KOAGULASI & FLOKULASI
II.A. KOAGULASI
Koagulasi merupakan proses destabilisasi muatan partikel koloid, suspended solid halus dengan penambahan koagulan disertai dengan pengadukan cepat untuk mendispersikan bahan kimia secara merata. Dalam suatu suspensi, koloid tidak mengendap (bersifat stabil) dan terpelihara dalam keadaan terdispersi, karena mempunyai gaya elektrostatis yang diperolehnya dari ionisasi bagian permukaan serta adsorpsi ion-ion dari larutan sekitar. Pada dasarnya koloid terbagi dua, yakni koloid hidrofilik yang bersifat mudah larut dalam air (soluble) dan koloid hidrofobik yang bersifat sukar larut dalam air (insoluble). Bila koagulan ditambahkan ke dalam air, reaksi yang terjadi antara lain adalah:
Pengurangan zeta potensial (potensial elektrostatis) hingga suatu titik di mana gaya van der walls dan agitasi yang diberikan menyebabkan partikel yang tidak stabil bergabung serta membentuk flok;
- Agregasi partikel melalui rangkaian inter partikulat antara grup-grup reaktif pada koloid;
- Penangkapan partikel koloid negatif oleh flok-flok hidroksida yang mengendap.
Untuk suspensi encer laju koagulasi rendah karena konsentrasi koloid yang rendah sehingga kontak antar partikel tidak memadai, bila digunakan dosis koagulan yang terlalu besar akan mengakibatkan restabilisasi koloid. Untuk mengatasi hal ini, agar konsentrasi koloid berada pada titik dimana flok-flok dapat terbentuk dengan baik, maka dilakukan proses recycle sejumlah settled sludge sebelum atau sesudah rapid mixing dilakukan. Tindakan ini sudah umum dilakukan pada banyak instalasi untuk meningkatkan efektifitas pengolahan. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses koagulasi antara lain:
- Kualitas air meliputi gas-gas terlarut, warna, kekeruhan, rasa, bau, dan kesadahan.
- Jumlah dan karakteristik koloid.
- Derajat keasaman air (pH).
- Pengadukan cepat, dan kecepatan paddle.
- Temperatur air.
- Alkalinitas air, bila terlalu rendah ditambah dengan pembubuhan kapur;
- Karakteristik ion-ion dalam air.
Koagulan yang paling banyak digunakan dalam praktek di lapangan adalah alumunium sulfat [Al2(SO4)3], karena mudah diperoleh dan harganya relatif lebih murah dibandingkan dengan jenis koagulan lain. Sedangkan kapur untuk pengontrol pH air yang paling lazim dipakai adalah kapur tohor (CaCO3).
Untuk mencapai derajat pengadukan yang memadai, berbagai cara pengadukan dapat dilakukan, diantaranya:
1. Pengadukan Mekanis
Dapat dilakukan menggunakan turbine impeller, propeller, atau paddle impeller.
2. Pengadukan Pneumatis
Sistem ini menggunakan penginjeksian udara dengan kompresor pada bagian bawah bak koagulasi. Gradien kecepatan diperoleh dengan pengaturan flow rate udara yang diinjeksikan.
3. Pengadukan hidrolis
Pengadukan cepat menggunakan sistem hidrolis dilakukan dengan berbagai cara, diantaranya melalui terjunan air, aliran air dalam pipa, dan aliran dalam saluran. Nilai gradien kecepatan dihitung berdasarkan persamaan sebelumnya. Sementara besar headloss masing-masing tipe pengadukan hidrolis berbeda-beda tergantung pada sistem hidrolis yang dipakai. Untuk pengadukan secara hidrolis, besar nilai headloss yang digunakan sangat mempengaruhi efektifitas pengadukan. Nilai headloss ditentukan menurut tipe pengadukan yang digunakan, yaitu terjunan air, aliran dalam pipa, atau aliran dalam saluran (baffle).
a. Terjunan hidrolis
Metode pengadukan terjunan air merupakan metode pengadukan hidrolis yang simple dalam operasional. Besar headloss selama pengadukan dipengaruhi oleh tinggi jarak terjunan yang dirancang. Metode ini tidak membutuhkan peralatan yang bergerak dan semua peralatan yang digunakan berupa peralatan diam/statis.
b. Aliran dalam pipa
Salah satu metoda pengadukan cepat yang paling ekonomis dan simple adalah pengadukan melalui aliran dalam pipa. Metoda ini sangat banyak digunakan pada instalasi-instalasi berukuran kecil dengan tujuan menghemat biaya operasional dan pemeliharaan alat. Efektivitas pengadukan dipengaruhi oleh debit, jenis dan diameter pipa, dan panjang pipa pengaduk yang digunakan.
c. Aliran dalam saluran (baffle)
Bentuk aliran dalam saluran baffle ada dua macam, yang paling umum digunakan yaitu pola aliran mendatar (round end baffle channel) dan pola aliran vertikal (over and under baffle).
Operasional dan Pemeliharaan.
Pemeriksaan kualitas air baku di laboratorium instalasi sangat diperlukan untuk menentukan dosis koagulan yang tepat, pemeriksaan yang perlu dilakukan diantaranya mengukur kekeruhan air (turbidity) dan derajat keasaman (pH) air baku. Dosis koagulan ditentukan berdasarkan percobaan jar-test, sedangkan pH air baku ditentukan dengan komparator pH;
- Pengontrolan debit koagulan yang masuk ke splitter box dilakukan setiap jam oleh operator instalasi
- Pemeriksaan clogging pada saluran/pipa feeding dan pompa pembubuh larutan koagulan dilakukan setiap harinya oleh operator instalasi, dan pemeriksaan clogging pada orifice diffuser;
II.B. FLOKULASI
Proses flokulasi dalam pengolahan air bertujuan untuk mempercepat proses penggabungan flok-flok yang telah dibibitkan pada proses koagulasi. Partikel-partikel yang telah distabilkan selanjutnya saling bertumbukan serta melakukan proses tarik-menarik dan membentuk flok yang ukurannya makin lama makin besar serta mudah mengendap. Gradien kecepatan merupakan faktor penting dalam desain bak flokulasi. Jika nilai gradien terlalu besar maka gaya geser yang timbul akan mencegah pembentukan flok, sebaliknya jika nilai gradien terlalu rendah/tidak memadai maka proses penggabungan antar partikulat tidak akan terjadi dan flok besar serta mudah mengendap akan sulit dihasilkan. Untuk itu nilai gradien kecepatan proses flokulasi dianjurkan berkisar antara 90/detik hingga 30/detik. Untuk mendapatkan flok yang besar dan mudah mengendap maka bak flokulasi dibagi atas tiga kompartemen, dimana pada kompertemen pertama terjadi proses pendewasaan flok, pada kompartemen kedua terjadi proses penggabungan flok, dan pada kompartemen ketiga terjadi pemadatan flok.
Pengadukan lambat (agitasi) pada proses flokulasi dapat dilakukan dengan metoda yang sama dengan pengadukan cepat pada proses koagulasi, perbedaannya terletak pada nilai gradien kecepatan di mana pada proses flokulasi nilai gradien jauh lebih kecil dibanding gradien kecepatan koagulasi.
Operasional dan Pemeliharaan.
- Penyisihan schum yang mengapung pada bak flokulasi dilakukan setiap hari secara manual menggunakan alat sederhana (jala), biasanya dilakukan pada pagi hari;
- Pengontrolan ukuran flok yang terbentuk melalui pengamatan visual;
- Pemeriksaan kemungkinan tumbuhnya algae pada dinding tangki dan baffle;
- Pengontrolan kecepatan mixer jika pengadukan dilakukan menggunakan mechanical mixer. Pengoperasian mixer membutuhkan perawatan yang lebih besar dari penggunaan flokulator baffle.
CLARIFIER (clearator)
Klarifier berfungsi sebagai tempat pembentukan flok dengan penambahan larutan Alum (Al2(SO4)3 sebagai bahan. Pada klarifier terdapat mesin agitator yang berfungsi sebagai alat untuk mempercepat pembentukan flok. Pada klarifier terjadi pemisahan antara air bersih dan air kotor. Air bersih ini kemudian disalurkan dengan menggunakan pipa yang besar untuk kemudian dipompakan ke filter.
Klarifier terbuat dari beton yang berbentuk bulat yang dilengkapi dengan penyaring dan sekat. Dari inlet pipa klarifier, air masuk ke dalam primary reaction zone. Di dalam prymari reaction zone dan secondary reaction zone,air dan bahan kimia (Koagulan yaitu tawas) diaduk dengan alat agitataor blade agar tercampur homogen. Maka koloid akan membentuk butiran-butiran flokulasi.
Air yang telah bercampur dengan koagulan membentuk ikatan flokulasi, masuk melalui return floc zone dialirkan ke clarification zone. Sedimen yang mengendap dalam concentrator dibuang. Hal ini berlangsung secara otomatis yang akan terbuka setiap satu jam sekali dalam waktu 1 menit. Air yang masuk ke dalam clarification zone sudah tidak dipengaruhi oleh gaya putaran oleh agitator, sehingga lumpurnya mengendap. Air yang berada dalam clarification zone adalah air yang sudah jernih.
MULTI MEDIA FILTER
V.A. PROSES SAND FILTER
Proses ini bertujuan untuk mengurangi polutan-polutan yang ukurannya lebih besar dari 20 mikron, serta menahan/ memfilter kadar-kadar logam-logam berat yang telah teroksidasi dalam proses sebelumnya.
MEDIA /BAHAN YANG DIGUNAKAN DALAM FILTER:
SILICA SAND ATAU QUARSA + MESH 8 X 16 (2mm – 3mm),KADAR SILICA SiO2 = 80 %
V.B. CARBON FILTER
Carbon Filter adalah bagian dari proses pengolahan air setelah melalui sand filter , fungsinya filter ini adalah untuk menghilangkan bau ( odor) , zat organic, sisa chlor dan warna yang terkandung pada air baku .
Media yang digunakan adalah carbon active
SPESIFIKASI + MESH 12 X 24 (1mm – 2mm),KADAR CARBON (I2 = 1000 meq/gr)
V.C. GREEN SAND FILTER
PROSES GREENSAND FILTER (sand actived)
Proses ini mempunyai fungsi menghilangkan kadar logam berat serta zat kimia lainnya yang tidak sempat teroksidasi pada awal proses. Proses filtrasi ini menggunakan media greensand yang mempunyai fungsi mengikat serta merubah ion logam berat yang lolos menjadi ion logam teroksidasi serta unsur kimia terlarut antara lain :
- MENYERAP KADAR Fe2+,Mn2+,NO3,N02,Cr,Pb
- MENYERAP LOGAM-LOGAM BERAT LAINNYA
- MENYERAP H2S (SULFIDA),NH4 (AMONIAK)
- MENYERAP APABILA AIR MENGANDUNG RADIOAKTIF
DEMINERALIZED PLANT
Pertukaran ion adalah sebuah proses fisika-kimia. Pada proses tersebut senyawayang tidak larut, dalam hal ini resin, menerima ion positif atau negatif tertentu darilarutan dan melepaskan ion lain ke dalam larutan tersebut dalam jumlah ekivalen yangsama. Jika ion yang dipertukarkan berupa kation, maka resin tersebut dinamakan resin penukar kation, dan jika ion yang dipertukarkan berupa anion, maka resin tersebutdinamakan resin penukar anion.Contoh reaksi pertukaran kation dan reaksi pertukaran anion disajikan padareaksi (4.15) dan (4.16) di bawah ini :
- Reaksi pertukaran kation :2NaR (s) + CaCl2(aq)CaR(s) + 2 NaCl(aq)
- Reaksi pertukaran anion :2RCl (s) + Na2SO4R 2SO4(s) + 2 NaCl
Reaksi (4.15) menyatakan bahwa larutan yang mengandung CaCl2 diolah dengan resin penukar kation NaR, dengan R menyatakan resin. Resin mempertukarkan ion Na+ larutan dan melepaskan ion Na+ yang dimilikinya ke dalam larutan. Secara ilustratif halini diberikan pada Gambar 4.11. Proses penukaran kation yang diikuti dengan penukarananion untuk mendapatkan air demin (demineralized water ).
Tahap terjadinya reaksi pertukaran ion disebut tahap layanan (service).Jika resin tersebut telah mempertukarkan semua ion Na+ yang dimilikinya, makareaksi pertukaran ion akan terhenti. Pada saat itu resin dikatakan telah mencapai titik habis (exhausted ), sehingga harus diregenerasi
Demineralisasi merupakan penghilangan lengkap seluruh garam. Hal ini dicapai dengan menggunakan resin “kation”, yang menukar kation dalam air baku dengan ion hydrogen menghasilkan asam hidroklorida, asam sulfat dan asam karbonat. Asam karbonat dihilangkan dalam menara degassing dimana udara dihembuskan melalui air asam. Berikutnya, air melewati resin “anion”, yang menukar anion dengan asam mineral (misalnya asam sulfat) dan membentuk air. Regenerasi kation dan anion perlu dilakuakan pada jangka waktu tertentu dengan menggunakan asam mineral dan soda kaustik. Penghilangan lengkap silika dapat dicapai dengan pemilihan resin anion yang benar. Proses pertukaran ion, jika diperlukan,
- CATION adalah atom yang bermuatan listrik positip.
- ANION adalah atom yang bermuatan listrik negatip.
- RADICAL adalah gugusan atom2 yang bermuatan listrik positip atau negatip.
Resin Penukar Ion ( Ion Excharger Resin)
Sifat Resin Penukar Ion :
- Butiran-butiran padat yang tidak larut dalam air.
- Resin berisi muatan listrik yang tetap ( Fixed charges).
- Resin berisi pula muatan listrik yang dapat ditukar (Exchangeable charges).
- Resin cenderung mencari kenetralan listrik.
Ada dua macam resin :
- Resin Kation ( berwarna coklat )
- Resin Anion (berwarna kuning )
Penukaran Cation
Berfungsi untuk menukar ion-ion positif (kation) dalam air yang masuk melalui unit ion-ion positif, kecuali ion Hidrogen (H+). Pada jenis ini, listrik yang bekerja adalah NEGATIF dan bersifat menukar Cation.
Urutan pertukarannya adalah : Ca++ , Mg++, NH4+ , K+, Na+ dan H+.
Penukar Anion.
Berfungsi untuk menukar ion-ion negatif (anion) yang terkandung dalam air yang masuk melalui unit ini, sehingga air yang keluar dari unit ini akan bebas dari ion-ion negatif kecuali ion-ion hidroksil (OH-).
Pada jenis ini, listrik yang bekerja adalah POSITIF dan bersifat menukar Anion-Anion.
Tangki Degaser.
Berfungsi membuang gas-gas yang terlarut dalam air Caranya : air yang masuk unit ini dispray atau melalui kisi-kisi dan dihembus dengan udara Blower, sehingga gas-gas akan keluar bersama udara, Air yang keluar dari unit ini akan terbebas dari gas-gas (O2, CO2 dll).
MIXED BED
Mixed bed merupakan sebuah tangki yang berisi campuran resin kation dan resin anion.Mixed bed berfungsi mengolah air menjadi air demineral.
Mixed bed dioperasikan untuk mengolah air yang mempunyai kandungan Ion / mineralnya rendah. Dapat menghasilkan air dengan kualitas :
- TDS (Total Dissolved Solid) <0,05 ppm.
- Silika(SiO2 ) < 0,02 ppm.
- TH (Total Hardness) = 0 ppm.
Bila air hasil proses demin plant melebihi harga batas atau kapasitas air telah tercapai, maka resin perlu diregenerasi
Regenerasi
Setelah beroperasi menukar ion-ion sejumlah air, resin menjadi jenuh sehingga perlu diaktifkan kembali.
- Regenerasi resin kation dengan asam chlorida (HCl).
- Regenerasi resin anion dengan caustic soda (NaOH)
Sequence Step Regenerasi :
- Back wash
- Setting
- Caustic Injection
- Caustic Displacement
- Acid injection
- Acid displacement
- Rinse
- Draining
- Fast rinse
- Cek conductivity
0 komentar:
Posting Komentar