Sedimentasi Sedimentasi adalah suatu proses pemisahan suspensi secara mekanik menjadi dua bagian, yaitu slurry dan supernatant. Slurry adalah bagian dengan konsentrasi partikel terbesar, dan supernatant adalah bagian cairan yang bening. Proses ini memanfaatkan gaya gravitasi, yaitu dengan mendiamkan suspensi hingga terbentuk endapan yang terpisah dari beningan (Foust, 1980). 1980). Dalam proses pengendapan dan proses sedimentasi partikel dipisahkan dari fluida oleh gaya aksi gravitasi partikel. Pada beberapa proses, pemisahan serta sedimentasi partikel dan pengendapan bertujuan untuk memisahkan partikel dari fluida sehingga fluida bebas dari konsentrasi partikel (Geankoplis, 1993). Sedimentasi merupakan salah satu cara yang paling ekonomis untuk memisahkan padatan dari suspensi, bubur atau slurry. Rancangan peralatan sedimentasi selalu didasarkan didasa rkan pada percobaan sedimentasi pada skala yang lebih kecil. Sedimentasi merupakan peristiwa turunnya partikel padat yang semula tersebar merata dalam cairan karena adanya gaya berat, setelah terjadi pengendapan cairan jernih dapat dipisahkan dari zat padat yang menumpuk di dasar (endapan). Selama proses berlangsung terdapat tiga buah gaya, gaya, yaitu : 1.
Gaya gravitasi
Gaya ini terjadi apabila berat jenis j enis larutan lebih kecil dari berat jenis j enis partikel, sehingga partikel lain lebih cepat mengendap. Gaya ini biasa dilihat pada saat terjadi te rjadi endapan atau mulai turunnya partikel padatan menuju ke dasar tabung untuk membentuk endapan. 2.
Gaya apung atau melayang
Gaya ini terjadi jika massa jenis partikel lebih kecil dari pada massa jenis fluida yang sehingga padatan berapa pada permukaan cairan. 3.
Gaya Dorong
Gaya dorong terjadi pada saat larutan dipompakan kedalam tabung klarifier. Gaya dorong dapat juga dilihat pada saat mulai turunnya partikel padatan karena adanya gaya gravitasi, maka fluida akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan berat padatan itu sendiri.
Proses sedimentasi dapat dilakukan dengan tiga macam cara, yaitu : 1. Batch 2. Semi batch 3. Kontinu
1. Cara Batch Cara ini cocok dilakukan untuk skala laboratorium, karena sedimentasi batch paling mudah dilakukan, pengamatan penurunan ketinggian mudah. Mekanisme sedimentasi batch pada suatu silinder / tabung bisa dilihat pada gambar berikut :
Gambar 1 . Mekanisme Sedimentasi Batch Keterangan : A = cairan bening B = zona konsentrasi seragam C = zona ukuran butir tidak seragam D = zona partikel padat terendapkan
Gambar di atas menunjukkan slurry awal yang memiliki konsentrasi seragam dengan partikel padatan yang seragam di dalam tabung (zona B). Partikel mulai mengendap dan diasumsikan mencapai kecepatan maksimum dengan cepat. Zona D yang terbentuk terdiri dari partikel lebih berat sehingga lebih cepat mengendap. Pada zona transisi, fluida mengalir ke atas karena tekanan dari zona D. Zona C adalah daerah dengan distribusi ukuran yang berbeda beda dan konsentrasi tidak seragam. Zona B adalah daerah konsentrasi seragam, dengan komsentrasi dan distribusi sama dengan keadaan awal. Di atas zona B, adalah zona A yang merupakan cairan bening. Selama sedimentasi berlangsung, tinggi masing-masing zona berubah (gambar 2 b, c, d). Zona A dan D bertambah, sedang zona B berkurang. Akhirnya zona B, C dan transisi hilang, semua padatan berada di zona D. Saat ini disebut critical settling point, yaitu saat terbentuknya batas tunggal antara cairan bening dan endapan (Foust, 1980). Pada umumnya proses Sedimentasi dilakukan setelah proses Koagulasi dan Flokulasi dimana tujuannya adalah untuk memperbesar partikel padatan sehingga menjadi lebih berat dan dapat tenggelam dalam waktu lebih singkat. Setelah melewati proses destabilisasi partikel koloid melalui unit koagulasi dan unit flokulasi, selanjutnya perjalanan air akan
masuk ke dalam unit sedimentasi. Unit ini berfungsi untuk mengendapkan partikel-partikel koloid yang sudah didestabilisasi oleh unit sebelumnya. Unit ini menggunakan prinsip berat jenis. Berat jenis partikel koloid (biasanya berupa lumpur) akan lebih besar daripada berat jenis air. Dalam bak sedimentasi, akan terpisah antara air dan lumpur. Gabungan unit koagulasi, flokulasi, dan sedimentasi disebut unit aselator. Bak sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan flok-flok yang dibentuk pada proses koagulasi dan flokulasi. Agar pengendapan yang terjadi pada bak sedimentasi berjalan dengan baik, terdapat beberapa persyaratan yang harus dipenuhi menyangkut karakteristik aliran dalam bak sedimentasi yang akan dibangun. Untuk mencapai pengendapan yang baik, bentuk bak sedimentasi harus dibuat sedemikian rupa sehingga karakteristik aliran di dalam bak tersebut memiliki aliran yang laminar dan tidak mengalami aliran mati (short-circuiting). Bak sedimentasi pada umumnya terbuat dari konstruksi beton bertulang dengan bentuk bulat maupun persegi panjang. Terdapat tiga konfigurasi utama untuk bak sedimentasi, yaitu : 1. Bak persegi panjang dengan aliran horizontal 2. Bak sedimentasi dengan aliran vertikal 3. Clarifier dengan aliran vertikal
Lamella Clarifier Lamella clarifier atau increment plate settler (IPS) adalah sejenis pengendap yang dirancang untuk menghilangkan partikulat dari cairan. Tidak seperti clarifier konvensional, lamella Clarifier menggunakan serangkaian lempeng miring.
Lempeng
miring ini
menyediakan area pengendapan yang besar dan efektif untuk tapak kecil. Lempeng miring ini memiliki sudut berkisar antara 45 o-70o (J. Brock, 1998). Aliran masuk menuju clarifier, partikel padat mulai menempel di lempeng dan mulai terakumulasi di bagian bawah unit clarifier. (McKean, T, 2010) Salah satu kelebihan dari lamella clarifier dibanding clarifier lainnya adalah daerah pengendapan efektif yang besar disebabkan oleh penggunaan pelat/lempeng miring. Lamella clarifier membuat unit pengendap yang lebih kompak, biasanya hanya 65-80% area clarifier yang beroperasi, namun lamella clarifier dapat melampaui itu. Oleh karena itu sistem lamella clarifier lebih disukai. Selain itu lamella clarifier lebih ditempatkan didalam ruangan, sehingga dapat mengurangi beberapa masalah umum seperti pertumbuhan alga, penyumbatan
akibat penumpukan penumpukan dan pengendalian bau, yang terjadi saat mesin berada di luar ruangan. Operasi di dalam ruang tertutup juga memungkinkan pengendalian suhu dan kondisi tekanan yang lebih baik. Lempengan miring membuat clarifier dapat beroperasi dengan laju overflow 2 - 4 kali dari clarifier konvensional yang memungkinkan laju aliran influen lebih besar dan dengan demikian proses klarifikasi lebih efisien waktu. Lamella clarifiers juga menawarkan desain sederhana tanpa memerlukan penggunaan bahan kimia. Namun lamella clarifier kinerjanya dapat ditingkatkan dengan penambahan flokulan dan koagulan. Bahan kimia ini mengoptimalkan proses pengendapan dan menyebabkan kemurnian air yang lebih tinggi dengan memastikan semua padatan yang lebih kecil diikat dan diendapkan dengan bentuk flok-flok. ( Nicholas P., 2002). Kelebihan lain dari lamella clarifier adalah tidak adanya gerakan mekanis, atau bagian yang bergerak. Sehingga sistem tidak memerlukan masukan energi kecuali pompa influen dan memiliki kecenderungan kegagalan mekanis yang jauh lebih rendah
Cheremisinoff, Nicholas P. (2002). "Chapter 8". Handboo k of water and wastewater treatment technologies ([Online-Ausg.] ed.). Boston: Butterworth-Heinemann. McKean, T (2010). Novel application of a lamella clarifier for improved primary treatment of domestic wastewater . 73rd Annual Water Industry Engineers and Operators’ Conference. Bendigo Exhibition Centre: East Gippsland Water. Geankoplis,C.J.(1993).Transport Process and Unit Operation 3rd edition.Prantice-Hall Inc :New York
Foust, A.A., 1980, “Principles of Unit Operation”, 2nd edition, John WileyAnd Sons Inc., New York. McEwen, American Water Works Association Research Foundation, International Water Supply Association ; editor, J. Brock (1998). "5". Treatment process selection for particle removal. Denver, CO: American Water Works Association.
