Umum Prinsip Pengolahan Air Bersih

BAB V PEMBAHASAN

5.1 Umum

Pengolahan air bersih ialah unit Instalasi Pengolahan Air IPA yang berfungsi untuk memisahkan partikel-partikel padat tersuspensi dan koloidal dalam kandungan air baku sehingga menghasilkan air bersih yang layak untuk dikonsumsi. Dari data yang didapat, kualitas air yang akan diolah adalah sebagai berikut: Tabel 5.1. Karakteristik Kualitas Air Baku Parameter Satuan kualitas Air Baku Baku Mutu Air Minum Warna pt-CO 40 15 Kekeruhan mgl SiO2 200 5 Kesadahan mgl sbg CaCO3 60 500 Alkalinitas mgl sbg CaCO3 55 NH4 mgl 0.4 PH 7.5 6.5-8.5 Besi mgl 0.7 0.3 Mangan mgl 0.1 0.1 Zat Organik mgl KMnO4 9 Caliform MPN100ml 8 NO3 mgl 12 10 NO2 mgl 1 0.1 Dapat dilihat dari tabel diatas bahwa kualitas air baku sangat jauh dari standart baku mutu air minum yang dianjurkan. Air sungai yang belum diproses tingkat kekeruhannya agak tinggi, kekeruhan akan mengurangi kejernihan air yang disebabkan oleh pencemar-pencemar yang ada di dalam air yang disebabkan Universitas Sumatera Utara oleh lempung, lanau partikel-partikel tanah dan pencemar-pencemar koloid lainnya. Maka dari itu air baku yang berasal dari sungai tersebut perlu diolah agar layak untuk dikonsumsikan sebagai air bersih.

5.2. Prinsip Pengolahan Air Bersih

Partikel-partikel padat tersuspensi dan koloidal atau pseudokoloidal dalam air baku yang secara alami sulit mengendap akan diubah menjadi partikel-partikel yang lebih besar yang disebut floc yang memiliki berat jenis yang lebih berat dan ukuran partikel yang lebih besar sehingga lebih mudah dipisahkan dari air dan mengendap. 5.2.1. Pengolahan Tahap Pertama Pengolahan tahap pertama meliputi 3 tahap, yaitu klorinasi awal, koagulas dan flokulasi. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan partikel-partikel padat tersuspensi dan koloidal yang terkandung dalam air. A. Pra Sedimentasi Air baku yang berasal dari intake dialirkan dengan dipompa ke bak prasedimentasi . Bak sedimentasi bentuk persegi panjang, didisain untuk meningkatkan waktu detensi partikel untuk mengendapkan dibak prasedimentasi diskrit. Cara pembersihan partikel-partikel yang mengapung scum yang masuk ke bak prasedimentasi dengan menggunakan alat khusus jala agar tidak terbawa ke outlet yang akan dihisap oleh Raw Water Pump RWP. Untuk mengetahui Universitas Sumatera Utara seberapa tinggi endapan lumpur pada prasedimentasi dapat dilakukan dengan pengamatan secara visual oleh operator. B. Koagulasi Koagulasi dilakukan untuk menstabilkan pertikel-partikel padat yang secara alamiah sulit diendapkan akibat dari muatan listrik yang terdapat pada permukaan partikel sehingga dapat menghambat partikel-parikel tersebut untuk bergabung. Bahan kimia yang digunakan untuk koagulasi adalah aluminium sulfatTawas. Jumlah yang digunakan disesuaikan dengan kondisi air yang akan diolah. Parameter yang mempengaruhi proses koagulasi ialah: • Kandungan partikel koloidal dalam air terutama partikel yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. • Zat-zat organik dalam air. • ph air • Intensitas pengadukan • Karakteristik koagulan, dosis dan konsentrasi Pada unit proses ini diperlukan pengadukan dengan putaran tinggi untuk mendispersikan koagulan secara merata didalam air baku. Pengadukan dapat dilakukan secara hidrolis, mekanis maupun pneumatis. Secara umum koagulasi berpungsi untuk: - Mengurangi kekeruhan akibat adanya partikel koloid anorganik maupun organic - Mengurangi warna akibat oleh partikel koloid di dalam air - Mengurangi bakteri-bakteri patogen, alga dan organisme plankton yang lain Universitas Sumatera Utara - Mengurangi rasa dan bau akibat partikel koloid dalam air. Dosis bahan kimia ditentukan pada saat proses awal dan selanjutnya diatur selama pengoperasian IPA merupakan penyesuaian dari hasil Zart-test air baku. Alumunium sulfat merupakan golongan garam dari asam kuat akan menurunkan pH air sehingga mengubah air menjadi lebih agresif dan terpisah dengan zat-zat tersuspensi terlarut tersebut. Sedangkan untuk netralisasi pH dilakukan pada pipa outlet filter bertekanan Sand Filter dengan menggunakan bahan kimia soda ash Sodium Carbonate. Bahan-bahan koagulasi yang biasa digunakan dalam pengolahan air adalah: a. Garam yang gugusannya aluminium sulfat seperti: Aluminium Sulfat Al2SO43.18H2O Ammonia Alum Al2SO43.NH42SO4.24H2O Potash Alum Al2SO43.K2SO4.24H2O Sodium Aluminate Na Al O2 b. Garam yang Gugusannya Besi seperti: Ferri Sulfat Fe2SO43 Ferrous Sulfat FeSO4.7H2O Ferri Clorida Fe Cl3 C. Flokulasi Flokulasi bertujuan untuk meningkatkan volume dan kohesi dari floc yang telah terbentuk pada proses koagulasi. Flokulasi dilakukan secara homogen, perlahan, dengan teknik pencampuran secara mekanis untuk meningkatkan Universitas Sumatera Utara kesempatan pembentukan floc. Floc yang terjadi memiliki berat jenis yang lebih ringan sehingga dengan kecepatan aliran pada tangki pengendapan tangki Clarifer akan mengakibatkan floc tersebut terbawa kedalam filter dan dapat mengakibatkan Clogging pada filter. Untuk itu digunakan bahan kimia khusus jenis polymer yang digolongkan sebagai flocculant. Tangki flokulasi, system pencampuran bahan, dan peralatan pendukung direncanakan dengan memperhatikan faktor-faktor berikut: • Kondisi daerah pengisian seperti endapan di dasar. • Efisiensi energi yang terbuang dengan memanfaat jenis aliran turbulensi. • Mencegah terjadinya jalur Preferensial antara tekanan masuk dan tekanan keluar tangki. 5.2.2. PENGOLAHAN TAHAP KEDUA : Pengendapan dan Penjernihan. Pengendapan adalah pemisahan antara air dan floc yang telah terbentuk sebelumnya. Perpindahan aliran air antara daerah flokulasi dengan daerah pengendapan dilakukan pada ruang pengisian yang terdapat di bawah pelat lamellar Lamellar Modules. Pengendapan dilakukan pada pelat lamellar yang diletakkan miring dengan penampang berbentuk persegi delapan sehingga endapan yang terbentuk dari proses ini tersimpan di bagian bawah tangki pengendapan dan dibuang ke saluran pembuangan dengan jangka waktu tertentu ang sudah diatur terlebih dahulu. Air yang sudah dijernihkan dikumpulkan pada suatu saluran pengumpul Over flow Weirs dan dialirkan ke tangki penjernihan. A. Ukuran Partikel Dan Kecepatan Pengendapan Universitas Sumatera Utara Secara sederhana yang dimaksud sendimentasi adalah proses keluarnya zat padat yang terdapat dalam air dan seterusnya akan mengendap akibat gaya beratnya sendirisecara cepat dan tepat dalam waktu yang ditentukan. Secara umum pengendapan sendimen air baku tergantung dari sifat alami dari sumber air dan keadaan aliran yang mungkin terjadi. Dalam hal ini biasanya air baku membawa partikel-partikel suspensi yang tidak tentu seperti Lumpur, tanah liat, pasir dan zat-zat organic yang susah dipisahkan dari air. Tujuan utama sendimentasi pada pengolahan air bersih adalah melewatkan air dari bak dengan kecepatan rendah tanpa kandungan partikel sendimen. Partikel tersebut akan turun akibat gaya berat dan bergantung juga kepeda: a. Kecepatan arus horizontal dari air b. Ukuran dari partikel c. Berat jenis dari partikel d. Bentuk dari partikel e. Viskositas Tanah liat mempunyai diameter 10-9m – 10-6 m umumnya susah dipisahkan dari air dengan proses sendimentasi yang sederhana, tetapi selanjutnya proses pengolahan dapat dilakukan dengan proses yang lebih lengkap. B. Kecepatan Maksimum Untuk Mencegah Partikel Terangkat Salah satu hal yang terpenting dalam proses pengendapan adalah mencegah agar partikel tersebut tidak akan melayang atau terangkat oleh karena kecepatan aliran air sebelum dan sesudah pengendapan. Maka kecepatan aliran pada saluran dibatasi sebagai start awal proses Universitas Sumatera Utara pengolahan air. adapun rumus untuk hal tersebut diatas adalah: Va = � �.� � �. �………………………………………………. Dimana: Va = kecepatan air mdet d = diameter partikel mm f = factor gesekan g = percepatan grafitasi = 9,81 mdet S = Berat jenis partikel P = 0,1 untuk pengendapan pasir 0,04 untuk proses pengolahan yang menghendaki floc-floc dari material. Dalam proses pengendapan partikel dianggap berlangsung secara ideal dengan pengertian: 1. Arus mempunyai kecepatan yang sama diseluruh bagian bak pengendapan, sehingga partikel mempunyai waktu pengendapan yang sama. 2. Partikel dianggap merata homogen 3. Sesudah mencapai dasar bak, partikel tidak bergerak. Misalkan panjang tangki L, kedalaman air d, lebar tangki b, dan debit yang masuk sama dengan debit yang keluar Qinlet = Qoutlet, seperti gambar berikut: Universitas Sumatera Utara t = �.�.� � ........................................................ 4.1 � � �.�.� � misalkan suatu partikel bergerak dalam tangki dengan kecepatan V, maka: kecepatan aliran horizontal = � �.� ...................................................... 4.2 waktu aliran horizontal = � ��� ............................................................. 4.3 waktu yang dibutuhkan untuk mencapai dasar bak = � � ........................... 4.4 maka agar supaya partikel mencapai dasar bak dan tidak keluar dari tangki, maka waktu untuk mencapai dasar bak harus sama dengan waktu dari aliran horizontal. Jadi ��� � ====== ˃ v = � �� ............................................... 4.5 Dimana: luas tangki A = L x b 5.2.3. PENGOLAHAN TAHAP KETIGA : Filtrasi Filtrasi dimaksudkan untuk menyaring zat padat tersuspensi yang tertinggal dalam air jernih Clarified water. Penyaringan dilakukan pada tangki vertikal bertekanan yang berisi media penyaring yang di tempatkan di atas lantai penyaring yang telah dilengkapi dengan susunan lubang Nozzle. Zat padat tersuspensi yang tersisa secara perlahan akan menutup ruang antar butiran pasir. Proses ini disebut dengan Clogging. Bila Clogging meningkat maka kerugian tekan Head loss akan meningkat sehingga mempengaruhi aliran air pada media Universitas Sumatera Utara penyaring. Untuk itu diperlukan pencucian media penyaring setelah Clogging mencapai tingkat ukuran tertentu. Selama proses pencucian Backwash, Instalasi masih tetap beroperasi walaupun hanya satu filter. Pencucian dilakukan dengan menggunakan air hasil penyaringan dari filter yang beroperasi dan di kombinasikan dengan udara bertekanan. Proses ini dilakukan secara berurutan untuk satu persatu filter. Kombinasi pencucian dengan air dan udara memberikan keuntungan : • Pembersihan media penyaring yang menyeluruh dan mengurangi risiko clogging yang terlalu dalam. • Waktu pencucian yang singkat kira-kira 20 menit • Tidak memerlukan tangki dan pompa air pembersih secara khusus. Debit air yang digunakan untuk proses pencucian filter disarankan relatif kecil dengan tujuan: • Pengoprasian yang relatif lebih mudah. • Pengoperasian yang relatif lebih aman. • Air pencucian yang terbuang tidak banyak. • Air bersih yang diperlukan untuk pencucian tidak terlalu banyak. Menurut kecepatan system penyaringan air dan susunan media penyaringan, maka penyaringan dibagi menjadi 2 jenis yaitu: 1. Saringan pasir lambat slow sand filter 2. Saringan pasir cepat rapid grafity sand filter Universitas Sumatera Utara 5.2.4. PENGOLAHAN TAHAP KEEMPAT : Desinfeksi Proses klorinasi akhir disebut juga dengan proses Desinfeksi yang bertujuan untuk membunuh mikroorganisme di dalam air yang masih terdapat dalam air ketika proses filtrasi. Meskipun air sudah melalui berbagai proses pengolahan sebelumnya dan kelihatan bersih, namun masih sering terkontaminasi dengan mikroba yang membahayakan kesehatan manusia sehingga diperlukan desinfektan dalam jumlah minimum yang diinjeksikan ke dalam jaringan distribusi. Jenis desinfektan yang umum digunakan adalah Kaporit Hypho Chlorite . Universitas Sumatera Utara 5.2.5. RINCIAN UNIT PENGOLAHAN AIR Rincian dan alur proses unit pengolahan air diperlihatkan pada gambar 4.1 AIR BAHAN KIMIA Gambar 5.1. Diagram alir unit proses pengolahan air bersih Intake Air B k Injeksi Prasedimentasi Desinfeksi Kaporit Chlorine Pengendapan Flokulasi Filtrasi Injeksi Netralisasi Soda Ash Air Bersih Koagulant Alum SulfatTawas Universitas Sumatera Utara 5.2.6. BAGIAN PENJERNIHAN Bagian penjernihan air baku adalah kontruksi baja meliputi unit-unit proses flokulator, settling, dan clarified yang dikemas menjadi satu kesatuan seperti diperlihatkan pada gambar 4.2. Gambar 5.2. Susunan unit bagian penjernihan dan arah aliran proses A. Flokulator. Bagian dari kontruksi penjernihan air baku yang berfungsi sebagai tempat terjadinya proses flokulasi B. Tangki Pengedapan Settling Tank. Setelah melalui flokulator selanjutnya air diolah dalam tangki pengedapan, C. Tangki Penampungan Air Jernih Clarified Water Tank. Air yang sudah dijernihkan dari tangki pengendapan disimpan di dalam tangki penyimpanan sementara sebelum diteruskan ke proses filtrasi. Universitas Sumatera Utara D. Pompa Air JernihClarified Water Pump. Air yang sudah dijernihkan akan dipompakan kedalam proses filtrasi 5.2.7 SISTEM PENCAMPURAN BAHAN KIMIA Untuk memperoleh pencampuran yang merata antara air baku dengan bahan kimia ada beberapa cara yang dilakukan yaitu: A. Sistem Pencampuran Alamiah Sistem pencampuran alamiah dibagi atas: a. Pipa bazin Pencampur b. Sistem Pencampur Horizontal c. Sistem Pencampur Vertikal B. Sistem Pencampuran Mekanis Sistem pencampuran mekanis dapat dibagi menjadi beberapa bagian yaitu: a. Sistem pencampur dengan propeler b. Sistem pencampur dengan paddle c. Sistem pencampur dengan impelar atau turbin Ketiga sistem ini telah dipergunakan secara meluas dalam sistem pengolahan air bersih. Dalam beberapa persoalan tertentu, sistem pencampuran imperal atau turbin dengan menggunakan pipa sehingga tidak mempergunakan bak pencampur. Fungsi dari flash mixing untuk memancarkan bahan koagulan pada air, sehingga terdapat kontak yang sempurna dalam proses pembubuhan dan pembentukan floc tidak terjadi pada flash mixing untuk menjaga penyumbatan.. Universitas Sumatera Utara C. Unit Dosing Dan Persiapan Tawas Aluminium Sulfat. Zat kimia yang digunakan untuk mendestabilisasi koloid dan partikel tersuspensi adalah aluminium sulfat yang berfungsi sebagaim koagulan. Sebelum dimasukkan kedalam proses koagulasi, koagulan yang digunakan dilanjutkan terlebih dahulu sesuai konsentrasi yang di butuhkan agar koagulan dapat bekerja secara lebih merata dalam air baku dan lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam air. Dosis Alumunium Sulfat yang digunakan, sesuai dengan hasil jartest yang dilakukan pada laboratorium atau sesuai dengan tabel pemakaian tawas

5.3. Kondisi Air Baku Di Eksisting IPA Limau Manis