• Tidak ada hasil yang ditemukan

TRANSFER OKSIGEN PADA CASCADE AERATOR KOMBINASI SPRAY AERATOR.

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "TRANSFER OKSIGEN PADA CASCADE AERATOR KOMBINASI SPRAY AERATOR."

Copied!
52
0
0

Teks penuh

(1)

.

SKRIPSI

TRANSFER OKSIGEN PADA CASCADE AERATOR

KOMBINASI SPRAY AERATOR

O l e h :

AJENG ELMARHETA YATIE

0852010030

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN” JATIM

SURABAYA

2012

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(2)

.

KOMBINASI SPRAY AERATOR

untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam memperoleh Gelar Sarjana Teknik ( S-1)

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN

O l e h :

AJENG ELMARHETA YATIE

0852010030

FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN” JATIM

SURABAYA

2012

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(3)

.

SKRIPSI

TRANSFER OKSIGEN PADA CASCADE AERATOR

KOMBINASI SPRAY AERATOR

Oleh :

AJENG ELMARHETA YATIE

0852010030

Telah dipertahankan dan diterima oleh Tim Penguji Skripsi

Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil & Perencanaan Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur

Pada hari : Tanggal :

Menyetujui,

Pembimbing

Ir. Putu Wesen, MS. NIP : 19520920 198303 1 001

Penguji I

Ir. Yayok Suryo P., MS. NIP : 19600601 198703 1 001

Mengetahui,

Penguji II

Okik Hendriyanto C., ST, MT. NIP : 3 7507 99 0172 1

Ketua Program Studi

Dr. Ir. Munawar, MT. NIP : 19600401 198803 1 001

Penguji III

Dr. Ir. Munawar, MT. NIP : 19600601 198703 1 001

Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan Untuk memperoleh gelar sarjana (S1), tanggal :...

Dekan Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan

Ir. Naniek Ratni JAR., MKes. NIP : 19590729 198603 2 001

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(4)

.

NPM : 0852010030

Tempat/ tanggal lahir

: Surabaya, 28 April 1991

Alamat : Perum Wonosari C/ 182 Surabaya

Nomor Hp. : 085731353176

Email : ajenkelmaretha.yahoo.com

Pendidik an

No Nama Univ / Sekolah Program Studi

Mulai

Keterangan Dari Sampai

1 FTSP UPN ” Veteran” Jatim

Teknik

Lingkungan 2008 2012 Lulus 2 SMAN 8 Surabaya I PA 2005 2008 Lulus

3 SMPN 2 Surabaya Umum 2002 2005 Lulus

4 SDN Kaliasin I V

Surabaya Umum 1996 2002 Lulus

Tugas Ak adem ik

No. Kegiatan Tempat/ Judul Selesai Tahun 1 Kuliah Lapangan PT. SI ER, PT. Multi Bintang I ndpnesia, PT.

Sritex, DSDP Denpasar, Balai Konservasi Mangrove Bali

2011

2 KKN Desa Kramatagung, Kecamatan Bantaran,

Kabupaten Probolinggo 2011 3 Kerja Praktek Proses Pengolahan Limbah Penyamakan Kulit

Balai Pelayanan Teknis I ndustri dan Lingkungan I ndustri Kecil (BPTI K-LI K)

2011

4 PBPAB Perencanaan Bangunan Pengolahan Air

Limbah Cold Storage 2012 5 SKRI PSI Transfer Oksigen pada Cascade Aerator

Kombinasi Spray Aerator 2012

Or ang Tua

Nama : Joko Samiyono

Alamat : Perum Wonosari blok C/ 182 Surabaya

Telp : 085257955259

Pekerjaan : TNI -AL

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(5)

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah yang telah diberikan kepada penulis sehingga tugas Perencanaan Pengolahan Air Buangan ini dapat terselesaikan dengan baik.

Skripsi ini merupakan salah satu prasyarat akademik untuk meraih gelar sarjana teknik (S1) Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

Skripsi ini dapat terselesaikan atas bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Ibu Ir. Naniek Ratni JAR., Mkes selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur 2. Bapak DR. Ir. Munawar Ali, MT selaku Ketua Program Studi Teknik

Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

3. Bapak Ir. Putu Wesen, MS selaku dosen pembimbing Tugas Akhir yang telah membimbing dan memberikan pengarahan hingga tugas akhir ini terselesaikan dengan baik.

4. Ir. Yayok Suryo P., MS., Okik Hendriyanto C., ST, MT., Dr. Ir. Munawar, MT selaku dosen penguji skripsi yang telah memberikan kritik dan saran yang membangun sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(6)

ii

5. Kedua orang tuaku, keluargaku, yang telah membantu material, doa, serta support yang tidak pernah habis buat saya.

6. Seluruh teman-teman Teknik Lingkungan 2008 yang secara langsung maupun tidak langsung membantu dalam pengerjaan tugas ini.

Penyusun menyadari banyak kekurangan dalam penyusunan laporan ini. Segala bentuk kritik dan saran yang sifatnya membangun, demi kesempurnaan penyusunan laporan yang akan datang.

Surabaya,

Penyusun

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(7)

iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... vi

INTISARI ... vii

ABSTRACT ... viii

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Permasalahan ... 2

I.3 Tujuan ... 3

I.4 Manfaat ... 3

I.5 Ruang Lingkup ... 3

BAB II TINJ AUAN PUSTAKA II.1 Pengolahan Aerob ... 4

II.2 Aerasi ... 6

II.2.1 Definisi Aerasi ... 7

II.2.2 Manfaat Aerasi ... 8

II.2.3 Prinsip Dasar Aerasi ... 9

II.2.4 Bangunan-bangunan Aerator ... 11

II.3 Gas Transfer ... 16

II.3.1 Tujuan Mempelajari Transfer Gas ... 17

II.3.2 Mekaisme Transfer Gas ... 18

II.4 Oksigen Terlarut (Dissolved Oxygen) ... 21

II.5 Transfer Oksigen ... 21

II.5.1 Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan gas dalam air ... 23

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(8)

iv

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

III.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 25

III.2 Bahan dan Alat Penelitian ... 25

III.2.1 Bahan Penelitian ... 25

III.2.2 Alat Penelitian ... 25

III.3 Variabel penelitian ... 26

III.4 Tahap Pelaksanaan Penelitian ... 27

III.4.1 Persiapan Bahan Baku ... 27

III.4.2 Cascade Aerator Kombinasi Spray Aerator ... 27

III.5 Cara Kerja ... 27

III.6 Kerangka Penelitian ... 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Pengaruh Ketinggian Cascade terhadap Nilai DO ... 31

IV.2 Pengaruh Ketinggian Cascade Terhadap KLa Pada Berbagai Laju Alir36 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan ... 39

V.2. Saran ... 39

DAFTAR PUSTAKA ... ix LAMPIRAN A

LAMPIRAN B LAMPIRAN C

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(9)

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Cascade Aerator Kombinasi Spray Aerator... 13

Gambar 2.2 Cascade Aerator ... 13

Gambar 2.3 Tray Aerator... 14

Gambar 2.4 Spray Aerator ... 14

Gambar 2.5 Mekanise Spray Aerator ... 15

Gambar 3.1 Cascade Aerator Kombinasi Spray Aerator... 28

Gambar 3.2 Sketsa Alat ... 29

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara debit dan perbedaan jarak antar cascade terhadap nilai DO pada cascade 1 ... 33

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara debit dan perbedaan jarak antar cascade terhadap nilai DO pada cascade 2 ... 34

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara debit dan perbedaan jarak antar cascade terhadap nilai DO pada cascade 3 ... 35

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara debit dan perbedaan jarak antar cascade terhadap nilai KLapada cascade 3 ... 37

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(10)

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai DO Saturasi... 10 Tabel 2.2 Kriteria Design Aerator... 16 Tabel 4.1 DO Awal Sampel ... 32 Tabel 4.2 Pengaruh perubahan ketinggian cascade terhadap DO pada berbagai laju alir pada cascade 1 ... 32 Tabel 4.3 Pengaruh perubahan ketinggian cascade terhadap DO pada berbagai laju alir pada cascade 2 ... 34 Tabel 4.4 Pengaruh perubahan ketinggian cascade terhadap DO pada berbagai laju alir pada cascade 3 ... 35 Tabel 4.5 Pengaruh perubahan ketinggian cascade terhadap KLa pada berbagai

laju alir ada cascade 1 ... 36 Tabel 4.6 Pengaruh perubahan ketinggian cascade terhadap KLa pada berbagai

laju alir ada cascade 2 ... 36 Tabel 4.7 Pengaruh perubahan ketinggian cascade terhadap KLa pada berbagai

laju alir ada cascade 3 ... 37

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(11)

vii

INTISARI

Proses aerasi berfungsi untuk menyisihkan methana (CH4), menyisihkan karbon

dioksida (CO2), menyisihkan HS2, menyisihkan bau dan rasa, menyisihkan

gas-gas lain. Tetapi pada kenyataannya untuk meningkatkan konsentrasi oksigen terlarut di dalam air dan alat yang digunakan adalah aerator. Aerator yang digunakan adalah cascade aerator yang dapat menyisihkan CO2 lebih sedikit

daripada model aerator yang lain. Penelitan ini bertujuan untuk mengetahui besar transfer oksigen yang terjadi dengan model cascade aerator kombinasi spray aerator. Penelitian ini menggunakan cascade aerator terdiri dari 3 step dengan variabel jarak antar cascade pada kisaran 10 cm sampai dengan 50 cm. Diatas pipa penyangga cascade dipasang spray sehingga mengakibatkan butiran-butiran halus air yang jatuh di setiap cascade dapat mengikat oksigen lebih besar sehingga mengahasilkan nilai transfer oksigen yang semakin besar pula. Selain itu debit yang digunakan dalam penelitian juga bervariasi dengan kisaran 1300 ml/mt sampai dengan 2200 ml/mt. Hasil percobaan menunjukkan bahwa nilai DO terbaik terjadi pada ketinggian antar cascade 50 cm dengan debit 2200 ml/mn yaitu sebesar 7,29 mg/lt dan nilai KLa (transfer oksigen) sebesar 0,94.

Kata kunci: cascade aerator , DO , transfer oksigen

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(12)

viii

ABSTRACT

The purpose of aeration process are for removal methane (CH4), removal

carbondioxide (CO2), removal HS2, removal odors and taste, also removal other

gases. But, at the reality the purpose of aeration increase dissolved oxygen concentration in the water and equipment used is aerator. The aeration used is cascade aerator remove CO2 at least than the other aerator model. The purpose

of this experiment for know large of oxygen transfer at cascade aerator combination spray aerator model. This experiment used cascade aerator are from 3 step variable cascade distance between 10 cm until 50 cm. Above the pipe cascade posted spray so that make water smooth bubbles which down in every cascade can binded more oxygen, so result of the value of oxygen transfer more higher. Beside taht, rate of flow used in this experiment also variation range 1300 ml/mn to 2200 ml/mn. Experiment result indicated that the best of DO value when height between cascade 50 cm with rate of flow 2200 ml/mn is 7,29 mg/lt and KLa

(oksigen transfer) value is 0,94.

Key word : cascade aerator, DO, oxygen transfer

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(13)

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1

Latar Belakang

Proses aerasi berfungsi untuk menyisihkan methana (CH4), menyisihkan

karbon dioksida (CO2), menyisihkan HS2, menyisihkan bau dan rasa, menyisihkan

gas-gas lain (Fair, G. M., 1968). Pada prakteknya, proses aerasi terutama bertujuan untuk meningkatkan konsentrasi oksigen di dalam air limbah. Peningkatan konsentrasi oksigen di dalam air ini akan memberikan berbagai manfaat dalam pengolahan limbah. Untuk meningkatkan konsentrasi oksigen terlarut, digunakan aerator.

Ada empat tipe aerator yang sering digunakan, yaitu gravity aerator, spray aerator,air diffuser, dan mechanical aerator (Metcalf&Eddy, 2004).Aerator yang

kebanyakan pada pengolahan biasanya digunakan sistem mekanik atau difuser. Kelemahan menggunakan sistem mekanik atau difuser adalah membutuhkan biaya yang banyak.

Sedangkan, cascade adalah varian aerator gravitasi yang fisiknya artistik berbentuk tangga, indah dipandang, the art of aeration.Pada Aerator Undak ini air dijatuhkan ke permukaan serial undakan untuk menghasilkan turbulensi dan menimbulkan percikan indah butiran air. Proses aerasinya akan makin bagus kalau ukuran butir airnya makin kecil. Selain itu, lapisan air tipis yang melimpas di atas undakannya juga mendukung terjadinya aerasi. Semakin luas undakannya semakin tinggi efisiensinya.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(14)

Masalah utama dengan air terjun atau kaskade adalah bahwa sebagian besar dari volume air aerasi harus dipompa dan ini berkaitan dengan efisiensinya yang lebih rendah daripada tipe lain. Qasim et al. (2000) menjelaskan bahwa cascade aerator hanya dapat menyisihkan 20 – 45% CO2. Ini dapat dimaklumi

karena energinya semata-mata dari energi alami. Oleh sebab itu, unit ini kurang layak digunakan untuk instalasi besar. Lebih cocok untuk debit kecil, misalnya dalam lingkup satu kantor atau pabrik kecil. Namun tetap bisa diterapkan untuk kapasitas besar dengan cara pembagian debit olahan menjadi beberapa unit tipikal. Dengan desain yang tepat, bisalah diperoleh penyisihannya yang tinggi.

Maka dari itu, penggunaan cascade aerator yang dimodifikasikan dengan spray aerator dapat menjadikan pertimbangan dalam bangunan proses biologi dan memungkinkan dapat meningkatkan transfer oksigen. Dengan kedua cara tersebut jumlah oksigen pada air bisa dinaikkan sampai 60 – 80% (dari jumlah oksigen yang tertinggi, yaitu air yang mengandung oksigen sampai jenuh)(Anonim, 2011). Bangunan ini juga memberikan nilai estetika yang lebih dari cascade aerator pada umumnya. Pada proses pengolahan secara biologi ini, dapat memungkinkan transfer oksigen yang lebih maksimal. Untuk mengetahui kemampuan cascade aerator kombinasi spray aerator, maka perlu dilakukan penelitian.

I.2 Rumusan masalah

Permasalahan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

-

Seberapa besar transfer oksigen dengan menggunakan cascade aerator dengan kombinasi spray aerator

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(15)

3

- Bagaimana sistem aerator yang dapat memberikan transfer O₂ yang maksimal

I.3 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui besar transfer oksigen yang terjadi dengan model cascade aerator kombinasi spray aerator

I.4 Manfaat

Hasil penelitian ini diharapkan dapatdipakai sebagai salah satu alternatif aerator dalam pengolahan limbah secara biologi

I.5 Ruang Lingkup

Untuk membatasi agar dalam pemecahan masalah nantinya tidak menyimpang dari ruang lingkup yang telah ditentukan, maka diperlukan penjelasan mengenai batasan-batasan ruang lingkup, diantaranya adalah :

- Menggunakan 3step pada bangunan cascade aerator

- Air yang digunakan dalam penelitian adalah air bersih (air PAM) - Penelitian ini dilakukan pada skala laboratorium

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(16)

4

BAB II

TINJ AUAN PUSTAKA

II.1 Pengolahan Aerob

Proses pengolahan aerob diartikan sebagai suatu sistem pengolahan yang memerlukan oksigen untuk membantu mikroorganisme dalam menguraikan limbah organik baik secara alamiah ataupun buatan.

Dengan penyedian udara yang cukup dan keadaan lingkungan yang seimbang maka air buangan yang mengandung bahan organik akan diuraikan oleh mikroorganisme aerob menjadi CO

2, H2O dan sel-sel baru.

C

6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 fosfat→ 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

Penguraian dilakukan oleh sejumlah bakteri, proses metabolisme oleh bakteri dipengaruhi oleh faktor sumber nutrisi dan oksigen. Kedua faktor ini saling berkaitan didalam membantu pertumbuhan bakteri. Selama sumber nutrisi cukup dan oksigen tidak berkurang maka bakteri akan berkembang dengan baik dan akan menghasilkan energi yang cukup untuk menguraikan senyawa organik.

Pada sistem aerobik diperlukan aerator sebagai penyuplai udara/oksigen kedalam limbah cair. Dalam kondisi semacam ini maka proses hanya dapat berlangsung secara aerobik karena diperlukan hembusan oksigen untuk melipatgandakan jumlah bakteri yang ada.

Proses pengolahan air limbah secara biologis aerobik adalah dengan memanfaatkan aktifitas mikroba aerob, untuk menguraikan zat organik yang

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(17)

5

terdapat dalam air limbah, menjadi zat inorganik yang stabil dan tidak memberikan dampak pencemaran terhadap lingkungan (Puspita, Diana, 2008).

Proses aerobik merupakan pengolahan biologis yang terjadi karena adanya zat asam. Pada umumnya ada 2 macam, yaitu :

1. Suspended Growth (tumbuh dalam suspensi) : mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaaan tersuspensi. Contoh : Lumpur aktif .

2. Attached Growth (lekat dan tumbuh) : mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaan melekat pada suatu media dengan membentuk lapisan biofilm, media pendukung antara lain: batu, pasir, cakram berputar, karang.

Proses aerasi sangat penting terutama pada pengolahan limbah dengan pengolahan biologi yang memanfaatkan bakteri aerob. Bakteri aerob adalah kelompok bakteri yang mutlak memerlukan oksigen bebas untuk proses metabolismenya (Anonim, 2010). Dengan tersedianya oksigen yang mencukupi selama proses biologi, maka bakteri-bakteri tersebut dapat bekerja dengan optimal. Hal ini akan bermanfaat dalam penurunan konsentrasi zat organik di dalam air limbah. Selain diperlukan untuk proses metabolisme bakteri aerob, kehadiran oksigen juga bermanfaat untuk proses oksidasi senyawa-senyawa kimia di dalam air limbah serta untuk menghilangkan bau.

Aerasi dapat dilakukan secara alami, difusi, maupun mekanik. Aerasi alami merupakan kontak antara air dan udara yang terjadi karena pergerakan air secara alami. Alat yang digunakan dalam proses aerasi adalah aerator. Aerator dapat digunakan untuk mempertahankan konsentrasi oksigen terlarut sekitar

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(18)

konsentrasi jenuh. Hal itu terjadi kalau aeratornya mampu menghasilkan lapisan kontak air-udara (interfacial film) yang sedemikian tipis sehingga terjadi reaksi oksidasi-reduksi. Makin tipis dan makin luas bidang kontaknya,hasilnya akan makin bagus sehingga kian tinggi efisiennya (Anonim, 2007). Karena waktu kontaknya singkat maka transfer gasnya ke dalam air harus dioptimalkan. Optimasi ini berbeda-beda antar tipe aerator sehingga berbeda pula kinerjanya. Setiap tipe aerator itu memiliki cirri khas masing-masing dalam proses aerasinya. II.2. Aerasi

Limbah cair domestik pada umumnya mengandung bahan-bahan organik yang mudah terdekomposisi. Saat akan melakukan dekomposisi bahan organik, dibutuhkan oksigen yang cukup. Oleh karena itu oksigen terlarut kemudian akan berkurang. Aerasi merupakan salah satu cara untuk menambah oksigen terlarut sehingga konsentrasi oksigen bertambah saat titik jenuh yang digunakan untuk melakukan respirasi..

Aerasi adalah fenomena fisik dimana terjadi pertukaran molekul-molekul gas di udara dengan cairan pada gas liquid interfase (Puspita, Diana, 2008). Di dalam aerasi terjadi proses dimana area terjadinya kontak antara air dengan udara meningkat, baik secara alami maupun secara buatan dengan menggunakan alat. Prinsip dari aerasi di dalam manajemen kualitas air berhubungan dengan proses penambahan dan penyisihan gas dari dan ke air untuk meningkatkan kualitas air.

Aerasi merupakan metode pengolahan, dalam pengaturan penyediaan udara pada bak aerasi, dimana bakteri aerob akan memakan bahan organik di dalam air limbah dengan bantuan oksigen. Di dalam pengoalahan air, aerasi

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(19)

7

didefinisikan sebagai proses terjadinya kontak intim antara udara dan air dengan tujuan transfer senyawa volatile dari atau ke air.

II.2.1 Definisi Aerasi

Dalam literatur banyak dijumpai istilah yang berkaitan dengan aerasi yang tentunya pengertian dari literatur satu dengan yang lain belum tentu sama. Pengertian-pengertian istilah aerasi dari masing-masing literatur secara umum dapat didefinisikan sebagai berikut :

1. Menurut Scott (dalam Benefield, 1982) (Hardian, Arie, 2009)

Aerasi adalah suatu proses dimana air dibawa pada kontak langsung dengan udara untuk mengubah konsentrasi substansi volatile yang terkandung dalam air.

2. Menurut O’Connor (dalam Benefield, 1982) (Hardian, Arie, 2009) Aerasi adalah pemasukan oksigen dari udara ke dalam larutan. Aerasi adalah suatu bentuk perpindahan gas dan dipergunakan dalam berbagai bentuk variasi operasi meliputi :

1) Tambahan oksigen untuk mengoksidasi besi dan mangan terlarut 2) Pembuangan karbondioksida

3) Pembuangan hydrogen sulfida untuk menghapuskan bau dan rasa

4) Pembuangan minyak yang mudah menguap dan bahan-bahan penyebab bau dan rasa serupa yang dikeluarkan oleh ganggang serta mikroorganisme serupa.

Sehingga pengertian aerasi disini dapat diartikan sebagai suatu proses dimana gas, biasanya udara dan air berada di dalam suatu kontak antara satu

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(20)

dengan yang lain dengan tujuan untuk memindahkan zat-zat yang mudah menguap ke dalam air.

Zat-zat yang mudah menguap tersebut meliuputi oksigen, karbondioksida, nitrogen, hydrogen sulfide, methan dan berbagai komponen anorganic yang menyediakan bau dan rasa dalam proses aerasi.

II.2.2. Manfaat aer asi

Menurut Scott (dalam Benefield, 1982) manfaat yang paling utama adalah untuk memperbaiki karakteristik kimiawi dan fisik air untuk kebutuhan domestik, komersial maupun industri. Dalam kasus aearsi dibutuhkan untuk menurunkan dan pada kasus lainnya untuk menaikkan konsentrasi zat-zat yang mudah menguap (volatile) dalam air.

Zat-zat yang mengalami penurunan dengan aerasi antara lain adalah :

1. Zat-zat yang menghasilkan rasa dan bau, seperti hydrogen sulfide dan beberapa senyawa organik volatile lainnya.

2. Zat-zat yang dapat menaikkan aksi korosif air seperti karbondioksida dan hydrogen sulfide

3. Zat-zat yang bereaksi atau bercampur dengan zat kimia yang dipergunakan dalam pengolahan air tersebut, termasuk di dalam karbondioksida dalam proses pelunakan dan proses klorinasi.

4. Beberapa macam gas, misalnya gas methan.

Fungsi terpenting dari aerasi adalah mengurangi karbondioksida dalam air dan penambahan oksigen untuk mereduksi besi dan mangan. Aerasi biasanya mampu menyebabkan terjadinya pengendapan besi.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(21)

9

Bahan organik yang digunakan untuk menghilangkan gas karbondioksida pada air adalah NaOH dan bahan organik yang digunakan untuk menghilangkan gas amonia adalah NH4Cl yang juga dapat digunakan untuk proses reaerasi.

II.2.3. Prinsip dasar aerasi

Pertukaran tempat suatu substansi dari air ke udara atau sebaliknya terjadi pada permukaan atau pertemuan udara dan air. Laju proses ini dihitung dari hasil perubahan konsentrasi relatif substansi pada tempat tersebut dan tingkat kecepatan membuat atau menemukan tempat pertukaran baru.

Tujuan utama proses aerasi ini adalah peningakatan terjadinya oksigen terlarut. Dalam proses aerasi, proses pemindahan ini bila diperhatikan terjadi dalam dua fase yaitu fase gas, dimana oksigen akan masuk ke dalam fase uap untuk menuju ke interfase gas liquida.

Faktor-faktor yang mempengaruhi perpindahan oksigen adalah: suhu, kejenuhan oksigen, karakteristik air, dan derajat turbulensi.

1. Pengaruh suhu

Suhu dalam air akan mempengaruhi tingkat difusi, tegangan permukaan dan kekentalan air sehingga mempengaruhi koefisien transfer oksigen (KLa). Kemampuan difusi oksigen

meningkat seiring dengan peningkatan suhu, akan tetapi tegangan permukaan dan kekentalan akan menurun.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(22)

2. Kejenuhan oksigen

Nilai kejenuhan oksigen dalam air tergantung pada derajat salinitas air, suhu, dan tekanan parsial oksigen yang berkontak dengan air.

Nilai oksigen Saturasi oksigen pada berbagai temperatur dapat dilihat pada tabel 2.1 :

Tabel 2.1 Nilai DO saturasi

Sumber : Reynold & Richard, 1995 3. Karakteristik air

Dalam praktek ada perbedaan nilai KLa untuk air bersih

dengan KLa air limbah, dimana pada air limbah terdapat kandungan

materi tersuspensi, surfaktan (detergen) dengan larutan dan Suhu

(⁰ C)

DO Saturasi Cs (mg/L)

Suhu (⁰ C)

DO Saturasi Cs (mg/L)

0 14,62 16 9,95

1 14,23 17 9,74

2 13,84 18 9,54

3 13,48 19 9,35

4 13,13 20 9,17

5 12,8 21 8,99

6 12,48 22 8,83

7 12,17 23 8,68

8 11,87 24 8,53

9 11,59 25 8,38

10 11,33 26 8,22

11 11,08 27 8,07

12 10,83 28 7,92

13 10,6 29 7,77

14 10,37 30 7,63

15 10,15

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(23)

11

perbedaan temperatur. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai DO saturasi (nilai oksigen jenuh).

Dalam banyak kasus, perangkat aerasi dinilai untuk berbagai kondisi operasi menggunakan tap water (air PAM) yang memiliki konsentrasi TDS (Total Dissolved Solid) yang rendah. 4. Derajat Turbulensi

Derajat turbulensi akan mempengaruhi nilai sebagai berikut : − Turbulensi akan menurunkan derajat liquid

− Turbulensi akan meningkatkan laju perpindahan masa oksigen karena terjadi percepatan laju pergantian permukaan bidang kontak, yang berakibat pada nilai oksigen (driving-force, ∆C) tetap terjaga konstan

− Turbulensi secara langsung akan meningkatkan koefisien Transfer (KLa) .

II.2.4 Bangunan-bangunan aer ator

Jenis-jenis aerator dapat dibagi menjadi : 1. Gravity aerator (Aerator air terjun) 2. Spray aerator (Aerator semprot)

3. Bubble aeration (Aerator gelembung udara) 4. Mechanic aerator (Aerator mekanik)

a. Gravity aerator (Aerator air terjun) Gravity aerator terbagi menjadi :

1) Cascade aerator (Aerator air terjun)

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(24)

Prinsip utama dari cascade aerator adalah menyebarkan air sebanyak-banyaknya dengan mengalirkannya melalui tangga-tangga yang dapat mengakibatkan turbulensi sehingga terjadi kontak udara-air semaksimal mungkin.

Perbedaan ketinggian pada cascade aerator dibagi menjadi beberapa tahapan atau tangga yang diharapkan dapat meningkatkan jumlah transfer oksigen. Karena setiap step cascade aerator memegang peranan penting dalam pembentukan interfacial baru yang dapat menaikkan effisiensi desorbsi gas yang tidak dikehendaki dan mengurangi rasa dan bau yang ada di dalam air. Karena laju oksigenasi terutama ditemukan dalam kecepatan jatuhnya air maka pembagian menjadi beberapa step mungkin akan mengurangi laju oksigen transfer.

Keuntungan menggunakan cascade aerator adalah :

a) Sangat effisien dalam proses aerasinya karena adanya pencampuran secara turbulen yang kuat

b) Memiliki td yang besar

c) Dapat menghasilkan gelembung air

Gambar 2.1 cascade aerator kombinasi spray aerator

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(25)

13

Gambar 2.2 cascade aerator b. Inclined Planes

Suatu terjunan yang berupa bidang miring, air dilewatkan pada bidang miring tersebut agar terbentuk lapisan air yang tipis sehingga dapat mengontakkan air dengan udara bebas.

c. Multiple Tray Aerator (Aerator bertingkat)

Aerator jenis ini terdiri dari beberapa seri tray yang dilengkapi dengan alat berlubang yang saling berhubungan dengan alasnya sehingga mampu mendistribusikan air dari tahap atas ke tahap bawahnya.

Gambar 2.3 tray aerator

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(26)

d. Spr ay Aerator (Aerasi semprot)

Aerator jenis ini terdiri dari lubang-lubang semprot sebanyak kisi-kisi pendistribusian pipa, dimana air disemprotkan ke udara seperti layaknya air mancur dan akan kembali jatuh ke air yang dapat membentuk permukaan interfase udara-air.

Gambar 2.4 spray aeraor

Gambar 2.5 mekanisme spray aerator e. Bubble aeration (Aerator gelembung udar a)

Aeration tipe ini berbentuk tangki persegi panjang ataupun lingkaran dimana tabung diffuser yang berpori dimasukkan ke bagian bawah tangki tersebut, dan udara bertekanan diinjeksikan di sepanjang sistem untuk menghasilkan gelembung-gelembung halus yang muncul di dalam air

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(27)

15

sehingga didapatkan turbulensi pada perubahan permukaan secara kontinyu.

f. Mechanic Aerator (Aerator mekanik)

Dilakukan dengan membuat suatu lapisan penghubung antara udara-air dengan alat dan konstruksi yang berbeda-beda. Alat ini akan menciptakan cipratan air ke atas permukaannnya sehingga akan terjadi kontak udara dan air ini yang menyebabkan terlarutnya oksigen di dalam air.Spesifikasi dan kemampuan aerator, ditampilkan pada tabel 2.2

Tabel 2.2 Kriteria Desaign aerator

Aerator Penyisihan Spesifikasi

Aerator Gravitasi

Cascade 20-45% CO₂ Tinggi: 1,0-3,0 m

Luas: 85-105 m2/m2.det

Kecepatanaliran 0,3 m/det Packing Tower >95% VOC Diameter kolommaksimum 3 m

>90% CO₂ Beban hidrolik: 2000 m3/m2.hari Tray >90% CO₂ Kecepatan: 0,8-1,5 m3/m2/menit

Kebutuhanudara 7,5 m3/m3 air Jarakrak (tray): 30-75 cm

Luas: 50-160m2/m3 det

Spray 70-90% CO₂ Tinggi: 1,2-9 m

25-40 H₂ S Diameter nozzle: 2,5-4,0 cm

Jarak Nozzle: 0,6-3,6 m Debit nozzle:5-10 L/det Luas bak: 105-320 m2/m3 det

Tekanansemprot: 70 kPa

Aerator terdifusi 80% VOC Waktudetensi: 10-30 menit

Udara:0,7-1,1 m3/m3 air

Tangki: kedalaman 2,7-4,5 m, lebar 3-9 m

Lebar / kedalaman< 2 Volume maksimum =150 m3

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(28)

Diameter lubang diffuser: 2-5 mm diameter

Aerator Mekanik 50-80% CO₂ Waktudetensi: 10-30 menit

Kedalamantangki: 2-4 m

II.3 Gas Transfer

Gas transfer adalah suatu fenomena fisik dimana molekul-molekul gas berpindah tempat dari fase gas ke fase cair atau sebaliknya melalui interfase gas cair. Proses perubahan ini menghasilkan dua tipe perubahan konsentrasi gas yaitu:

1. Pada saat cairan pada kondisi jenuh, maka akan terjadi desorbsi dan stripping dari senyawa yang mudah menguap terjadi penurunan konsentrasi.

2. Pada saat cairan pada kondisi belum jenuh, maka akan terjadi suatu peningkatan konsentrasi gas pada tekanan dan temperatur tertentu. Dalam hal ini terjadi penyerapan (absorbsi) gas.

Perpindahan gas ke fase cair akan terus terjadi hingga pada titik jenuh kelarutan gas tersebut. Proses aerasi ini terjadi dalam dua fase, yaitu fase gas dimana oksigen masuk ke dalam fase uap untuk menuju ke interfase gas cair yang kemudian melewati suatu film cair untuk menyebar ke zat cair. Di dalam fase tersebut terjadi perpindahan yaitu perpindahan gas (gas transfer) dan perpindahan massa (mass transfer) dan terjadi kelarutan.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(29)

17

II.3.1 Tujuan Mempelajari Transfer Gas

Proses-proses transfer gas juga banyak dioperasikan dalam sistem pengolahan air bersih dan air buangan. Dalam pengolahan untuk air bersih, air baku diaerasi untuk menghilangkan zat-zat organik maupun anorganik terlarut yang tidak diinginkan seperti besi.

Tujuan dari transfer gas di dalam pengolahan air adalah sebagai berikut (Fair, dkk, 1968) :

1. Untuk mengurangi karbondioksida dan konsentrasi bahan penyebab bau dan rasa, seperti hidrogen sulfida dan beberapa senyawa organik dengan cara penguapan dan oksidasi

2. Untuk mengoksidasi besi dan mangan sehingga dapat dipisahkan dari air

3. Untuk melarutkan gas di dalam air, seperti penambahan oksigen ke dalam air tanah

4. Untuk menyisihkan senyawa yang mungkin dapat meningkatkan biaya pengolahan, misalnya adalah dengan adanya hidrogen sulfida maka akan meningkatkan kebutuhan klor pada proses deklorinasi 5. Rekarbonasi air yang telah dilunakkan.

II.3.2 Mekanisme Transfer gas

Jika cairannya yang mengandung gas terlarut dikontakkan dengan atmosfer gas selain dengan yang berkeseimbangan, pertukaran gas terjadi antara atmosfer dan larutan. Dua teori telah digunakan untuk menjelaskan mekanisme dari pertukaran. Ini disebut teori penetrasi dan teori film.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(30)

Teori penetrasi tidak terproses dari stagnan film tetapi hanya dari elemen fluida dimana secara singkat terkontak pada fase gas pada permukaan (interfase) cairan. Selama waktu kontak ini, gas berdifusi menuju elemen fluida. Tidak seperti teori film, proses penetrasi pada teori ini diindikasikan dengan difusi yang tidak stabil, dengan waktu kontak yang terlalu singkat bagi terjadinya kestabilan diffusi.

Sesuai dengan teori penetrasi, “eddies” yang berasal dari cairan berpindah ke intarfase (permukaan antara) gas-cair, dimana mereka segera keluar menjadi gas sebelum dipindahkan eddies lainnya yang datang ke interfase.

Selain waktu singkat di interfase eddies mengadsorb molekul dari gas dengan kembalinya eddies ke bagian besar (bulk) cairan, molekul terdistribusi oleh turbulensi. Rate dari transfer diperkirakan sebagai fungsi dari diffusivyti, gradien konsentrasi dan faktor pembaruan permukaan. Teori penetrasi juga mempengaruhi pertimbangan yang diperlukan

Menurut teori film Lewis dan Whitman, batas interfase dalam fase gas dan liquida dan laju lewatnya ditentukan oleh ketebalan film. Ketebalan film itu sendiri merupakan fungsi visikositas kinetis, dapat ditumbuhkan dalam mengguncang (sehingga menimbulkan turbulensi) pada gas maupun liquida. Pada peristiwa perpindahan massa dari gas ke liquida terdapat tiga kondisi umum yaitu :

1. Gas sangat mudah larut dalam liquida, seperti amoniak dalam air. Dalam keadaan seperti ini yang mengontrol perpindahan massa adalah tahapan dari fase gas, oleh karena itu transfer gas bisa ditingkatkan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(31)

19

dengan menurunkan ketebalan film gas dengan jalan mengoncang untuk meningkatkan turbulensi

2. Daya larut gas dalam liquida rendah seperti O2, N2, CO2 dalam air.

Dalam kondisi ini, tahapan yang mengontrol terletak pada fase gas liquida untuk meningkatkan transfer gas dengan jalan menaikkan turbulensi pada fase liquida.

Untuk gas dengan daya larut diantara kedua kondisi di atas seperti H2S

dalam air. Pengaruh kedua film gas dari liquida tetap penting. Untuk meningkatkan transfer gas dengan jalan menaikkan turbulensi pada kedua fase.

Di dalam transfer gas terdapat 2 keadaan yang umum terjadi yaitu transfer gas dengan reaksi kimia atau tanpa reaksi kimia.

1) Transfer gas dengan reaksi kimia.

Apabila reaksi kimia terjadi setelah gas melewati interfase gas-liquida, laju absorbsi pada umumnya akan lebih besar bila dibandingkan dengan gas tanpa reaksi kimia. Beberapa gas yang umum digunakan dalam aplikasi pengolahan air seperti chlorin, S2 , CO2 dan O2 alami

reaksi hidrolisa atau reaksi kimia yang cepat dengan zat-zat yang melarut dalam air. Kenaikan dari laju perpindahan massa harus dipertimbangkan dalam perancangan peralatan absorbsi. Besarnya kenaikan laju perpindahan massa tergantung pada macam-macam reaksi, tingkatan reaksi, laju konstanta, konstanta masing-masing reaktan dan konstanta difusi molekul zat yang melarut. Sementara

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(32)

kombinasi reaksi yang mungkin adalah banyak reaksi-reaksi kimia untuk gas-gas dalam air yang dipergunakan dalam pegolahan air terutama dalam 2 kelas atau kategori, yaitu reaksi irrefersibel tingkat 1 dan reaksi refersibel instantinous.

2) Transfer gas tanpa reaksi kimia

Kalau pada transfer gas dengan reaksi kimia terjadi setelah gas melewati interfase gas liquida, maka dalam transfer gas tanpa reakasi kimia adalah dengan menganggap bahwa ada reaksi kimia yang terjadi.

II

.4 Oksigen ter larut (Dissolved Oxygen)

Semua organisme hidup tergantung pada oksigen dalam satu bentuk atau yang lain untuk mempertahankan proses metabolisme yang menghasilkan energi untuk pertumbuhan dan reproduksi (Anonim, 2001). Proses aerobik adalah sebuah kebutuhan yang sangat penting bagi mereka untuk mendapatkan oksigen bebas. Demikian pula Dissolved Oxygen (Oksigen terlarut) yang juga sangat penting dalam prespitasi dan dissolusi zat-zat anorganik dalam air.

Kadar DO pada air natural ataupun air limbah tergantung pada aktivitas fisik, kimia, dan biologi pada badan air. Kelarutan Oksigen atmosfer pada air murni adalah antara 14,6 mg/L pada 0o C hingga 7,0 mg/L pada 35o C di bawah tekanan atmosfer. Dikarenakan daya larut gas yang buruk, kelarutannya secara langsung bervariasi tergantung pada tekanan atmosfer pada temperatur tertentu.

Oksigen terlarut adalah kadar oksigen yang terikat dalam air dan berasal dari proses fotosintesis, difusi, dan aliran air. Kemampuan air untuk

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(33)

21

membersihkan pencemaran secara ilmiah tergantung dari cukup tidaknya oksigen terlarut.

II.5 Transfer oksigen

Dalam proses pengolahan air limbah, sering dijumpai proses transfer gas, yakni perpindahan gas dari fase gas ke fase cair dan sebaliknya. Salah satu diantara transfer gas dalam pengolahan air limbah adalah transfer oksigen.

Transfer Oksigen, proses dimana oksigen berpindah dari fase gas menjadi fase larutan adalah bagian penting dari bangunan proses pengolahan air limbah. Fungsi-fungsi dari bangunan pengolah air yang menggunakan sistem secara aerobik bergantung kepada cukup tersedianya kuantitas dari oksigen. Agar air dapat ter-aerasi, peralatan aerasi dievaluasi dengan basis transfer oksigen per unit udara ke air untuk kondisi yang equivalen (Metcalf & Eddy, 2003).

Oksigen terlarut pada air dimonitor selama periode aerasi dengan mengukur konsentrasi DO pada beberapa pilihan yang berbeda sampai pilihan terbaik yang mewakili kandungan dari tangki. Data yang diperoleh pada masing-masing penentuan point kemudian dianalisa dengan model transfer massa :

= (2.1)

Dengan :

KLa = koefisien keseluruhan lapisan liquid (overall liquid film

coefficient)

Ct = konsentrasi oksigen pada bagian terbesar fase cairan pada waktu t

(mg/L)

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(34)

Cs = konsentrasi pada keseimbangan dengan gas sebagaimana hukum

Hendry

Co = konsentrasi inisial

Nilai K L α dapat ditentukan dalam skala percobaan dengan melakukan

integrasi terhadap persamaan (2.8) diperoleh persamaan garis lurus :

ln (C

s

– C

t

) = ln (C

s

– C

o

) – K

L

a. T

(2.2) Dari data percobaan dengan konsentrasi awal oksigen Co dari konsentrasi

oksigen dalam interval waktu percobaan Ct maka dapat diplot ln (Cs – Ct) vs t, dalam sebuah grafik dan diperoleh garis lurus dengan besarnya sudut arah (slope) adalah KLα (Benifield, 1980).

Prediks dari laju oksigen transfer pada sistem aerasi secara umum selalu bersandar pada model laju oksigen. Koefisien overall massa transfer oksigen K

biasanya ditentukan pada tes dengan fasilitas full-skala. Jika fasilitas skala-pilotdigunakan untuk menentukan nilai KLα, scale-up harus dipertimbangkan.

Koefisien transfer massa KLα, juga merupakan fungsi dari temperatur, intensitas

pengadukan (jenis perlengkapan yang digunakan dan geometri dari mixing chamber), dan unsur pokok di dalam air.

II.5.1 Faktor-faktor yang mempengaruhi kelar utan gas dalam air

Berikut ini akan dijelaskan faktor-aktor yang mempengaruhi kelarutan gas dalam air :

1. Sifat alami dari gas yang pada umumnya digambarkan oleh koefisien spesifik gas yaitu koefisien distribusi (gr/m³). Konsentrasi gas pada fase gas akan lebih besar daripada konsentrasi jenuh pada fase cair.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(35)

23

2. Konsentrasi masing-masing gas di dalam fase gas yang dihubungkan dengan tekanan parsialnya (P, mmHg) masing-masing. Udara adalah suatu campuran dari gas-gas, dimana ada beberapa jenis gas yang dapat bereaksi di air seperti CO2

,

NH3 dan H2S

,

gas-gas tersebut akan mempengaruhi

besarnya pHyang sangat mempengaruhi kelarutan oksigen.

Hukum Henry menyatakan pada larutan encer, yaitu keadaan setimbang

konsentrasi suatu gas yang terlarut di dalam suatu cairan tepat sebanding dengan tekanan parsialnya dalam fase gas kontak dengan larutan.

3. Temperatur (T) ⁰ C. Bila gas terlarut di dalam air, maka akan diikuti dengan pembebasan energi atau panas. Setiap terjadi penambahan temperatur maka akan menyebabkan terjadinya penurunan kelarutan. 4. Kandungan pengotor di dalam air, dengan penambahan pengotor di dalam

air akan menyebabkan koefisien aktivitas meningkat. Dan hal ini dapat menyebabkan kelarutan semakin berkurang.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(36)

25

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

III.1.Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini direncanakan selama empat bulan yang dilanjutkan dengan pengolahan data, penyusunan data dan pembahasan. Penelitian dilaksanakan di laboratorium Teknik Lingkungan UPN ”Veteran” Jawa timur.

III.2.Bahan dan Alat Penelitian III.2.1Bahan Penelitian

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: - larutan MnSO4

- larutan alkali iodida acida - larutan Na2S2O3 0,0125 N

- larutan H2SO4 pekat

- indikator amilum - larutan NH4Cl

- larutan NaOH - air raksa

- air PAM

III.2.2. Alat Penelitian - erlenmeyer - botol winkler - buret

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(37)

26

- pipet ukur - gelas ukur

- temperatur (suhu)

- pompa

- manometer - termometer udara - pipa paralon ukuran ¾ - bak plastik

- manometer

- bak plastik untuk cascade masing-masing berdiameter 30 cm, 40 cm, 50 cm

- spray ukuran 0,5 mm III.3 Variabel Penelitian

Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Variabel tetap

- jumlah step cascade (3 step cascade) - pH, menggunakan pH netral

- tinggi cascade (150 cm) 2. Variabel bebas

- debit 1300 ml/mt; 1580 ml/mt; 1900 ml/mt; 2031 ml/mt; 2200 ml/mt

- jarak antar step cascade 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(38)

3. Parameter yang diamati - transfer oksigen (KLa)

- kadar DO

III.4 Tahap Pelaksanaan Penelitian

Penelitian yang dilakukan terdiri dari empat tahap yaitu: persiapan bahan dan alat; pembuatan cascade aerator kombinasi spray aerator; proses percobaan; pengujian kadar DO.

III.4.1. Per siapan bahan baku

- sebelum air sampel (air PAM) dialirkan pada cascade aerator, dilakukan pelepasan gas-gas yang terkandung dalam air

- untuk menghilangkan gas karbondioksida pada air sampel digunakan larutan NaOH

- untuk reaerasi pada air sampel digunakan larutan NH4Cl

III.4.2. Cascade aerator kombinasi spray aerator

Cascade aerator kombinasi spray aerator terdiri dari:

- 3 cascade dengan diameter ukuran 30 cm, 40 cm, 50 cm - Spray aerator dipasang pada ujung pipa

III.5. Cara kerja

- sebelum air sampel (air pdam) dialirkan pada cascade aerator, dilakukan pelepasan gas-gas yang terkandung dalam air dengan menambahkan larutan NaOH dan larutan NH4Cl (sebagai proses

reaerasi) pada air sampel

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(39)

28

- pembuatan cascade aerator kombinasi spray aerator dengan 3 step cascade dan spray aerator di pasang pada ujung pipa sehingga tampak air seperti di semprotkan

- air mengalir pada tangga cascade dengan jarak antar cascade yang terdiri dari 5 variabel dan debit yang berubah sebagai pembanding untuk mengetahui transfer oksigen yang paling maximal

- sebelum pengujian kadar DO, harus mengetahui suhu ruangan terlebih dahulu

- pengambilan sampel dilakukan sebelum dan sesudah proses percobaan cascade aerator kombinasi spray aerator pada masing-masing variasi jarak cascade dengan selang waktu yang sama yaitu 10 menit

- pengujian dan perhitungan kadar DO air sampel - perhitungan transfer oksigen

Gambar 3.1 cascade aerator kombinasi spray aerator

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(40)

Gambar 3.2 Sketsa alat

Bak

penampung

pompa manomet er

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(41)

30

III.6 Kerangka Penelitian

Per masalahan

- seberapa besar transfer oksigen dengan menggunakan cascade aerator dengan kombinasi spray aerator

- Bagaimana sistem aerator yang dapat memberikan transfer O₂ yang maksimal

J udul

Transfer oksigen pada cascade aerator kombinasi spray aerator

Studi Literatur

Persiapan alat dan bahan

Menghilangkan gas-gas yang terlarut

dalam air membuat dudukan

cascade

Pemasangan pipa pvc dan pompa

Perhitungan DO terlarut dan transfer

gas

Pelaksanaan penelitian

Variabel

1.tetap: diameter pipa,jumlah step cascade,pH,

tinggi cascade 2.peubah: debit,jarak antar step

Analisa hasil

Pembahasan hasil

Kesimpulan dan saran Pembuatan cascade

aerator kombinasi spray aerator

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(42)

31

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui besar transfer oksigen pada cascade aerator kombinasi spray aerator dengan menggunakan air kran sebagai air sampel.

Penelitian ini dimulai dengan pembuatan cascade aerator kombinasi spray aerator. Pembuatan cascade aerator terdiri dari 3 ukuran diameter yang berbeda yaitu ukuran 30 cm, 40 cm, 50 cm. Spray dipasang di ujung pipa penyangga cascade.

Air yang digunakan diberikan kadar bahan kimia yang sesuai dengan perbandingan. Untuk setiap perlakuan menggunakan air sampel sebanyak 20 lt. Sehingga kadar masing-masing bahan kimia yang diberikan adalah 2gr. Air di pompa ke atas dari bak penampung lalu melalui spray disemprotkan dan turun ke masing-masing cascade. Setiap cascade dilakukan 5 perbedaan jarak cascade yaitu 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm. Dan setiap perlakuan terdiri dari 5 perbedaan debit air yaitu 1300 ml/mnt, 1580 ml/mnt, 1900 ml/mnt, 2031 ml/mnt, 2200 ml/mnt.

IV.1 Pengaruh ketinggian cascade terhadap nilai DO

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui hasil nilai DO pada masing-masing cascade terhadap 5 variabel jarak antar cascade yang berbeda.Semakin tinggi nilai DO, semakin maksimal oksigen yang dihasilkan. Sebelum melakukan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(43)

32

penelitian, air sampel harus sudah diberikan larutan NaOH dan NH4Cl sebagai

proses reaerasi.

Penelitian awal adalah megetahui besarnya nilai DO awal pada bak penampung sebelum dilakukan penelitian, seperti ditampilkan pada tabel 4.1.

Tabel4.1DO awal sampel

ket inggian DO bak penampung

10 cm 0,54 0,85 0,9 0,89 1,02

20 cm 0,58 0,78 0,87 0,83 0,78

30 cm 0,71 0,96 0,91 0,79 0,89

40 cm 0,75 0,98 0,78 0,69 0,78

50 cm 0,81 1,05 0,85 0,735 0,99

Sumber:Hasil Penelitian 2012

Pada tabel 4.1 diketahui nilai DO awal yang digunakan sebagai acuan perhitungan besarnya transfer oksigen yang terjadi pada aerator.

Hasil percobaan ditampilkan pada tabel 4.2 sampai dengan tabel 4.4 dan gambar 4.1 sampai gambar 4.3.

Tabel4.2Pengaruh perubahan ketinggian cascade terhadap DO pada berbagai laju alir pada cascade 1

Ket inggian Debit 1300 ml/ mt 1580 ml/ mt 1900 ml/ mt 2031 ml/ mt 2200 ml/ mt

10 cm 0,56 0,87 2,47 4,54 6,38

20 cm 0,64 0,93 2,67 4,96 6,76

30 cm 0,71 0,97 2,95 5,26 7,01

40 cm 0,76 1,02 3,56 5,67 7,21

50 cm 0,82 1,25 3,98 5,98 7,24

Sumber:Hasil Penelitian 2012

Pada tabel 4.2 adalah nilai DO pada cascade 1 pada setiap ketinggian jarak antar cascade dan dengan perbandingan 5 variabel debit. Dari hasil tersebut diketahui bahwa terjadi kenaikannilai DO pada setiap percobaan. Nilai DO

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(44)

terbesar yaitu pada jarak antar cascade 50 cm dan dengan debit 2200lt/mn yaitu sebesar 7,24 mg/lt. Penelitian dilakukan pada temparatur suhu ruangan 25o C.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 1300 ml/ mt 1580 m l/ mt

1900 ml/ m t

2031 ml/ mt 2200 ml/ mt debit n il a i

DO 10 cm

20 cm

30 cm

40 cm

50 cm

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara debit dan perbedaan jarak antar cascade terhadap nilai DO pada cascade 1

BerdasarkanGambar4.1 Maka di ketahuipadadebit 1300 ml/mt sampai debit 2200 ml/mt terjadi kenaikan nilai DO seiring dengan kenaikan debit. Pada debit antara 1300 ml/mt ke debit 1580 ml/mt terjadi kenaikan nilai DO yang tidak begitu tinggi. Hal ini disebabkan oleh perbedaan debit yang tidak begitu besar maka kontak antara butiran air dan udara juga tidak begitu banyak dan mulai pada debit 1580 ml/mt sampai 2200 ml/mt terjadi kenaikan nilai DO yang sangat tajam seperti terlihat dalam grafik 4.1. Hal ini disebabkan karena lama waktu kontak antara butiran air dan udara sehingga mengakibatkan butiran-butiran halus air yang jatuh di setiap cascade dapat mengikat oksigen. Dan semakin besar debit yang digunakan pada proses ini maka semakin besar juga nilai DO yang dihasilkan. Jadi semakin tinggi perbedaan jarak antar cascade dan semakin besar debit yang digunakan akan mengghasilkan nilai DO yang semakin maksimal.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(45)

34

Tabel4.3Pengaruh perubahan ketingian cascade terhadap DO pada berbagai laju alir pada cascade 2

Ket inggian Debit 1300 ml/ mt 1580 ml/ mt 1900 ml/ mt 2031 ml/ mt 2200 ml/ mt

10 cm 0,58 0,89 2,56 4,59 6,39

20 cm 0,66 0,94 2,7 4,99 6,84

30 cm 0,73 0,98 2,98 5,29 7,12

40 cm 0,79 1,05 3,59 5,78 7,25

50 cm 0,83 1,26 3,99 6,08 7,27

Sumber:Hasil Penelitian 2012

Pada tabel 4.3 adalah nilai DO pada cascade 2 pada setiap ketinggian jarak antar cascade dan dengan variabel debit. Nilai DO terbesar yaitu pada jarak antar cascade 50 cm dan dengan debit 2200 ml/mt yaitu sebesar 7,27 mg/lt yang berarti juga terjadi kenaikan nilai DO terhadap cascade 1.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 1300 ml/ mt 1580 m l/ mt

1900 ml/ m t

2031 ml/ mt 2200 ml/ mt debit n il a i

DO 10 cm

20 cm

30 cm

40 cm

50 cm

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara debit dan perbedaan jarak antar cascade terhadap nilai DO pada cascade 2

BerdasarkanGambar4.2Maka di ketahuipadadebit 1300 lt/mn sampai debit 2200 lt/mn terjadi kenaikan nilai DO yang cukup tinggi pula. Pada debit 1300 lt/mn ke debit 1580 lt/mn terjadi kenaikan nilai DO yang tidak begitu besar.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(46)

Untuk perbedaan jarak antar cascade 50 cm terjadi kenaikan yang cukup besar pada masing-masing perbedaan kenaikan debit.

Tabel4.4Pengaruh perubahan ketinggian cascade terhadap DO pada berbagai laju alir pada cascade 3

Ket inggian Debit 1300 ml/ mt 1580 ml/ mt 1900 ml/ mt 2031 ml/ mt 2200 ml/ mt

10 cm 0,59 0,89 2,59 4,76 6,55

20 cm 0,69 0,96 2,74 5,12 6,98

30 cm 0,74 0,99 3,26 5,58 7,12

40 cm 0,79 1,17 3,71 5,96 7,27

50 cm 0,84 1,29 4,26 6,25 7,29

Sumber:Hasil penelitian 2012

Pada tabel 4.4 adalah nilai DO pada cascade 3 pada setiap ketinggian jarak antar cascade dan dengan perbandingan 5 variabel debit. Nilai DO terbesar yaitu pada jarak antar cascade 50 cm dan dengan debit 2200 ml/mt yaitu 7,29 mg/lt.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 1300 ml/ mt 1580 m l/ mt

1900 ml/ m t

2031 ml/ mt 2200 ml/ mt debit n il a i

DO 10 cm

20 cm

30 cm

40 cm

50 cm

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara debit dan perbedaan jarak antar cascade terhadap nilai DO pada cascade 3

BerdasarkanGambar4.3Maka di ketahuipadadebit 1300 lt/mn sampai debit 2200 lt/mn terjadi kenaikan nilai DO yang cukup tinggi. Pada debit 1300 lt/mn ke debit 2031 lt/mn (pada jarak antar cascade 10 cm sampai 40 cm) terjadi kenaikan

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(47)

36

nilai DO yang tidak begitu besar. Untuk perbedaan jarak antar cascade 50 cm terjadi kenaikan yang cukup besar pada masing-masing perbedaan kenaikan debit. Dan pada jarak antar cascade 40 cm ke jarak antar cascade 50 cm dengan debit 2200 lt/mn terjadi kenaikan nilai DO yang cukup besar. Sehingga dapat disimpulkan, semakin panjang jarak antar dapat menghasilkan nilai DO yang semakin maksimal.

IV.2Pengaruh ketinggian cascade terhadap KLa pada berbagai laju alir

Nilai KLa (koefisien transfer oksigen) didapat setelah dihitung berdasarkan

tabel 4.1 sampai tabel 4.4.Hasil percobaan ditampilkan pada tabel 4.5 sampai dengan tabel 4.7.

Tabel4.5Pengaruh perubahan ketinggian cascade terhadap KLa pada berbagai laju

alir ada cascade 1

ket inggian Debit 1300 ml/ mt 1580 ml/ mt 1900 ml/ mt 2031 ml/ mt 2200 ml/ mt

10 cm 0,04 0,04 0,05 0,06 0,11

20 cm 0,04 0,04 0,05 0,07 0,17

30 cm 0,04 0,04 0,05 0,07 0,26

40cm 0,04 0,04 0,05 0,08 0,52

50 cm 0,04 0,04 0,05 0,09 0,61

Sumber:Hasil penelitian 2012

Tabel 4.6 Pengaruh perubahan ketinggian cascade terhadap KLa pada berbagai

laju alir pada cascade 2

ket inggian Debit 1300 ml/ mt 1580 ml/ mt 1900 ml/ mt 2031 ml/ mt 2200 ml/ mt

10 cm 0,04 0,04 0,05 0,06 0,11

20 cm 0,04 0,04 0,05 0,07 0,19

30 cm 0,04 0,04 0,05 0,07 0,35

40 cm 0,04 0,04 0,05 0,09 0,66

50 cm 0,04 0,04 0,05 0,10 0,77

Sumber:Hasil penelitian 2012

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(48)

Tabel 4.7 Pengaruh perubahan ketinggian cascade terhadap KLa pada berbagai

laju alir pada cascade 3

ket inggian Debit 1300 ml/ mt 1580 ml/ mt 1900 ml/ mt 2031 ml/ mt 2200 ml/ mt

10 cm 0,04 0,04 0,05 0,06 0,13

20 cm 0,04 0,04 0,05 0,07 0,24

30 cm 0,04 0,04 0,05 0,09 0,35

40 cm 0,04 0,04 0,05 0,09 0,77

50 cm 0,04 0,04 0,06 0,11 0,94

Sumber:Hasil penelitian 2012

Pada tabel 4.5 sampai tabel 4.7 adalah hasil nilai KLa pada cascade 1,

cascade 2, dan cascade 3. Nilai KLa terbesar didapat pada jarak antar cascade 50

cm dan pada debit 2200 ml/mt.

0,000000 0,100000 0,200000 0,300000 0,400000 0,500000 0,600000 0,700000 0,800000 0,900000 1,000000 1300 ml/ mt 1580 ml/ mt 1900 ml/ m t

2031 m l/ mt

2200 ml/ mt debit n il a i K La 10 cm 20 cm 30 cm 40 cm 50 cm

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara debit dan perbedaan jarak antar cascade terhadap nilai KLa pada cascade 3

BerdasarkanGambar4.4Maka di ketahuipada debit 1300 ml/mt sampai debit 2200 ml/mt terjadi kenaikan nilai KLa yang tidak begitu besar. Sedangkan

pada debit 2031 ml/mt ke debit 2200 ml/mt dengan perbedaan jarak antar cascade 10 cm sampai 40 cm terjadi kenaikan nilai KLa yang lebih besar dari nilai

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(49)

38

sebelumnya. Pada gambar diatas dapat dilihat bahwa nilai KLa terbesar adalah

jarak antar cascade 50 cm dengan debit 2200 ml/mt.

Nilai KLa terbesar dikarenakan semakin tinggi perbedaan jarak antar

cascade dan dengan debit yang semakin besar pula akan menghasilkan transfer oksigen yang maksimal. Semakin tinggi perbedaan jarak antar cascade maka semakin lama pula waktu kontak antara butiran air dan udara.Sehingga mengakibatkan butiran-butiran halus air yang jatuh di setiap cascade dapat mengikat oksigen lebih besar sehingga mengahasilkan nilai transfer oksigen yang semakin besar pula

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(50)

39

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian diatas dapat diambil kesimpulan seperti di bawah ini : 1. Cascade aerator kombinasi spray aerator dapat menghasilkan nilai DO

yang maksimal sebesar 7,29 mg/lt dari DO awal 0,99 mg/lt.

2. Semakin besar jarak antar cascade menghasilkan DO dan KLa yang makin

besar pula. Padaketinggian cascade 50 cm dan pada debit 2200 lt/mn dapat menghasilkan nilai DO yang sangat maksimal karena waktu kontak antara butiran air dan udara yang lama.

3. Semakin besar debit aliran, nilai DO dan KLa juga makin besar. Dari nilai

DO didapat nilai KLa (transfer oksigen) terbesar pada ketinggian 50 cm dan

pada debit 2200 ml/mt yaitu 0,94 yang merupakan nilai transfer oksigen terbaik.

V.2 Sar an

Disarankan pada penelitian selanjutnya dapat menggunakan air limbah sebagai air bakunya sebagai alternatif pengolahan biologi.

Sebelum percobaan aerasi dilakukan, air sampel yang digunakan harus dihilangkan kandungan gas-gas yang tidak digunakan saat percobaan. Sehingga saat percobaan dilakukan mendapatkan nilai DO yang maksimal.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(51)

40

40 Penentuan dosis koagulan saat pada penghilangan gas-gas yang tidak digunakan pada air sampel hendaknya dilakukan secara teliti untuk memperoleh dosis koagulan yang tepat. Begitu juga saat pengambilan air pada masing-masing cascade harus dilakukan dengan baik agar mendapatkan nilai DO yang maksimal.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(52)

Anonim, 2010, Aerator,

URL:http//cimenk89.blogspot.com/2010/aerator/html, 23 desember 2010 Anonim, 2010, Variasi Luas Wilayah Cascade Terhadap Penurunan Kadar

Besi (Fe) Air ,

URL:http//=keslingmks.blogspot.com/2011/06/variasi-luas-wilayah-cascade-terhadap_15.html, 15 juni 2011.

Anonim, 2011, Laporan Pr aktikum DO Meter.

URL:http//mahendrawhepe.blogspot.com/2011/01/laporan-praktikum-do-meter.html, 31 januari 2011

Bennefield, Larry D; Randall, Clifford W, 1980, Biological Pr ocess Design for Wastewater Tr eatment, Prentice-Hall, Inc, Englewwod Cliffs, NJ 07632. Fair, G. M., 1968, Water and Wastewater Engineering Vol 2, Water

Purifacation and Wastewater Treatment and Disposal, New York: John Wiley & Sons, Inc.

Hadrian, Arie, 2009, Konsentrasi Besi (Fe) dan Mangan (Mn) Pada Air Tanah Dengan Sistem Menara Aerasi Bertingkat, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur

Metcalf and Eddy, 2004, “Waste Water Engineering Tr eatment Disposa l Reuse”, Fourth Edition, McGraw-Hill, Inc. New York, St Fransisco, Auckland.

Puspita, D, 2008, Tugas Akhir Penurunan Konsentr asi Total Suspended Solid (TSS) pada Limbah Laundry dengan Menggunakan Reaktor Biosand Filter disertai dengan Reaktor Activated Carbon, Universitas Islam Yogyakarta.

Qasim, Syed R, Edward M. Montley, dan Guang Zhu, 2000, Water Wor ks Engineering:Planning, Design dan Operation, Prentice Hall PTR, Upper Saddle River, NJ 07458.

Reynold, T.D and Richards, 1996, “Unit Operation and Pr ocess in Environmental Engineering”, Second Edition, PWS Publising Company, Boston

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

Gambar

Tabel 2.1 Nilai DO saturasi
Gambar 2.1 cascade aerator kombinasi spray aerator
Gambar 2.2 cascade aerator
Gambar 2.4 spray aeraor
+7

Referensi

Dokumen terkait

Puji syukur saya ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan Laporan Akhir yang berjudul “ RANGKAIAN

(OCB) sebagai perilaku prososial yang terjadi dalam organisasi baik yang.. diberi maupun yang tidak diberi imbalan oleh

Penduduk yang bekerja pada Februari 2012 bertambah sebesar 3,1 juta orang dibanding keadaan Agustus 2011 dan bertambah 1,5 juta orang dibanding keadaan setahun yang lalu..

Andi (2007:25), menjelaskan bahwa “ informasi adalah data yang telah dirangkum atau dimanipulasi dalam bentuk lain untuk tujuan pengambilan..

Bapak Umar selaku bagian pengawas dan produksi mengatakan : “ Pelaksanaan pengendalian kualias produk yang saya lakukan dalam industri ini adalah dengan menerapkan

Hasil penelitian ini juga diharapkan dapat memperkuat hipotesis sebelumnya bahwa manusia modern awal berkarakter Australomelanesid memang pendukung budaya dari (1) lapisan

Berdasarkan hasil analisis tersubut dapat di jelaskan bahwa aspek kecakapan kerja dalam kemampuan kerja bagi pegawai sangat di butuhkan sekali bagi kemajuan organisasi terutama

Berdasarkan informasi perolehan skor dan nilai prestasi belajar Peserta diklat dalam penguasaan suatu mata pelajaran, seorang guru dapat memilih Peserta diklat -Peserta