D. Pengolaha Pengolahan n Limbah Limbah Secara Secara Fisika Fisika
Merupakan pemisahan material pengotor hasil buangan yang kasat mata ataupunn yang berukuran besar menggunakan perlakuan fisik. Pengolahan limbah secara fisika dibedakan berdasarkan. 1. Pembersihan Pembersihan gas : Elektrostat Elektrostatik ik presipitator presipitator,, Penyaringa Penyaringann partikel, Wet Wet scrubbin scrubbing, g, dan Adsorpsi dengan karbon aktif 2. Pemi Pemisa saha hann caira cairann deng dengan an pada padatan tan : ent entri rifu fuga gasi si,, !lari !larifi fika kasi si,, "ilt "iltra rasi si,, "lot "lotas asi, i, edimentasi, dan Thickening. #. Penyisi Penyisihan han kom kompon ponen$k en$komp ompone onenn yang yang spesi spesifik fik : Adsor Adsorpsi psi,, !rista !ristalis lisasi asi,, %ialis %ialisa, a, Electrodialisa, &eaching, 'e(erse osmosis, ol(ent e)traction, dan tripping Pembersihan gas
1. Elek Elektr tros ostat tatik ik Presip Presipita itato tor r ElectroStatic Precipitator *EP+ adalah salah
satu alternatif penangkap penangkap debu dengan dengan effisiensi tinggi *diatas -+ dan rentang partikel yang didapat cukup besar. %engan menggunakan electrostatic precipitator *EP+ ini, /umlah limbah debu yang keluar dari cerobong diharapkan hanya sekitar -,10 *dimana efektifitas penangkapan debu mencapai ,+. alah satu komponen terpenting dalam proses industri adalah boiler yang berfungsi menghasilkan uap yang nantinya akan digunakan untuk proses selan/utnya, 3ntuk boiler membutuhkan adanya panas yang disuplai furnace, dimana pada ruang bakar ini dilengkapi dengan alat pembakaran atau burner. 4asil pembakaran di ruang bakar tersebut akan mengandung banyak debu, mengingat bahan bakar yang digunakan adalah batubara, kemudian debu tersebut akan terba5a bersama gas buang menu/u cerobong. ebelum gas buang tersebut keluar melalui cerobong, maka gas buang tersebut akan mele5ati kisi$kisi suatu electrostatic precipitator *EP+.
6ambar 1. Pengolahan &imbah %engan Elektrostatik Presipitator 7ara ker/a dari electro static precipitator *EP+ adalah mele5atkan gas buang *flue gas+ melalui suatu medan listrik yang terbentuk antara discharge electrode dengan
collector plate, flue gas yang mengandung butiran debu pada a5alnya bermuatan netral dan pada saat mele5ati medan listrik, partikel debu tersebut akan terionisasi sehingga partikel debu tersebut men/adi bermuatan negatif *$+.Partikel debu yang sekarang bermuatan negatif *$+ kemudian menempel pada pelat$pelat pengumpul *collector plate. %ebu yang dikumpulkan di collector plate dipindahkan kembali secara periodik dari collector plate melalui suatu getaran *rapping+. %ebu ini kemudian /atuh ke bak penampung *ash hopper+ dan ditransport *dipindahkan+ ke flyash silo dengan cara di (akum atau dihembuskan.
6ambar 2. kema Proses 3nit EP 8eberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi Electrostatic precipitators *EP+ a. &uas area penyerapan debu dan aliran gas yang rendah meningkatkan efisiensi karena memberikan 5aktu yang banyak untuk menyaring debu b. meningkatkan kecepatan menempelnya debu pada elektroda akan meningkatkan efisiensi, kecepatan ini dapat ditingkatkan dengan cara: 9 mengurangi (iskositas gas 9 Meningkatkan temperature gas 9 Meningkatkan tegangan pada elektroda 2. Wet scrubbing Merupakan pengendali pencemaran udara dengan alat Scrubber atau Wet Collectors yang berfungsi untuk mengumpulkan partikel$partikel halus yang terba5a dalam gas buang suatu proses dengan menggunakan titik$titik air. Prinsip ker/anya adalah membersihkan udara yang kotor dengan cara menyemprotkan air dari bagian atas. Pada saat udara yang berdebu kontak dengan air, maka debu akan ikut disemprotkan air turun ke ba5ah. !ontak antara gas berdebu dengan cairan ini menghasilkan efisiensi dari dust removal . ahapan atau konfigurasi wet scrubbing : 1. Gas humidification, menggumpalkan debu halus yang ada pada aliran gas, 2. Gas liquid contact , merupakan salah satu aspek penting yang mempengaruhi efisiensi. !ontak antara partikel dan tetesan air ter/adi dengan *empat+ mekanisme:
a. nertial impaction, ketika aliran gas yang mele5ati tetesan air, aliran tersebut memecah dan mengalir mele5atinya *tetesan air+, dan ketikan ada partikel debu yang menabrak tetesan tersebut maka debu tersebut akan terba5a tetesan b. nterception, partikel debu yang lebih halus yang ada dalam aliran gas tidak menabrak tetesan air secara langsung tapi hanya menyentuh dan akan menempel pada tetesan air tersebut c. !iffusion, !etika tetesan cair yang tersebar di antara partikel debu, partikel debu akan diendapkan pada permukaan tetesan ;ni adalah mekanisme utama dalam pengumpulan submikro partikel debu d. Condensation nucleation, gas mele5ati scrubber yang didinginkan di ba5ah titik embun, kondensasi uap air ter/adi pada partikel debu. %imana ukuran partikel akan meningkat yang membuat lebih mudah untuk dikumpulkan. #. 6as$li untuk menghilangkan partikel air yang ada dalam aliran gas. Air kotor yang berasal dari scrubber system akan didaur ulang dan dibersihkan untuk digunakan untuk scrubber. !otoran debu yang ada didalam air dihilangkan menggunakan drag chain tank. istemnya dalah dengan cara mengendapkan partikel dan nantinya endapan tersebut *sludge+ akan dibuang ke penampungan. Proses ini dapat memisahkan sekitar 2-$#- sulfur oksida. enya5a sulfat, flying ash, dan kapur yang tidak bereaksi mengalir melalui pre$heater sebelum memasuki 5et scrubber, agar senya5a tersebut dapat mengalami kontak dengan air. Efisiensi pemisahan yang dapat tercapai adalah sebesar - untuk ?2 dan untuk @at partikular. Pemisahan Cairan-Padatan
". Screening
Pada umumnya setiap sistem pengolahan limbah cair mempunyai unit alat penyaring a5alpendahuluan. Proses penyaringan a5al ini disebut screening dan tu/uannya adalah untuk menyaring atau menghilangkan sampahbenda padat yang besar agar proses berikutnya dapat lebih mudah lagi menanganinya. %engan hilangnya sampah$sampah padat besar maka transportasi limbah cair pasti tidak akan terganggu, misalnya bila proses transportasi limbah cair diakomodasikan dalam sebuah saluran terbuka atau pun tertutup yang mengalir secara gra(itasi, maka tidak akan di/umpai penyumbatan di sepan/ang /aringan saluran. %isamping itu, bila limbah cair perlu dipindahkan dengan menggunakan pompa, maka proses screening sungguh berfungsi menghilangkan bahan atau bendaBbenda yang dapat membahayakan atau merusak pompa limbah cair tersebut. Cadi proses screening melindungi pompa dan peralatan lainnya.
creen terdiri dari atas batangan$batangan besi yang berbentuk lurus atau melengkung dan biasanya dikenal pula dengan sebutan bar screen atau bar racks dipasang dengan tingkat kemiringan D o F -o terhadap hori@ontal.. 3mumnya /arak antara bar yang tersusun pada rack ber(ariasi antara 2- mm hingga D mm. Pada keadaan tertentu biasa digunakan pula microstrainer dengan ukuran 1 hingga 0 micrometer dengan tu/uan untuk menyaring organisme plankton. Microstrainer biasa digunakan untuk limbah cair dari reser(oir pertama *a5al+.
6ambar #. creen 2. "iltrasi "iltrasi merupakan unit operasi yang dioperasikan dalam pengolahan air dan air limbah. %alam pengolahan air limbah filtrasi dioperasikan untuk pemisahan partikel *padatan+ pada effluen *pengeluaran+ pengolahan air limbah secara kimia maupun biologi serta dapat diaplikasikan pada a5al atau akhir proses pengolahan tergantung pada tahapan proses pengolahan air limbah. Proses pemisahan yang bertu/uan untuk menyisihkan padatan yang berukuran kecil dan sulit mengendap dalam 5aktu relatif pendek.. "iltrasi diaplikasikan /ika konsentrasi padatan tidak terlalu tinggi. Pemisahan padatan dilakukan dengan mempergunakan media yang disebut =Media "ilter> merupakan bahan padat seperti pasir, batu bara, kerikil dan sebagainya yang tersusun sedemikian rupa, padatan yang dipisahkan tertahan pada permukaan dan sela$sela *porositas+ media filter Media filter yang dipergunakan tidak larut dalam air limbah dan pori$pori media yang kecil. Pada filtrasi diperlukan 2 unit alat filter yang dioperasikan secara bergantian. %alam filtrasi terdapat mekanisme dasar filtrasi yaitu : 1. edimentasi *sedimentation+, filtrasi ter/adi karena partikel yang akan dipisahkan mengalami gaya gra(itasi dan kecepatan pengendapan partikel sehingga partikel mengendap dan berkumpul pada permukaan media filter. 2. ;ntersep *interception+, filtrasi ter/adi karena partikel dalam aliran air berukuran besar sehingga akan terperangkap, menempel dan dapat menutupi permukaan media filter #. %ifusi bro5nian *bro5nian diffusion+, filtrasi ter/adi pada partikel yang berukuran kecil seperti (irus, partikel dalam aliran air bergerak secara random *gerak bro5n+, karena terdapat perbedaan kecepatan maka partikel tersebut bergesekan dan menempel dalam media filter. Mekanisme ini hanya ter/adi untuk partikel berdiameter G 1 mikron.
. ;nersia *inertia+, filtrasi ter/adi karena partikel mempunyai ukuran dan berat /enis yang berbeda sehingga kecepatan partikel dalam aliran air berbeda$beda, akibatnya partikel akan menempel pada permukaan media karena gaya inersia, mekanisme ini ter/adi /ika partikel yang berukuran lebih besar bergerak cukup cepat dan berbenturan serta menempel dalam media filter. 8erdasarkan mekanisme tersebut, efekti(itas filtrasi akan meningkat dengan meningkatnya ukuran partikel hal ini ter/adi karena dalam filtrasi ter/adi mekanisme intersep dan sedimentasi, tetapi dapat pula ter/adi sebaliknya dimana efekti(itas filtrasi akan meningkat dengan menurunnya ukuran partikel hal ini dapat ter/adi karena dalam filtrasi ter/adi proses difusi
6ambar . kematik "iltrasi #. edimentasi Proses pemisahan yang bertu/uan untuk menyisihkan padatan yang berukuran kecil dan mudah mengendap dalam 5aktu relatif pendek. Padatan dapat mengendap dengan mudah /ika berat /enis padatan /auh lebih besar dibanding berat /enis air. Proses sedimentasi dioperasikan saat a5al pengolahan air limbah, setelah proses kimia maupun dapat dioperasikan setelah proses 8iologi, tergantung tahapan operasi pengolahan air limbah yang diaplikasikan. Peralatankonstruksi sedimentasi berbagai bentuk. Proses sedimentasi partikel dapat diklasifikasikan men/adi empat *+ peristi5a yaitu : 1. Partikel %iskrit, sedimentasi partikel ter/adi pada konsentrasi padatan rendah dimana partikel mengendap secara indi(idu serta tidak ter/adi interaksi dengan partikel yang lainnya. Peristi5a ini ter/adi pada pemisahan partikel pasir pada air limbah. 2. Partikel "lokulan, sedimentasi partikel dimana partikel mengalami interaksi dengan partikel lainnya, pada peristi5a interaksi ter/adi penggabungan antar partikel yang mempercepat kecepatan sedimentasi. Peristi5a ini ter/adi pada pemisahan partikel yang telah mengalami proses koagulasiflokulasi. #. Partikel 4indered, sedimentasi partikel ter/adi karena partikel berinteraksi dengan partikel lainnya pada posisi yang sama, dan partikel mengendap terhambat
oleh pertikel yang berada disekelilingnya dan tampaknya ter/adi pengendapan secara massal. . Partikel kompresi, sedimentasi partikel ter/adi karena partikel mengalami penekanan oleh partikel yang berada diatasnya, peristi5a ini ter/adi pada konsentrasi padatan yang sangat tinggi.
6ambar . kematik edimentasi . "lotasi "lotasi *pengapungan+ merupakan suatu unit operasi yang dipergunakan untuk pemisahan padatan tersuspensi, cairan *minyak dan lemak+ dalam fase cair *air atau air limbah+. Peristi5a flotasi didasarkan atas adanya gelembung gas, biasanya menggunakan udara yang diin/eksikan kedalam air limbah. %alam pengolahan air limbah, flotasi dipergunakan untuk penyisihan padatan tersuspensi, minyak, lemak, flok dan lumpur. Mekanismenya merupakan kebalikan dari proses sedimentasi. !euntungan mendasar flotasi dibanding dengan sedimentasi dalam hal pemisahan padatan tersuspensi yaitu flotasi dapat memisahkan padatan tersupensi yang sangat kecil, ringan, dan sulit mengendap dalam 5aktu relatif cepat. Pada proses flotasi, udara diin/eksikan ke dalam tangki sehingga terbentuk gelembung yang berfungsi untuk mengapungkan padatan sehingga mudah dipisahkan. %engan adanya gaya dorong dari gelembung tersebut, padatan yang berat /enisnya lebih tinggi dari air akan terdorong ke permukaan. %emikian pula
halnya dengan padatan yang berat /enisnya lebih rendah dari air. 4al ini merupakan keunggulan teknik flotasi dibanding pengendapan karena dengan flotasi partikel yang ringan dapat disisihkan dalam 5aktu yang bersamaan. !ecepatan Hgelembung gas naikI pada aliran laminer digambarkan oleh persamaan tokesI. 2
V = g/18η . ( ρl -ρg) . d
%imana :
d J diameter gelembung ρl
= berat /enis cairan
ρg
= berat /enis gas
η
=
(iskositas absolut
%ari persamaan ini dapat disimpulkan, bah5a semakin besar diameter gelembung semakin besar pula kecepatan naiknya.
6ambar 0. Proses "lotasi Pengolahan &imbah . entrifugasi entrifugasi adalah proses yang memanfaatkan gaya sentrifugal untuk sedimentasi campuran dengan menggunakan mesin sentrifugal atau pemutar. !omponen campuran yang lebih rapat akan bergerak men/auh dari sumbu sentrifugal dan membentuk endapan *pelet+, menyisakan cairan supernatan.
6ambar D. kematik entrifugasi 0. hickening hickening adalah proses yang dilakukan untuk mengurangi (olume lumpur sekaligus meningkatkan konsentrasi padatan di dalam lumpur. %alam prosesnya ter/adi pemanfaatan gaya gra(itasi *pengendapan+ untuk memisahkan air dari dalam sludge*lumpur+. ludge thickening adalah alat yang berfungsi untuk mengurangi kadar air *li
6ambar . Proses hickening Pada Proses Pengolahan &imbah di ;ndustri
Penyisihan Komponen-Komponen Yang Spesifik
1. Adsorpsi *"isik+ Adsorpsi *penyerapan+ merupakan proses pemisahan atom, ion, biomolekul atau molekul dalam gas atau cairan dan padatan terlarut dengan mempergunakan media padat. Proses adsorpsi *penyerapan fisik+ sering di/umpai dalam proses pengolahan air limbah seperti : penyerapan 5arna, logam berat dan polutan yang terlarut. Adsorpsi fisik ter/adi karena adanya gaya (an der 5alls dan biasanya adsorpsi ini berlangsung secara bolak$balik. !etika gaya tarik$menarik molekul antara @at terlarut dengan adsorben lebih besar dari gaya tarik$menarik @at terlarut dengan pelarut, maka @at terlarut akan cenderung teradsorpsi pada permukaan adsorben. 8erbagai /enis media adsorpsi *adsorben+ yang diperkenal dalam proses adsorpsi diantaranya karbon aktif, batubara aktif, silika gel, @eolit, graphit, polimer, tepung tulang, dan limbah pertanian *biomass+. 8eberapa faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi diantaranya. a. !eadaan *kondisi+ dari adsorbat dan /enis adsorben b. !eaktifan dari adsorben c. &uas permukaan adsorben d. %istribusi ukuran pori adsorben e. !ondisi operasi yaitu tekanan, temperatur dan sebagainya Perbedaan antara adsorpsi fisik dan kimia seperti terlihat dalam tabel 1. berikut. abel 1. Perbandingan adsorpsi fisik dan kimia
6ambar . Mekanisme Adsorpsi 2. Elektrodialisis Elektrodialisis adalah gabungan antara elektrokimia dan penukaran ion. Elektrodialisis yang disingkat E% merupakan proses pemisahan elektrokimia dengan
ion$ion berpisah melintas membran selektif anion dan kation dari larutan encer kelarutan membran lebih pekat akibat aliran arus searah atau %7. Pada dasarnya proses ini adalah proses dialysis di ba5ah pengaruh medan listrik. 7ara ker/anyaK listrik tegangan tinggi dialirkan melalui dua layer logam yang menyokong selaput semipermiabel. ehingga pertikel$partikel @at terlarut dalam sistem koloid berupa ion$ ion akan bergerak menu/u elektrode dengan muatan berla5anan. Adanya pengaruh medanlistrik akanmempercepat proses pemurnian sistem koloid. Elektrodialisis hanya dapat digunakan untuk memisahkan partikel$partikel @at terlarut elektrolit karena elektrodialisis melibatkan arus listrik.
6ambar 1-. 'angkaian Proses Pengolahan Air &imbah Men/adi Air 8ersih
