jumlah air dunia - · pdf file2 air tawar dunia (okazaki, m, 1985, kurita water handbook)...
Post on 05-Feb-2018
228 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
Penguapan
Air permukaan
Air bawah tanah
hujan
Kondensasi
salju
Perkolasi air dalam batuan
JUMLAH AIR DUNIA (Okazaki, M, 1985, Kurita Water Handbook)
Jenis Air Jumlah, km3 %
Air Laut 1.338 x 106
96,5
Air Tawar 35,03 x 103 2,53
Lain-lain 12,97 x 103
0,97
Total 1.386 x 106 100
2
AIR TAWAR DUNIA
(Okazaki, M, 1985, Kurita Water Handbook)
Jenis Air Tawar Jumlah, km3 %
Salju 24,06 x 103 68,7
Air tanah 10,85 x 103 31,0
Uap air (di udara)
0,01 x 103 0,03
Danau 0,108 x 103 0,29
Sungai 0,002 x 103 0,006
CADANGAN AIR ANTAR BENUA (Suara Merdeka, 24 Jan 04)
BENUA JML PENDUDUK, % dunia
CADANGAN AIR TAWAR, %
dunia
ASIA 80 1
AUSTRALIA 2 3
Lainnya ? ?
3
PENTINGNYA AIR (PENGOLAHAN AIR)
“Tidak ada kehidupan tanpa adanya air”.
“ The Best of All Things is Water (Air adalah yang terbaik dari segalanya)”
“Water, water, everywhere, nor any drop to drink” (penyair terkenal Coloridge, seorang Pelaut Kuno)
Mendapatkan air bersih termasuk hak asasi manusia (Resolusi PBB th 2000 melalui UNESCO)
KUALITAS AIR : PARAMETER PENCEMAR
TERLARUT
TERSUSPENSI
KOLOID
TAK MENGENDAP
(NON SETLEABLE SOLID)
MENGENDAP
(SETLEABLE SOLID)
PADAT CAIR GAS
PARAMETER PENCEMAR
ORGANIK DAN ANORGANIK
- Air yang murni tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau
- Karena siklus hidrologi, air mengandung berbagai bahan pencemar/kontaminan
4
KONTAMINAN AIR
ION POSITIP ION NEGATIF
IONIK & TERLARUT
SUSPENSI KOLOID GAS
NON IONIK & TIDAK TERLARUT
KONTAMINAN AIR
Ca2+, Mg2+,
Fe2+,
Mn2+,Na+, K+, dsb
SO4=, Cl-, NO3-,
HCO3-,
OH-,
CO3=
Tanah liat,
Debu, dsb
Tanah liat, virus, bakteri, alga
CO2, O2, N2,
H2S,
dsb
KONTAMINAN AIR
FISIKA KIMIA BIOLOGI
KONTAMINAN AIR
T,
Padatan Tersuspensi,
Padatan terlarut,
Padatan total,
Konduktifitas, dll
pH,
Kation terlarut,
Anion terlarut,
Alkalinitas,
Kesadahan, dsb
Jml bakteri koli, dsb
5
ANALISA KIMIA
Kandungan kontaminan dinyatakan dengan : 1. miligram per liter (mg/l), bagian per juta (part per million,
ppm), dan ppb (part per billion). 2. mol per liter 3. miliekuivalen per liter (meq/l). Jumlah ekuivalen solut per liter
larutan disebut juga dengan normalitas (N). 4. persen berat : massa zat terlarut per massa total larutan
dikalikan 100 % 5. milligram per liter sebagai CaCO3 (mg/l sebagai CaCO3). = Konsentrasi zat terlarut dinyatakan dalam miligram per
liter sebagai CaCO3
Contoh Parameter Analisa Air
No Uji Keterangan / Simbol
Penggunaan Hasil Pengujian
1
2
PH
Kation terlarut
Kalsium
Magnesium
Kalium
Natrium
Ca2+
Mg2+
K+
Na+
Untuk mengukur tingkat keasaman atau kebasaan suatu larutan encer
Untuk menentukan komposisi kimia ionik air dan untuk mengkaji kelayakan air untuk berbagai alternatif penggunaan.
6
Contoh Parameter Analisa Air
No Uji Keterangan / Simbol
Penggunaan Hasil Pengujian
3
4
Anion terlarut
Bikarbonat
Karbonat
Klorida
Hidroksida
Nitrat
Sulfat
Alkalinitas
HCO3-
CO3=
Cl-
OH-
NO3-
SO4=
HCO3- + CO3= +
OH-
Untuk menentukan komposisi kimia ionik air dan untuk mengkaji kelayakan air untuk berbagai alternatif penggunaan.
Untuk mengukur kapasitas air untuk menetralkan asam
Contoh Parameter Analisa Air
No Uji Keterangan / Simbol
Penggunaan Hasil Pengujian
5
6
Kesadahan
Konduktifitas
kation
multivalensi
mhos
(micromhos)/cm
pada 25oC
Untuk mengukur kapasitas konsumsi sabun dan kecenderungan air untuk membentuk kerak
Untuk memperkirakan total padatan terlarut atau check terhadap hasil analisa lengkap (Total Padatan Terlarut atau TDS = 0,55 - 0,7 x konduktifitas sampel)
7
Kation ANION Terlarut : Kesetimbangan muatan
1. Jumlah ekuivalen kation =
jumlah ekuivalen anion
2. Jumlah kation dan anion dalam mg/L =
Total padatan terlarut
Review hasil analisa kimia
Anggap bahwa analisa kimia air permukaan sebagai berikut :
Ion Konsentrasi, mg/l
Ca 2+
Mg2+
Na+
K+
Cl-
SO4=
HCO3-
90
30
72
6
120
225
165
pH 7,5
(a). Periksa ketelitian hasil analisa di atas; (b) tentukan alkalinitas air dinyatakan sebagai CaCO3;
(c) tentukan kesadahan yang dinyatakan sebagai CaCO3; dan
(d) perkirakan kandungan padatan terlarut total.
8
Penyelesaian:
Neraca kation-anion digunakan untuk memeriksa ketelitian
analisa.
Kation Anion
Ion
Konsentrasi
Ion
Konsentrasi
mg/l mg/meq meq/l mg/l mg/meq meq/l
Ca2+
Mg2+
Na+
K+
90
30
72
6
20
12,2
23,0
39,1
4,50
2,46
3,13
0,15
Cl-
SO4=
HCO3-
120
225
165
35,5
48
61
2,82
4,69
2,70
Total 198 10,24 490 10,21
Keterangan : mg/meq = miligram/miliequivalen. Untuk
Kalsium, berat eqivalen = 20 yaitu gram/equivalen (40/2) = 20 miligram/miliequivalen.
meq/l = miliequivalen/liter. Untuk kalsium, meq/l = 90mg/l) / 20 mg/meq = 4,50
(a). Karena jumlah kation dan anion sama maka hasil analisa dapat diterima. (b). Menentukan alkalinitas. Dari hasil analisa diatas, alkalinitas hanya
disebabkan oleh ion HCO3-. Alkalinitas dinyatakan sebagai CaCO3 = 2,70 meq/l x 50 mg CaCO3/meq
= 135,3 mg/l sebagai CaCO3 Catatan : berat equivalen CaCO3 = 100 g/2
= 50 g/eq = 50 mg/meq
(c). Menentukan kesadahan. Untuk hasil analisa yang disajikan, kesadahan air
disebabkan oleh ion kalsium dan magnesium. Kesadahan dinyatakan sebagai CaCO3
= (4,5 meq/l + 2,46 meq/l) x 50 mg CaCO3 /meq = 348,0 mg/l sebagai CaCO3
(d). Perkiraan total padatan terlarut (TDS) TDS= kation + anion dinyatakan dalam mg/l
= 198 mg/l + 490 mg/l = 688 mg/l
9
PENGOLAHAN AIR
TEKNOLOGI PENGOLAHAN
BAHAN BAKU AIR
(KUALITAS AIR) Air laut, Air sumur, Air
sungai, Air danau, dll
TUJUAN PENGGUNAAN
(SPESIFIKASI)
Air minum, MCK, proses,
pendingin, ketel / steam, dll
I. SATUAN PROSES
II. SATUAN OPERASI
KOAGULASI, PRESIPITASI, AERASI, DESINFEKSI, ION EXCHANGE, dll
MIXING, SEDIMENTASI, FILTRASI, ADSORPSI, FLOKULASI, DEAERASIdll
PENGOLAHAN AIR
CONTOH SEDERHANA:
Pengolahan air sumur menjadi air minum
Air sumur Air minum TEKNOLOGI
PENGOLAHAN ??? Kualitas ???
Kuman Desinfeksi !!!
Bebas kuman
Spesifikasi ????
Satuan pengolahan ???
10
== Pemilihan satuan-satuan operasi maupun proses untuk pengolahan air sangat tergantung pada kualitas dan jenis bahan baku serta tujuan penggunaan dari air yang telah diolah.
== bisa melibatkan bagian-bagian kecil dari satuan operasi dan proses, tetapi bisa juga melibatkan hampir semua satuan operasi dan proses yang ada.
Satuan operasi
1.Saringan (screening)
2.Saringan mikron
3. Aerasi
4.Mixing
5.Flokulasi
6.Sedimentasi
7.Filtrasi
Saringan kuarsa digunakan untuk melindungi pompa dari
padatan mengapung. Saringan halus digunakan untuk
menghilangkan padatan mengapung dan tersuspensi
Digunakan menghilangkan impuritas yang halus seperti alga,
pasir, dsb.
Untuk menambah maupun mengeluarkan gas-gas dari air. Misal
: aerasi untuk menghilangkan Fe2+ dan Mn2+ terlarut.
Untuk mencampur bahan-bahan kimia dan gas-gas yang
diperlukan untuk pengolahan.
Untuk mempercepat penggumpalan partikel dengan pengadukan
sangat lambat.
Untuk menghilangkan partikel-partikel seperti tanah dan pasir
atau padatan (flok) tersuspensi.
Untuk menyaring padatan yang masih tersisa setelah
pengendapan/sedimentasi
11
Satuan Proses
1.Koagulasi
2.Disinfeksi
3.Presipitasi
4.Ion exchange
5.Adsorpsi
6.Oksidasi kimia
Proses penambahan bahan-bahan kimia untuk membentuk
gumpalan (flok) yang selanjutnya dipisahkan pada proses
flokulasi.
Digunakan untuk mematikan bakteri patogen yang ada
dalam air.
Penghilangan komponen ion terlarut seperti kalsium dan
magnesium (kesadahan) dengan penambahan bahan-
bahan kimia sehingga akan menimbulkan endapan
Untuk penghilangan sebagian maupun keseluruhan kation
dan anion terlarut dalam air
Untuk penghilangan senyawa-senyawa organik yang
menyebabkan warna, rasa dan bau.
Untuk mengoksidasi berbagai senyawa yang ditemukan di
dalam air, yang menyebabkan rasa, warna dan kerak.
No
.
Komponen Rumus Masalah yang ditimbulkan Cara pengolahan
1 Turbidity Tidak ada Air menjadi keruh, membentuk
deposit pada pipa-pipa, alat-alat, ketel
dan lain-lain
Koagulasi, pengendapan dan filtrasi
2 Warna Tidak ada Timbul buih dalam ketel,
menghambat proses pengendapan
pada penghilangan besi dan hot
phosphate softening
Koagulasi, filtrasi, khlorinasi,
adsorbsi dengan karbon aktif
3 Hardness
(kesadahan)
Kalsium dan
magnesium
yang dinyatakan
sebagai CaCO3
Membentuk Scale / kerak pada
sistem penukar panas, ketel, pipa
menghambat daya cuci dengan sabun
Pelunakan, destilasi, pengolahan
internal
4 Alkalinity
(alkalinitas)
Bikarbonat
(HCO3)
Karbonat (CO3)
Hidroksida (OH)
Dinyatakan
sebagai CaCO3
Timbul buih dan carry over (lolosnya)
padatan ke dalam uap panas
mengakibatkan karatan pada pipa
ketel, bikarbonat dan karbonat
menghasilkan CO2 dalam uap panas,
sehingga bersifat korosif.
Pelunakan dengan kapur dan kapur-
soda, demineralisasi, penambahan
asam, dealkilasi dengan penukar ion,
distilasi
5 Asam
mineral
bebas
H2SO4 ,HCl dan
sebagainya
dinyatakan
sebagai CaCO3
Korosif Netralisasi dengan alkali
Cara pengolahan air dari berbagai zat pengotor ( Setiadi, 1993)
12
6 Karbondioks
ida
CO2 Korosif terhadap jaringan pipa Aerasi, deaerasi, netralisasi dengan
alkali, filming dan neutralizing
amines
7 PH Konsentrasi ion
hydrogen pH = -
log (H+)
Perubahan pH dipengaruhi oleh
keasaman atau kebasaan dalam air. Air
dalam biasanya pH = 6-8
PH dapat dinaikkan dengan
penambahan Al dan sebaiknya dengan
asam
8 Sulfat SO4= Menaikkan kandungan padatan dalam
air, bereaksi dengan Ca membentuk
kerak CaSO4
Demineralisasi, distilasi
9 Chlorida Cl- Menaikkan kandungan padatan dalam
air dan bersifat korosif
10 Silika SiO2 Membentuk kerak pada ketel dan
sudut-sudut turbin
11 Besi Fe2+ (ferro)
Fe3+
Terbentuk deposit pada pipa-pipa dan
boiler
Aerasi, koagulasi dan filtrai
pelunakan kapur, penukar kation
12 Mangan Mn Terbentuk deposit Aerasi, pelunakan kapur
13 Minyak Dinyatakan
sebagai oil atau
Ichloroform
extractible
matter
Terbentuk kerak, lumpur dan buih
dalam ketel
Raffle reparation stainers koagulan
dan filktrasi, filtrasi dengan
diatamaceous earth
14 Oksigen O2 Korosi Deaerasi, sodium sulfate, hyrazine,
zat pencegah korosi
15 Hidrogen
Sulfida
H2S Bau telur busuk, korosi Aerasi, khlorinasi, penukar anion
berbasa tinggi
16 Amoniak NH3 Korosi pada tembaga dan seng Penukar kation dengan zeolite
hidrogen, khlorination, daeaerasi
17 Konduktivit
as
Dinyatakan
dalam
Micrombos,
konduktansi
spesifik
Konduktivitas yang tinggi maka sifat
korosi makin tinggi
Demineralisasi, pelunakan kapur,
dan sebagainya
18 Padatan
terlarut
Tidak ada Padatan terlarut menunjukkan jumlah
zat-zat yang terlarut, menyebabkan
buih
Pelunakan kapur, penukar kation
dengan zeolite hidrogen,
demineralisasi, distilasi
19 Padatan
tersuspensi
Tidak ada Menyebabkan deposit Pengendapan, filtrasi dan koagulasi
20 Padatan total Tidak ada Padatan total adalah padatan terlarut
ditambah padatan tersuspensi
Sama dengan 19 dan 20
13
SATUAN OPERASI DAN PROSES SEDIMENTASI : MEMEMISAHKAN PADATAN
MENGENDAP
t = 0 t > t>>
padatan mengendap Padatan tak mengendap
SEDIMENTASI
KLARIFIER
THICKENER
FLOTASI (kebalikan sedimentasi)
14
SATUAN OPERASI DAN PROSES : SEDIMENTASI
Waktu Pengendapan Berbagai Ukuran Partikel
Diameter
Partikel (mm) Nama Partikel
Waktu Pengendapan
pada Ketinggian 1
kaki/ft
10
1
0,1
0,01
0,001
0,0001
0,00001
Kerikil
Pasir kasar
Pasir halus
Lumpur
Bakteri
Partikel tanah liat
Partikel koloid
0,3 detik
3 detik
38 detik
33 menit
35 jam
230 hari
63 tahun
SEDIMENTASI : Pola pengendapan partikel diskrit (a) dan partikel flokulen (b)
(a) (b)
15
SATUAN OPERASI DAN PROSES KOAGULASI DAN FLOKULASI : memisahkan padatan
tersuspensi dan koloid
Padatan tersuspensi
Padatan terlarut
koagulan koagulan
PRESIPITASI : menghilangkan kation/anion terlarut dengan penambahan bahan kimia
Bahan kimia
Kation/anion terlarut
16
ION EXCHANGE : menghilangkan kation/anion terlarut
Kation/anion
Padatan penukar ion
Kation/anion dalam air
Air
Air
Kolom penukar ion
KOAGULASI FLOKULASI : Definisi
Koagulasi : rapid mixing, dengan penambahan bahan kimia
Flokulasi : slow mixing, kadang-kadang dengan penambahan koagulan aid (flokulan)
17
KOAGULASI FLOKULASI :
Diameter Ao
A. Sistem Koloidal
- Warna - Koloid inert (tanah liat, garam anorganik) - Emulsi - Bakteri - Alga B. Kation (Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+) C. Polyelektrolit (BM 100.000 – 15.000.000) D. Air
50 - 1.000
1.000 - 30.000
2.000 - 100.000
5.000 - 100.000
50.000 - 8.000.000
1 - 2
250.000 - 40.000.000
4
Ukuran partikel yang terlibat dalam koagulasi
KOAGULASI FLOKULASI
Distribusi muatan lapisan ganda
18
KOAGULASI FLOKULASI : contoh pengukuran potensial zeta
Koagulasi air menggunakan alum
KOAGULASI FLOKULASI
1. Tawas
Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(OH)2 -----> 3CaSO4 + 2 Al(OH)3
+ 18 H2O
2. Ferro sulfat FeSO4.7H2O + Ca(OH)2 -----> Fe(OH)2 + CaSO4 + 7
H2O
19
KOAGULASI FLOKULASI : beberapa jenis koagulan
3. Ferri sulfat
Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 ----> 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2
4. Ferri khlorida 2 FeCl3 + 3 Ca(OH)2 ---------> 3 CaCl2 + 2 Fe(OH)3
5. PAC
KOAGULASI FLOKULASI : beberapa jenis flokulan
20
KOAGULASI FLOKULASI : PE kationik
PE kationik seperti polyamine terhidrolisa dalam air
R R
NH + H2O --- NH.H+ + OH-
R R
== pada pH tinggi reaksi akan menyebabkan reaksi bergeser ke kiri, dan polimer menjadi tidak bermuatan (non ionik). akan menurunkan kapasitas penukaran ion PE pada pH tinggi.
KOAGULASI FLOKULASI : PE anionik
Polymer anionik memiliki guhus karboksil dalam struktur molekulnya. Molekul ini akan terionisasi dalam air sebagai berikut.
R-COOH === R-COO- + H+
Ion hydrogen akan memaksa reaksi ke kiri sehingga molekul ini akan menjadi non ionik pada pH rendah.
21
Contoh Diagram Alir : Pengolahan air sumber menajdi air minum dalam kemasan
Bak Tandon
Tanki Umpan
Ozone
Filter multimedia
Karbon Aktif
Cartridge filter 5, 3, 1 µ
Lampu Ultraviolet (UV)
Tanki produk
Mesin Cup
Mesin Gallon
Mesin Botol
Generator Ozone
Air sumber
Bak Pencampur
Klarifier
Saringan Pasir
Bak Lumpur
Dekanter
Air
Lumpur padat
Bak air
terfiltrasi Air Pendingin
Air sanitasi
Air untuk service
Filter karbon
Penukar kation
Dekarbonator
Penukar Anion
Penghilangan Cl2, warna, bau, zat-zat organik
Penghilangan Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, Al3+
Peghilangan CO2
Penghilangan Cl-, NO3
-, SiO3-
Unit demineralisasi
Deaerator
Unit Injeksi Kimia
Air umpam boiler Air Proses
Zat anti kerak (Senyawa Phosphat, dsb)
Zat pengikat O2 (Hidrazin, dll)
Alum, flokulan, NaOH, kaporit
Air baku (air sungai)
Contoh diagram penyediaan/pengolahan air sungai untuk berbagai keperluan di industri
22
Desinfeksi
KOLAM RENANG
kaporit
Air sumur artetis
overflow
Balancing tank
Saringan pasir
Kaporit, HCl, PAC, Soda abu
Contoh Blok Diagram pengolahan air di kolam renang
top related