OPTIMASI PROSES KOAGULASI DALAM PENJERNIHAN AIR
LIMBAH DI PT. SINAR OLEOCHEMICAL INTERNATIONAL
(SOCI) MEDAN BERDASARKAN PENGARUH KONSENTRASI
PENAMBAHAN POLI ALUMINIUM KLORIDA UNTUK
MENURUNKAN TURBIDITAS AIR LIMBAH
TUGAS AKHIR
YOLVEN
052409027
PROGRAM STUDI DIPLOMA-III KIMIA INDUSTRI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
OPTIMASI PROSES KOAGULASI DALAM PENJERNIHAN AIR LIMBAH DI PT. SINAR OLEOCHEMICAL INTERNATIONAL (SOCI) MEDAN BERDASARKAN PENGARUH KONSENTRASI PENAMBAHAN POLI ALUMINIUM KLORIDA UNTUK MENURUNKAN TURBIDITAS AIR
LIMBAH
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
YOLVEN 052409027
PROGRAM STUDI DIPLOMA-III KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : OPTIMASI PROSES KOAGULASI DALAM PENJERNIHAN AIR LIMBAH DI PT. SINAR OLEOCHEMICAL INTERNATIONAL (SOCI) MEDAN BERDASARKAN PENGARUH KONSENTRASI PENAMBAHAN POLI
ALUMINIUM KLORIDA UNTUK MENURUNKAN TURBIDITAS AIR LIMBAH
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : YOLVEN
Nomor Induk Mahasiswa : 052409027
Program Studi : DIPLOMA III (D3) KIMIA INDUSTRI
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
PERNYATAAN
OPTIMASI PROSES KOAGULASI DALAM PENJERNIHAN AIR LIMBAH DI PT. SINAR OLEOCHEMICAL INTERNATIONAL (SOCI) MEDAN BERDASARKAN PENGARUH KONSENTRASI PENAMBAHAN POLI ALUMINIUM KLORIDA UNTUK MENURUNKAN TURBIDITAS AIR LIMBAH
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2008
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala kasih dan kuasanya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan tugas akhir ini.
Dalam kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada ibunda dan ayahanda atas kasihnya yang tiada taranya dan dukungannya kepada penulis. Penulis juga ingin berterima kasih kepada kakak tercinta yang selalu bersama dalam suka dan duka. Di samping itu, penulis juga ingin mendedikasikan tugas akhir ini kepada tante penulis yang telah pergi meninggalkan keluarga besar dan penulis selama-lamanya.
Selama mengerjakan praktek kerja dan penulisan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS. PhD selaku dosen pembimbing yang membimbing dan mengarahkan penulis selama penulisan tugas akhir ini.
2. Seluruh karyawan PT. Sinar Oleochemical International (SOCI) yang telah bersedia membimbing, membantu dan memberikan informasi yang dibutuhkan dalam penyusunan karya ilmiah ini.
3. Seluruh staf dosen pengajar jurusan Kimia Industri yang telah mendidik penulis selama menjalani masa kuliah di FMIPA USU Medan.
4. Teman-teman mahasiswa Kimia Industri angkatan 2005 atas kontribusinya dan bantuannya.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan yang dimiliki. Untuk itu kritikan dan aran yang bersifat membangun dari semua pihak akan penulis terima dengan senang hati.
Akhirnya, penulis berharap semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan penulis khususnya.
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
Bab 2 Tinjauan Pustaka………...5
2.1. Teori Umum Tentang Air dan Pencemaran Air………...……5
2.2. Sifat-sifat Fisika dan Kimia Limbah Cair...8
2.2.1. Sifat-sifat Fisik Limbah Cair………....…….8
2.2.2. Sifat-sifat Kimia Limbah Cair………...9
2.2.3. Sifat Biologis Limbah Cair………..11
2.2.4. Turbiditas……….…11
2.3. Pengolahan Air Limbah………..13
2.3.1. Pengolahan Limbah Cair Secara Kimiawi………...14
2.3.1.1. Proses Koagulasi………16
2.3.1.2. Proses Flokulasi………20
2.3.2. Poli Aluminium Klorida (PAC) Sebagai Koagulan………….21
2.3.3. Pengaruh pH Terhadap Optimasi Kerja PAC………..23
2.3.4. Proses Pengolahan Metallic Soap...24
Bab 3 Metodologi...27
3.1. Alat dan Bahan………...………...27
3.1.1. Alat-alat………...………...27
3.1.2. Bahan-bahan.………..………...28
3.2. Prosedur………..………..28
Bab 4 Data Pengamatan……….29
4.1. Data Untuk Proses Produksi RBDPS……….29
4.2. Data Untuk Proses Produksi RBDPO………30
4.3. Perhitungan……….30
Bab 5 Kesimpulan dan Saran……….…34
5.1. Kesimpulan……….……34
5.2. Saran………...34
Daftar Pustaka………35
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1 Data pengamatan pengaruh PAC terhadap turbiditas air limbah dari proses
produksi RBDPS...29 Tabel 3.2. Data pengamatan pengaruh PAC terhadap turbiditas air limbah dari
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Peralatan Filter Press………..25 Gambar 2. Bagan Peralatan Filter Press...26 Gambar 3. Skema Pengolahan Limbah Cair Pt. Sinar Oleochemical International
ABSTRAK
ABSTRACT
BAB 1
PENDAHULAN
1.1. Latar Belakang
Pencemaran lingkungan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas kehidupan makhluk di sekitarnya sehingga masalah pencemaran lingkungan ini menjadi salah satu hal yang paling krusial. Pencemaran lingkungan sering pula dikaitkan dengan keberadaan industri. Hal ini tidak terlepas dari kegiatan industri yang melibatkan penggunaan bahan-bahan kimia yang berbahaya terutama limbah industri jika terlepas ke lingkungan tanpa melalui proses pengolahan lebih lanjut sehingga bahan-bahan tersebut dapat diurai oleh mikroorganisme di lingkungan pembuangannya.
Perkembangan industri yang sangat pesat pada zaman ini banyak menimbulkan permasalahan lingkungan. Masalah yang paling utama yang dihadapi oleh industri sekarang adalah pencemaran lingkungannya yang bersumber dari pembuangan limbah dari kegiatan industri.
PT. Sinar Oleochemical International (SOCI) merupakan salah satu perusahaan yang mengolah minyak kelapa sawit menjadi asam-asam lemak dan gliserin. Sebagai industri pengolahan, perusahaan ini juga tak terlepas dari masalah limbah terutama limbah cair. Sumber limbah cair ini berasal dari pengolahan refined bleached deodorized palm olein (RDBPO) , refined bleached deodorized palm stearin (RBDPS) serta PKO menjadi asam-asam lemak dan gliserin. Limbah cair ini memiliki suhu yang cukup tinggi ketika keluar dari tangki pengolahan dan mengandung minyak, lemak serta senyawa anorganik dan organik lainnya sehingga limbah ini tak mungkin dapat diurai oleh mikroorgansime sebelum diolah terlebih dahulu.
Adapun cara pengolahan limbah cair PT. SOCI adalah melalui proses fisika, kimia and biologi. Pada proses fisika, pengolahan limbah akan didasarkan pada perbedaan densitas minyak atau lemak dengan campuran air lainnya. Sedangkan pada proses kimia, pengolahan dilakukan dengan penambahan bahan kimia tertentu, yaitu dengan bahan polimer Poli Aluminium Klorida (PAC). Senyawa ini berperan sebagai koagulan terhadap suspensi koloid yang terkandung dalam limbah cair. Kemudian suspensi yang terkoagulasi akan diendapkan sehingga terpisah dengan air.
Perlu diketahui bahwa pada penambahan PAC sebagai koagulan harus memenuhi persyaratan tertentu agar kinerja PAC optimal. Adapun faktor yang mempengaruhinya adalah pH, temperatur, turbiditas, pengadukan (mixing), pengaruh garam.
″OPTIMASI PROSES KOAGULASI DALAM PENJERNIHAN AIR
LIMBAH DI PT. SINAR OLEOCHEMICAL INTERNATIONAL (SOCI) MEDAN BERDASARKAN PENGARUH KONSENTRASI PENAMBAHAN POLI ALUMINIUM KLORIDA UNTUK MENURUNKAN TURBIDITAS AIR LIMBAH.”
1.2. Permasalahan
Sebagai industri pengolahan minyak sawit menjadi asam-asam lemak dan gliserin, PT. SOCI tentulah memiliki masalah dengan pengelolaan limbahnya. Namun untuk mengatasi masalah limbah, PT. SOCI menetapkan standard pengolahan limbah sehingga limbah tersebut tidak berbahaya bagi komunitas di lingkungan sekitarnya.
Limbah cair yang keluar dari tangki proses produksi PT. SOCI masih mengandung banyak minyak dan asam-asam lemak serta senyawa organik dan anorganik lainnya. Limbah ini kemudian akan menuju tangki pemisahan oil separator untuk dipisahkan secara fisika yang didasarkan pada perbedaan densitas minyak dan air. Kemudian hasil pemisahan fisika ini akan diteruskan menuju tangki pemisahan kimia yang dilakukan dengan penambahan bahan koagulan Poli Aluminium Klorida (PAC) sehingga terbentuk flok-flok yang terpisah dengan air. Dan kemudian akan diteruskan ke tangki pemisahan lainnya.
1.3. Tujuan
Untuk mengamati dan membandingkan jumlah konsentrasi PAC untuk mengoptimalkan proses koagulasi limbah cair yang berasal dari proses produksi RBDPS dan RBDPO.
1.4. Manfaat
1. Hasil eksperimen ini dapat dimanfaatkan oleh PT. SOCI dalam proses pengolahan limbah cair yang dihasilkan di dalam kegiatannya khususnya untuk proses koagulasi.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Kehadiran industri di suatu lingkungan tentu akan memberikan dampak terhadap lingkungan tersebut serta komunitas yang ada di sekitar lingkungan tersebut. Dampak dari adanya pabrik atau industri terhadap lingkungan dapat berupa manfaat ataupun dampak buruk.
Industri dari sisi positifnya dapat dipandang sebagai sumber peningkatan taraf kehidupan masyarakat di sekitarnya, seperti peningkatan nilai ekspor daerah dan penyerapan penyerapan tenaga kerja. Namun di sisi lain, kehadiran industri mampu menimbulkan dmapak negative terhadap habitat lingkungan sekitarnya. Salah satu masalah yang ditimbulkan oleh industri antara lain ialah pencemaran. Pencemaran yang ditimbulkan dapat berupa pencemaran suara, pencemaran tanah, dan pencemaran air. Oleh karena itu industri perlu memiliki sistem pengolahan pencemaran yang ditimbulkan tersebut.
2.1. Teori Umum Tentang Air dan Pencemaran Air
pertanian, peternakan, perindustrian, aktivitas rumah tangga yang melibatkan penggunaan air tersebut dan sebagainya.
Di dalam proses industri air juga memegang peranan penting seperti sebagai agen pendingin, pengangkut limbah atau bahan baku dan lain-lainnya.
Dari proses industri, air yang telah digunakan dari bagian proses tentulah akan mengandung berbagai bahan pengotor yang dapat disebut sebagai limbah yang berupa bahan anorganik seperti logam-logam dan bahan organik. Di PT. SOCI sendiri bahan-bahan organik tersebut beruapa asam-asam lemak yang terlarut membentuk koloid dalam air. Air yang mengandung bahan pengotor tersebut harus diproses sedemikian rupa sehingga ketika dibebaskan ke lingkungan air tersebut tidak akan memberikan dampak buruk kepada habitat lingkungan tersebut. Oleh karena air tersebut mengandung ketidakmurnian maka perlu diberikan perlakuan/pengolahan (water treatment). Perlakuan pengoalahan air (water treatment) pasti akan menghasilkan residu (sludge) yang tidak dapat langsung dibuang ke lingkungan namun harus ditindaklanjuti dengan mengurangi volumenya, atau disinfektan.
Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Limbah cair adalah bahan sisa atau bahan buangan kegiatan rumah tangga ataupun kegiatan industri yang berbentuk cair yang sukar dihindarkan akibat proses industri. Limbah cair ini dapat digolongkan menjadi beberapa kategori. Berdasarkan jenis bahan kimia yang terkandung di dalamnya, limbah cair dapat dibedakan menjadi:
2. limbah anorganik
Berdasarkan sumber-sumbernya, limbah cair dapat dibedakan menjadi; 1. limbah domestik
2. limbah industri
Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan
karakteristik limbah.
1. Karakteristik limbah
2. Berukuran mikro
3. Dinamis
4. Berdampak luas (penyebarannya)
5. Berdampak jangka panjang (antar generasi)
6. Faktor yang mempengaruhi kualitas limbah adalah:
7. Volume limbah
8. Kandungan bahan pencemar
9. Frekuensi pembuangan limbah
Untuk mengatasi limbah cair ini diperlukan pengolahan dan penanganan
limbah. Pada dasarnya pengolahan limbah ini dapat dibedakan menjadi:
1. pengolahan menurut tingkatan perlakuan 2. pengolahan menurut karakteristik limbah 3. indikasi pencemaran air
Karakteristik limbah cair dapat dibedakan berdasrakan sifat fisika, kimia dan biologisnya. Karakteristik ini dinyatakan dengan parameter-parameter yang mempunyai batasan nilai tertentu. Dengan adanya nilai parameter tersebut dapat diketahui apakah limbah berada pada batasan tertentu yang dapat ditolerir oleh lingkungan ataupun telah melampaui batas tersebut.
Sifat-sifat Fisik Limbah Cair
Sifat-sifat fisik limbah cair dapat dinyatakan melalui jumlah padatan, bau, warna, dan temperatur.
1. Padatan
Padatan dapat dibedakan menjadi padatan total, padatan tersuspensi dan padatan terendap dan padatan terlarut. Padatan total merupakan sisa bahan kering yang tertinggal setelah airnya diuapkan pada suhu 103°C sampai 105°C selama 1 jam. Padatan total ini terdiri dari padatan tersuspensi, padatan koloidal dan padatan terlarut. Padatan tersuspensi adalah padatan yang berukuran lebih besar dari 1 mikron, dapat mengendap sendiri tanpa bantuan koagulan setelah didiamkan walaupun dalam waktu agak lama. Padatan koloidal adalah padatan yang memiliki ukuran antara 1 milimikron sampai 1 mikron dan tidak dapat mengendap tanpa bantuan koagulan. Padatan terlarut merupakan padatan yang memiliki ukuran lebih kecil dari 1 milimikron terbentuk dari senyawa organik dan anorganik yang dalam larutan berupa ion-ion.
Sifat bau dari limbah disebabkan oleh zat-zat organik yang telah terurai dalam limbah mengeluarkan gas-gas seperti sulfida dan amoniak yang menimbulkan bau yang tidak enak. Ini disebabkan adanya campuran nitrogen, sulfur dan fosfor yang berasal dari pembusukan protein yang terkandung di dalam limbah organik.
3. Warna
Warna di dalam limbah cair disebabkan adanya ion-ion logam buangan industri seperti besi, mangan, tembaga atau tanaman air.
4. Temperatur
Temperatur air buangan biasanya memiliki temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan temperatur air biasa. Suhu yang tinggi ini menyebabkan perubahan ekosistem di dalam air dan oksigen yang terlarut menjadi lebih rendah. Hal ini akan menyebabkan gangguan terhadap kehidupan biota air.
Sifat-sifat Kimia Limbah Cair
Karakteristik limbah cair dari sifat kimianya dapat ditentukan melalui beberapa parameter sebagai berikut:
1. Biochemical Oxygen Demand (BOD)
kondisi aerobik. Semakin tinggi angka BOD, semakin sulit bagi makhluk hidup yang terdapat di dalamnya untuk bertahan hidup.
Uji BOD merupakan salah satu uji yang paling penting yang dikerjakan untuk menentukan kekuatan atau tingkat polusi limbah tersebut. Uji BOD ini merupakan uji secara biokimia yang mengukur jumlah bahan organik yang mungkin teroksidasi oleh aktivitas bakteri anaerob dalam lima hari pada suhu 20°C.
Uji BOD ini tergantung pada penentuan oksigen yang terlarut. Untuk menyingkatkannya, uji ini dikerjakan dengan cara menambahkan air pelarut yang mengandung kebutuhan oksigen (oxygen demand) ke sampel dan menentukan oksigen terlarutnya (Dissolved Oxygen, DO) setelah pelarutan. Sampel kemudian dinkubasi selama 5 hari pada suhu 20°C, setelah itu kandungan oksigen terlarut dapat diperoleh kembali. Perbedaan antara kedua harga tersebut mengindikasikan jumlah oksigen yang tergunakan dari sampel selama periode ini dan mewakili harga BOD selama 5 hari. Semua faktor-faktor lingkungan dan nutrisi yang dapat mempengaruhi laju stabilisasi biologis dari bahan organik harus dijaga dalam batas ambang yang rendah selama pengujian. Kehadiran bahan-bahan nutrien, dan organisme campuran, ketiadaan bahan toksik, dan reaksi pH yang diinginkan dan suhu yang tetap merupakan faktor yang mempengaruhi.
2. Chemical Oxygen Demand (COD)
Uji COD juga banyak digunakan sebagai pengukur tingkat polusi limbah. Pengujian ini dibuat untuk mengukur oksigen yang diperlukan untuk oksidasi bahan organik dalam sampel. Bahan pengoksidasi yang digunakan yaitu kalium dikromat, bahan ini digunakan karena faktor biaya yang terjangkau dan dapat diperoleh dalam kemurnian yang tinggi.
3. Nilai pH, Keasaman dan Alkalinitas
pH air 6-8 masih dikatakan normal sedangkan pH air tercemar seperti air buangannya, berbeda-beda tergantung pada jenis air buangannya. Perubahan keasaman pada air buangan, baik kearah alkali (pH tinggi) maupun kearah asam (pH rendah), akan sangat mengganggu kehidupan di dalam perairan tersebut. Air buangan dengan pH rendah bersifat sangat korosif terhadap logam dan sering menyebabkan pengkaratan lebih awal pada pipa-pipa besi ataupun bahan logam lainnya.
Sifat Biologis Limbah Cair
Sifat biologis limbah cair, ditandai dengan pertumbuhan berbagai kelompok mikroorganisme yang terdapat dalam limbah, antara lain bakteri patogen E. Coli yang biasanya digunakan sebagai indikator mengukur pencemaran biologi limbah.
2.2.4. Turbiditas
organisme mikroskopi lainnya yang dapat menghalangi jalannya cahaya melalui air. Oleh karena itu, kekeruhan merupakan sifat optis dari suatu larutan, yiatu hamburan dan absorpsi cahaya yang melaluinya. Uji kekeruhan adalah mengukur suatu sifat optic dari suatu sampel air yaitu hasil penyebaran dan penyerapan cahaya oleh bahan-bahan partikel yang terdapat dalam sampel. Jumlah dari kekeruhan yang terukur tergantung pada berbagai macam variable seperti; ukuran, bentuk dan indeks refraksi dari partikel.
Kekeruhan pada air umumnya disebabkan oleh suspensi materi seperti tanah liat, lumpur, zat organik dan anorganik, plankton dan zat-zat halus lainnya (mikroorganisme). Kekeruhan tidak mempunyai hubungan langsung terhadap berat berbagai bahan yang terdapat pada suspensi karena bentuk dan indeks refraksi dari berbagai partikel mempunyai efek terhadap penyebaran sinar dari suspensi. Adapun 3 metode pengukuran kekeruhan yaitu:
1. metode Nefalometrik (unit kekeruhan NTU dan FTU) 2. metode Helliege Turbidimetri (unit kekeruhan silica) 3. metode Visuil (unit kekeruhan Jakson)
Pengolahan Air limbah
Menyadari pentingnya proses pengolahan limbah, pada tahun 1995, pemerintah melalui direktorat Jendral Perkebunan mengeluarkan suatu prosedur standar pemantuan limbah pabrrik kelapa sawit (DOK: TSDR/S-7/BUN). Menurut standar tersebut, setiap pabrik wajib memiliki instalasi pengolahan limbah dengan setidaknya 3 kolam pengolahan limbah cair. Kolam-kolam cair tersebut antara lain:
1. Kolam pendingin 2. Kolam anaerob 3. Kolam fakultatif
Dalam kolam-kolam tersebut akan dilakukan beberapa tahapan pengolahan seperti pendinginan, pengasaman, netralisasi dan sedimentasi sebelum dibuang.
Secara umum, proses pengolahan limbah dapat diuraikan sebagai berikut: 1. Screening
2. Grit Removal
3. Penghilangan minyak (removal of oil and grease)
4. Sedimentasi bahan organik dan pembagian bahan mineral 5. aerasi dan oksidasi
6. final settlement
perbedaan densitas bahan-bahan yang terkandung dalam limbah tersebut. Adapun bahan-bahan yang terkandung dalam limbah tersebut berupa sisa-sisa asam lemak yang terlarut dalam air dalam bentuk koloid, dan bahan-bahan anorganik seperti logam-logam. Setelah diproses secara fisika, limbah cair yang telah berkurang kandungan minyaknya akan diproses secara kimiawi dengan cara menambahkan bahan koagulan seperti Poli Aluminium Chloride (PAC) untuk mengkoagulasikan bahan-bahan koloidal dalam limbah cair tersebut sehingga terbentuk flok-flok padat. Setelah diproses melalui proses kimia, limbah cair akan dikumpulkan dalam kolam pendingin untuk menurunkan temperatur limbah cair tersebut. Lalu limbah cair diteruskan ke kolam yang telah bercampur bakteri, di kolam tersebut akan diberi bubuk urea dan phospat sebagai makanan bakteri. Air yang telah bebas dari bahan pencemar seperti bahan organik dan anorganik tersebut akan digunakan kembali sebagai cooler agent dan heat exchanger pada bagian produksi atau langsung dibebaskan ke lingkungan.
Pengolahan Limbah Cair Secara Kimiawi
Pada PT. SOCI, pengolahan limbah secara kimiawi dilakukan dengan proses koagulasi dan flokulasi, yaitu bahan-bahan organic dan anorganik yang bersifat polutan dikoagulasi dan terbentuk flok-flok padat sehingga terpisah dari air limbah.
gaya-gaya yang bekerja pada partikel koloid tersebut. Adapun gaya-gaya yang bekerja pada partikel koloid antara lain; gaya taraik-menarik yang dikenal dengan gaya London-Van der Waals yang cenderung menyebabkan partikel koloid berkumpul membentuk agregat yang kemudian mengendap. Gaya yang kedua yaitu gaya tolak-menolak yang disebabkan oleh pertumpangtindihan lapisan ganda elektrik yang bermuatan sama, dan gaya inilah yang akan menstabilkan koloid tersebut. Selain itu gaya lain yang mempengaruhi yaitu gaya tarik-menarik antara partikel koloid dengan medium pendispersinya dan gaya ini cenderung dapat meningkatkan kestabilan koloid.
Proses koagulasi dan flokulasi sering digunakan dalam proses pengolahan air minum, dan proses pengolahan air proses siap pakai untuk industri. Teknik ini akan menetralisir koloid dalam air, dan mengadsorbsi bahan-bahan koloid tersebut ke permukaan endapan yang terbentuk pada saat flokulasi. Adapun bahan-bahan yang dapat teradsorbsi membentuk flok-flok tersebut antara lain bahan organik, dan polutan-polutan lainnya.
Untuk melakukan proses pemisahan limbah cair dari bahan suspensi koloid dengan laju yang memuaskan misalnya dengan gravitasi, perlu dilakukan aglomerasi bahan koloid untuk membentuk partikel yang lebih besar.
Oleh karena itu, suspensi koloid haruslah diubah dengan proses buatan. Adapun proses konversi tersebut antara lain:
b. Agglomerasi dari bahan koloid yang distabilkan. Hal ini akan menghasilkan berbagai macam penarikan yang bekerja di antara partikel yang berhubungan dengan satu sama lainnya yang disebut gerakan Brownian sampai partikel mencapai 0,1 mikron dan kemudian melalui mekanika luar membentuk flok-flok.
Dalam proses pengolahan limbah cair, biasanya digunakan istilah koagulasi untuk proses destabilisasi dan istilah flokulasi untuk pembentukan bongkahan dari bahan koloid yang dinetralkan.
Proses Koagulasi
Koagulasi berasal dari kata lain “coagulare” yang berarti bergerak bersama, hal ini terjadi seperti pada proses pemurnian air dan ini berlangsung dengan penambahan bahan-bahan kimia pada dispersi cairan untuk menggabungkan partikel-partikel halus menjadi aglomerat yang lebih besar sehingga dapat dihilangkan setelah proses flokulasi yakni pengendapan dan filtrasi. Dalam proses pengolahan limbah cair, proses koagulasi dinyatakan sebagai proses dimana partikel koloid diperlakukan sedemikian rupa sehingga kondisi partikel menjadi tidak stabil (destabilized), dan kondisi ini diperoleh dengan cara menetralisir muatan elektrik. Bahan yang digunakan dalam proses koagulasi ini dinamakan koagulan.
cair. Adapun bahan koagulan yang telah dipakai mulai dari abad lalu antara lain berupa garam anorganik kationik polivalen. Berdasarkan pada aturan yang mendasari kinerja koagulan, dinyatakan bahwa efek koagulan tergantung pada valensi dari ion yang membawa muatan yang berlawanan ke partikel yang lainnya. Semakin tinggi valensi, maka semakin efektif kinerja koagulan tersebut (teori Schulze-Hardy).
Teori ini sebagian dapat menjelaskan mengapa trivalen besi, dan garam aluminium telah digunakan secara luas untuk proses koagulasi pada air dan berlangsung hingga sekarang.
Di dalam pemakaiannya, koagulan garam sering menyebabkan terbentuknya jumlah lumpur (sludge) yang cukup besar terutama jika dosis koagulan yang ditambahkan cukup besar. Sehubungan dengan hal itu maka dilakukan berbagai usaha untuk memperoleh koagulan yang lain seperti misalnya produk sintetis yang berbentuk polimer dengan berat molekul yang tinggi. Produk ini dikenal dengan polielektrolit, contohnya aluminum sulfat, ferri klorida, kalsium hidroksida, magnesium oksida, poli amine, poli dadmac, dan poli aluminium klorida.
Ada empat mekanisme dasar yang dapat digunakan untuk mengkoagulasi koloid yaitu:
1. penekanan lapisan ganda 2. netralisasi muatan
3. penjeratan dalam suatu presipitat 4. penjembatan antara partikel
Dalam pengolahan air limbah, bahan koagulan yang dipakai antara lain: a. aluminium sulfat (tawas), Al2(SO4)3.14H2
b. polialuminium klorida (PAC). Al
O n(OH)mCl
c. fero sulfat, FeSO
3n-m
Di PT. SOCI sendiri, berdasarkan faktor ekonomisnya, bahn koagulan yang dipakai ialah PoliAluminium Klorida (PAC). Alum merupakan salah satu koagulan yang efektif untuk mengolah air limbah. Penambahan alum ke dalam air akan bereaksi secara disosiasi mebentuk ion Al
4
3+
yang berfungsi sebagai penetral dan reaksi hidroksinasi membentuk aluminium hidroksida Al(OH)3
- reaksi disosiasi
sebagai hasil reaksi hidroksida dan kemudian diikuti dengan reaksi polimerisasi ion kompleks.
Al2(SO4)3 2 Al 3+ + 3 SO4 - reaksi hidrolisa:
2-
Al2(SO4)3 + 6 H2O 2 Al(OH)3 + 3 H2SO - reaksi polimerisasi ion kompleks
4
Al(H2O)6 + H2O Al(H2O)5OH + H2 Al(H
O
Ion Al 3+ berperan sebagai elektrolit positif pad destabilisasi partikel koloid. Senyawa Al(OH)3 dalam bentuk presipitat berfungsi sebagai inti dari pembuatan flok sedangkan ion kompleks Al(H2O)4(OH)2
a. sifat dan kualitas dari air limbah
akan berfungsi sebagai jembatan antara partikel.
Proses koagulasi terjadi berdasarkan pada netralisasi muatan pada permukaan partikel yang menyebabkan partikel-partikel menjadi tidak stabil setelah proses netralisasi tersebut – dengan kata lain, koagulasi ini disebabkan oleh ion-ion yang mempunyai muatan yang berlawanan dengan partikel koloid yang dalam hal ini ion-ion koagulan yang positif menetralkan muatan negatif pada koloid. Flok yang terbentuk pada proses netralisasi disebut dengan flok polimer atau flok koagulan dan selanjutnya ukuran flok diperbesar melalui jembatan antara partikel yang disebut dengan flok sekunder. Sisa endpaan setelah prose koagulasi dan flokulasi dinamakan metallic soap.
Koagulan-koagulan tersebut dipilih setelah air atau limbah cair diperiksa secara laboratorium dengan uji flokulasi. Faktor-faktor yang harus diperhatikan saat memilih koagulan yang tepat antara lain:
b. variasi dalam kualitas air limbah dapat berupa suhu c. kualitas output yang diinginkan setelah proses pengolahan d. sifat pengolahan setelah koagulasi
e. derajat kemurnian dari reagen
merata. Dosis optimal akan bervariasi tergantung pada sifat alamiah air baku serta jenis koagulan yang digunakan. Penentuan dosis optimal dilakukan dengan percobaan laboratorium dengan menggunakan alat Jar-test.
Koagulasi optimal akan terjadi pada pH tertentu tergantung pada jenis limbah yang akan diolah, dimana pH optimal jug ditentukan oleh percobaaan Jar-test. Untuk mengilustrasikannya dapat dijelaskan sebagai berikut: suatu bagian dari muatan yang dibawa oleh partikel koloid yang telah mengadsorbsi ion-ion OH
-Proses Flokulasi
dihancurkan oleh kenaikan konsentrasi ion H+, dan hal ini akan mengurangi stabilitas suspensi koloid.
atau limbah cair sehingga terbentuk suatu sistem yang berfase tunggal atau muti fase yang homogen.
Secara spesifik, proses flokulasi dapat terbagi menjadi 3 langkah:
1. pelarutan reagen melalui pengadukan cepat (sekitar 1 menit, 100 rpm) 2. pengadukan lambat untuk membentuk flok-flok (sekitar 15 menit, 20 rpm) 3. proses sedimentasi (15 – 20 menit)
Poli Aluminium Chloride (PAC) Sebagai Koagulan
Poli Aluminium Chloride (PAC) adalah salah satu produk polimer aluminum yang digunakan untuk menetralkan muatan koloid serta membentuk jembatan penghubung antara koloid-koloid tersebut, sehingga proses koagulasi-flokulasi dapat berlangsung lebih efisien.
Poli aluminum klorida mempunyai rumus molekul Aln(OH)mCl3n-m. Produk ini dikarakteristisasi dengan rasio molekuler OH/Al di antara 0,4 dan 0,6 serta stabilitasnya dipertahankan oleh adanya ion sulfat yang dapat menghambat polimerisasi spontan daripada produk.
Beberapa keuntungan yang dapat diperoleh dari PAC yang menyebabkan penggunaannya yang meluas antara lain:
a. Efektif pada rentang pH 5-10
b. Jumlah lumpur yang dihasilkan lebih sedikit dibandingkan dengan penggunaan garam aluminium
c. Efek korosi yang ditimbulkan jauh lebih kecil dibandingkan dengan garam aluminium yang biasa
d. Efek koagulasi 2-3 kali lebih cepat dari garam-garam aluminium lainnya
e. Harga PAC lebih murah dibandingkan dengan koagulan organik sehingga menghemat biaya
Hidrolisis PAC sangat mudah dibandingkan dengan garam aluminium lainnya, menghasilkan polihidroksida dengan rantai molekul yang panjang dan memiliki sifat elektrolit yang sangat besar dalam larutan serta berpengaruh maksimal terhadap sifat pembentukan fisik flokulasi. Koagulasi PAC paling baik pada turbiditas air limbah menengah sampai tinggi dibandingkan garam aluminium lainnya. Pembentukan flok dengan PAC sangat cepat. Endapan yang dihasilkan oleh garam aluminium yang lain sebagai koagulan.
Proses koagulasi dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
1. sifat fisik dan sifat kimia koloid serta pengotor dalam air limbah 2. pH air limbah
3. suhu air limbah 4. jenis koagulan
6. kondisi pengadukan
Penambahan dosis PAC dan waktu pengaturan (settlement time) dapat mempengaruhi efek koagulan. Untuk memperoleh air limbah dengan turbiditas sesuai batas ambang yang diizinkan dapat dilakukan dengan menambahkan dosis PAC serta mempercepat waktu proses. Mempercepat waktu proses dapat mengurangi efisiensi operasi, dosis PAC yang ditambahkan serta biaya produksinya. Atas dasar ini dapat ditentukan parameter proses penjernihan air limbah apakah menggunakan penambahan dosis PAC atau mengatur waktu proses untuk menentukan proses penjernihan yang lebih baik.
Pengaruh pH Tehadap Optimasi Kerja PAC
Ketika garam-garam Al(III) ditambahkan ke dalam air, garam-garam tersebut akan menghasilkan ion trivalen Al3+. Kompleks ini kemudian bereaksi dengan molekul air melalui reaksi hidrolisis dengan mengganti ion OH
-Pengendapan aluminium hidroksida amorf menunjukkan terjadinya flok koagulasi. Kelarutan aluminium klorida minimal pada harga pH pada saat terjadinya
membentuk aluminium hidroksida dan polimer aliminium contohnya PAC.
flok koagulasi, dan bertambah bila pH naik atau berkurang singkatnya pH harus diatur supaya diperoleh kondisi optimum untuk koagulasi. Pengaturan pH ini cukup sulit disebabkan fakta bahwa ion logam aluminium dalam air bersifat asam.
Secara teoritis setiap mg/L dari PAC akan menyerap sekitar 0,5 mg/L alkalinitas sehingga kadar alkalinitas berkurang yang menyebabkan PAC tidak dapat bekerja efektif maka perlu ditambahkan kapur atau natrium sulfat. pH rendah dapat menyebabkan derajat ionisasi yang tinggi sehingga menyebabkan PAC banyak yang bersisa yang selanjutnya dapat mengurangi koagulasi.
PAC dapat bekerja optimum sebagai koagulan pada pH 8, dan oleh karena itu jika pH air limbah yang akan diolah adalah bersifat asam perlu adanya penambahan NaOH untuk menaikkan pH sampai target yang diinginkan sebelum dilakukan penambahan PAC.
Proses Pengolahan Metallic Soaps
Filtrasi merupakan metode dalam pengolahan padatan metallic soaps atau sludge yang paling umum digunakan. Proses filtrasi ini dapat dilakukan dengan menggunakan sand bed atau dapat diolah secara mekanis di dalam tekanan tinggi atau menengah vakum, dimana peralatan yang lebih canggih diperlukan untuk pengolahannya.
Filter press beroperasi dengan menggunakan tekanan tinggi untuk membuat ’cake’ (dari 5 sampai 15 batangan atau bahkan lebih).
Filter tersebut mengandung suatu susunan vertikal, yang berselang-seling yang saling menekan satu sama lain dengan hydraulic jacks di sisi lain. Proses filter press merupakan proses dewatering yang tak reguler.
BAB 3
METODOLOGI
Alat dan Bahan
Alat-alat
1. Turbidimetri 2. pH meter 3. pipet tetes 4. pipet volum 5. labu erlenmeyer 6. beaker gelas 7. ekivator
Bahan-bahan
1. sampel air limbah
2. NaOH 1 N (sebagai pengatur pH)
3. Poli Aluminium Klorida (PAC) 10% (sebagai koagulan) 4. Polimer 0,1% (sebagai flokulan)
Prosedur
1. diambil sampel kemudian diukur pH dan turbiditasnya dengan turbidimeter 2. diatur pH sampel dengan menggunakan NaOH 1 N sampai pH 8 tercapai 3. sampel telah diukur turbiditasnya dimasukkan ke dalam 5 labu erlenmeyer
yang masing-masing dengan volume 500 ml
4. sampel di dalam labu erlenmeyer diaduk dengan menggunkan ekivator, ditambahkan 0,5 ml PAC 10 % sambil diaduk secara perlahan-lahan
5. setelah itu ditambahkan polimer 0,1 % sebanyak 0,5 ml 6. didiamkan selama 1 menit
7. disaring dengan menggunakan kertas saring whatman
8. filtrat ditampung dan diukur turbiditasnya dengan turbidimeter
BAB 4
DATA PENGAMATAN
Data Untuk Proses Produksi RBDPS
Sampel limbah cair dari proses produksi RBDPS turbiditas awal : 223 NTU
pH awal : 5,6
Volume sampel : 500 ml Volume primer 0,1 % : 0,5 ml
Tabel 3.1 Data pengamatan pengaruh PAC terhadap turbiditas air limbah dari
proses produksi RBDPS
No. Volume PAC 10% (ml)
Konsentrasi PAC (ppm)
Turbiditas (NTU)
1. 0,5 100 119.6
2. 1.0 200 53.90
3. 1.5 300 7.13
4. 2.0 400 0.63
5. 2.5 500 0.31
Data Untuk Proses Produksi RBDPO
Sampel limbah cair proses produksi RBDPO turbiditas awal : 856 NTU
pH sampel : 4,9 Volume sampel : 500 ml Volume polimer 0,1% : 0,5 ml
Tabel 3.2. Data pengamatan pengaruh PAC terhadap turbiditas air limbah dari
proses produksi RBDPO.
Perhitungan
a. Menentukan konsentrasi PAC 10%
5. Untuk Volume PAC 10 % = 2,5 ml 2,5 ml . 105
C2 = Konsentrasi PAC = 500 ppm ppm = 500 ml . C2
6. Untuk Volume PAC 10 % = 3 ml 3 ml . 105
C2 = Konsentrasi PAC = 600 ppm ppm = 500 ml . C2
Pembahasan
Salah satu parameter pencemaran air adalah turbiditas dimana batas ambang turbiditas yang diizinkan adalah 10 NTU. Turbiditas di atas batas ambang ini menunjukkan telah terjadinya pencemaran air. Untuk menurunkan turbiditas air dapat dilakukan dengan sedimentasi suspensi koloid dengan menggunakan PAC sebagai koagulan.
Fungsi PAC dalam proses penjernihan air limbah adalah sebagai koagulan. Efek koagulan PAC ini sangat dipengaruhi oleh konsentrasi PAC yang digunakan.
Dari data dapat diamati bahwa konsentrasi PAC optimum untuk mernurunkan turbiditas sampel air limbah proses produksi RBDPS adalah 300 ppm. Pada kondisi ini ternyata turbiditas air yang diolah turun sampai 7,13 NTU atau jauh di bawah ambang batas yang diperbolehkan.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Efektivitas Poli Alumnium Klorida (PAC) sebagai koagulan dalam proses penjernihan air limbah sangat dipengaruhi oleh konsentrasi Poli Aluminium Klorida (PAC) yang digunakan dan pH air limbah.
2. Konsentrasi Poli Aluminium Klorida (PAC) optimum untuk menjernihkan air limbah dari proses produksi RBDPS dengan turbiditas 223 NTU adalah 300 ppm dan air limbah dari proses produksi RBDPO dengan turbiditas 856 NTU adalah 600 ppm.
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Alaerts, G.1987. Metode Penelitian Air. Surabaya; Usaha Nasional.
Benefield, Larry D.; Judkins, Joseph F., and Weand, Barron L. 1982. Process Chemistry for Water and Wastewater Treatment. New Jersey; Prentice-Hall,
Inc.
Deby, S.1993. Pelatihan Pengolahan PAC. Paper. Bekasi; PT. Prima Rejeki
Degrémont. 1979. Water Treatment Handbook. 5th edition. New York; John Wiley and Sons.
Fair, G.M. 1978. Water and Wastewater Engineering. Volume 2. New York; John Wiley and Son, Inc.
Liu Wenbin. 2003. Application of Poly Alumnium Chloride in Shenzen Water Supply. Paper. Shenzen; Shenzen Water Supply Group, Ltd.
Mahida, U.N. 1981. Water Pollution and Disposal of Wastewater Land. New Delhi; Tata McGraw – Hill Publishing Co., Ltd.
Sawyer, C.N. 1978. Chemistry for Environmental Engineering. 3rd edition. New York; McGraw-Hill.
