Koagulasi-Flokulasi

I. PENDAHULUAN

I.1Latar Belakang

Air baku dari air permukaan sering mengandung bahan-bahan yang tersusun

oleh partikel koloid yang tidak bisa diendapkan secara alamiah dalam waktu singkat.

Partikel-partikel koloid dibedakan berdasarkan ukuran. Jarak ukurannya antara 0,001 mikron

(10-6 mm) sampai 1 mikron (10-3 mm). Partikel yang ditemukan dalam kisaran ini meliputi :

(1) partikel anorganik, seperti serat asbes, tanah liat, dan lanau/silt,

(2) presipitat koagulan, dan

(3) partikel organik, seperti zat humat, virus, bakteri, dan plankton.

Dispersi koloid mempunyai sifat memendarkan cahaya. Sifat pemendaran cahaya ini

terukur sebagai satuan kekeruhan.

Koloid merupakan partikel yang tidak dapat mengendap secara alami karena adanya

stabilitas suspensi koloid. Stabilitas koloid terjadi karena gaya tarik van der Wall's dan

gaya tolak/repulsive elektrostatik serta gerak brown.

Gaya Van der Waals. Gaya ini merupakan gaya tarik-menarik antara dua massa,

yang besarnya tergantung pada jarak antar keduanya. Pada kimia koloid, ikatan Van der

Waals adalah lawan dari gaya elektrostatik.

Gaya Elektrostatik. Gaya elektrostatik adalah gaya utama menjaga suspensi koloid pada

keadaan yang stabil. Sebagian besar koloid mempunyai muatan listrik. Sifatnya berbeda

tergantung sifat dasar koloidnya. Oksida metalik umumnya bermuatan positif, sedangkan

oksida nonmetalik dan sulfida metalik umumnya bermuatan negatif. Kestabilan koloid

terjadi karena adanya gaya tolak antar koloid yang mempunyai muatan yang sama.

Gerak Brown. Gerak ini adalah gerak acak dari suatu partikel koloid yang disebabkan

oleh kecilnya massa partikel.

I.2Tujuan

1. menentukan kekeruhan dalam cuplikan

2. menentukan dosis optimum untuk koagulan dan flokulan yang digunakan

3. mengetahui pengaruh penambahan flokulan pada pengendapan.

II. DASAR TEORI

2.1 Proses Koagulasi-Flokulasi

Proses pengolahan umumnya melibatkan proses fisika maupun kimia. Pada proses

fisika antara lain penyaringan (screening), filtrasi dan pengendapan, sedang proses kimia

umumnya netralisasi, koagulasi, flokulasi serta aerasi.

Pengolahan air buangan yang dilakukan dengan proses koagulasi dan flokulasi

bertujuan untuk memisahkan polutan koloid tersuspensi dari dalam air dengan memperbesar

ukuran partikel-partikel padat yang terkandung didalamnya. Pada proses koagulasi

ditambahkan sejenis bahan kimia ke dalam air buangan dengan sifat-sifat tertentu yakni dapat

memberikan muatan (+) yang akan menetralkan muatan (-) yang pada umumnya dimiliki

oleh suatu koloid yang disebut koagulan.

Jenis koagulan yang biasa ditambahkan antara lain : Al2(SO4)3, FeSO4, FeCl3, atau

PAC (Poly Alumunium Chlorida). Selain pembubuhan koagulan diperlukan pengadukan

sampai flok-flok ini terbentuk dari partikel-partikel kecil dan koloid yang bertumbukan dan

akhirnya mengendap bersama-sama.

Flok-flok yang telah terbentuk dipisahkan dari larutannya dengan sedimentasi.

Sedimentasi merupakan proses pemisahan partikel dari cairannya, baik partikel yang memang

telah ada di dalam air baku, yang terbentuk sebagai akibat penambahan bahan kimia, maupun

partikel yang dihasilkan dari flokulasi fisis yang digabungkan dengan pengolahan biologis,

dengan memanfaatkan gaya gravitasi.

Kestabilan koloid dapat dikurangi dengan proses koagulasi (proses destabilisasi)

melalui penambahan bahan kimia dengan muatan berlawanan. Terjadinya muatan pada

partikel menyebabkan antar partikel yang berlawanan cenderung bergabung membentuk

inti flok. Proses koagulasi selalui diikuti oleh proses flokulasi, yaitu penggabungan inti

flok atau flok kecil menjadi flok yang berukuran besar.

Proses koagulasi-flokulasi terjadi pada unit pengaduk cepat dan pengaduk

lambat. Pada bak pengaduk cepat, dibubuhkan bahan kimia (disebut koagulan). Pengadukan

cepat dimaksudkan agar koagulan yang dibubuhkan dapat tercampur secara

merata/homogen. Pada bak pengaduk lambat, terjadi pembentukan flok yang berukuran

besar hingga mudah diendapkan pada bak sedimentasi.

Koagulan yang banyak digunakan dalam pengolahan air minum adalah

aluminium sulfat atau garam-garam besi. Kadang-kadang koagulan-pembantu, seperti

polielektrolit dibutuhkan untuk memproduksi flok yang cepat mengendap. Faktor utama

yang mempengaruhi koagulasi dan flokulasi air adalah kekeruhan, padatan tersuspensi,

temperatur, pH, komposisi dan konsentrasi kation dan anion, durasi dan tingkat agitasi

selama koagulasi dan flokulasi, dosis koagulan, dan jika diperlukan, koagulan-

pembantu. Beberapa jenis koagulan beserta sifatnya dapat dilihat pada Tabel 5.1.

Pemilihan koagulan dan kadarnya membutuhkan studi laboratorium atau pilot

plant (menggunakan jar test apparatus) untuk mendapatkan kondisi optimum.

2.2 Prinsip Jartest

Suatu larutan koloid yang mengandung partikel-partikel kecil dan koloid dapat

dianggap stabil bila :

1. Partikel-partikel kecil ini terlalu ringan untuk mengendap dalam waktu yang pendek

(beberapa jam).

2. Partikel-partikel tersebut tidak dapat menyatu, bergabung dan menjadi partikel yang lebih

besar dan berat, karena muatan elektris pada permukaan elektrostatis antara partikel satu

dengan yang lainnya.

Dengan pembubuhan koagulan tersebut, maka stabilitas akan terganggu karena :

Sebagian kecil tawas tinggal terlarut dalam air, molekul-molekul ini dapat menempel

pada permukaan koloid dan mengubah muatan elektrisnya karena sebagian molekul Al

bermuatan positif sedangkan koloid bisanya bermuatan negatif (pada pH 5 – 8).

Sebagian besar tawas tidak terlarut dan akan mengendap sebagai flok Al(OH) 3 yang

dapat mengurung koloid dan membawanya kebawah.

Proses flokulasi terdiri dari tiga langkah :

1. Pelarutan reagen melalui pengadukan cepat ( 1 menit ; 100 rpm )

2. Pengadukan lambat untuk membentuk dan menggambung flok (10 menit ; 60 rpm)

3. Pemisahan flok-flok dengan koloid yang terkurung dari larutan melalui pengendapan.

Reaksi kimia untuk menghasilkan flok adalah:

Al2(SO4)3.14H2O + 3Ca(HCO3)2 → 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 14H2O + 6CO2

Pada air yang mempunyai alkalinitas tidak cukup untuk bereaksi dengan alum, maka perlu

ditambahkan alkalinitas dengan menambah kalsium hidroksida.

Al2(SO4)3.14H2O + 3Ca(OH)2 →2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 14H2O

Derajat pH yang optimum untuk alum berkisar 4,5 hingga 8, karena aluminium

hidroksida relatif tidak terlarut.

2.3 Pengadukan

Faktor penting pada proses koagulasi-flokulasi adalah pengadukan. Berdasarkan

kecepatannya, pengadukan dibedakan menjadi dua, yaitu pengadukan cepat dan pengadukan

lambat.

Pengadukan cepat adalah pengadukan yang dilakukan dengan gradien kecepatan besar

(300 sampai 1000 detik-1), sementara pengadukan lambat adalah pengadukan yang dilakukan

dengan gradien kecepatan kecil (20 sampai 100 detik-1). Waktu pengadukan juga berbeda.

Pada pengadukan cepat, waktu yang diperlukan tidak lebih dari 1 menit, sementara

pengadukan lambat membutuhkan waktu 15 hingga 60 menit.

Pengadukan dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu cara mekanis, cara hidrolis, dan

cara pneumatis.

Pengadukan mekanis adalah metoda pengadukan menggunakan alat pengaduk berupa

impeller yang digerakkan dengan motor bertenaga listrik. Umumnya pengadukan mekanis

terdiri dari motor, poros pengaduk, dan gayung pengaduk (impeller), lihat Gambar 5.3.

Gambar 5. 3 Pengadukan cepat dengan alat pengaduk

Gambar 5. 4 Pengadukan lambat dengan alat pengaduk

Pengadukan hidrolis adalah pengadukan yang memanfaatkan gerakan air sebagai tenaga

pengadukan. Sistem pengadukan ini menggunakan energi hidrolik yang dihasilkan dari suatu

aliran hidrolik. Energi hidrolik dapat berupa energi gesek, energi potensial (jatuhan) atau

adanya lompatan hidrolik dalam suatu aliran. Beberapa contoh pengadukan hidrolis adalah

terjunan (Gambar 5.5), loncatan hidrolis, parshall flume, baffle basin (baffle channel, Gambar

5.6), perforated wall, gravel bed dan sebagainya.

Gambar 5. 5 Pengadukan cepat dengan terjunan

Gambar 5. 6 Denah pengadukan lambat dengan baffle channel

Pengadukan pneumatis adalah pengadukan yang menggunakan udara (gas) berbentuk

gelembung yang dimasukkan ke dalam air sehingga menimbulkan gerakan pengadukan pada

air (Gambar 5.7). Injeksi udara bertekanan ke dalam suatu badan air akan menimbulkan

turbulensi, akibat lepasnya gelembung udara ke permukaan air.

Makin besar tekanan udara, kecepatan gelembung udara yang dihasilkan makin besar dan

diperoleh turbulensi yang makin besar pula.

on/off lampu

on/off pengaduk

pengukur kecepatan putaran

6 pengaduk

on/off pengaduk

Gambar 5. 7 Pengadukan cepat secara pneumatis

SKEMA ALAT JARTEST

IV. DATA PERCOBAAN

Cuplikan + PAC

gelas kimia sampel

konsentrasi

kekeruhan pH

tinggi endapan

1 70 2,62 6,86 62 75 2,81 6,85 83 80 2,97 6,88 94 85 3,33 6,81 105 90 2,58 6,87 96 95 2,51 6,88 15

65 70 75 80 85 90 95 10002468

10121416

Kurva Hubungan Konsentrasi PAC dalam Cuplikan dengan Kekeruhan dan Tinggi Endapan

konsentrasi Vs kekeruhan

konsentrasi Vs tinggi endapan

konsentrasi (ppm)

keke

ruha

n (N

TU) /

ting

gi e

ndap

an

Cuplikan + Tawas

gelas kimia sampel

konsentrasi

kekeruhan pH

tinggi endapan

1 70 4,42 6,57 2,42 75 4,03 6,49 3,53 80 3,5 6,29 34 85 3,93 6,57 45 90 4,34 6,54 36 95 5,31 6,58 3

65 70 75 80 85 90 95 1000

1

2

3

4

5

6

Kurva Hubungan Konsentrasi Tawas dalam Cuplikan dengan Kekeruhan dan Tinggi Endapan

konsentrasi Vs kekeruhan

konsentrasi Vs tinggi endapan

konsentrasi (ppm)keke

ruha

n (N

TU) /

ting

gi e

ndap

an

Cuplikan + Tawas + Aqua Clear

gelas kimia sampel

konsentrasi

kekeruhan pH

tinggi endapan

1 70 4,21 6,72 4,22 75 5,17 6,71 73 80 5,94 6,74 74 85 7,34 6,8 65 90 7,8 6,71 46 95 5,58 6,69 4,3

65 70 75 80 85 90 95 1000123456789

Kurva Hubungan Konsentrasi Tawas+Aqua Clear dalam Cuplikan dengan Kekeruhan dan Tinggi

Endapan

konsentrasi Vs kekeruhankonsentrasi Vs tinggi en-dapan

konsentrasi (ppm)

keke

ruha

n (N

TU) /

ting

gi e

ndap

an

PEMBAHASAN

Nama : Asri Indah Purwanti

NIM : 08401004

Koagulasi-Flokulasi Jartest merupakan suatu metoda yang digunakan guna

mengetahui dosis optimum dari koagulan yang ditambahkan pada air baku dengan kekeruhan

tertentu. Dengan diketahuinya kondisi penambahan koagulan yang optimum diharapkan

dapat membuat proses penghilangan kekeruhan menjadi lebih murah.

Air baku yang digunakan merupakan air dengan kekeruhan 88,90 NTU dan pH pada

7,19. Pada kondisi tersebut dilakukan penambahan koagulan dengan volume yang bervariasi

pada jumlah air baku yang sama. Koagulan yang digunakan adalah jenis PAC dan Tawas,

sedangkan flokulan yang digunakan adalah Aqua Clear.

Syarat kondisi optimum tersebut adalah :

1. Air baku akhirnya memiliki tingkat kekeruhan paling rendah dibandingkan dengan yang

lainnya.

2. Tinggi endapan yang dihasilkan paling banyak dibandingkan dengan yang lainnya.

Koagulan Jenis PAC

Dari data yang diperoleh, untuk koagulan jenis PAC endapan yang paling banyak

dihasilkan pada konsentrasi cuplikan sebesar 95 ppm atau pada penambahan PAC 7,6 ml

dengan konsentrasi PAC 6% yaitu 15 sedangkan kekeruhannya 2,51 NTU. Dan kekeruhan ini

merupakan nilai kekeruhan terendah dibandingkan dengan cuplikan yang lain. Dengan

demikian, maka dapat ditentukan bahwa kondisi optimum didapatkan dengan penambahan

PAC sebanyak 2,51 ml dengan konsentrasi 6%. Waktu pengendapan yang digunakan sampai

semua flok mengendap yaitu 47 menit.

Pada penambahan koagulan jenis tawas, endapan yang paling banyak dihasilkan pada

penambahan tawas sebanyak 6,8 ml atau sebesar 85 ppm, namun kekeruhan yang dihasilkan

pun masih tinggi. Kekeruhan terendah dihasilkan oleh penambahan tawas sebanyak 6,4 ml

atau 80 ppm yaitu sebesar 3,5 NTU, akan tetapi endapan yang dihasilkannya pun tidak terlalu

banyak yaitu sebesar 3. Dan waktu pengendapan yang digunakan cukup lama yaitu 64 menit.

Sedangkan pada penambahan koagulan jenis tawas dan flokulan yaitu aqua clear

sebanyak 1 ml, kondisi optimum tidak dapat ditentukan, karena kekeruhan terendah

dihasilkan pada penambahan tawas sebanyak 5,6 ml dan aqua clear sebanyak 1 ml atau

sebesar 70 ppm, sedangkan endapan tertinggi dihasilkan oleh penambahan tawas 6 sampai

6,4 ml dan aqua clear sebanak 1 ml atau antara 75 sampai 80 ppm. Aqua clear ini berfungsi

untuk membantu pengendapan flok-flok yang melayang dalam air. Dan waktu pengendapan

yang dibutuhkan yaitu 45 menit.

LAPORAN PRAKTIKUM PENGOLAHAN AIR DAN LIMBAH

INDUSTRI

KOAGULASI-FLOKULASI

Dosen Pembimbing : Ir. Endang K

Di susun Oleh:

Aa Mustofa Sugiatna (08401001)

Asep Saepul Rahmat (08401003)

Asri Indah Purwanti (08401004)

Kelompok : 1

Kelas : 3A

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2010