I
III..1 1 DDasar asar TeoTeorrii
•
• DDefiefinniissii
J
Jaarr TTeesstt aaddaallaahh ssuauattuu ppeerrccoobbaaaann sskkaalla la laabboorraattoorriiumum untuntukuk m
menenenenttuukakan n konkondidisi si operoperasi asi optoptiimmuum m papada da prproseoses pens pengolgolahan ahan aiair r dadan n aiairr l
liimmbabahh. . MMeettode iode inni i dadapapat t mmenenenenttukaukan n nniillai ai pHpH, , varvariiasi asi dadallam am penpenamambbahahanan d
dosiosis ks koaoagugullan an aattau au ppololiimmerer, , kkecepecepaattaan n ppuuttaarr, , varivariaasi si jjeneniis ks koaoagugullan an atatauau j
jeenniis s ppoolliimmeerr, , ppaadda a sskkaalla la laabboorraattoorriiuum m uunnttuuk k mememmpprreeddiikkssi i kkeebbuuttuuhhaann p
pengolengolahahan an aiair r yanyang seg sebenbenararnnya. ya. MMeettode ode Jar TesJar Test t mmensiensimmuullasiasikakan n prproseosess k
kooaaggululaassii ddaann flflookkululaassii untuntukuk mmeengnghihillaangngkkaann ppaaddaattanan tteerrssususppeensnsii (
(sususpspenendded ed solsoliidd) ) ddan an zzat at – z– zat at ororganganiik k yanyang dag dapapat t mmenyeenyebababkbkan an mmasalasalahah keker
kekeruuhhanan, , babauu, , dadan n rrasa.asa.
(htt
(httpp::////wwwwww..cceeee..vvtt..eedduu//eewwrr//eennvviirroonnmmeennttaall//tteeaacchh//wwttpprriimmeerr j j//a a r r tte e s s j jtt//a a r r tte e s s tt. . h h ttm m ll))
J
Jaarr TTeesstt mmeennssiimumullaassiikkaann bbeebbeerraappaa ttiippee ppeennggaadduukkaann ddaann p
penengendgendapapan an yanyang tg tererjjadadi i ddiiccllaarriiffiiccaattiioonn ppllaannttppadada a skaskalla a llababororatatororiiuumm.. D
Dalalam am sskalkala a llaboraboratatororiiuumm, , mmeemmuunngkigkinnkan kan uunnttuuk k didillakuakukankannya 6 nya 6 tteess i
innddiivividduual al yanyang dg diijjalalanankkan an secara bsecara berersamaasamaann. . JJar tar test est mmememiilliikki i varivariaabbelel kecepat
kecepatan an ppuuttar ar ppenengadgaduuk yank yang dapg dapat at mmenengongonttrrol ol enenerergi gi yanyang dig dippererlluukkanan u
unnttuuk k pprroseoses.s.
(
(The The NNalalcco o WatWater er HanHandbdbook ook 22nnddEEddiittiioonn,,HHaall88..1133))
•
• PPrriinnsisip p KKerjerja a JJar ar TTestest
P
Padada ma metetodode Jae Jar r TTesestt, , ttererddapapat at dduua ta tahahap ap pprroses yaioses yaittu u kokoaguagullasi asi ddanan fl
flokuokullasiasi. . JaJar r Test Test didillakakuukakan n dendengan gan mmengguenggunnakakan an alalat yanat yang dg diisesebubutt d
deennggaann FFllooccccuullaattoorr ((sseepeperrtti i didittuunjnjuukkan kkan pada pada GGamambar bar IIII..1)1)..
(
(hhttttpp::////wwwwww..llaabbssoouurrccee..c c oo . .uukk//sshhoopp//iimmaaggeess//SSWW j j66..ppgg))
F
Fllokokuullatator or adadalalah ah alalat at yanyang dg diigugunnakakan an uunnttuuk k flflokokuullasiasi. . SSaaaat t iinnii b
baannyyaak k kkiitta a mmeennjjuummppaai i bbeerrbbaaggaai i mmaaccaam m flflookkuullaattoorr, , tteettaappi i bbeerrddaassaarrkkaan n ccaarraa k
keerrjjaannyyaa flflookkululatatoorr ddiibbeeddaakkaann mmeenjnjaaddii 33 mmaaccaamm :: yyaaiittuu ppneneumumaattiicc,, m
mekanekaniik, k, dadan n babafflffle. e. FlFlokuokullatator or papada da priprinsinsipnpnya ya berberttuugas gas ununttuuk k mmelelakakuukakann peng
pec
pecah ah kemkembalbali i mmenjenjadi adi benbenttuuk k sesemmuulla, a, mmaka aka perperllu u adanadanya ya desdesaiain khn khuusussus b
beennttuuk k flflookkuullaattoor r tteerrsesebbuutt..
G
Gamambbar ar IIII..1 1 FFllokokuullatatoror Fl
Flookulkulaattoorr sseeccaarraa pnepneumumaattiicc mmiissaallnynyaa,, didirraancncaangng dedengangann ccaarraa m
menensusuppllai ai uuddarara a kke e daldalam am bbak ak flflokokuullasiasi, , carcara a kkererjjanya anya samsama a sepersepertti i yanyangg d
diillakakuukkan an ppadada aera aerasiasi, , bbedaedannya suya suppllai ai uuddarara yana yang dig dibbereriikkan an ke bake bakk fl
flokokuullasi asi ttiiddaak k sebsebesaesar r ppaadda a bbak ak aaereraasisi. . JJeneniis s flflokokuullaattor or iinni i jjaarraanng g seksekaallii k
kiitta ta tememuukkaan n saasaat t iinnii, , ttetetaappi i yanyang g ppaalliinng serig serinng ag addaallaah h flflokokuullaattor secaror secaraa m
mekekananiis. s. FFllokokuullatator or secarsecara ma mekekananiis pals paliinng g bbananyak yak kkiitta ja jumumppai ai saasaat t iinnii,, b
beennttuuk k seserrtta a ddeessaaiinnnnyyaappuun n bbeerrmamaccaam-m-mamaccaam. m. PPrriinnssiip p kkeerrjja a jjeenniis s flflookkuullaattoorr i
inni i adadalalah ah ddengan engan carcara pengada pengaduukakan n ((mmiixxiinngg)), , kkararenena ba benenttuukknnya yanya yangg b
beerrmamaccaam-m-mamaccaam m iinniillaah h mmaakka a bbeennttuuk k iinni i ssaannggaat t ffaammiilliiaar r bbaaggi i sseeoorraanngg
en
enggiinneeeerr..BentBentuuk k yanyang tg tererakakhhiir r adadalalah ah dendengan gan BBafflaffle, e, jjiika ka didibabanndidinngkangkan d
denengan gan 2 2 jjeneniis s flflokokuullatator dor di i atatas, as, mmakaka a jjeneniis floks flokuullatator ior inni i jjaranarang ag attauau b
baahhkkaan n ttiiddaak k ppeerrnnaah h kkiitta a jjuummppaai i sesekkaarraanng g iinnii, , ppaassaallnnyya a ssiisstteem m BBaaffleffle m
mememppuunnyai yai ttiingkngkat at vevellosiosittas as G G ddan an GGT T sasanngat gat ttererbbatatas.as.
http:
http://// f f iinnoorrm m a a s s i i tte e n n ddeerr..b b l l o o g g p p sso o tt..ccoom m / / 2 2 0 0 0 0 8 8 / / 004 4 / / s s i i m m u u l l a a s s i i - - k k o o a a g g u u l l a a s s f f i i --l l o o k k u u l l a a s s i i - - dde e nng g aan n . . h h ttmmll
P
Peerrllaakkuauann yyaangng didillaakkukukaann ppeerrttaammaa kkaallii aaddaallaahh ppeenanammbbaahahann ko
koaguagullan an ppadada aa aiir r yanyang g akakan an ddiiuujjii, , selselananjjuuttnya anya addalalah ah ttahahap ap kokoaguagullasiasi d
denengan gan ppenengadgaduukkan an kecepakecepattan tan tiinnggi ggi hhiinngga gga ppartartiikel kel bbesar esar ttererenenttuuk k akakiibbatat p
prroses oses nnetetrraalliisasisasi. . SSetetelelaah h kkoaoagugullasi asi ddiillaannjjuuttkkaan n ddenengan gan flflokokuullaasi si yayanngg di
netralisasi muatan. Penambahan koagulan atau flocculant pada molekul tinggi dapat ditambahkan.
c. Setelah itu dilakukan proses flokulasi, yaitu pada kecepatan rendah berkisar antara 10 – 15 rpm.
5 sampai 10 menit, dan sifat serta volume flok yang terapung dapat dicatat.
(The Nalco Water Handbook 2ndEdition,hal8.14)
- Koagulasi Definisi
Koagulasi adalah proses penggumpalan partikel koloid karena penambahan bahan kimia sehingga partikel-partikel tersebut bersifat netral dan membentuk endapan karena adanya gaya grafitasi.
(h ttp: // www. f ree.vl sm.o rg/v1 2/s po nso r/Spo nsor -Pe nd ampi n g/P r a we d a/K imi a.h tml)
Proses Koagulasi
Secara fisika, koagulasi dapat terjadi dengan cara :
a. Pemanasan, kenaikan suhu sistem koloid menyebabkan tumbukan antar partikel-partikel sol dengan molekul-molekul air bertambah banyak. Hal ini melepaskan elektrolit yang teradsorpsi pada permukaan
koloid. Akibatnya partikel tidak bermuatan. b. Pengadukan, contoh: tepung kanji
c. Pendinginan, contoh: agar-agar
Secara kimia
Sedangkan secara kimia seperti penambahan elektrolit, pencampuran koloid yang berbeda muatan, dan penambahan zat kimia koagulan. Ada beberapa hal yang dapat menyebabkan koloid bersifat netral, yaitu:
1. Menggunakan Prinsip Elektroforesis
Proses elektroforesis adalah pergerakan partikel-partikel koloid yang bermuatan ke elektrode dengan muatan yang berlawanan. Ketika
partikel ini mencapai elektrode, maka sistem koloid akan kehilangan muatannya dan bersifat netral.
2. Penambahan koloid, dapat terjadi sebagai berikut :
Koloid yang bermuatan negatif akan menarik ion positif (kation), sedangkan koloid yang bermuatan positif akan menarik ion negatif
(anion). Ion-ion tersebut akan membentuk selubung lapisan kedua. Apabila selubung lapisan kedua itu terlalu dekat maka selubung itu
akan menetralkan muatan koloid sehingga terjadi koagulasi. Makin besar muatan ion makin kuat daya tariknya dengan partikel koloid,
sehingga makin cepat terjadi koagulasi. 3. Penambahan Elektrolit
Jika suatu elektrolit ditambahkan pada sistem koloid, maka partikel koloid yang bermuatan negatif akan mengadsorpsi koloid dengan muatan positif(kation)darielektrolit.Begitu juga sebaliknya,partikel positifakan mengadsorpsipartikelnegatif(anion)darielektrolit.Dari adsorpsi diatas, maka terjadi koagulasi. Dalam proses koagulasi,stabilitas koloid sangatberpengaruh.stabilitas merupakan daya tolak koloid karena partikel-partikel mempunyai muatan permukaan sejenis (negatif). Beberapa gaya yang menyebabkan stabilitas partikel,yaitu:
• Gaya elektrostatik yaitu gaya tolak menolak tejadi jika partikel
-partikel mempunyai muatan yang sejenis.
• Bergabung dengan molekul air (reaksi hidrasi)
• Stabilisasi yang disebabkan oleh molekul besar yang diadsorpsi pada
permukaan.
Suspensi atau koloid bisa dikatan stabil jika semua gaya tolak menolak antar partikel leih besar dari ada gaya tarik massa, sehingga dalam waktu tertentu tidak terjadi agregasi.
Untuk menghilangkan kondisi stabil, harus merubah gaya interaksi antara partikel dengan pembubuhan zat kimia supaya gaya tarik menariklebih besar. Untuk destabilisasi ada beberapa mekanisme yang berbeda:
a. Kompresi lapisan ganda listrik dengan muatan yang berlawanan.
b. Mengurangi potensial permukaan yang disebabkan oleh adsorpsi molekul yang spesifik dengan muatan elektrostatik berlawanan.
c. Adsorpsi molekul organik diatas permukaan partikel bisa membentuk jembatan moleku diantara partikel.
d.Penggabungan partikel koloid kedalam senyawa presipitasi yang terbentuk dari koagulan.
Secara garis besar (bedasarkan uraian diatas), mekanisme koagulasi adalah :
1. Destabilisasi muatan negatif partikel oleh muatan positip dari koagulan 2. Tumbukan antar partikel
3. Adsorpsi
Faktor – faktor yang mempengaruhi koagulasi : (1) Pemilihan bahan kimia koagulan
Pemilihan koagulan dan koagulan pembantu, merupakan suatu program lanjutan dari percobaan dan evaluasi yang biasanya menggunakan metode jar test. Seorang operator dalam pengetesan untuk memilih bahan kimia, biasanya dilakukan di laboratorium. Untuk melaksanakan pemilihan bahan
kimia, perlu pemeriksaan terhadap karakteristik air baku yang akan diolah yaitu : Suhu pH Alkalinitas Kekeruhan Warna
Efek karakteristik air baku yang akan diolah terhadap koagulan adalah:
o Suhu berpengaruh terhadap daya koagulasi dan memerlukan
pemakaian bahan kimia berlebih, untuk mempertahankan hasil yang dapat diterima.
o pH Nilai ekstrim baik tinggi maupun rendah, dapat berpengaruh
terhadap koagulasi. pH optimum bervariasi tergantung jenis koagulan yang digunakan.
o Alkalinitas yang rendah membatasi reaksi ini dan menghasilkan
koagulasi yang kurang baik, pada kasus demikian, mungkin memerlukan penambahan alkalinitas ke dalam air, melalui penambahan bahan kimia alkali/basa (kapur atau soda abu)
o Makin rendah kekeruhan, makin sukar pembentukkan flok.Makin
sedikit partikel, makin jarang terjadi tumbukan antar partikel/flok, oleh sebab itu makin sedikit kesempatan flok berakumulasi.
o Warna,berindikasi kepada senyawa organik, dimana zat organik
bereaksi dengan koagulan, menyebabkan proses koagulasi terganggu selama zat organik tersbut berada di dalam air baku dan proses koagulasi semakin sukar tercapai.
(2) Penentuan dosis optimum koagulan
Untuk memperoleh koagulasi yang baik, dosis optimum koagulan harus ditentukan. Dosis optimum mungkin bervariasisesuai dengan karakteristik dan seluruh komposisi kimiawi di dalam air baku, tetapi biasanya dalam hal ini fluktuasi tidak besar, hanya pada saat-saat tertentu
dimana terjadi perubahan kekeruhan yang drastis (waktu musim hujan/banjir) perlu penentuan dosis optimum berulang-ulang.
(3) Penentuan pH optimum
Penambahan garam aluminium atau garam besi, akan menurunkan pH air, disebabkan oleh reaksi hidrolisa garam tersebut, seperti yang telah diterangkan di atas. Koagulasi optimum bagaimanapun juga akan berlangsung pada nilai pH tertentu.
Apabila muatan koloid dihilangkan, maka kestabilan koloid akan berkurang dan dapat menyebabkan koagulasi atau penggumpalan.
Pengikatan koloid oleh koagulan ditunjukkan pada Gambar II.3. Penghilangan muatan koloid dapat terjadi pada sel elektroforesis atau jika elektrolit ditambahkan ke dalam sistem koloid. Apabila arus listrik dialirkan cukup lama ke dalam sel elektroforesis maka partikel koloid akan digumpalkan ketika mencapai elektrode. Jadi, koloid yang bermuatan negatif akan digumpalkan di anode, sedangkan koloid yang bermuatan positif digumpalkan di katode.
Koagulan yang paling banyak digunakan dalam praktek di lapangan adalah alumunium sulfat [Al2(SO4)3], karena mudah diperoleh dan harganya
relatif lebih murah dibandingkan dengan jenis koagulan lain.
Gambar II.3 Pengikatan koloid oleh koagulan Koagulan
Koagulan adalah zat kimia yang menyebabkan destabilisasi muatan negatif partikel di dalam suspensi. Zat ini merupakan donor muatan positip yang digunakan untuk mendestabilisasi muatan negatip partikel. Dalam
pengolahan air sering dipakai garam dari Aluminium, Al (III) atau garam besi (II)dan besi(III).
(h p tt: / / s mk 3 a e . w o r dpr e s s .com /2 0 0 8 / 08 / 0 5 / b ah a n - kimia-pe jne r n i h - a ir - ko a g u l an /)
Spesies koloid yang terdapat dalam air baku dan air limbah diantaranya tanah liat, silika, besi dan logam berat lainnya, warna, dan padatan organik seperti sisa-sisa matiorganisme. Koloid juga dapat dihasilkan dalam proses presipitasi seperti pelunakan kapur. Minyak dalam air limbah juga sering berbentuk koloid. Di antara berbagai bahan koloid dalam air, ada ukuran partikel yang lebih besar. Gambar II.4 menggambarkan bagaimana bahan kimia ini mengurangi daya hantar listrik yang berada pada permukaan koloid, sehingga partikelkoloid dapat
menggumpal (terbentuk flok). Tahap ini dimulai dengan bergabungnya flok – flok kecil menjadi flok yang lebih besar kemudian mengendap. Tahap ini adalah tahap koagulasi (netralisasi muatan).
a) Koagulasi : penambahan koagulan dapat menetralkan muatan dan meruntuhkannya yang berada di sekitar koloid sehingga dapat menggumpal.
b) Flokulasi : menghubungkan bahan kimia berupa flokulan agar menggumpal sehingga membentuk partikel koloid atau flok mengendap yang lebih besar.
(The Nalco Water Handbook 2ndEdition,hal8.4)
Tabel II.1 adalah tabel yang menunjukkan perbedaan antara proses koagulasi dan flokulasi yang dapat diuraikan sebagai berikut :
a) Koagulasi : proses-proses muatan netral atau koagulasi
b) Flokulasi : pembentukan flok atau flokulasi, begitu berbeda bahwa setiap sistem mengandung padatan yang diolah secara kimia lalu diproses, akan memiliki keterbatasan fisik sendiri.
Tabel II.1 Perbedaan antara proses koagulasi dan flokulasi
The Nalco Water Handbook 2ndEdition hal8.8
Gambar II.5 menggambarkan pengaruh dosis koagulan pada rentang pH. pH optimum tetap hampir konstan, namun kisaran pH menjadi kurang membatasi karena pengaruh meningkatnya dosis koagulan.
digunakan dalam pengolahan air disajikan pada Tabel II.2. Tabel II.2 Karakteristik bahan polymer organik
(The Nalco Water Handbook 2ndEdition,hal8.12)
Terdapat bermacam – macam jenis koagulan yang umum dan sering digunakan pada pengolahan air, seperti yang terlihat pada Tabel II.3.
Tabel II.3 Jenis koagulan yang umum digunakan pada pengolahan air
NAMA FORMULA BENTUK
REAKSI DENGAN
AIR
pH OPTIMUM Aluminium sulfat,
Alum sulfat, Alum, Al2(SO4)3.xH2O x = 14,16,18
Bongkah,
bubuk Asam 6,0 – 7,8 Sodium aluminat NaAlO2atau
Ferro sulfat FeSO4.7H2O Kristal
halus Asam > 8,5
Tawas/Alum adalah sejenis koagulan dengan rumus kimia Al2S04 11
H2O atau 14 H2O atau 18 H2O umumnya yang digunakan adalah 18 H2O.
Semakin banyak ikatan molekul hidrat maka semakin banyak ion lawan yang nantinya akan ditangkap akan tetapi umumnya tidak stabil. Pada pH <
7 terbentuk Al (OH)2+, Al (OH)
2 4+, Al2 (OH)2 4+. Pada pH > 7 terbentuk Al
(OH)-4. Flok –flok Al (OH)
3mengendap berwarna putih.
Pada kekeruhan yang disebabkan tanah liat sangat baik dihilangkan dengan batas pH antara 6,0 sampai dengan 7,8; penghilangan warna umumnya dilakukan pada pH yang sedikit asam, lebih kecil dari 6, bahkan di beberapa daerah harus lebih kecil dari 5. Efisiensi penghilangan warna masih tetap tinggi dihasilkan pada koagulasi dengan pH sampai 7 dengan dosis alum sulfat yang lebih tinggi (sampai 100 mg/l), tetapi bila dosis alum sulfat lebih kecil (60 mg/l) pada pH yang sama (sampai dengan 7), terjadi penurunan efisiensi penghilangan warna secara drastis (sampai dengan 10 %).
PAC (Poly Alumunium Chloride)
PAC adalah suatu persenyawaan anorganik komplek, ion hidroksil serta ion alumunium bertarap klorinasi yang berlainan sebagai pembentuk
polynuclear mempunyai rumus umum Alm(OH)nCl(3m-n). Beberapa
keunggulan yang dimiliki PAC dibanding koagulan lainnya adalah :
1. PAC dapat bekerja di tingkat pH yang lebih luas, dengan demikian tidak diperlukan pengoreksian terhadap pH, terkecuali bagi air tertentu.
2. Kandungan belerang dengan dosis cukup akan mengoksidasi senyawa karboksilat rantai siklik membentuk alifatik dan gugusan rantai hidrokarbon yang lebih pendek dan sederhana sehingga mudah untuk diikat membentuk flok.
3. Kadar khlorida yang optimal dalam fasa cair yang bermuatan negatif akan cepat bereaksi dan merusak ikatan zat organik terutama ikatan karbon nitrogen yang umumnya dalam truktur ekuatik membentuk suatau makromolekul terutama gugusan protein, amina, amida dan penyusun minyak dan lipida.
4. PAC tidak menjadi keruh bila pemakaiannya berlebihan, sedangkan koagulan yang lain (seperti alumunium sulfat, besi klorida dan fero sulfat) bila dosis berlebihan bagi air yang mempunyai kekeruhan yang rendah akan bertambah keruh. Jika digambarkan dengan suatu grafik untuk PAC adalah membentuk garis linier artinya jika dosis berlebih maka akan didapatkan hasil kekeruhan yang relatif sama dengan dosis optimum sehingga penghematan bahan kimia dapat dilakukan. Sedangkan untuk koagulan selain PAC memberikan grafik parabola terbuka artinya jika kelebihan atau kekurangan dosis akan menaikkan kekeruhan hasil akhir, hal ini perlu ketepatan dosis.
5. PAC mengandung suatu polimer khusus dengan struktur polielektrolite yang dapat mengurangi atau tidak perlu sama sekali dalam pemakaian bahan pembantu, ini berarti disamping penyederhanaan juga
penghematan untuk penjernihan air.
6. Kandungan basa yang cukup akan menambah gugus hidroksil dalam air sehingga penurunan pH tidak terlalu ekstrim sehingga penghematan dalam penggunaan bahan untuk netralisasi dapat dilakukan.
7. PAC lebih cepat membentuk flok daripada koagulan biasa ini diakibatkan dari gugus aktif aluminat yang bekerja efektif dalam mengikat koloid yang ikatan ini diperkuat dengan rantai polimer dari gugus polielektrolite
sehingga gumpalan floknya menjadi lebih padat, penambahan gugus hidroksil kedalam rantai koloid yang hidrofobik akan menambah berat molekul, dengan demikian walaupun ukuran kolam pengendapan lebih kecilatau terjadiover-load bagi instalasi yang ada, kapasitas produksi relatiftidakterpengaruh.
(h ttp: // smk 3 ae. wo rdp re ss .com/2 00 8/ 08/ 0 5/b ahan-kimi pe a- jner ni h- air- ko ag ul an/)
Flokulasi Definisi
Flokulasi adalah proses pengadukan lambat agar campuran koagulan dan air baku yang telah merata membentuk gumpalan atau flok dan dapat mengendap dengan cepat.
penggumpalan partikel untuk dijadikan partikel yang lebih besar. Gaya antar molekul yang diperoleh dari agitasi merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadap laju terbentuknya partikel flok.
http://digilib.itb.ac.id/gdl p .h p ? mod= b r o w se & n o d e = 1 2
Flokulasi adalah suatu proses aglomerasi (penggumpalan) partikel -partikel terdestabilisasi menjadi flok dengan ukuran yang memungkinkan dapat dipisahkan oleh sedimentasi dan filtrasi.
http://envist2.blogs p o t.c om/2 009/ 11 / h ub ung an- jar- tes t- deng an- un i t- op er asi. h tml
Proses Flokulasi
Proses flokulasi adalah proses pertumbuhan flok (partikel terdestabilisasi atau mikroflok) menjadi flok dengan ukuran yang lebih besar (makroflok).
h p tt://envi st2.blogspot. com/2009/11/hubungan- ja r - te s t- de ng an - u n i t -operasi.html
Tujuan utama flokulasi adalah membawa partikel ke dalam hubungan sehingga partikel-partikel tersebut saling bertabrakan, kemudian melekat, dan tumbuh mejadi ukuran yang siap turun mengendap.
h p tt://env ist2.blogspot. com/2009/05 f /l o k u l a si.html
Proses flokulasi dalam pengolahan air bertujuan untuk mempercepat proses penggabungan flok-flok yang telah dibibitkan pada proses koagulasi. Partikel-partikel yang telah distabilkan selanjutnya saling bertumbukan serta melakukan proses tarik-menarik dan membentuk flok yang ukurannya makin lama makin besar serta mudah mengendap. Gradien kecepatan merupakan faktor penting dalam desain bak flokulasi. Jika nilai gradien terlalu besar maka gaya geser yang timbul akan mencegah pembentukan flok, sebaliknya jika nilai gradien terlalu rendah/tidak memadai maka proses penggabungan antar partikulat tidak akan terjadi dan flok besar serta mudah mengendap akan sulit dihasilkan. Untuk itu nilai gradien kecepatan proses flokulasi dianjurkan berkisar antara 90/detik hingga 30/detik. Untuk mendapatkan flok yang besar dan mudah mengendap maka bak flokulasi dibagi atas tiga kompartemen, dimana pada kompertemen pertama terjadi proses pendewasaan flok, pada kompartemen
kedua terjadi proses penggabungan flok, dan pada kompartemen ketiga terjadi pemadatan flok.
Pengadukan lambat (agitasi) pada proses flokulasi dapat dilakukan dengan metoda yang sama dengan pengadukan cepat pada proses koagulasi, perbedaannya terletak pada nilai gradien kecepatan di mana pada proses flokulasi nilai gradien jauh lebih kecil dibanding gradien kecepatan koagulasi.
http:// b ul ek b as an di ang. wo r dpress .co m/
Terdapat 2 (dua) perbedaan pada proses flokulasi yaitu :
1. Flokulasi Perikinetik adalah aglomerasi partikel-partikel sampai ukuran μm dengan mengandalkan gerakan Brownian. Biasanya koagulan ditambahkan untuk meningkatkan flokulasi perikinetik.
2. Flokulasi Ortokinetik adalah aglomerasi partikel-partikel sampai ukuran di atas 1μm dimana gerakan Brownian diabaikan pada kecepatan tumbukan antar partikel, tetapi memerlukan pengaduk buatan (artificial mixing).
Setelah destabilisasiselesaimulaiterbentuk agregasipartikelyang mana diameternya lebih kecil dari 1 mikrometer untuk sementara cuma bergerak berdasarkan difusi dan akan terjadi agregasi antar mereka.
Dengan ukuran flok dan partikel yang semakin besar semakin penting terjadi agregasi yang disebabkan oleh ortokinetik, maka perbedaan kecepatan diantara partikel semakin besar, akan terjadi pembentukan flok. Dilain pihak jika flok terlalu besar tidak bisa menahan tekanan abrasi didalam air, artinya dengan nilai gradien kecepatan (G value) yang semakin besar ukuran flok rata-rata akan menurun. Untuk mempertahankan nilai G yang berhubungan dengan ukuran partikel, pada prakteknya dilakukan
semacam pengadukan pendahuluan (premixing) dengan nilai G yang tinggi, kalau sudah terjadi flok, nilai G diturunkan. Semakin lama agregat akan menumpuk semakin banyak, tahap berikutnya nilai G diturunkan. Dalam beberapa instalasi, misalnya dari nilai G = 100/dt diturunkan menjadi
10/dt. Dengan demikian ada kesempatan untuk menentukan daya enersi yang akan dimasukkan ke dalam masing-masing tahap sesuai dengan
selanjutnya.
Jika ditinjau dari mekanisme tersebut di atas, maka pada proses flokulasi memerlukan waktu (yang dinyatakan oleh waktu tinggal/detensi = td, dalam detik) yaitu waktu untuk memberi kesempatan ukuran flok menjadi lebih besar dengan berbagai cara yang sudah diterangkan di atas. Disamping memperhatikan waktu, pada proses flokulasi diperhatikan pula kecepatan pengadukan (yang dinyatakan oleh gradien kecepatan = G, dalam dt−1). Kombinasi dari kedua hal penting tersebut, yaitu nilai G x td merupakan kriteria penting yang harus dipenuhi pada proses flokulasi. Nilai spesifik adalah : 104 − 105. Jika nilai spesifik G td dilampaui, maka flok yang sudah terbentuk akan pecah kembali, sebaliknya jika kurang dari nilai
spesifik, maka flok tidak akan terbentuk seperti yang diharapkan. Untuk menghasilkan flokulasi yang baik, maka perlu diperhatikan: Nilai G : 20 – 70 dt−1.
Waktu tinggal (waktu ditensi) : 20 – 50 menit. Karena proses flokulasi ini memerlukan waktu, dan kecepatan yang relatif rendah, maka flokulasi dilakukan pada unit yang disebut “Pengadukan lambat” atau biasa disebut “Flokulator” dimana jenis pengadukan bisa berupa pengaduk mekanis atau hidraulik.
Dengan dosis koagulan/flokulan pembantu (0,1–1 mg/l) kestabilan flok bisa dipertahankan terhadap abrasi yang menjadi lebih besar dengan adanya flokulan pembantu. Penambahan koagulan/flokulan pembantu yaitu jenis polimer, flok yang terbentuk akan lebih besar pada nilai G
(gradien kecepatan) yang sama. Harus ada selisih waktu antara pembubuhan koagulan/flokulan pembantu dengan pembubuhan koagulan (misalnya Al3+ atau Fe3+). Pembubuhan koagulan/flokulan pembantu paling
sedikit 30 dtk setelah pembubuhan koagulan.
Jika polimer dibubuhkan terlalu awal, kebutuhannya bisa jauh lebih besar dibandingkan dengan adanya selisih waktu diantara kedua
pembubuhan tersebut di atas. Jika dicampur dengan efisien, pemakaian koagulan/flokulan pembantu akan lebih baik, seperti yang terlihat pada gambar II.6 flokulasi dengan polymer.
Efisiensi dari proses flokulasi pada prakteknya seringkali dapat dilihat dari kualitas air setelah dilakukan pemisahan flok secara mekanik. Dengan demikian, cara pemisahan zat padat atau flok sangat penting dan sangat dipengaruhi oleh bentuk flok yang ada, misalnya untuk melakukan flotasidiperlukan bentuk flok yang lain berbeda dengan flok untuk sedimentasi. Jika dipakai sedimentasi diperlukan flok dengan berat jenis dan diameter yang besar. Pada proses flotasi dibutuhkan flok yang lebih kecil dan mempunya berat jenis yang lebih ringan tetapi mempunyai sifat untuk bergabung dengan gelembung udara. Untuk filtrasi dibutuhkan flok yang kompak yang cukup homogen dengan struktur yang kuat terhadap abrasi dan dengan sifat mudah melekat diatas partikel media penyaring (filter) untuk menjamin pemisahan yang efisien dan operasional penyaringan yang ekonomis.
Untuk efek penjernihan air secara keseluruhan, belum cukup apakah flok bisa dipisahkan dari air secara efektif, karena belum dapat menjamin dengan pasti apakah kualitas air yang diinginkan bisa tercapai hanya dengan kondisi ini saja.
http:/ f /or u mb e b a s.c o m / th r e a d -51 6 8 8 . h tml
Faktor – faktor yang mempengaruhi flokulasi :
Untuk mencapai kondisi flokulasi yang dibutuhkan, ada beberapa faktor yang harus diperhatikan, seperti misalnya :
1. Waktu flokulasi
2. Jumlah energi yang diberikan 3. Jumlah koagulan
4. Jenis dan jumlah koagulan/flokulan pembantu 5. Cara pemakaian koagulan/flokulan pembantu
6. Resirkulasi sebagian lumpur (jika memungkinkan) 7. Penetapan pH pada proses koagulasi
http://envist2.blogs p o t.c om/2 009/ 11/ h ub ung an- jar- tes t- deng an- un i t- op er asi. h tml
Jenis Koagulan/Flokulan Pembantu (Coagulant/Flocculant Aids)
Koagulan yang umum dan sudah dikenal yang digunakan pada pengolahan air adalah seperti yang terlihat pada tabel di bawah ini :
h p tt://smk3ae.wordpress.com/
Polimer biasanya merupakan jenis koagulan/flokulan pembantu yang banyak digunakan. Flokulan polimer adalah zat yang bisa terlarut dalam air
dengan berat molekul relatif (Mr) antara 1000 – 5.000.000 gr/mol dalam proses komersil sering kali sampai 1.000.000 gr/mol yang berbentuk pola kecil dinamik dengan ukuran beberapa ratus nanometer.
Jika mekanisme flokulasi didominasi oleh jembatan polimer, efisiensi flokulasi biasa akan bertambah dengan penambahan berat molekul. Pemanfaatan senyawa molekular yang sangat besar akan menaikkan berat molekul dan akan menurunkan sifat pelarutan.
Bahan kimia polimer sering dipakai sebagai koagulan/flokulan pembantu dalam proses flokulasi di IPA, polimer berfungsi membantu membentuk makroflok yang akan menahan abrasi setelah terjadi destabilisasi dan pembentukan mikroflok disebabkan oleh koagulan.
Adsorpsi koagulan pembantu pada mikroflok penting, supaya makroflok dapat terbentuk. Hal ini sangat dipengaruhi oleh karakteristik batas permukaan antara molekul dan hal ini sangat tergantung pada komposisi air. Sesuai dengan muatan elektrostatik dalam larutan air,
koagulan/flokulan pembantu dikelompokkan menjadi “non ionogen, anion aktifdankationaktif“.
Selain itu juga bisa dikelompokkan dari komposisi kimiawi terutama dari densitas muatan elektrostatik permukaan atas (status modifikasi ko-polimer, lihat struktur formula a) dan berat molekul (molekular medium, tinggidansangattinggi).
Pada masa yang lalu, koagulan pembantu berasal dari proses alami misalnya lumpur dan gel, sekarang ini hanya ada beberapa struktur dasar monomer untuk koagulan/flokulan pembantu, kelompok/grup yang paling penting berasal dari polimerisasi akrilamida.
Koagulan/flokulan pem bantu
a. Kopolimer dari akrilamida dan N,N−dimetil amino propilen akrilat Sifatmuatanelektrostatik:Ionik
Sifat : Kopolimer yang linier dan kationik kepadatan muatan elektrostatik tergantung dari status kopolomerisasi (n/m + n) dan pH, membentuk jarak yang sensitif terhadap hidrolisa
b. Poli (Natriumakrilat)
Sifat muatan elektrostatik : Anionik
Sifat : Polimer yang paling penting anionik dan segmen linier dalam kopolimer dengan akril amida dan anionik
c.Poliakrilamida
Sifat muatan elektrostatik : Non ionogen
Sifat : Molekul yang sangat panjang dan linier yang dikenal sebagai flokulan pembantu yang ionogen.
Zat polimer itu sangat cocok berdasarkan struktur kimia untuk membantu dalam proses flokulasi dan untuk mempengaruhi sifat flok.
Pembubuhan Koagulan/flokulan pembantu dilakukan setelah pembubuhan koagulan.
Produk dari lumpur yang dimaksud adalah semua produk yang diproduksi dari lumpur alami, dan bersifat sebagai ion.
Zatkimiapendukung
Bahan kimia pendukung lainnya yang dimaksud adalah zat kimia yang digunakan untuk membantu berlangsungnya proses koagulasi
-flokulasi. Zat ini biasanya ditambahkan sebelum proses koagulasi dilakukan. Zat ini ditambahkan dan berfungsi :
Untuk penetapan pH
Penetapan pH yang dimaksud adalah penetapan pH optimum untuk koagulasi, ditetapkan untuk memenuhi persyaratan pH berada pada jangkauan yang disyaratkan untuk setiap jenis koagulan yang digunakan.
Zat kimia yang digunakan untuk penetapan pH pada pengolahan air adalah:
− Untuk menaikan pH, Kapur : CaO, Ca(OH)2
− Soda abu (Sodium bikarbonat) : Na2CO3
− Soda api (Sodium hidroksida) : NaOH
− Untuk menurunkan pH, Asam sulfat : H2SO4, CO2
Sebagai zat pemberat (Weighing agent)
Biasa digunakan pada pengolahan air dimana kekeruhan air relatip rendah juga pada pengolahan air berwarna. Zat ini ditambahkan untuk meningkatkan efisiensi proses koagulasi – flokulasi. Dengan adanya partikel-partikel suspensi yang ditambahkan, akan terjadi tumbukan antar partikel, sehingga terjadi aglomerasi antar partikel. Disamping tumbukan antar partikel zat ini juga dapat meningkatkan daya adsorpsi partikel/flokterdestabilisasi.
Zat pemberat (weighing agent) digunakan untuk menambah partikel – partikel untuk tumbukan pada pembentukan/pertumbuhan flok (membantu proses flokulasi). Zat ini biasanya digunakan untuk mengolah air berwarna alami, karena sifat air yang relatif jernih, jadi dengan kata lain zat ini ditambahkan untuk menaikkan kekeruhan air. Flok yang
diproduksi dari air berwarna tinggi dengan menggunakan koagulan garam besi atau alumunium, ternyata terlalu ringan untuk siap diendapkan.
Penambahan zat pemberat, yang mempunyai specific gravity (berat jenis) relatif besar, menghasilkan aksi pemberatan, dan flok mengendap dengan cepat.
Bahan/zat pemberat yang biasa digunakan adalah :
− Tanah liat (clay), pada prakteknya, diketahui bahwa banyaknya tanah
liat antara 10 – 50 mg/l dapat menghasilkan flok yang baik dan cepat mengendap, berpengaruh pada perbaikan penghilangan warna, dan memperbesar jangkauan pH yang diinginkan untuk koagulasi. Dosis yang tepat yang diberikan pada air harus ditentukan dengan ujicoba yang tepat (jar test).
− Lumpur/tanah, biasanya digunakan lumpur sungai, atau tanah dari
pinggir sungai dimana air baku diambil (sungai sebagai sumber air baku).
− Bentonit sering digunakan dalam pengolahan air yang mengandung
warna tinggi dan kekeruhan rendah.
− Karbon aktif, selain sebagai adsorben juga bertindak sebagai zat
pemberat, jadi pemakaian karbon aktif bubuk mempunyai dua fungsi, yaitu penyerap warna dan sebagai pemberat. Karbon aktif disamping
sebagai adsorben juga dapat dianggap sebagai zat pemberat. Zat ini digunakan pada pengolahan air berwarna disamping untuk mengadsorpsi warna juga dapat menambah partikel-partikel suspensi untuk tumbukan antar partikel.
Sebagai Oksidan
Dalam hal ini oksidan diperlukan pada air baku sebelum diolah dengan tujuan mengoksidasi senyawa-senyawa yang mengganggu kelangsungan proses koagulasi – flokulasi, seperti zat organik (senyawa pembentuk warna alami/zat humus), besi dan mangan terlarut dan lai n-lain. Senyawa-senyawa tersebut harus dikonversikan menjadi bentuk yang tidak mengganggu terhadap koagulasi/flokulasi.
adalah:
− Klor/senyawa klor, untuk mengoksidasi besi, mangan, zat organik,
tetapi dalam kasus zat organik alami pemakaian klor/senyawa klor harus dibatasi dengan pertimbangan pada pembentukan THMs (Tri halo metan) yang bersifat karsinogenik.
− Ozon (O3), digunakan untuk kasus yang sama dengan penggunaan
klor/senyawa klor, hanya pemakaian O3 relatif aman bila dibandingkan
dengan pemakaian klor/senyawa klor.
Sebagai adsorben (penyerap)
Karbon aktif zat yang paling banyak digunakan sebagai adsorben, terutama dalam kasus penghilangan zat organik yang terkandung dalam air baku, dimana zat organik ini akan mengganggu proses koagulasi, karena dapat mengurangi efisiensi kerja koagulan. Zat ini biasa ditambahkan pada air baku sebelum proses koagulasi dengan waktu kontak yang cukup antara air dengan karbon aktip.
Disamping sebagai penghilang zat organik, karbon aktif juga dapat menghilangkan warna dengan cara adsorpsi. Disamping karbon aktif, zat lain sebagai adsorben seperti yang tergolong sebagai zat pemberat.
Elektrolit
Jika ada koloid dengan muatan permukaan yang sama dan zat suspensi ditambah dengan elektrolit (anion atau kation) dari garam yang terdisosiasi/terurai (larutan koagulan), kemungkinan akan terjadi akselerasi masing-masing partikel.
Efek itu disebut “indeferen” (tidak spesifik),karena elektrolit hanya menyediakan ion dengan muatan yang berlawanan atau ion dengan muatan yang sama. Jika ada ion dengan muatan yang berlawanan, akan mengakibatkan terjadi gaya tolak menolak antar partikel (double layer compression).
Elektrolit dengan muatan berlawanan ditambahkan ke dalam suspensi, dapat berpengaruh langsung terhadap muatan dibatas
kelompok partikel, jika terjadi adsorpsi partikel langsung di permukaan, akan terjadi penurunan muatan listrik atau netralisasi muatan listrik. Jika hal ini terjadi, disebut sebagai ion bermuatan berlawanan yang
ditentukan oleh potensial muatannya dan koagulasi dengan mekanisme tersebut, disebut “koagulasi adsorpsi”.
