Proses Pengolahan Air Minum dengan Sedimentasi
Bak Sedimentasi
Bak sedimentasi umumnya dibangun dari bahan beton bertulang dengan bentuk lingkaran, bujur sangkar, atau segi empat. Bak berbentuk lingkaran umumnya berdiameter 10,7 hingga 45,7 meter dan kedalaman 3 hingga 4,3 meter. Bak berbentuk bujur sangkar umumnya mempunyai lebar 10 hingga 70 meter dan kedalaman 1,8 hingga 5,8 meter. Bak berbentuk segi empat umumnya mempunyailebar 1,5 hingga 6 meter, panjang bak sampai 76 meter, dan kedalaman lebih dari 1,8 meter.
Macam bentuk bak sedimentasi adalah sebagai berikut: 1. Segi empat (rectangular)
Pada bak ini, air mengalir horizontal dari inlet menuju outlet, sementara partikel mengendap ke bawah.
Gambar bak sedimentasi berbentuk segi empat (a) denah (b) potongan memanjang
2. Lingkaran (circular) – center feed
Pada bak ini, air masuk melalui pipa menuju inlet bak di bagian tengah bak, kemudian air mengalir horizontal dari inlet menuju outlet di sekeliling bak, sementara partikel mengendap ke bawah.
Gambar bak sedimentasi beebentuk lingkaran – center feed: (a) denah, (b) potongan melintang
3. Lingkaran (circular) – peripheral feed. Pada bak ini, air masuk melalui sekeliling lingkaran dan secara horizontal mengalir menuju ke outlet di
bagian tengah lingkaran, sementara partikel mengendap ke bawah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tipe periferal feed menghasilkan short circuit yang lebih kecil dibandingkan tipe center feed, walaupun center feed lebih sering digunakan. Secara umum pola aliran pada bak lingkaran kurang mendekati pola ideal dibanding bak pengendap persegi panjang.
Gambar Bak Sedimentasi berbentuk lingkaran – peripheral feed: (a) denah, (b) potongan melintang
Bagian-bagian dari bak sedimentasi:
1. Inlet: tempat air masuk ke dalam bak.
Zona inlet mendistribusikan aliran air secara merata pada bak sedimentasi dan menyebarkan kecepatan aliran yang baru masuk. Jika dua fungsi ini dicapai, karakteristik aliran hidrolik dari bak akan lebih mendekati kondisi bak ideal dan menghasilkan efisiensi yang lebih baik. Zona influen didesain secara berbeda untuk kolam rectangular dan circular. Khusus dalam pengolahan air, bak sedimentasi rectangular dibangun menhadi satu dengan bak flokulasi. Sebuah baffle (dinding) memisahkan dua kolam dan sekaligus sebagai inlet bak sedimentasi. Desain dinding pemisah sangat penting karena kemampuan bak sedimentasi tergantung pada kualitas flok. 2. Zona pengendapan: tempat flok/partikel mengalam proses pengendapan.
Dalam zona ini, air mengalir pelan secara horizontal ke arah outlet dan dalam zona ini terjadi pengendapan. Lintasan partikel tergantung pada besarnya kecepatan pengendapan.
3. Ruang lumpur: tempat lumpur mengumpul sebelum diambil ke luar bak. Kadang dilengkapi dengan sludge collector/scrapper. Dalam zona ini, lumpur terakumulasi. Sekali lumpur masuk area ini, ia akan tetap di sana. 4. Outlet: tempat di mana air akan meninggalkan bak, biasanya berbentuk
Seperti zona inlet, zona outlet atau struktur efluen mempunyai pengaruh besar dalam mempengaruh pola aliran dan karakteristik pengendapan flok pada bak sedimentasi. Biasanya weir dan bak penampung limpahan digunakan untuk mengontrol outlet pada bak sedimentasi.
Selain bagian-bagian utama di atas, bak sedimentasi juga dapat dilengkapi settler yang dipasang di zona pengendapan dengan tujuan untuk meningkatkan efisiensi pengendapan.
Gambar Bagian-bagian bak sedimentasi Tipe Sedimentasi
Klasifikasi sedimentasi didasarkan pada konsentrasi partikel dan kemampuan partikel untuk berinteraksi. Klasifikasi ini dapat dibagi ke dalam tiga tipe:
Sedimentasi Tipe I (Plain Settling/Discrete Particle)
Sedimentasi tipe I merupakan pengendapan partikel diskret, yaitu partikel yang dapat mengendap bebas secara individual tanpa membutuhkan adanya interaksi antar partikel. Sebagai contoh sedimentasi tipe I antara lain pengendapan lumpur kasar pada bak pra sedimentasi untuk pengolahan air permukaan dan pengendapan pasir pada grit chamber. Sedimentasi tipe I merupakan pengendapan partikel tanpa menggunakan koagulan. Tujuan dari unit ini adalah menurunkan kekeruhan air baku dan digunakan pada grit chamber.
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 flokasi. 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: 1. Luas bidang pengendapan
2. Penggunaan baffle pada bak sedimentasi 3. Mendangkalkan bak
4. Pemasangan plat miring Hindered Settling (Zone Settling)
Hindered settling merupakan pengendapan dengan konsentrasi koloid dan partikel tersuspensi adalah sedang, di mana partikel saling berdekatan sehingga gaya antar partikel menghalangi pengendapan partikel-partikel di sebelahnya. Partikel berada di posisi yang relatif tetap satu sama lain dan semuanya mengendap pada suatu kecepatan yang konstan. Hal ini mengakibatkan massa partikel mengendap sebagai suatu zona dan menimbulkan suatu permukaan antara solid dan liquid. Jenis sedimentasi yang umum digunakan pada pengolahan air bersih adalah sedimentasi tipe I dan II, sedangkan jenis sedimentasi III lebih umum digunakan pada pengolahan air buangan.
Penerapan pengolahan air minum dengan sedimentasi.
Beberapa syarat yang perlu diperhatikan dalam pengolahan dengan metode sedimentasi adalah sebagai berikut:
1. Pemilihan air baku merupakan tingkat kesuksesan pengolahan dengan metode ini. Pengecekan awal dilakukan terhadap pH, TSS, kekeruhan, dan pemantauan warna air baku. Oleh sebab itu, sebaiknya sumber air atau air baku yang tepat berasal dari:
a. Air sungai yang tidak tercemar limbah, berwarna tidak hitam, cenderung coklat, dengan kandungan CO2, dan HCO3- yang tidak
b. Air sungai cenderung jernih yang memiliki konsentrasi partikel tinggi (keruh)
c. Air sumur yang partikel kotorannya tinggi (keruh)
2. Proses koagulasi-flokulasi menggunakan alum/tawas akan efektif pada pH air berkisar antara 4,5-8 (Reynolds, 1982) dan “kondisi ini menunjang proses koagulasi dan flokulasi karena biasanya koagulan dapat efektif bekerja pada pH netral” (Anggriani, 2008).
3. Beberapa proses membutuhkan bak/tendon dengan ukuran yang berbeda dan alat pengaduk yang kestabilan pengaduknya baik.
4. Sebisa mungkin mengoptimalkan daya endap diri partikel kotoran dalam air, namun jika tidak mampu, perlu ditambahkan koagulan.
5. Mengusahakan kontruksi yang sederhana, kuat, dan murah.
6. Mengusahakan sistem yang dapat digunakan dan diterima masyarakat setempat. Bahan: 1. Bak 2. Ember besar 3. Kayu Pengaduk 4. Pipa 5. Keran 6. Lem 7. Isoplast keras 8. Tawas 9. Tablet Klor Peralatan:
1. Bak/tendon besar 1 paket 2. Bak/ember besar 2 buah 3. Pengaduk kayu 2 buah 4. Pipa
5. Keran 3 buah 6. Lem pipa 7. Gergaji/cutter
8. Palu
9. Alat pertukangan lain Pembuatan
1. Siapkan 1 bak besar berukuran 2 m x 1 m x 1,25 m
2. Buat bafel penyangga di dalam tangki sedimentasi yang tingginya sama dengan tinggi air
3. Pasangkan pipa inlet untuk mengalirkan air baku sungai/sumur. Pipa inlet ini bisa disambungkan dengan pompa dari air sungai/sumur untuk meringankan beban manusia.
4. Pasangkan pipa inlet (untuk pengaliran supernatant/air jernih menuju bak penampungan air terolah)
5. Pasangkan pipa outlet (buangan lumpur endapan), menuju saluran buangan 6. Pasangkan pengaduk. Pengaduk bisa berupa pengaduk manual (digerakkan oleh tenaga manusia) ataupun tenaga motorik (digerakkan oleh motor listrik)
7. Adapun dasar tangki sedimentasi merupakan dasar dengan kemiringan tertentu, 1 m panjang lantai turun 10 cm. Hal ini untuk mempermudah proses pengendapan dan sekaligus menjadi tempat penyimpanan lumpur endapan (hasil olahan).
8. Siapkan 2 buah ember berukuran besar untuk tempat penampungan air terolah. Kedua ember dibuat saling terhubung dengan pipa (seperti bejana berhubungan). Pasangkan pengaduk.
Penggunaan
1. Pemakai mengalirkan air baku menuju bak sedimentasi dengan cara menyalakan pompa (apabila pengaliran dilakukan secara motorik) atau mengisi bak secara manual.
2. Pemakai memasukkan tawas yang sudah dicampur dengan air (50 gram tawas ∞ 2 liter air bersih) ke dalam bak dan pengadukan dilakukan secara konstan
a. Pertama dilakukan pengadukan dengan cepat, 50 putaran per menit, selama 10 menit
b. Selanjutnya dilakukan pengadukan dengan lambat, 10-20 putaran per menit, selama 15 menit. Pada saat ini, pengadukan dilakukan secara konstan untuk menjamin pembentukan flok ukuran besar sehingga siap mengendap alamiah. Pengadukan dilakukan searah, untuk menjamin optimalnya penempelan flok mikro dan menjaga flok makro tidak berubah bentuknya.
3. Tahap berikutnya adalah mendiamkan air tersebut agar terjadi pengendapan alamiah. Tidak boleh ada gangguan apapun dalam proses ini, seperti getaran akibat pengadukan lainnya, penambahan zat lain, dan sebagainya).
4. Proses berikutnya merupakan pemisahan air terolah (supernatant) melalui outlet yang sudah disiapkan. Pemakai harus memastikan tidak terikutnya endapan yang terbentuk.
5. Endapan yang terbentuk merupakan kumpulan flok yang sebenarnya masih bisa dimanfaatkan kembali dalam proses pengolahan berikutnya. Untuk itu tidak perlu dibuang.
6. Apabila supernatant sudah dipisahkan, maka pemakai membutuhkan desinfektan dan kemudian diaduk. Dosis optimum desinfektan disesuaikan dengan bahan baku air yang digunakan. Intinya, sisa klor yang diperbolehkan tidak kurang dari 5 mg/L atau air masih sedikit berbau klor. 7. Perlunya memiliki pH-meter dan TDS-meter untuk pengecekan minimal
guna memastikan konsentrasi TDS dan besarnya pH terolah, karena pH yang tidak sesuai dapat menyebabkan masalah bagi manusia (pH terlalu asam dapat membuat kulit iritasi dan pH terlalu basa menyebabkan penggunaan sabun menjadi boros).
8. Selama proses pengolahan ini, pemakai perlu menggunakan alat pelindung diri seperti baju kerja dan sarung tangan.
Pemeliharaan bak sedimentasi
1. Pengontrolan kondisi pengendapan flok pada tangki dilakukan dengan frekuensi 4 kali sehari. Proses pembentukan flok yang tidak sempurna pada proses koagulasi dan flokulasi mengakibatkan banyaknya flok kecil yang terbawa ke bak penyaring sehingga meingkatkan beban penyaring.
2. Tangki sedimentasi perlu disikat untuk menghindari penebalan kotoran akibat flok yang bersifat kimiawi.
3. Tangki supernatant perlu dibersihkan untuk menjaga kejernihan air olahan. 4. Pengontrolan kualitas clarified water/supernatant untuk memeriksa efisiensi bak pengendapan. Efisiensi pengendapan yang buruk mengakibatkan meningkatnya beban pengolahan pada unit filtrasi.
5. Penyisihan schum, sludge yang mengapung dan pertumbuhan algae pada dinding tangki, baffle, dan lounders.
6. Peralatan yang digunakan untuk menakar dan membubuhkan zat kimia sebaiknya terbuat dari bahan tahan karat dan perlu dibersihkan setiap habis digunakan
Keuntungan bak sedimentasi
1. Kontruksi tangki yang sederhana dan mudah dilaksanakan sendiri tanpa memerlukan persyaratan khusus, dapat menggunakan tangki atau bak yang sudah ada.
2. Biaya yang diperlukan cukup terjangkau oleh masyarakat. Kerugian bak sedimentasi
1. Apabila menggunakan sistem pengadukan manual dengan tenaga manusia, maka perlu kesabaran dari penggunanya.
2. Diperlukan upaya uji coba untuk menentukan dosis zat kimia yang dibutuhkan supaya pembubuhannya optimal.
Daftar Pustaka
Anonim. Nd. Unit Sedimentasi. Oc.its.ac.id/ambilfile.php?idp=1406. Diunduh pada 7 Oktober 2012.
Anonim. 26 Maret 2009. Pengolahan Air Minum. http://bulekbasandiang.wordpress.com/2009/03/26/pengolahan-air-minum-2/ diunduh pada 7 Oktober 2012.
Reynolds, Tom D. 1982. Unit Operations and Processes in Environmental Engineering. California: Wadsworth Inc.
