PERTEMUAN KE-2

Dasar-dasar pengolahan Air Minum

KUALITAS AIR

“Water, water, everywhere, but nor any drop to drink”

(Air, air, dimana-mana air, tetapi setetespun tidak ada untuk minum, Sundstrom, 1979; Vila R.C., 1982)

Perlu teknologi pengolahan air !!!

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

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 ? ?

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

T E R L A R U T

T E R S U S P E N S I

K O L O ID

T A K M E N G E N D A P(N O N S E T L E A B L E S O L ID )

M E N G E N D A P(S E T L E A B L E S O L ID )

P A D A T C A IR G A S

PAR AM ETER PEN C EM A R

ORGANIK DAN ANORGANIK

- Air yang murni tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau

- Karena siklus hidrologi, air mengandung berbagai bahan pencemar/kontaminan

KONTAMINAN AIR

IO N P O S IT IP IO N N E G A T IF

IO N IK & T E R L A R U T

S U S P E N S I K O L O ID G A S

N O N IO N IK & T ID A K T E R L A R U T

KO N TAM IN AN A IR

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

F IS IK A K IM IA B IO LO G I

KONTAMINAN AIR

T,

Padatan Tersuspensi,

Padatan terlarut,

Padatan total,

Konduktifitas, dll

pH,

Kation terlarut,

Anion terlarut,

Alkalinitas,

Kesadahan, dsb

Jml bakteri koli, dsb

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

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

== 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.

BEBERAPA SATUAN OPERASI DAN SATUAN PROSES

DALAM PENGOLAHAN AIR

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 tersuspensiDigunakan 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

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)

6 Karbondioksida

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 Konduktivitas

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

SATUAN OPERASI DAN PROSES SEDIMENTASI : MEMEMISAHKAN PADATAN

MENGENDAP

t = 0 t > t>>

padatan mengendap Padatan tak

mengendap

SEDIMENTASI

KLARIFIER

THICKENER

FLOTASI (kebalikan sedimentasi)

SATUAN OPERASI DAN PROSES : SEDIMENTASI

Waktu Pengendapan Berbagai Ukuran Partikel

Diameter Partikel (mm)

Nama PartikelWaktu Pengendapan pada Ketinggian 1

kaki/ft

1010,10,010,0010,00010,00001

KerikilPasir kasarPasir halusLumpurBakteriPartikel tanah liatPartikel koloid

0,3 detik3 detik

38 detik33 menit35 jam230 hari63 tahun

SEDIMENTASI : Pola pengendapan partikel diskrit (a) dan partikel flokulen (b)

(a) (b)

SATUAN OPERASI DAN PROSESKOAGULASI DAN FLOKULASI : memisahkan padatan

tersuspensi dan koloid

Padatan tersuspensiPadatan terlarut

koagulankoagulan

PRESIPITASI : menghilangkan kation/anion terlarut dengan penambahan bahan kimia

Bahan kimia

Kation/anion terlarut

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)

KOAGULASI FLOKULASI

Distribusi muatan lapisan ganda

KOAGULASI FLOKULASI

1. Tawas

Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(OH)2 -----> 3CaSO4 + 2

Al(OH)3 + 18 H2O

2. Ferro sulfatFeSO4.7H2O + Ca(OH)2 -----> Fe(OH)2 + CaSO4 +

7 H2O

KOAGULASI FLOKULASI : beberapa jenis koagulan

3. Ferri sulfatFe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 ----> 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

4. Ferri khlorida2 FeCl3 + 3 Ca(OH)2 ---------> 3 CaCl2 + 2 Fe(OH)3

5. PAC

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.

Contoh Diagram Alir : Pengolahan air sumber menajdi air minum dalam kemasan

Bak Tandon

Tanki UmpanOzone

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

Lumpurpadat

Bak air terfiltrasi

Air Pendingin

Air sanitasi

Air untuk service

Filter karbon

Penukar kation

Dekarbonator

Penukar Anion

Penghilangan Cl2, warna, bau, zat-zat organikPenghilangan 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

Desinfeksi

KOLAMRENANG

kaporit

Air sumur artetis

overflow

Balancing tank

Saringan pasir

Kaporit, HCl, PAC,Soda abu

Contoh Blok Diagram pengolahan air di kolam renang