Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran.
7.2.2 Koagulasi dan Flokulas
Koagulasi dan flokulasi adalah metode pengolahan untuk mengumpulkan partikel yang halus dan memisahkan partikel-partikel yang ada di dalam air, sehingga menjadikan partikel tersebut menjadi lebih besar. Tujuan koagulasi dan flokulasi adalah untuk mempermudah proses pemisahan partikel dengan air, dimana proses pemisahan ini dapat dilakukan dengan proses pengendapan dan pengapungan.
IX-79
Koagulan yang sering digunakan adalah garam besi dan garam aluminium, sedangkan flokulan yang sering digunakan adalah polimer sintesis yang memiliki berat molekul yang besar.
Koagulan dapat menetralkan permukaan partikel yang mengandung elektron, dan mengubah elektron menjadi stabil dalam air, sedangkan flokulan dapat menggabungkan partikel yang netral sehingga membentuk suatu flok yang berukuran besar. Alat yang sering digunakan untuk memisahkan flok dengan air adalah folator, filter, pengental, dan lain-lain.
Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalent. Reaksi hidrolisis akan terjadi menurut reaksi :
M3+ + 3H2O M(OH)3 ↓ + 3 H+
Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadinya koagulasi dan terbentuknya flok-flok (flokulasi). Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al2(SO4)3. Sedangkan
pengatur pH dipakai larutan soda abu Na2CO3 yang berfungsi sebagai bahan
pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Dua jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991) :
Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O 2Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6HCO3- + 3SO43-
2Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O 4Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6CO2 + 6SO43-
Reaksi koagulasi yang terjadi :
Al2(SO4)3 + 3H2O + 3Na2CO3 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2
Selain penetralan pH, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan kesadahan permanent menurut proses soda dingin menurut reaksi (Degremont, 1991):
CaSO4 + Na2CO3 Na2SO4 + CaCO3↓
CaCl2 + Na2CO3 2NaCl + CaCO3↓
Selanjutnya flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan.
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54 (Crities, 2004).
IX-80
Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan :
Total kebutuhan air = 35585,6557kg/jam Pemakaian larutan alum = 50 ppm
Pemakaian larutan soda abu = 0,54 × 50 = 27 ppm
Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan = 50.10-6 × 35585,6557= 1,7793 kg/jam
Larutan abu soda Na2CO3 yang dibutuhkan = 27.10-6 × 35585,6557 = 0,9608 kg/jam 7.2.3 Filtrasi
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1984).
Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam : pasir, antrasit (crushed anthracite coal), karbon aktif granular (Granular Carbon Active atau GAC), karbon aktif serbuk (Powdered Carbon Active atau PAC) dan batu garnet. Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan gravel sebagai bahan filter utama, menimbang tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991).
Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan pupuk urea menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut :
1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan setinggi 10,24 in (26,02 cm).
2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite, pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC) (Degremont, 1991). Pada pabrik ini, digunakan antrasit setinggi 5,33 in (13,55 cm).
3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/ gravel setinggi 2,99 in (7,59 cm) (Metcalf & Eddy, 1991).
Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan
IX-81
regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2.
Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2 :
Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 551,5035 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 %
Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air
Total kebutuhan kaporit = (2.10-6 × 551,5035)/ 0,7 = 0,0016 kg/jam
7.2.4 Demineralisasi
Proses demineralisasi bertujuan untuk menghilangkan garam-garam terlarut yang terdapat pada air sebelum diumpankan ke ketel uap. Alat demineralisasi dibagi atas 2 :
a. Pertukaran Kation (Cation Exchanger)
Pertukaran kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg, dan kation lain yang larut dalam air dengan kation dari resin, resin yang digunakan bertipe gel dengan merek IR-22 (Lorch,1981).
Reaksi yang terjadi :
2H+R + Ca2+ Ca2+R + 2H+ 2H+R + Mg2+ Mg2+R + 2H+ 2H+R + Mn2+ Mn2+R + 2H+ Untuk regenerasi dipakai H2SO4 dengan reaksi :
Ca2+R + H2SO4 CaSO4 + 2H+R
Mg2+R + H2SO4 MgSO4 + 2H+R
IX-82
Perhitungan Kesadahan Kation :
Air sungai Rokan, Riau mengandung kation Fe2+, Cr2+, Mn2+, Ca2+, dan Mg2+. Masing-msing dengan nilai 0,019, 0,016 ppm, 63 ppm, 0,0012 ppm, 87 ppm, dimana 1 gr/ gal = 17,1 ppm.
Total kesadahan kation = 0,016 + 63 + 0,0012 + 87 + 0,019 = 150,0362 ppm
= 150,0362 ppm/ 17,1 = 8,7740 gr/ gal Jumlah air yang diolah = 6698,4179 kg/ jam
= 3 264,17 / 3 / 24 , 996 jam kg/ 6698,4179 m gal x m kg = 1777,1985 gal/ jam
Kesadahan air = 8,7740 gr/ gal x 1777,1985 gal/ jam x 24 jam/ hari = 374237,3572 gr/ hari = 374,2374 kg/ hari
Perhitungan ukuran cation exchanger :
Jumlah air yang diolah = 1777,1985 gal/ jam = 29,62 gal/ menit
Dari tabel 12.4 Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data-data sebagai berikut : • Diameter pertukaran kation = 2 ft-6 in
• Luas penampang penukar kation = 4,91 ft2 • Jumlah penukar kation = 1 unit
Volume resin yang diperlukan :
Total kesadahan air = 374,2374 kg/ hari
Dari tabel 12.2 Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data-data sebagai berikut : • Kapasitas Resin = 20 kg/ ft3 • Kebutuhan regenerant = 6 lb H2SO4/ ft3 Jadi : Kebutuhan resin = 3 ft kg/ 20 hari kg/ 374,2374 = 18,7119 ft3/ hari Tinggi resin = 2 3 ft 91 , 4 /hari ft 18,7119 = 3,8110 ft
IX-83
Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, Nalco, 1988) Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 3,8110 ft x 4,91 ft2 = 18,7119 ft3
Waktu regenerasi = kg/hari 374,2374 kg/ft 20 x ft 4,91 x 1 3 3 = 0,2624 hari = 6,2976 jam
Kebutuhan regenerant H2SO4 = 374,2374 kg/ hari x 3 3 kg/ft 20 lb/ft 6 = 112,2712 lb/ hari = 50,9262 kg/ hari = 2,1219 kg/ jam b. Penukaran Anion
Penukar anion berfungsi untuk menukar anion negatif yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA–410. Resin ini merupakan kopolimer stirena DVB (Lorch,1981). Reaksi yang terjadi:
2ROH + SO42- R2SO4 + 2OH-
ROH + Cl- RCl + OH- Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi:
R2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2ROH
RCl + NaOH NaCl + ROH
Perhitungan kesadahan Anion
Air sungai Rokan, Riau mengandung anion Cl-, SO4-, NO3-, PO42-, dan CO32-, dimana
jumlahnya adalah 1,3 ppm, 16 ppm, 95 ppm, 0,245 ppm, dan 0,2 ppm. Dimana 1 gr/ gal = 17,1 ppm.
IX-84
Total kesadahan anion = 1,3 + 16 + 95 + 0,245 + 0,2 = 112,745 ppm
= 112,745 ppm/ 17,1 = 6,5933 gr/ gal Jumlah air yang diolah = 6698,4179 kg/ jam
= 3 3 264,17 / / 24 , 996 jam kg/ 6698,4179 m gal x m kg = 1777,1985 gal/ jam
Kesadahan air = 6,5933 gr/ gal x 1777,1985 gal/ jam x 24 jam/ hari = 281221,4042 gr/ hari = 281,2214 kg/ hari
Perhitungan ukuran anion exchanger :
Jumlah air yang diolah = 1777,1985 gal/ jam = 29,62 gal/ menit
Dari tabel 12.4 Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data-data sebagai berikut : • Diameter pertukaran kation =2 ft-6 in
• Luas penampang penukar kation = 4,91 ft2 • Jumlah penukar kation = 1 unit
Volume resin yang diperlukan :
Total kesadahan air = 281,2214 kg/ hari
Dari tabel 12.2 Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data-data sebagai berikut : • Kapasitas Resin = 20 kg/ ft3
• Kebutuhan regenerant = 6 lb NaOH/ ft3 Jadi : Kebutuhan resin = 3
/ 20 / 2214 , 281 ft kg hari kg = 14,0611 ft3/ hari Tinggi resin = 2 3 91 , 4 / 0611 , 14 ft hari ft = 2,8638 ft
Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, Nalco, 1988) Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,8638 ft x 4,91 ft2 = 14,0611 ft3
IX-85