WATER TREATMENT PLANT

LAPORAN KERJA PRAKTIK EVALUASI WATER TREATMENT PLANT DI PT PERTAMINA EP ASSET ASSET 1 JAMBI FIELD FIELD

BAB III TINJAUAN PUSTAKA

3.1 Pengolahan Air Bersih (Water Treatment Plant)

Water Treatment Plant (WTP) atau Instalasi Pengolahan Air (IPA) adalah sistem atau sarana yang berfungsi untuk mengolah air dari kualitaas air baku (influent) terkontaminasi untuk mendapatkan perawatan kualitas air yang diinginkan sesuai standar mutu untuk memenuhi kebutuhan air pada berbagai industri, baik industri minyak dan gas, textile, industri makanan dan minuman, industri pulp & paper, industri kesehatan seperti Rumah Sakit dan lain sebagainya hingga sektor comersial comersial building seperti office building, mall dan perumahan. Sumber air baku atau raw water yang akan diolah diambil dari berbagai berbagai sumber diantaranya sungai, danau, rawa, kolam tadah hujan, dan sumur bor.

Gambar 3.1 Skema umum Water Treatment Plant

25

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.










3.2 Unit Pengolahan Air Bersih ( Water Treatment Plant) 3.2.1 Intake

Intake adalah suatu konstruksi yang berguna untuk mengambil air dari sumber air di permukaan tanah seperti reservoir, sungai, danau atau kanal. Konstruksi intake disesuaikan menurut konstruksi bangunan air, dan umumnya secara kualitas airnya kurang baik namun biasanya secara kuantitas airnya cukup banyak. Secara umum terdapat bebebrapa fungsi dari bangunan intake, diantaranya: a. Mengumpulkan air dari sumber untuk menjaga kuantitas debit air yang di butuhkan oleh instalasai. b.

Menyaring benda-benda kasar dengan menggunakan bar screen.

c.

Mengambil air baku sesuai debit yang yang diperlukan instalasi pengolahan yang di rencanakan demi menjaga kontinuitas penyediaan dan pengambilan air dari sumbernya. Lokasi intake harus memperhatikan beberapa faktor di bawah ini :

1. Kualitas air yang tersedia harus baik. 2. Berlokasi di tempat dimana tidak terdapat arus / aliran kuat yang dapat merusak intake. 3. Selama banjir, air tidak boleh masuk kedalam intake. 4. Sebaiknya sedekat mungkin dengan stasiun pemompaan. 5. Pasokan tenaga harus tersedia dan dapat digunakan. 6. Angin yang menyebabkan sedimentasi harus di hindari. 7. Lokasi harus mudah dijangkau dan dekat tempat pengolahan sehingga meminimalisasi biaya perpipaan. 8. Lokasi sebaiknya tidak berada di wilayah cekungan. 9. Sebaiknya tertutup untuk mencegah sinar matahari yang bias menstimulus pertumbuhan lumut atau ganggang ganggang di air ataupun pengotor-pengotor pengotor-pengotor dari luar. 10. Tanah tempat dibangunnya intake haru stabil.










12. Pipa inlet ditempatkan dibawah permukaan sungai atau danau untuk mendapatkan air yang lebih dingin dan mencegah mence gah masuknya benda-benda mengapung. 13. Sebaiknya terletak agak jauh dari bahu sungai untuk mencegah kemungkinan pencemaran. 14. Sebaiknya terletak pada bagian hulu kota.

3.2.2

Proses Pengadukan (Mixing)

3.2.2.1 Koagulasi

Proses Mixing digunakan untuk pencampuran bahan-bahan kimia dengan air, misalnya proses penurunan kesadahan, klorinasi, koagulasi, dan netralisasi atau disebut dengan Reaktor complete mix. Proses mixing terdiri dari pengadukan cepat atau koagulasi dan pengadukan lambat atau flokulasi. Koagulasi bertujuan untuk mengurangi stabilitas koloid (proses destabilisasi) melalui penambahan bahan kimia dengan muatan berlawanan. Pada koagulasi terjadi : -

Penurunan tegangan permukaan (zeta potensial) melalui proses netralisasi , muatan, dan adsorbs.

-

Prespitasi dari koagulan akan menyapu men yapu koloid

-

Adsorbsi dan pembentukan jembatan antar partikel

Secara

umum

koagulasi

menggunakan

pengadukan

cepat.

Pengadukan cepat dalam pengolahan air adalah untuk menghasilkan turbulensi air sehingga dapat mendispersikan bahan kimia yang akan dilarutkan dalam air pada gradien kecepatan berkisar antara 100 hingga 1000 per 5 hingga 60 detik. Pengadukan cepar dapat dilakukan dengan beberapa cara , antara lain : 

Pengadukan mekanis

Pengadukan mekanis merupakan satu metoda yang paling umum digunakan










Tabel 3.1 Gradien Kecepatan Koagulasi Waktu pengadukan , td (detik)

Gradient kecepatan (1/detik)

20

1000

30

900

40

790

50

700

Sumber : Qasim, et al. (2000) 

Pengadukan hidrolis Pengadukan hidrolis pada pengadukan cepat yaitu aliran air yang

menghasilkan energi hidrolik yang besar. Hal ini dapat dilihat dari besarnya headloss

(kehilangan

energi)

atau

perbedaan

muka

air.

Dengan

menghasilkan turbulensi yang besar tersebut, maka jenis aliran yang sering digunakan sebagai pengadukan cepat adalah terjunan, loncatan hidrolik dan parshall flume. Faktor yang mempengaruhi koagulasi : a. Turbiditas atau kekeruhan b. Derajat keasaman ( pH ) c. Jenis koagulan d. Kadar ion terlarut e. Dosis koagulan f. Kecepatan pengadukan g. Alkalinitas Macam-macam koagulan : a. Koagulan utama Contoh koagulan utama antara lain

tawas (Al2(SO4)3, FeSO4,

Fe2(SO4)3, FeCl3 b. Koagulan aids a. Alkalinitas: soda abu (Na2CO3), kapur (Ca(OH)2) b. Polielektrolit










Tabel 3.2 Jenis Koagulan dalam proses pengolahan air

3.2.2.2 Flokulasi

Flokulasi adalah proses pengadukan air yang mengandung partikel hasil destabilasasi proses koagulasi, untuk membentuk flok. Tujuannya adalah menyediakan kondisi dan waktu yang sesuai untuk pembentukan flok, sedemikian rupa sehingga flok yang terbentuk cukup besar dan berat untuk dapat mengendap di bak pengendap, tetapi tidak terjadi t erjadi pengendapan pada unit pengadukan. Pada flokulasi, kontak antar partakikel melalui dua mekanisme, yaitu : 1. Thermal motion yang dikenal dengan Brownian motion atau difusi atau disebut sebagai flokulasi perikinetik. Laju perubahan konsentrasi pada Perikinetik tidak bergantung ukuran/diameter partikel akan tetapi bergantung pada konsentrasi partikel. 2. Gerakan cairan oleh aktifitas pengadukan atau flokulasi ortokinetik. Hal-hal penting dalam proses flokulasi :










3. Waktu detensi (td : 5 s/d 30 menit atau lebih). 4.

Input energi per m3 air (bervariasi antara 2 s/d 20 wh/m3).

5. G value : 10 s/d 100 per detik dan Gt value : 20.000 s/d 200.000. Jika nilai gradient terlalu besar maka gaya geser yang timbul akan mencegah pembentukan flok, fl ok, sebaliknya jika nilai gradient terlalu rendah atau tidak memadai maka proses penggbungan antar partikulat tidak akan terjadi dan flok besar serta mudah mengendap akan sulit dihasilkan. 6. Untuk mendapat flok yang besar dan mudah mengendap maka bak fl okulasi dibagi atas tiga kompartemen, yaitu : a. Kompartemen pertama tempat proses pendewasaan flok, b. Kompartemen kedua tempat proses penggabungan flok, c. Kompartemen ketiga tempat proses terjadinya pemadatan flok.

3.2.3

Sedimentasi

Aplikasi teori sedimentasi pada pengolahan air minum adalah pada rancangan bangunan Pra-sedimentasi (Sedimentasi I) dan Sedimentasi II. a. Pra-sedimentasi Pra-sedimentasi (Sedimentasi I)

Bak pre-sedimentasi merupakan bagian dari bangunan pengolahan air minum yang berfungsi untuk mengendapkan partikel diskret yang relative murah mengendap (diperkirakan dalam waktu 1 hingga 3 hari). Teori sedimentasi yang dipergunakan dalam aplikasi pada bak prasedimentasi adalah teori sedimentasi tipe I karena teori ini mengemukakan bahwa pengendapan partikel berlangsung secara s ecara individu ( masing-masing partikel, diskret) dan tidak terjadi interaksi antar partikel.Secara singkat, pra-sedimentasi merupakan pengendapan partikel diskret yaitu partikel yang dapat mengendap bebas secara individu tanpa membutuhkan adanya interaksi antar partikel. Sebagai contoh sedimentasi tipe I antara lain pengendapan lumpur kasar pada bak sedimentasi untuk pengolahan air permukaan tanah dan pengendapan pengendapan pasir pada grit chamber.












b. Sedimentasi II

Bak sedimentasi II merupakan bagian dari bangunan pengolahan air minum yang berfungsi untuk mengendapkan partikel hasil proses koagulsiflokulasi yang relative mudah mengendap (karena telah menggabung menjadi partikel berukuran besar). Tetapi partikel ini mudah pecah dan kembali menjadi partikel koloid. Teori sedimentasi yang dipergunakan dalam aplikasi pada bak sedimentasi II adalah teori sedimentasi tipe II karena teori ini mengemukakan bahwa pengendapan partikel berlangsung akibat adanya interaksi antar partikel. Sedimentasi tipe II adalah pengendapan partikel flokulen dalam suspensi encer, dimana selama pengendapan terjadi saling interaksi antar partikel. Selama dalam operasi pengendapan,

ukuran

partikel

flokulen

bertambah

besar,

sehinga

kecepatannya juga meningkat. Sebagai contoh sedimentasi tipe II antara lain pengendapan pertama pada pengolahan air limbah atau pengendapan partikel hasil proses koagulasi-flokulasi pada pengolahan air minum maupun air limbah.

3.2.4

Filtrasi

Filtrasi adalah suatu proses pemisahan zat padat dari fluida (cair maupun gas) yang membawanya menggunakan suatu medium berpori atau bahan berpori lain untuk untuk menghilangkan sebanyak mungkin zat padat halus yang tersuspensi dan koloid. Pada pengolahan air minum, filtrasi digunakan untuk menyaring air hasil dari proses koagulasi – flokulasi flokulasi – sedimentasi










Saringan pasir dapat dibedakan dalam beberapa kategori : 1. Menurut jenis media yang dipakai. 2. Menurut sistem control kecepatan aliran. 3. Menurut arah aliran. 4. Menurut kaidah grafitasi / dengan tekanan. 5. Menurut pretreatment yang diperlukan. Jenis-jenis filter berdasarkan sistem operasi dan media : 1. Single Media : Satu jenis media seperti pasir silica, atau dolimit saja. Filter single media, filter cepat tradisional biasanya menggunakan pasir kwarsa. Pada sistem ini penyaringan SS terjadi pada lapisan paling atas sehingga dianggap kurang efektif karena sering dilakukan pencucian . 2. Dual Media : misalnya digunakan pasir silica, dan antrasit. Filter dual media, sering digunakan filter dengan media pasir kwarsa di lapisan bawah dan antharasit pada lapisan atas. a. Kecepatan filtrasi lebih tinggi (10 – (10 – 15 15 m/jam). b. Periode pencucian lebih lama. c. Merupakan peningkatan filter single media (murah). 3. Multi Media : misalnya digunakan pasir silica, anthrasit dan garnet. Multi media filter terdiri dari anthrasit, pasar dan garnet atau dolomit, fungsi multi media adalah untuk memfungsikan seluruh lapisan filter agar berperan sebagai penyaring.










Pada filtrasi dengan media berbutir, terdapat tiga phenomena proses, yaitu : 1. Transportasi : Meliputi proses gerak brown, sedimentasi, dan gaya Tarik antar partikel. 2. Kemampuan menempel : meliputi proses mechanical straining, adsorpsi (fisik-kimia), biologis. 3. Kemampuan menolak : meliputi tumbukan antar partikel dan gaya tolak menolak.

3.2.5

Aerasi

Aerasi merupakan istilah lain dari transfer t ransfer gas khususnya oksigen dari fase gas ke fase cair. Fungsi utama aerasi dalam pengolahan air dan air limbah adalah melarutkan oksigen ke dalam air untuk meningkatkan kadar oksigen terlarut dalam air, dalam campuran tersuspesi lumpur aktif dalam bioreactor dan melepaskan kandungan gas-gas yang terlarut dalam air, serta membantu pengadukan air. Tujuan utama transfer gas atau aerasi : 1.

Untuk mengurangi konsentrasi bahan penyebab rasa dan bau, seperti hidrogen sulfida dan beberapa senyawa organik, dengan jalan penguapan atau oksidasi.

2.

Untuk melarutkan gas ke dalam air (seperti penambahan oksigen ke dalam air tanah dan penambahan karbondioksida setelah pelunakan air).

3.

Untuk menyisihkan senyawa yang mungkin dapat meningkatkan biaya pengolahan

(misal

:

adanya

hidrogen sulfida

akan










2. Melepaskan kandungan gas-gas yang terlarut dalam air,membantu pengadukan air serta sebagai sumber kehidupan bagi bagi organisme Contoh : Pengolahan biologis secara aerobic. 3. Menurunkan konsentrasi CO2 → aggressive water → korosi pada pipa. 4. Penyisihan gas terlarut seperti CH4, H2S, dan volatile organic compounds (penyebab bau). Faktor-faktor yang mempengaruhi perpindahan oksigen : 1. Pengaruh suhu Koefisien penyerapan oksigen (Kla) meningkat seiring dengan kenaikan suhu, karena suhu dalam air akan mempengaruhi tingkat difusi, tegangan permukaan dan kekentalan air. Kemampuan difusi oksigen meningkat dengan peningkatan suhu, sedang tegangan permukaan dan kekentalan menurun seiring kenaikan suhu. (Kla)20 = (Kla)T f (20-T) (20-T) Nilai f untuk aerasi permukaan permukaan : rentang nilainya nilainya 1,012 - 1,047

2. Kejenuhan oksigen Konsentrasi jenuh oksigen dalam air tergantung pada derajat Salinitas air, suhu, tekanan parsial oksigen yang kontak dengan air. Tabel 3.4 Tekanan Uap Air yang Kontak dengan Udara










faktor ini juga mempengaruhi nilai Cs. Pengaruh factor ini dikoreksi dengan menggunakan koefisien empiric. (α) pengar uh uh tersuspensi & surfactant untuk pengaruh padatan tersuspensi dan surfactant dan (ß) untuk pengaruh perbedaan temperature. 4. Derajat turbulensi Derajat turbulensi dalam tanki aerasi akan mempengaruhi nilai α sebagai berikut : 1. Derajat tahanan liquid-film a. Turbulensi meningkatkan laju perpindahan masa oksigen karena terjadi percepatan laju pergantian permukaan bidang kontak, yang berakibat pada defisit oksigen (driving-force) tetap terjaga konstan. b. Turbulensi secara langsung meningkatkan nilai koefisien perpindahan oksigen (Kla). 2. Penyisihan Besi dan Mangan Adanya kandungan alkalinity, (HCO3)- yang cukup besar dalam air, akan menyebabkan senyawa besi atauvmangan berada dalam bentuk senyawa ferro bikarbonat, Fe(HCO3)2 atau mangano bikarbonat, Mn(HCO3)2. Mn(HCO3)2. Oleh karena bentuk CO2 bebas bebas lebih stabil daripada (HCO3)-, maka senyawa bikarbonat cenderung berubah menjadi senyawa karbonat. Fe(HCO3)2 ===> FeCO3 + CO2 + H2O Mn(HCO3)2 ===> MnCO3 + CO2 + H2O












dilakukan oksidasi dengan udara atau aerasi akan terjadi reaksi (ion) sebagai berikut: 4 Fe2+ + O2 + 10 H2O ===> 4 Fe(OH)3 + 8H+……………………………..(1) 8H+……………………………..(1) 2 Mn2+ + O2 + 2 H2O ===> 2 MnO2 + 4 H+……………………………….. H+………………………………..(2) (2) Bentuk ion besi dan mangan bervalensi memiliki kelarutan yang rendah sehingga akan dapat diendapkan. Oleh karena itu salah prinsip utama penyisihan besi dan mangan dalam air adalah dengan oksidasi dengan oksigen melalui aerasi atau menggunakan oksidator lainnya misalnya klorin atau kalium permanganate. Penyisihan besi dan mangan dalam air juga dapat dilakukan melalui proses koagulasiflokulasi, pertukaran ion atau filtrasi. 5. Operasi dan Peralatan Transfer Gas Peralatan untuk perpindahan massa dari fase gas ke fase cair ata u sebaliknya dapat dibedakan dalam beberapa jenis sesuai dengan sifat operasinya, yaitu: 1. Gravitasi (Jatuhan)










b. Packing Tower

>95% VOC

Diameter kolom maks : 3 m

>90% CO2

Beban Hidrolik : 2000 m 3/m2. Hari

>90% CO2

Kecepatan : 0.8 – 0.8 – 1.5 1.5 m3/m2/menit Kebutuhan udara 7,5 m 3/m3 air

c. Tray

Jarak rak (tray) : 30 – 30 – 75 75 cm Luas 50 – 50 – 160 160 m 2/m3. Det

Spray

70- 90% CO2

Tinggi : 1,2- 9 m

25 – 25 – 40 40 h2S

Diameter Nozzle : 2,5 – 2,5 – 4,0 4,0 cm Jarak Nozzle : 0,6 – 0,6 – 3,6 3,6 m Debit Nozzle : 5 – 5 – 10 10 L/det Luas Bak : 105 – 105 – 320 320 m 2/m3.det Tekanan Semprot : 70 kPa










3.2.6

Reservoir

Reservoir merupakan bangunan penampungan air minum sebelum dilakukan pendistribusian ke pelanggan atau masyarakat ke pelanggan/masyarakat, yang dapat ditempatkan di bawah tanah atau di atas tanah dalam bentuk menara atau tower. Bangunan reservoir umumnya diletakan di dekat jaringan distribusi pada ketinggian yang cukup untuk mengalirkan air secara baik dan merata ke seluruh daerah konsumen. Fungsi keberadaan reservoir adalah : 1. Penampungan terakhir kali air yang telah diolah dan memenuhi syarat kualitas air minum. 2. Sebagai sarana vital penyaluran air ke masyarakat dan sebagai cadangan air. 3. Sebagai

tempat

penyimpanan

kelebihan

air

agar

dapat

keseimbangan antara kebutuhan dan suplai. 4. Keperluan instalasi, seperti pencucian filter, pembubuhan alum. 5. Tempat penyimpanan air saat desifektan.

tercapai










Penempatan Reservoir : 1.

Reservoir pelayanan ditempatkan sedekat mungkin dengan pusat daerah layanan, kecuali jika keadaan tidak memungkinkan. Selain itu harus dipertimbangkan pemasangan pipa parallel.

2.

Tinggi reservoir pada sistem gravitasi ditentukan sedemikian rupa hingga tekanan minimum sesuai hasil perhitungan hidrolis di jaringan pipa distribusi adalah 15 meter. Muka air reservoir rencana diperhitungkan berdasarkan tinggi muka air minimum.

3.

Jika elevasi muka air tanah wilayah pelayanan bervariasi, maka wilayah pelayanan dapat dibagi menjadi beberapa zone wilayah pelayanan, yang dilayani masing-masing dengan satu reservoir. Masalah yang mungkin muncul untuk konstruksi reservoir yang terbuka

adalah sebagai berikut :



Kehilangan air akibat dari resapan dan penguapan.



Pembekuan (pada musim dingin / di Indonesia kemungkinannya kemungkinannya sangat










saja akan tetapi termasuk pula asam hipoklorit (HOCl) dan ion hipoklorit (OCl-), juga beberapa jenis kloramin seperti monokloramin (NH2Cl) dan dikloramin (NHCl2) termasuk di dalamnya. Klorin dapat diperoleh dari gas Cl2 atau dari garam-garam NaOCl dan Ca(OCl)2. Kloramin terbentuk karena adanya reaksi antara amoniak (NH3) baik anorganik maupun organik aminoak di dalam air dengan klorin. Bentuk desinfektan yang ditambahkan akan mempengaruhi kualitas yang didesinfeksi. Penambahan klorin dalam bentuk gas akan menyebabkan turunnya pH air, karena terjadi pembentukan asam kuat. Akan tetapi penambahan klorin dalam bentuk natrium hipoklorit hipoklorit akan akan menaikkan menaikkan alkalinitas air tersebut sehingga pH akan lebih besar. Sedangkan kalsium hipoklorit akan menaikkan pH dan kesadahan total air yang didesinfeksi. Kaporit adalah senyawa kimia ( CaOCl2 ), yg pada kadar tinggi bersifat korosif. Pada prosentase rendah bisa digunakan sebagai penjernih air, pemutih pakaian, membunuh jentik dan disinfektan. Proses penambahan klor dapat disebut dengan klorinasi. Sasaran klorinasi terhadap air minum maupun air bersih adalah














Masih ada residu klor aktif terlarut yang konsentrasinya dianggap perlu untuk pembasmi kuman-kuman.

Beberapa alasan yang menyebabkan klorin sering digunakan sebagai disinfektan adalah sebagai berikut: 1. Dapat dikemas dalam bentuk gas, larutan, dan bubuk. 2. Relatif murah. 3. Memiliki daya larut yang tinggi serta dapat larut pada kadar yang tinggi (7000mg/l). 4. Residu klorin dalam bentuk larutan tidak berbahaya bagi manusia, jika terdapat dalam kadar yang tidak berlebihan.










Berdasarkan sifatnya, pada tekanan atmosfir klorin adalah berupa gas. Oleh karena itu, untuk mengefisienkannya, klorin disimpan dalam bentuk cair dalam suatu tabung silinder bertekanan 5 sampai 10 atmosfir. Untuk melakukan klorinasi, klorin dilarutkan dalam air kemudian dimasukkan ke dalam air yang jumlahnya diatur melalui orifice flowmeter atau dosimeter yang disebut klorinator. Pemakaian kaporit atau kalsium hipoklorit untuk mengoksidasi atau menghilangkan besi dan mangan relatif sangat mudah karena kaporit berupa serbuk atau tablet yang mudah larut dalam air. Penentuan kadar klorin Dosis klor dapat bervariasi tergantung pada kualitas air, temperature dan










yang mengandung sisa klor aktif, reaksi terjadi s eketika dan warna larutan menjadi merah. Sebagai pereaksi digunakan iodida (KI) yang akan memisahkan klor tersedia bebas, monokloramin dan dikloramin, tergantung dari konsentrasi iodida yang dibubuhkan. Reaksi ini membebaskan iodin I2 yang mengoksidasi indikator DPD dan memberi warna yang lebih merah pada larutan bila konsentrasi pereaksi ditambah. Untuk mengetahui jumlah klor bebas dan klor terikat maka larutan dititrasi dengan larutan FAS (Ferro Amonium Sulfat) sampai warna merah hilang. pH larutan harus antara 6,2 sampai 6,5. Pemeriksaan klorin dalam air dengan metode DPD dianalisa dengan menggunakan alat Komparator. Yaitu berdasarkan pembandingan warna yang dihasilkan oleh zat dalam kuantitas yang tidak diketahui dengan warna yang sama yang dihasilkan oleh kuantitas yang diketahui dari zat










WATER TREATMENT PLANT

Recommend Documents