kekeruhan

KajianUnitPengolahanMenggunakanMediaBerbutir denganParameterKekeruhan,TSS, SenyawaOrganikdanpH

SuprihantoNotodarmodjo,AndrianiAstuti&AnneJuliah DepartemenTeknikLingkungan,FakultasTeknik DepartemenTeknikLing kungan,FakultasTeknikSipildanPerencanaan SipildanPerencanaan InstitutTeknologiBandung Jl.Ganesha10Bandung,40132

Abstrak.Penelitianinimengujikemungkinanpenggunaaaninstalasi Abstrak.Penelitianinimengujikemungkinanpe nggunaaaninstalasi menggunakanFlokulatordanKoagulatormediabe menggunakanFlokulator danKoagulatormediaberbutirdalampengolahana rbutirdalampengolahanair ir minumdalamskalalapangan.Reaktoryangdigun minumdalamskalalapa ngan.ReaktoryangdigunakanberupapipaPVCyang akanberupapipaPVCyang diisikerikildengandiameterrata-rata2,025 diisikerikildengand iameterrata-rata2,025cm.Airbakuyangdialirk cm.Airbakuyangdialirkan an merupakanairbakuPDAMBadakSingaBandung.K merupakanairbakuPDA MBadakSingaBandung.Koagulanyangdipergunakan oagulanyangdipergunakan adalahPAC(PolyAluminiumChloride).Hasilpe adalahPAC(PolyAlumi niumChloride).Hasilpenelitianmenunjukkanbahw nelitianmenunjukkanbahwa a reaktormampumenurunkankonsentrasiorganiks reaktormampumenurunk ankonsentrasiorganiksampai3,02mg/Ldengan ampai3,02mg/Ldengan effisiensipenyisihanmencapai73,17%.Danmen effisiensipenyisihan mencapai73,17%.Danmenurunkankekeruhansampai urunkankekeruhansampai0,5 0,5 NTUdenganeffisiensimencapai96%.NilaiGtd NTUdenganeffisiensi mencapai96%.NilaiGtduntukmencapaikondisidi untukmencapaikondisidiatas atas adalah6946,yangjauhdibawahnilaiG.tdyang adalah6946,yangjauh dibawahnilaiG.tdyangbiasanyadiaplikasikanp biasanyadiaplikasikanpada ada flokulatorhidrolis.Dapatdisimpulkanbahwar flokulatorhidrolis.D apatdisimpulkanbahwareaktoryangdiujimemberi eaktoryangdiujimemberikan kan hasilyangbaik. KataKunci:flokulasi;koagulasi;mediaberbutir. Abstract.Afieldtrialofflocculationusing Abstract.Afieldtria lofflocculationusinggravelbedhasbeendone gravelbedhasbeendoneusing using PDAMsKotaBandungasthelocation.ThereactorusedaPVCpipethat consistedofanaveragediameterof2,025cmgravel.PDAMsrawwaterwas usedasthroughouttheexperiment.Ascoagulan usedasthroughoutthe experiment.Ascoagulant,PAC(PolyAlumunium t,PAC(PolyAlumunium Chloride)isused.Theresultsshowthatther Chloride)isused.The resultsshowthatthereactorcanreducetheorg eactorcanreducetheorganic anic contentdownto3,02mg/Lwiththeremovaleff contentdownto3,02m g/Lwiththeremovalefficiencyupto73,17%.And iciencyupto73,17%.Andit it alsocanreducetheturbiditydownto0,5NTU alsocanreducethetu rbiditydownto0,5NTUwithremovalefficiencyu withremovalefficiencyupto pto 96%.TheG.tdvaluewas6946,whichdownbelow 96%.TheG.tdvaluewa s6946,whichdownbelowtheaverageG.tdusedin theaverageG.tdusedin hydraulicflocculation.Overall,theflocculat hydraulicflocculation .Overall,theflocculationhasaprospecttobe ionhasaprospecttobeusedin usedin operationalscale. Keywords:coagulation;flocculation;gravelbed. 1Pendahuluan Airpermukaanmerupakansumberyangpotensialuntukmemenuhikebutuhan Airpermukaanmerupakansumberyangpotensial untukmemenuhikebutuhan airbersihbagimasyarakatkarenajumlahnyaya airbersihbagimasyar akatkarenajumlahnyayangberlimpah.Namun, ngberlimpah.Namun, kualitasnyasecaraumumlebihrendahdibanding kualitasnyasecaraumu mlebihrendahdibandingsumber-sumberairlainny sumber-sumberairlainnya a sehinggamenuntutpengolahanyangjugalebihl sehinggamenuntutpeng olahanyangjugalebihlengkap.Dalampengolahan engkap.Dalampengolahanair air

minumterutamayangberasaldariairpermukaan,menghilangkanatau minumterutamayangberasaldariairpermukaan ,menghilangkanatau menurunkanzatpadatbaiktersuspensimaupunk menurunkanzatpadatb aiktersuspensimaupunkoloidalyangmenyebabkan oloidalyangmenyebabkan kekeruhanmerupakanhalyangsangatpenting.P kekeruhanmerupakanha lyangsangatpenting.Partikelkoloidmenjadist artikelkoloidmenjadistabil abil karenabermuatanlistrikyangsamasehinggati karenabermuatanlistr ikyangsamasehinggatimbulgayatolakantarpar mbulgayatolakantarpartikel. tikel. Umumnyamuatankoloidalalamiyangberasaldar Umumnyamuatankoloida lalamiyangberasaldarimineralliatmempunyai imineralliatmempunyai muatannegatifpadakondisiyangdijumpaidialam. Dalampengolahanairminum,partikelkoloidinidisisihkandengancara Dalampengolahanairminum,partikelkoloidin idisisihkandengancara koagulasi-flokulasi.Proseskoagulasidilakuka koagulasi-flokulasi.P roseskoagulasidilakukandenganpenambahanbahan ndenganpenambahanbahan kimiasebagaikoagulan,dandilakukanpengaduk kimiasebagaikoagulan ,dandilakukanpengadukancepat,untukmembentuk ancepat,untukmembentuk flokyangdapatdiendapkan.Padaprinsipnya,p flokyangdapatdienda pkan.Padaprinsipnya,penambahankoagulanberfun enambahankoagulanberfungsi gsi untukmenetralkanmuatanpartikeldanmemperke untukmenetralkanmuat anpartikeldanmemperkecilketebalanlapisandif cilketebalanlapisandifusdi usdi sekitarpartikelsehinggamempermudahpenggabu sekitarpartikelsehin ggamempermudahpenggabunganpartikeltersebut nganpartikeltersebut menjadiagregatyanglebihbasardansecarate menjadiagregatyangl ebihbasardansecarateknisdapatdiendapkan(St knisdapatdiendapkan(Stumm& umm& Morgan,1996). 1.1ProsesKoagulasi-Flokulasi Caramendestabilkanpartikeldilakukandalamduatahap.Pertamadengan Caramendestabilkanpartikeldilakukandalamd uatahap.Pertamadengan mengurangimuatanelektrostatissehinggamenur mengurangimuatanelek trostatissehinggamenurunkannilaipotensialzet unkannilaipotensialzetadari adari koloid,prosesinilazimdisebutsebagaikoagu koloid,prosesinilaz imdisebutsebagaikoagulasi.Keduaadalahmember lasi.Keduaadalahmemberikan ikan kesempatankepadapartikeluntuksalingbertum kesempatankepadapart ikeluntuksalingbertumbukandanbergabung,cara bukandanbergabung,caraini ini dapatdilakukandengancarapengadukan,dandi dapatdilakukandengan carapengadukan,dandisebutsebagaiflokulasi. sebutsebagaiflokulasi. Penguranganmuatanelektrisdilakukandenganmenambahkankoagulanseper Penguranganmuatanelektrisdilakukandenganm enambahkankoagulanseperti ti PAC.DidalamairPACakanterdisosisimelepas PAC.DidalamairPAC akanterdisosisimelepaskankationAl3+yangakan kankationAl3+yangakan menurunkanzetapotensialdaripartikel.Sehin menurunkanzetapotens ialdaripartikel.Sehinggagayatolak-menolakan ggagayatolak-menolakantar tar partikelmenjadiberkurang,akibatnyapenambah partikelmenjadiberku rang,akibatnyapenambahangayamekanisseperti angayamekanisseperti pengadukanakanmempermudahterjadinyatumbuka pengadukanakanmemper mudahterjadinyatumbukanyangakandilanjutkan nyangakandilanjutkan denganpenggabunganpartikel-partikelyangaka denganpenggabunganpa rtikel-partikelyangakanmembentukflokyang nmembentukflokyang berukuranlebihbesar. MenurutVonSmoluchowski(Fair,etal,1968),kecepatanpenggabungandu MenurutVonSmoluchowski(Fair,etal,1968), kecepatanpenggabungandua a partikeldengandiameterberbedaakansebandin partikeldengandiamet erberbedaakansebandingdengankonsentrasipart gdengankonsentrasipartikel, ikel, gradienkecepatandanjumlahjari-jaridaripa gradienkecepatandan jumlahjari-jaridaripartikelyangbergabung. rtikelyangbergabung. ()31.6klklkidvJnndddz=+(1) Dalampersamaandiatas,Jkladalahbanyaknyatumbukan(volumeperwaktu Dalampersamaandiatas,Jkladalahbanyaknyat umbukan(volumeperwaktu), ), nkdannladalahbanyaknyapartikelkdanl,d nkdannladalahbanya knyapartikelkdanl,dkdandladalahdiameter kdandladalahdiameterpartikel partikel k danl,sertadv/dzadalahgradiengeseranyang danl,sertadv/dzada lahgradiengeseranyangdapatdigantidenganG( dapatdigantidenganG(gradien gradien kecepatan).

minumterutamayangberasaldariairpermukaan,menghilangkanatau minumterutamayangberasaldariairpermukaan ,menghilangkanatau menurunkanzatpadatbaiktersuspensimaupunk menurunkanzatpadatb aiktersuspensimaupunkoloidalyangmenyebabkan oloidalyangmenyebabkan kekeruhanmerupakanhalyangsangatpenting.P kekeruhanmerupakanha lyangsangatpenting.Partikelkoloidmenjadist artikelkoloidmenjadistabil abil karenabermuatanlistrikyangsamasehinggati karenabermuatanlistr ikyangsamasehinggatimbulgayatolakantarpar mbulgayatolakantarpartikel. tikel. Umumnyamuatankoloidalalamiyangberasaldar Umumnyamuatankoloida lalamiyangberasaldarimineralliatmempunyai imineralliatmempunyai muatannegatifpadakondisiyangdijumpaidialam. Dalampengolahanairminum,partikelkoloidinidisisihkandengancara Dalampengolahanairminum,partikelkoloidin idisisihkandengancara koagulasi-flokulasi.Proseskoagulasidilakuka koagulasi-flokulasi.P roseskoagulasidilakukandenganpenambahanbahan ndenganpenambahanbahan kimiasebagaikoagulan,dandilakukanpengaduk kimiasebagaikoagulan ,dandilakukanpengadukancepat,untukmembentuk ancepat,untukmembentuk flokyangdapatdiendapkan.Padaprinsipnya,p flokyangdapatdienda pkan.Padaprinsipnya,penambahankoagulanberfun enambahankoagulanberfungsi gsi untukmenetralkanmuatanpartikeldanmemperke untukmenetralkanmuat anpartikeldanmemperkecilketebalanlapisandif cilketebalanlapisandifusdi usdi sekitarpartikelsehinggamempermudahpenggabu sekitarpartikelsehin ggamempermudahpenggabunganpartikeltersebut nganpartikeltersebut menjadiagregatyanglebihbasardansecarate menjadiagregatyangl ebihbasardansecarateknisdapatdiendapkan(St knisdapatdiendapkan(Stumm& umm& Morgan,1996). 1.1ProsesKoagulasi-Flokulasi Caramendestabilkanpartikeldilakukandalamduatahap.Pertamadengan Caramendestabilkanpartikeldilakukandalamd uatahap.Pertamadengan mengurangimuatanelektrostatissehinggamenur mengurangimuatanelek trostatissehinggamenurunkannilaipotensialzet unkannilaipotensialzetadari adari koloid,prosesinilazimdisebutsebagaikoagu koloid,prosesinilaz imdisebutsebagaikoagulasi.Keduaadalahmember lasi.Keduaadalahmemberikan ikan kesempatankepadapartikeluntuksalingbertum kesempatankepadapart ikeluntuksalingbertumbukandanbergabung,cara bukandanbergabung,caraini ini dapatdilakukandengancarapengadukan,dandi dapatdilakukandengan carapengadukan,dandisebutsebagaiflokulasi. sebutsebagaiflokulasi. Penguranganmuatanelektrisdilakukandenganmenambahkankoagulanseper Penguranganmuatanelektrisdilakukandenganm enambahkankoagulanseperti ti PAC.DidalamairPACakanterdisosisimelepas PAC.DidalamairPAC akanterdisosisimelepaskankationAl3+yangakan kankationAl3+yangakan menurunkanzetapotensialdaripartikel.Sehin menurunkanzetapotens ialdaripartikel.Sehinggagayatolak-menolakan ggagayatolak-menolakantar tar partikelmenjadiberkurang,akibatnyapenambah partikelmenjadiberku rang,akibatnyapenambahangayamekanisseperti angayamekanisseperti pengadukanakanmempermudahterjadinyatumbuka pengadukanakanmemper mudahterjadinyatumbukanyangakandilanjutkan nyangakandilanjutkan denganpenggabunganpartikel-partikelyangaka denganpenggabunganpa rtikel-partikelyangakanmembentukflokyang nmembentukflokyang berukuranlebihbesar. MenurutVonSmoluchowski(Fair,etal,1968),kecepatanpenggabungandu MenurutVonSmoluchowski(Fair,etal,1968), kecepatanpenggabungandua a partikeldengandiameterberbedaakansebandin partikeldengandiamet erberbedaakansebandingdengankonsentrasipart gdengankonsentrasipartikel, ikel, gradienkecepatandanjumlahjari-jaridaripa gradienkecepatandan jumlahjari-jaridaripartikelyangbergabung. rtikelyangbergabung. ()31.6klklkidvJnndddz=+(1) Dalampersamaandiatas,Jkladalahbanyaknyatumbukan(volumeperwaktu Dalampersamaandiatas,Jkladalahbanyaknyat umbukan(volumeperwaktu), ), nkdannladalahbanyaknyapartikelkdanl,d nkdannladalahbanya knyapartikelkdanl,dkdandladalahdiameter kdandladalahdiameterpartikel partikel k danl,sertadv/dzadalahgradiengeseranyang danl,sertadv/dzada lahgradiengeseranyangdapatdigantidenganG( dapatdigantidenganG(gradien gradien kecepatan).

Koagulasidanflokulasiadalahprosesfisika-kimiadimanadiperlukanen Koagulasidanflokulasiadalahprosesfisika-k imiadimanadiperlukanenergi ergi danwaktuagarprosesdapatberlangsung,Camp danwaktuagarproses dapatberlangsung,CampdanSteinmengembangkan danSteinmengembangkan persamaanuntukmenghitungbesarenergidanwa persamaanuntukmenghi tungbesarenergidanwaktudengankonsepgradien ktudengankonsepgradien kecepatan(G)sebagaiberikut(Reynold,1982): ...fQghPGCC.e===(2) dimana: G=Gradienkecepatan,detik1 P=dayayangdiberikan,kgm2/dtk3,(J/detik) =viskositasabsolutzatcair,kg/m/detik C=kapasitasreaktor,m3 e=totaldayayangditimbulkanpersatuanmassacairan .=massajenisair,kg/m3 g=kecepatangravitasi,m/detik2 hf=kehilangantekananyangterjadi,m td=waktudetensi,detik Flokulasimerupakankelanjutandariproseskoagulasi,dimanamikroflok Flokulasimerupakankelanjutandariproseskoa gulasi,dimanamikroflokhasil hasil koagulasimulaimenggumpalkanpartikelmenjadi koagulasimulaimenggu mpalkanpartikelmenjadiflok-flokyangbesar flok-flokyangbesar (makroflok)dandapatdiendapkan.Prosespengg (makroflok)dandapat diendapkan.Prosespenggumpalaninitergantungda umpalaninitergantungdari ri waktudanpengadukanlambatdalamair. Flokulatoryangseringdigunakandalampengolahanairberdasarkansumbe Flokulatoryangseringdigunakandalampengola hanairberdasarkansumber r energiyangdigunakanadalah:hidrolis,pnuema energiyangdigunakan adalah:hidrolis,pnuematisdanmekanis.Secarau tisdanmekanis.Secaraumum mum flokulatorpneumatisdanmekanislebihfleksib flokulatorpneumatisd anmekanislebihfleksibeldalampowerinput.Sed eldalampowerinput.Sedangkan angkan flokulatorhidrolistidakfleksibeldalampowe flokulatorhidrolisti dakfleksibeldalampowerinput,dimanadiperluka rinput,dimanadiperlukanlahan nlahan yangluaswalaupunmempunyaikeunggulanpadas yangluaswalaupunmem punyaikeunggulanpadasisiyanglain.Kriteriad isiyanglain.Kriteriadesain esain untukmasingmasingjenisflokulator masingjenisflokulatordisajikandalamtabel1. disajikandalamtabel1.Energiinputdari Energiinputdari masing-masingjenisflokulatordihitungdengan masing-masingjenisfl okulatordihitungdenganrumusyangberbeda.Harg rumusyangberbeda.Harga a gradienkecepatanmempunyaijangkauanyangham gradienkecepatanmemp unyaijangkauanyanghampirsama,antara20 pirsama,antara20 70/ detik.Kecepatanaliranbervariasiantara0,52,5fps.Tekananudarayang dibutuhkanuntukflokulatorpneumatisantara5075psi. Jenis Flokulator Energiinput (hp;kw) G (detik-1) Td (menit)

v (fps) P (psi) Hidrolis Pneumatis

Mekanis P=Q.gh P=81,5xQa Log[(h+34)/34] P=½CD.Av3 20 50 20 75

20-75 10 60 -

15-20 0,51,5 1

12,5 - 50 75

-

Sumber:Fair,etal(1968):ASCE,AWWA,(1990);danKawamura,(1991)

Tabel1Kriteriadesainyangumumdigunakandalamrancanganflokulator.

dimana: P=energiyangdibutuhkan,hp;kw Q=debit,m3/dtk .=massajenisair,kg/m3 g=kecepatangrafitasi,m/dt2 h=kehilangantekan,m Qa=debitudara,m/dtk CD=koefisiendrag A=luaspengaduk,m2 v=kecepatanaliran,m/dtk Padaumumnyaflokulasihidrolismempunyaikekurangandalamhal fleksibilitaspengaturanhfyangdiperlukansebagaienergiuntukproses.Selain itupadaflokulatorhidrolis,perbedaankecepatanaliranyangterjadipadabagia n tepidantengahreaktorsangatbesar,sehinggaseringkaliflokyangterjadipeca h kembali.Notodarmodjoetal(1998)telahmenelitikemungkinanpenggunaan aliranmelaluikerikilsebagaimediauntukflokulatordenganhasilyangsangat baik.Armundito(2000)menelitilebihjauhkemungkinanpenggunaanmedia kerikilsebagaiflokulatordanmemperolehhasilbahwaukuranbutirkerikil tidakberpengaruhsecaranyatabagipembentukanflok. Tujuandaritulisaniniadalahmenyajikanhasilujicobainstalasipengolahanai r minumyangmenggunakanteknologialternatifdalambentukclarifier.Clarifier merupakanpenggabunganprosesflokulasidansedimentasiflokdalamsuatu reaktor.Dalamunitflokulasialiranmelaluikerikildigunakansebagaimedia untukmenghasilkanflok.UjidilakukandiPDAMKotaBandung. 1.2HidrolikaAliranMelaluiMediaBerbutir PerhitunganheadlossdenganpersamaanKozenyyangdikembangkandari persamaanDarcyuntukaliranlamineradalahsebagaiberikut: ()223..16. dfkvnhLgnd..-.. =.. .. (3) dimana: k=koefisienkozeny,takberdimensi v=kekentalankinetik(m2/dtk) n=porositas

vd=kecepatanDarcy(m/dtk) .=faktorsperisitas,takberdimensi d=dimeterkerikilrata-rata(m) L=panjangmediadimanaairmengalir(m)

g=kecepatangrapitasi(m/dtk2) SedangkanjikabilanganReynoldNRe>10,makapersamaannyamenjadi(Bear danVerruijtdariNotodarmodjo,1998): 2.0,55. ddfvvhLgfgf.=+(4) dimanafmerupakanporositasefektif. 2MetodologiPenelitian PenelitiandilakukandiPDAMKotaBandungSedangkanpemeriksaankualitas airdilakukandilaboratoriumPenelitianDepartemenTeknikLingkunganITB. 2.1InstalasidanBahanyangDigunakan 2.1.1Instalasi

KoagulatorberupakerikildalamsebuahpipaPVC0,2msepanjang3myang diletakkanvertikal.Darikoagulatoralirandibagimenjadiduamenujudua flokulatoryangmasing-masingberupapipaPVC0,2mdenganpanjang1,5m yangberisikerikil(Gambar14).Sedimentasimerupakansuatusistemup-flow padapipaPVC0,3msepanjang1,5m,dimanaarahaliranberasaldaribawah menujukeatasFilteryangdigunakanterdiridariduabuahpipaPVC0,3m setinggi1,5myangberisikerikilsetebal20cmsebagaimediapenyanggadan diatasnyaberisipasirsetebal70cm. Untukmengetahuikehilangantekandipasangpiezometeryangterbuatdari selangplastikdengandiameter4mm.Untukpembacaanmukaairdalam piezometer,ujungbebasdaripoezometerditempelkanpadapapanyang dilengkapikertasgrafik.Airbakudialirkandaritangkipenampunganmenuju koagulator.SebelummasukkoagulatorPACdiinjeksikandenganbantuan dossingpump. 2.1.2AirBaku AirbakudiambillangsungdariairbakuPDAMKotaBandungdiJl.Badak Singa.AirtersebutmerupakanpencampurandariairSungaiCikapundung (200-600L/dtk)danairSungaiCisangkuy(1300L/dtk).Karenaairbaku merupakanairpermukaan,makakualitasnyaberubah-ubah.

No ParameterAnalisa Satuan Baku Mutu Air Bersih Hasil Analisa Metode

FISIKA

1 2 3 4 5 6 7 8 Bau JumlahZatpadat Terlarut(TDS) Kekeruhan Rasa Suhu Warna ZatPadatTersuspensi

- mg/L

NTU - oC TCU mg/L - 1000 5 - Udara +3oC 15 50 Tidakberbau 154 120,6 Tidakberasa 26 87,5koloid 0,27 Organoleptik Gravimetri Turbidity Visual Termometer Kolorimeter Gravimetri

KIMIA

A.KIMIAANORGANIK

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Besi(Fe) Kesadahan(CaCO3) Klorida(Cl) Mangan(Mn) Natrium(Na) PH Sulfat(SO4) Kalium(K) Kalsium(Ca)

MBAS COD mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L - mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 0,3 500 250 0,1 - 6,5-9,0 400 - - 200 10 9,0 73,3 12,61 0,36 11,88 7,29

3,58 3,57 22,77 0,524 17,56 Spektrometri Titrimetri Titrimetri Spektrometri Flamephotometri Elektrometri Spektrometri Flamephotometri Titrimetri Spektrometri Titrimetri

B.KIMIAORGANIK

1 ZatOrganik(KMnO4)

10 37,21 Titrimetri

LAIN-LAIN

1 2 3 4 Karbondioksida(CO2) total Karbondioksida(CO2) agresif Logamberat(kualitatif) Bikarbonat(HCO3) mg/L mg/L - mg/L - - - - 8,8 5,8 negatif 114,6 Titrimetri Titrimetri - Titrimetri BakumutumengacukepadaPPNo.82tahun2001

Sumber:HasilPengukuran Tabel2KualitasairbakuPDAMBadakSingaBandungbulanSeptember 2002. Padagambar1terlihatbahwapadamusimkemaraukekeruhancenderunglebih rendahdanlebihstabildibandingkandenganmusimhujanyangjatuhpada bulanseptembersampaimaret.Sedangkantabel2menyajikanhasilanalisa terhadapairbakuPDAMBadakSingaBandung.Hampirsemuaparametertelah memenuhistandarbakumutuairbersih,kecualiuntukparameterkekeruhan,zat organik,kadarBesisertaMangan.

050100150200250300WaktuKekeruhan(NTU) Gambar1FluktuasikekeruhanairbakuPDAMBadakSinga. 2.1.3Media

Mediayangdigunakanadalahmediakerikilyangmempunyaikarakteristik sebagaiberikut: -porositas=0,5 -bentuk=angular -sphericity=0,78 -faktorbentuk=7,7 -diameterrata-rata=2,025cm 2.1.4Koagulan KoagulanyangdigunakanpadapenelitianiniadalahPolyAlumuniumChloride (PAC)teknis.Dosiskoagulanyangdibutuhkanditentukandenganmelakukan percobaanjar-test.Daripercobaantersebutdidapatdosiskoagulanoptimum untukpengolahanairbakuPDAMadalah15mg/L. 2.2ProsedurPenelitian Airbakudipompamenujubakpenampungansementara.Daribakiniair dialirkanmenujukoagulatormelaluipipa.Padapipatersebutdiinjeksikan koagulandenganbantuandossingpump.Darikoagulatorairdialikanke Clarifieryangdidalamnyaterdapatflokulator.Pengolahanterakhirdilakukan olehfiltersebelumakhirnyaairhasilpengolahandapatdiambil. Samplingdilakukanpadabeberapatitik,yaitu:

a.Titiksatu:sebelumairmasukreaktor,padabakpengumpulairbaku PDAM. b.Titikdua:padaoutletclarifierreaktor1 c.Titiktiga:outletclarifierreaktor2 d.Titikempat:outletfilter1 e.Titiklima:outletfilter2 Pengambilansampeldilakukandenganmenggunakanbotolairmineralukuran 600mLyangsebelumnyatelahdibersihkan.Pengambilansampeldan pengukuranparameterdilakukansecaraduplo.Pengamatankehilangantekan atauhead-lossdilakukanmelaluipiezometer. Padapenelitianinidilakukanvariasidebituntukmengetahuisejauhmana reaktormasihdapatbekerjadenganbaik.Debityangdipergunakanadalah0,05 L/dtk,0,1L/dtk,dan0,15L/dtk.Variasidebitdiperlukankarenadebitmenuju reaktorakanmempengaruhivariabeldalampersamaan(1)dan(2)secara langsung.Debitakanmempengaruhikecepatanaliranantarporiyangakan mempengaruhiheadloss(kehilangantekan),sepertiterlihatdalampersamaan (3)dan(4).Kehilangantekan(hf)akanmempengaruhidayayangterdisipasi(P) yangdigunakandalammempercepatprosesflokulasi(Tabel1).Kecepatanyang terlalutinggijugaakanmembuatflokpecahakibatgayageseryangberlebih. Selainitukecepatanakanmempengaruhiwaktudetensiyangdiperlukanoleh prosesflokulasi.Sebagaisuatuproses,koagulasijugadipengaruhiolehwaktu. Parameteryangdiamatidalampenelitianiniadalahkekeruhan,TSS,kandungan organikdanpH. 020406080100120AirBakuOutletClarifierOutletFilterUnit%TSSDebit0,1L/dtkDebi t0,15L/dtkDebit0,18L/dtk Gambar2GrafikpenyisihanTSSpadaberbagaivariasidebit.

3HasildanPembahasan 3.1PenurunanKekeruhan,TSS,ZatOrganikdanpH

Darigambar2terlihateffisiensiPenyisihanTSStelahmencapailebihdari 89,9%padaoutletclarifier.Hasilinimununjukanbahwasebagianbesarflok telahterendapkandiclarifiersehinggabebanpengolahanfiltermenjadi berkurangdanfilterdapatberoperasidalamjangkawaktuyanglebihlama sebelumakhirnyaharusdibackwash.Effisiensiinibisamenjadisangattinggi karenapadaclarifierterbentukselimutlumpur(sludgeblanket)yangterjadi akibatflokyangterjadimelayangkarenaterjadikeseimbangankecepatan pengendapandengankecepatanalirankeatas.Keberadaanselimutlumpur mengakibatkanterjadinyakontakfiltrasiyangmampumenyaringflok-flokyang berukurankecilsehinggatidakterbawaaliran. 020406080100120AirBakuOutletClarifierOutletFilterUnit%KekeruhanDebit0,1L/d tkDebit0,15L/dtkDebit0,18L/dtk Gambar3Grafikpenyisihankekeruhanpadaberbagaivariasidebit. Kualitasairhasilolahanpadadebit0,1L/dtkdan0,15L/dtkmenunjukkanhasil yangbaik,yaitumasing-masing0,5NTUdan0,2NTU.Nilaiinidibawah standarkualitasairminum5NTU.Penyisihankekeruhantertinggiterjadipada debit0,15L/dtk,karenanilaiGpadaflokulatordebitinimerupakanyang tertinggidibandingkannilaiGpadadebit-debitlainnya,yaitu21/dtk.Penyisiha n organikpadaoutletclarifiermencapaipenyisihan73%(2,995mg/L).Nilaiini telahmemenuhibakumutuairbersihgolonganAberdasarkanPeraturan PemerintahNo.20tahun1990yaitukurangdari10mg/L. PadaoutletclarifierterjadipenurunanpH.pHkembalimeningkatsetelah melaluifilter.pHpadoutletfilterberkisarantara7,1sampai7,5,dannilai tersebuttelahmemenuhisyaratairbersihgolonganA.

020406080100120AirbakuOutletClarifierOutletFilterUnit%OrganikDebit0,1L/dt kDebit0,15L/dtkDebit0,18L/dtk Gambar4Grafikpenyisihanzatorganikpadaberbagaivariasidebit.

889092949698100102AirbakuOutletClarifierOutletFilterUnit%pHDebit0,1L/dtkDe bit0,15L/dtkDebit0,18L/dtk Gambar5GrafikfluktuasipHpadaberbagaivariasidebit. 3.2FluktuasiKekeruhan,TSS,ZatOrganikdanpHpadaOutlet ClarifierterhadapWaktu 3.2.1Debit0,05L/dtk

Gambar6menunjukankenaikankekeruhanpadaawalwaktuoperasi.Halini terjadikarenapadawaktutersebutselimutlumpurbelumterbentuksehingga flok-flokyangberukurankecilmasihterbawaalirandanmeningkatkannilai kekeruhan.Setelahdelapanjamterjadipenurunankekeruhan,haliniterjadi karenaselimutlumpurtelahterbentukdanberfungsisebagaifilterkontakyang menyaringflok-flokberukurankecilsehinggatidakterbawaaliran.

01020304050600.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0Waktu(Jam) %terhadapairbakuKekeruhanReaktor1TSSReaktor1KekeruhanReaktor2TSSReaktor2 Gambar6FluktuasikekeruhandanpHterhadapwaktupadaoutletclarifier padadebit0,05L/dtk. 0246810120.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0Waktu(jam) NilaiOrganikReaktor1pHReaktor1OrganikReaktor2pHReaktor2 Gambar7FluktuasizatorganikdanpHterhadapwaktupadaoutletclarifier padadebit0,05L/dtk. SepertihalnyapadakekeruhanpadaparameterTSSpunterjadifenomenayang sama.PadaClarifier1terjadikecenderunganpeningkatankonsentrasiTSSdi awalwaktuoperasidanmengalamipuncaksetelah7,5sampai9jam,dan setelahitumengalamipenurunanyangcukupdrastis.PadaClarifier2 konsentrasiTSScenderungkonstandiawalwaktuoperasitapikemudian mengalamipenurunansetelah8jam.Padagambar7terlihatpadadebit0,05 L/dtk,sekitar5jamawalprosespengolahan,terjadipertambahanjumlahzat organikpadaeffluenclarifierdalamjumlahyangrelatifkecil.Zatorganik effluentclarifierbertambahsecaracepatdanpuncaknyasekitarjamke7. kandunganzatorganikeffluenclarifiermenurundanmulaistabilkembalipada TextBox:xkekeruhan=31%airbaku St.devkekeruhan=9,65 xTSS=28%airbaku St.devTSS=9,84 TextBox:xorganik=5,96 St.devorganik=1,89 xpH=7,04 St.devpH=o,25

jamke-9sampaijamke-10yangmencapai4,8mg/L.Effisiensipenurunanzat organikketikakondisistabilmencapai77,91%. 3.2.2Debit0,1L/dtk Penurunankekeruhanmulaiterlihatsetelah7jampadaClarifier1dansetelah6 jampadaClarifier2.Haliniterjadikarenapadaclarifierterjadialirankeata s (up-flow)yangberlawanandenganarahpengendapan.Halinimenyebabkan terjaditumbukanantaraflok-flokyangakanmengendapdenganflok-flokkecil yangterbawaaliran,sehinggamengakibatkanterbentuknyaselimutlumpur yangakansemakintebalseiringdenganberjalannyawaktu. -5051015202530350.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.0Waktu(jam) %TerhadapAirBakuKekeruahanReaktor1TSSReaktor1KekeruhanReaktor2TSSReaktor2

Gambar8FluktuasikekeruhandanTSSpadaoutletclarifierpadadebit0,1 L/dtk. 01234567890.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.0Waktu(Jam) NilaiOrganikReaktor1pHReaktor1OrganikReaktor2pHReaktor2 Gambar9FluktuasikandunganzatorganikdanpHpadaoutletclarifierpada debit0,1L/dtk. TextBox:xorganik=4,71 St.devorganik=1,04 xpH=7,11 St.devpH=1,21 TextBox:xkekeruhan=12%airbaku St.devkekeruhan=8,44 xTSS=12%airbaku St.devTSS=8,83

KenaikanTSSterjadiselama6sampai6,5jampertamadandiikutidengan penurunanTSSsetelahnya.Gambar8menggambarkanbahwaselimutlumpur telahterbentukdenganmantapsetelah6sampai6,5jam,sehinggaiadapat menyaringflok-flokkecilsehinggatidakterbawaalirandanmenurunkan konsentrasiTSSpadaoutletclarifier. Padadebit0,1L/dtkterjadipenurunanzatorganikdenganefisiensi74%sampai 84%.Padapenurunanorganiktidakterjadifluktuasisepertihalnyapada kekeruhandanTSS.Sebagianbesarorganiktelahikutterkoagulasidan mengendapbersama-samaflokditangkisedimentasi.Organikyangtidak tersisihkanumumnyaberbentukterlarutsehinggatetapberadadalamairkarena tidakterflokulasi.denganwaktu,pHmemilikikecenderunganuntukmenurun, walaupunpenurunannyasedikitdankemudianberangsurkonstan.Haliniterjadi karenapenambahanPACmenurunkanpHlarutan,sampaiterjadipencampuran yangsempurnadariairdidalamreaktor. 3.2.3Debit0,15L/dtk Kenaikankekeruhanterjadisampai2,5jamdanmengalamipenurunansetelah itu.WaktuPenurunanatauwaktuterbentuknyakestabilanselimutlumpurpada debitinilebihcepatdibandingkanpadadebit-debitsebelumnyasebabuntuk debityanglebihbesarwaktudetensinyalebihsingkatdanhidraulikloadingnya lebihbesar.Semakinbanyakflokyangterbawamakasemakincepat terbentuknyaselimutlumpur,sehinggafilterkontakyangdapatmenyaringflok ringandapatlebihcepatberfungsi. 0510152025300' 15' 30' 45' 60' 90' 120' 150' 180' 210' 240' 270' 300' 330' 360' 390' Waktu(menit) %terhadapAirBakuKekeruhanReaktor1TSSReaktor1KekeruhanReaktor2TSSReaktor2 Gambar10FluktuasikekeruhandanTSSterhadapwaktupadaoutletclarifier padadebit0,15L/dtk. TextBox:xkekeruhan=11%airbaku St.devkekeruhan=6,06 xTSS=15%airbaku St.devTSS=8,66

Darigambar11terlihat,padadebit0,15L/dtkkandunganzatorganikpada effluenclarifiercenderungmeningkatsampaidengansekitarjamke-3.Setelah itukandunganzatorganikeffluenmulaimencapaikestabilanyangmencapai 6,538mg/L.Effisiensipenyisihanzatorganikyangterjadidiclarifiermencapai 64,88%. 01234567890.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0Waktu(Jam) NilaiOrganikReaktor1pHReaktor1OrganikReaktor2pHReaktor2 Gambar11FluktuasizatorganikdanpHterhadapwaktupadaoutletclarifier padadebit0,15L/dtk. -1.00.01.02.03.04.05.06.00.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.0Wakt u%TerhadapAirBakuKekeruhanFilter1KekeruhanFilter2TSSFilter1TSSFilter2 Gambar12FluktuasikekeruhandanTSSterhadapwaktupadaoutletfilter padadebit0,1L/dtk. Padagambar10terlihatbahwakekeruhaneffluenmeningkatsecaragradual sampait=150menit,selanjutnyarelatifkonstan.Kekeruhanyangrendahpada TextBox:xkekeruhan=2,71%airbaku St.devkekeruhan=0,6 xTSS=0,33%airbaku St.devTSS=1,33 TextBox:xorganik=6,18 St.devorganik=1,16 xpH=6,28 St.devpH=1,16

saat-saatawaldidugaberasaldariairdidalamreaktoryangterolahsehari sebelumnya,kemudianterendapkanselamareaktortidakbekerja. PadaGambar11terlihatpadadebit0,15L/dtk,pHcenderungmenurunsampai sekitarjamke-3dansetelahitupHmulaistabilyaitumencapaisekitar5,37. JikadibandingkandenganpHairbaku,yaitu7,58makapadadebit0,15L/dtk, prosespengolahandiclarifiermenyebabkanpenurunanpHyangrelatifbesar. Dalamgrafiktidakterjadifluktuasiataupeningkatankadarorganiksepertipada kekeruhan,karenazatorganiktidakterendapkanpadasaatrekatortidakbekerja, sepertihalnyapadakekeruhan. 3.3FluktuasiKekeruhan,TSS,ZatOrganikdanpHpadaOutlet FilterterhadapWaktupadaDebit0,1L/dtk Hasilanalisiskualitaspadaoutletfiltermemperlihatkannilaikekeruhanyang sangatbaik,yaitudibawah0,7NTU.Nilaiinijauhdbawahstandarbakumutu yangditetapkanuntukairminumyaitu5NTU.Berbedadenganhasilpada Clarifieryangberfluktuasi,darigambar12terlihatnilaikekeruhanyangstabil yaituberkisar0,3NTUsampai0,7NTU.Initerjadikarenafiltermampu menyaringdenganbaikpartikel-partikelyangterbawaaliran. 0123456780.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.0Waktu(Jam) NilaiOrganikReaktor1pHreaktor1OrganikReaktor2pHReaktor2 Gambar13FluktuasizatorganikdanpHterhadapwaktupadaoutletfilter padadebit0,1L/dtk. Sepertihalnyakekeruhan,TSSpunsangatstabilpadakisaran0sampai1mg/L. Halinimenunjukanhampirseluruhsuspendedsoliddapatdisisihkanolehfilter. Suspendedsolidtersebuttertahandibukaanmediafiltrasiatauterendapkan dipermukaanmediapenyaring,sehinggatidakterbawaaliran.Partikeltersebut TextBox:xorganik=2,94 St.devorganik=0,31 xpH=7,02 St.devpH=0,16

akanterakumulasidalamfiltersampaisuatuwaktudimanakeberadaannya menyebabkanheadlossyangsangattinggidifilter,sehinggafilterharusdi backwash. Padagambar13terlihatpadadebit0,1L/dtk,zatorganikeffluenfilter meningkatdanmencapaipuncaksekitarjamke-4.setelahitukandunganzat organikcenderungmencapaikestabilansampaiakhirnyamencapaikandungan sebesar2,958mg/L.Effisiensipenyisihanzatorganikyangterjadisampai denganprosespengolahandifiltermencapai85,41%.Darigambartersebutjuga terlihat,pHeffluenfiltercenderungmengalamipenurunandancenderungstabil setelahjamke-6yangmencapaipHsebesar6,79.selamaprosespengolahan sampaidenganprosesfiltrasiterjadipenurunanpHdari7,62sampai6,79. No Parameter Satuan AirBaku AirOlahan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

ZatpadatTerlarut(TDS) Kekeruhan Warna Zatpadattersuspensi Besi(Fe) Kesadahan(CaCO3) Klorida(Cl) Mangan(Mn) Sulfat(SO4) Kalsium Kalium(K) MBAS CO2agresif CO2total Bikarbonat(HCO3) ZatOrganik(KMnO4) COD LogamBerat mg/L skalaNTU skalaTCU mg/L mg/L mgL mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L - 154 120,6 87,5 0,27 9 73.3 12.61 0.36 3.58 22.77 3.57 0.524 5.8 8.8 114.6 37.21 17.56 negatif 280 0,33 5 0,12 0.151 146.6

112.87 0.036 12.91 3.8 38.36 0.082 0 26.5 5.67 5.16 3.49 negatif

Sumber:HasilPengukuran Tabel3Perbandinganairbakudanairolahaninstalasi. 3.4KualitasAirHasilOlahan

Tabel3menyajikandatakualitasairhasilolahaninstalasiyangberasaldari outletfiltrasidibandingakandenganairbaku.Darihasiltersebut,diketahui prosespengolahandiinstalasidapatmeyingkirkanbeberapakontaminandalam airbakusepertizatpadatterlarut(TDS),zatpadattersuspensi(TSS),besi, mangan,kalsium,MBAS,CO2agresif,CO2total,bikarbonatdanZatOrganik.

3.5NilaiGdanGtd Gmerupakansatuanyangberbandinglurusdenganbanyaknyatumbukan sehinggasemakinbesarGberartisemakinbanyaktumbukanyangterjadidan semakinbesarukuranflokyangterbentuk,dankarenaukuranyangbesarberarti kecepatanpengendapanyanglebihbesar,makaflokflokpadadebitinilebih mudahtersisihkan. PadaTabel3dapatdilihathargaGpadadebit0,05L/dtkuntukunitkoagulasi adalah77,1/dtk,danuntukunitflokulasiadalah5,9/dtk.Nilaiinijauhdibawah nilaiGyangdianjurkanbaikolehReynold(1982)danRich(1961).Menurut ReynoldnilaiGuntukflokulasiadalah20/dtksampai50/dtksedangkan menurutRichnilaiGadalah20/dtksampai70/dtk.Untukhargakehilangan tekanyangmakinbesar,hargaGtdjugasemakinbesar.Inikarenakecepatan alirannyajugamakinbesardansemakinbanyaktumbukanpartikel-partikel koloidyangtelahterdestabilisasi,sehinggapembentukkanflok-floknyasemakin baik. Debit (L/dtk) Unit g (m/dtk2) hl(m) Q(m3/dtk) v(m2/dtk) V (m3) G (dtk-1) td (dtk) Gxtd 0,05 Koagulasi 9,8 0,5 0,00005 8,77.10-7 0,047

77,1 940 72454

Flokulasi1 9,8 0,003 0,000025 8,77.10-7 0,024 5,9 480 5672

Flokulasi2 9,8 0,003 0,000025 8,77.10-7 0,024 5,9 480 5672

Sedimentasi1 9,8 0,003 0,000025 8,77.10-7 0,165

2,2 6640 14961

Sedimentasi2 9,8 0,003 0,000025 8,77.10-7 0,165 2,2 6640 14961 0,1 Koagulasi 9,8 0,47 0,0001 8,77.10-7 0,047 105,7 470 49672

Flokulasi1 9,8 0,008 0,00005 8,77.10-7 0,024

13,6 240 6549

Flokulasi2 9,8 0,009 0,00005 8,77.10-7 0,024 14,5 240 6946

Sedimentasi1 9,8 0,003 0,00005 8,77.10-7 0,165 3,2 3320 10579

Sedimentasi2 9,8 0,003 0,00005 8,77.10-7 0,165

3,2 3320 10579 0,15 Koagulasi 9,8 0,57 0,00015 8,77.10-7 0,047 142,5 313 44616

Flokulasi1 9,8 0,0125 0,000075 8,77.10-7 0,024 20,9 160 6684

Flokulasi2 9,8 0,013 0,000075 8,77.10-7 0,024

21,3 160 6816

Sedimentasi1 9,8 0,0025 0,000075 8,77.10-7 0,165 3,6 2214 7888

Sedimentasi2 9,8 0,004 0,000075 8,77.10-7 0,165 4,5 2214 9977

Sumber:HasilPerhitungan Tabel4NilaiGdanGtdreaktor. HargaGtduntukKoagulatoradalah44616sampai72454.Sedangkanuntuk Flokulatoradalah5672sampai6816literaturuntukmencapaikondisioptimum pembentukanflok.NilaiGtdyangbiasadigunakanadalah12000hingga 150000.WalaupunnilaiGtdtidakmemenuhisyarattapiflokulatortelah

menghasilkanflok-flokyangbaikdanmudahmengendap.Aliranmelaluimedia kerikilyangberliku-likumemberikesempatanyanglebihbesarbagikoloidkoloiduntuksalingkontakmembentukflok.Dibandingkandenganflokulator konvensional,hargaGtdflokulatordenganmediaberbutiriniternyatatidak harusmemenuhisyaratpadaTabel4.

Gambar14InstalasiMediaBerbutirSkala1:20. TextBox:0,3m

TextBox:0,3m TextBox:3m

4Kesimpulan Ujicobareaktorclarifieryangberbasispadaaliranmelaluimediaberbutir menunjukkanhasilyangbaik,denganmemenuhistandarbakumutu.Pada Clarifierterbentuksludgeblanketyangdapatmenyaringflok-flokyang berukurankecilsehinggatidakterbawaaliran,sehinggakualitaseffluentnya menjadilebihbaik. NilaiGtdyangrendahmenunjukanbahwareaktorlebihefisiendarisegiwaktu kontakdanenergiyangdigunakan. Darihasilpenelitianskalalapanganinidapatdisimpulkanbahwainstalasi denganmediaberbutirsebagaikoagulatordanflokulatormenunjukankinerja yangbaikdanberpeluanguntukdiaplikasikanpadapengolahanairminum. UcapanTerimaKasih PenelitianinisebagiandibiayaiolehHibahBersaing,u:SPKPenelitianHibah BersaingNo.024/P21PT/2001tanggal15maret2001,untukitupenulis mengucapkanterimakasihyangsebesar-besarnyakepadaDep.Pendidikan NasionalRIatasbantuannya. DaftarPustaka 1.Armundito,Erik,FlokulasiMelaluiMediaBerbutir,TugasAkhir DepartemenTeknikLingkunganITB,Bandung(2000). 2.ASCE,AWWA,WaterTreatmentPlantDesign,SecondEdition, McGraw-HillInc.,NewYork(1990). 3.Fair,G.M.,Geyer,J.C.&Okun,D.A,WaterandWastewater Engineering,Vol.2.,JohnWiley&SonsInc.,NewYork(1968). 4.Kawamura,Susumu,IntegratedDesignofWaterTreatmentFacilities, JohnWiley&SonsInc.,Canada(1991). 5.Notodarmodjo,Suprihanto&Satyanegara,DonnyR.,KoagulasiFlokulasidalamMediaBerbutirdalamSistemAliranTertutup,Jurnal TeknikSipil,Vol.5No.4,JurusanTeknikSipilITB,Bandung(1998). 6.Reynold,T.D.,UnitOperationandProcessesinEnvironmental Engineering,TexasA&MUniversity,Texas.,USA(1982). 7.Rich,L.G.,UnitOperationofSanitaryEngineering,JohnWiley&Sons Inc.,NewYork(1961). 8.Stumm,W.G.&Morgan,J.J.,AquaticChemistry,SecondEdition,John Wiley&SonsInc.,Singapore(1996).