Alvin Rachmanto

11/312956/TK/37727

Tugas Paal 5

Rekayasa kadar BOD, COD, TSS, NH3, Minyak dan DO dalam air

1. Penurunan Kadar BOD, COD, dan TSS dengan menggunakan arang aktif

Berbagai metode telah dilakukan untuk mengatasi atau mengurangi cemaran logam berat, senyawa organik dan anorganik limbah cair industri. Metode yang paling sederhana dan murah adalah pengolahan secara fisika dengan menggunakan adsorben arang aktif. adsorben arang aktif dapat digunakan untuk mengurangi bahan organik dan anorganik (Sugiharto, 1987).

Sebagian besar kebutuhan arang aktif di Indonesia masih diimpor, padahal bahan baku arang aktif yang tersedia melimpah diantaranya sekam padi, tulang, kayu lunak, tongkol jagung, tempurung kelapa, sabut kelapa, ampas tebu, serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas, kayu keras dan batu bara (Sembiring dan Sinaga, 2003). Pengembangan arang aktif akan memiliki arti penting untuk meningkatkan daya guna bahan baku yang kurang atau tidak termanfaatkan sebelumnya. Sehubungan dengan hal ini, maka dibutuhkan bahan yang berpotensi menghasilkan arang aktif berkualitas, misalnya kulit kacang tanah dan tempurung kelapa.

Metode Pembuatan Arang Aktif

Arang Aktif merupakan arang yang diproses sedemikian rupa sehingga mempunyai daya serap/adsorpsi yang tinggi terhadap bahan yang berbentuk larutan atau uap. Bahan baku yang paling banyak beredar dipasaran adalah dari batok kelapa.

Fungsi dari arang aktif adalah sebagai bahan penyerap, dan penjernih, juga bisa sebagai katalisator. Industri kimia, Farmasi, makanan dan minuman adalah pengguna terbesar untuk produk ini.

Untuk membuat arang aktif, setidaknya minimal dilakukan dengan 2 cara. antara lain

1 Karbonisasi atau pembuatan arang dari batok kelapa tua

2 Aktivasi arang batok

Untuk membuat arang dari batok kelapa perlu memenuhi syarat antara lain; tempurung dari kelapa tua, kayunya keras, dan berkadar air rendah. Syarat ini akan memudahkan proses pengarangan, pematangannya akan berlangsung baik dan merata.

Dan untuk aktivasi arang aktif, prinsip dasarnya adalah distilasi kering atau pirolisis yaitu pembakaran tanpa menggunakan udara atau oksigen dengan suhu tinggi.

Berikut cara kerja pembuatan arang aktif:

1. Karbonisasi atau pembuatan arang

Untuk membuat arang ada beberapa cara, yang pertama cukup dimasukkan ke dalam drum minyak, kemudian tempurung dibakar saat awal saja, kemudian setelah menyala ditutup. Harap ingat, drum harus dikasih lubang udara sedikit untuk melihat apakah arang sudah jadi atau belum, bisa dilihat dari indikasi asap yang keluar. Cirinya adalah sebagai berikut:

Jika asap tebal dan putih, berarti batok sedang mengering, jika asap tebal dan kuning, berarti sedang terjadi pengkarbonan, Pada fase ini sebaiknya tungku ditutup dengan maksud agar oksigen pada ruang pengarangan serendah-rendahnya sehingga diperoleh hasil arang yang baik. Untuk pengaturan udara di dalam tungku bisa diatur dengan membuka tutup lubang udara. Kemudian jika asap semakin menipis dan berwarna biru, berarti pengarangan hampir selesai, tunggu sampai arang menjadi dingin. Setelah dingin arang bisa di bongkar.

2. Aktivasi Arang Aktif

Arang dimasukkan ke dalam tangki aktivasi (pirolisis) dan ditutup rapat

pastikan sambungan pipa pendingin, dan termocouple untuk pengamatan temperatur berfungsi sebagaimana mestinya

alirkan air pendingin ke dalam pipa pendingin, kemudian kompor tungku pirolisis mulai dinyalakan. Kompor bisa menggunakan bahan bakar minyak tanah atau solar, pengaturan api bisa diatur menggunakan kompresor.

Lakukan pengamatan terhadap kerja dari tungku aktivasi dengan mengamati kenaikan temperatur. Temperatur selama proses sekitar 600°C apabila temperatur telah mencapai 600°C dan terlihat pada ujung pendingin tidak adanya tar (cairan berwarna coklat) yang keluar, ditandai dengan adanya gelembung air, maka pembakaran dipertahankan selama 3 jam. Setelah waktu tersebut proses telah selesai.

Kemudian api dimatikan, dan tungku aktivasi dibiarkan sampai dingin, setelah itu bisa dibuka dan dikeluarkan untuk dilakukan penggilingan sesuai mesh yang diinginkan. Arang aktif siap dikemas dan di Jual.

Arang aktif ini dapat langsung digunakan dengan meletakkan ke dalam bak penampung air, ataupun langkah lainnya dengan menjadikan arang aktif sebagai media penjernih air pada sistem filter.

2, Penanggulangan kelebihan/kekurangan kadar oksigen terlarut

Cara untuk menanggulangi jika kelebihan kadar oksigen terlarut adalah dengan cara :

1.    Menaikkan suhu/temperatur air, dimana jika temperatur naik maka kadar oksigen terlarut akan menurun.

2.    Menambah kedalaman air, dimana semakin dalam air tersebut maka semakin kadar oksigen terlarut akan menurun karena proses fotosintesis semakin berkurang dan kadar oksigen digunakan untuk pernapasan dan oksidasi bahan – bahan organik dan anorganik.

Cara untuk menanggulangi jika kekurangan kadar oksigen terlarut adalah dengan cara :

1.       Menurunkan suhu/temperatur air, dimana jika temperatur turun maka kadar oksigen terlarut akan naik.

2.  Mengurangi kedalaman air, dimana semakin dalam air tersebut maka semakin kadar oksigen terlarut akan naik karena proses fotosintesis semakin meningkat.

3.       Mengurangi bahan – bahan organik dalam air, karena jika banyak terdapat bahan organik dalam air maka kadar oksigen terlarutnya rendah.

4.        Diusahakan agar air tersebut mengalir.

3. Metode Pemisahan Minyak dari Air

1. Metode Gravity Setling

Prinsip kerjanya adalah perbedaan density minyak dengan air, dimana air

mempunyai density yang lebih besar daripada minyak, maka dengan menempatkan

campuran air dan minyak tersebut pada suatu tempat yang tenang, maka air akan

mengendap dan terpisahkan dari minyak.

2. Metode Kimia

Pemisahan minyak-air berupa emulsi dengan metode kimia adalah

penambahan zat kimia ke dalam larutan emulsi tersebut. Chemical agent ini

mempunyai sifat kecendrungan yang lebih kuat untuk menempati partikel air

dibanding kecendrungan yang dimiliki emulsifyng agent. Sifat kecenderungan

yang lebih besar untuk menempati permukaan partikel air tersebut mengakibatkan

molekul amulsifyng agent yang mula-mula menempati partikel air menjadi

terdesak dan lari menyebar ke fase minyak. Dengan terdesaknya molekul tersebut,

maka kedudukannya digantikan oleh molekul chemical agent. Chemical agent ini

mempunyai molekul-molekul yang lebih kecil dibanding dengan molekul-molekul

pada emulsifyng agent. Lapisan film ini ternyata tidak menghalangi gaya tarik

menarik antar molekul air, sehingga dengan demikian partikel-partikel air akan

saling bertumbukan dan membentuk butiran yang lebih besar sehingga

memungkinkan pengendapan secara gravitasi terjadi. Banyak zat-zat kimia

(reagen) yang dijual di pasaran, misalnya Visco (nalco), Aquanox (Baker) dan lain-

lain. Pemilihan zat kimia yang akan tergantung pada sifat-sifat emulsinya.

Perusahaan-perusahaan penyediaan zat kimia membantu perusahaan-perusahaan

minyak dalam hal pemilihan zat kimia yang akan dipakai. Setelah mereka menguji

secara kuantitatif dan kualitatif pada emulsi minyaknya, sifat-sifatnya dapat

diketahui misalnya gravity minyak, grafik temperatur vs viskositas minyak dan

lain-lain. Data-data tersebut perlu untuk menentukan reagen mana yang akan

dipakai, berapa banyaknya, bagaimana temperaturnya, dan lain-lain.

Dari sejarah perkembangan, telah dibuat berbagai jenis alat pemisah minyak

dari yang sangat sederhana, kemudian dimodifikasi dan disempurnakan dengan

tujuan mendapat efisiensi pemisahan sebesar mungkin. Adapun untuk memenuhi

kebutuhan tersebut telah dirancang beberapa metode alat pemisahan minyak yaitu :

a) Interceptor dengan berbagai sekat (baffles) yaitu :

1. Multiple partial transverse baffles

2. Top and bottom transverse baffles

3. Transverse and longitudinal baffles

b) Paralel Plate Interceptor (PPI)

c) American Petroleum Institute (API) Interceptor

Separator American Petroleum Institute (API) adalah suatu pemisah gravity

jenis bak horizontal yang berbentuk sekat dengan penggaruk minyak di atasnya.

Separator ini juga mempunyai prinsip kerja yang sama dengan model separator oil

trap yakni dengan menggunakan sistem gravitasi yang memakai perbedaan

densitas. Jenis bak ini banyak digunakan dari bahan beton (concrete) ataupun

bahan lainnya. Sebagaimana umumnya bak pemisah horizontal, maka dua hal yang

tidak dapat dipenuhi sebagai bak pemisah ideal adalah masalah turbulensi dan

stabilitas pengendapan (Anonim, 1994). Oleh karena itu dengan separator API / oil

trap, partikel-partikel di bawah 150 mikron tidak dapat dipisahkan dari air limbah.

Karena mudahnya pembuatan dan bentuknya yang sederhana, separator ini masih

banyak digunakan terutama bila diketahui bahwa partikel minyak dalam air

mempunyai ukuran di atas 150 mikron.

d) Corrugated Plate Interceptor (CPI)

Pada dasarnya prinsip kerja dari CPI sama dengan separator API. Akan

tetapi di dalam CPI ditambahkan plate-plate fiberglass yang tersusun paralel

dengan kemiringan 45°-60°. Plate-plate ini dapat berfungsi menambah luas

penampang lintang dari aliran atau mengurangi lintasan butiran partikel minyak ke

permukaan sehingga butiran minyak yang telah terkumpul di bawah permukaan

plate dapat mengumpul lebih lanjut atau meluncur ke atas permukaan air, plate

juga berfungsi untuk mempersingkat jarak tempuh partikel minyak di dalam fase

air sehingga pembentukan lapisan minyak dapat lebih cepat dan juga mengatur

alirannya agar lebih laminer. Minyak yang terkumpul pada permukaan akan

langsung masuk ke skim pipe. Alat ini mampu memisahkan partikel-partikel yang

dipakai di industri-industri yang lebih kecil yaitu di bawah 150 mikron. Alat ini

banyak dipakai di industri-industri karena selain hemat tempat juga hemat biaya

pembuatan serta pemeliharaan dibandingkan dengan alat pemisah sebelumnya.

Selain itu ada beberapa keuntungan dari Corrugated Plate Interceptor yaitu :

1. Peningkatan metode pemisahan minyak dari air.

2. Aliran laminer antara piringan atau plate-plate.

3. Distribusi aliran yang efektif tidak dipengaruhi oleh angin.

4. Konstruksinya murah khususnya dalam bahan tahan asam.

Efisiensi dari suatu alat pemisah minyak-air adalah berbanding terbalik

dengan perbandingan tentang laju keluarnya pada unit area permukaan. Suatu area

permukaan alat pemisah dapat ditingkatkan oleh instalasi dari plat paralel di dalam

ruang alat pemisah. Dalam keadaan dimana ruang yang tersedia untuk suatu alat

pemisah terbatas, area permukaan yang ekstra yang disediakan oleh suatu unit

parallel-plate yang tersusun rapi membuat parallel-plate dari alat pemisah tersebut

menjadi alternatif yang menarik pada alat pemisah yang biasa. Aliran yang melalui

suatu unit parallel-plate dapat menjadi dua atau tiga kali dari suatu alat pemisah

biasa yang sepadan.

Sebagai tambahan terhadap peningkatan area permukaan alat pemisah,

kehadiran dari plat parallel dapat mengurangi kecenderungan ke arah kontak yang

lebih cepat dan mengurangi pergolakan di dalam alat pemisah, dengan begitu

efisiensi dapat ditingkatkan. Plat pada umumnya dipasang dalam posisi miring

untuk mendorong minyak yang terkumpul pada bagian bawah plat untuk

dipindahkan ke permukaan alat pemisah, sedangkan lumpur yang terkumpul di atas

plat akan mengendap ke dasar pemisah. Untuk meningkatkan koleksi minyak dan

lumpur, plat biasanya berkerut/berombak-ombak.

Secara umum, parameter yang digunakan untuk perancangan alat pemisah yang

konvensional adalah juga digunakan untuk ukuran parallel-plate sistem maksimum

(desain) aliran air limbah, bobot jenis dan kekentalan dari fase air limbah

mengandung air, dan bobot jenis air limbah minyak.

4. Pemanfaatan Zeolit dalam Menurunkan Kadar Amoniak dalam Air.

Pendahuluan

Mineral alam zeolit biasanya masih tercampur dengan mineral lainnya seperti kalsit, gipsum, feldspar dan kuarsa dan ditemukan di daerah sekitar gunung berapi atau mengendap pada daerah sumber air panas (hot spring). Zeolit juga ditemukan sebagai batuan endapan pada bagian tanah jenis basalt dan komposisi kimianya tergantung pada kondisi hidrotermal lingkungan lokal, seperti suhu, tekanan uap air setempat dan komposisi air tanah lokasi kejadiannya. Hal itu menjadikan zeolit dengan warna dan tekstur yang sama mungkin berbeda komposisi kimianya bila diambil dari lokasi yang berbeda, disebabkan karena kombinasi mineral yang berupa partikel halus dengan impuritis lainnya.

Deposit mineral alam zeolit yang cukup besar ditemukan di beberapa negara seperti Amerika Serikat, Uni Soviet, Jepang, Australia, Kuba dan beberapa negara Eropa bagian timur seperti Ceko dan Hunggaria.

Di Indonesia, zeolit ditemukan pada tahun 1985 oleh PPTM Bandung dalam jumlah besar, diantaranya tersebar dibeberapa daerah pulau Sumatera dan Jawa. Namun dari 46 lokasi zeolit, baru beberapa lokasi yang ditambang secara intensif antara lain di Bayah, Banten, Cikalong, Tasikmalaya, Cikembar, Sukabumi, Nanggung, Bogor dan Lampung.

Pemanfaatan zeolit masih belum banyak diketahui secara luas, yang pada saat ini zeolit di Indonesia dipasarkan masih dalam bentuk alam terutama pada pemupukan bidang pertanian. Berikut ini akan dibahas potensi zeolit dalam pengolahan limbah.

Pengertian, Struktur dan Sifat Zeolit

Mineral zeolit telah dikenal sejak tahun 1756 oleh Cronstedt ketika menemukan Stilbit yang bila dipanaskan seperti batuan mendidih (boiling stone) karena dehidrasi molekul air yang dikandungnya. Pada tahun 1954 zeolit diklasifikasi sebagai golongan mineral tersendiri, yang saat itu dikenal sebagai molecular sieve materials.

Pada tahun 1984 Professor Joseph V. Smith ahli kristalografi Amerika Serikat mendefinisikan zeolit sebagai :

“A zeolite is an aluminosilicate with a framework structure enclosing cavities occupied by large ions and water molecules, both of which have considerable freedom of movement, permitting ion-exchange and reversible dehydration”.

Dengan demikian, zeolit merupakan mineral yang terdiri dari kristal alumino silikat terhidrasi yang mengandung kation alkali atau alkali tanah dalam kerangka tiga dimensi. Ion-ion logam tersebut dapat diganti oleh kation lain tanpa merusak struktur zeolit dan dapat menyerap air secara reversibel

Fungsi Zeolit

A. Bidang pengolahan air

Pada bidang pengolahan air, zeolit bisa dimanfaatkan untuk penghilangan

kesadahan air. Dalam hal ini zeolit dimanfaatkan sebagai media filter dan media

adsorpsi. Air sadah adalah air yang banyak mengandung mineral kalsium atau

magnesium di dalamnya. Air sadah sukar digunakan untuk mencuci karena

senyawa kalsium dan magnesium bereaksi dengan sabun membentuk endapan

dan mencegah terjadinya busa dalam air. Oleh karena senyawa-senyawa kalsium

dan magnesium relatif sukar larut dalam air, maka senyawa-senyawa itu

cenderung untuk memisah dari larutan dalam bentuk endapan atau presipitat

yang akhirnya menjadi kerak.

Untuk memperoleh air bersih yang layak dikonsumsi diperlukan suatu cara

untuk mengatasi kasadahan air tersebut. Salah satu cara yang bisa adigunakan

adalah filtrasi, dan dengan sifat yang dimiliki zeolit dapat berperan baik sebagai

penyaring air sadah untuk memperoleh air bersih. Tidak semua zeolit bisa

digunakan, dipilih zeolit yang kationnya bukan merupakan penyebab kesadahan

air, untuk hal ini zeolit jenis klinoptilolit yang kationnya adalah Na dapat

digunakan. Zeolit yang diletakkan sebagai filter dan akaa dileati oleh air sadah

akan bereaksi kontinu sesuai persamaan reaksi berikut :

Na – Zeolit + CaCl2 → Ca – Zeolit + 2NaCl

Dari reaksi di atas terliihat bahwa antara kation Ca dan Na dipertukarkan.

B. Bidang pengolahan limbah

Zeolit yang telah diaktifkan baik secara fisika dengan pemanasan maupun

secara kimia dengan penambahan asam atau basa mampu meredam /

menurunkan kandungan logam Fe, Mn, Zn, dan Pb yang terdapat dalam air

tanah. Selain itu juga mampu menurunkan kandungan amoniak dalam air

buangan. Zeolit yang telah diaktifkan atau didehidrasi sehingga kehilangan

molekul airnya menyebabkan rongga yang ada akan lebih efektif untuk

menjerap logam – logam berat yang ada pada limbah.