Post on 02-Jan-2016
description
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Filtrasi merupakan proses penyaringan atau pemisahan partikel zat padat dari suatu
fluida dengan jalan melewatkan fluida tersebut melalui suatu medium penyaring atau
septum, dimana partikel padatan akan tertahan.
Dalam filtrasi industri, kandungan zat padat dapat mencapai jumlah yang tinggi. Pada
kesempatan ini, dalam proses filtrasi skala laboratorium, limbah dari jamu yang sudah
kadaluarsa digunakan sebagai bahan baku untuk proses filtrasi. Limbah cair jamu
mengandung bahan organik dan bahan cukup berbahaya karena berasal dari tanaman
obat. Jika limbah ini berada di lingkungan secara berlebihan akan sangat berbahaya. Oleh
karena itu, diperlukan suatu usaha untuk mengolah limbah tersebut, yang salah satunya
dapat dilakukan dengan operasi dan proses filtrasi, sebelum akhirnya dapat dibuang ke
lingkungan tanpa mengganggu organisme maupun biomassa khususnya yang berada
lingkungan perairan. Adapun ambang batas limbah jamu yang diperbolehkan terbuang ke
lingkungan menurut Perda Provinsi Jawa Tengah No.10 Tahun 2004 yaitu pH= 6-9;
kadar COD= 150 mg/L; BOD= 75 mg/L; fenol= 0,2 mg/L; dan TSS= 75 mg/L.
1.2 Tujuan Praktikum
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat:
1.2.1 mempelajari proses filtrasi pada pengolahan air
1.2.2 menghitung efisiensi penurunan konsentrasi pada proses filtrasi
1.2.3 menentukan hubungan antara laju alir dengan efisiensi kekeruhan pada proses
filtrasi
1.2.4 melakukan optimasi laju alir terhadap efisiensi kekeruhan pada proses filtrasi
1.3 Manfaat Praktikum
Adapun manfaat dari praktikum ini adalah sebagai berikut:
1.4.1 mahasiswa dapat melakukan praktikum filtrasi sehingga mengenal proses
tersebut, yang dalam hal ini berada pada skala mikro
1.4.2 mahasiswa dapat menganalisis air hasil pengolahan filtrasi dari praktikum ini,
sehingga terampil dalam mengolah hasil produk dan data hasil percobaan
Filtrasi 1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Limbah Jamu
Jamu adalah sebutan untuk obat tradisional dari Indonesia. Jamu dibuat dari bahan-
bahan alami, berupa bagian dari tumbuhan seperti rimpang (akar-akaran), daun-daun,
kulit batang, dan buah. Jamu juga ada yang dibuat dari bagian tubuh hewan seperti
empedu dan tangkur.
Limbah cair jamu mengandung bahan organik serta kehadiran fenol dan turunannya
pada badan air memiliki efek serius terhadap kehidupan mikroorganisme (Kibret et al,
2000; Chung et al, 2003; Kumar et al, 2005).
Ambang batas limbah jamu yang diperbolehkan terbuang ke lingkungan menurut
Perda Provinsi Jawa Tengah No.10 Tahun 2004 yaitu pH= 6-9; kadar COD= 150 mg/L;
BOD= 75 mg/L; fenol= 0,2 mg/L; dan TSS= 75 mg/L.
2.2 Teknologi Filtrasi
Filtrasi merupakan suatu operasi pemisahan campuran antara padatan dan cairan
dengan melewatkan umpan (padatan dan cairan) melalui medium penyaring atau filter.
Untuk semua proses filtrasi, umpan mengalir disebabkan adanya gaya dorong (driving
force) berupa beda tekanan, sebagai contoh adalah akibat gravitasi atau gaya hisap
pompa. Secara umum filtrasi dilakukan bila jumlah padatan dalam suspensi relatif lebih
kecil dibandingkan zat cairnya.
Operasi filtrasi dengan alat filter media butiran secara luas digunakan untuk
memindahkan padatan tersuspensi dari dalam air. Padatan dalam bentuk suspensi adalah
faktor utama yang akan memberikan sifat keruh terhadap air.
Untuk bentuk dan jenis medium filter atau penyaring pada operasi filtrasi ini dapat
bermacam-macam. Penyaringan bahan padatan kasar menggunakan partikel filter
berukuran sekitar 5-20 mm, sedangkan padatan yang halus (hyperfiltration) dapat
menggunakan penyaring yang lebih halus lagi. Penyaringan untuk padatan yang halus
dapat menggunakan kain polyester atau pun pasir silika. Sedangkan bahan untuk
Filtrasi 2
penyaringan kasar dapat terbuat dari logam tahan karat seperti stainless steel, kawat
tembaga, batu kerikil, batu bara, dan karbon aktif.
Adapun medium filter dikelompokan menjadi tiga, yaitu:
1. single medium: saringan untuk menyaring air yang mengandung padatan dengan
ukuran seragam.
2. dual medium: saringan untuk menyaring air limbah yang didominasi oleh dua ukuran
padat.
3. three medium: saringan untuk menyaring air limbah yang mengandung 3 ukuran
padatan.
Adapun ukuran filter dapat dibagi menjadi:
1. pasir sangat kasar (very coarse sand): 2 – 1 mm
2. pasir kasar (coarse sand): 1 – 0,5 mm
3. pasir sedang (medium sand): 0,5 – 0,25 mm
4. pasir halus (fine sand): 0,25 – 0,1 mm
5. pasir sangat halus (very fine sand): 0,1 – 0,05 mm
Adapun macam-macam model aliran filter tersaji pada gambar berikut:
Filtrasi 3
Gambar 1. Medium Filter
Gambar 2. Model Aliran Filter
2.3 Tahapan dalam Operasi FiltrasiOperasi media butiran melibatkan 2 tahap yaitu: tahap filtrasi serta tahap pencucian
balik. Penjelasannya adalah sebagai berikut:
1. Tahap Filtrasi (Filtration Process)
Terdapat 2 cara untuk melakukan operasi filtrasi media butiran, yaitu:
a. Constant Head, merupakan operasi filtrasi dimana permukaan air di atas unggun
media butiran (yang digunakan sebagai gaya dorong) selama operasi berlangsung
hingga operasi pencucian balik harus dilakukan, dijaga konstan.
b. Constant Flow, merupakan operasi filtrasi dimana laju alir umpan masuk unit filter
selama operasi berlangsung hingga operasi pencucian balik harus dilakukan, dijaga
konstan.
Untuk menjaga agar laju alir umpan atau laju alir filtrasi dapat konstan, maka harus
diberikan suatu tambahan gaya dorong secara bertahap yang bertujuan untuk
mengimbangi tumbuhnya hilang tekan yang ada selama operasi filtrasi akibat adanya
penurunan porositas unggun media filter. Sebaliknya apabila digunakan besar gaya
dorong konstan, maka laju filtrasi akan berkurang sebagaimana porositas unggun media
filter juga berkurang. Berkaitan dengan kedua pedoman tersebut pada umumnya dalam
pengoperasian unit filter media butiran maka operasi filtrasi akan diakhiri apabila padatan
tersuspensi telah cukup banyak terakumulasi hingga pada kondisi:
1. penggunaan habis terhadap gaya dorong yang tersedia.
2. laju filtrasi telah menurun hingga di bawah tingkat yang telah ditentukan
sebelumnya.
3. unggun media filter telah jenuh sehingga padatan tersuspensi mulai masuk terbawa
aliran efluen operasi filtrasi menandakan titik breakthrough telah tercapai.
Apabila salah satu kondisi di atas telah tercapai maka unit filter harus dilakukan
pencucian balik.
Filtrasi 4
2. Tahap Pencucian Balik (Back Washing)
Tahap pencucian balik bertujuan untuk membersihkan padatan tersuspensi yang telah
terakumulasi pada media butiran. Pada umumnya dilakukan dengan mengalirkan air
bersih dengan arah ke atas dengan laju alir tertentu sehingga media filter akan berada
dalam kondisi terfluidisasi atau terekspansi minimal sebesar 50 %. Tahap pencucian balik
ini diakhiri apabila efluen dari operasi pencucian balik ini telah jernih atau telah mencapai
nilai kekeruhan pada tingkat yang telah ditentukan. Dengan demikian media filter akan
menjadi bersih dan siap untuk dioperasikan kembali.
2.4 Mekanisme Filtrasi
Pada tahap filtrasi, air umpan dialirkan melewati unggun media filter dengan laju alir
pengumpanan tertentu sesuai dengan jenis operasi filtrasinya. Dengan adanya media
butiran maka akan terjadi pemindahan padatan tersusensi yang terkandung dalam air
umpan, di mana secara garis besar mekanisme pemindahan tersebut melibatkan proses
sebagai berikut:
Straining
Padatan tersuspensi yang berukuran lebih besar dari pori-pori media filter
akan tertahan secara mekanik, sedang padatan tersuspensi berukuran lebih kecil
dari media filter akan masuk dan terperangkap lebih jauh dalam pori-pori media
filter.
Sedimentasi
Di sini padatan tersuspensi mengendap di atas media filter dalam unggun
filter. Dalam alirannya sering terjadi penggabungan antar padatan tersuspensinya
untuk membentuk partikel yang lebih besar sebelum terjadi pemindahan melalui
mekanisme tersebut di atas.
Penahanan padatan tersuspensi melalui sekali kontak dapat dikategorikan
sebagai gaya elektrokimia, gaya Van Der Waals, dan adsorpsi fisis. Dengan
melakukan pengkondisian awal secara kimia terhadap air sebelum diumpankan
pada unit filter, maka padatan berukuran kecil hingga ukuran submikron akan
dapat melalui operasi filtrasi media butiran. Mekanisme pemindahan padatan
tersuspensi pada unggun filter dimulai dari bagian atas dari filter.
Filtrasi 5
Sebagaimana pori media filter terbuka maka akan terisi dengan padatan
tersuspensi yang terfilter dan padatan akan terbawa lebih jauh masuk ke dalam
unggun media filter. Apabila kapasitas unggun telah penuh dan menjadi jenuh
maka filter harus segera dicuci.
2.5 Efisiensi Proses Filtrasi
Dalam proses filtrasi terjadi reaksi kimia dan fisika, sehingga banyak faktor–faktor
yang saling berkaitan yang akan mempengaruhi pula kualitas air hasil filtrasi,
efisiensinya, dan sebagainya. Faktor–faktor tersebut diantaranya:
1. Debit Filtrasi
Harus diperhatikan kecepatan aliran bahan baku. Kecepatan aliran yang terlalu tinggi
saat melewati rongga antar butiran menyebabkan partikel–partikel yang terlalu halus yang
tersaring akan lolos dari medium filter.
2. Konsentrasi Kekeruhan
Konsentrasi kekeruhan yang terlampau tinggi akan merusak medium filter, sehingga
harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu, misalnya dilakukan proses koagulasi–
flokulasi dan ataupun sedimentasi.
3. Temperatur
Adanya perubahan suhu atau temperatur dari air yang akan difiltrasi, menyebabkan
densitas, viskositas absolut, dan viskositas kinematis dari air akan mengalami perubahan
drastis.
4. Kedalaman media, Ukuran, dan Material
Tebal atau tipisnya media akan menentukan lamanya pengaliran dan daya saring.
Media yang terlalu tebal biasanya mempunyai daya saring yang sangat tinggi, tetapi
membutuhkan waktu pengaliran yang lama.
5. Tinggi Muka Air di Atas Media dan Kehilangan Tekanan
Keadaan tinggi muka air di atas media berpengaruh terhadap besarnya debit atau laju
filtrasi dalam media. Tersedianya muka air yang cukup tinggi diatas media akan
meningkatkan daya tekan air untuk masuk kedalam pori. Dengan muka air yang tinggi
akan meningkatkan laju filtrasi (bila filter dalam keadaan bersih). Muka air diatas media
akan naik bila lubang pori tersumbat, terjadi pada saat filter dalam keadaan kotor.
Filtrasi 6
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan
Adapun peralatan yang digunakan:
1. satu unit alat filtrasi lengkap dengan filter pasir silika
2. turbidimeter
3. TDS meter
4. pH meter
Adapun bahan yang digunakan:
1. limbah jamu kadaluarsa ± 10 liter
2. medium filter (pasir silika)
3. flokulant
4. bentonit
Filtrasi 7
Gambar 3. Alat Filtrasi yang ada di Laboratorium PLI
Air baku pada tangki penampung air
Alirkan ke unit filtrasi (*)Atur nilai laju alir efluen dan hitung waktu cairan melalui filter sampai keluar unit filtrasi
Air hasil proses filtrasi Ukur volume filtrat dan nilai kekeruhan (NTU) akhir
Ukur nilai kekeruhan (NTU) awal
Membuat hubungan kurva laju alir dengan efisiensi kekeruhan
Menentukan konsentrasi dan volume breaktrough secara grafik
Menghitung kapasitas media filter
3.2 Flowchart Percobaan
Keterangan:
(*) Melakukan percobaan dengan variasi laju alir efluen yang berbeda.
Filtrasi 8