WATER TREATMENT

“WATER TREATMENT”

Disusun oleh :

Kelompok :   2 / 5KE

                        Eka Apryanti                                                   061330401038

                        Gita Putri Kusumawardani                             061330401039

                        Indah Okta A.                                                 061330401040

                        Meyriski Lialita                                               061330401041

                        Natashia Cindy Patricia                                  061330401043

                        Rafit Arjeni                                                     061330401045

                                   

Dosen pembimbing : Ibnu Hajar, S.T., M.T.

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

                     2015                     

WATER TREATMENT 

I.     TUJUAN PERCOBAAN

Ø  Mahasiswa dapat memahami dan menggambarkan proses pwngolahan air baku menjadi air bersih.

Ø  Mahasiswa dapat menghitunglaju alir koagulan yang digunakan.

Ø  Mahasiswa mampu menganalisa air disetiap bak.

II.    BAHAN YANG DIGUNAKAN

Ø  Air

Ø  Koagulan (tawas)

III.             ALAT YANG DIGUNAKAN

Ø  Hot plate                      : 2 buah

Ø  Turbidity Meter            : 1 buah

Ø  Magnetic stirrer            : 2 buah

Ø  Erlenmenyer 400 ml     : 4 buah

Ø  Gelas Ukur 100 ml       : 2 buah

Ø  Pipet ukur 10 ml           : 2 buah

Ø  Bola karet                     : 2 buah

IV.             DASAR TEORI

Proses Pengolahan Air

Proses pengolahan air bertujuan agar didapatkan air yang memenuhi syarat untuk didapatkan sebagai air bersih. Pengolahan air bersih melalui beberapa tahapan proses yaitu :

1).      Proses Penyaringan

2).      Proses Koagulasi

3).      Proses Flokulasi

4).      Sedimentasi

5).      Aerasi

6).      Penyaringan

7).      Proses penambahan disinfektan

Air baku yang biasanya digunakanunutk keperluan domestik atau industri berasal dari air sungai, air danau, air laut dan air sumur. Kualitas akir baku dari berbagai sumber tersebut mempunyai karakteristik kualitas dan kuntitas yang berbeda-beda. Air baku digunakan selain untuk keperluan sehari-hari seperti makan dan minum di beberapa sektor kegiatan digunakan sebagai air pendingin. Air umpan boiler dan air air untuk keperluan proses produksi. Adanya kualitas air yangberbeda-beda dari berbagai sumber air yang ada, menghendaki suatu system yang berbeda-beda dari berbagai sumber air yang ada, menghendaki suatu system pengolahan air yang berbeda pula dan tergantung dari penggunaan air tersebut.

Air yang digunakan sebagai air umpan boilermempunyai karakteristikkualitas tertentu,sehingga untuk penyediaanair biasanya dilakukan 3 tahap pengolahan yaitu:

a).    Pengolahan air beku

b).    Pengolahan air secara external

c).    Pengolahan air secara internal

Jenis pengolahan air baku tergantung dari asal air bakunya. Pengolahan air baku biasanya terdiri dari pengolahan fisika seperti penyaringan dan sedimentasi. Serta pengolahan secara kimia yang meliputi flokulasi, koagulasi, dan netralisasi.

Dalam makalah ini hanya akan diuraikan tentang pengolahan tahap kedua dan ketiga. Karena pengolahan tahap pertama yaitu pengolahan air beku sudah banyak dibahas dalam penyedian air bersih pada umumnya.

A.    KARAKTERISTIK KUALITAS AIR BAKU

a.       Air Tanah

Air tanah tersedia sebagai air tanah dangkal dan air tanah dalam. Air tanah dangkal berada dalam lapisan pembawa air yang bagian atasnya tidak dilapisi oleh lapisan yang immpermeabel sehingga kualitas dan kuantitas air tanah dangkal juga dipengaruhi oleh aktivitas yang ada dipermukaan tanah bagian atasnya.

Air tanah dalam beberapa dalam lapisan pembawa air yang terletak lebih bawah, biasanya lebih dari 60 m permukaan tanah setempat. Lapisan pembawa airnya dilapisi oleh suatu lapisan bantuan impermeable sehingga tidak memungkinkan air dari permukaan bagian atas menyerap sampai kelapisan pembawa air ttanah dalam. Kualitas maupun kuantitas air tanah tidak tergantung pada aktivitas dipermukaan atas, tetapi pada daerah catchment area (daerah tangkapan hujan) yang berhubungan dengan lapisan pembawa air yang bersangkutan. Kualitas air tanah banyak dipengaruhi struktur geologi setempat. Parameter dominan yang biasanya muncul adalah: mineral seperti Ca, Mg, dan Fe serta gas terlarut seperti CO₂. Air tanah biasanya hanya sedikit mengandung padatan tersuspensi.

b.      Air laut

Air laut tersedia dalam jumlah yang melimpah dengan kualitas air yang hampir sama dan tetap untuk jangka waktu tertentu. Parameter dominan yang ada di air laut adalah garam mineral seperti Na Cl (biasanya ditunjukkan dalam kadar salinitas) yang sangat korosif terhadap peralatan proses produksi.

c.       Air permukaan

Air permukaan yang sering dimanfaatkan adalah air danau dan air sungai. Kualitasnya sangat tergantung dari aktivitas manusia yang berada di daerah aliran sungai. Parameter yang cukup menonjol adalah mikroorganisme dan kadar padatan tersuspensi atau kekeruhan.

B.     PARAMETER KUALITAS AIR

a).    Padatan Tersuspensi ( suspended solid / SS )

Sumber dari padatan tersuspensi berasal dari:

Ø  Padatan anorganik, seperti lempung, kerikil, dan padatan buangan industry

Ø  Padatan organik, seperti serat tumbuhan, mikroba, sisa buangan domestik dan industry

Ø  Cairan laut seperti minyak dan lemak.

Pengukuran padatan tersuspensi dilakukan secara gravimetri dengan satuan mp, lt. Ukuran diameter partikel dari padatan tersuspensi antara 1-100 am.

b).    Kekeruhan (turbidity)

Parameter kekeruhan biasa dilakukan untuk analisis kualitas air  bersih bukan air limbah. Nilai kekeruhan bisa menunjukkan tingkat atau kadar padatan tersuspensi di dalam air. Pengukuran kekeruhan dilakukan dengan metode photometri dengan cara menetukan persentase cahaya yang diserap atau dihamburkan oleh cairan jika diberikan cahaya dengan intensitas tertentu. 1 Jakson Turbidity Unit (JTU) sama dengan kekeruhan yang dihasilkan oleh 1 mg SiO₂ dalam liter air distilasi. Satuan kekeruhan yang lain adalah Nephelometri Turbidity Unit (NTU) yang didasarkan pada prinsip penghambatan cahaya.

c).    Alkalinitas

Definisi: julah anion dalam air yang akan bereaksi untuk menetralisir ion II. Merupakan suatu ukuran kemampuan air menetralisir asam. Parameter yang tergolong alkalinitas:

-       CO₃^2-, HCO₃^-, H₂BO₃^-, CO₂

-       OH^-, HSiO₃^-, H₂PO₄^-, NH₃

Parameter yang pada umumnya diperhatikan sebagai alkalinitas adalah sebagai bikarbonat (HCO₃), carbonat (CO₃), dan hidroksida (OH^-). Sumber alkalinitas antara lain disolusi garam bicarbonat. Gas CO₂ yang terlarut dalam air berasal dari transfer CO₂ dari udara dan respirasi mikroorganisme. Gas CO₂ ini akan melarutkan mineral magnesium dan calsium dalam bentuk CaCO₃ atau MgCo₃, dan menghasilkan komponen hardness dan alkalinitas menurut reaksi:

H₂O + CO₂ + MgCO₃à Mg (HCO₃)₂ßà Mg ²⁺ + 2(HCO₃^-)

H₂O + CO₂ + CaCO₃à  Mg (HCO₃)₂ßà Ca²⁺ ₊ 2(HCO₃^-)

Pengukuran alkalinitas dilakukan dengan titrasi dengan asam. Jika digunakan 0,02 N H₂SO₄ sebagai titran, maka 1 ml asam dapat menetralisir 1 mg alkalinitas sebagai CaCO₃. Ion H⁺ dari asam bereaksi dengan komponen alkalinitas menurut persamaan reaksi:

H⁺ + OH^- ßà H₂O

H⁺ + CO₃^2-ßà HC₃^-

H⁺ + HCO₃^-ßà H₂CO₃

d).   Kesadahan (Hardness)

Definisi:

Ø  Konsentrasiu kation metal multi valen dalam larutan

Ø  Dapat bereaksi dengan anion dan timbul prespitasi padatan

Ø  Biasanya dinyatakan dalam mg lt CaCO3

Kesadahan dikenal dua macam, yaitu kesadahan karbonat dan non klarbonat.

·         Carbonat : Bersifat sementara karena akan hilang atau terendapkan jika mengalami pemansan

Contoh : -Ca bikarbonat Ca( HCO₃)₂

                        -Mg bikarbonat

·         Non carbonat : kesadhan tetap tidakn hilang mengendap jika dipanaskan

contoh :Ca atau Mg sulfat ,clorida, nitrat  

e).    O₂ (gas oksigen)

Salah satu gas yang bayak mendapat perhatian dalam pengelohan air umpan boiler adalh gas O₂ yang larut dalam air baku. Daftar kesetimbangan nilai oksigen terlarut sebagai fungsi dari suhu dan konsentrasi CT (salinitas) disajikan di tabel berikut:

Pemeriksaan pH

Air permukaan di daerah tropis sering keruh dan mengandung zat-zat penyebab warna. Kekeruhan dapat berasal dari erosi tanah, pertumbuhan ganggang atau kotoran hewan yang terbawa air sewaktu mengalir di permukaan bumi. Warna dapat disebabkan oleh substansi yang berasal dari pembusukan zat-zat organik, daun atau tanah seperti gambut.

Koagulan yang umum digunakan adalah aluminium sulfat (Al₂(SO₄)₃) dimana ion-ion aluminium sulfat yang bermuatan positif tiga merupakan agen netralisasi. Untuk mendapatkan koagulasi yang baik, koagulan dengan dosis optimum harus dibubuhkan dalam air dan dicampurkan secara baik. Dosis optimal akan bervariasi tergantung pada sifat alamiah air baku dan komposisi keseluruhan (pH, kekeruhan, komposisi kimia) adalah tidak mungkin untuk menghitung dosis koagulan optimum untuk air baku tertentu.

Proses Pengolahan Air

Dalam pengolahan air, agar diperoleh air bersih maka dilakukan proses tahap demi tahap, yaitu mulai dari pengambilan air baku sampai air bersih yang sudah siap untuk didistribusikan ke konsumen. Air bersih dan air buangan mempunyai karakteristik tertentu seperti sifat fisik, kimia, dan biologi. Dalam proses pengolahan air ini harus disesuaikan dengan ketidakmurnian dari air itu sendiri. Pengolahan air bersih maksudnya adalah usaha-usaha untuk merubah sifat-sifat suatu zat. Dengan adanya pengolahan air bersih ini maka akan didapatkan suatu air bersih yang memenuhi standar kesehatan yang telah ditentukan.Dalam proses pengolahan air ini pada umumnya dikenal dengan dua cara, yaitu :

1        Pengolahan lengkap (completedtreatment process)

Pengolahan lengkap yaitu air akan mengalami pengolahan lengkap, baik fisika, kimiawi, dan biologi. Pengolahan ini biasanya dilakukan terhadap air sungai kotor dan keruh. Pada hakikatnya, pengolahan lengkap ini dibagi dalam tiga lingkungan pengolahan, yaitu :

a         Pengolahan fisik

Pengolahan fisik ini untuk mengurangi atau menghilangkan kotoran-kotoran yang kasar, penyisihan lumpur dan pasir serta mengurangi kadar organik yang ada dalam air yang akan diolah.

b        Pengolahan kimia

Pengolahan kimia yaitu pengolahan dengan menggunakan zat-zat kimia untuk membantu proses selanjutnya. Misalnya dengan pembubuhan aluminium sulfat.

c         Pengolahan bakteriologi

Pengolahan ini bertujuan untuk memusnahkan bakteri-bakteri yang terkandung di dalam air dengan jalan membuktikan desikfektan. Desinfektan yang digunakan adalah kaporite. 

2        Pengolahan sebagian (patril treatment process)

sebagian ini merupakan pengolahan air dimana hanya dilakukan pengolahan kimiawi atau pengolahan bakteriologi saja. Pengolahan ini umumnya dilakukan untuk :

a.    Mata air bersih

b.    Air sumur yang dangkal

Koagulant Aluminium Sulfat

Dalam bidang pengolahan air bersih, penambahan dari beberapa bahan kimia digunakan untuk berbagai proses. Pada pengolahan air bersih di PDAM Instalasi Lahat I menggunakan aluminium sulfat sebagai pembentukan koagulant yang berfungsi membentuk partikel padal lebih besar (flok) agar bias diendapkan dari hasil reaksi partikel kecil (koloidal), selanjutnya proses pengolahan air dapat dilanjutkan.

Aluminium sulfat atau tawas mempunyai rumus kimia Al₂(SO₄)₃ 18 H₂O dengan berat molekul 666,4 gram/mold an density 1,69 gram/liter. Alum larut sempurna dalam air, daya larutnya 500 gram/liter pada 15 oC. Alum lebih banyak digunakan sebagai bahan penggumpal karena :

1. Berbentuk serbuk dan Kristal

2. Lebih efektif untuk menurunkan kadar karbonat

3. Harganya murah

4. Mudah disimpan

Pembentukan Larutan Aluminium Sulfat

Aluminium sulfat terdapat dalam bentuk butiran halus dalam kantong aluminium sulfat berwarna putih keabu-abuan sampai coklat muda yang merupakan material asam berkristal dan bersifat korosif, metode pembubuhan aluminium sulfat yang paling umum adalah dalam bentuk larutan. Suatu larutan dibuat dalam sebuah tangki dengan kapasitas yang cukup untuk pembubuhan koagulan 10 jam atau lebih. Diperlukan dua tangki, satu tangki beroperasi sementara, larrutan disiapkan pada lainnya.

Koagulasi (pengumpulan)

Koagulasi merupakan salah satu tahapan proses dalam pengolahan air yang menggunakan bahan pengumpal. Koagulasi berasal dari bahasa latin“Coagulare” yang berarti bergerak bersama. Dalam proses kimia koagulasi dapat diartikan sebagai mekanisme penetralan.

Koagulasi adalah bahan kimia yang dibutuhkan pada air akan membantu pada proses pengendapan paertikel-partikel. Alat pembubuhan koagulasi ini dibedakan pada cara pembubuhan yaitu:

Faktor- faktor yang mempengaruhi proses koagulasi:

a.    Dosis koagulasi

b.    Kecepatan pengadukan

c.    pH dan waktu

Air baku yang akan diolah ditambahkan bahan kimia penggumpal. Bahan kimia penggumpal yang lebih intensif dalam pengolahan air adalah aluminium sulfat atau yang dikenal dengan tawas.

Tujuan dari penggumpalan untuk memudahkan air lebih homogeny sehingga terbentuk flok-flok. Agar pengalirannya dan pembentukan flok- flok yang lebih besar dibutuhkan pengadukan yang lambat dengan adanya bantuan sekat-sekat pada bak penggumpalan.

Dengan adanya sekat-sekat ini berarti waktu pengalirannya agak lama, sehingga campuran akan semakin merata dan mempercepat terbentuknya butiran-butirran yang lebih besar agar memudahkan terjadinya pengendapan pada proses berikutnya.

Sedimentasi

Proses ini terjadi berdasarkan gaya gravitasi bumi terhadap flok-flok yang telah terbentuk flok-flok yang mempunyai density yang lebih besar daripada air akan mengendap dengan sendirinya. Pada bak ini sebagian besar kotoran air akan dipisahkan tetapi tidak semuanya mengendap seperti kotoran-kotoran halus yang melayang,akan disaring pada proses selanjutnya.

Filtrasi (penyaringan)

Proses penyaringan merupakan proses pembersihan dari sisa-sisa kotoran kecil yang masih melayang-layang didalam air setelah proses pengendapan. Filter yang biasa terdiri dari selapis pasir atau pasir atau pasir dan batu dan batu kerikil. Bila air lolos melalui filter tersebut, partikel-partikel terapung dan bahan-bahan penggumpal akan bersentuhan dengan butir-butir pasir dan melekat ke pasir tersebut. Hal ini akan memperkecil ukuran celah-celah yang dapat dilalui air dan menghasilkan daya penyaring. Dengan lewatnya maka akan semakin banyak bahan yang terperangkap oleh tumpukan pasir. Dan air tersebut akan ditambahkan bahan kimia pada proses desinfeksi.

Desinfeksi

Desinfeksi bertujuan membunuh kuman-kuman yang terdapat dalam air dapat menimbulkan bibit penyakit. Jenis bahan kimia yang dipergunakan untuk di proses desinfeksi antara lain larutan kaporit dan gas chlor.

Pemeriksaan Dosis Aluminium Sulfat dengan Jar Test

Jar test adalah suatu metode untuk mengevaluasi proses koagulasi. Apabila percobaan dilakukan secara tepat maka akan diperoleh informasi yang dapat membantu operator instalasi dalam mengoptimalkan proses penjernihan air. Jar test memberikan data mengenai kondisi optimum untuk parameter-parameter :

a.       dosis koagulasi

b.      pH sebelum dan sesudah proses

c.       metoda pembubuhan bahan kimia

V.  LANGKAH KERJA

1).      Mengukur bak inlet dan menghitung volumenya.

2).      Mengukur tiap-tiap bak outlet (panjang, lebar, tinggi).

3).      Membuat larutan tawas dengan konsentrasi 0,02 M.

4).      Menghitung jumlah tawas yang dibutuhkan.

5).      Mengukur laju alir umpan.

6).      Mengukur laju alir tawas (koagulan).


VI. PERHITUNGAN

Diketahui :

·         Konsentrasi tawas                           = 3,5 kg/bak = 35.000 mg/bak = 35.000 ppm

·         Dosis optimum                                = 200 ppm

·         Debit air                                           = 1090 l/jam = 1,090 m³/jam

·         Daya pompa                                    = 380 watt

·         Harga koagulan                               = 5000/kg

·         Harga listrik                                     = 1000/kwh

·         Harga air                                          = 2500/m³

VII. Pertanyaan

1.        Menghitung  debit koagulan

2.        Berapa lama waktu menghasilkan 1 bak koagulan ?’

3.        Berapa lama air memenuhi bak flokulasi?

4.        Berapa lama air memenuhi bak sedimentasi ?

5.        Berapa lama air memenuhi bak filtrasi ?

6.        Berapa lama waktu untuk mendapatkan air bersih ?

7.        Berapa kwh listrik yang dipakai untuk 1 bulan operasi dan berapa biayanya?

8.        Berapa banyak koagulan yang dipakai dalam 1 bulan dan biayanya ?

9.        Berapa banyak air bersih yang dihasilkan dan berapa biaya yang dihasilkan ?

10.    Hitung untung dan rugi waktu operasi sebulan

11.    Berapa gaji operator ?

Jawab :

·           Menghitung volume tiap bak :

a.    Bak koagulan         = p x l x t

                                           = (51 x 42 x 48) cm

                                           = 102.816  cm³

                                           = 0,102816 m³ atau 102,816 l

b.    Bak flokulasi          = 64.584.000 cm³ atau 64,584 m³ atau 64.584 l

c.    Bak sedimentasi     = 54.879.240 cm³ atau 54,879 m³ atau 54.879 l

d.   Bak filtrasi             = 5.454.360 cm³ atau 5,454 m³ atau 5.454 l

VII. Analisa Percobaan

       Setelah melakukan percobaan, dapat dianalisa bahwa dalam melakukan proses pengolahan air baku menjadi air bersih yang berasal dari kolam yang terletak di belakang laboratorium teknik kimia, diperlukan ssebuah bak.

       Pertama yang dilakukan pada percobaan kedua ini  adalah mengukur panjang, lebar, dan tinggi dari masing-masing bak, baik dimulai dari bak koagulasi, flokulasi, sedimentasi, dan filtrasi. Tujuan dari pengukuran ini adalah untuk mengetahui volume dari masing-masing bak. Dari perhitungan, didapat volume bak koagulan mampu menampung 102,816 liter; bak flokulasi sebanyak 64.584 liter; bak sedimentasi sebanyak 54.879 liter; dan bak filtrasi sebanyak 5.454 liter.

       Dengan masing-masing volume tersebut, lama waktu untuk mendapatkan air bersih adalah 114,598 jam atau sekitar 4,77 hari. Dengan demikian, warna yang dihasilkan dari banyak air bersih selama sebulan sebanyak 627,2078 m³ dengan harga jual Rp 2.500 adalah Rp 1.568.019.

       Total keuntungan bersih per bulan yang dihasilkan dengan biaya pengeluaran listrik dan koagulan sebesar Rp 383.549 per bulan adalah Rp 1.184.470.

VIII. Kesimpulan

            Dari percobaan yang  dilakukan, dapat disimpulkan :

·      Biaya listrik perbulan adalah Rp 273.600

·      Biaya koagulan perbulan adalah Rp 109.949

·      Keuntungan yang dihasilkan perbulan adalah Rp 1.184.470,00