LATAR BELAKANG

A. Pengertian Filtrasi

Filtrasi adalah operasi dimana campuran yang heterogen antara fluida

dan partikel-partikel padatan dipisahkan oleh media filter yang meloloskan

fluida tetapi menahan partikel-partikel padatan.

Hal yang paling utama dalam filtrasi adalah mengalirkan fluida melalui

media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya:

gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal. Pada beberapa proses media filter

membantu balok berpori (cake) untuk menahan partikel-partikel padatan di

dalam suspensi sehingga terbentuk lapisan berturut-turut pada balok sebagai

filtrat yang melewati balok dan media tersebut. Pada umumnya filter dapat

digolongkan berdasarkan gaya dorong alami.

B. Fungsi Filtrasi

a. Untuk membersihkan air dan sampah pada pengolahan air

b. Menjernihkan preparat kimia di laboratorium

c. Menghilangkan pengotor pada air suntik injeksi

d. Membersihkan sirup dari kotoran yang ada pada gula

C. Macam-Macam Filter

a. Filter Gravitasi (Gravity Filter)

Filter ini merupakan tipe yang paling tua dan sederhana. Tersusun

atas tangki-tangki yang bagian bawahnya berlubang-lubang dan diisi

dengan pasir-pasir berpori dimana fluida mengalir secara laminer. Filter

ini digunakan untuk proses fluida dengan kuantitas yang besar dan

mengandung sedikit padatan. Contohnya: pada pemurnian air.

Tangki biasanya terbuat dari kayu, bata atau logam tetapi untuk

pengolahan air biasa digunakan beton. Saluran dibagian bawah yang

berlubang mengarah pada filtrat, saluran itu dilengkapi dengan pintu atau

keran agar memungkinkan backwashing dari dasar pasir untuk

1

menghilangkan padatan-padatan yang terakumulasi. Bagian bawah yang

berlubang tertutup oleh batuan atau kerikil setinggi 1 ft atau lebih untuk

menahan pasir.

Hal yang harus diperhatikan dalam filter gravitasi, bongkahan-

bongkahan kasar (batu atau kerikil) diletakkan bagian atas balok berpori

(cake) untuk menahan materi-materi kecil yang ada di atasnya (pasir, dll).

Materi yang berbeda ukurannya harus diletakkan dengan membentuk

lapisan-lapisan sehingga dapat bercampur dan ukuran untuk setiap materi

harusnya sama untuk menyediakan pori-pori dan kemampuan yang

maksimal.

b. Filter Pelat dan Bingkai

Filter tekanan biasanya tersusun dari pelat-pelat dan bingkai-

bingkai. Pada filter ini pelat-pelat dan bingkai-bingkai disusun secara

bergantian dengan filter kain dengan arah berkebalikan pada tiap pelat.

Pemasangannya dilakukan secara bersamaan sebagai kesatuan gaya

mekanik (oleh sekrup / secara hidrolik).

Ada beberapa macam tipe bertekanan yang menggunakan pelat dan

bingkai. Yang paling sederhana mempunyai salah satu saluran tunggal

mengenali suspensi pada pencucian dan pembukaan tunggal pada setiap

pelat untuk mangalirkan cairan (pada pengiriman terbuka). Tipe yang lain

mempunyai saluran terpisah untuk membedakan suspensi dan air

pencucian tetapi ada juga yang menggunakan saluran terpisah untuk

memisahkan suspensi dan air pencucian (pada pengiriman tertutup).

Saluran ini biasanya terdapat di pojok atau di tengah atau tepat di tengah.

Umpan suspensi masuk malalui saluran yang terbentuk dari lubang-

lubang pada pojok kanan atas antara pelat dan bingkai. Dari saluran ini,

suspensi masuk ke bingkai menuju ruang di antara pelat-pelat. Tekanan

pada suspensi diumpankan pada proses penekanan untuk menghasilkan

filtrat. Filtrat tersebut menuju ruang-ruang diantara kain dan pelat melalui

kain-kain dari kedua sisi pelat ke keluaran yang berupa klep atau menuju

saluran kedua yang dibentuk oleh lubang-lubang pada pojok lain dari

2

pelat dan bingkai dengan keluaran yang didukung oleh pelat-pelat tidak

oleh bingkai. Baik keluaran melalui saluran atau melalui keran atau klep

dan pelat dilubangi atau dibuat dengan filtrat, memasuki keluaran melalui

sisi pelat.

Padatan dalam suspensi berakumulasi dalam kain pada sisi

sebaliknya dari pelat-pelat. Setelah beberapa waktu sebagian kecil ruang

diantara pelat tersedia untuk suspensi, dan umpan dimatikan. Jika cake

dicuci, fluida pencuci di dalamnya disalurkan ke dalam suspensi atau

masukan campuran bi balik suspensi, masuk ke cake kurang lebih dari

tengah bingkai, dan lewat menuju pelat pada kedua sisi. Setelah cake

dicuci, aliran ini terhenti, gaya yang menahan pelat dilepaskan, pelat dan

bingkai terbuka seketika, dan cake dihilangkan atau dibuang ke dalam

lubang di bawah penekan. Setelah pembuangan selesai, penekan ditutup

lagi dengan memberikan gaya mekanik untuk mengunci pelat dan bingkai

bersamaan, dan sebuah siklus baru filtrasi dimulai.

Pencucian dapat dikeluarkan terpisah dari filtrat dengan

menyediakan kedua keluaran bawah melalui keran dan sebuah saluran

terpisah pada pojok lainnya dari pelat.

Pencucian sederhana adalah ketika pencucian mengalir melalui

cake dengan jalan yang sama seperti filtrat. Ekspresi “trhough washing”

atau “every other pelate washing” membutuhkan penggunaan dua tipe

pelat yang berbeda. Pelat yang bukan pencuci (satu tombol) dan pelat

pencuci (tiga tombol) diisikan dalam penekan diantara bingkai (dua

tombol). Umpan memasuki bingkai seperti sebelumnya. Pencucian

memasuki setiap pelat dan melewati dua cake pada bingkai di kedua sisi

pelat, meninggalkan keran pada pelat bukan pencuci (satu tombol).

Metode ini memerlukan klep yang tertutup pada pelat-pelat (tiga tombol)

ke dalam masukan pencuci.

Semua tipe pelat ini dapat didesain untuk mengoperasikan pada

pengiriman tertutup dengan menyediakan saluran ketiga yang dibentuk

oleh lubang di sebelah pojok kanan bawah pelat dan bingkai. Empat

3

saluran memungkinkan untuk mengoperasikan dengan menggunakan

pengiriman tertutup dengan keluaran terpisah untuk filtrat dan pencucian.

Umpan suspensi masuk ke setiap bingkai melalui saluran kanan atas

(tidak ada pembukaan dari saluran ini ke pelat manapun). Filtrat

meninggalkan setiap pelat menuju saluran kiri bawah bingkai penuh

dengan cake. Pencucian masuk melalui saluran kiri atas ke setiap pelat

menuju cake ganda di antara bingkai pada sisi lain pelat ini dan keluar

melalui saluran kanan bawah pada pelat pengganti (satu tombol). Selama

pencucian keran pada filtrat pada keluaran dan masukan pencucian

tertutup.

Penekan pelat dan bingkai sangat luas digunakan khususnya ketika

cake sangat berharga dan ukurannya sangat kecil. Filter yang kontinyu

menggantikan penekan pelat dan bingkai untuk banyak operasi berskala

besar.

c. Batch Leaf Filter

Filter daun mirip dengan filter pelat dan bingkai, di bagian

dalamnya cake disimpan pada setiap sisi daun dan filtrat mengalir keluar

melalui saluran dari saringan pembuangan air yang kasar pada daun di

antara cake, daun-daun tersebut dibenamkan ke dalam suspensi.

Filter tertutup dan kran masukan terbuka sehingga suspensi dapat

masuk ke selongsong dengan udara yang dipindahkan dari ventilasi ke

selongsong atas bagian belakang. Ventilasi dapat tertutup atau dibiarkan

terbuka setelah selongsong penuh. Jika kran dibiarkan terbuka, maka kran

akan membatasi aliran berlebih dan akan mengembalikan umpan yang

berlebih ke tangki pengumpan sehingga dapat memberikan sirkulasi yang

lebih baik antara filter daun dan untuk menjaga partikel-partikel besar dari

pengendapan filtrasi dilanjutkan sampai ketebalan yang diinginkan

tercapai atau filtrasi rata-rata turun secara tajam.

Umpan didiamkan sebentar, saluran keluaran terbuka kemudian

slurry dialirkan. Tekanan udara rendah dialirkan ke dalam tangki untuk

menambahkan solution berlebih. Adanya perbedaan tekanan akan

4

membantu menjaga cake di dalam melawan filter kain. Setelah filter

kosong, tutup dapat dibersihkan atau dialiri udara berlebih untuk

mengeringkan cake lebih dulu. Untuk kelebihan fluida pencuci

dikeringkan pada akhir pencucian dengan cara sama seperti pada

kelebihan slurry dan cake dialiri dengan udara. Tutup dibuka dan cake

dibuang bertekanan udara.

5

PERMASALAHAN

Pada Tugas Akhir yang berjudul “Perancangan Pabrik Benzene dari

Toluene dan Hidrogen Kapasitas 400.000 Ton/Tahun”, alat yang kami pilih

adalah Filter.

Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi PT. KTI diperoleh dari

laut yang tidak jauh dari lokasi pabrik.. Air ini digunakan untuk kebutuhan air

minum, laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan

sanitasi harus memenuhi beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia,

dan syarat bakteriologis.

Syarat fisik:

Suhu di bawah suhu udara luar

Warna jernih

Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau

Syarat kimia:

Tidak mengandung zat organik

Tidak beracun

Syarat bakteriologis:

Tidak mengandung bakteri–bakteri, terutama bakteri yang pathogen

Air baku (treated water) yang diambil dari PT. KTI dialirkan ke bak

penampung air untuk kemudian dipompakan ke tangki air konsumsi dan

sanitasi umum.

Dalam perancangan pabrik ini, filter berfungsi untuk menyaring partikel-

partikel halus (kotoran) yang masih tersisa (belum mengendap) dalam clarifier.

Filter yang digunakan dalam kasus ini adalah filter tipe Gravity Sand Filter.

6

DESAIN PERALATAN

1. Menentukan Debit Aliran

Q=Volumeair lautWaktu

Q=34,8357

m3

jamx 1 jam x1 ft3 x

1 gal0.13368 ft3

60 menit x0.028317 m3

= 153,3778 gpm

Kemudian dirancang kecepatan saringan dengan V = 3 gpm/ft2

V = 3-5 gpm/ft2 (Brown p.230)

Luas permukaan saringan

A=QV

=153,3778gpm3 gpm

ft2

A = 51,1259 ft2

7

Data-data yang digunakan antara lain :

Ukuran pasir : 35 mesh

Porositas bed : 0,45 (Tabel 26 Brown p. 214)

Sperisitas : 0,8 (Fig. 223 Brown)

FRe : 47 (Fig. 219 Brown)

Ff : 1100 (Fig. 220 Brown)

Kecepatan Linier

V=QA

=0,3417 ft3/det51,1259 ft 2

= 0,006684007 ft/det

Dari Brown Eq.170 p. 217 diperoleh:

Dimana, V : superficial velocity

Lwf : Pressure drop (diambil : 1 lb/ft2)

μ : Viskositas cairan (0,85 Cp = 0,00057

lb/ft.s)

Dp : Diameter partikel (0,0014 ft)

Lp : Ketebalan pasir penyaringan (1,38 ft = 0,4209 m)

2. Menentukan Luas Permukaan Saringan

Di rancang alat dengan ukuran P = 2L, sehingga didapatkan:

Luas=PxL

¿ P x0,5 P

¿0,5 x P2

P = 10,1120 ft

= 3,0821 m

8

Lp=gc×D

p2×FRe×ρ×Lwf

32×F f×V×μ

L = 1,5411 m

3. Menentukan Tinggi dan Komposisi Tumpukan Saringan Pasir

Menurut Powell pada p. 54 bahwa untuk mendapatkan air bersih, maka

digunakan filter dengan komposisi:

a. Batuan Koral = 25 in

b. Gravel = 10 in

c. Antrachite = 15 in

d. Pasir kuarsa = 15 in

e. Pasir Besi = 15 in

Tinggi total = 80 in

= 2,0320 m

Sehingga tinggi bak = 2,0320 m + 0,4209 m + 0,4209 m = 2,8738 m

4. Menentukan Volume Tangki

Vt=P x L x T

= 3,0821 m x 1,5411 m x 2,8738 m

= 13,6497 m3

9

KESIMPULAN

Bak Saringan Pasir berbentuk empat persegi panjang

Jenis Gravity Sand Filter

Panjang = 3,0821 m = 10,1120 ft

Lebar = 1,5411 m = 5,0560 ft

Tinggi = 2,8738 m = 9,4284 ft

Jumlah = 1 buah

Luas dinding = 3347,1443 ft2

Berbahan beton bertulang

10

RUBIK PENILAIAN TUGAS OTK I

Judul : Perancangan Filter

Nama Anggota Kelompok :

1. Adam Naufal Dzaky (I0514002)

2. Hesa Alvathona H. (I0514023)

3. Ratri Hayuningmas Hapsari (I0514043)

No. Item PenilaianNilai

1 2 2,5 3 3,5 4

1.Ketepatan waktu pengumpulan makalah

(tanggal 23 Desember 2015 jam 13.00)

2. Format laporan

3. Kedalaman materi

Pemahaman Terhadap Desain

1. Pemahaman terhadap materi

Bobot penilaian diatas adalah sama sehingga nilai akhir adalah rata-rata aritmatik

semua nilai di atas.

11