, proses penjernihan air (water treatment),dan proeses pemisahan buangan nira yang akan diolah menjadi gula.Proses sedimentasi dalam dunia industri dilakukan secara sinambung dengan menggunakan alat yang dikenal dengan namathickener,sedangkan untuk skala laboratorium dilakukan secarabatch. Data-data yang diperoleh dari prinsip sedimentasi secarabatchdapat digunakan untuk proses yang sinambung.

B. METODE PENGENDAPANMetode yang digunakan dalam pengendapan :a. Metode karam dan kambang ( sink and float ), menggunakan medium pemilah zat cair yang densitasnya terletak diantara bahan yang ringan dan berat.b. Metode pengendapan differensial ( Differential Settling Method ),dengan memanfaatkan perbedaan antara kecepatan terminal yang terdapat antara dua bahan yang densitasnya berbeda. Densitas medium lebih rendah dari kedua bahan.

1. Metode karam-dan-kambangMetode karam-dan-kambang menggunakan medium pemilah cair yang densitasnya terletak di antara bahan yang ringan dan yang berat. Partikel berat akan mengendap melalui medium, sedang yang lebih ringan mengapung dan dengan demikian terjadi pemisahan. Metode ini mempunyai keuntungan bahwa, pada asasnya, pemisahan itu bergantung hanya pada perbedaan densitas kedua bahan itu dan tidak bergantung pada ukuran partikel. Metode ini disebut separasi fluida-berat (heavy fluid separation). Masalah pertama dalam penggunaan metode karam-dan-kambang ialah pemilihan medium cairnya yang gravitasnya tepat untuk membuat bahan yang ringan mengambang dan bahan yang berat tenggelam. Untuk itu kita dapat menggunakan zat cair yang sebenarnya, tetapi oleh karena gravitas spesifik medium itu harus bernilai sekitar 1,3 sampai 3,5 atau lebih, hanya ada beberapa zat cair saja yang memenuhi syarat dalam hal berat, murah, tak beracun, dan tak bersifat korosi, yaitu banyak digunakan hidrokarbon berhalogen. Untuk mencuci batu bara digunakan larutan kalsium klorida, atau dipilih medium yang lebih umum ialah zat cair semu (pseudo liquid) yang terdiri dari partikel halus mineral berat di dalam air. Untuk itu dapat digunakan magnetit (gravitas spesifik = 5,17), ferosilikon (gravitas spesifik = 6,3 sampai 7,0), dan galena (gravitas spesifik = 7,,5). 2. Metode pengendapan diferensial Metode pengendapan diferensial (differential settling method) memanfaatkan perbedaan antara kecepatan terminal yang terdapat antara dua bahan yang densitasnya berbeda. Kelemahan metode ini ialah bahwa karena campuran bahan yang akan dipisahkan itu meliputi berbagai ukuran partikel, partikel besar tetapi ringan akan mengendap dengan laju yang sama dengan partikel kecil yang berat, sehingga kita akan mendapatkan fraksi campuran.Dalam pengendapan diferensial, baik partikel ringan maupun partikel berat akan mengendap melalui medium yang sama. Metode ini melahirkan konsep partikel dengan pengendapan sama. Misal: partikel-partikel dua bahan A dan B yang mengendap melalui medium yang mempunyai densitas . Diumpamakan diantara kedua bahan itu A adalah bahan yang lebih berat; misalnya komponen A adalah galena (gravitas spesifik = 7,5) dan komponen B kuarsa (gravitas spesifik = 2,65). Kecepatan terminal partikel yang ukurannya Dp dan densitasnya p yang mengendap karena gravitasi di dalam medium yang densitasnya diberikan dalam suatu persamaan untuk pengendapan di dalam rejim hukum Stoke. Persamaan ini dapat dituliskan, untuk partikel galena yang densitasnya pA dan diameternya DpA , sebagai

utA = (a) Untuk partikel kuarsa yang densitasnya pB dan diameternya DpB,

utB = (b) Untuk partikel yang kecepatan pengendapannya sama, utA = utB, sehingga

(c)

Untuk pengendapan di dalam rejim hukum Newton, diameter partikel yang pengendapannya sama, dari persamaan

ut = 1,75 (hk.Newton untuk partikel agak besar yg jatuh dalam fluida dg rendah), dihubungkan oleh persamaan

(d)Pengertian rasio diameter pengendapan-sama ini di dalam proses separasi terlihat pada gambar di bawah ini:

Gambar Partikel-partikel yang pengendapnya sama di mana kurva ut vs. Dp digambarkan grafiknya untuk komponen A dan B, pada pengendapan hukum Stoke. Misalkan diameter kedua bahan itu berkisar antara titik Dp1 dan Dp4 pada sumbu ukuran partikel. Jadi, semua partikel komponen ringan B yang diameternya terletak antara Dp1 dan Dp2 akan mengendap lebih lambat dari partikel bahan berat A dan bisa didapatkan sebagai fraksi murni. Tetapi, setiap partikel bahan berat A yang diameternya terletak antara Dp3 dan Dp4 mengendap lebih cepat dari partikel bahan berat B dan bisa juga didapatkan sebagai fraksi murni. Tetapi setiap partikel ringan yang diameternya antara Dp2 dan Dp4 akan mengendap dengan kecepatan yang sama seperti partikel A yang- mempunyai ukuran antara Dp1 dan Dp3, dan semua partikel yang ukurannya demikian akan membentuk fraksi campuran.Persamaan (c) dan (d) menunjukkan bahwa ketajaman pemisahan dapat diperbaiki jika densitas medium yang digunakan lebih tinggi. Dari gambar partikel yang pengendapnya sama, jelas pula bahwa fraksi campuran dapat dikurangi atau dihilangkan sama sekali dengan mengatur ukuran umpan secara lebih ketat. Misalnya, jika ukuran partikel umpan adalah antara Dp3 dan Dp4 dalam gambar tersebut, kita bisa mendapatkan pemisahan total.

C. PROSES SEDIMENTASIProses sedimentasi dapat dilakukan dengan tiga macam cara, yaitu :1. CaraBatchCara ini cocok dilakukan untuk skala laboratorium, karena sedimentasibatchpaling mudah dilakukan, pengamatan penurunan ketinggian mudah. Mekanisme sedimentasibatchpada suatu silinder / tabung bisa dilihat pada gambar berikut :

Gambar 1 .Mekanisme SedimentasiBatchKeterangan :A = cairan beningB = zona konsentrasi seragamC = zona ukuran butir tidak seragamD = zona partikel padat terendapkanGambar di atas menunjukkanslurryawal yang memiliki konsentrasi seragam dengan partikel padatan yang seragam di dalam tabung (zona B). Partikel mulai mengendap dan diasumsikan mencapai kecepatan maksimum dengan cepat. Zona D yang terbentuk terdiri dari partikel lebih berat sehingga lebih cepat mengendap. Pada zona transisi, fluida mengalir ke atas karena tekanan dari zona D. Zona C adalah daerah dengan distribusi ukuran yang berbeda-beda dan konsentrasi tidak seragam. Zona B adalah daerah konsentrasi seragam, dengan komsentrasi dan distribusi sama dengan keadaan awal. Di atas zona B, adalah zona A yang merupakan cairan bening.Selama sedimentasi berlangsung, tinggi masing-masing zona berubah (gambar 2 b, c, d). Zona A dan D bertambah, sedang zona B berkurang. Akhirnya zona B, C dan transisi hilang, semua padatan berada di zona D. Saat ini disebutcritical settling point,yaitu saat terbentuknya batas tunggal antara cairan bening dan endapan (Foust, 1980).2. Cara Semi-BatchPada sedimentasisemi-batch, hanya ada cairan keluar saja, atau cairan masuk saja. Jadi, kemungkinan yang ada bisa berupaslurryyang masuk atau beningan yang keluar. Mekanisme sedimentasisemi-batchbisa dilihat pada gambar berikut :Gambar 2.Mekanisme Sedimentasi Semi-BatchKeterangan :A = cairan beningB = zona konsentrasi seragamC = zona ukuran butir tidak seragamD = zona partikel padat terendapkan3. Cara KontinyuPada cara ini, ada cairan slurry yang masuk dan beningan yang dikeluarkan secara kontinyu. Saatsteady state, ketinggian tiap zona akan konstan. Mekanisme sedimentasi kontinyu bisa dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3.Mekanisme Sedimentasi KontinyuKeterangan :A = cairan beningB = zona konsentrasi seragamC = zona ukuran butir tidak seragamD = zona partikel padat terendapkanKecepatan sedimentasi didefinisikan sebagai laju pengurangan atau penurunan ketinggian daerah batas antaraslurry(endapan) dansupernatant(beningan) pada suhu seragam untuk mencegah pergeseran fluida karena konveksi (Brown, 1950).Pada keadaan awal, konsentrasislurryseragam di seluruh bagian tabung. Kecepatan sedimentasi konstan, terlihat pada grafik hubungan antara ZLdan Lmembentuk garis lurus untuk periode awal (dZ/dt=V=konstan ). Periode ini disebutfree settling, dimana padatan bergerak turun hanya karena gaya gravitasi. Kecepatan yang konstan ini disebabkan oleh konsentrasi di lapisan batas yang relatif masih kecil, sehingga pengaruh gaya tarik-menarik antar partikel, gaya gesek dan gaya tumbukan antar partikel dapat diabaikan. Partikel yang berukuran besar akan turun lebih cepat, menyebabkan tekanan ke atas oleh cairan bertambah, sehingga mengurangi kecepatan turunnya padatan yang lebih besar. Hal ini membuat kecepatan penurunan semua partikel (baik yang kecil maupun yang besar) relatif sama atau konstan.Semakin banyak partikel yang mengendap, konsentrasi menjadi tidak seragam dengan bagian bawahslurrymenjadi lebih pekat. Konsentrasi pada bagian batas bertambah, gerak partikel semakin sukar dan kecepatan turunnya partikel berkurang. Kondisi ini disebuthindered settling.Kondisifree settlingdanhindered settlingdapat diamati pada grafik hubungan antara ZLdan L.Dimana untuk kondisifree settlingditunjukkan saat grafik masih berupa garis lurus, sedangkan saat grafik mulai melengkung merupakan kondisihindered settling.

Cara Kerja Pengendapan PartikelTersuspensi

Cara Kerja Pengendapan Partikel TersuspensiDari berbagai unit pengolahan air limbah atau air bersih, kita sering melihat rentetan unit pengolahan seperti koagulasi- flokulasi- sedimentasi dan filtrasi. Rentetan alat ini selalu beriringan dan tidak pernah jumpai urutan terbalik-balik, karena memang cara kerjanya begitu. Apabila ada koagulasi, selalu diikuti dengan flokulasi dan selajutnya sedimentasi dan filtrasi, seakan-akan rentetan pengolahan ini adalah satu paket.Air yang mempunyai turbiditas (kekeruhan) tinggi sangat pas menggunakan rentetan pengolahan ini. Pasalnya pengolahan ini dapat mengedapkan partikel tersuspensi, sehingga hasil akhirnya menjadisludge(lumpur), dan lumpur ini dapat digunakan untuk pupuk tanaman apabila lumpur tersebut bukan berasal dari limbah B3 (bahan beracun dan berbahaya), dan air yang keluar relatif lebih jernih (perhatikan pada gambar di atas).Cara kerjanya adalah air yang setelah mengalami perlakukan koagulasi (pemberian koagulan seperti tawas atauPAC, dll), Pada koagulasi ini terjadi pengadukan cepat, pengadukan ini membantu bahan kimia seperti tawas menjadi homogen di dalam air, sehinggapartikel tersuspensi akan membentuk gumpalan yang lebih besar. Setelah koagulasi diikuti dengan flokulasi, dalam flokulasi terjadi pengadukan lambat agar partikel yang telah membesar tadi tidak pecah menjadi partikel-partikel semula. Kemudian overflow ke bak sedimentasi, sesuai dengan namanya, pada bak ini partikel yang telah membesar tadi akan mengendap di dalam bak sedimentasi secara gravitasi.Apabila pada sedimentasi ini masih ada pertikel yangngeyel(membandel) tidak mau mengendap, maka langkah selajutnya dapat dilakukan penyaringan dengan media tertentu tergantung dari karakteristik dari air limbah tersebut.

D. PERALATAN SEDIMENTASIPeralatan dalam proses pengendapan gravitasi terbagi atas : Peralatan pengendap yang dapat memisahkan hampir seluruh partikel dari zat cair dinamakan clarifier Piranti yang memisahkan zat padat menjadi dua fraksi atau lebih disebut klasifikator (classifier)

Kolam pengendapDalam kolam sedimen maupun dalam clarifier tank terjadi pemisahan secara gravitasi, partikel-partikel besar, lumpur, pasir akan mengendap di dasar kolam, tangki. Sedangkan air yang berada pada bagian atas dialirkan melalui well discharge untuk mengalami proses selanjutnya.

Beberapa literatur banyak kita menemukan istilah sedimentation tank, sedimentation basin, clarifier, settling tank, settling basin semua itu mempunyai satu pengertian yaitu sebagai pengendap partikel, baik yang tersuspensi maupun tidak. Dalam bahasa Indonesia sering disebut sebagai bak pengendap atau bak sedimentasi. Ada dua macam bentuk bak sedimentasi, yaitu melingkar (circular) dan segi empat (rectangular). Masing-masing bentuk ini mempunyai kelebihan masing-masing dan didtempatkan pada kondisi yang khusus, artinya seorang engineer haruslah mempunyai insting yang kuat, apakah bentuk melingkar atau segi empat yang harus dirancangnya. Salah satu pertimbangan dalam menentukan bentuk bak sedimentasi tersebut adalah adanya ketersedian lahan, dan ada tidaknya dana. Tangki sedimentasi melingkar jika ditinjau secara teknis dan operasional jauh lebih menguntungkan tetapi memerlukan biaya yang tidak sedikit dalam merancangnya, karena banyaknya fasilitas yang berada di dalamnya. Lebih jelasnya perhatikan gambar sedimentasi di atas.Tangki Sedimentasi Melingkar dan KarakteristiknyaDi dalam tangki melingkar, aliran masuk menuju ke pusat tangki atau ke sebelah sisi tangki. Jika diameter tangki kurang dari 30 ft (9.14 m), pipa inlet akan masuk melalui dinding dan mengarah ke bawah. Jika tangki lebih besar dari 30 ft ( 9.14 m), pipa masuk melalui bawah tangki dan debit air tegak lurus menuju pusat baffle. Kedalaman clarifier melingkar dipertimbangkan pada kedalaman bagian samping tangki, dan dikenal dengan sebutan side water depth (swd). Kedalaman ini digunakan untuk menentukan waktu detensi dan volume tangki.Outlet untuk tangki melingkar terdiri dari suatu weir di sekitar batas luar yang menyebarkan aliran menjadi seragam. Center-feed pada clarifier yang melingkar yang digunakan pada pengolahan air limbah mempunyai penggaruk lumpur secara mekanik (mechanical sludge rakes) yang terletak di bagian bawah dan penggaruk permukaan (surface skimming) yang terletak di bagian atas.

Secondary clarifier

The Environmentalist. Beberapa literatur banyak kita menemukan istilah sedimentation tank, sedimentation basin, clarifier, settling tank, settling basin semua itu mempunyai satu pengertian yaitu sebagai pengendap partikel, baik yang tersuspensi maupun tidak. Dalam bahasa Indonesia sering disebut sebagai bak pengendap atau bak sedimentasi. Ada dua macam bentuk bak sedimentasi, yaitu melingkar (circular) dan segi empat (rectangular). Masing-masing bentuk ini mempunyai kelebihan masing-masing dan didtempatkan pada kondisi yang khusus, artinya seorangengineerharuslah mempunyai insting yang kuat, apakah bentuk melingkar atau segi empat yang harus dirancangnya. Salah satu pertimbangan dalam menentukan bentuk bak sedimentasi tersebut adalah adanya ketersedian lahan, dan ada tidaknya dana. Tangki sedimentasi melingkar jika ditinjau secara teknis dan operasionaljauh lebih menguntungkan tetapi memerlukanbiaya yang tidak sedikit dalam merancangnya, karena banyaknya fasilitas yang berada di dalamnya. Lebih jelasnya perhatikan gambar sedimentasi di atas.

Peralatan pengendap yang dapat memisahkan hampir seluruh partikel dari zat cair dinamakan klarifikator (clarifier), sedang alat yang memisahkan zat padat menjadi dua fraksi disebut klasifikator (classifier). Klasifikator gravitasiKebanyakan klasifikator yang digunakan dalam pengolahan kimia memisahkanzat padat atas dasar ukuran dalam situasi di mana densitas partikel halus dan partikel besar itu sama. Klasifikator mekanikKlasifikator mekanik banyak digunakan dalam penggilingan rangkaian-tertutup misalnya dalam operasi metalurgi. Di sini, partikel yang relatif kasar disebut pasir (sand) sedang bubur partikel halus disebut lanyau (slime). Waktu diatur sedemikian sehingga pasir mengenap ke dasar alat, sedang lanyau terbawa oleh zat cair keluar.Contoh klasifikator mekanik terlihat pada gambar sbb:

Gambar Klasifikator pengendapan-basah aliran silangDalam alat ini, sebagai bejana pengendap digunakan palung miring di mana zat melimpah pada ujung yang rendah. Bubur disimpankan secara kontinu ke dalam palung itu pada suatu titik antara. Laju aliran dan konsentrasi diatur sehingga partikel halus tidak punya cukup waktu untuk mengendap, tetapi malah terbawa ke luar bersama zat cair yang meninggalkan klasifikator. Partikel-partikel besar tenggelam ke dasar palung, dan dikeluarkan dari situ.Dalam klasifikator aliran silang pada palungnya berbentuk setengah silinder yang dipasang dengan sudut 120 terhadap horisontal. Konveyor heliks berputar memindahkan zat padat yang mengendap itu ke arah atas pada dasar palung, sampai keluar dari kolam zat cair itu dan masuk ke corong pembuang pasir. Contoh penerapannya ialah dalam hubungan dengan mesin-giling bola atau batang untuk menghaluskan partikel sampai 8 dan 20 mesh. Klasifikator ini mengangkat partikel kasar dan membawanya kembali ke dalam mesin giling, sehingga tidak diperlukan lagi konveyor atau elevator. Untuk pemisahan partikel halus secara ketat, kita harus menggunakan klasifikator jenis lain. Klasifikator pemilah. Alat yang memisah partikel-partikel yang berbeda densitasnya dikenal dengan nama klasifikator pemilah atau klasifikator sortasi (sorting classifier). Alat ini menggunakan salah satu dari dua metode pokok - yaitu karam-dan-kambang (sink-and-float) dan pengendapan diferensial.

Klarifikator dan pengendapan penebal Untuk klasifikasi atau pemisahan zat padat yang agak kasar, yang mempunyai kecepatan pengendapan cukup besar, pemisahan dengan gravitasi pada kondisi pengendapan bebas atau terganggu biasanya cukup memuaskan. Untuk memisahkan partikel halus yang diameternya beberapa mikrometer atau kurang, kecepatan pengendapannya akan terlalu rendah, dan agar operasinya praktis, partikel-partikel itu mesti diflokulasikan, sehingga menjadi partikel besar yang mempunyai kecepatan pengendapan yang memadai.Kerucut ganda

Horizontal Current ClassifiersSettling conesSettling cones ini merupakan klasifier/penggolong yg paling sederhana karena hanya membutuhkan sedikit usaha untuk memisahkan padatan dari larutannya. Biasanya digunakan diindustri agregat untuk menghilangkan kotoran dari produk pasir kasar. Cara kerja dari settingclone dapat dilihat pada gambar 9.8. pulp dimasukkan ke dalam tangki sebagai aliran yang terdistribusi di F, dimana katup pembuangan pada tangki S tertutup. Ketika tangki sudahpenuh,limpahan air dan kotoran dimulai dan akan terbentuk tumpukan pasir sampai padatingkat tertentu. Jika katup pembuangan dibuka dan pembuangan pasir disamakan lajunyadengan pemasukan pasir, maka klasifikasi ini terjadi radial di zona D dari B yang bibir tangkinya meluap.

Umpan pulp dimasukkan ke dalam feed entry secara miring yang kemudian dialirkandan akan membentuk suatu kolam, dimana partikel dengan kecepatan jatuh yang tinggi akandengan cepat jatuh atau sampai ke dasar kolam. Diatas pasir kasar adalah daerah pasir apungdimana pada daerah tersebut proses pengendapan terhalang. Kedalaman dan bentuk daridaerah tersebut tergantung dari penggolongan yang terjadi, dan masa jenis dari umpan pulpyang dimasukkan. Diatas dari pasir apung terdapat daerah yang bebas dari pengendapan material, yang terdiri dari pulp yang mengalir secara horizontal melewati bagian atas dari daerah pasir apung dari umpannya hingga ke kolam atau bendugan, dimana partikel partikelhalus yang ada dapat menghilang.Pasir -Pasir tersebut kemudian dialirkan kembali keatas dengan garpu mekanik ataubaut spiral seperti pada gambar diatas. Mekanisme tersebut juga berfungsi agar partikel partikel halus yang ada di kolam dapat teragitasi dengan lembut dan juga dengan mekanismepasir tersebut dapat melepaskan kotoran dan air yang ada karena terdapat gerakanpenggerusan yang berbalik arah. Mencuci pasir dengan cara menyemprotnya bertujuan untukmeghilangkan kotoran kotoran yang masih ada yang kemudian kotoran tersebut akan kembalike kolam.Spitzkaten

Ruang Spitzkasten berjalan seperti ini. Serangkaian kapal kerucut ukuran peningkatan diatur dalam arah aliran. Seperti bubur memasuki kapal pertama, partikel kasar terjebak, dan melimpah terus ke berikutnya, di mana pemisahan lebih terjadi. Ini ruang menetap tertentu adalah unik karena Anda dapat mengatur laju aliran di antara setiap kapal dalam rangka memberikan tingkat diperlukan pemisahan.

Simple

Dalam classifier sederhana, desain mirip dengan tangki gravitasi lurus menetap, kecuali bahwa bagian bawah dibagi menjadi partisi yang sama beberapa. Apa yang terjadi adalah bahwa bukan hanya jatuh ke dalam kekacauan besar di bagian bawah tangki, partikel kasar terjebak di ruang pertama, intermediet terjebak di tengah partisi, dan partikel halus, debu, akan ditangkap dalam bagian terakhir. Kemudian, Anda dapat mengeringkan bagian dari bawah dan memiliki sedimen terpisah.

Siklon

Alat ini menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force pemisahan debu dari gas yang akan dihasilkan kegiatan pertambangan. Alat ini memiliki biaya instalasi dan operasi yang rendah, serta memiliki dimensi yang relatif kecil untuk mendukung efisiensinya. Keuntungan tersebut membuat siklon banyak digunakan industri pertambangan untuk mengumpulkan partikel debu yang akan menimbulkan pencemaran udara. Siklon yang berdiameter kecil akan memberikan gaya sentrifugal sampai 2500 kali dibandingkan dengan gaya gravitasi pada settling chamber. Efisiensi siklon dapat ditingkatkan dengan pengurangan diameter, penambahan panjang siklon, dan penambahan rasio siklon terhadap diameter keluaran gas. Contoh industri yang menggunakan siklon ini adalah Ampol Lytton, industri petroleum refinery di Brisbane, Queensland, dan Alcoa, industri refinery bauksit di Kwinana, Western Australia. Berikut ini merupakan skema operasi siklon tipe vertikal-tangensial inlet yang umum digunakan.

Florentine flask

Alat pemisah minyak (oil separator)Hasil proses kondensasi (kondensat) ditampung dengan alat pemisah minyak dan air, disebut Florantine flask . untuk mencegah penguapan dan kehilangan minyak, maka suhu minyak dalam Florantine flask dipertahankan pada suhu 20-25C.Dalam proses pemisahan minyak dan air terdapat dua kemungkinan, yaitu lapisan minyak diatas lapisan air atau sebaliknya. Jika berat jenis minyak lebih besar dari 1 ( lebih kecil dari B.J air), maka berat jenis minyak mengapung diatas permukaan air. Kemungkinan lainnya yang dapat terjadi adalah minyak melayang dan membentuk dispersi dalam air. Sebagian besar alat pemisah minyak dirancang menurut rancangan labu Florance yang kuno dan sering dinamakan labu Florantine . Karena perbedaan berat jenis maka minyak berada diatas lapisan air atau sebaliknya. Jika berat jenis minyak lebih besar dari 1 maka minyak akan tenggelam pada dasar tabung pemisah. Dengan demikian bentuk labu pemisah tergantung dari nilai berat jenis minyak. Botol Florantine yang berukuran kecil biasanya terbuat dari gelas, sedangkan yang berukuran besar terbuat dari kaleng, tembaga, aluminium atau besi galvanized. Kapasitas alat pemisah minyak ini dapat menampung 15 liter kondensat atau lebih Timah hitam tidak dapat digunakan untuk tabung pemisah minyak yang mengandung asam lemak bebas, karena asam tersebut bereaksi dengan timah hitam sehingga membentuk garam, yang dapat mengakibatkan keracunan apabila termakan. Dinding dan partikel yang sampai didinding itu meluncur kebawah kerucut sehingga dapat dikumpulkan. Untuk menangani aliran gas besar, beberapa siklo kecil dapat digabungkan dalam suatu ruang dengan satu lubang untuk umpan. Satu lubang keluar gas dan satu oper debu.Partikel debu yang masuk kedalam siklo percepatan secara radial, tetapi gaya bekerja pada partikel itu tidak konstan karena adanya perubahan r dan karena kecepatan tangensial didalam vorteks itu berubah sesuai dengan r dan jarak dibawah lubang masuk.Ketiga siklo mempunyai proporsi yang serupa, dengan diameter 14,31 dan 7 inchi, dan efisien yang rendah pada siklon yang besar adalah disebabkan berkurangnya gaya sentrifugal. Untuk aliran laju udara dan kecepatan masuk tertentu, meningkatkan diameter dan panjang siklon sedikit saja justru akan meningkatkan efisiensi pengumpulan, karena penambahan luas permukaan dapat mengimbangi penurunan gaya sentrifugal.Penurunan efisiensi dengan berkurangnya ukuran partikel berlangsung lebih berangsur-angsur daripada yang diramalkan dengan teori sederhana. Untuk partikel kecil, kecepatan radial atau efisiensi pengumpulan merupakn fungsi dari D2p, tetapi aglomerasi partikel harus mungkin terjadi dan meningkatkan efisiensi terhadap partikel itu. Oleh pengaruh ukuran partikel debu yang tidak terkumpul yang keluar bersama gas itu jauh lebih kecil ukuran rata-rata nya daripada debu yang masuk, hal ini sangat penting dalam menetapkan batas-batas emisi. Demikian pula efisiensi menyeluruh merupakan fungsi dari distribusi ukuran partikel dan tidak dapat diramalkan dari ukuran rata-rata saja.Efisiensi pengumpulan suatu siklo meningkat bila densitas partikel bertambah tinggi dan berkurang bila suhu naik karena adanya peningkatan viskositas gas. Efisiensi itu sangat bergantung pada laju aliran karena adanya suku U2 tan dalam persamaan (1). Siklon merupakan salah satu daripada piranti pemisah yang bekerja lebih baik pada beban penuh daripada beban terbatas. Kadang-kadang 2 siklon yang identik digunakan dalam susunan seri untuk mendapatkan pengeluaran zat padat yang tabung karet atau labu pemisah yang terbuat dari karet tidak dapat digunakan karena mencemari bau minyak atsiri.

E. APLIKASI INDUSTRIDi industri aplikasi sedimentasi banyak digunakan, antara lain :1. Pada unit pemisahan , misalnya untuk mengambik senyawa magnesium dari air laut2. Untuk memisahkan bahan buangan dari bahan yang akan diolah, misalnya pada pabrik gula3. Pengolahan air sungan menjadiboiler feed water.4. Proses pemisahan padatan berdasarkan ukurannya dalamclarifierdengan prinsip perbedaanterminal velocity

Teknologi Pengolahan Limbah Tekstil Dengan Sistem Lumpur Aktif

ABSTRAK Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba tersuspensi. Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan H2O, NH4. dan sel biomassa baru. Proses ini menggunakan udara yang disalurkan melalui pompa blower (diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan mengendap di tangki penjernihan. Kemampuan bakteri dalam membentuk flok menentukan keberhasilan pengolahan limbah secara biologi, karena akan memudahkan pemisahan partikel dan air limbah. Lumpur aktif dicirikan oleh beberapa parameter, antara lain, Indeks Volume Lumpur (Sludge Volume Index = SVI) dan Stirred Sludge Volume Index (SSVI). Perbedaan antara dua indeks tersebut tergantung dari bentuk flok, yang diwakili oleh faktor bentuk (Shape Factor = S). Sistem pengolah lumpur aktif baik untuk domestik maupun industri mengandung 1-5% padatan total dan 95-99% bulk water (liqour ?). Pembuangan kelebihan lumpur dilakukan dengan mengurangi volume lumpur melalui proses pengepresan (dewatering). Konsentrasi besi yang tinggi konsentrasi besi yang tinggi, 70-90% dalam bentuk Fe (III), ditemukan dalam lumpur aktif. akumulasi besi dapat berasal dari influent air limbah atau melalui penambahan FeSO4 yang digunakan untuk menghilangkan fosfor. Sebagai contoh pengolahan limbah sistem lumpur aktif adalah Unit Pengelolaan Air Limbah PT. UNITEX. Unit ini mampu mengolah limbah lebih dari 200 m2 per hari. Proses pengelolaan terbagi atas tiga tahap pemrosesan, yaitu : 1. Proses Primer, meliputi penyaringan kasar, penghilangan warna, equalisasi, penyaringan halus, pendinginan, 2. Proses Sekunder, biologi dan sedimentasi dan 3. Proses Tersier, tahap lanjutan dengan penambahan bahan kimia.Sistem yang digunakan dalam PAL PT. Unitex merupakan perpaduan antara proses fisika, kimia dan biologi. Yang paling berperan dalam hal pengurangan bahan-bahan pencemar adalah proses biologi yang menggunakan sistem lumpur aktif dengan extented aeratio. Selain limbah cair, terdapat juga limbah padat berupa lumpur yang merupakan hasil samping dari sistem pengolahan yang digunakan. Lumpur hasil olahan digunakan sebagai bahan campuran pembuatan coneblock dan batako press serta pupuk organik. Hal ini merupakan salah satu alternatif dan langkah lebih maju dari PT. Unitex dalam memanfaatkan kembali limbah padat. I. PENDAHULUAN 1.1. Latar BelakangLumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba tersuspensi yang pertama kali dilakukan di Ingris pada awal abad 19. Sejak itu proses ini diadopsi seluruh dunia sebagai pengolah air limbah domestik sekunder secara biologi. Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan H2O, NH4. dan sel biomassa baru. Udara disalurkan melalui pompa blower (diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan mengendap di tangki penjernihan (Gariel Bitton, 1994). Anna dan Malte (1994) berpendapat keberhasilan pengolahan limbah secara biologi dalam batas tertentu diatur oleh kemampuan bakteri untuk membentuk flok, dengan demikian akan memudahkan pemisahan partikel dan air limbah. Lumpur aktif adalah ekosistem yang komplek yang terdiri dari bakteri, protozoa, virus, dan organisme-organisme lain. Lumpur aktif dicirikan oleh beberapa parameter, antara lain, Indeks Volume Lumpur (Sludge Volume Index = SVI) dan Stirrd Sludge Volume Index (SSVI). Perbedaan antara dua indeks tersebut tergantung dari bentuk flok, yang diwakili oleh faktor bentuk (Shape Factor = S). Pada kesempatan lain Anna dan Malte (1997) menyatakan bahwa proses lumpur aktif dalam pengolahan air limbah tergantung pada pembentukan flok lumpur aktif yang terbentuk oleh mikroorganisme (terutama bakteri), partikel inorganik, dan polimer exoselular. Selama pengendapan flok, material yang terdispersi, seperti sel bakteri dan flok kecil, menempel pada permukaan flok. Pembentukan flok lumpur aktif dan penjernihan dengan pengendapan flok akibat agregasi bakteri dan mekanisme adesi. Selanjutnya dinyatakan pula bahwa flokulasi dan sedimentasi flok tergantung pada hypobisitas internal dan eksternal dari flok dan material exopolimer dalam flok, dan tegangan permukaan larutan mempengaruhi hydropobisitas lumpur granular dari reaktor lumpur anaerobik. Frank et all (1996) mencoba menggambarkan bahwa dalam sistem pengolah lumpur aktif baik untuk domestik maupun industri mengandung 1-5% padatan total dan 95-99% bulk water (liqour ?). Pembuangan kelebihan lumpur merupakan proses yang mahal, dilakukan dengan mengurangi volume lumpur melalui proses pengepresan (dewatering). Pada bagian lain dinyatakan pula bahwa konsentrasi besi yang tinggi konsentrasi besi yang tinggi, 70-90% dalam bentuk Fe (III), ditemukan dalam lumpur aktif. Akumulasi besi dapat berasal dari influent air limbah atau melalui penambahan FeSO4 yang digunakan untuk menghilangkan fosfor. Jumlah besi dalam lumpur aktif akan berkurang setelah memasuki kondisi anaerobik dan mungkin berasosiasi dengan adanya aktifitas bakteri heterotrofik. Berkurangnya fosfor dalam lumpur aktif dapat menyebabkan fosfor terlepas kedalam air. Jika ini terjadi merupakan potensi untuk terjadinya eutrofikasi pada perairan. Enri dan Anni (1995) juga mengemukan bahwa limbah padat yang berasal dari suatu instalasi pengolah air limbah industri tekstil dapat digolongkan ke dalam limbah berbahaya karena mengandung logam berat. Mereka mengkaji kemungkinan proses solidifikasi mempergunakan tanah lempung dengan hasil yang cukup baik dari segi kekuatan tekan bebas, permeabilitas, dan hasil lindinya. 1.2. Tujuan dan SasaranPenerapan teknologi ini dengan tujuan dapat menghilangkan limbah organik sederhana dan mudah urai, organik kompleks seperti warna, bau. Proses ini juga mengilangkan logam berat. Sasaran dari penerapan teknologi ini adalah air hasil pengolahan limbah tekstil tidak mencemari lingkungan. 1.3. Manfaat Teknologi ini dapat menurunkan total padatan tersuspensi (TSS) hingga mencapai 91%, COD 62%, Fe 96% dan BOD5 97%. Proses ini juga menghilangkan warna dan bau dari limbah tersebut. 1.4. Kontak PersonilIr. Arie Herlambang, M.Sc.

Kelompok Teknologi Pengelolaan Air Bersih dan Limbah Cair, Direktorat Teknologi Lingkungan, Kedeputian Bidang Informatika, Energi dan Material.Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi

Jl. M.H. Thamrin No. 8, Jakarta PusatTel. 021-3169769, 3169770 Fax. 021-3169760Email : [email protected] Page : http://www.enviro.bppt.go.id/~Kel-1/

II. PROSES LUMPUR AKTIF

2.1. Sistem Lumpur Aktif Konvensional Proses Lumpur Aktif Konvensional dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Sistem Lumpur Aktif Konvensional

Tangki aerasiOksidasi aerobik material organik dilakukan dalam tangki ini. Efluent pertama masuk dan tercampur dengan Lumpur Aktif Balik (Return Activated Sludge =RAS) atau disingkat LAB membentuk lumpur campuran (mixed liqour), yang mengandung padatan tersuspensi sekitar 1.500 - 2.500 mg/l. Aerasi dilakukan secara mekanik. Karakteristik dari proses lumpur aktif adalah adanya daur ulang dari biomassa. Keadaan ini membuat waktu tinggal rata-rata sel (biomassa) menjadi lebih lama dibanding waktu tinggal hidrauliknya (Sterritt dan Lester, 1988). Keadaan tersebut membuat sejumlah besar mikroorganisme mengoksidasi senyawa organik dalam waktu yang singkat. Waktu tinggal dalam tangki aerasi berkisar 4 - 8 jam.Tangki SedimentasiTangki ini digunakan untuk sedimentasi flok mikroba (lumpur) yang dihasilkan selama fase oksidasi dalam tangki aerasi. Seperti disebutkan diawal bahwa sebaghian dari lumpur dalam tangki penjernih didaur ulang kembali dalam bentuk LAB kedalam tangki aerasi dan sisanya dibuang untuk menjaga rasio yang tepat antara makanan dan mikroorganisme (F/M Ratio).

ParameterParameter yang umum digunakan dalam lumpur aktif (Davis dan Cornwell, 1985; Verstraete dan van Vaerenbergh, 1986) adalah sebagai berikut:1. Mixed-liqour suspended solids (MLSS). Isi tangki aerasi dalam sistem lumpur aktif disebut sebagai mixed liqour yang diterjemahkan sebagai lumpur campuran. MLSS adalah jumlah total dari padatan tersuspensi yang berupa material organik dan mineral, termasuk didalamnya adalah mikroorganisma. MLSS ditentukan dengan cara menyaring lumpur campuran dengan kertas saring (filter), kemudian filter dikeringkan pada temperatur 1050C, dan berat padatan dalam contoh ditimbang.2. Mixed-liqour volatile suspended solids (MLVSS). Porsi material organik pada MLSS diwakili oleh MLVSS, yang berisi material organik bukan mikroba, mikroba hidup dan mati, dan hancuran sel (Nelson dan Lawrence, 1980). MLVSS diukur dengan memanaskan terus sampel filter yang telah kering pada 600 - 6500C, dan nilainya mendekati 65-75% dari MLSS.3. Food - to - microorganism ratio (F/M Ratio). Parameter ini merupakan indikasi beban organik yang masuk kedalam sistem lumpur aktif dan diwakili nilainya dalam kilogram BOD per kilogram MLSS per hari (Curds dan Hawkes, 1983; Nathanson, 1986). Adapun formulasinya sebagai berikut :

F/M = Q x BOD5 MLSS x V

dimana :

Q = Laju alir limbah Juta Galon per hari (MGD)BOD5 = BOD5 (mg/l)MLSS = Mixed liquor suspended solids (mg/l)V = Volume tangki aerasi (Gallon)Rasio F/M dikontrol oleh laju sirkulasi lumpur aktif. Lebih tinggi laju sirkulasi lumpur aktif lebih tinggi pula rasio F/M-nya. Untuk tangki aerasi konvensional rasio F/M adalah 0,2 - 0,5 lb BOD5/hari/lb MLSS, tetapi dapat lebih tinggi hingga 1,5 jika digunakan oksigen murni (Hammer, 1986). Rasio F/M yang rendah mencerminkan bahwa mikroorganisme dalam tangki aerasi dalam kondisi lapar, semakin rendah rasio F/M pengolah limbah semakin efisien. 4. Hidraulic retention time (HRT). Waktu tinggal hidraulik (HRT) adalah waktu rata-rata yang dibutuhkan oleh larutan influent masuk dalam tangki aerasi untuk proses lumpur aktif; nilainya berbanding terbalik dengan laju pengenceran (D) (Sterritt dan Lester, 1988).HRT = 1/D = V/ Q

dimana :

V = Volume tangki aerasiQ = Laju influent air limbah ke dalam tangki aerasiD = Laju pengenceran.5. Umur lumpur (Sludge age). Umur lumpur adalah waktu tinggal rata-rata mikroorganisme dalam sistem. Jika HRT memerlukan waktu dalam jam, maka waktu tinggal sel mikroba dalam tangki aerasi dapat dalam hari lamanya. Parameter ini berbanding terbalik dengan laju pertumbuhan mikroba. Umur lumpur dihitung dengan formula sebagai berikut (Hammer, 1986; Curds dan Hawkes, 1983) :

Umur Lumpur (Hari) = MLSS x V SSe x Qe + SSw X Qw

dimana :

MLSS = Mixed liquor suspended solids (mg/l).V = Volume tangki aerasi (L)SSe = Padatan tersuspensi dalam effluent (mg/l)SSw = Padatan tersuspensi dalam lumpur limbah (mg/l)Qe = Laju effluent limbah (m3/hari)Qw = Laju influent limbah (m3/hari).Umur lumpur dapat bervariasi antara 5 - 15 hari dalam konvensional lumpur aktif. Pada musim dingin lebih lama dibandingkan musim panas (U.S. EPA, 1987a). Parameter penting yang mengendalikan operasi lumpur aktif adalah laju pemuatan organik, suplay oksigen, dan pengendalian dan operasi tangki pengendapan akhir. Tangki ini mempunyai dua fungsi: penjernih dan penggemukan mikroba. Untuk operasi rutin, orang harus mengukur laju pengendapan lumpur dengan menentukan indeks volume lumpur (SVI), Voster dan Johnston, 1987.II. PROSES LUMPUR AKTIF2.2. Modifikasi Proses Lumpur Aktif Konvensional Ada beberapa modifikasi dari proses lumpur aktif konvensional (Nathanson, 1986; US. EPA, 1977), Lihat Gambar 2.

Gambar 2. Modifikasi proses lumpur aktif.A. Sistem aerasi lanjutan. B. Parit oksidasi (US EPA, 1977, dalam Bitton, 1994) Sistem Aerasi Lanjutan Proses ini dipakai dalam instalasi paket pengolahan dengan cara sebagai berikut : 1. Waktu aerasi lebih lama (sekitar 30 jam) dibandingkan sistem konvensional. Usia lumpur juga lebih lama dan dapat diperpanjang sampai 15 hari. 2. Limbah yang masuk dalam tangki aerasi tidak diolah dulu dalam pengendapan primer.3. Sistem beroperasi dalam F/M ratio yang lebih rendah (umumnya