A. Identifikasi reaksi umum yang terjadi pada proes koagulasi yang menyebabkan terbentuknya endapanReaksi umum yang terjadi pada proses koagulasi :1. Al2(SO4)3.xH2O + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 + CaSO4 + 6CO2 + (x+6)H2O ( Mengendap )2. Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 2Al(OH)2 + 2CaSO4( Mengendap )3. Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2 ( Mengendap )

Koagulasi-Flokulasi Koagulasi-flokulasi merupakan dua proses yang terangkai menjadi kesatuan proses tak terpisahkan. Pada proses koagulasi terjadi destabilisasi koloid dan partikel dalam air sebagai akibat dari pengadukan cepat dan pembubuhan bahan kimia (disebut koagulan). Akibat pengadukan cepat, koloid dan partikel yang stabil berubah menjadi tidak stabil karena terurai menjadi partikel yang bermuatan positif dan negatif. Pembentukan ion positif dan negatif juga dihasilkan dari proses penguraian koagulan. Proses ini berlanjut dengan pembentukan ikatan antara ion positif dari koagulan (misal Al3+) dengan ion negatif dari partikel (misal OH-) dan antara ion positif dari partikel (misal Ca2+) dengan ion negatif dari koagulan (misal SO42-) yang menyebabkan pembentukan inti flok (presipitat). Proses koagulasi-flokulasi terjadi pada unit pengaduk cepat dan pengaduk lambat. Pada bak pengaduk cepat, dibubuhkan koagulan. Pada bak pengaduk lambat, terjadi pembentukan flok yang berukuran besar hingga mudah diendapkan pada bak sedimentasi. Koagulan yang banyak digunakan dalam pengolahan air minum adalah aluminium sulfat atau garam-garam besi. Kadang-kadang koagulan-pembantu, seperti polielektrolit dibutuhkan untuk memproduksi flok yang lebih besar atau lebih cepat mengendap. Faktor utama yang mempengaruhi proses koagulasi-flokulasi air adalah kekeruhan, padatan tersuspensi, temperatur, pH, komposisi dan konsentrasi kation dan anion, durasi dan tingkat agitasi selama koagulasi dan flokulasi, dosis koagulan, dan jika diperlukan, koagulan-pembantu. Pemilihan koagulan dan konsentrasinya dapat ditentukan berdasarkan studi laboratorium menggunakan jar test apparatus untuk mendapatkan kondisi optimum. Reaksi koagulasi dengan Tawas secara sederhana dapat ditulis sebagai berikut :

Al2(SO4)3.18 H2O + 3 Ca(HCO3)2 ==> 2 Al(OH)3 +3 Ca(SO4) + 6 CO2 + 18 H2O alkalinity

Al2(SO4)3.18 H2O + 3 Ca(OH)2 ==> 2 Al(OH)3 + 3 Ca(SO4) + 3 CO2 + 18 H2O mengendap

Pengendapan kotoran dapat terjadi karena pembentukan alumunium hidroksida, Al(OH)3 yang berupa partikel padat yang akan menarik partikel - partikel kotoran sehingga menggumpal bersama-sama, menjadi besar dan berat dan segera dapat mengendap. Cara pembubuhan tawas dapat dilakukan sebagai berikut yaitu : sejumlah tawas/ alum dilarutkan dalam air kemudian dimasukkan kedalam air baku lalu diaduk dengan cepat hingga merata selama kurang lebih 2 menit. Setelah itu kecepatan pengadukkan dikurangi sedemikian rupa sehingga terbentuk gumpalan - gumpalan kotoran akibat bergabungnya kotoran tersuspensi yang ada dalam air baku. Setelah itu dibiarkan beberapa saat sehingga gumpalan kotoran atau disebut flok tumbuh menjadi besar dan berat dan cepat mengendap.

B. Proses Pengolahan Air Secara Aerasi Proses aerasi sangat penting terutama pada pengolahan limbah yang proses pengolahan biologinya memanfaatkan bakteri aerob. Bakteri aerob adalah kelompok bakteri yang mutlak memerlukan oksigen bebas untuk proses metabolismenya. Dengan tersedianya oksigen yang mencukupi selama proses biologi, maka bakteri-bakteri tersebut dapat bekerja dengan optimal. Hal ini akan bermanfaat dalam penurunan konsentrasi zat organik di dalam air limbah. Selain diperlukan untuk proses metabolisme bakteri aerob, kehadiran oksigen juga bermanfaat untuk proses oksidasi senyawa-senyawa kimia di dalam air limbah serta untuk menghilangkan bau. Aerasi dapat dilakukan secara alami, difusi, maupun mekanik.Aerasi alamimerupakan kontak antara air dan udara yang terjadi karena pergerakan air secara alami. Beberapa metode yang cukup populer digunakan untuk meningkatkan aerasi alami antara lain menggunakancascade aerator,waterfalls, maupuncone tray aerator.Pada aerasi secaradifusi, sejumlah udara dialirkan ke dalam air limbah melaluidiffuser. Udara yang masuk ke dalam air limbah nantinya akan berbentuk gelembung-gelembung (bubbles). Gelembung yang terbentuk dapat berupa gelembung halus (fine bubbles) atau kasar (coarse bubbles). Hal ini tergantung dari jenisdiffuseryang digunakan.Aerasi secara mekanik atau dikenal juga dengan istilahmechanical agitationmenggunakan proses pengadukan dengan suatu alat sehingga memungkinkan terjadinya kontak antara air dengan udara.Memantau konsentrasi DO sudah pasti sangat berkaitan dengan aerasi. Aerasi yang dimaksud di sini mencakup suplai oksigen serta metode pelarutan oksigen ke dalam sistemactivated sludge(mixing).Mixingdapat dilakukan dengan berbagai cara. Akan tetapi, dalam sistemactivated sludgeselalu diperlukan aerasi secara mekanik karena laju aliran gas oksigen murni yang masuk ke dalam sistem terlalu lambat sehingga sulit untuk menyeragamkan konsentrasi di dalam tangki.Sebagairule of thumb, kebutuhan oksigen dikatakan terpenuhi apabila konsentrasi DO di dalam reaktor biologi mencapai minimal 2 mg/L. Memang hal ini bisa saja berubah, tergantung kondisi limbah masing-masing instalasi. Saat konsentrasi DO berada di bawah nilai optimalnya, indikator pertama adalah munculnya bakteri berbentuk filamen dalam jumlah yang signifikan di dalam tangki aerasi. Komposisi mikroba akan didominasi oleh bakteri jenis ini sehingga mempengaruhi kemampuan lumpur untuk mengendap. Selama lumpur masih dapat dipisahkan dari efluen (diclarifier) maka masalah masih dapat diatasi dengan membasmi bakteri filamentous tersebut. Jika konsentrasi DO terus menurun, maka pertumbuhan bakteri filamen akan semakin meningkat lagi. Kondisi lanjutan seperti ini dapat menurunkan efisiensi pengolahan karena efluen akan menjadi keruh. Pada kondisi yang lebih parah, lumpur dapat berubah warna menjadi kehitaman dan akan muncul bau busuk akibat kondisi tangki yang telah berubah menjadi anaerob.Pengamatan visual merupkan indikator yang baik, akan tetapi akan lebih baik lagi jika pemantauan konsentrasi DO dan kualitas efluen dilakukan sebagai tindakan pencegahan. Perlu diingat, peralatan yang dipakai untuk pemantauan DO tidak bisa diremehkan. Selalu gunakan alat ukur yang terawat dengan baik, bersih, dan rutin dikalibrasi untuk menjamin akurasi pengukuran. Memberi aerasi semaksimal mungkin memang akan menjamin tersedianya oksigen di dalam tangki. Namun, hal ini akan berdampak besar pada tingginya biaya operasional instalasi.Tujuan proses Aerasi adalah mengontakkan semaksimal mungkin permukaan cairan dengan udara guna menaikkan jumlah oksigen yang terlarut di dalam air buangan sehingga berguna bagi kehidupan Agar perpindahan sesuatu zat / komponen dari satu medium ke medium yang lain berlangsung lebih efisien, maka yang terpenting adalah terjadinya turbulensi antara cairan dengan udara, sehingga tidak terjadi interface yang stagnan /diam antara cairan dan udara yang dapat menyebabkan laju perpindahan terhenti.Untuk memperoleh keadaan tersebut terdapat beberapa prinsip dasar alat aerasi yaitu :A. Aerator Air Terjun umumnya terdiri dari :a.Aerator Sprayb.Aerator Cascadec.Aerator Multiple-TrayB. Sistem Aerasi Difusi UdaraC. Aerator Mekanik1. Aerator Air Terjuna. Aaerator spray . Air dipaksa masuk melalui nozzle , seperti pada air mancur.b. Aerator Cascade .Air disebarkan dengan cara mengalirkan pada lempengan tipis yang disusun seperti tangga atau sekat agar terjadi turbulensi untuk mencampur udara yang terabsorpsi dalam cairan dan agar cairan terangkat ke permukaan sehingga terjadi kontak dengan udarac. Aerator Multiple Ttray cairan dialirkan ke bagian atas dari beberapa tahaptrayyang berisi butiran medium seperti arang batu atau butiran keramik.Air teraerasi saat mengalir melalui medium yang ada pada tray,dan kumudian cairan jatuh dari tray2. Aerasi Difusi UdarUdara dimasukkan kedalam cairan yang akan diaerasi dalam bentuk gelembnung-gelembung yang naik melalui cairan tersebut.Ukuran gelembung bervariasi dari yang besar hingga yang halus, tergantung pada alat aerasinya.Alat aerasi yang umum adalah diffuser porous, diffuser non -porous dan diffuser U-tube.3. Aerator MekanikDihasilkan dengan cara memecah permukaan air limbah secara mekanik. Dengan timbulnya interface cairan-udara yang besar, maka terjadi perpindahan oksigen dari atmosfir ke dalam air

Pada sistem ini digunakan turbin system hybrid yang melibatkan impeller dan sumber udara. udara yang keluar dan bagian bawah impeler ,dipecah menjadi gelembung yang halus dan merembes keseluruh tangki akibat gerakan pompa pada impeler. Pada pengolahan air limbah proses aerasi diterapkan untuk menghilangkan senyawa organik dan non organic yang volatile, memberikan oksigen untuk proses biologi, dan meningkatkan kandungan oksigen pada air yang diolah.

Kejelekan dan aerasi secara mekanik:a. Tidak sesuai untuk air buangan yang banyakb. Luas yang dibutuhkan lebih besar dibandingkan dengan cam difusic. Mudah terjadi aliran pendek ( Short circulting )d. Kurang Flexsibele. Memerlukan power yang lebih besarf. Periode aerasi lebih lamag. Hasil kurang memuaskan

Fakor faktor yang mempengaruhi aerasia. Kedalaman aeratorb. Jumlah deffuser

Waktu aerasi berkisar antar 3 18 jam dan tergantung pada :a. Derajat kemurnianb. Jumlah oksigen yang diinginkanc. Kekuatan dari air buangan diukur dengan BOD

Untuk aerasi dengan difusi udara, tekanan udara yang dipakai berkisar antara 3 30 psi dan tergantung pada :a.Kedalaman air buanganb.Kehilangan air buanganc.Laju alir yang diinginkan

C. Proses Pengolahan dengan Kaustik Soda ( NaOH)

Penukar IonIon exchanger (penukar ion) sebagai water softener merupakan fungsi umum dan digunakan sangat luas di industri yang memerlukan soft water untuk proses dan bahan baku boiler. Air baku yang tingkat ke-sadahan-nya (hardness) tinggi karena kandungan kalsium dan magnesium harus diturunkan dengan cara menggantikannya dengan muatan ion natrium yang terdapat pada resin.Proses pertukaran ion terus berjalan sampai tercapai kesetimbangan dan jenuh dan sesudah kondisi resin jenuh maka segera dilakukan re-generasi dengan dicuci dengan air yang mengandung garam NaCl tinggi. Soft water digunakan untuk boiler air umpan guna mencegah terjadinya endapan (scaling) pada pipa saluran air baik pada sistem boiler maupun pada sistem pendingin ( Hartomo & Dofner, 1995).1. Penukar kationAir dari tangki penyimpanan dipompakan ketangki kation yang berisi resin penukar kation. Resin penukar kation ini bersifat asam kuat (strong acid cation) atau bersifat asam lemah (weak acid cation), bahan kimia yang dipakai untuk mengaktifkan resin adalah asam sulfat.Fungsi penukar kation: a. Menghilangkan atau mengurangi kesadahan (hardness) yang disebabkan oleh garam-garam kalsium dan magnesium.b. Menghilangakan atau mengurangi zat-zat padatan terlarut (TDS).c. Menghilangkan atau mengurangi alkalinity dari garam-garam alkali (karbonat, bikarbonat, dan asam lemah atau bersifat asam lemah hidroksida).Didalam kation terjadi pertukaran antara ion kalsium, magnesium dengan ion-ion hidrogen sehingga garam-garam bikarbonat, sulfat, klorida, dan silika dirubah menjadi asam karbonat, asam sulfat, asam klorida, dan asam silikat yang larut dalam air.

Reaksi penukar kation :Ca++ CaXMg++ MgXFe++ + H2X FeX + 2 H+2Na+ Na2X2NH4+ (NH4)2XSelanjutnya dari water tower, air dipompakan kembali untuk diproses dengan sistem demineralisasi, dengan tujuan untuk menghilangkan semua/ sebagian unsur-unsur kimiawi yang dikandung oleh air tersebut. Air yang berasal dari water tower dimasukkan ke dalam tangki kation Exchanger resin, setelah air kontak dengan resin, maka semua ikatan-ikatan unsur kimiawi dari garam alkali, seperti Ca2+, Mg2+, Fe2+, dan lain sebagainya yang dikandung oleh air, diikat dengan 1 (satu) atom Hidrogen (H+) CaSO4 + 2 RH CaR2 +H2SO4MgCO4 + 2 RH MgR4 + H2CO3H2CO3 H2O + CO2Jadi semua garam-garam bermuatan positif yang dikandung oleh air, dibebaskan didalam kation.

2. Penukar anionSetelah dialirkan melalui kation, selanjutnya air dialirkan masuk ketangki anion yang berisi resin bersifat basah kuat (strong base anion) dan basa lemah (weak base anion). Bahan kimia yang dipakai adalah kaustik soda, dosis pemakaian 60 g/L resin, konsentrasi cairan NaOH watu kontak dengan resin.Fungsi penukar anion :1. Menyerap asam-asam karbonat, sulfat, klorida, dan silikat yang dihasilkan oleh penukar kation.2. Untuk menghilangkan atau mengurangi semua garam-garam mineral sehingga air yang dihasilkan tidak mengandung garam mineral lagi (Austin.T.G. 1996).

TUGAS SISTEM UTILITAS

Oleh :

FEBRIAN ADHITYA(1207113659)

PROGRAM SARJANA TEKNIK KIMIAUNIVERSITAS RIAU2014