BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
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).
Sedimentasi (pengendapan) merupakan salah satu cara pemisahan padatan yang tersuspensi dalam suatu cairan dimana akan terjadi peristiwa turunya partikel – partikel padat yang semula tersebar atau tersuspensi dalam cairan karena adanya gaya berat atau gaya grafitasi, tetapi selama proses sedimentasi ini berlangsung, terdapat tiga gaya yang berpengaruh yaitu gaya grafitasi, gaya apung dan gaya dorong (Warren. L. Mc cabe, dkk, 1993).
Proses sedimentasi dalam industri kimia banyak digunakan ,misalnya pada proses pembuatan kertas dimana slurry berupa bubur selulose yang akan dipisahkan menjadi pulp dan air, proses penjernihan air (water treatment),dan proses pemisahan buangan nira yang akan diolah menjadi gula.
Water treatment adalah sebuah system yang difungsikan untuk memperoleh air dari kualitas air baku (influent) yang kurang bagus agar mendapatkan kualitas air pengolahan (effluent) standar yang diinginkan/ditentukan atau siap untuk dikonsumsi. Water treatment merupakan bagian dari unit utilitas yang sangat vital, yaitu sebagai unit yang berfungsi dalam pengolahan air yang digunakan untuk mendukung kegiatan dari produksi itu sendiri.
1.2. RUMUSAN MASALAH
Apa pengertian sedimentasi?
Bagaimana proses sedimentasi terjadi?
Bagaimana proses sedimentasi pada proses pengolahan air bersih?
1.3. TUJUAN
Mengetahui tentang sedimentasi
Memahami proses sedimentasi
Memahami proses sedimentasi pada pengolahan air bersih
BAB II
ISI
2.1. PENGERTIAN SEDIMENTASI
Sedimentasi adalah salah satu operasi pemisahan campuran padatan dan cairan (slurry) menjadi cairan beningan dan sludge (slurry yang lebih pekat konsentrasinya),
Pemisahan dapat berlangsung karena adanya gaya gravitasi yang terjadi pada butiran tersebut. Proses sedimentasi dalam industry kimia banyak digunakan ,misalnya pada proses pembuatan kertas dimana slurry berupa bubur selulose yang akan dipisahkan menjadi pulp dan air, proses penjernihan air (water treatment),dan proeses pemisahan buangan nira yang akan diolah menjadi gula.
Proses sedimentasi dalam dunia industry dilakukan secara sinambung dengan menggunakan alat yang dikenal dengan nama thickener, sedangkan untuk skala laboratorium dilakukan secara batch. Data-data yang diperoleh dari prinsip sedimentasi secara batch dapat digunakan untuk proses yang sinambung.
Di industry aplikasi sedimentasi banyak digunakan, antara lain :
Pada unit pemisahan , misalnya untuk mengambil senyawa magnesium dari air laut
Untuk memisahkan bahan buangan dari bahan yang akan diolah, misalnya pada pabrik gula
Pengolahan air sungai menjadi boiler feed water.
Proses pemisahan padatan berdasarkan ukurannya dalam clarifier dengan prinsip perbedaan terminal velocity.
2.2. PROSES SEDIMENTASI
Proses sedimentasi dapat dilakukan dengan tiga macam cara, yaitu :
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 :
Gambar1 .MekanismeSedimentasiBatch
Keterangan :
A = cairanbening
B = zonakonsentrasiseragam
C = zonaukuranbutirtidakseragam
D = zonapartikelpadatterendapkan
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 keatas 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 konsentrasi dan distribusi sama dengan keadaan awal. Di atas zona B, adalah zonaA 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).
2. Cara Semi-Batch
Pada sedimentasi semi-batch ,hanya ada cairan keluar saja, atau cairan masuk saja. Jadi, kemungkinan yang ada bisa berupa slurry yang masuk atau beningan yang keluar.Mekanisme sedimentasi semi-batch bisa dilihat pada gambar berikut :
Gambar 2.Mekanisme Sedimentasi Semi-Batch
Keterangan :
A = cairan bening
B = zona konsentrasi seragam
C = zona ukuran butir tidak seragam
D = zona partikel padat terendapkan
3. Cara Kontinyu
Pada cara ini, ada cairan slurry yang masuk dan beningan yang dikeluarkan secara kontinyu. Saat steady state, ketinggian tiap zona akan konstan. Mekanisme sedimentasi kontinyu bisa dilihat pada gambar berikut :
Gambar 3.Mekanisme Sedimentasi Kontinyu
Keterangan :
A = cairan bening
B = zona konsentrasi seragam
C = zona ukuran butir tidak seragam
D = zona partikel padat terendapkan
Kecepatan sedimentasi didefinisikan sebagai laju pengurangan atau penurunan ketinggian daerah batas antara slurry (endapan) dan supernatant (beningan) pada suhu seragam untuk mencegah pergeseran fluida karena konveksi (Brown, 1950).
Pada keadaan awal, konsentrasi slurry seragam di seluruh bagian tabung. Kecepatan sedimentasi konstan, terlihat pada grafik hubungan antara ZL dan θL membentuk garis lurus untuk periode awal (dZ/dt=V=konstan ). Periode ini disebut free settling, dimana padatan bergerak turun hanya karena gaya gravitasi. Kecepatan yang konstan ini disebabkan oleh konsentrasi di lapisan batas yang relative masih kecil, sehingga pengaruh gaya tarik-menarik antar partikel, gaya gesek dan gaya tumbukan antar partikel dapat diabaikan. Partikel yang berukuran besar akan turun lebih cepat, menyebabkan tekanan keatas oleh cairan bertambah, sehingga mengurangi kecepatan turunnya padatan yang lebih besar. Hal ini membuat kecepatan penurunan semua partikel (baik yang kecil maupun yang besar) relative sama atau konstan.
Semakin banyak partikel yang mengendap, konsentrasi menjadi tidak seragam dengan bagian bawah slurry menjadi lebihpekat. Konsentrasi pada bagian batas bertambah, gerak partikel semakin sukar dan kecepatan turunnya partikel berkurang. Kondisi ini disebut hindered settling.
Kondisi free settling dan hindered settling dapat diamati pada grafik hubungan antara ZL dan θL. Dimana untuk kondisi free settling ditunjukkan saat grafik masih berupa garis lurus, sedangkan saat grafik mulai melengkung merupakan kondisi hindered settling.
2.3. PROSES OPERASI UNIT SEDIMENTASI
Proses pengendapan partikel suspensi di dalam air dimulai dari masuknya air ke kolam pengendapan melalui bagian inlet dan disebarkan menuju ruang pengendapan. Penempatan baffle atau adukan di belakang inlet diperlukan untuk meredam enerji aliran dan menyebarkan aliran serta memperkecil ruang tak berguna dalam kolam.
Selanjutnya di ruang pengendapan terjadi pemisahan partikel suspensi yang terdapat di dalam air. Partikel-partikel suspensi akan mengendap dan terkumpul di daerah kantong lumpur, sedang airnya mengalir menuju ke bagian outlet melalui suatu sistem peluapan, sehingga hanya air lapis atas saja yang masuk ke dalam saluran outlet untuk dibawa ke proses selanjutnya. Endapan/lumpur yang terkumpul di dalam kantong lumpur ditarik menuju ke bagian pengeluaran lumpur dengan menggunakan sebuah scrapper/garuk dan selanjutnya dikeluarkan dengan pompa lumpur dibawa menuju ke tempat pemrosesan lumpur. Scrapper digerakkan dengan sangat perlahan untuk menjaga agar lumpur yang sudah mengendap tidak terusik dan melayang lagi. Scrapper biasanya berupa sebuah plat atau rangka gerak yang dilengkapi dengan sudu-sudu penggaruk dan digerakkan dengan motor listrik atau dapat pula digerakkan secara manual dengan menggunakan kayuh (Kamulyan, 1997).
2.3. SEDIMENTASI PADA PROSES PENGOLAHAN AIR BERSIH
Jenis Pengolahan Air Bersih
Jenis pengolahan air bersih secara umum:
1. Penjernihan : bertujuan menurunkan kekeruhan, Fe dan Mn
2. Pelunakan : bertujuan menurunkan kesadahan air
3. Desinfeksi : bertujuan membunuh bakteri pathogen
Jenis proses pengolahan air bersih:
1. Secara fisika : tidak ada penambahan zat kimia (aditif), contoh: pengendapan,filtrasi, adsorpsi, dll.
2. Secara kimiawi : penambahan bahan kimia sehingga terjadi reaksi kimia.
Contoh penyisihan logam berat, pelunakan, netralisasi, klorinasi, ozonisasi, UV, dsb.
3. Secara biolog : memanfaatkan aktivitas mikroorganisme. Contoh saringan pasir lambat.
Penjernihan Air
1. Karakteristik tipikal air permukaan di indonesia adalah masalah kekeruhan, yang berfluktuasi tergantung musim. Sehingga sasaran utama adalah "jernih".
2. Rangkaian proses penjernihan tergantung dari:
Suspensi koloidal :
1. Stabil sehingga sulit diendapkan
2. Ukuran 10-3 – 10-6 mm, memiliki kecepatan mengendap sekitar 1 mm/jam sampai 1 mm/tahun
Non koloidal :
1. Tidak stabil sehingga mudah diendapkan
2. Siap untuk mengendap
3. Proses penjernihan air akan melibatkan unit-unit operasi dan proses berdasarkan sifat fisik dan kimia dari koloid
Konfigurasi Penjernihan Air
1. Koloid dengan kekeruhan tinggi :
conditioning koagulasi + flukolasi sedimentasi filtrasi distribusi desinfeksi
2. Koloid dengan kekeruhan sedang atau rendah :
conditioning koagulasi + flokulasi filtrasi distribusi desinfeksi
3. Koloid dengan kekeruhan rendah :
conditioning saringan pasir lambat desinfeksi
4. Non koloid :
Filtrasi langsung (direct filtration)
Pengendapan langsung (direct sedimentation)
Kombinasi filtrasi dan sedimentasi
Proses Pengolahan Air Bersih
Tahapan – tahapan proses pengolahan air bersih :
1. Air yang berasal dari mata air atau tempat penampungan air disalurkan ke dalam pipa – pipa.
2. Pada tahap pertama air tersebut akan mengalami proses koagulasi dan flokulasi.
3. Kemudian air akan dicampur dengan zat – zat kimia seperti klorin, kapur / tawas dan aluminium.
4. Setelah itu air akan disedimentasi.
5. Setelah disedimentasi air akan di filtrasi.
Dan tahap terakhir adalah air akan mengalami disinfeksi sebelum akhirnya disimpan di tempat penyimpanan.
Penjernih air
1. Tawas
Berfungsi untuk memisahkan dan mengendapkan kotoran dalam air. Lama pengendapan berkisar antara 12 jam. Fungsi tawas hanya untuk pengendapan bukan untuk membunuh kuman.
2. Kaporit
Berfungsi untuk membunuh bakteri, virus dan mikroba juga untuk menaikan Ph air. Tidak digunakan untuk pengendapan karena prosesnya lama.
3. Batu Gamping
Untuk pengendapan, prosesnya berlangsung sekitar 24 jam. Berfungsi juga untuk menaikan Ph air, namun tidak berfungsi untuk membunuh bakteri, virus, dan mikroba.
4. Arang Batok Kelapa
Berfungsi untuk menjernihkan, menghilangkan ystem rasa tidak enak dalam air.
Unit – Unit Pengolahan
1. Aerasi
Aerasi adalah proses dimana gas dibebaskan atau dilepaskan dari air atau diserap atau dilarutkan. Di dalam pengolahan air minum, aerasi merupakan salah satu pengolahan pendahuluan (preliminary treatment) yang tujuannya adalah meningkatkan kadar oksigen, sehingga dapat mencegah terjadinya proses ysteme. Proses ini juga bertujuan untuk mengurangi kandungan H2S, Fe, Mn, dan CO2 bebas dan detergen yang terdapat pada air baku.
2. Prasedimentasi
Prasedimentasi adalah proses pengendapan secara gravitasi untuk memisahkan benda – benda tersuspensi yang terdiri dari pasir kasar, pasir halus, dan lumpur yang sangat halus dari air baku. Proses ini sangat efektif untuk air baku dengan kekeruhan tinggi.
3. Koagulasi
Koagulasi adalah proses dimana partikel koloid didestabilkan dan dinetralkan muatan listriknya. Karena partikel koloid adalah partikel yang bermuatan listrik ysteme yang sangat stabil. Produk yang digunakan untuk netralisasi disebut koagulan. Koagulan yang paling umum digunakan adalah Aluminium Sulfat Al2(SO4)3 atau sering dikenal sebagai tawas dan reaksinya adalah :
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2
4. Flokulasi
Flokulasi adalah proses pembentukan partikel flok hasil penggabungan partikel – partikel kecil dengan cara pengadukan. Produk yang ditambahkan dalam proses ini disebut flokulan. Flokulan dapat mempercepat laju reaksi atau dapat meningkatkan mutu partikel flok yang terbentuk, sehingga lebih padat dan tidak mudah pecah. Flokulen dapat diklasifikasikan berdasarkan asalnya yaitu secara buatan atau alami, muatan listriknya yaitu ystem, kationik, atau non yste, serta anorganik atau ystem. Efektivitas proses flokulasi ini sangat tergantung dari efektivitas proses koagulasi.
5. Sedimentasi
Partikel flok yang semakin besar volume dan beratnya akan diendapakan secara gravitasi pada bak sedimentasi. Di sini juga dialkukan pembubuhan polimer.
6. Filtrasi
Proses ini bertujuan untuk menghilangkan kotoran – kotoran yang masih terkandung dalam air dan bertujuan untuk meningkatkan kualitas air agar air yang dihasilkan tidak mengandung bakteri (sterile) dan rasa serta aroma air. Partikel tersuspensi dan partikel koloid yang tidak dapat dipisahkan pada proses sebelumnya dan akan dipisahkan dengan proses penyaringan. Yaitu proses penyaringan dengan media granular, yang umumnya adalah pasir untuk single media, serta pasir dan antrasit untuk dual media. Pemisahan partikel ini terjadi karena kombinasi proses fisis dan kimiawi. Beberapa ystem yang mempengaruhi pemisahan partikel pada proses ini adalah :
Penyaringan yang terjadi pada permukaan filter bed.
Sedimentasi yang terjadi dalam filter bed
Kontak antara partikel flokulen dengan permukaan butir pasir atau dengan permukaan partikel flokulen yang telah terdeposit.
Absorbsi.
Koagulasi di dalam filter bed.
Aktivitas biologis yang tergantung dari pada konsentrasi partikel ystem yang ada dlam air.
7. Desinfeksi
Desinfeksi bertujuan untuk memenuhi persyaratan bakteriologi air minum, yaitu bebas dari bakteri pathogen. Desinfektan yang umum digunakan adalah gas Cloor dengan waktu kontak minimum 20 – 30 menit dengan sisa Chloor 0,05 – 0,2 mg/L. Waktu kontak dan sisa Chloor sangat dipengaruhi oleh kadar ystem di dalam air. Jika menggunakan ozone, maka untuk menghasilkan kadar sisa yang sama dibutuhkan waktu kontak hanya kurang lebih 5 menit.
8. Reservoir
Air yang sudah di desinfeksi dimasukkan dalam ystem air (systeme) kemudian didistribusikan ke pelanggan.
Pendistribusian Air
Air yang telah diolah siap untuk didistribusikan kepada para pemakai.
Sarana yang digunakan biasanya menggunakan perpipaan, dikenal sebagai jaringan distribusi air minum.
1. Selama perjalanannya dari reservoirpenampung air, sampai ke keran air di pelangggan, kualitas air harus tetap terjaga. Biasanya dilakukan pengecekan sisa khlordi titik dalam jaringan, agar dijamin tidak ada bakteri ysteme yang masuk selama perjalanannya.
2. Air yang dialirkan oleh jaringan distribusi ini harus dijamin kuantitasnya, tidak boleh terlalu banyak hilang akibat kebocoran. Kebocoran air yang ideal tidak lebih dari 15%. Namun di Indonesia, kebocoran air bisa mencapai 40-45%, bahkan lebih.
3. Air di konsumen juga hendaknya dijamin masih mempunyai tekanan air. Minimum tekanan air di keran konsumen seharusnya adalah 10 m-kolom air. Untuk mencapai nilai tersebut, biasanya dibutuhkan bantuan pompa atau menara air, kecuali konsumen terletak ysteme lebih rendah dari reservoir distribusi air dari ystem penyediaan air tersebut.
BAB III
PENUTUP
3.1. KESIMPULAN
Sedimentasi adalah salah satu operasi pemisahan campuran padatan dan cairan (slurry) menjadi cairan beningan dan sludge (slurry yang lebih pekat konsentrasinya).
Proses sedimentasi dapat dilakukan dengan tiga macam cara, yaitu : cara batch, semibatch dan kontinyu.
Proses pengolahan air bersih terdiri dari beberapa tahap, yaitu koagulasi dan flokulasi, penambahan zat kimia, sedimentasi, filtrasi, desinfeksi. Pegolahan air di Indonesia belum maksimal, hal ini bisa dilihat dari banyaknya warga yang masih suit mendapatkan air bersih.
3.2. SARAN
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2007. Bab 5 Unit Sedimentasi.http://oc.its.ac.id/ambilfile.php?idp=1406. Sitasi 6 Oktober 2012.
Hanum, Farida. 2002. Proses Pengolahan Air Sungai untuk Keperluan Air Minum. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/1845/1/kimia-farida.pdf. Sitasi 6 Oktober 2012.
Kamulyan, Budi. 1997. Teknik Penyehatan (Bagian A1:Teknik Pengolahan Air). Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.
Rahadi, Aprian Eka. 2010. Kualitas Air pada Proses Pengolahan Air Minum di Instalasi Pengolahan Air Minum Lippo Cikarang.
http://www.ftsl.itb.ac.id/kk/rekayasa_air_dan_limbah_cair/wp-content/uploads/2010/11/pi-w1-aprian-eka-rahadi-15305088.pdf. Sitasi 6 Oktober 2012
http://bulekbasandiang.wordpress.com/2009/03/26/pengolahan-air-minum-2/ Sitasi 6 Oktober 2012
http://bulekbasandiang.wordpress.com/2009/03/26/pengolahan-air-minum-2/ Sitasi 6 Oktober 2012
http://bhupalaka.files.wordpress.com/2010/12/sedimentasi.pdf Sitasi 6 Oktober 2012http://adekbacatulisbagi.wordpress.com/2012/06/23/sedimentasi/ Sitasi 6 Oktober 2012
http://heru024.wordpress.com/2009/02/12/10/
http://wezadzzz.wordpress.com/2011/06/26/teknik-pengolahan-air-sedimentasi/
http://bulekbasandiang.wordpress.com/2009/03/26/pengolahan-air-minum-2/
