Air bawah tanah JUMLAH AIR DUNIA. (Okazaki, M, 1985, Kurita Water Handbook) Jenis Air Jumlah, km 3 % Air Laut x ,5

(1)

Penguapan

Air permukaan

Air bawah tanah hujan

Kondensasi

salju

Perkolasi air dalam batuan

JUMLAH AIR DUNIA

(Okazaki, M, 1985, Kurita Water Handbook)

Jenis Air

Jumlah, km

3 _%

Air Laut

1.338 x 10

6 96,5

Air Tawar

35,03 x 10

3 _2,53

Lain-lain

12,97 x 10

3 0,97

Total

1.386 x 10

6 ₁₀₀

(2)

AIR TAWAR DUNIA

(Okazaki, M, 1985, Kurita Water Handbook)

Jenis Air Tawar

Jumlah, km

3 _%

Salju

24,06 x 10

3 _68,7

Air tanah

10,85 x 10

3 _31,0

Uap air (di

udara)

0,01 x 10

3 _0,03

Danau

0,108 x 10

3 _0,29

Sungai

0,002 x 10

3 _0,006

CADANGAN AIR ANTAR BENUA

(Suara Merdeka, 24 Jan 04)

BENUA

JML PENDUDUK,

% dunia

AIR TAWAR, %

CADANGAN

dunia

ASIA

80

1 AUSTRALIA

2

3

(3)

PENTINGNYA AIR

(PENGOLAHAN AIR)



“

Tidak ada kehidupan tanpa adanya air”.



“

The Best of All Things is Water

(Air adalah

yang terbaik dari segalanya)”



“

Water, water, everywhere, nor any drop to

drink

”

(penyair terkenal Coloridge, seorang

Pelaut Kuno)



Mendapatkan air bersih termasuk hak asasi

manusia

(Resolusi PBB th 2000 melalui

UNESCO)

KUALITAS AIR :

PARAMETER PENCEMAR

TERLARUT TERSUSPENSI KOLOID TAK MENGENDAP (NON SETLEABLE SOLID)

MENGENDAP (SETLEABLE SOLID)

PADAT CAIR GAS

PARAMETER PENCEMAR

ORGANIK DAN ANORGANIK

- Air yang murni tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau

(4)

KONTAMINAN AIR

ION POSITIP ION NEGATIF IONIK & TERLARUT

SUSPENSI KOLOID GAS NON IONIK & TIDAK TERLARUT

KONTAMINAN AIR

Ca2+,

Mg2+,

Fe2+,

Mn2+,

Na+,

K+,

dsb

SO4=,

Cl-,

NO3-,

HCO3-,

OH-,

CO3=

Tanah

liat,

Debu,

dsb

Tanah

liat,

virus,

bakteri

, alga

CO2,

O2,

N2,

H2S,

dsb

KONTAMINAN AIR

FISIKA

KIMIA

BIOLOGI

KONTAMINAN AIR

T,

Padatan Tersuspensi,

Padatan terlarut,

Padatan total,

Konduktifitas, dll

pH,

Kation terlarut,

Anion terlarut,

Alkalinitas,

Kesadahan, dsb

Jml bakteri

koli, dsb

(5)

ANALISA KIMIA

Kandungan kontaminan dinyatakan dengan :

1.

miligram per liter (mg/l), bagian per juta (

part per million,

ppm

), dan ppb (part per billion).

2.

mol per liter

3.

miliekuivalen

per liter (meq/l). Jumlah ekuivalen solut per liter

larutan disebut juga dengan normalitas (N).

4.

persen berat

:

massa zat terlarut per massa total larutan

dikalikan 100 %

5.

milligram per liter sebagai CaCO3 (mg/l sebagai CaCO3).

= Konsentrasi zat terlarut dinyatakan dalam miligram per

liter sebagai CaCO3

Contoh Parameter Analisa Air

No

Uji

Keterangan /

Simbol

Penggunaan Hasil

Pengujian

1

2 PH

Kation terlarut

Kalsium

Magnesium

Kalium

Natrium

Ca2+

Mg2+

K+

Na+

Untuk mengukur

tingkat keasaman

atau kebasaan suatu

larutan encer

Untuk menentukan

komposisi kimia ionik

air dan untuk

mengkaji kelayakan

air untuk berbagai

alternatif

(6)

Contoh Parameter Analisa Air

No

Uji

Keterangan /

Simbol

Penggunaan Hasil

Pengujian

3

4 Anion terlarut

Bikarbonat

Karbonat

Klorida

Hidroksida

Nitrat

Sulfat

Alkalinitas

HCO3-

CO3=

Cl-

OH-

NO3-

SO4=



HCO3- + CO3= +

OH-

Untuk menentukan

komposisi kimia ionik

air dan untuk

mengkaji kelayakan

air untuk berbagai

alternatif

penggunaan.

Untuk mengukur

kapasitas air untuk

menetralkan asam

Contoh Parameter Analisa Air

No

Uji

Keterangan /

Simbol

Penggunaan Hasil

Pengujian

5

6 Kesadahan

Konduktifitas



kation

multivalensi



mhos

(micromhos)/cm

pada 25oC

Untuk mengukur kapasitas

konsumsi sabun dan

kecenderungan air untuk

membentuk kerak

Untuk memperkirakan total

padatan terlarut atau check

terhadap hasil analisa

lengkap (Total Padatan

Terlarut atau TDS = 0,55 -

0,7 x konduktifitas sampel)

(7)

Kation ANION Terlarut :

Kesetimbangan muatan

1. Jumlah ekuivalen kation =

jumlah ekuivalen anion

2. Jumlah kation dan anion dalam mg/L =

Total padatan terlarut

Review

hasil analisa kimia

Anggap bahwa analisa kimia air permukaan sebagai berikut :

Ion

Konsentrasi, mg/l

Ca

2+

Mg

2+

Na

+

K

+

Cl

-SO

₄=

HCO

₃

-90

30

72

6

120

225

165 pH

7,5

(

a). Periksa ketelitian hasil analisa di atas;

(b) tentukan alkalinitas air dinyatakan sebagai CaCO

₃

;

(c) tentukan kesadahan yang dinyatakan sebagai CaCO

_3;

dan

(8)

Penyelesaian:

Neraca kation-anion digunakan untuk memeriksa ketelitian

analisa.

Kation

Anion

Ion

Konsentrasi

Ion

Konsentrasi

mg/l

mg/meq

meq/l

mg/l mg/meq

meq/l

Ca

2+

Mg

2+

Na

+

K

+

90

30

72

6

20 12,2

23,0

39,1

4,50

2,46

3,13

0,15

Cl

-SO

₄=

HCO

₃

-120

225

165 35,5

48

61 2,82

4,69

2,70

Total

198 10,24

490 10,21

Keterangan :

mg/meq = miligram/miliequivalen. Untuk

Kalsium, berat eqivalen = 20 yaitu gram/equivalen (40/2) = 20

miligram/miliequivalen.

meq/l = miliequivalen/liter. Untuk kalsium, meq/l = 90mg/l) / 20 mg/meq =

4,50

(a). Karena jumlah kation dan anion sama maka hasil analisa dapat diterima.

(b). Menentukan alkalinitas. Dari hasil analisa diatas, alkalinitas hanya

disebabkan oleh ion HCO3-.

Alkalinitas dinyatakan sebagai CaCO3

= 2,70 meq/l x 50 mg CaCO3/meq

= 135,3 mg/l sebagai CaCO3

Catatan : berat equivalen CaCO3 = 100 g/2

= 50 g/eq

= 50 mg/meq

(c). Menentukan kesadahan.

Untuk hasil analisa yang disajikan, kesadahan air

disebabkan oleh ion kalsium dan magnesium.

Kesadahan dinyatakan sebagai CaCO3

= (4,5 meq/l + 2,46 meq/l) x 50 mg CaCO3 /meq

= 348,0 mg/l sebagai CaCO3

(d). Perkiraan total padatan terlarut (TDS)

TDS=



kation +



anion dinyatakan dalam mg/l

= 198 mg/l + 490 mg/l

= 688 mg/l

(9)

PENGOLAHAN AIR

TEKNOLOGI

PENGOLAHAN

BAHAN BAKU AIR

(KUALITAS AIR)

Air laut, Air sumur, Air

sungai, Air danau, dll

TUJUAN PENGGUNAAN

(SPESIFIKASI)

Air minum, MCK, proses,

pendingin, ketel / steam, dll

I. SATUAN PROSES

II. SATUAN OPERASI

KOAGULASI, PRESIPITASI, AERASI,

DESINFEKSI, ION EXCHANGE, dll

MIXING, SEDIMENTASI, FILTRASI,

ADSORPSI, FLOKULASI,

DEAERASIdll

PENGOLAHAN AIR

CONTOH SEDERHANA:

Pengolahan air sumur menjadi air minum

Air sumur

TEKNOLOGI

Air minum

PENGOLAHAN ???

Kualitas ???

Kuman

Desinfeksi !!!

Bebas kuman

Spesifikasi ????

(10)

==

Pemilihan satuan-satuan operasi

maupun proses untuk pengolahan air sangat

tergantung pada kualitas dan jenis bahan baku

serta tujuan penggunaan dari air yang telah

diolah.

==

bisa melibatkan bagian-bagian kecil

dari satuan operasi dan proses, tetapi bisa juga

melibatkan hampir semua satuan operasi dan

proses yang ada.

Satuan operasi

1.Saringan (screening)

2.Saringan mikron

3. Aerasi

4.Mixing

5.Flokulasi

6.Sedimentasi

7.Filtrasi

Saringan kuarsa digunakan untuk melindungi pompa dari

padatan

mengapung.

Saringan

halus digunakan

untuk

menghilangkan padatan mengapung dan tersuspensi

Digunakan menghilangkan impuritas yang halus seperti alga,

pasir, dsb.

Untuk menambah maupun mengeluarkan gas-gas dari air. Misal

: aerasi untuk menghilangkan Fe

2+

_{dan Mn}

2+

_terlarut.

Untuk mencampur bahan-bahan kimia dan gas-gas yang

diperlukan untuk pengolahan.

Untuk mempercepat penggumpalan partikel dengan pengadukan

sangat lambat.

Untuk menghilangkan partikel-partikel seperti tanah dan pasir

atau padatan (flok) tersuspensi.

Untuk menyaring padatan yang masih tersisa setelah

pengendapan/sedimentasi

(11)

Satuan Proses

1.Koagulasi

2.Disinfeksi

3.Presipitasi

4.Ion exchange

5.Adsorpsi

6.Oksidasi kimia

Proses penambahan bahan-bahan kimia untuk membentuk

gumpalan (flok) yang selanjutnya dipisahkan pada proses

flokulasi.

Digunakan untuk mematikan bakteri patogen yang ada

dalam air.

Penghilangan komponen ion terlarut seperti kalsium dan

magnesium (kesadahan) dengan penambahan

bahan-bahan kimia sehingga akan menimbulkan endapan

Untuk penghilangan sebagian maupun keseluruhan kation

dan anion terlarut dalam air

Untuk penghilangan senyawa-senyawa organik yang

menyebabkan warna, rasa dan bau.

Untuk mengoksidasi berbagai senyawa yang ditemukan di

dalam air, yang menyebabkan rasa, warna dan kerak.

No .

Komponen Rumus Masalah yang ditimbulkan Cara pengolahan

1 Turbidity Tidak ada Air menjadi keruh, membentuk deposit pada pipa-pipa, alat-alat, ketel dan lain-lain

Koagulasi, pengendapan dan filtrasi

2 Warna Tidak ada Timbul buih dalam ketel, menghambat proses pengendapan pada penghilangan besi dan hot

phosphate softening

Koagulasi, filtrasi, khlorinasi, adsorbsi dengan karbon aktif

3 Hardness (kesadahan) Kalsium dan magnesium yang dinyatakan sebagai CaCO3

Membentuk Scale / kerak pada sistem penukar panas, ketel, pipa menghambat daya cuci dengan sabun

Pelunakan, destilasi, pengolahan internal 4 Alkalinity (alkalinitas) Bikarbonat (HCO₃) Karbonat (CO3) Hidroksida (OH) Dinyatakan sebagai CaCO3

Timbul buih dan carry over (lolosnya) padatan ke dalam uap panas mengakibatkan karatan pada pipa ketel, bikarbonat dan karbonat menghasilkan CO₂ dalam uap panas, sehingga bersifat korosif.

Pelunakan dengan kapur dan kapur-soda, demineralisasi, penambahan asam, dealkilasi dengan penukar ion, distilasi

5 Asam mineral

H2SO4 ,HCl dan

sebagainya

Korosif Netralisasi dengan alkali

(12)

6 Karbondioks ida

CO₂ Korosif terhadap jaringan pipa Aerasi, deaerasi, netralisasi dengan alkali, filming dan neutralizing amines

7 PH Konsentrasi ion hydrogen pH = -log (H+₎

Perubahan pH dipengaruhi oleh keasaman atau kebasaan dalam air. Air dalam biasanya pH = 6-8

PH dapat dinaikkan dengan penambahan Al dan sebaiknya dengan asam

8 Sulfat SO₄= _{Menaikkan kandungan padatan dalam}

air, bereaksi dengan Ca membentuk kerak CaSO4

Demineralisasi, distilasi

9 Chlorida Cl- _{Menaikkan kandungan padatan dalam}

air dan bersifat korosif

10 Silika SiO2 Membentuk kerak pada ketel dan

sudut-sudut turbin

11 Besi Fe2+_(ferro)

Fe3+

Terbentuk deposit pada pipa-pipa dan boiler

Aerasi, koagulasi dan filtrai pelunakan kapur, penukar kation

12 Mangan Mn Terbentuk deposit Aerasi, pelunakan kapur 13 Minyak Dinyatakan

sebagai oil atau

Ichloroform extractible matter

Terbentuk kerak, lumpur dan buih dalam ketel

Raffle reparation stainers koagulan

dan filktrasi, filtrasi dengan

diatamaceous earth

14 Oksigen O2 Korosi Deaerasi, sodium sulfate, hyrazine,

zat pencegah korosi 15 Hidrogen

Sulfida

H2S Bau telur busuk, korosi Aerasi, khlorinasi, penukar anion

berbasa tinggi

16 Amoniak NH3 Korosi pada tembaga dan seng Penukar kation dengan zeolite

hidrogen, khlorination, daeaerasi 17 Konduktivit as Dinyatakan dalam Micrombos, konduktansi spesifik

Konduktivitas yang tinggi maka sifat korosi makin tinggi

Demineralisasi, pelunakan kapur, dan sebagainya

18 Padatan terlarut

Tidak ada Padatan terlarut menunjukkan jumlah zat-zat yang terlarut, menyebabkan buih

Pelunakan kapur, penukar kation dengan zeolite hidrogen, demineralisasi, distilasi 19 Padatan

tersuspensi

Tidak ada Menyebabkan deposit Pengendapan, filtrasi dan koagulasi 20 Padatan total Tidak ada Padatan total adalah padatan terlarut

ditambah padatan tersuspensi

(13)

SATUAN OPERASI DAN PROSES

SEDIMENTASI

: MEMEMISAHKAN PADATAN

MENGENDAP

t = 0

t >

t>>

padatan

mengendap

Padatan tak mengendap

SEDIMENTASI



KLARIFIER



THICKENER

(14)

SATUAN OPERASI DAN PROSES

:

SEDIMENTASI

Waktu Pengendapan Berbagai Ukuran Partikel

Diameter

Partikel (mm)

Nama Partikel

Waktu Pengendapan

pada Ketinggian 1

kaki/ft

10

1 0,1

0,01

0,001

0,0001

0,00001

Kerikil

Pasir kasar

Pasir halus

Lumpur

Bakteri

Partikel tanah liat

Partikel koloid

0,3 detik

3 detik

38 detik

33 menit

35 jam

230 hari

63 tahun

SEDIMENTASI

: Pola pengendapan partikel diskrit

(a) dan partikel flokulen (b)

(15)

SATUAN OPERASI DAN PROSES

KOAGULASI DAN FLOKULASI :

memisahkan padatan

tersuspensi dan koloid

Padatan tersuspensi

Padatan terlarut

koagulan

PRESIPITASI

: menghilangkan kation/anion

terlarut dengan penambahan bahan kimia

Bahan kimia

Kation/anion

terlarut

(16)

ION EXCHANGE

: menghilangkan

kation/anion terlarut

Kation/anion

Padatan penukar ion

Kation/anion

dalam air

Air

Kolom penukar ion

KOAGULASI FLOKULASI :

Definisi



Koagulasi

:

rapid mixing, dengan

penambahan bahan kimia



Flokulasi

:

slow mixing,

kadang-kadang dengan penambahan koagulan

aid (flokulan)

(17)

KOAGULASI FLOKULASI :

Diameter A

o

A. Sistem Koloidal

- Warna

- Koloid inert (tanah liat, garam

anorganik)

- Emulsi

- Bakteri

- Alga

B. Kation (Na

+

_{, Ca}

2+

_{, Mg}

2+

_{, Al}

3+

₎

C. Polyelektrolit (BM 100.000 –

15.000.000)

D. Air

50 - 1.000

1.000 - 30.000

2.000 - 100.000

5.000 - 100.000

50.000 - 8.000.000

1 - 2

250.000 - 40.000.000

4 Ukuran partikel yang terlibat dalam koagulasi

KOAGULASI FLOKULASI

(18)

KOAGULASI FLOKULASI :

contoh pengukuran potensial zeta

Koagulasi air menggunakan alum

+ 7

H

₂

O

(19)

KOAGULASI FLOKULASI :

4. Ferri khlorida

2 FeCl

₃

+ 3 Ca(OH)

₂

---> 3 CaCl

₂

+ 2 Fe(OH)

₃

5. PAC

KOAGULASI FLOKULASI :

(20)

KOAGULASI FLOKULASI :

PE kationik



PE kationik seperti polyamine  terhidrolisa dalam

air



R



NH + H

₂

O ---

NH.H

+

+ OH

-

R

== pada pH tinggi reaksi akan menyebabkan

reaksi bergeser ke kiri, dan polimer menjadi tidak

bermuatan (non ionik).  akan menurunkan

kapasitas penukaran ion PE pada pH tinggi.

KOAGULASI FLOKULASI :

PE anionik

Polymer anionik memiliki guhus karboksil dalam

struktur molekulnya. Molekul ini akan

terionisasi dalam air sebagai berikut.

R-COOH === R-COO

-

_{+ H}

+

Ion hydrogen akan memaksa reaksi ke kiri

sehingga molekul ini akan menjadi non ionik

pada pH rendah.

(21)

Contoh Diagram Alir

:

Pengolahan air sumber

menajdi air minum dalam kemasan

Bak Tandon

Tanki Umpan

Ozone

Filter multimedia

Karbon Aktif

Cartridge filter 5, 3, 1 µ

Lampu Ultraviolet

(UV)

Tanki produk

Mesin Cup

Mesin Gallon

Mesin Botol

Generator

Ozone

Air sumber

Bak Pencampur Klarifier Saringan Pasir Bak Lumpur Dekanter Air Lumpur padat Bak air terfiltrasi Air Pendingin Air sanitasi Air untuk service Filter karbon Penukar kation Dekarbonator Penukar Anion Penghilangan Cl2,

warna, bau, zat-zat organik Penghilangan Ca2+_{, Mg}2+_, Na+_{, K}+_{, Fe}2+_{, Mn}2+_{, Al}3+ Peghilangan CO2 Penghilangan Cl-, NO3-, SiO3 -Unit demineralisasi Deaerator Unit Injeksi Kimia

Zat anti kerak (Senyawa Phosphat, dsb)

Zat pengikat O2 (Hidrazin, dll) Alum, flokulan, NaOH, kaporit

Air baku (air sungai)

Contoh diagram

penyediaan/pengolahan air

sungai untuk berbagai

keperluan di industri

(22)

Desinfeksi KOLAM RENANG kaporit Air sumur artetis overflow Balancing tank Saringan pasir Kaporit, HCl, PAC, Soda abu