Lihat diskusi, statistik, dan profil penulis untuk publikasi ini di:https://www.researchgate.net/publication/281789710
Potensi penggunaan ozonasi dengan adsorpsi batu kapur dalam pengolahan tanah:
Studi kasus di instalasi pengolahan air kelantan
Artikeldi dalamJurnal Teknologi · Juni 2015 DOI: 10.11113/jt.v74.4858
KUTIPAN BACA
12 3.803
3 penulis:
Maupun Azliza Akbar
Universitas Teknologi Mara (Pulau Pinang)
Hamidi Abdul Aziz Universitas Sains Malaysia
31PUBLIKASI118KUTIPAN 528PUBLIKASI13.605KUTIPAN
LIHAT PROFIL LIHAT PROFIL
Mohd Nordin Adlan Universitas Sains Malaysia 97PUBLIKASI3.739KUTIPAN
LIHAT PROFIL
Semua konten setelah halaman ini diunggah olehHamidi Abdul Azizpada 14 Desember 2015.
Pengguna telah meminta penyempurnaan file yang diunduh.
Diterjemahkan dari bahasa Inggris ke bahasa Indonesia - www.onlinedoctranslator.com
Teknologi
Makalah LengkapP OTENSI kamu SE HAI F HAI ZONASI W ITU L BATU IMEST A DSORPSI SAYA N G BULAT T PERAWATAN : AC ASE S BELAJAR DI K
ELANTAN W SETELAH T PERAWATAN P LANT
Sejarah artikel Diterima 24 April 2015 Diterima dalam bentuk revisi
4 Mei 2015 Diterima 9 Mei 2015
Nor Azliza Akbar, Hamidi Abdul Aziz
*, Mohd Nordin Adlan
Sekolah Teknik Sipil, Kampus Teknik, Universiti Sains Malaysia,14300
Nibong Tebal, Penang, Malaysia * Penulis yang sesuai
[email protected]
Abstrak grafis Abstrak
Pencemaran air tanah terjadi karena pesatnya industrialisasi dan kegiatan pertanian. Sebuah studi desktop dilakukan untuk mengidentifikasi masalah air tanah yang sebenarnya terjadi di Malaysia. Kualitas air tanah diselidiki untuk memperoleh data dasar air tanah untuk alternatif proses pengolahan air terpadu yang melibatkan kombinasi proses ozonasi dan adsorpsi. Data awal mengenai pencemaran air tanah dikumpulkan dari sembilan sumur pemantauan air tanah Departemen Mineral dan Geosains (JMG), instalasi pengolahan air Air Kelantan Sdn Bhd (AKSB) dan Institut Penelitian Hidraulik Nasional Malaysia (NAHRIM). Hasilnya menunjukkan bahwa air tanah mentah di Kelantan mengandung Fe dengan konsentrasi tinggi sehingga diperlukan pengolahan alternatif. Namun berdasarkan data limbah yang telah diolah sebelumnya di salah satu instalasi pengolahan air di Malaysia menunjukkan bahwa penggunaan ozon saja hanya dapat menghilangkan konsentrasi Fe hingga 0,5-0,8 mg/L. Angka ini melebihi batas yang diperbolehkan yaitu 0,3 mg/L.1 Penerapan proses ozonasi pada pengolahan air tanah mendapat perhatian lebih karena kemampuannya mengubah kontaminan menjadi zat tidak berbahaya dalam waktu singkat. Kebanyakan literatur sebelumnya menemukan bahwa batu kapur sangat efektif menghilangkan lebih dari 90% logam berat seperti Cu, Zn, Cd, Ni, Cr, Fe dan Mn di dalam air.
Untuk meningkatkan kinerja proses ozonasi, pengolahan ozonasi dan proses adsorpsi terpadu menggunakan batu kapur diusulkan dalam penelitian ini untuk pengolahan air tanah.
Kata kunci:Proses ozonasi, proses adsorpsi, batu kapur, pengolahan air tanah
Abstrak
Pencemaran udara bawah tanah terjadi disebabkan oleh perindustrian dan aktivitas pertanian yang pesat. Satu kajian desktop telah dijalankan untuk mengetahui pasti masalah air bawah tanah yang berlaku di Malaysia. Kualiti air bawah tanah telah disiasat untuk mendapatkan data asas air bawah tanah sebagai alternatif untuk proses rawatan air bersepadu yang melibatkan gabungan proses pengozonan dan penjerapan. Data awal mengenai polusi udara bawah tanah telah dikumpulkan dari Sembilan pemantauan udara bawah tanah iaitu Jabatan Mineral dan Geosains (JMG), Air Kelantan Sdn Bhd (AKSB) loji rawatan air dan Natioal Hidraulik Institut Penyelidikan Malaysia (NAHRIM). Hasil kajian menunjukkan bahwa air bawah tanah mentah di Kelantan mengandungi kepekatan Fe yang tinggi dan dengan itu rawatan alternatif adalah perlu. Namun, berdasarkan data efluen sebelum ini yng dirawat di salah satu loji rawatan udara di Malaysia telah menunjukkan bahwa penggunaan ozon sahaja hanya dapat menyingkirkan kepekatan Fe sehingga 0.5- 0.8 mg/L. Ini melebihi had yang boleh diterima iaitu 0.3 mg/L 0,1 Permohonan proses pengozonan untuk rawatan air bawah tanah telah menerima perhatian yang lebih berdasarkan pada keupayaan untuk mengubah bahan cemar ke dalam bahan tidak berbahaya dalam masa yang singkat. Kebanyakan sastera sebelumnya mendapati bahawa batu kapur sangat efektif dalam membuang lebih dari 90% dari logam berat seperti Cu, Zn, Cd, Ni, Cr, Fe dan Mn di udara. Untuk meningkatkan prestasi proses pengozonan, rawatan bersepadu pengozonan dan
74:11 (2015) 43–50 | www.jurnalteknologi.utm.my | eISSN 2180–3722 |
44 Nor Azliza, Hamidi & Mohd Nordin / Jurnal Teknologi (Sains & Teknik) 74:11 (2015) 43–50
penjerapan proses menggunakan batu kapur telah dicadangkan dalam kajian semasa bagi rawatan air bawah tanah.
Kata kunci:Proses pengozonan, proses penjerapan, batu kapur, rawatan air bawah tanah
© 2015 Penerbit UTM Press. Seluruh hak cipta
1.0 PENDAHULUAN
Informasi ini dapat digunakan sebagai data dasar air tanah untuk alternatif proses pengolahan air terpadu yang melibatkan kombinasi proses oksidasi lanjutan dan proses adsorpsi.Air tanah telah diidentifikasi sebagai sumber air baru untuk digunakan generasi mendatang. Ini terutama digunakan untuk pasokan air minum di banyak negara di dunia.
Berdasarkan laporan National Groundwater Association (2005), sekitar 75%,47%,32%,29% dan 15% populasi di Eropa, AS, kawasan Asia-Pasifik, Amerika Latin dan Australia, bergantung pada air tanah untuk keperluan sehari-hari.
pasokan air minum mereka.2 Sementara itu, 26% penduduk di Kanada menggunakan air tanah untuk kebutuhan rumah tangga mereka.3 Di Malaysia, hampir 70% penduduknya menggunakan air tanah untuk pasokan air umum.
Saat ini, pencemaran air tanah terjadi karena pesatnya industrialisasi dan kegiatan pertanian. Tabel 1 menunjukkan konsentrasi awal air tanah yang tercemar Fe dan Mn pada literatur sebelumnya. Pada dasarnya, Standar Air Minum Malaysia menyatakan batas maksimum konsentrasi Fe dan Mn yang diperbolehkan masing-masing adalah 0,3 mg/L dan 0,1 mg/L.
Menurut studi desktop yang telah dilakukan dalam penelitian ini, air tanah di Kelantan mengandung zat besi dengan konsentrasi tinggi yang melebihi standar air minum yaitu 0,3 mg/L.1 Kehadiran zat besi dalam air minum dan persediaan air dapat menyebabkan rasa air yang tidak enak, warna dan bau kemerahan, kelebihan zat besi kronis yang bersifat herediter (hemokromatosis), dan perlengkapan saluran air.11-12 Dalam air tanah, zat besi biasanya terdapat dalam bentuk diavalen (Fe2+) dan kontaminan karena sifat organoleptiknya.
Selain itu, sebagian besar instalasi pengolahan air (IPA) di Kelantan memanfaatkan air tanah sebagai air minum.
Kualitas air tanah dipantau oleh Departemen Lingkungan Hidup (DOE) dan Kementerian Kesehatan (MOH) untuk memenuhi Standar Air Minum Malaysia. Konsentrasi awal Fe dan Mn dalam air tanah biasanya melebihi batas maksimum standar air minum yang diperbolehkan. Oleh karena itu, diperlukan alternatif pengolahan air tanah. Ada beberapa metode pengolahan air tanah yang telah diterapkan pada IPA di Kelantan seperti sistem konvensional dan ozon.
Kedua metode pengolahan tersebut dapat menghilangkan Fe dan Mn tergantung pada konsentrasi awal polutan dalam aliran air baku. Namun, data limbah yang diolah di salah satu instalasi pengolahan air di Malaysia menunjukkan bahwa penggunaan ozon saja hanya dapat menghilangkan konsentrasi Fe hingga 0,5-0,8 mg/L. Ini melebihi batas yang dapat diterima yaitu 0,3 mg/L. Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi permasalahan air tanah aktual yang terjadi di Malaysia dan mengusulkan alternatif baru dalam pengolahan air tanah.
Tabel 1Konsentrasi awal pencemar air tanah (Fe & Mn) pada literatur sebelumnya
Sumber air tanah Fe (mg/L) 0,165
Mn(mg/L) Pengarang
Air tanah di Yunani utara Air tanah
Bangladesh Air tanah
baju kaos
Air Tanah di Genesa Kabupaten, Michigan Air tanah Kelantan
Air tanah di Tioman Pulau, Pahang Air tanah
Jenderam Hilir, Selangor
0,235 [4]
di dalam [5]
di Baru <0,020 <0,002 [6]
0,1-1,13 0,009- 0,016
<0,1-19 [7]
di dalam 0,1-27 [8]
0,6 – 1,0 <0,1 [9]
di dalam 14 - 39 1.9 – 5.6 [10]
2.0 BAHAN DAN METODE
Studi Desktop: Studi desktop dilakukan untuk
mengidentifikasi permasalahan pencemaran air tanah aktual yang terjadi di Malaysia. Data awal mengenai kualitas air tanah dikumpulkan dari National Hydraulics Research Institute of Malaysia (NAHRIM), Minerals and Geoscience Department (JMG) dan Air Kelantan Sdn Bhd (AKSB).
2.1 Pendataan-NAHRIM
NAHRIM telah melakukan beberapa penelitian mengenai pencemaran air tanah di Malaysia seperti studi pencemaran air tanah di Kelantan Utara, Jenderam Hilir Selangor dan Pulau Kampung Salang Tioman, Pahang. Data awal mengenai pencemaran air tanah diperoleh dari laporan penelitian tersebut. Berdasarkan laporan, air tanah di Kelantan mengandung Fe dengan konsentrasi tinggi yang berasal dari endapan sedimen di Delta Kelantan.
2.2 Pengumpulan Data-JMG
Terdapat 109 sumur pantau di Kelantan Utara milik JMG. Dalam penelitian ini, hanya sembilan pemantauan yang dilakukan
sumur di sekitar instalasi pengolahan air tanah dipilih seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2. Data pemantauan air tanah JMG dikategorikan berdasarkan kedalaman saringan sumur. Data historis tahun 2003 hingga tahun 2013
mengenai konsentrasi Fe dan Mn pada setiap sumur pantau air tanah diperoleh dari data kompilasi yang ada dari JMG Kelantan.
air seperti total coliform dan E-Coli. Terakhir, air olahan yang memenuhi standar air minum disuplai ke konsumen di sekitar Kelantan.
Untuk penelitian ini, data konsentrasi Fe dalam air baku, setelah ozonasi, setelah filtrasi dan air hasil pengolahan akhir dikumpulkan secara terus menerus sejak Desember 2013 hingga saat ini. Selain itu, data dosis ozon juga dikumpulkan sebagai data dasar untuk proses pengolahan air alternatif yang akan diusulkan di masa depan.
Meja 2Sumur pemantauan air tanah JMG dipilih dalam penelitian ini
8
air tanah JMG lokasi yang baik
pemantauan Lapisan akuifer Dengan baik
layar
kedalaman
0 - 20m 0 - 20m 0 - 20m
3.0 HASIL DAN PEMBAHASAN
KB 30 KB 43 KB 51
Pintu Geng WTP SK Seribong
SK Rambutan
Rendang
Pompa Penguat Perol Pusat Kesihatan Peringat WTP Tanjung Mas Pintu Geng WTP Pintu Geng WTP Pusat Kesihatan Beris Kubur Besar
Dangkal Dangkal Dangkal
Tabel 3 menunjukkan data konsentrasi awal Fe dan Mn yang dilakukan oleh sumur pantau JMG di Kelantan Utara dari tahun 2003 hingga 2013. Berdasarkan data historis, diperoleh hasil bahwa konsentrasi Fe dan Mn dari sumur pantau JMG melebihi Kualitas Air Minum. Standar Malaysia masing-masing 0,3 mg/L dan 0,1 mg/L. Selain itu,
konsentrasi Fe dan Mn meningkat seiring dengan bertambahnya kedalaman lapisan akuifer. Hal ini disebabkan adanya kandungan Fe pada airtanah yang berasal dari sedimen yang terendap di Delta Kelantan.
Tabel 4 menunjukkan konsentrasi awal Fe dalam WTP mentah yang diambil dari sumber air tanah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi Fe awal sebelum
pengolahan pada sebagian besar WTP juga melebihi batas maksimum yang diperbolehkan yaitu 0,3 mg/L. Air baku yang diolah dengan metode konvensional atau sistem ozon mampu menghilangkan Fe hingga 65 -99%, tergantung konsentrasi awal Fe dalam aliran air baku. Berdasarkan data ozon sebelumnya di salah satu instalasi pengolahan air di Malaysia, jumlah ozon yang dibutuhkan untuk oksidasi Fe meningkat hingga 20-75 % (1-3 kg/jam) ketika Fe dilarutkan.
2+konsentrasi dalam aliran air baku meningkat dari 1,5 menjadi 4,5 mg/L. Selain itu, data limbah yang diolah pada WTP yang sama juga menunjukkan bahwa penggunaan ozon saja hanya dapat menghilangkan konsentrasi Fe hingga 0,5-0,8 mg/L. Gambar 2 menunjukkan hasil analisis data limbah mentah dan limbah olahan yang dikumpulkan dari AKSB dan terbukti bahwa ozon saja tidak dapat menghilangkan konsentrasi Fe ke standar Air Minum Malaysia. Diperlukan pengolahan yang terpadu untuk meningkatkan kinerja dan efisiensi proses ozonasi.
Perlakuan terpadu ozonasi dan filtrasi menggunakan antrasit yang dilakukan AKSB terbukti lebih baik dibandingkan ozon saja. Hal ini karena dapat
menghilangkan konsentrasi Fe hingga 0,1 mg/L sehingga memenuhi Standar Air Minum Malaysia sebesar 0,3 mg/L.
KB 21 KB 36
Intermediat Intermediat
20 – 40m 20 – 40m KB 9
KB 28 KB 29 KB 32
Dalam Dalam Dalam Dalam
> 40 m
> 40 m
> 40 m
> 40 m
2.3 Pendataan-AKSB
Enam instalasi pengolahan air (IPA) milik AKSB dipilih dalam mengolah sumber air tanah untuk keperluan air minum seperti terlihat pada Gambar 1. Lima WTP AKSB seperti WTP Kg Puteh, WTP Tanjung Mas, WTP Chicha, WTP Kg Chap dan Wakaf IPA Baru menggunakan metode pengolahan konvensional kecuali IPA Pintu Geng yang menggunakan sistem ozonasi. IPA Pintu Geng dipilih sebagai lokasi penelitian berdasarkan sistem ozonasi yang diterapkan pada IPA ini sejak tahun 2013. Sumber air berasal dari lubang bor air tanah di sekitar IPA ini. Kemudian air dipompa ke aerator multiple tray. Air diolah melalui pengolahan terpadu dengan beberapa proses seperti aerasi, ozonasi, filtrasi dan klorinasi. Dalam proses ozonasi, ozon diinjeksikan dari bawah ke tangki oksidasi. Dosis ozon tergantung pada konsentrasi Fe dalam air tanah mentah.
Peningkatan konsentrasi Fe dapat meningkatkan dosis ozon. Selain itu, antrasit digunakan sebagai media filtrasi pada WTP ini. Antrasit dapat menghilangkan bau, Fe, Mn dan lain-lain. Setelah melalui proses penyaringan, air tersebut melalui proses desinfeksi dengan menggunakan klorin. Klorinasi adalah proses untuk membunuh bakteri yang biasanya ada di dalam
46 Nor Azliza, Hamidi & Mohd Nordin / Jurnal Teknologi (Sains & Teknik) 74:11 (2015) 43–50
Gambar 1Lokasi WTP diambil dari sumber air tanah di Kelantan
Tabel 3Konsentrasi awal Fe dan Mn dari sumur pantau JMG di Kelantan Utara (2003–2013)31
Memantau dengan baik Lapisan akuifer Kedalaman
(M) Fe (mg/L)Maks nilai
13
Mn (mg/L) Maks nilai
8.3
Minimal
nilai 8.6
Rata-rata Minimal nilai
<0,1
Rata-rata 1.08 KB 9 Tanjung Mas
WTP Pintu Geng WTP Pintu Geng WTP Pusat Kesihatan Beris Kubur
Besar Penguat Perol
Pompa Pusat Kesihatan
Peringat Pintu Geng WTP
SK Seribong SK Rambutan Rendang
Dalam 56.5 10.75
KB 28 KB 29 KB 32
72.560.5 96
9.88.8 3.6
1614 27
11.75 11.67 12.64
0,30,1
<0,1
0,50,4 19
0,370,27 1.48
KB 21 intermediat 25.5 2.4 16 8.92 0,2 4.6 2.4
0,45
KB 36 36 0,4 13.3 10 <0,1 2.5
KB 30 KB 43 KB 51
dangkal 11.5
15.512.6 0,20,1 0,1
1212 16
5.820,9 4.6
<0. 0,2 0,1
<0,1
<0,1 0,9
1.5 0,28
0,56
Tabel 4Konsentrasi awal dan efisiensi penyisihan Fe di WTP32
lokasi Konsentrasi mentah Fe (mg/
L)
% penghapusan Perlakuan
metode
Minimal
nilai
Maks nilai
Rata-rata Minimal
nilai
Maks nilai
Rata-rata
e e
Kg Puteh WTP WTP Tanjung Mas Pintu Geng WTP Chicha WTP Kg Chap WTP WTP Wakaf Baru
5.0 7.6 0,23 - 7.16 0,9
5.5 9.25 0,74 -
5.43 8.27 0,44 - 7.3 1.23
97 88 74 - 96,5 10
99 92 94 - 98,5 65
97.8 90.6 84.7 - 97,5 45.8
Konvensional Konvensional Sistem Ozon Konvensional Konvensional Konvensional 7.43
1.5
Penghapusan konsentrasi Fe sebelum dan sesudah perlakuan
mg/L
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
Maks. batas Mutu Air Minum yang diperbolehkan (MS2320)
0
13 Desember 14 Januari 14 Februari Mac 14 14 April Mei-14 14 Juni 14 Juli Agustus-14
air tanah mentah ozon saja terintegrasi (ozon + filtrasi + klorinasi)
Gambar 2Rata-rata penghilangan konsentrasi Fe sebelum dan sesudah perlakuan32
4.0 USULAN PENGOBATAN BARU
proses yang lebih cepat ketika pH dinaikkan di atas netral (pH>7). Penghapusan Mn efisien ketika ukuran partikel kecil, kedalaman lebih besar dan laju alir lebih rendah. Oleh karena itu, batu kapur dapat digunakan sebagai media berbiaya rendah dalam menghilangkan kontaminan terutama logam berat dari air dan air limbah.1Dalam pengolahan air tanah, proses adsorpsi merupakan aplikasi yang paling umum digunakan terutama untuk menghilangkan logam berat. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi seperti ukuran pori dan luas permukaan, sifat kimia sumber karbon, komposisi kimia dan konsentrasi kontaminan, suhu dan pH air serta laju alir atau waktu pemaparan air terhadap adsorben.22Pada penelitian ini akan dilakukan studi batch dan kolom untuk menentukan kinetika polutan menggunakan adsorben batu kapur.
Berdasarkan18, percobaan studi batch akan dijalankan dengan kecepatan pengocokan optimum 350 rpm, waktu pengocokan 60 menit dan waktu pengendapan 90 menit untuk penelitian ini.
Proses ozonasi:Proses ozonasi adalah proses oksidasi lanjutan (AOP) yang terbukti sangat efektif dalam mengolah air minum dan air tanah. Proses ini didasarkan pada penggunaan gas ozon yang merupakan oksidator kuat. Ini juga dapat menghasilkan radikal hidroksil sebagai zat pengoksidasi kuat untuk menghilangkan berbagai masalah organik, anorganik dan mikrobiologis, rasa dan bau. Perlakuan ini efisien dalam menghilangkan logam seperti Fe, Mn23dan sebagai.7
Dalam pengolahan air tanah, Fe2+teroksidasi menjadi Fe3+
sementara Mn2+teroksidasi menjadi Mn4+yang tidak larut dapat disaring dengan proses filtrasi. Umumnya keduanya Fe2+dan Mn2+teroksidasi pada pH basa
Berdasarkan informasi dan hasil sebelumnya, diusulkan suatu proses ozonasi dan adsorpsi terpadu dengan menggunakan media batu kapur. Ozonasi merupakan perlakuan kimia sedangkan adsorpsi menggunakan batu kapur merupakan perlakuan fisik. Tiga proses perawatan berbeda akan dilakukan dalam penelitian ini. Proses pengolahannya adalah proses ozonasi saja, proses adsorpsi batu kapur saja dan kombinasi proses ozonasi dan adsorpsi untuk kajian optimasi. Diagram skema usulan pengolahan terpadu proses ozonasi dan adsorpsi ditunjukkan pada Gambar 3.
Adsorpsi batu kapur: Pada proses adsorpsi tunggal, studi karakterisasi batu kapur sebagai adsorben dilakukan dengan menggunakan X-Ray Fluorescence (XRF). Hasil penelitian menunjukkan bahwa batu kapur yang akan digunakan pada penelitian ini mengandung CaCO sebesar 97,9297%.3, 0,8682%
MgO dan 1,2% lainnya. Sebagian besar literatur sebelumnya menemukan bahwa batu kapur sangat efektif dalam
menghilangkan lebih dari 90% logam berat seperti Cu, Zn, Cd, Ni, Cr, Fe dan Mn dalam air seperti terlihat pada Tabel 4. Batu kapur juga dapat digunakan sebagai bahan reaktif. bahan untuk menghilangkan besi secara in-situ dari air tanah. [13] menemukan bahwa 99,9% Fe dihilangkan oleh bahan karbonat. Penyisihan Fe meningkat ketika pH netral meningkat pada kisaran pH 5 sampai 9.
Selain Fe, batu kapur juga dapat digunakan untuk menghilangkan mangan (Mn).16Studi tersebut
mengungkapkan bahwa batu kapur dapat menghilangkan Mn sebesar 95% pada pH akhir 8,5 dan keberadaan media karbonat dan padat kasar berguna dalam pengendapan Mn.4+
dari air. Oksidasi Mn2+ke Mn4+dengan aerasi saja menjadi
48 Nor Azliza, Hamidi & Mohd Nordin / Jurnal Teknologi (Sains & Teknik) 74:11 (2015) 43–50 kisaran pH6-9 dan pH 8 masing-masing. Berdasarkan studi
yang dilakukan oleh23terbukti bahwa penyisihan Fe maksimal
2+dan Mn2+dalam pH basa (pH 9-10). Oleh karena itu, pH merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi proses ozonasi.
Selain pH, dosis ozon juga merupakan faktor utama yang mempengaruhi kinerja proses ozonasi. Tingginya dosis ozon memerlukan biaya operasional pengobatan yang tinggi. Dosis ozon dapat dikurangi dengan
mengoptimalkan jumlah ozon yang disalurkan pada waktu yang cukup. Sementara itu, waktu kontak yang optimal juga dapat meningkatkan kemampuan biodegradasi
polutan karena mineralisasi dapat dicapai secara biologis dan dengan demikian mengurangi dosis ozon.24Oleh karena itu, dalam penelitian ini pH awal air tanah, konsentrasi awal polutan, waktu reaksi dan dosis ozon divariasikan untuk mengoptimalkan penelitian. Pakar desain Response Surface Method (RSM) akan digunakan untuk menentukan pengobatan yang paling efektif untuk penelitian ini. Oleh karena itu, penerapan proses ozonasi pada penelitian ini diharapkan dapat mengoksidasi Fe dan Mn serta menghilangkan permasalahan mikrobiologi seperti E-Coli dan total coliform pada air tanah.
Mentah
air tanah
Ozon
reaktor paling kapursatu adsorbenOzon
generator Peristaltik
pompa
Limbah yang diolah
Gambar 3Usulan diagram skema proses ozonasi dan adsorpsi
Tabel 5Efisiensi penyisihan logam dalam air menggunakan media adsorben batu kapur Target
kontaminan Cd, Pb, Zn, Ni, Cu & Cr (III)
matriks air air
pH Pemindahan
efisiensi (%)
> 90%
Pengarang
[14]
pH 8,5
(terakhir)
M N air pH 7 (awal) 90% [15]
M N air pH 8,5
(terakhir)
95% [16]
Cu air > 90% [17]
Fe TPA semi-aerobik
lindi Air lindi bersifat asam
90% [18]
[19]
Fe & Al
Zn 100%
88%91%
CD 100%
Cu2+ Solusi Aquoes pH 6-9 [20]
hal2+
CD2+
Cu2+
Zn2+
Solusi berair > 75% (rendah
nilai) [21]
Fe2+ air tanah pH 9 99% [13]
Perlakuan terpadu proses adsorpsi ozonasi dan kapur:
Sebagian besar penelitian tentang proses ozonasi mengungkapkan bahwa ozon saja kurang efisien
dibandingkan proses gabungan antara ozonasi dan proses lainnya. Hal ini disebabkan rendahnya laju reaksi dengan ozon. Tabel 6 menunjukkan perbandingan antara efisiensi proses terpadu dan proses tunggal ozon saja dalam air dan air limbah. Berdasarkan
Tabel 6 membuktikan bahwa proses ozonasi dan adsorpsi yang terintegrasi lebih efisien dibandingkan ozonasi saja dalam hal persentase penghilangan kontaminan, dosis ozon dan konsumsi ozon untuk pengolahan air limbah.
Dosis ozon yang tinggi memerlukan biaya operasional yang tinggi. Oleh karena itu, pengurangan dosis ozon melalui proses ozonasi dan adsorpsi yang terintegrasi akan meminimalkan biaya konsumsi ozon.
Tabel 6Perbandingan efisiensi proses terintegrasi dan tunggal matriks air
metode Target
kontaminan Warna
Daftar Isi
P-Nitrofenol
Proses tunggal
(ozon saja) Proses terintegrasi (ozon + adsorpsi)
Daftar Isi (37%)
Pengarang
[25]
[26]
[27]
Ozonasi &
Adsorpsi oleh GAC Ozonasi &
Adsorpsi oleh AC Ozonasi &
Adsorpsi oleh GAC
Air limbah tekstil
air limbah COD (91%)
TPA yang distabilkan lindi
IKAN KOD
NH3-N Penghapusan :
COD (35%) NH3-N (50%)
Penghapusan :
COD (86%) NH3-N (92%)
Penghapusan : DOKTER (50%) TroC (>90%) Ozonasi &
filtrasi AC biologis Air limbah pabrik pengolahan tembusan
DOKTER
Lacak organik kimia (TrOC) fenolik
[28]
Ozonasi &
adsorpsi oleh GAC air limbah Yang terburuk untuk
fenol degradasi Ozonkonsumsi : 19g
HAI3/g Daftar Isi
Yang terbaik untuk
degradasi fenol [29]
Ozonasi &
adsorpsi oleh GAC Pengolahan makanan limbah sekunder
IKAN KOD Daftar Isi
Konsumsi ozon :
8,2–10,7 g HAI3/g Daftar Isi
[30]
Dalam penelitian ini, proses terpadu yang
menggabungkan ozonasi dan adsorpsi dengan batu kapur diperkirakan lebih efektif dibandingkan ozon saja dalam menghilangkan logam dari air tanah. Ozon mempunyai kemampuan untuk mentransformasi kontaminan dalam waktu yang singkat sedangkan adsorpsi dengan menggunakan media batu kapur diperkirakan akan mempercepat laju kinetik dekomposisi ozon melalui pembentukan radikal .OH di dalam air tanah.
Sebagian besar literatur tentang adsorpsi menemukan bahwa batu kapur mempunyai kemampuan menghilangkan lebih dari 90% logam dalam air. Dari sudut pandang ekonomi, batu kapur merupakan adsorben yang efektif dan berbiaya rendah dan dapat mengurangi jumlah dosis ozon yang digunakan dalam pengolahan air tanah. Data limbah yang diolah sebelumnya di salah satu instalasi pengolahan air di Malaysia menunjukkan bahwa penggunaan ozon saja hanya dapat menghilangkan konsentrasi Fe hingga 0,5-0,8 mg/L.
Oleh karena itu, proses ozonasi dan adsorpsi terintegrasi dengan batu kapur diusulkan dalam penelitian ini, yang dapat meningkatkan konsentrasi Fe limbah akhir dalam persyaratan Standar Air Minum Malaysia sebesar 0,3 mg/L. Peningkatan pengolahan airtanah dengan menggunakan adsorpsi batu kapur diperkirakan akan meningkatkan efisiensi penyisihan Fe dan Mn karena adanya mineral kalsium karbonat yang terdapat pada media batu kapur.
4.0 KESIMPULAN
Kesimpulannya, studi desktop memberikan lebih banyak informasi yang dapat digunakan sebagai data dasar air tanah untuk alternatif proses pengolahan air terpadu yang melibatkan kombinasi proses oksidasi lanjutan dan proses adsorpsi. Usulan pengolahan ozonasi terpadu dengan adsorpsi batu kapur dapat menjadi alternatif pengolahan air tanah yang baik. Hal ini karena dapat meningkatkan efisiensi penyisihan pengolahan, mengurangi konsumsi ozon dan juga metode yang lebih ekonomis dibandingkan dengan metode konvensional.
Pengakuan
Penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Air Kelantan Sdn Bhd, Instalasi Pengolahan Air Pintu Geng, Lembaga Penelitian Hidraulik Nasional Malaysia dan Mineral dan Geosains Kelantan atas bantuan dan dukungannya dalam penelitian ini.
50 Nor Azliza, Hamidi & Mohd Nordin / Jurnal Teknologi (Sains & Teknik) 74:11 (2015) 43–50
Referensi
Penghapusan Tembaga dari Air menggunakan Teknik Filtrasi Batu Kapur. Penetapan Mekanisme Penghapusan. Mengepung.Int.26(5): 395-91.
[18] HA Aziz, MS Yusoff, MN Adlan, NH Adnan, dan S. Alias. 2004.
Penghilangan Besi secara Fisikokimia dari Lindi TPA Semi-aerobik dengan Filter Batu Kapur.Pengelolaan Sampah.24(4): 353-8.
[19] I. Labastida, M. a Armienta, RH Lara-Castro, a Aguayo, O. Cruz, dan N. Ceniceros. 2013. Perawatan Air Lindi Asam Tambang dengan Batu Kapur Asli, Zimapan Meksiko.J. Bahaya. Materi.262: 1187-95.
[20] SE Ghazy dan AH Ragab. 2007. Penghapusan Tembaga dari Sampel Air dengan Sorpsi ke Batu Kapur Bubuk. 14: 507-514.
[21] A. Sdiri, T. Higashi, F. Jamoussi, dan S. Bouaziz. 2012. Pengaruh Pengotor terhadap Penghapusan Logam Berat oleh Batu Kapur Alam dalam Sistem Perairan.J.Lingkungan. Mengelola. 93(1):
245-53.
[22] S. Chaturvedi dan PN Dave.2012. Penghapusan Zat Besi untuk Air Minum yang Aman.Desalinasi. 303: 1-11.
[23] R. El Araby, S. Hawash, dan G. El Diwani. 2009. Pengolahan Besi dan Mangan dalam Simulasi Air Tanah melalui Teknologi Ozon.
Desalinasi. 249(3): 1345-1349.
[24] L. Sumegová, J. Derco, dan M. Melicher. 2013.Pengaruh Kondisi Reaksi Terhadap Proses Ozonasi.6(2): 168-172.
[25] a H. Konsowa, ME Ossman, Y. Chen, dan JC Crittenden.2010.
Dekolorisasi Air Limbah Industri dengan Ozonasi Diikuti Adsorpsi Karbon Aktif.J. Bahaya. Materi.176(1-3): 181-5.
[26] L. Gu, X. Zhang, dan L. Lei.2008. Degradasi Air p
- Nitrofenol melalui Ozonasi Terintegrasi dengan Karbon Aktif. 1 L: 6809-6815.
[27] TA Kurniawan, W.-H. Lo, dan GYS Chan.2006. Degradasi Senyawa Bandel dari Air Lindi TPA Stabil Menggunakan Kombinasi Perlakuan Adsorpsi Ozon-GAC.J. Bahaya. Materi.137(1): 443-55.
[28] J. Reungoat, BI Escher, M. Macova, FX Argaud, W. Gernjak, dan J.
Keller. 2012. Ozonasi dan Filtrasi Karbon Aktif Biologis Limbah Instalasi Pengolahan Air Limbah.Resolusi Air.46(3): 863-72.
[29] W. Pratarn, T. Pornsiri, S. Thanit, C. Tawatchai, dan T. Wiwut.2011.
Model Kinetika Adsorpsi dan Ozonasi untuk Pengolahan Air Limbah Fenolik.Cina J. Kimia. bahasa Inggris 19(1): 76-82.
[30] PM Alvarez, JP Pocostales, dan FJ Beltrán.2011. Karbon Aktif Granular Mempromosikan Ozonasi dari Limbah Sekunder Pengolahan Makanan.J. Bahaya. Materi.185(2-3): 776-83.
[31] Komunikasi pribadi dengan Bapak Yusof Sulaiman, Departemen Mineral dan Geosains Kelantan, 11 Februari 2014.
[32] Komunikasi Pribadi dengan Bapak Mohd Safrurazi Salleh, Air Kelantan Sdn Bhd, 7 September 2014.
[1] D. Air dan Q. Persyaratan. 2010. Standar Malaysia.
[2] T. Garoma, MD Gurol, O. Osibodu, dan L. Thotakura. 2008.
Pengolahan Kemosfer Air Tanah yang Terkontaminasi Komponen Bensin oleh Proses Ozon/UV. 73: 825-831.
[3] D. Ellis, C. Bouchard, dan G. Lantagne. 2000. Penghapusan Besi dan Mangan dari Air Tanah melalui Oksidasi dan Mikrofiltrasi.
Desalinasi.130(3): 255-264.
[4] Saya.a. Katsoyiannis, A. Zikoudi, dan SJ Hug. 2008. Penghapusan Arsenik dari Air Tanah yang Mengandung Besi, Amonium, Mangan dan Fosfat: Sebuah studi kasus dari unit pengolahan di Yunani utara.Desalinasi.224(1-3): 330-339.
[5] SK Maji, Y.-H. Kao, P.-Y. Liao, Y.-J. Lin, dan C.-W. Liu. 2013.
Implementasi Adsorben Batu Alam Lapis Besi Oksida (IOCNR) pada As(III) Sintetis dan Sampel Berbahan Arsen Asli dengan Filter.Aplikasi. Berselancar. Sains.284: 40-48.
[6] S. Bang, M. Patel, L. Lippincott, dan X. Meng. 2005. Penghapusan Arsenik dari Air Tanah dengan Adsorben Titanium Dioksida Granular.Kemosfer.60(3): 389-97.
[7] MJ Kim dan J. Nriagu. 2000. Oksidasi Arsenit di Air Tanah
menggunakan Ozon dan Oksigen.Sains. Lingkungan Total. 247(1):
71-9.
[8] M. Plan, P. Pengurusan, dan AIR Tanah. 2011. Rencana Malaysia ke-9 Penyelidikan Pengurusan Air Tanah Kode Proyek : P2317000 014 0001 Kontaminasi Air Tanah.
[9] M. Plan, P. Pengurusan, dan AIR Tanah. 2011. 9th Malaysian Plan Penyelidikan Pengurusan Air Tanah Project Code : P2317000 014 0001 Studi Efektivitas Managed Aquifer Recharge untuk Pengelolaan Sumber Daya Air Tanah di Kg. Salang, Pulau Tioman, Pahang, Malaysia.
[10] 2011. Rencana Malaysia ke-9 Penyelidikan Pengurusan Air Tanah Kode Proyek : P2317000 014 0001 Studi Optimasi Air Tanah di Jenderam Hilir, Dengkil, Selangor.
[11] S. Chaturvedi dan PN Dave. 2012. Penghapusan Zat Besi untuk Air Minum yang Aman.Desalinasi. 30: 1-11.
[12] NH Hussin, I. Yusoff, Y. Alias, S. Mohamad, NY Rahim, dan MA Ashraf. 2013. Cairan Ionik Sebagai Media Penghilang Ion Besi dan Logam Lainnya: Studi Kasus Akuifer Kelantan Utara, Malaysia.
Mengepung.Ilmu Bumi.71: 2105-2113.
[13] Y. Wang, S. Sikora, H. Kim, TH Boyer, J.-C. Bonzongo, dan T.
G.Townsend. 2013. Pengaruh Kimia Larutan Terhadap Reaksi Penyisihan Antara Bahan Berbasis Kalsium Karbonat dan Fe(II).
Sains. Lingkungan Total.443: 717-24.
[14] H.a Aziz, MN Adlan, dan KS Ariffin. 2008. Penghapusan Logam Berat (Cd, Pb, Zn, Ni, Cu dan Cr(III)) dari Air di Malaysia: Pasca Pengolahan dengan Batu Kapur Berkualitas Tinggi. sumber daya hayati. Teknologi. 99(6): 1578-83.
[15] T. Note dan FW 1996. Menggunakan, “t,”. 30(2): 489-4926.
[16] H.a. Aziz dan PG Smith. 1992. Pengaruh pH dan Media Kasar terhadap Pengendapan Mangan dari Air. Resolusi Air. 26 (6):
853-855.
[17] H.a Aziz, N.Othman, MS Yusuff, DR Basri, F.a Ashaari, M.
N. Adlan, F. Othman, M. Johari, dan M. Perwira. 2001.
Lihat statistik publikasi