2.1.1 Pra Sedimentasi
2.1.2.2 Kriteria Desain Unit Koagulasi
Kriteria desain unit koagulasi sebagai berikut (Qasim, Motley, & Zhu,2000):
a. Gradien kecepatan, G = 100–1000 (detik-l).
b. Waktu detensi, td = 10 detik –5 menit.
Tabel 2. 3 Kriteria Perencanaan Unit Koagulasi (Pengaduk Cepat) Sumber : SNI 6674: 2008
2.1.3 Flokulasi
Flokulasi adalah tahap pengadukan lambat yang mengikuti unit pengaduk cepat.
Tujuan dari proses ini adalah untuk mempercepat laju tumbukan partikel, hal ini menyebabkan aglomerasi dari partikel koloid terdestabilisasi secara elektrolitik kepada ukuran yang terendapkan dan tersaring.
Flokulasi dicapai dengan mengaplikasikan pengadukan yang tepat untuk memperbesar flok–flok hasil koagulasi. Pengadukan pada bak flokulasi harus diatur
sehingga kecepatan pengadukan semakin ke hilir semakin lambat, serta pada umumnya waktu detensi pada bak ini adalah 20 sampai dengan 40 menit. Hal tersebut dilakukan karena flok yang telahmencapai ukuran tertentu tidak bisa menahan gaya tarik dari aliran air dan menyebabkan flok pecah kembali, oleh sebab itu kecepatan pengadukan dan waktu detensi dibatasi. Hal lain yang harus diperhatikan pula adalah konstruksi dari unit flokulasi ini harus bisa menghindari aliran mati pada bak.
Terdapat beberapa kategori sistem pengadukan untuk melakukan flokulasi ini, yaitu : 1. Pengaduk Mekanis
2. Pengadukan menggunakan baffle channel basins
Pada instalasi pengolahan air minum umumnya flokulasi dilakukan dengan menggunakan horizontal baffle channel (around-the-end baffles channel). Pemilihan unit ini didasarkan pada kemudahan pemeliharaan peralatan, ketersediaan headloss, dan fluktuasi debit yang kecil.
Flok yang terapung ini kemudian dapat dihilangkan dalam clarifier dan residu dalam filter. Flokulasi biasanya berlangsung selama sekitar 30 hingga 60 menit. Cekungan flokulasi sering memiliki sejumlah kompartemen dengan kecepatan pencampuran menurun sebagai air maju melalui cekungan. Ruang yang dikotak-kotakkan ini memungkinkan gumpalan-gumpalan yang semakin besar untuk terbentuk tanpa dipisahkan oleh bilah-bilah pencampur.
Flok besar adalah produk akhir dari koagulasi dan proses flokulasi yang diatur dengan baik dengan mengkonversi dan membentuk kelompok mayoritas kekeruhan yang menyebabkan partikel, gumpalan bakteri, dan kotoran partikulat. Flok kemudian akan menetap di cekungan sedimentasi, dengan flok yang tersisa akan dihilangkan dalam filter. Ukuran flok terbaik untuk mengendap adalah 0,1 hingga 3 mm. Flok yang lebih besar tidak mengendap dan lebih biasa terpecah di bak flokulasi. Flok yang lebih kecil juga tidak dapat mengendap.
Pengadukan lambat dimaksudkan untuk membawa partikel ke koloid dan kemudian menggumpal. Tingkat tumbukan antar partikel tergantung pada jumlah dan ukuran partikel dalam suspensi dan intensitas pencampuran dalam ruang pencampuran.
Kriteria perencanaan unit flokulasi (pengaduk lambat) dapat dilihat pada tabel 2.4 berikut ini. (BSN :SNI 6674: 2008)
Kriteria Umum Flokulator Hidrolis Flokulasi Mekanis Flokulator Clarifier
Pengendalian Energi Bukaan Pintu/sekat Kecepatan putaran
Tabel 2. 4 Kriteria Perencanaan Unit Flokulasi (Pengaduk Lambat) Keterangan: *termasuk ruang sludge blanket
2.1.4 Sedimentasi
Sedimentasi adalah pecahan–pecahan material yang umumnya terdiri atas uraian batu- batuan secara fisis dan secara kimia. Partikel seperti ini mempunyai ukuran dari yang besar (boulder) sampai yang sangat halus (koloid), dan beragam bentuk dari bulat, lonjong sampai persegi. Hasil sedimen biasanya diperoleh dari pengukuran sedimen terlarut dalam sungai (suspended sediment), dengan kata lain bahwa sedimen merupakan pecahan, mineral, atau material organik yang diangkut dari berbagai sumber dan diendapkan oleh media udara, angin, es, atau oleh air dan juga termasuk didalamnya material yang diendapkan dari material yang melayang dalam air atau dalam bentuk larutan kimia (Usman, 2014). Proses ini sangat umum digunakan pada instalasi pengolahan air minum.
Aplikasi utama dari sedimentasi pada instalasi pengolahan air minum adalah:
1) Pengendapan awal dari air permukaan sebelum pengolahan oleh unitsaringan pasir cepat.
2) Pengendapan air yang telah melalui proses koagulasi dan flokulasi sebelum memasuki unit saringan pasir cepat.
3) Pengendapan air yang telah melalui proses koagulasi dan flokulasi pada instalasi yang menggunakan sistem pelunakan air oleh kapur–soda.
4) Pengendapan air pada instalasi pemisahan besi dan mangan.
Proses sedimentasi adalah proses untuk memisahkan partikel–partikel yang terdapat di dalam air dengan airnya sendiri dengan cara diendapkan. Jenis partikel yang terbentuk dari pengolahan air minum, maka tujuan khusus dari pengendapan mungkin berbeda–beda, seperti untuk pengendapan flok alum, flok kesadahan, flok besi.
Secara umum partikel dibedakan atas: (1) partikel diskrit yaitu partikel yang selama proses pengolahannya tidak berubah ukuran, bentuk dan beratnya, dan (2) partikel flokulan yaitu partikel yang selama proses pengendapannya berubah ukuran, bentuk dan beratnya. Proses pengendapan partikel diskrit disebut proses prasedimentasi sedangkan proses pengendapan partikel flokulan disebut proses sedimentasi yang terpisah dari bangunan pengolahannya.
Menurut Montgomerty (1985), kriteria desain suatu bak sedimentasi adalah sebagai berikut:
a. Surface loading rate = (60–150) m3/m2 .day b. Weir loading rate = (90–360) m3/m2.day c. Waktu detensi bak = 2 jam
d. Waktu detensi settler = 625 menit e. Rasio panjang terhadap lebar = 3:1–5:1 f. Kecepatan pada settler = (0,05–0,13) m/menit g. Reynolds number < 2000
h. Froude number > 10 – 5
Bangunan sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan flokulen yang terbentuk akibat adanya penambahan koagulan pada proses koagulasi dan flokulasi. Bentuk bangunan sedimentasi secara umum berupa (Asmadi, 2012):
a) Segi empat (rectangular). Air baku mengalir secara horizontal dari inlet menuju outlet. Partikel flokulen yang terbentuk diharapkan mengendap secara gravitasi ke settling zone.
b) Lingkaran (circular). Air baku masuk melalui bagian tengah lingkaran dan secarahorizontal menuju ke outlet di bagian keliling lingkaran. Partikel flokulen yang terbentuk mengendap secara gravitasi ke bawah.
2.1.5 Filtrasi
Proses filtrasi adalah proses penyaringan air melalui media berbutir yang porous.
Dalam praktek pengolahan air bersih dikenal beberapa macam filtrasi, yaitu:
1) Rapid filtration (penyaringan cepat), ialah proses pengolahan air minum yang umumnya dilakukan sesudah proses–proses koagulasi, flokulasi dan sedimentasi, media yang dipakai bisa berbentu: (1) single media (1 media) misalnya, pasir; (2) dua media (2 media) misalnya, anthracite dan pasir yang terpisah; (3) fifed media (2 atau lebih media) misalnya anthracite dan pasir yang dicampur.
2) Slow sand filtration (penyaringan pasir lambat), ialah proses pengolahan air minum yang umumnya dilakukan untuk air permukaan tanpa melalui unit koagulasi, flokulasi dan sedimentasi. Jadi bahan baku sesudah melalui prasedimentasi langsung dialirkan ke saringan pasir lambat. Disini proses koagulasi, flokulasi sedimentasi, dan filtrasi terjadi di saringan pasir ini dengan bantuan mikroorganisme yang terbentuk di lapisan permukaan pasir.
3) Pressure filtration (penyaringan dengan tekanan), ialah proses pengolahan air minum yang umumnya dilakukan untuk air tanah sebelum didistribusikan. Pompa distribusi yang memompa air dari filter akan menyebabkan berkurangnya tekanan pada filter sehingga air tanah bisa mengalir ke filter. Keuntungan dari sistem ini adalah menghemat pemompaan ganda.
4) Direct filtration (penyaringan langsung), ialah proses pengolahan air minum yang umumnya dilakukan jika air baku kekeruhannya rendah, misalnya air baku yang berasal dari instalasi pengolahan air buangan. Jika diperlukan, koagulan yang menuju flokulan bisa diinjeksikan pada saluran yang menuju filter dan flok–flok yang ada langsung disaring tanpa melalui unit sedimentasi. Keuntungan dari sistem ini adalah menghemat unit bangunan pengolahan.