studi penurunan kekeruhan air kali surabaya...

STUDI PENURUNAN KEKERUHAN AIR KALI SURABAYA DENGAN PROSES

FLOKULASI DALAM BENTUK FLOKULATOR PIPA CIRCULAR

Oleh : Aisyah Rafli Puteri3307100022

Dosen Pembimbing :Dr.Ir. Nieke Karnaningroem, MSc

19550128 198503201

LATAR BELAKANGKe

butu

han

air b

ersih

Kebutuhan air bersih dari waktu

ke waktumeningkat dengan

pesat, sejalandengan

bertambahnyajumlah penduduk

dan tuntutankehidupan yang

terus berkembang. Pras

aran

aai

r ber

sih

50 % jumlahpenduduk yang belum terlayanimengusahakan

sendiri air bersihdengan cara lain misalnya sumur

bor, sumurgali, mata air danbahkan langsungmenggunakan air

sungai (air permukaan). Pe

ngol

ahan

air p

erm

ukaa

n Dalam pengolahanair bersih yang berasal dari air permukaan, menghilangkan ataumenurunkankekeruhanmerupakan halyang sangat pentingdimana flokulatorpipa circular sebagai salah satualternatifpengolahan untukmengurangikekeruhan.

PERUMUSAN MASALAH DAN TUJUAN PENELITIAN

Rumusan Masalah• Berapakan dosis optimum koagulan yang diperlukan untuk meremoval

kekeruhan air baku• Bagaimanakah kemampuan flokulator pipa circular untuk meremoval

kekeruhan air baku.

Tujuan Penelitian• Menentukan dosis optimum koagulan yang diperlukan untuk

meremoval kekeruhan air baku• Menguji kemampuan flokulator pipa circular sebagai alat flokulasi

untuk mengatasi kekeruhan air baku

TINJAUAN PUSTAKA• Koagulasi – FlokulasiKoagulasi-flokulasi merupakan dua proses yang tidak terpisahkan. Pada

proses koagulasi terjadi destabilisasi koloid dan parttikel dalam air sebagai akibat dari pengadukan cepat, dan pembubuhan bahan kimia(disebut koagulan). Setelah terbentuk inti flok, diikuti oleh prosesflokulasi yaitu penggabungan inti flok menjadi flok ukuran lebih besaryang memungkinkan partikel mengendap (Masschelein, 1992).

• Flokulasi HidrolisFlokulasi yang memanfaatkan gerakan air sebagai tenaga pengadukan.

Sistem pengadukan ini menggunakan energi hidrolik yang dihasilkan darisuatu aliran hidrolik. Beberapa contoh pengadukan hidrolis adalahterjunan, loncatan hidrolis, parshall flume, baffle basin, perforated wall, gravel bed dan sebagainya.

RUANG LINGKUP• Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium Jurusan Teknik

Lingkungan FTSP-ITS• Penelitian ini akan membahas masalah flokulasi yang terjadi

pada aliran di dalam pipa circular dengan variasi : diameter slang pipa = 1/2” dan 5/8” , diameter lingkaran pipa 0,4 m dan0,6 m, dan dengan panjang masing-masing 25 m dan 50 m.

• Air baku yang digunakan adalah air baku buatan dengankekeruhan buatan. Kekeruhan dibuat dengan menggunakanbentonit dengan range 40NTU-80NTU dimana range kekeruhan ini diperoleh dari data primer PDAM Ngagel II yang menggunakan air kali surabaya sebagai air bakunya.

• Sebelum di alirkan pada pipa circular dilakukan proses koagulasi terlebih dahulu, proses koagulasi terjadi dengan cara pengadukan mekanis.

CON’T

• Air baku merupakan air dengan kekeruhanbuatan yang menggunakan Bentonit.

• Parameter yang di uji adalah kekeruhan

Metode Penelitian• Tahapan Penelitian

-Dalam penelitian ini digunakan air baku buatan dengankonsentrasi kekeruhan bervariasi yaitu : 40 NTU,50 NTU,60 NTU,70 NTU dan 80 NTU. Dimana tingkatkekeruhan yang digunakan ini dipilih sesuai data primer yang diambil dari PDAM NGAGEL II SURABAYA.-Sebelum dilakukan pada alat sesungguhnya, makadilakukan dahulu penelitian pendahuluan untukmendapatkan dosis optimum koagulan untuk tingkatkekeruhan yang direncanakan. Penelitian pendahuluanini dilakukan pada kondisi batch proses yakni denganmenggunakan Jar test. Tujuan dari jar test ini adalahuntuk mendapatkan range dosis koagulan yang akandigunakan pada continous proses pada alat.

LATAR BELAKANG

PERMASALAHBagaimana

efektifitas flokulator pipa circular dalam

meremoval kekeruhan Air Kali

Surabaya pada range 40-80 NTU

TUJUANMengkaji efektifitas

flokulator pipa circular dalam

meremoval kekeruhan air Kali

Surabaya pada range 40-80 NTU

METODE

KAJIAN PUSTAKA- Air permukaan memiliki tingkat kekeruhan yang bervariasi dan cenderung tinggi- Proses koagulasi- flokulasi berperan penting dlm menurunkan kekeruhan- Flokulator hidrolis memiliki keunggulan karena dapat menghemat pemakaian listrik

REALITA SAAT INI- Ditinjau dari potensi kuantitas, air permukaan sering digunakan sebagai air baku untuk air bersih

-Flokulator yang sering digunakan oleh PAM adalah flokulator pneumatis dan mekaanis

STUDI LITERATUR- Proses Koagulasi – Flokulasi- Stabilisasi dan Destabilisasi Partikel Koloid dalam Larutan- Proses Kimiawi Koagulasi – Flokulasi- Mekanika Proses Pembentukan Flok- Aspek Hidrodinamik dari Flokulasi- Karakteristik Hidrolika dalam saluran / pipa khususnya pada pipa melingkar

PERSIAPAN ALAT DAN BAHAN- Peralatan laboratorium dan Bahan dalam analisa Jartest- Alat ukur debit (Air baku dan Koagulan)- Spektrofotometer, pH meter, stopwatch

PEMBUATAN FLOKULATOR

- waktu pembuatan flokulator max 1 minggu- Flokulator terbuat dari selang yang dililitkan secara circular pada sebuah tiang dimana flokulasi akan terjadi pada selang tersebut- Flokulator dijalankan sengan debit 30 cc/det

HASIL YANG DIHARAPKAN

Mengetahui bagaimana efektifitas

flokulator pipa circular dengan melihat tingkat removal dari

kekeruhan air baku

ANALISA AWAL KARAKTERISTIK

AIR BAKU- Dilakukan untuk mengetahui range kekeruhan dari Air Baku yang diambil dari Kali Jagir Surabaya dengan Metode Turbidimetri

><Gap

PENGAMBILANDATA

- % Removal yang dihasilkan pada Continuous proses - G dan Td- Headloss

ANALISIS DATA

- Menganalisis dosis optimum koagulan untuk

tingkat kekeruhan air baku

- Manganalisis hubungan antara HL, G dan G.Td

PENAMPILAN DATA

Dalam bentuk grafik,tabel dan

tulisan

RUMUSAN MASALAH DAN TUJUAN

HASIL PENGAMATAN

PELAKSANAAN- Pengukuran Tingkat kekeruhan pada air baku- Pembuatan larutan koagulan - Pengaliran air baku pada flokulator pipa circular

JAR TEST- Dilakukan untuk mengetahui dosis koagulan yang sesuai dengan tingkat kekeruhan air baku- Koagulan yang dibubuhkan dengan dosis 10,20,..60 mg/lt tiap beker glass

PROSES FLOKULASI PIPA

CIRCULARMengamati hasil

flokulasi sesudah air melalui pipa circular

dan menghitung persen removal kekeruhan.

KERANGKA PENELITIAN

Persiapan alat dan bahan• Alat – alat yang digunakan1. Alat laboratorium dalam

analisa jar test2. Slang diameter ½” dan

5/8”3. Bak koagulasi4. Alat pengadukan pada

proses koagulasi5. Bak penyangga6. Bak sedimentasi7. Alat ukur debit8. Alat ukur koagulan9. Alat pengukur tekanan10. Spektrofotometer11. pH meter

• Bahan yang digunakan1. Bentonit2. Koagulan (Al2(SO4)3.18

H2O)

B

A

SKEMA ALAT

c

D

Bak Penampung air baku

Bak Pengendapan

Flokulator Pipa Circular

Pengadukan mekanis (Koagulasi)

Pembuatan flokulator• Pembuatan reaktor dilakukan selama 1-2

minggu• Jumlah flokulator yang akan di uji 8 flokulator :1. Panjang 25 m diameter 0,4 m selang ½”2. Panjang 50 m diameter 0,4 m selang ½”3. Panjang 25 m diameter 0,6 m selang ½” 4. Panjang 50 m diameter 0,6 m selang ½”5. Panjang 25 m diameter 0,4 m selang 5/8”6. Panjang 50 m diameter 0,4 m selang 5/8”7. Panjang 25 m diameter 0,6 m selang 5/8” 8. Panjang 50 m diameter 0,6 m selang 5/8”

Proses penelitian- Penentuan range dosis koagulan yang akan

dicoba dengan jar test sesuai dengan tingkatkekeruhan pada air baku

- Perhitungan nilai G dan Td teoritis. Variasi yang digunakan adalah : variasi diameter pipa, variasipanjang pipa dan variasi diamater lingkaran pipa.

- Sebelum dialirkan pada pipa circular makadilakukan koagulasi terlebih dahulu yaitu dengankoagulasi mekanis dengan pengadukan manual.

- Penelitian kemampuan dari pipa circular untukmelakukan flokulasi, dengan melihat tingkatremoval dari kekeruhan air baku.

Data Hasil Penelitian

Comment

Kekeruhanawal (NTU)

KebutuhanAlum (mg/lt)

Kekeruhanakhir (NTU) % Removal

40

10 3.5 91.3

20 2.5 93.8

30 0.5 98.8

40 2 95.0

50 4.5 88.8

60 6 85.0

40

10 3.5 91.3

20 2.5 93.8

30 0.5 98.8

40 2 95.0

50 4.5 88.8

60 6 85.0

Dari Tabel dan Gambar diatas pada dapat ditentukan bahwa dosiskoagulan optimum untuk kekeruhan 40 NTU adalah 30 mg/l. Hal inidapat dilihat dari %Removal tertinggi yang dihasilkan yaitu 98,8 %.

Kekeruhanawal (NTU)



50

10 4 92.0

20 8 84.0

30 1.5 97.040 3 94.050 6.5 87.0

60 9.5 81.0

50

10 3.5 93.0

20 3 94.0

30 1 98.0

40 2.5 95.0

50 4 92.0

60 5.5 89.0

Dari Tabel dan Gambar diatas pada dapat ditentukan bahwa dosiskoagulan optimum untuk kekeruhan 50 NTU adalah 30 mg/l. Hal inidapat dilihat dari %Removal tertinggi yang dihasilkan yaitu 98 %.

Kekeruhanawal (NTU)



60

10 3 95.020 2.5 95.830 2 96.740 5.5 90.850 7 88.360 9.5 84.2


Kekeruhanawal (NTU)



70

10 4.5 93.620 2.5 96.430 1.5 97.940 0.5 99.350 3 95.760 5 92.9


Kekeruhanawal (NTU)



80

10 3.5 95.620 2 97.530 1 98.840 0.5 99.450 3 96.360 6.5 91.9


Continuous proses

Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa ½” denganpanjang 25 meter dan diameter melingkar 0,4 meter terjadi pada kekeruhan 80 NTU yaitu sebesar80,63%.

Diameter Pipa (m)

Panjang Pipa (m)

Diameter melingkar pipa (m)

Kekeruhan awal (NTU)

Kekeruhan akhir (NTU)

% Removal

40 11 72.550 12.5 7560 13 7870 14 8080 15.5 80.63

25 0.41/2"

CON’TDiameter Pipa (m)

Panjang Pipa (m)




% Removal

40 13 67.550 14.5 7160 15 7570 17 7680 18.5 76.88

1/2" 25 0.6

Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa ½” denganpanjang 25 meter dan diameter melingkar 0,6 meter terjadi pada kekeruhan 80 NTU yaitu sebesar 76,88%.

CON’T


Diameter Pipa (m)

Panjang Pipa (m)




% Removal

40 9 77.550 15 7060 12 8070 13.5 80.7180 14 82.50

1/2" 50 0.4


Panjang Pipa (m)




% Removal

40 6.5 83.7550 8 8460 8.5 85.8370 10 85.7180 11 86.25

1/2" 50 0.6



Panjang Pipa (m)




% Removal

40 14.5 63.7550 16 6860 18.5 69.1770 19.5 72.1480 23 71.25

5/8" 25 0.4

Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa 5/8” denganpanjang 25 meter dan diameter melingkar 0,4 meter terjadi pada kekeruhan 70 NTU yaitu sebesar 72,14%.


Panjang Pipa (m)




% Removal

40 18 5550 16.5 6760 23 61.6770 27.5 60.7180 28.5 64.375

5/8" 25 0.6



Panjang Pipa (m)




% Removal

40 12 7050 14.5 7160 16 73.3370 19 72.8680 22.5 71.88

5/8" 50 0.4



Panjang Pipa (m)




% Removal

40 11 72.550 12 7660 14.5 75.8370 16 77.1480 18.5 76.88

5/8" 50 0.6

Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa 5/8” denganpanjang 50 meter dan diameter melingkar 0,6 meter terjadi pada kekeruhan 70 NTU yaitu sebesar77,14%.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

40 50 60 70 80

% R

emov

al


Proses Continous Panjang 25 meter

Slang 1/2 diameter melingkar 0,4 meterSlang 1/2 diameter melingkar 0,6 meterSlang 5/8 diameter melingkar 0,4 meterSlang 5/8 diameter melingkar 0,6 meter

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

40 50 60 70 80

% R

emov

al


Proses Continous Panjang 50 meter

Slang 1/2 diameter melingkar 0,4 meterSlang 1/2 diameter melingkar 0,6 meterSlang 5/8 diameter melingkar 0,4 meterSlang 5/8 diameter melingkar 0,6 meter

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

40 50 60 70 80

% R

emov

al


Proses Continuous untuk diameter melingkar 0,6 meter

Slang 1/2 panjang 25 meter




0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

40 50 60 70 80

% R

emov

al


Proses Continous Diameter slang 1/2"

Panjang 25 meter diameter melingkar 0,4 meterPanjang 50 meter diameter melingkar 0,6 meterPanjang 50 meter diameter melingkar 0,4 meterPanjang 50 meter diameter melingkar 0,6 meter

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

40 50 60 70 80

% R

emov

al


Proses Continous Diameter slang 5/8"

Panjang 25 meter diameter melingkar 0,4 meterPanjang 25 meter diameter melingkar 0,6 meterPanjang 50 meter diameter melingkar 0,4 meterPanjang 50 meter diameter melingkar 0,6 meter

FAKTOR KOREKSI

• Dari perumusan faktor koreksi pipa circular dan penelitian yang ada, ternyata bahwa flokulasi dalam pipa circular erat kaitannyadengan faktor koreksi yang mana faktor koreksi tergantung padaNRe, diameter pipa dan diameter melingkar pipa, sedang NResendri erat kaitannya dengan loading (Q/A).

Diameter Pipa Flokulator Nre (Nre

(d/dc)^0.5) faktor koreksi

1/2"

25 m dia 0,4 m 3803.12 672.30 0.051325 m dia 0,6 m 3803.12 548.93 0.047850 m dia 0,4 m 3803.12 672.30 0.051350 m dia 0,6 m 3803.12 548.93 0.0478

5/8"

25 m dia 0,4 m 4563.7 883.76 0.049525 m dia 0,6 m 4563.7 721.59 0.046150 m dia 0,4 m 4563.7 883.76 0.049550 m dia 0,6 m 4563.7 721.59 0.0461

Rumus dan perhitungan :NRe = , 𝜆 = , Hm = ,

Parameter Penelitian :• Q = 30 cc/dt• d slang = ½” = 1,25 cm dan 5/8” = 1,5 cm• dc = 0,4 m dan 0,6 m• L = 25 m dan 50 m• Suhu = 30°C maka υ = 0,80389.10-2

• Contoh Perhitungan :• V = Q.A• Dimana :• A = ¼ π.d2 = ¼ 3,14.(1,25)2

• = 1,226 cm2

• A = ¼ π.d2 = ¼ 3,14.(1,5)2

• = 1,766 cm2

2/1

××

=tdvghfG

CON’T• Perhitungan Gradien Kecepatan :

td = = = 102,2 dt

= 193,3 det -1

Maka : V = 30 cc/dt / 1,226 cm2

= 24,45 cm/dtV = 30 cc/dt / 1,766 cm2

= 16,98 cm/dt Misal :L = 25 md = 1,25 cmdc = 0,4 m

NRe = = 3803,12

𝜆 = = 0,0513

Hm = = 31,314 cm

2/1

2,102008039,0981314,31

××

=G

Headloss

• Semakin besar diameter pipa dan diameter melingkarpipa, maka akan semakin kecil faktor friksi (f) headlossyang diperoleh, berarti dengan demikian semakin kecildiameter pipa dan diameter melingkar pipa akan semakinbesar faktor koreksi headloss nya. Headloss berbandinglurus dengan faktor friksi (f) dan panjang pipa (L), sehinggasemakin besar f dan L maka Hl yang dicapai juga akansemakin besar, demikian juga sebaliknya.

Diameter Pipa Flokulator HL teoritis (cm)

1/2"

25 m dia 0,4 m 31.31425 m dia 0,6 m 29.16950 m dia 0,4 m 62.62750 m dia 0,6 m 58.337

5/8"

25 m dia 0,4 m 25.15725 m dia 0,6 m 23.43450 m dia 0,4 m 50.31550 m dia 0,6 m 46.868

Perbandingan G.td teoritis dan G.td penelitian

• Semakin kecil G.td yang terjadi menunjukkan penurunan kekompakanflok (yang diwakili oleh prosen removal), hal ini disebabkan karenawaktu detensi untuk terjadinya proses flokulasi kecil akibatnya prosesflokulasi tidak dapat berjalan dengan sempurna sedang untuk G.td yang semakin besar ini mengakibatkan flok rupture (pecahnya flok kembali) karena semakin lamanya waktu detensi atau karena semakinmembesarnya G yang dicapai.

Diameter Pipa Flokulator td (dt) G teori (dt -

1)G. td

(teori) td (teori) G.td (penelitian)

1/2"

25 m dia 0,4 m 102.2 193.3 19766.5 106 2.05E+0425 m dia 0,6 m 102.2 186.6 19077.5 109 2.03E+0450 m dia 0,4 m 204.5 193.3 39533.0 214 4.14E+0450 m dia 0,6 m 204.5 186.6 38155.0 220 4.10E+04

5/8"

25 m dia 0,4 m 147.2 144.4 21260.2 156 2.25E+0425 m dia 0,6 m 147.2 139.4 20519.1 157 2.19E+0450 m dia 0,4 m 294.5 144.4 42520.3 308 4.45E+0450 m dia 0,6 m 294.5 139.4 41038.2 312 4.35E+04

Kesimpulan• Dosis optimum koagulan yang diperlukan untuk

meremoval kekeruhan air baku adalah 30 mg/l untuktingkat kekeruhan 40,50,60 NTU dan 40 mg/l untuktingkat kekeruhan 70 dan 80 NTU.

• Untuk penurunan kekeruhan air baku yang diambil dariKali Surabaya yang memiliki range kekeruhan awal 40 NTU – 80 NTU bisa diterapkan dengan menghasilkan % Removal kekeruhan paling baik sebesar (83%-87%) dengan %Removal kekeruhan yang paling baik adalahterjadi pada model pipa ½” dengan panjang pipa 50 m dan diameter melingkar pipa 0,6 meter. Nilai G.td yang dicapai pada model tersebut adalah 4,1 x 104 (G=186,6 det-1 dan td=3,67 menit) dengan headloss sebesar 58,3 cm.

SARAN

• Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan debit (Q) yang lebih besar agar diameter pipa bisadivariasikan dan dikombinasikan proses flokulasihidrolis (pipa circular) dengan proses koagulasihidrolis.

• Range Kekeruhan yang digunakan berasal daridata primer kualitas air baku PDAM Ngagel II Surabaya pada musim kemarau, Diharapkandilakukan penelitian lebih lanjut denganmenggunakan range kekeruhan yang terjadi padamusim penghujan.

studi penurunan kekeruhan air kali surabaya...

Documents