I. Tujuan
Setelah praktikum, mahasiswa dapat :
1. Menentukan waktu pengendapan optimum dalam bak sedimentasi 2. Menentukan efisiensi pengendapan
II. Dasar Teori
Sedimentasi adalah pemisahan solid dari liquid menggunakan pengendapan secara gravitasi untuk menyisihkan suspended solid. Umumnya proses sedimentasi digunakan setelah proses koagulasi dan flokulasi yang berfungsi untuk destabilisasi dan memperbesar gumpalan/ukuran partikel, sehingga mudah untuk diendapkan. Proses koagulasi menggunakan PAC (Poly Aluminium Chloride) untuk mengikat kotoran atau memutus rantai pada ikatan senyawa zat warna sehingga membentuk gumpalan. Sedangkan proses flokulasi dengan cara menambah larutan polimer untuk memperbesar gumpalan, sehingga relatif mudah untuk diendapkan.
Bak sedimentasi ada yang berbentuk lingkaran, bujur sangkar ataupun segi empat. Bak berbentuk lingkaran umumnya berdiameter 10,7 – 45,7 m dan kedalaman 3 – 4,3 m. Bak berbentuk bujur sangkar umumnya mempunyai lebar 10 hingga 79 m dan kedalaman 1,8 hingga 5,8 m.bak berbentuk segi empat umumnya mempunyai lebar 1,5 – 6 m, panjang bak sampai 76 m dan kedalaman lebih dari 1,8 m (Reynold & Richards, 1996). Bentuk bak sedimentasi :
Segi empat (rectangular). Pada bak ini, mengalir horisontal dari inlet menuju outlet, sementara partikel mengendap ke bawah.
Lingkaran (circular) – center feed. Pada bak ini, air masuk melalui pipa menuju inlet bak dibagian tengak bak, kemudian air mengalir horisontal dari inlet menuju outlet disekeliling bak, sementara partikel mngendap ke bawah.
Lingaran (circular) – periferal feed. Pada bak ini, air masuk melalui sekeliling
lingkaran dan secara horisontal mengalir menuju ke outlet di bagian tengah lingkaran, sementara partikel mengendap ke bawah.
Bagian-bagian bak sedimentasi :
a) Inlet : tempat air masuk ke dalam bak
b) Zona pengendapan : tempat flok/partikel mengalami proses pengendapan c) Ruang lumpur : tempat lumpur mengumpul sebelum diambil ke luar bak d) Outlet : tempat dimana air akan meninggalkan bak
Berdasarkan konsentrasi dan kecenderungan partikel berinteraksi, proses sedimentasi terbagi atas tiga macam:
1) Sedimentasi TIpe I/Plain Settling/Discrete particle
Merupakan pengendapan partikel tanpa menggunakan koagulan. Tujuan dari unit ini adalah menurunkan kekeruhan air baku dan digunakan pada grit chamber.
Dalam perhitungan dimensi efektif bak, faktor-faktor yang
mempengaruhiperformance bak seperti turbulensi pada inlet dan outlet, pusaran arus lokal, pengumpulan lumpur, besar nilai G sehubungan dengan penggunaan perlengkapan penyisihan lumpur dan faktor lain diabaikan untuk menghitungperformance bak yang lebih sering disebut dengan ideal settling basin. 2) Sedimentasi Tipe II (Flocculant Settling)
Pengendapan material koloid dan solid tersuspensi terjadi melalui adanya penambahan koagulan, biasanya digunakan untuk mengendapkan flok-flok kimia setelah proses koagulasi dan flokulasi.
Pengendapan partikel flokulen akan lebih efisien pada ketinggian bak yang relatif kecil. Karena tidak memungkinkan untuk membuat bak yang luas dengan ketinggian minimum, atau membagi ketinggian bak menjadi beberapa kompartemen, maka alternatif terbaik untuk meningkatkan efisiensi pengendapan bak adalah dengan memasang tube settler pada bagian atas bak pengendapan untuk menahan flok–flok yang terbentuk.
Faktor-faktor yang dapat meningkatkan efisiensi bak pengendapan adalah: Luas bidang pengendapan
Penggunaan baffle pada bak sedimentasi Mendangkalkan bak
Pemasangan plat miring
3) Hindered Settling (Zone Settling)
Merupakan pengendapan dengan konsentrasi koloid dan partikel tersuspensi adalah sedang, di mana partikel saling berdekatan sehingga gaya antar pertikel menghalangi pengendapan paertikel-paertikel di sebelahnya. Partikel berada pada posisi yang relatif tetap satu sama lain dan semuanya mengendap pada suatu kecepatan yang konstan. Hal ini mengakibatkan massa pertikel mengendap sebagai suatu zona, dan menimbulkan suatu permukaan kontak antara solid danliquid.
Jenis sedimentasi yang umum digunakan pada pengolahan air bersih adalah sedimentasi tipe satu dan dua, sedangkan jenis ketiga lebih umum digunakan pada pengolahan air buangan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju sedimentasi : Banyaknya lumpur
Luas bak pengendapan Kedalaman bak pengendapan
III. Alat dan Bahan
Peralatan Bahan
Turbidy meter Bentonit (kapur)
TDS meter PAC
pH meter Air kran
Bak sedimentasi Kertas saring Lamella Clarifier Gelas kimia Gelas ukur Pompa oven Neraca analitik desikator Krus tang IV. Prosedur
Air kran 90 L PAC 90 gram
Bentonit 90 gram
Unit sedimentasi Air limbah sintetis
Efluen
Mencatat waktu air yang keluar melalui unit sedimentasi dan mengukur volume efluen serta
melakukan sampling setiap 15 menit
Menghitung konsentrasi efluen (TSS, TDS, kekeruhan dan pH)
Menghitung konsentrasi air limbah (TSS, TDS kekeruhan dan pH)
V. Data Pengamaatan
Volume air umpan = 90 liter
Berat bentonit/kapur = 90 gram
Berat PAC = 90 gram
Debit air = L/det
Volume bak sedimentasi = 57498,75 cm3
Kekeruhan awal = 56,39 NTU
pH awal = 3,93
Waktu (menit) Volume Efluen (liter) Kekeruhan (NTU) TDS (mg/L) pH
0 - 56,39 567 3,93 15 6,5 46,13 558 3,85 30 4,1 42,93 551 3,98 45 3,75 41,31 577 3,81 60 0,56 29,27 569 3,96 75 1,50 30,32 564 3,92 90 0,55 26,90 553 3,96 105 0,30 23,50 555 3,96 120 1,00 24,65 570 3,96 Pengukuran TSS Sebelum sedimentasi
Berta kertas saring kosong 0,9356 gram Berat kertas saring + padatan 1,9868 gram
Berat padatan 1,0512 gram
Setelah sedimentasi
Berta kertas saring kosong 0,9577 gram Berat kertas saring + padatan 1,9589 gram
VI. Pengolahan Data
TSS (Total Suspended Solid) Sebelum sedimentasi : TSS = ( ) x 1000 = x 1000 = 21024 mg/L Setelah sedimentasi : TSS = ( ) x 1000 = x 1000 = 20024 mg/L Debit Q = ( ) ( ) = = 4,56.10-3 L/det Waktu tinggal waktu tinggal = ( ) ( ) =
= 19736,84 detik = 328,947 menit = 5,48 jam
Overflow Rate
Efisiensi (penurunan konsentrasi TSS)
Ƞ = ( )
( ) x 100%
= x 100% = 4,75 %
VII. Pembahasan
Percobaan kali ini dilakukan pengolahan limbah dengan metoda sedimentasi. Limbah yang digunakan merupakan limbah sintetis dengan mencampurkan 90 gram bentonit dan 90 gram PAC dalam 90 L air sehingga limbah yang dibuat mempunyai konsentrasi 0,1%. Limbah yang telah dibuat pertama-tama dilakukan pengukuran pH, kekeruhan, TSS dan TDS terlebih dahulu sebagai parameter untuk melihat efisiensi pengolahan limbah dengan metoda sedimentasi.
Kurva 1. Nilai pH Terhadap Waktu (menit)
Berdasarkan kurva di atas, nilai pH yang dihasilkan dari tahap awal hingga akhir proses sebenarnya mengalami peningkatan, namun hal ini sangat kecil sekali dari 3,93 menjadi 3,96. Tetapi nilai pH saat proses berlangsung tidak stabil. Hal ini dapat disebabkan oleh pembuatan limbah sintetis yang menggunakan bentonit dan pac (polyaluminium chloride). Bentonit sendiri dalam larutan air memiliki kisaran pH 4-7, sedangkan pac dalam air juga memiliki pH yang asam sekitar 6. Ketika kedua zat tersebut dicampurkan dalam air dapat menyebabkan penurunan pH air sehingga menjadi asam. Jika berdasarkan Kep-51/MENLH/10/1995, untuk air limbah dengan nilai pH 3,96 belum dikatakan aman untuk dibuang ke lingkungan karena nilai pH yang memenuhi baku mutu tersebut yaitu antara 6 sampai 9.
3.8 3.82 3.84 3.86 3.88 3.9 3.92 3.94 3.96 3.98 4 0 20 40 60 80 100 120 140 pH menit pH
Kurva 2. Nilai TDS (mg/L) Terhadap Waktu (menit)
Sama halnya dengan pH, jika dilihat pada kurva di atas nilai TDS pun mengalami kenaikan di akhir proses yaitu dari 567 mg/L menjadi 570 mg/L. Sedangkan selama proses sedimentasi berlangsung nilai TDS cenderung kurang stabil. Kenaikan dan ketidakstabilan nilai TDS yang diperoleh disebabkan karena laju alir pada saat proses sedimentasi berlangsung tidak konstan karena waktu menjadi faktor pembatas sehingga laju alirnya sewaktu-waktu dipercepat. Tetapi berdasarkan Kep-51/MENLH/10/1995 nilai TDS tersebut tidak memenuhi baku mutu yang dipersyaratkat karena nilainya kurang dari 2000-4000 mg/L.
Kurva 3. Nilai Kekeruhan (NTU) Terhadap Waktu (menit)
545 550 555 560 565 570 575 580 0 20 40 60 80 100 120 140 m g/ L menit TDS (mg/L) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 20 40 60 80 100 120 140 N TU menit Kekeruhan (NTU)
Lain halnya dengan nilai kekeruhan. Pada kurva terlihat nilai kekeruhan yang diperoleh dari awal proses hingga akhir mengalami penurunan dari 56,39 NTU menjadi 24,65 NTU. Hal ini menunjukkan pada percobaan yang dilakukan, pengolahan limbah sintetis dengan menggunakan metoda sedimentasi cukup efisien untuk menurunkan nilai kekeruhan. Tetapi untuk pengukuran jumlah padatan tersuspensi (TSS), pada proses pengolahan dengan sedimentasi tersebut hanya menurunkan jumlah padatan tersuspensi (TSS) sebesar 1000 mg/L, dari nilai TSS 21024 mg/L menjadi 20024 mg/L. Sedangkan menurut Kep-51/MENLH/10/1995 nilai TSS yang diperbolehkan untuk limbah cair yaitu sebesar 200-400 mg/L, artinya air limbah tersebut belum memenuhi syarat baku mutu yang telah ditetapkan karena memiliki nilai TSS yang sangat besar.
VIII. Kesimpulan
Dari hasil percobaan dapat disimpulkan :
Daftar Pustaka
Anonim. Keputusan Menteri LH. Sumber : skpd.batamkota (online, diunduh pada tanggal 14 Mei 2013 pukul 3.44 WIB)
Lampiran
KEPUTUSAN MENTERI NEGARA LINGKUNGAN HIDUP NOMOR : KEP-51/MENLH/10/1995
TENTANG BAKU MUTU LIMBAH CAIR BAGI KEGIATAN INDUSTRI TANGGAL 23 OKTOBER 1995
BAKU MUTU
LIMBAH CAIR NO
PARAMETER SATUAN GOLONGAN BAKU MUTU
LUMBAH CAIR FISIKA
1 Temperatur oC 38 40
2 Zat padat larut mg/L 2000 4000
3 Zat padat
tersuspensi mg/L 200 400
KIMIA
1 pH 6,0 sampai 9,0
2 Besi terlarut (Fe) mg/L 5 10
3 Mangan terlarut (Mn) mg/L 2 5 4 Barium (Ba) mg/L 2 3 5 Tembaga (Cu) mg/L 2 3 6 Seng (Zn) mg/L 5 10 7 Krom Heksavalen mg/L 0,1 0,5
(Cr +6 ) 8 Krom Total (Cr) mg/L 0,5 1 9 Cadmium (Cd) mg/L 0,05 0,1 10 Air Raksa (Hg) mg/L 0,002 0,005 11 Timbal (Pb) mg/L 0,1 1 12 Stanum mg/L 2 3 13 Arsen mg/L 0,1 0,5 14 Selenum mg/L 0,05 0,5 15 Nikel (Ni) mg/L 0,2 0,5 16 Kobalt (Co) mg/L 0,4 0,6 17 Sianida (CN) mg/L 0,05 0,5 18 Sulfida (H2S) mg/L 0,05 0,1 19 Fluorida (F) mg/L 2 3 20 Klorin bebas (Cl2) mg/L 1 2 21 Amonia bebas (NH3-N) mg/L 1 5 22 Nitrat (NO3-N) mg/L 20 30 23 Nitrit (NO2N) mg/L 1 3 24 BOD5 mg/L 50 150 25 COD mg/L 100 300 26 Senyawa aktif biru metilen mg/L 5 10 27 Fenol mg/L 0,5 1 28 Minyak Nabati mg/L 5 10 29 Minyak Mineral mg/L 10 50 30 Radioaktivitas **) - -
