BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Air
Air merupakan sumber daya alam yang diperlukan untuk hajat hidup orang
banyak, bahkan oleh semua makhluk hidup. Oleh karena itu, sumber daya air
harus dilindungi agar tetap dapat dimanfaatkan dengan baik oleh manusia serta
makhluk hidup yang lain. Pemanfaatan air untuk berbagai kepentingan generasi
sekarang maupun generasi mendatang.
Saat ini masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi
kuantitas air yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat
dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin menurun. Kegiatan
industri, domestik, dan kegiatan lain berdampak negatif terhadap sumber daya air,
antara lain menyebabkan penurunan kualitas air. Kondisi ini dapat menimbulkan
gangguan, kerusakan, dan bahaya bagi semua makhluk hidup yang bergantung
pada sumber daya air. Oleh karena itu, diperlukan pengolahan dan perlindungan
sumber daya air secara seksama. Berdasarkan sumbernya, air dapat dibedakan
menjadi 2 bagian yaitu :
1. Air Permukaan (Surface Water)
Air permukaan adalah air yang berada disungai, waduk, danau, rawa, dan
badan air lainnya. Sekitar 69 % air yang masuk ke sungai berasal dari hujan,
bumi dan menjadi air permukaan memiliki kadar bahan-bahan terlarut atau unsur
hara yang sangat sedikit. Air hujan biasanya bersifat asam, dengan nilai pH sekitar
4,2. Hal ini disebabkan air hujan melarutkan gas-gas yang terdapat diatmosfer.
Setelah jatuh ke permukaan bumi mengalami kontak dengan tanah dan melarutkan
bahan-bahan yang terkandung didalam tanah.
2. Air tanah (Ground Water)
Air tanah merupakan air yang berada dibawah permukaan tanah.
Pergerakan air tanah sangat lambat, kecepatan arus berkisar antara 10-10-10-3
m/detik. Karakteristik utama yang membedakan air tanah dari air permukaan
adalah pergerakan yang sangat lambat dan waktu tinggal yang sangat lama, dapat
mencapai puluhan bahkan ratusan tahun. Karena pergerakan yang sangat lambat
dan waktu tinggal yang lama tersebut, air tanah akan sulit untuk pulih kembali
jika mengalami pencemaran. (Effendi, 2003)
2.2.Silika (SiO2)
Silika adalah salah satu senyawa kimia yang paling umum. Kristal silika
murni ditemukan dalam alam dalam tiga bentuk polimorfis, yang paling umum
diantaranya kuarsa. Bentuk-bentuk silika merupakan beberapa dari struktur
Kristal yang benar-benar penting, bukan saja karena silika sendiri merupakan zat
yang begitu melimpah dan berguna, tetapi strukturnya adalah unit yang mendasar
1. Setiap atom silika berada pada pusat suatu tetrahedron yang terdiri dari
empat atom.
2. Setiap atom oksigen berada ditengah-tengah antara dua atom silikon
(Keenan, C, 2005)
Silika bersifat tidak larut dalam air maupun asam dan biasanya berada
dalam bentuk koloid. Silika terdapat pada hampir semua batuan dan mudah
mengalami pelapukan. Pada bagi perairan alami, silikon biasanya terdapat dalam
bentuk asam silika. Silikon termasuk salah satu unsur yang esensial bagi makhluk
hidup.
Keberadaan silika pada perairan tidak menimbulkan masalah karena tidak
bersifat toksik bagi makhluk hidup. Akan tetapi, pada perairan yang
diperuntukkan bagi keperluan industri, keberadaan silika dapat menimbulkan
masalah pada pipa karena dapat membentuk deposit silika (Effendi, 2003)
2.3.Air Boiler
Air boiler adalah air dalam drum dan pipa-pipa pemanas pada boiler yang
sedang dipakai untuk proses pengadaan uap.
Boiler adalah tungku dalam berbagai bentuk dan ukuran yang digunakan
untuk menghasilkan uap lewat penguapan air untuk dipakai pada pembangkit
tenaga listrik lewat turbin, proses kimia, dan pemanasan dalam produksi. Sistem
kerjanya yaitu air diubah menjadi uap. Panas disalurkan ke air dalam boiler, dan
uap yang dihasilkan terus-menerus. Feed water boiler dikirim ke boiler untuk
yang terlarut semula dalam feed water boiler tertinggal. Partikel padat yang
tertinggal menjadi makin terkonsentrasi, dan pada saatnya mencapai suatu level
dimana konsentrasi lebih lanjut akan menyebabkan kerak atau endapan untuk
membentuk pada logam boiler.
Syarat umum air boiler dipaparkan pada tabel 1
Tabel 1. Syarat umum air boiler
Parameter Satuan Pengendalian Batas
pH Unit 10,5-11,5
Conductivity µmhos/cm 5000, max
TDS Ppm 3500, max
P-Alkalinity Ppm -
M-Alkalinity Ppm 800, max
O-Alkalinity Ppm 2,5×SiO2
T. Hardness Ppm -
Silika Ppm 150, max
Besi Ppm 2, max
Phospat residual Ppm 20-50
Sulfite residual Ppm 20-50
pH condensate Unit 8,0-9,0
Gambar 2.1. Boiler
2.3.1. Proses pengolahan air umpan boiler
Boiler yang canggih menginginkan perlakuan yang efisien dalam water
treatment bahkan lebih lengkap dibandingkan dengan boiler lama. Teknologi
canggih telah diterapkan dengan berbagai cara baru sedangkan perlakuan lama
tidak sesuai lagi. Keberhasilan dalam pengoperasian boiler tergantung pada
kondisi air umpan boiler. Apabila pengadaan air tidak dapat disesuaikan dengan
persyaratan air boiler, maka perlu ditingkatkan usaha pemurnian air dengan
external treatment. Air baku diperoleh dari sumber, sebelum diolah perlu
dibebaskan dari partikel-partikel berat seperti pasir, tanah, dan lumpur.
a. Pengendapan
Tujuan pengendapan ini ialah memberi kesempatan partikel-partikel besar
untuk mengendap. Partikel yang lebih halus akan membutuhkan waktu endap
yang lebh lama. Pengendapan umumnya dilakukan pada bak yang terdiri dari
bagian:
• Inlet zone yaitu bagian tempat masuknya air baku, dan pasir yang masuk
• Settling zone yaitu daerah pengendapan suspensi dan dispersi dan bergerak
sesuai dengan aliran air.
• Bottom zone yaitu tempat pengumpulan lumpur dan bahan padatan untuk
dibuang.
• Outlet zone yaitu tempat mengalirkan air ke unit pengolahan selanjutnya
dengan kadar lumpur dan pasir yang telah berkurang.
b. Penambahan flokulan
Senyawa yang terlarut dalam air akan menimbulkan kekeruhan, yang sulit
diendapkan dalam waktu singkat. Senyawa tersebut mudah diendapkan dengan
penambahan flokulan seperti alumunium sulfat, alumunium klorida, ferro sulfat,
dan sodium aluminat, yang pemakaiannya tergantung dari penggunaan air
tersebut. Fungsi flokulan yng ditambahkan pada air yaitu:
• Memperbesar persinggungan antara partikel halus dan membentuk partikel
yang lebih besar sehingga sifat koloidal larutan menurun.
• Perbesaran molekul yang terjadi akan mendorong senyawa tersebut
mengendap.
c. Pelunakan
Alat ini berperan untuk menurunkan kesadahan air, biasanya
menggunakan bahan penukar ion zeolit alam. Pelunakan banyak diterapkan pada
pemurnian air yang sedikit mengandung anion silika. Alat ini juga dapat
kapasitas alat maka perlu dilakukan bak wash agar permukaan zeolit tidak tertutup
oleh lumpur. Pelunakan akan jenuh apabila seluruh kation pada zeolit telah
dipertukarkan, oleh sebab itu perlu dilakukan regenerasi dengan garam Na+ seperti
NaCl.
d. Pengendalian external treatment
Mutu air pabrik bergantung pada kualitas sumber air dapat diperlakukan
pemurnian air, yang berpengaruh terhadap pemilihan alat dan instalasi pengolahan
air dan proses pemurnian air. Pengendalian kualitas air berdasarkan pada tujuan
penggunaan air, umumnya air diproses untuk menghasilkan air pengolahan,
kemudian didistribusikan sesuai dengan penggunaan untuk:
• Air pengolahan, yang memerlukan air yang bebas dari logam-logam
katalisator perusak minyak sawit, dan senyawa-senyawa yang dapat
menurunkan mutu minyak sawit.
• Umpan boiler, yang memerlukan mutu khusus yakni bebas dari logam
alkali tanah yang dapat menyebabkan pembentukan kerak pada boiler.
2.3.2. Kerak dan Deposit
Kerak dapat terbentuk dalam boiler yang disebabkan garam-garam sadah
yang mengendap pada permukaan akibat pengaruh panas penguapan. Kerak dan
komposit merupakan hasil proses pembentukan beberapa gumpalan kecil yang
bersatu dengan yang lainnya dan merupakan kumpulan dari beberapa kelompok
Banyak dijumpai deposit pada boiler industri dalam bentuk kerak
komposit yang terdiri dari beberapa unsur dan terikat satu dengan yang lainnya,
diperbaharui oleh kerak yang dibentuk oleh kombinasi karbonat, kalsium sulfat,
magnesium hidroksida, alumunium dan silika. Kerak kalsium sulfat terbentuk
dengan dua faktor penyebab yakni:
• Akibat terjadinya penguapan didalam boiler, maka terjadi pemekatan
kalsium sulfat dalam air boiler dan kemudian menjadi keras dan menjadi
kerak.
• Akibat adanya pemanasan terutama pada area panas pindah, timbul
konsentrasi yang tinggi karena telah jenuh maka garam tersebut
mengendap dan akan menempel pada kerak yang terdapat pada tabung.
Kerak yang menyelimuti permukaan boiler berpengaruh terhadap pindah
panas permukaan dan menunjukkan dua akibat utama yaitu berkurangnya panas
yang dipindahkan dari dapur ke air yang terdapat dalam boiler, yang
mengakibatkan meningkatnya temperatur disekitar dapur, dan menurunnya
efisiensi boiler.
2.3.3. Pembentukan kerak pada boiler
Apabila diketahui boiler telah mengandung lapisan kerak yang tebal akan
mendapat masalah dalam pembersihannya. Pembersihan yang memuaskan adalah
dengan pemakaian bahan kimia: proses ini menggunakan asam dengan hati-hati
sehingga tidak menimbulkan masalah pada boiler. Pembersihan kerak dengan
kimia memerlukan keahlian, akan tetapi personil yang tidak berpengalaman dalam
penumpukan yang menimbulkan pembentukan kerak dapat terjadi pada boiler
melalui perlakuan:
− Menutup lubang blow down
− Kekurangan air dalam tabung
− Pembelokan pipa air pada package boiler
− Pembengkakan pada drum boiler
Air umpan diuapkan dalam boiler untuk menghasilkan steam dan air
dalam boiler menjadi lebih pekat. Perlakuan yang tidak dapat mengukur dimana
air diambil bila dikeringkan akan membentuk garam. Pengukuran yang benar
sangat diperlukan didalam penggunaan blow down boiler yang dibuang keluar,
sedang sisa didalam boiler diencerkan dengan air umpan. Jumlah perlakuan blow
down yang dibutuhkan tergantung pada beberapa faktor antara lain bentuk boiler,
tekanan kerja, pemakaian uap (Naibaho, 1998)
2.4.Air Umpan Ketel
Air umpan ketel adalah air dari anion exchanger dalam tangki umpan yang
telah dipanasi untuk menghilangkan gas terlarut.
Ada dua sumber air umpan yaitu: (1) Kondensat atau steam yang
mengembun yang kembali dari proses dan (2) Air make-up (air baku yang sudah
Syarat umum air umpan ketel dipaparkan pada tabel 2
Tabel 2. Syarat umum air umpan ketel
Parameter Standart Satuan
pH 10,5-11,5 -
Adapun jenis pengotor atau impurities yang terdapat dalam air dapat
berupa padatan tersuspensi (lumpur), padatan yang tidak larut (pasir, sampah),
gas-gas terlarut (O2, CO2, H2S), mikroorganisme (bakteri, ganggang) dan
garam-garam yang terionisasi.
Pada dasarnya proses water treatment untuk keperluan pabrik kelapa sawit
dapat dipisahkan menjadi external treatment dan internal treatment. External
treatment terdiri dari proses penjernihan, proses penyaringan dan proses
demineralisasi. Sedangkan proses internal treatment terdiri dari aerasi dan
penambahan bahan-bahan kimia lainnya. Proses pengolahan dimulai dari
pemompaan air bahan baku dari sungai yang kemudian dialirkan ke kolam
sedimentasi atau ke clarifier tank, namun sebelumnya diinjeksikan bahan kimia
berupa alum dan soda ash oleh chemical dosing pump. Bahan chemical tersebut
akan mempercepat terjadinya pengendapan dan juga untuk mendapatkan pH air
pemisahan secara gravitasi, partikel-partikel besar, lumpur, pasir akan mengendap
didasar kolam tangki. Sedangkan air yang berada pada bagian atas dialirkan
secara overflow ke kolam clarifier. Dalam clarifier tank terjadi pengendapan
partikel-partikel yang lebih halus dan lolos dari proses pertama. Air yang telah
dilakukan pengendapan di clarifier pond dipompakan ke sand filter menuju tower
filtered water tank. Melalui sand filter kotoran halus akan tersaring, sehingga air
yang keluar sudah memenuhi standart air minum dan digunakan juga sebagai air
proses pengolahan seperti clarifikasi, cleaning, dan boiler. Namun untuk boiler
