BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Uji Pengendapan dengan Variasi Konsentrasi Koagulan dan Variasi Konsentrasi Flokulan

(1)

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 Uji Pengendapan dengan Variasi Konsentrasi Koagulan dan Variasi Konsentrasi Flokulan

Hasil pengujian tahap awal ini ditunjukkan pada Gambar 4.1, yaitu grafik pengaruh konsentrasi flokulan terhadap kecepatan pengendapan partikel. Pada saat konsentrasi flokulan 1,1 kg/m³, flokulan bersifat lebih encer sehingga akan membuat rantai polimer flokulan menjadi semakin panjang dan lebar. Akibatnya rantai polimer tersebut dapat tersebar merata sehingga dapat menembus ruang antar partikel dan memudahkan melakukan kontak dengan partikel-partikel di dalam slurry.

, , ,

, ,

, , , ,

,,

, , , , ,

Gambar 4.1

Grafik Kecepatan Pengendapan vs Konsentrasi Flokulan

Bab IV – Pembahasan 45

(2)

Namun rantai flokulan yang terbentuk terlalu panjang dan mengembang sehingga tidak cukup kuat untuk mengadsorpsi dan mengaglomerasi seluruh partikel. Hal inilah yang menyebabkan rendahnya kecepatan pengendapan dan tingginya harga total suspended solid (semakin tinggi harga total suspended solid menunjukkan overflow yang semakin keruh) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2.

Kecepatan pengendapan semakin bertambah seiring meningkatnya konsentrasi flokulan hingga mencapai nilai optimum. Seiring dengan meningkatnya kecepatan pengendapan, kejernihan overflow juga mencapai nilai optimumnya, hal ini ditunjukkan dengan rendahnya harga total suspended solid pada overflow. Pada konsentrasi flokulan sebesar 1,7 dan 1,9 kg/m³, konsentrasi flokulan lebih kental dan pekat sehingga menyebabkan rantai flokulan menjadi lebih kuat. Namun rantai flokulan yang terbentuk menjadi lebih pendek sehingga tidak bisa menyebar merata menembus ruang antar partikel. Akhirnya, tidak semua partikel dapat teraglomerasi dengan sempurna dan mengakibatkan kekeruhan pada overflow.

,

, , , , , ,

Gambar 4.2

Grafik Total Suspended Solid vs Konsentrasi Flokulan

(3)

Gambar 4.3 menunjukkan grafik pengaruh konsentrasi koagulan terhadap kecepatan pengendapan partikel. Pada konsentrasi koagulan terendah yaitu 4 kg/125 liter (32.000 ppm), kecepatan pengendapan yang dihasilkan cenderung sangat rendah. Hal ini diakibatkan tidak maksimalnya proses koagulasi yang berlangsung. Muatan positif yang terkandung dalam koagulan yang encer sangat sedikit sehingga tidak semua partikel dalam slurry ternetralisasi. Akibatnya partikel menjadi sulit untuk diendapkan dan harga total suspended solid menjadi tinggi.

Selain itu semakin tinggi konsentrasi koagulan akan meningkatkan kecepatan pengendapan dan derajat kejernihan overflow. Hal ini dikarenakan proses koagulasi dan proses netralisasi muatan listrik partikel berlangsung secara sempurna. Partikel-partikel yang telah bermuatan netral akan semakin mudah untuk mendekat antara satu sama lain membentuk partikel yang lebih besar sehingga lebih mudah untuk diendapkan.

, , , ,

,

, ,

, , , ,

,

, , ,

,

Konsentrasi Koagulan (kg/125 L)

Gambar 4.3

Grafik Kecepatan Pengendapan vs Konsentrasi Koagulan

(4)

Kondisi konsentrasi koagulan dan konsentrasi flokulan optimum yang diperoleh dari percobaan ini adalah kombinasi 5 kg/125 liter koagulan dan 1,5 kg/1m³ flokulan. Kombinasi ini menghasilkan kecepatan pengendapan sebesar 0,3859 m/jam dan total suspended solid sebesar 12 mg/L (kondisi lapangan saat ini).

Selain itu, kombinasi konsentrasi tersebut tidak melebihi standar maksimum kondisi mixing di PT Antam Tbk UBPE Pongkor (6 kg/125 liter untuk koagulan dan 2 kg/1m³ untuk flokulan). Sebenarnya, pada pemakaian konsentrasi koagulan yang lebih tinggi, yaitu 5,5 kg/125 liter dan 6 kg/125 liter dapat menghasilkan kecepatan pengendapan yang lebih besar (di atas 0,3859 m/jam). Namun peningkatan kecepatan yang dihasilkan tidak signifikan dan harganya masih di bawah kecepatan pengendapan minimum yang diperlukan yaitu sebesar 1,51 m/jam (Lampiran A). Oleh karena itu kondisi konsentrasi koagulan dan flokulan optimum ini diuji pada percobaan selanjutnya.

Kecepatan pengendapan partikel yang nilainya di bawah kecepatan pengendapan minimum inilah yang menyebabkan kekeruhan pada kondisi operasional sebenarnya di lapangan. Partikel-partikel mengendap di bawah kecepatan pengendapan minimumnya sehingga partikel yang belum mengendap terdorong ke bagian overflow thickener oleh input slurry berikutnya secara kontinyu dan akan menyebabkan menurunnya derajat kejernihan overflow. Overflow yang keruh ini akan menghambat proses pemboran di dalam tambang bawah tanah karena akan menyumbat dan merusak alat bor.

4.2 Uji Pengendapan dengan Variasi Persen Solid Slurry

Pada Gambar 4.4 dan 4.5 dapat dilihat bahwa semakin tinggi persen solid slurry maka kecepatan pengendapan partikel akan semakin rendah dan total suspended solid akan semakin tinggi (keruh). Persen solid slurry yang semakin tinggi berarti jumlah partikel yang akan diaglomerasi juga akan semakin banyak. Koagulan yang ditambahkan tidak cukup untuk menetralkan muatan listrik partikel-partikel halus yang berjumlah sangat banyak. Akibatnya gaya tolak-menolak antar partikel

(5)

negatif tetap berlangsung sehingga sulit untuk diendapkan dan mengakibatkan overflow semakin keruh (harga total suspended solid semakin tinggi).

Gambar 4.4

Grafik Kecepatan Pengendapan vs % Solid Slurry

Gambar 4.5

Grafik Total Suspended Solid vs % Solid Slurry

(6)

Sedangkan akibat tingginya persen solid slurry, proses flokulasi tidak dapat berlangsung dengan baik. Hal ini disebabkan karena flokulan tidak dapat mengaglomerasi partikel-partikel yang jumlahnya sangat banyak. Selain itu, flokulan juga tidak dapat menembus ruang antar partikel yang rapat. Akibatnya kecepatan pengendapan menjadi rendah. Kondisi operasional di lapangan saat ini menggunakan slurry dengan komposisi 27% solid dan kecepatan pengendapan yang dihasilkan sangat rendah. Keadaan tersebut juga tidak optimum karena pemakaian bahan penggumpal koagulan dan flokulan saat ini tidak memberikan hasil yang baik. Pemakaian dosis saat ini, yaitu dosis koagulan sebesar 20 ppm dan dosis flokulan sebesar 6 ppm tidak memberikan hasil yang baik. Artinya, slurry dengan komposisi 27% solid membutuhkan dosis koagulan dan flokulan yang lebih banyak (tidak ekonomis karena membutuhkan biaya yang besar).

Berdasarkan Gambar 4.4 dan 4.5, didapat tiga komposisi persen solid slurry yang menghasilkan kecepatan pengendapan di atas harga minimumnya masing-masing dan memiliki harga total suspended solid yang rendah (data terlampir dalam Tabel 3.5 pada Bab sebelumnya), yaitu pada komposisi 18, 21, dan 24% solid. Slurry dengan komposisi 21% solid yang menghasilkan kecepatan pengendapan sebesar 9,7714 m/jam dan 24% solid yang menghasilkan kecepatan pengendapan sebesar 2,1543 m/jam selanjutnya diuji untuk dioptimasi pada percobaan berikutnya.

4.3 Uji Pengendapan dengan Variasi Derajat Keasaman (pH)

Gambar 4.6 menunjukkan grafik pengaruh derajat keasaman terhadap kecepatan pengendapan. Semakin tinggi derajat keasaman maka kecepatan pengendapan juga akan semakin meningkat hingga mencapai kondisi optimumnya, yaitu pada pH 9.

(7)

Gambar 4.6

Kecepatan Pengendapan vs Derajat Keasaman (pH)

Dapat dilihat dengan jelas bahwa slurry dengan komposisi 21% solid memiliki kecepatan pengendapan yang lebih tinggi daripada slurry dengan komposisi 24%

solid. Slurry 21% solid memiliki jumlah partikel yang lebih sedikit sehingga mudah untuk diaglomerasi dan diendapkan. Kondisi operasional di lapangan saat ini menggunakan slurry dengan pH 8 dan menghasilkan kecepatan pengendapan yang cukup tinggi. Pada pH 10 sampai 12, kecepatan pengendapan cenderung menurun karena semakin tinggi derajat keasaman, keberadaan ion [OH^-] juga akan semakin banyak. Ion [OH^-] ini akan menambah muatan listrik negatif di dalam slurry sehingga gaya tolak menolak antar partikel negatif pun semakin tinggi.

Proses koagulasi pada rentang pH 10 sampai 12 juga tidak dapat berlangsung dengan baik. Muatan positif yang dibawa oleh koagulan tidak cukup banyak untuk menetralisasi muatan listrik akibat banyaknya ion [OH^-]. Akibatnya sebagian besar partikel halus tetap bermuatan negatif (gaya tolak-menolak antar partikel tetap dominan) sehingga semakin sulit untuk diendapkan. Hal ini menyebabkan tingginya harga total suspended solid pada overflow (keruh) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.7.

(8)

Gambar 4.7

Total Suspended Solid vs Derajat Keasaman (pH)

Kecepatan pengendapan tertinggi dicapai pada pH 9, bersamaan dengan itu terjadi penurunan derajat kejernihan yang cukup signifikan. Hal ini disebabkan oleh gaya tolak-menolak muatan listrik yang lebih dominan sehingga proses koagulasi tidak dapat berlangsung dengan baik tetapi proses flokulasi tetap berlangsung sempurna. Oleh karena itu, peneliti menyimpulkan kondisi optimum yang dapat dicapai adalah pada pH 8 (sesuai kondisi operasional di lapangan saat ini.). Slurry dengan komposisi 21% solid menghasilkan kecepatan pengendapan sebesar 9,7714 m/jam dengan total suspended solid sebesar 32 mg/L. Sedangkan pada slurry 24% solid, kecepatan pengendapan yang dihasilkan sebesar 2,1543 m/jam dengan total suspended solid sebesar 34 mg/L.

Sebelum dilanjutkan ke percobaan uji pengendapan selanjutnya (variasi dosis koagulan dan flokulan), dilakukan suatu pengujian terlebih dahulu terhadap dua hasil optimum ini, yaitu slurry dengan komposisi 21 dan 24% solid. Berdasarkan penjelasan di Bab sebelumnya (Tabel 3.7), dengan sedikit penurunan dosis koagulan dan flokulan pada slurry 24% solid, kecepatan pengendapan yang diperoleh tidak memadai, yaitu 1,31 m/jam (dibawah kecepatan minimumnya sebesar 1,65 m/jam). Artinya, dosis koagulan dan flokulan yang digunakan saat

(9)

ini di lapangan hanya cocok untuk mengendapkan partikel dengan komposisi maksimum 24% solid slurry. Jadi, peluang untuk dilakukan optimasi adalah pada komposisi 21% solid slurry sehingga dilanjutkan ke uji pengendapan selanjutnya.

4.4 Uji Pengendapan dengan Variasi Dosis Koagulan dan Variasi Dosis Flokulan

Gambar 4.8 menunjukkan bahwa semakin tinggi dosis flokulan yang ditambahkan, kecepatan pengendapan yang diperoleh juga semakin meningkat.

Hal ini dikarenakan semakin banyak dosis yang ditambahkan akan membuat rantai-rantai flokulan semakin kuat dan banyak. Dengan bertambahnya rantai flokulan, proses flokulasi akan semakin aktif untuk mengadsorpsi dan mengaglomerasi partikel secara sempurna sehingga menghasilkan kecepatan pengendapan yang semakin tinggi.

, , , , ,

Gambar 4.8

Grafik Kecepatan Pengendapan vs Dosis Flokulan

Gambar 4.9 menunjukkan hubungan pengaruh dosis flokulan terhadap total suspended solid. Semakin tinggi dosis flokulan, proses flokulasi juga akan

(10)

semakin baik sehingga total suspended solid-nya juga akan semakin rendah (overflow semakin jernih).

, , , , ,

Gambar 4.9

Grafik Total Suspended Solid vs Dosis Flokulan

Gambar 4.10 menunjukkan pengaruh dosis koagulan terhadap kecepatan pengendapan partikel. Penambahan dosis koagulan tidak memberikan peningkatan kecepatan pengendapan yang signifikan. Secara umum, semakin banyak dosis koagulan yang ditambahkan, kecepatan pengendapan akan semakin menurun.

Penambahan koagulan yang berlebihan akan mengakibatkan kelebihan muatan positif di dalam slurry. Akibatnya, partikel-partikel halus dalam slurry saling tolak-menolak sehingga sulit untuk diendapkan. Hal ini juga yang menyebabkan total suspended solid menjadi tinggi kembali (pada penambahan dosis koagulan 102,84 dan 122,75 gr/ton padatan slurry) setelah sebelumnya mencapai nilai kejernihan optimumnya yaitu pada dosis koagulan sebesar 82,94 gr/ton padatan slurry. Pengaruh dosis koagulan terhadap total suspended solid ini ditunjukkan pada Gambar 4.11.

(11)

Kecepatan Pengendapan vs Dosis Koagulan

, , , , , ,

Gambar 4.10

Grafik Kecepatan Pengendapan vs Dosis Koagulan

, , , , , ,

Dosis Koagulan (gr/ton padatan slurry)

Gambar 4.11

Grafik Total Suspended Solid vs Dosis Koagulan

Berdasarkan hasil percobaan, kombinasi dosis koagulan dan flokulan yang optimum adalah 82,94 gr/ton padatan slurry untuk koagulan dan 16,17 gr/ton padatan slurry untuk flokulan. Kombinasi ini menghasilkan kecepatan pengendapan sebesar 5,07 m/jam dan total suspended solid sebesar 27 mg/L. Nilai

(12)

derajat kejernihan ini tidak melebihi standar yang ditetapkan di PT Antam Tbk UBPE Pongkor yaitu sebesar 150 mg/L. Data percobaan menunjukkan bahwa terdapat beberapa kombinasi dosis koagulan dan koagulan lain yang lebih rendah dan menghasilkan kecepatan pengendapan di atas harga kecepatan pengendapan minimumnya. Namun pada kondisi sebenarnya di lapangan, pengaruh oleh turbulensi aliran slurry yang masuk ke dalam thickener terhadap kecepatan pengendapan partikel cukup signifikan sehingga kombinasi dosis tersebut tidak dipilih dan sangat riskan untuk diterapkan.

4.5 Optimasi Biaya Operasional Thickener Backfill

Harga koagulan jenis Clarifloc LT 525 yang digunakan saat ini adalah Rp 47.754,655/kg dan harga flokulan jenis Clarifloc LT 155 adalah Rp 54.874,0416/kg. Perhitungan biaya secara detail dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1

Perhitungan Biaya Operasional Thickener Backfill

KOMBINASI DOSIS

BIAYA (per ton solid slurry)

BIAYA OPERASI

PER JAM

koagulan flokulan koagulan flokulan koagulan flokulan

TOTAL BIAYA (gr/ton (gr/ton (Rp) (Rp) (Rp) (Rp) PER JAM KONDISI*