SPESIFIKASI PERALATAN
IX- 81. Penyaringan awal (Screening)
Penyaringan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening, partikel-partikel padat yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia.
Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju pengolahan selanjutnya. Pada tahap screening juga bertujuan untuk menjaga struktur alur dalam utilitas terhadap objek besar yang mungkin merusak fasilitas unit utilitas.
2. Sedimentasi
Setelah air disaring pada tahap screening, di dalam air tersebut masih terdapat partikel-partikel padatan kecil yang tidak dapat tersaring. Untuk menghilangkan padatan tersebut, maka air yang sudah disaring dimasukkan ke dalam tangki sedimentasi untuk mengendapkan dan memisahkan lumpur yang mungkin terbawa, yang dapat menyebabkan gangguan fouling di dalam proses penyediaan air bebas mineral.
3. Klarifikasi (Clarifier)
Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari screening dialirkan ke clarifier setelah diinjeksikan larutan alum Al2(SO)4 dan larutan soda abu Na2CO3. Larutan alum berfungsi sebagai koagulan utama dan soda abu sebagai koagulan tambahan yang diinjeksikan untuk mengatur pH atau memberikan kondisi basa pada air sungai sehingga mempermudah pembentukan flok oleh alum, karena air sungai cenderung bersifat asam.
Proses koagulasi merupakan proses yang kompleks yang melibatkan proses hidrolisis, polimerisasi, dengan nilai pH menjadi hal penting pada proses koagulasi kimia dan bergantung pada nilai alkalinitas, dengan reaksi sebagai berikut:
Al2(SO4)3. 18H2O + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 + 18H2O Al2(SO4)3.18H2O+3Na2CO3 + 3H2O 2Al(OH)3 + 3Na2SO4+3CO2+18H2O
(Lin,2001) Setelah pencampuran yang disertai pengadukan, maka akan terbentuk flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena adanya gaya gravitasi. Sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan.
IX-9
Pemakaian larutan alum umumnya mencapai 50 ppm terhadap jumlah air yang diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan soda abu 1 : 0,54 (Crities, 2004).
Total kebutuhan air = 1263,22 kg/jam = 1,263 m3/jam Pemakaian larutan alum = 50 ppm = 5 x 10-2 kg/m3 Pemakaian larutan soda abu = 0,54 x 50 ppm = 2,7 x 10-2 kg/m3 Larutan alum dibutuhkan = 50.10-2 x 1263,22 = 0,063 kg.jam Larutan soda abu dibutuhkan = 2,7.10-6 x 1263,22 = 0,034 kg.jam 4. Filtrasi
Filtrasi berfungsi untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Filtrasi dalam pemurnian air ini juga berfungsi untuk menghilangkan kandungan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air. Penyaringan pasir (sand filter) yang digunakan terdiri dari 3 lapisan antara lain:
a. Lapisan l terdiri dari pasir hijau (green sand) setinggi 24 in = 60,96 cm b. Lapisan ll terdiri dari anterakit setinggi 12,5 in = 31,75 cm
c. Lapisan lll terdiri dari batu kerikil (gravel) setinggi 7 in = 17,78 cm (Metcalf & Eddy, 1991).
Penyaringan ini menggunakan media pasir atau sand filter berbentuk vertikal yang terdiri atas antrasit, fine sand, coarse sand, dan activated carbon. Activated carbon digunakan untuk menghilangkan klorin, bau dan warna. Bila sand filter ini telah jenuh maka perlu dilakukan regenerasi, dengan cara cuci aliran balik (backwash) dengan aliran yang lebih tinggi dari aliran filtrasi, hal ini dilakukan untuk melepaskan kotoran (suspended matters) dari permukaan filter dan untuk memperluas bidang penyaringan. Setelah di-backwash dan filter dioperasikan kembali, air hasil saringan untuk beberapa menit pertama dikirim ke pembuangan, hal ini dilakukan untuk membersihkan sistem dari benda-benda padat yang masih terbawa lalu dibuang.
Untuk mencegah adanya mikroorganisme yang masih terkandung dalam air, maka, filter dilakukan injeksi klorin. Dari tangki air filter, air di distribusikan ke menara pendingin, keperluan air umum, dan unit demineralisasi. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman dalam air. Klor
IX-10
yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2. Khusus untuk air minum, setelah dilakukan proses klorinasi diteruskan ke penyaringan air (water treatment system) sehingga air yang keluar merupakan air sehat yang memenuhi syarat-syarat air minum tanpa harus dimasak terlebih dahulu.
Total kebutuhan air untuk proses klorinasi = 210 kg/jam Kaporit yang digunakan mengandung klorin = 70%
Kebutuhan klorin = 20 ppm dari berat air
Total kebutuhan kaporit = 0,006 kg/jam 5. Demineralisasi
Demineralisasi berfungsi mengambil semua ion yang terkandung di dalam air.
Air yang telah mengalami proses ini disebut air demin (Deionized Water). Adapun alat demineralisasi terbagi atas:
a. Penukar Kation (Cation Exchanger)
Penukar 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 terlarut dalam air dengan kation dari resin.
Resin yang digunakan yaitu Daulite C-20. Reaksi yang terjadi adalah:
2H+R + Ca2+ Ca2+R2 + 2H+ 2H+R + Mg2+ Mg2+R2 +2H+ Untuk regenerasi dipakai H2SO4 berlebih dengan reaksi:
Ca2+R + H2SO4 CaSO4 + 2H+R Mg2+R + H2SO4 MgSO4 + 2H+R Perhitungan Kesadahan Kation
Berdasarkan Tabel 9.4, Air Sungai Umban Sari mengandung kation-kation.
Adapun total beberapa kation dapat dihitung sebagai berikut:
Total kesadahan kation = [Pb2+]+[Fe2+]+[Mn2+]+[Cu2+]+[Ca2+]+[Mg2+] = 0,04 + 0,98 + 0,175 + 0,115 + 41 + 26
= 68,31 mg/L = 0,0683 kg/m3
IX-11
Air yang melewati cation exchanger adalah air yang akan digunakan sebagai air pemanas (steam). Maka, total kebutuhan air yang harus diolah pada cation exchanger yaitu sebagai berikut:
Total kebutuhan air = 381,104 kg/jam = 0,381 m3/jam
Kesadahan air = Total kesadahan kation x Total kebutuhan air = (0,0683 x 0,381) m3/jam
= 0,026 kg/jam = 0,625 kg/hari
Perhitungan Ukuran Cation Exchanger Total kebutuhan air = 0,241 m3/jam
Dimana 1 m3 = 264,172 gal (Geankoplis, 1993) Total kebutuhan air = 0,241 m3/jam x 264,17 gal
= 63,66 gal/jam
Berdasarkan Tabel 12.2, The Nalco Water Hand Book,1992; diperoleh : - Diameter cation exchanger = 2 ft
- Luas cation exchanger = 3,14 ft2 - Jumlah penukar kation = 1 unit Volume Resin yang Dibutuhkan
Total kesadahan air = 0,396 kg/hari
Berdasarkan Tabel 12.2, The Nalco Water Hand Book,1992; diperoleh : - Kapasitas resin = 25 kg/ft3
- Kebutuhan regenerant = 10 lb H2SO4/ft3 resin Kebutuhan resin = Total kesadahan air
Kapasitas resin
= 0,396 kg/hari 25 kg/ft3
= 0,015 ft3/hari Volume minimum resin = 8 ft3
Tinggi resin = Volume minimum resin Luas cation exchanger
IX-12
= 8 ft
3,14 ft2
= 2,54 ft
Waktu regenerasi = Volume resin x Kapasitas resin Total kesadahan air
= 8 ft
3 x25 kg/ft3 0,396 kg/hari
= 504 hari
Kebutuhan regenerant H3SO4 = Total kesadahan air x Kebutuhan reagen Kapasitas resin
= 0,396 kg/hari x 10 lb H2SO4/ft
3 resin 25 kg/ft3
= 0,15 lb/hari
= 0,072 kg/hari b. Penukar Anion (Anion Exchanger)
Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang yaitu Dower 2. Reaksi yang terjadi adalah:
2ROH + SO42- R2SO4 + 2 OH- ROH + Cl- RCl +OH -Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi:
R2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2ROH RCl + NaOH NaCl + ROH Perhitungan Kesadahan Anion
Berdasarkan Tabel 9.4, Air Sungai Umban Sari mengandung anion-anion.
Adapun total beberapa anion dapat dihitung sebagai berikut:
Total kesadahan anion =[NO3-]+[NO2-]+[PO4-]+[NH3-]+[Cl-]+[SO42-]+[Fe-] = 0,04 + 0,005 + 0,2 + 1,56 + 84 + 10,5 + 0,024 = 96,329 mg/L = 0,096 kg/m3
IX-13
Air yang melewati anion exchanger adalah air yang akan digunakan sebagai air pemanas (steam). Maka, total kebutuhan air yang harus diolah pada anion exchanger yaitu sebagai berikut:
Total kebutuhan air = 241,42 kg/jam = 0,241 m3/jam
Kesadahan air = Total kesadahan anion x Total kebutuhan air = (0,096 x 0,241) m3/jam
= 0,023 kg/jam = 0,559 kg/hari
Perhitungan Ukuran Anion Exchanger Total kebutuhan air = 0,241 m3/jam
Dimana 1 m3 = 264,172 gal (Geankoplis, 1993) Total kebutuhan air = 0,381 m3/jam x 264,17 gal
= 100,856 gal/jam
Berdasarkan Tabel 12.2, The Nalco Water Hand Book,1992; diperoleh : - Diameter anion exchanger = 2 ft
- Luas anion exchanger = 3,14 ft2 - Jumlah penukar anion = 1 unit
Volume Resin yang Dibutuhkan
Total kesadahan air = 0,559 kg/hari
Berdasarkan Tabel 12.2, The Nalco Water Hand Book,1992; diperoleh : - Kapasitas resin = 25 kg/ft3
- Kebutuhan regenerant = 10 lb H2SO4/ft3 resin Kebutuhan resin = Total kesadahan air
Kapasitas resin
= 0,559 kg/hari 25 kg/ft3
= 0,022 ft3/hari Volume minimum resin = 8 ft3
IX-14
Tinggi resin = Volume minimum resin Luas cation exchanger
= 8 ft
3,14 ft2
= 2,54 ft
Waktu regenerasi = Volume resin x Kapasitas resin Total kesadahan air
= 8 ft
3 x25 kg/ft3 0,559 kg/hari
= 357 hari
Kebutuhan regenerant NaOH = Total kesadahan air x Kebutuhan reagen Kapasitas resin
Deaerasi merupakan proses penghilangan gas-gas terlarut yang terdapat pada air keluaran Ion Exchanger, untuk air umpan boiler yang berasal dari Demin Water Tank, gas-gas terlarut harus dihilangkan terutama gas terlarut berupa O2. Penghilangan gas O2 tersebut dilakukan pada Daerator. Pada daerator ini, air dipanaskan hingga 90oC supaya O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan korosi. Pemanasan digunakan dengan menggunakan koil pemanas didalam Daerator.
9.3 Kebutuhan Bahan Kimia
Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan Margarin yaitu sebagai berikut:
1. Al2(SO)4 = 0,028 kg/jam 2. Na2CO3 = 0,015 kg/jam 3. Kaporit = 0,006 kg/jam 4. H2SO4 = 0,072 kg/jam 5. NaOH = 0,004 kg/jam
IX-15