MAKALAH DESAIN PENGOLAHAN FISIKA-KIMIA I
DESINFEKSI
DISUSUN OLEH :
Nama : 1. Elga Malvianie 2. Rahmi Juwita Putri Putr i
JURUSAN
25-2009-004 25-2009-018
TEKNIK LINGK UNGAN
FAK ULTAS TEKNIK SIPIL DAN PER ENCANAAN ENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL BANDUNG 2012
BAB I PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Air minum adalah kebutuhan utama dalam kehidupan manusia yang memerlukan kualitas yang sehat dan kuantitas yang cukup serta kontinu. Sampai saat ini masih ditemui berbagai masalah di beberapa perkotaan dan pedesaan terutama belum terpenuhinya persyaratan kualitas air minum yang didistribusikan kepada masyarakat sehingga menyebabkan penyelenggaraan pengembangan sistem penyediaan air minum (SPAM) terkendala dalam jangkauan dan kualitas pelayanan air minum kepada masyarakat. Untuk mengatasi permasalahan kualitas dan kuantitas air minum yang timbul saat ini diperlukan suatu proses pengolahan terlebih dahulu dalam unit produksi sistem penyediaan air minum. Unit produksi sistem penyediaan air minum berfungsi untuk mengolah air baku menjadi air minum. Untuk mencapai kualitas air yang sesuai dengan standar kualitas air minum tersebut, air baku diolah dengan proses pemisahan partikel kasar, proses pemisahan tersuspensi, proses pemisahan terlarut, proses netralisasi, dan proses desinfeksi. Dalam makalah ini akan dijelaskan mengenai unit pengolahan dengan proses desinfeksi. Proses desinfeksi ini bertujuan untuk menyisihkan bakteri-bakteri patogen penyebab penyakit yang kebanyakan terdapat di dalam badan air. Proses desinfeksi dilakukan dengan cara menambahkan suatu senyawa kimia yang biasa disebut sebagai desinfektan. desinfektan yang digunakan dapat berbentuk serbuk, larutan, maupun gas. adapun jenis-jenis desinfektan yang biasa digunakan adalah larutan kaporit, gas khlor, gas ozon, gelombang mikro, maupun ultraviolet. pada makalah ini proses desinfeksi yang akan digunakan adalah proses klorinasi, dimana proses ini dilakukan dengan pembubuhan senyawa klor, dalam hal ini adalah penginjeksian gas klor ke dalam saluran pipa air bersih.
BAB II GAMBAR AN UMUM DESINFEKSI
2.1 Desinfeksi
Desinfeksi adalah usaha untuk mematikan mikroorganisme yang masih tersisa dalam proses, terutama ditujukan kepada yang patogen, misalnya mikroba E. coli. Bahan desinfeksi tersebut disebut sebagai desinfektan dan biasanya desinfektan kimia berupa kaporit, bromine klorida, gas klor,gas iod, ozon dan kalium permanganat. Desinfektan yang sering digunakan adalah kaporit, gas klor dan sinar ultra violet. Syarat-syarat Desinfektan :
Dapat mematikan semua organisme patogen dlm air
Dapat membunuh kuman yg dimaksud dlm waktu singkat
Ekonomis dan dapat dilaksanakan dengan mudah dalam operasinya
Air tidak boleh menjadi toksik setelah didesinfeksi
Dosis diperhitungkan agar mempunyai residu atau cadangan untuk mengatasi adanya kontaminasi dalam air
Fungsi desinfeksi dalam proses pengolahan air minum adalah untuk :
Menghilangkan bau
Mematikan alga
Mengoksidasi Fe (II) menjadi Fe (III) shg konsentrasinya di air turun
Mengoksidasi Mn
Mengoksidasi H2S menjadi H2SO4
Mengoksidasi nitrit menjadi nitrat
Mengoksidasi amonia menjadi senyawa amin Dosis klor adalah jumlah klor yang ditambahkan pada air untuk menghasilkan residu
spesifik pada akhir waktu kontak. Hasil sisa (residu) adalah dosis dikurangi kebutuhan klor yang digunakan oleh komponen dan materi organik yang ada dalam air.
2.2 Proses Desinfeksi dan Desinfektan yang digunakan
Chlorinasi adalah suatu cara mendesinfeksi air atau membunuh kuman didalam air dengan mempergunakan senyawa khlor. Senyawa khlor adalah satudesinfektan yang paling banyak di gunakan dalam pengolahan air minum dan air buangan. Senyawanya ada yang
berbentuk gas, ada juga cair dan adapula yang berbentuk padat. Senyawa khlor lebih banyak dipergunakan dibandingkan denganunsur-unsur kimia lain karena mudah didapat dan murah harganya, serta dayadesinfeksi tahan sampai beberapa jam setelah pembubuhan, dapat memecahkanmolekul organik. Disamping sebagai desinfektan, khlor juga sering digunakan untuk oksidator, mengurangi bau dan rasa dan lain-lain. Senyawa klor dapat mematikan mikroorganisme dalam air karena oksigen yang terbebaskan bersenyawa asam hipoklorus mengoksidasi beberapa bagian yang penting dari sel-sel bakteri sehingga rusak. Teori lain menyatakan bahwa proses pembunuhan bakteri oleh senyawa klor, selain oleh oksigen bebas juga disebabkan oleh pengaruh langsung senyawa klor yang bereaksi dengan protoplasma. Beberapa percobaan menyebutkan bahwa kematian mikoorganisme disebabkan reaksi kimia antara asam hipoklorus dengan enzim pada sel bakteri sehingga metabolismenya terganggu. Senyawa klor yang sering digunakan sebagai desinfektan adalah hipoklorit dari kalsium dan natrium, kloro amin, klor dioksida, dan senyawa kompleks dari klor. Setelah filtrasi air pada prinsipnya sudah memenuhi standar kualitas. Tetapi untuk keperluan penyimpanan dan untuk menghindari kontaminasi air dari mikroorganisme perlu dilakukan desinfeksi. Desinfektan yang umum digunakan adalah dengan klorinasi, walaupun ada cara lain seperti ozon atau dengan UV, namun cara tersebut jarang digunakan. Klorin, di air minum selain dipakai untuk desinfektan juga dapat dipakai untuk : y
Mengendalikan keberadaan mikroorganisme dan
y
sebagai oksidan Sebagai oksidan, klorin dapat digunakan untuk :
Mengoksidai Fe dan Mn
Menghilangkan rasa yang tidak enak di air
Menghilangkan warna di air
Dan menghilangkan ammonia nitrogen
Karena adanya fungsi ini, maka untuk kondisi tertentu klorinasi dapat dibubuhkan sebelum proses pengolahan. Dengan demikian untuk keperluan pengolahan dapt dilakukan preklorinasi. Sedangkan untuk keperluan desinfeksi pembubuhan dilakukan di lokasi reservoir sebagai post chlorinasi.
Senyawa klor dalam air akan bereaksi dengan senyawa organik maupun anorganik tertentu membentuk senyawa baru. Beberapa bagian klor yg akan tersisa disebut dengan sisa klor. Pada mulanya sisa klor merupakan klor terikat, selanjutnya jika dosis klor ditambah maka sisa klor terikat akan semakin besar, dan pada suatu ketika tercapai kondisi ³break point chlorination´. Penambahan dosis klor setelah titik ini akan menjadi sisa klor yang sebanding dengan penambahan klor. Keuntungan dicapainya
Break
Poin Chlorination yaitu :
Senyawa ammonium teroksidasi sempurna Mematikan Mencegah
Break
bakteri pathogen secara sempurna
pertumbuhan lumut
Poin Chlorination bertujuan untuk membunuh mikroba pathogen dan
menyediakan sisa klor untuk keamanan sampai ke konsumen. Sifat-sifat gas klor: 1) Dalam keadaan gas berwarna kuning kehijau-hijauan 2) Dalam keadaan cair berwarna batu a mbar 3) Perbandingan berat: 4) Gas chlor 2,48x lebih berat dari udara 5) Chlor cair 1,44x lebih berat dari air 6) Chlor cair : terlihat jernih 7) Mudah menguap 8) Daya larut gas chlor: 0,7293 gr/100 gr H2O pada 20 oC 9) CC dan 1 atm 10) Gas Chlor menyebabkan rasa µ¶pedas¶¶ pada kulit selaput lendir 11) Memerlukan ketelitian dalam penangannya, dibanding kaporit karena bersifat gas.
Proses Klorinasi
Proses klorinasi dapat terjadi sebagai berikut : 1. Penambahan klor pada air yang mengandung senyawa nitrogen akan membentuk senyawa klor amin yang disebut klor terikat. Pembentukan klor terikat ini bergantun pada pH. Pada pH normal,klor terikat (NCl 3) tidak akan terbentuk kecuali jika break point telah terlampaui NH3 + HOCl NH2Cl + H2O NH2Cl + HOCl
NHCl2 + H2O
NHCl2 + HOCl
NCl3 + H2O
2. Pada air yang bebas senyawa organik akan terbentuk klor bebas yaitu asam hipoklorus -
(HOCl) dan ion hipoklorit (OCl ), yang berfungsi dalam proses desinfeksi. Cl2 +H2O
HOCl + H + + Cl-
HOCl H+ +OClKondisi optimum untuk proses desinfeksi adalah jika hanya terdapat HOCl. Adanya -
OCl akan kurang menguntungkan. Kondisi optimum ini dapat tercapai pada pH < 5.
Sistem Penyimpanan dan Pembubuhan Gas Klorin
Umumnya dipasaran klorin tersedia dalam bentuk tabung bertekanan yang mengandung fraksi gas
maupun cair, dalam bentuk natrium hipoklorit dan kalsium
hipoklorit. Gas klorin berbiaya rendah tetapi dalam transportasi gas klorin membebankan beberapa perlengkapan dari kecelakaan serius sampai membutuhkan beberapa utilitas untuk mengubah menjadi natrium hipoklorit agar dapat mencegah kecelakaan pada daerah dengan kepadatan berpenduduk tinggi. Klorin hidrous di pasaran tersedia dlm container: silinder 150lb, silinder 1 ton, truk tangki 15-17 ton dan tangki railroad 16-90 ton. Klorin dibubuhkan dengan pembubuhan gas dari bagian atas tabung, dan mengurangi tekanan di atas cairan menyebabkan penguapan dari zat cair dan memberikan tambahan gas. Laju pembubuhan maksimum dengan metode ini adalah 40 lb/hari untuk tabung ukuran 150lb dan 400lb/hari untuk tabung ukuran 1 ton.
Sistem Pemeliharaan Klorinasi
Sistem pemeliharaan klorinasi dibagi dua, yaitu: 1. Pemeliharaan Rutin Ruang lingkupnya : a. Pemeriksaan
kondisi
dan
kebersihan
peralatan
penyiapan,penyimpanan
dan
pembubuhan bahan kimia b. Pemeriksaan sistem pembubuhan bahan kimia terhadap keutuhannya, tidak terdapat kebocoran, pada bejana, perpipaan dan katup c. Pemeriksaan dan pembersihan bagian dalam s ecara rutin sbg langkah operasi d. Pemeriksaan dan pembersihan bagian luar dan pengeringan karat e. Terhadap peralatan pembubuhan f. Terhadap hub-hub antara peralatan yg satu dgn lainnya g. Pembersihan bejana penyimpanan dan pembubuhan.
2. Pemeliharaan berkala: Menjaga agar dosis pembubuhan kaporit dapat terlaksana secara tepat, memelihara peralatan/perlengkapan yg digunakan senantiasa bersih & siap pakai, mengendalikan pemakaian bhn agr tidak t¶buang sia-sia & mengatur cara penyimpanan bhn agr aman. Ruang lingkup:
Perbaikan sistem pembubuhan bhn kimia kaporit sehingga tidak terjadi pd bejana, perpipaan & katup dengan mengganti suku cadang yang dibutuhkan
Perbaikan pd bagian luar sistem perpipaan pembubuhan yg mengalami karat.
2.3 Skema Operasional
Sumber : http://aryansah.files.wordpress.com
CARA PEMBUBUHAN GAS CHLOR Langsung diinjeksikan ke pipa-pipa air yang mau didesinfeksikan dengan bantuan pompa.
CARA PENDOSISAN GAS CHLOR Cara pendosisan gas chlor sama dengan kaporit, begitu pula cara pemeriksaannya.
PENGAMANAN PERTAMA BILA ADA KEBOCORAN UNTUK TABUNGTABUNG GAS: Tambahkan/ditutupi dengan kapur pd tempat bocor atau semprot dengan air tabung tersebut.
2.4 Kriteria Desain
Klorinasi dengan cara di injeksikan
Larutan chlor : 5%
Dosis pembubuhan : 3.7 mg/L Ca(Ocl) 2
Berat jenis kaporit : 0.88 kg/L
Sisa chlor setelah 30 menit : 0.8 mg/L , yang direncanakan 0.5 mg/L
Bak yang direncanakan 3 buah dengan cara bergantian setiap 12 jam, setiap operasi bak yang digunakan 2 buah.
Bentuk bak lingkaran
pompa boster : 75%
tekanan pompa pembubuh : 15m
direncanakan h : 1.5 m
2.5 Komponen
Unit
Desinfeksi
Sumber : http://cancoute-perpus.blogspot.com
2.6 R eaksi
Rekasi yang terjadi saat awal pembubuhan klor: NH3+ HOCl NH2Cl (monokloramin) + H2O NH2Cl + HOCl NHCl2(dikloramin) + H2O NHCl2+ HOCl NCl3(nitrogen triklorida) + H2O
2.7 R umus yang digunakan
Di mana : N = jumlah patogen pada waktu t N0= jumlah patogen pada t = 0 C = konsentrasi disinfektan, mg/l t = waktu, menit k = koefisien kematian spesifik, (mg/l)-1menit±1 n = koefisien pengenceran
BAB III STUDI KAS US DESAIN INSTALASI PENGOLAHAN AI R PDAM IBU KOTA KECAMATAN PR AMBANAN KAB UPATEN KLATEN
3.1 Analisa Kualitas Air Baku
Kualitas air baku dari sumur dalam I, II, dan III bervariasi, sebagian besar parameter kualitas air baku masih di bawah batas syarat kualitas air bersih, kecuali untuk parameter bau, kekeruhan, warna, besi (Fe), dan mangan (Mn). Adanya bau amis dan tingginya parameter warna disebabkan oleh kandungan besi dan mangan pada air sumur dalam. Air pada daerah ini mengandung besi yang cukup tinggi karena kondisi geologi dan geohidrologi lokasi IPA terletak di lereng Gunung Merapi, yang merupakan salah satu gunung vulkanik di Pulau Jawa. Dapat diketahui efisiensi penurunan masing-masing parameter, yaitu efisiensi penurunan kekeruhan sebesar 95,73% (23,9 NTU menjadi 1,02 NTU), efisiensi penurunan warna sebesar 98,11% (159 TCU menjadi 3 TCU), efisiensi penurunan besi sebesar 94,64% (3,36 mg/L menjadi 0,18 mg/L), efisiensi penurunan mangan sebesar 63,79% (0,58 mg/L menjadi 0,21 mg/L). Dengan melihat besarnya efisiensi penurunan parameter tersebut, maka IPA PDAM Kabupaten Klaten IKK Prambanan sangat efektif dalam pengolahan air bersih. Sehingga, dapat dihitung besarnya efisiensi tiap unit, yaitu efisiensi unit aerasi sebesar 40%, efisiensi unit koagulasi sebesar 6,67%, efisiensi unit flokulasi sebesar 14,29%, efisiensi unit sedimentasi sebesar 25%, dan efisiensi unit filtrasi sebesar 77,78%. Dari hasil perhitungan, dapat dilihat bahwa sebagian besar Fe+3 t ersisih pada unit filtrasi.
3.2 Sumber Air Baku
Air baku diambil menggunakan pompa submersible dari sumur dalam I dan II yang masing-masing kapasitasnya adalah 10 L/detik. Kedua sumur dala m ini tenaga penggeraknya adalah PLN. Untuk sementara, sumur dalam III tidak digunakan karena adanya kerusakan genset. Daya pompa sumur dalam I adalah 9,88 kW dan daya sumur dalam II adalah 10,88 kW. Daya yang tersedia sebesar 13 kW sehingga air dari sumur dalam dapat naik ke aerator.
3.3 Debit Air
Kapasitas pompa pengambilan air baku adalah 20 L/detik (masing-masing adalah 10 L/detik). Berdasarkan data PDAM Klaten IKK Prambanan bulan Agustus 2004, debit air ratarata yang masuk ke IPA hanya sebesar 15,2 L/detik, dengan perincian pompa sumur dalam I sebesar 8,5 L/detik dan pompa sumur dalam II sebesar 6,7 L/detik. Adanya penurunan kapasitas pompa ini disebabkan oleh efisiensi pompa yang berkurang akibat usia pompa. Kedua pompa di sumur dalam I dan II digunakan mulai tahun 1984 sampai sekarang, dan belum pernah mengalami pergantian.
3.4 Proses Desinfeksi dalam IPAM
Desinfektan yang digunakan adalah kaporit. Kaporit berfungsi untuk membunuh bakteri dan protozoa yang berbahaya di air serta menghambat pertumbuhan lumut. Standar kaporit yang digunakan di lapangan adalah 20 mL/15 menit, berat jenis kaporit = 0,86 kg/L. Dari perhitungan, didapatkan konsentrasi kaporit yang dibubuhkan adalah 1,26 mg/L dan kebutuhan larutan kaporit adalah 7,84 L/minggu. Di lapangan menggunakan 25,81 L larutan kaporit per minggu. Sehingga terjadi pemborosan sebesar 17,97 L atau 69,62%. Pembubuhan PAC dan kaporit dilakukan dengan kran manual. Sehingga dosis pembubuhan kaporit dan PAC tidak stabil akibat tekanan pada kran. Ketidakstabilan ini cenderung menyebabkan pemborosan larutan kaporit.
Kontrol terhadap pembubuhan dilakukan secara manual tiap selang waktu tertentu, namun kadang yang terjadi di lapangan, kontrol jarang dilakukan oleh operator. Sehingga setiap harinya dosis pembubuhan kaporit dan koagulan menunjukkan besar yang berbeda dan hasil pengolahan yang tidak stabil. Namun, kualitas efluen air bersih telah memenuhi standar. Melihat kondisi tersebut, disarankan untuk menggunakan pompa dosing (dosing pump) dalam pembubuhan desinfektan dan koagulan atau pelaksanaan monitoring pembubuhan secara rutin untuk menjaga aliran kran pembubuh konstan.
BAB IV KESIMPULAN
Proses desinfeksi merupakan suatu proses pengolahan air minum yang digunakan untuk menyisihkan mikroorganisme dalam air, khususnya bakteri pathogen. Proses desinfeksi dapat dilakukan secara kimia dan fisika. Proses desinfeksi kimia dilakukan dengan pembubuhan senyawa kimia yang biasa disebut dengan desinfektan, sedangkan proses desinfeksi fisika dilakukan dengan menggunakan sinar ultra violet dan gelombang makro. Ada beberapa jenis desinfektan kimiawi, diantaranya adalah kaporit, gas klor dan gas ozon. Proses desinfeksi yang dibahas dalam makalah ini ada proses dengan klorinasi, yaitu dengan penambahan klor. Senyawa klor yang digunakan adalah gas klor. Pr oses pembubuhan gas klor dilakukan dengan cara injeksi, dimana gas klor disuntikkan ke pipa saluran air b ersih sebelum didistribusikan ke masyarakat. Setelah dilakukan klorinasi, seanjutnya dilakukan proses pengecekan. Hal ini dimaksudkan untuk memeriksa kadar sisa klor yang terdapat di dalam air bersih apakah kadar sisa klor tersebut masih sama dengan sisa klor di saluran pipa sebelum distribusi. Apabila kadar klor telah menurun, maka perlu dilakukan klorinasi kembali di pipa distribusi.
DAFTAR PUSTAKA 1. http://eprints.undip.ac.id/524/1/hal_78-85__Nur_Fajri_Arifiani_dkk_.pdf 2. http://www.waterandhealth.org/drinkingwater/wp.html 3. Joko,T.
2010.
³Unit
Produksi
Minum´.Yogyakarta:Graha Ilmu 4. http://cancoute-perpus.blogspot.com 5. http://aryansah.files.wordpress.com
dalam
Sistem
Penyediaan
Air
