Nama : Hamdani

NIM : 03111003032

Aplikasi fluid mixing pada water treatment plant

Pengadukan(mixing) merupakan suatu aktivitas operasi pencampuran dua

atau lebih zat agar diperoleh hasil campuran yang homogen. Pada media fase cair

pengadukan ditujukan untuk memperoleh keadaan yang turbulen (bergolak).

Aplikasi pada bidang teknologi lingkungan, pengadukan digunakan untuk

proses fisika seperti pelarutan bahan kimia dan proses pengentalan (thickening),

proses kimiawi seperti koagulasi, flokulasi, dan disenfeksi proses biologis untuk

mencampur bakteri dan air limbah.

Koagulasi merupakan proses destabilisasi koloid dan partikel dalam air

dengan menggunakan bahan kimia (koagulan yang menyebabkan pembentukan

inti gumpalan(prespitat). Proses koagulasi hanya dapat berlangsung apabila ada

pengadukan. Flokulasi merupakan proses penggambungan inti flok menjadi flok

dengan ukuran yang lebih besar. Suatu larutan koloidal yang mengandung

partikel-partikel kecil dan koloid dapat dianggap stabil bila :

1. Partikel-partikel kecil ini terlalu ringan untuk mengendap dalam waktu yang

pendek (beberapa jam)

2. Partikel-partikel tersebut tidak dapat menyatu, bergabung dan menjadi

partikel yang lebih besar dan berat, karena muatan elektris pada permukaan

elektrostatis antara partikel satu dengan lainnya.

Koagulan yang dapat digunakan antara lain:

1. Alumunium Sulfat (Al2(SO4)3), atau dikenal dengan nama tawas, merupakan

koagulan yang sering digunakan karena harganya murah dan mudah

diperoleh. pH optimum untuk proses koagulasi dengan tawas adalah sekitar

6,5-7,5. Bila pH air yang akan dikoagulasi lebih kecil dari 6,5 atau lebih besar

dari 7,5, perlu dilakukan penaikkan atau penurunan pH terlebih dahulu,

misalnya dengan penambahan kapur.

2. Senyawa besi, seperti FeCl3 dan FeSO4. FeCl3 dapat digunakan untuk air yang

mengandung hidrogen sulfida.

3. PAC (Poli Alumunium Chloride)

Dengan pembubuhan koagulan, maka stabilitas larutan koloidal yang

mengandung partikel-partikel kecil dan koloid akan terganggu karena molekul-

molekul koagulan dapat menempel pada permukaan koloid dan mengubah muatan

elektrisnya. Misalnya molekul Al pada alum yang bermuatan positif, akan

menetralkan muatan koloid yang biasanya bermuatan negatif. Faktor-faktor yang

mempengaruhi proses koagulasi :

1. Kualitas air

2. Jumlah dan karakteristik partikel koloid

3. pH

4. Pengadukan cepat, waktu pengadukan, dan kecepatan paddles

5. Temperatur

6. Alkalinitas

7. Karakteristik dari ion-ion di dalam air

Tujuan dari koagulasi dan flokulasi adalah untuk mengubah partikel-

partikel kecil seperti warna dan kekeruhan menjadi flok yang lebih besar, baik

sebagai presipitat ataupun partikel tersuspensi. Flok-flok ini kemudian

dikondisikan sehingga dapat disisihkan dalam proses berikutnya. Secara teknis,

koagulasi berlaku bagi penyisihan dari partikel koloid yaitu partikel yang biasanya

berukuran 0,001-1 µm seperti asam humus, tanah liat, virus dan protein.

Pengadukan pada proses koagulasi dan flokulasi merupakan pemberian

energi agar teradi tumbukan antar partikel tersuspensi dan koloid agar terbentuk

flok sehingga dapat dipisahkan melalui proses pengendapan dan penyaringan.

Proses pembentukan flok adalah sebagai berikut :

1. Destabilisasi partikel koloid

2. Pembentukan mikroflok

3. Penggabungan mikroflok

4. Pembentukan makroflok

Faktor penting pada proses koagulasi-flokulasi adalah pengadukan.

Berdasarkan kecepatannya, pengadukan dibedakan menjadi dua,yaitu pengadukan

cepat danpengadukan lambat. Kecepatan pengadukan dinyatakan dengan gradient

kecepatan(G), yang merupakan fungsi dari tenaga yang disuplai (P):

G=√ ρμ .V

(1)

Keterangan:

P = suplai tenaga ke air (N.m/detik)

V = volume air yang diaduk, m3

m = viskositas absolut air, N.detik/m2.

Pengadukan cepat adalah pengadukan yang dilakukan dengan gradien

kecepatan besar (300 sampai 1000 detik-1), sementara pengadukan lambat

merupakan pengadukan yang dilakukan dengan gradien kecepatan kecil (20

sampai 100 detik-1). Waktu pengadukan juga berbeda. Pada pengadukan cepat,

waktu yang diperlukan tidak lebih dari 1 menit, sementara pengadukan lambat

membutuhkan waktu 15 hingga 60 menit.

Flokulasi berfungsi mempercepat tumbukan antara partikel koloid yang

sudah terdestabilisasi supaya bergabung membentuk mikroflok ataupun

makroflok yang secara teknis dapat diendapkan. Berbeda dengan proses koagulasi

dimana faktor kecepatan tidak menjadi kendala, pada flokulator terdapat batas

maksimum kecepatan untuk mencegah pecahnya flok akibat tekanan yang

berlebihan. Tenaga yang dibutuhkan untuk pengadukan secara lambat dari air

selama flokulasi dapat diberikan secara mekanis maupun hidrolis . Tingkat

keselesaian dari proses flokulasi bergantung pada kemudahan dan kecepatan

mikroflok kecil bersatu menjadi flok yang lebih besar dan jumlah total terjadinya

tumbukan partikel selama flokulasi.

Tabel 1. Parameter kondisi pada flokulasi

Pengadukan dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu cara mekanis, cara

hidrolis, dan cara pneumatis.

1. Pengadukan mekanis

Pengaduk mekanis adalah metoda pengadukan menggunakan alat pengaduk

berupa impeller yang digerakkan dengan motor bertenaga listrik. Umumnya

pengadukan mekanis terdiri dari motor, poros pengaduk, dan gayung pengaduk

(impeller). Pengadukan lambat secara mekanis umumnya memerlukan tiga

kompartemen dengan ketentuan G di kompartemen I lebih besar daripada G di

kompartemen II dan G di kompartemen III adalah yang paling kecil.

2. Pengadukan hidrolis

Pengadukan hidrolis adalah pengadukan yang memanfaatkan gerakan air

sebagai tenaga pengadukan. Sistem pengadukan ini menggunakan energi hidrolik

yang dihasilkan dari suatu aliran hidrolik. Energi hidrolik dapat berupa energi

gesek, energi potensial (jatuhan) atau adanya lompatan hidrolik dalam suatu

aliran. Beberapa contoh pengadukan hidrolis adalah terjunan, loncatan hidrolis,

parshall flume, baffle basin, perforated wall, gravel bed dan sebagainya.

3. Pengadukan pneumatis

Pengadukan pneumatic adalah pengadukan yang menggunakan udara (gas)

berbentuk gelembung yang dimasukkan ke dalam air sehingga menimbulkan

gerakan pengadukan pada air .Injeksi udara bertekanan ke dalam suatu badan air

akan menimbulkan turbulensi, akibat lepasnya gelembung udara ke permukaan

air. Makin besar tekanan udara, kecepatan gelembung udara yang dihasilkan

makin besar dan diperoleh turbulensi yang makin besar pula.

Hasil dari unit koagulasi-flokulasi akan diteruskan ke unit sedimentasi.

Sedimentasi adalah suatu proses yang dirancang untuk menghilangkan sebagian

besar padatan yang dapat mengendap dengan pengendapan secara gravitasi. Hasil

yang tersisa adalah berupa cairan jernih dan suspensi yang lebih pekat.

Sedimentasi adalah salah satu unit proses yang paling umum digunakan

dalam proses pengolahan air. Partikel akan mengendap dalam salah satu dari 4

cara, bergantung pada konsentrasi dari suspensi tersebut dan sifat-sifat flokulasi

dari partikel. 4 cara pengendapan tersebut adalah :

1. Pengendapan Tipe 1, untuk menghilangkan partikel diskret

2. Pengendapan Tipe 2, untuk menghilangkan partikel non diskret

3. Pengendapan Tipe 3, disebut juga Zone Settling

4. Pengendapan Tipe 4, disebut juga Compression

Tangki sedimentasi yang ideal terdiri dari :

1. Zona inlet, dimana air didistribusikan sepanjang bagian yang menyilang.

2. Zona pengendapan, dimana partikel tersuspensi diendapkan dan air berada

dalam keadaan diam.

3. Zona lumpur, dimana partikel yang mengendap dikumpulkan.

4. Zona outlet, adalah bagian untuk menyalurkan air yang sudah tidak

mengandung partikel yang dapat diendapkan keluar dari tangki.

Aliran pada tangki sedimentasi dapat horizontal maupun vertikal. Bentuk

tangki dapat berupa lingkaran, persegi panjang, ataupun segiempat sama sisi.

Kedalaman tangki berkisar antara 2 sampai 5 meter. Rata-rata dibuat tangki

dengan kedalaman 3 meter. Tangki persegi panjang dapat berukuran panjang

hingga 30 meter dan lebar 10 meter. Ukuran dari scrappers mekanik juga

mempengaruhi ukuran bak. Kemiringan dasar tangki berkisar antara 2 sampai 6

persen.

Lumpur yang terkumpul pada dasar tangki dikeluarkan dengan

membilasnya ke dalam suatu wadah atau mengumpulkannya ke dalam hopper dan

kemudian mengambilnya secara gravitasi atau menggunakan pompa. Lumpur juga

dapat dikeluarkan dibawah tekanan hidrostatik air pada tangki sedimentasi.

Untuk memperbaiki kinerja dari bak sedimentasi dapat digunakan tube

settler ataupunplate settler. Tube settler tersedia dalam 2 konfigurasi dasar, yaitu

horizontal tubes dansteeply inclined. Horizontal tubes dioperasikan dalam

sambungan dengan unit filtrasi yang mengikuti unit sedimentasi. Tube-tube

tersebut akan terisi zat padat dan dibersihkan dengan backwash dari filter.

Horizontal tubes settlers digunakan pada instalasi dengan kapasitas kecil. Steeply

inclined tube settlersmembersihkan lumpur secara kontinu melalui pola aliran

yang dibuat. Karena kedalaman yang dangkal dari steeply inclined tube

settlers dan pembersihan lumpur yang kontinu, ukuran instalasi menjadi tidak

terbatas.

Daftar Pustaka

Anonym.2011.pengolahan air bersih. sumber: http://oc.its.ac.id/ambilfile.php?idp

-=1940.diakses tanggal 15 Maret 2014.

Taty.alfiah.2009.water treatment unit. Sumber: http://tatyalfiah.files.wordpress

-.com/pengolahan-fisik-kimia.pdf.diakses tanggal 15 Maret 2014.