Penyisihan Fraksi Total Suspended Solid Air Limbah Industri pada Unit Sedimentasi Berdasarkan Tipe Flocculent Settling

NATIONAL CONFERENCE ON CONSERVATION FOR BETTER UFE

PENVISIHAN FRAKSI TOTAL SUSPENDED SOLID AIR lIMBAH INDUSTRI PADA UNIT SEDIMENTASI

BERDASARKAN TIPE FlOCCUlENT SETTLING

Alien Kurniawan dan Yanuar Chandral Wirasembada

Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor E-mail: allen.kurniawan@gmail.com

ABSTRAK

Pada perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah (lPAL), unit sedimentasi merupakan salah satu unit

utama untuk mereduksi polutan air limbah, seperti Total Suspended Solid (TSS). Pengembangan dan

modifikasi unit sedimentasi perlu ditindaklanjuti terhadap perubahan konsentrasi dari unit terdahulu,

misalnya koagulasi-flokulasi. Penelitian ini dirancang untuk menentukan persentase penyisihan TSS

skala laboratorium berdasarkan tipe flocculent settling sehingga persentase penyisihan TSS, nilai waktu

detensi, dan overflow rate dapat diprediksi berdasarkan kondisi karakterisitik air limbah terkini.

Metode penelitian dilakukan berdasarkan pengujian konsentrasi TSS air limbah hasil proses

koagulasi-flokulasi pada beberapa titik sampling per satuan waktu. Variasi persentase penyisihan adalah 10, 20, 30, 40, SO, 60, dan 70%. Berdasarkan kurva isokonsentrasi, total penyisihan fraksi penyisihan terhadap

nilai variasi persentase penyisihan adalah 42,49; 56,79; 63,74; 70,43; 75,57; 78,21; 82,86%. Nilai

tersebut menjadi acuan terhadap penentuan waktu detensi dan overflow rate unit sedimentasi.

Kata kunci: flocculent settling, fraksi total suspended solid, overflow rate, waktu detensi.

PENDAHULUAN

Sedimentasi merupakan proses penyisihan secara gravitasi massa jenis padatan yang lebih besar

dari massa jenis fluida (Lin, 2004). Proses pemisahan padatan tersusupensi dalam air limbah melalui

proses sedimentasi menggunakan aspek mekanis fisik tanpa melibatkan aspek molekular kimiawi atau

difusi. Tenaga mekanis akan menekan partikel, cairan, atau campuran partikel cairan yang tidak

diperlukan pada molekul individual. Pemisahan mekanik tersebut dipakai untuk campuran heterogen.

Secara umum, koloid tidak ditangani melalui metode ini, terutama partikel berukuran lebih dari 0,1 urn,

Teknik proses pemisahan padatan tersusupensi berdasarkan pada perbedaan fisika antara

partikel-partkel tersebut, seperti ukuran, bentuk, atau densitas. Teknik ini dapat digunakan untuk memisahkan

zat padat dari gas, zat cair dari gas, zat padat darl zat padat, atau zat padat dari zat cair.

Jenis pengendapan terbagi menjadi tiga tipe, yaituCBAd i s c r e t e s e t t l i n g , f l o c c u l e n t s e t t l i n g , dan

h i n d e r e d z o n e s e t t l i n g . F l o c c u l e n t s e t t l i n g ditujukan pada partikel ukuran flok ketika partikel ukuran

besar akan menyusul partikel-partikel ukuran lebih kedl untuk membentuk suatu ikatan pengendapan

lanjutan dengan kecepatan pengendapan terus bertambah dari kecepatan awal masing-masing partikel.

Kemungkinan kontak antara partikel-partikel tergantung pada kedalaman zona pengendapan.

Penelitian ini dirancang untuk penentuan persentase penyisihan Total Suspended Solid (TSS)

skala laboratorium berdasarkan tipe f l o c c u l e n t s e t t l i n g sehingga persentase penyisihan T55, nilai waktu

•

• •

dcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

1 7 9

PROCEEDING

NATIONAL CONFERENCE ON CONSERVATION FOR BETTER UFE

detensi, danPONMLKJIHGFEDCBAo v e r f lo w r a t e dapat diprediksi berdasarkan kondisi karakterisitik air limbah terkini. Hasil

dari penelitian ini diharapkan akan memberikan hasil pendekatan logis untuk rancangan unit

sedimentasi pad a pengolahan air limbah.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini menggunakan contoh uji air limbah pad a salah satu industri di bidang penyedia

produk perawatan tubuh dan cairan pencuci piring terkemuka di Jakarta. Pengambilan contoh uji

dilakukan selama enam jam pada rentang waktu satu minggu sehingga karakteristik air limbah dari

seluruh variasi jenis proses diharapkan dapat terwakili.

Alat penelitian menggunakan tangki sedimentasi sistem b a t c h terbuat dari bahan f le x y g la s s ,

cawan, furnace, oven, pH meter, turbidimeter, DO meter, timbangan analitik, desikator, dan penggaris.

Selain contoh uji air limbah, tambahan bahan penelitian menggunakan akuades dan kertas saring untuk

pengukuran TSS.dcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

llS a n

C:::J--+- IS a n

C:::J--+- 6 5 a n

-+- .S a n

r-l--+- 2 5 c m

C:::J--+- S cm

••••••__ •••••_ -+-- O cm U c m

Gambar 1 Reaktor sedimentasi dengan variasi pengambilan titik sampling

Contoh uji air limbah campuran supernatan dan padatan hasilja r t e s t berdasarkan dosis dan pH

koagulan optimum dimasukkan ke dalam reaktor pad a Gambar 1 hingga batas maksimum. Kemudian,

parameter TSS,C h e m ic a l O x y g e n D e m a n d (COD), dan B io c h e m ic a l O x y g e n D e m a n d (BOO) dihitung saat

supernatan dan padatan berada pada kondisi tercampur. Setiap interval waktu pengendapan lima menit

selama satu jam, contoh uji diambil pad a setiap titik sampling untuk mendapatkan parameter TSS. Hasil

analisis dimasukkan ke dalam tabel sebagai data primer analisis.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada proses sedimentasi f / o c c u la n t , partikel-partikel individu bergabung menjadi satu dan

membentuk gumpalan bernama flok. Proses ini terjadi saat padatan tersuspensi memiliki konsentrasi

besar. Pada keadaan diam, partikel tersuspensi dalam air limbah memiliki kecendrungan alami untuk

berkelompok ( a g g lo m e r a t e ) . Kecenderungan ini diamati saat penelitian berlangsung sehingga data

parameter TSS diperoleh berdasarkan waktu dan ketinggian reaktor (Tabel 1). Berdasarkan data pada

Tabel1, konsentrasi TSS meningkat saat kedalaman reaktor bertambah dan menu run pada titik sampling

yang sama terhadap perubahan waktu pengamatan. Hal tersebut disebabkan partikel f / o c c u la n t

mengalami perubahan bentuk, ukuran maupun berat selama menjalani proses pengendapan, sehingga

•••

CBA

1 8 0

~

, PROCEEDING

NATIONAL CONFERENCEON CONSERVATION FOR BETTER UFE

proses pengendapan partikelCBAf l o c c u l a n t tergantung pada kedalaman tangki sedimentasi. Selain itu,

proses koagulasi dan flokulasi menentukan efisiensi pengendapan di dalam unit sedimentasi melalui

tahap penentuan dosis optimum koagulanPONMLKJIHGFEDCBAp a d a ja r t e s t .

Selain itu, partikel tersuspensi dalam air buangan bukan jenis partikel diskrit tetapi merupakan

jenis partikel ringan dan kedl yang bersinggungan kemudian bergabung dan bertambah ukuran. Akibat

terjadinya pergabungan flokulan, termasuk koagulan kimia, dan flok biologi, massa partikel bertambah

sehingga dapat mengendap lebih cepat. Fenomena ini dikenal dengan flocculants atau sedimentasi tipe 2 (Shun Oar lin, 2004).

Proses flokulasi dapat meningkatkan efisiensi penyisihan. Proses ini cukup dinyatakan dengan

persamaan-persamaan. Karakteristik pengendapan dari materi flokulan biasanya dijelaskan oleh analisis

kolom sedimentasi. Hasil analisis yang bagus biasanya didapat dari percobaan menggunakan pipa plastik

berdiameter 3 cm dan tinggi 3 m. Titik-titik pengambilan sampel berada seragam sekitar 45-60 cm

sepanjang tinggi kolom (Tchobanoglous e t a l . 2 0 0 2 ) .

Tabel1 Konsentrasi TSS pada variasi pengambilan titik sampling

Tingi titik sampli ng (cm)

Waktu sampling (menit)dcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

o

5 10 15

20

25

30

35

40

45 5 0 5 5

TSS(mg/l)

o

239 187,

5 154 0,5 109 2 723, 5 555 472, 5 469 414, 5

327 311 288 267

15 152 2 152 9 150 4,5 125 1,5

866 499 428 374, 416

5

276, 5

295 280, 248

5 287, 277, 5 5 30 153 1,7 154 7,3 155 7,5 154 4,5 147 0,5 130 989, 6,5 5 548, 459, 5 5 373 337, 5 362 320, 5 45 155 2 154 8 155 8,5 155 0,5 152 8,5 150 143

2

1

126 892 2,5 520, 5 375 874 519 60 156 3,5 156 1,5 156 3,3 156 7,5 159 2,5 153 153

9

7

149 142 9,5 6 128 1,5 111 6,5

75 136 121

7 9 154 6,5 157 2 157 2 158 3,5 154 9 158 157 4,5 6,5 157 155

6

6

152 5 147 3

•

•

•

1 8 1

PROCEEDING

NAnONAl

CONFERENCE ON CONSERVAnONFOR

BETTERUFE

_{dcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA}

-i-onmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

E

':30

~ .!I

"40

1 ,-'" ₊

so r

"1---f-+- :'.: I

:lIT + T Ii ,--'--'

-+

ill" Ij--r-;- I

, -I

1 0

tf-1- i.

d-tt---' 2 0 '

r+,-+ ' .-t _

-~ --n -+ -

t-,+-; -

--If-,

--~ -~-,PONMLKJIHGFEDCBA

'- + - P ~l=,

-1

++

1-=tJ::: "

H -,-.!.-j..-

~

tt:t-2 5 -:- -1

30

60

-t-: , I i

~ -t:

+ 1 .'

7 0 r-t j+ f--i---i!- --l--j--o 5 1 0

''t=t=i'-

f' :t

1 5 2 0 3 5 40 45 so 5 5 60 6 5 7 0

[image:4.567.66.489.92.286.2]

t,menit

Gambar 2

_{Kurva isokonsentrasi} flo c c u la n t settling

Berdasarkan data pada Tabel 1, kurva isokonsentrasi atau isoremoval dibuat dengan parameter

kedalaman terhadap waktu (Gambar 2). Partikel di masing-masing fraksi terus-menerus berubah karena

partikel saling menyatu satu sama lain sehingga kurva ini dapat merepersentasikan nilai gross dari

efektifitas penyisihan partikulat. Warna dari masing-masing kurva menggambarkan persentaseCBAr e m o v a l

hasil perhitungan.

Tiap kurva pad a Gambar 2 mewakili kemampuan unit dalam mengendapkan fraksi paritikulat.

Data pada Gambar 2 dapat digunakan secara langsung untuk mengestimasi t o t a l r e m o v o l . Untuk

menemukan total removal pad a waktu tertentu, dapat ditambahkan garis bantu untuk memudahkan

estimasi Garis bantu tersebut berupa garis median yang digambar tepat diantara kurva isokonsentrasi

(Droste 1997). Interpolasi menggunakan garis bantu tersebut dilakukan untuk mendapatkan nilai

persentase yang lebih akurat.

Pada Gambar 2, nilal o v e r f l o w r a t e merupakan perpotongan antara kurva isokonsentrasi dengan

ketinggian kolom tes. Secara mate mat is, perhitungan o v e r f l o w r a t e dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut.

(1)

H merupakan ketinggian kolom tes, sedangkan t/ merupakan waktu yang ditentukan berdasarkan

perpotongan antara kurva isokonsentrasi. Hasil rekapitulasi perhitungan o v e r f l o w r a t e disajikan pada ,-,

Gambar 3.

•

_J82

•

•

NATIONAL CONFERENCE ON CONSERVATION FOR BETTER UFE_{dcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA}

* ,.7 0

~ 6 0

oonmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

E

~ 5 0

"0

:g

4 0

V) '; .. I

"C Y=0 ,4 6 1 x2 -2 4 )4 3 7 x+3 3 3 ,1 4 .

~ 30 ---- 1 . ,-CBA

·- r - - -

- - - ~ - - !

a3 I I ' ,

j::

l=n_= __

~~~~---==-r~~;····o"F·~·:':·---·

1 0 ,0 0

80 r· -.,---c · ~ -_ _ ._ -- - · __c_-,-:--- ',-- .--- ---.-.-~ - ...-v -r-r-'- -- - --- - -- -- ...- --,

- - - .- - - - '- - - _ .,- - - _ .._.._ ---_•.._- .-.._ - - - .- .- - - ~I

. _ - - - _ _c . _• • + .__ ._- ,

1 5 ,0 0 2 0 ,0 0 3 0 ,0 0

- Overflow Rate, m.hari

2 5 ,0 0

Gambar _{3. Kurva hubungan antara persentase} T S S r e m o v a l terhadap o v e r f l o w r a t e

Gambar 3 menunjukkan bahwa t o t a l r e m o v a l denganPONMLKJIHGFEDCBAo v e r f lo w r a t e mempunyai hubungan logaritmis dan berbanding terbalik. Semakin kedl nilai t o t a l r e m o v a l , maka semakin besar nilai o v e r f l o w r a t e . Untuk waktu detensi pada masing-masing kurva isokonsentrasi ditentukan menggunakan garis

bantu yang ditarik ke sumbe x di titik pengamatan yang paling dalam (60 cm). Hasil rekapitulasi

perhitungan waktu detensi disajikan pada Gambar 4.

80

*'

.1 0

g:

6 0

o E

&

5 0

"C

:g

4 0

V l

"C

~ 3 0 c

(1/

57

2 0 .'t· ..:.,.---+ ---:::--.--.+ --< ~ r'f;~ ...;.,_ ,~

~

::J

V l,1 0 I~ '---'-jr"":' + * F 2 2 ..:$ i~ ~ ...;,:~ + ....c :..+ " " " + ~ _ _ _ " _ _ '.,::.::..j.2 2 ;---.:.~

o

0 ,5 0 0 ,6 0 ':: . 0 ~ 7 0 ... .;\:i;~ ,1 J ,0 .< · .p ,9 0 .1 ;0 0 . ,~ ~ io .;., 1 ,2 0

~.;,;.;r,,;>.;\;q;\H ~tl.itro~i1ril~;jirit)· i.";

.:

= :

·x:

'; ', J ''': . '< . . .,, '.

Gambar _{4. Kurva hubungan antara persentase T S S r e m o v a l terhadap waktu detensi}

Gambar 4 menunjukkan bahwa t o t a l r e m o v a l dengan waktu detensi mempunyai hubungan

logaritmis dan berbanding lurus. Semakin kecll nilai t o t a l r e m o v a l , maka semakin kecil juga nilai waktu

•••

1 8 3

[image:5.581.106.440.82.275.2] [image:5.581.107.440.423.617.2]

·PROCeEDING

NATIONAl CONFERENCE ON CONSEItVATloNfOR 'BETTER UFE

detensinya. Untuk menentukan total fraksi padatan yang mampu dihilangkanCBA( R T o ) , digunakan

persamaan matematis sebagai berikut.

(2)

R T o merupakan total fraksi T55 yang mampu dihilangkan, sedangkan R a , R b , R c : ,dan seterusnya

merupakan fraksi isokonsentrasi pada a,PONMLKJIHGFEDCBAb , c , dan seterusnya. Rekapitulasi total fraksi T55 yang mampu

dihilangkan disajikan pada TabeldcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA2 .

Tabel 2 . Rekapitulasi nilai p e r c e n t a g e T S Sf r a c t io n r e m o v e d

T55 R_emovaI Fraksi 15S yang mampu dihilangkan_{(% )}

RT70 82.86

RTGO 78.21

RTso 75.57

RT40 70.43

RT30 63.74

RT20 56.79

RT10 42.49

Tabel 2 . menunjukkan bahwa nilai p e r c e n t a g e T 5 5 f r a c t io n r e m o v e d dengan persentase T5S pada kurva

isokonsentrasi hasil perhitungan mempunyai hubungan logaritmis dan berbanding lurus. Semakin kedl

nilai total TSSkurva isokentrasi, maka semakin keeil juga nilai p e r c e n t a g e T 5 5 f r a c t io n r e m o v e d .

S IM P U lA N

Penentuan persentasi penghilangan 15S menggunakan metode isokonsentrasi sudah selesai

dilakukan. Hasil perhltungan total penyisihan fraksi 155 dengan variasi penyisihan 10, 20, 30, 40, 50, 60

dan 70% berturut-turut yaitu 42,49%; 56,79%; 63,74%; 70,43%, 75,57%, 78,21% dan 82,86%. Nilai

tersebut kemudian dijadikan sebagai dasar atau acuan terhadap penentuan o v e r f lo w r a t e dan waktu

detensi unit sedimentasi. Untuk waktu detensi, hubungan antara variasi penyisihan dengan waktu

detensi yaitu lo g a n trn is

..

berbanding lurus. Hubungan sebaliknya, lo g a ritrn is berbanding terbalik terjadi

'

pada variasi penyisihan dengan o v e r f lo w r a t e .

D A F T A R P U S T A K A

Droste Ronald L.1997. T h e o r y a n d P r a c t ie ~ f W a t e r a n d W a s t e w a t e r E n g in e e r in g . New York (US): John

Wiley & Sons Inc.

Un Shundar. 2004. W a t e r a n d W a s t e w a t e r C a lc u la t io n s M a n u a l. New York (US): McGraw-HiIIlnc

Tchobanoglous G, Burton FL, Stensel H O . 2002. W a s t e w a t e r E n g in e e r in g : T r e a t m e n t a n d R e u s e . NeW

York (US): McGraw-HiII

··f

.,._,..-.j

--J

[image:6.558.142.427.220.382.2]