II-24Bab II Tinjauan PustakaII-25Bab II Tinjauan Pustaka

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori

DefinisiJarTest adalahsuatupercobaanskala

laboratoriumuntuk menentukan kondisi operasi optimum pada proses pengolahan air dan air limbah. Metode ini dapat menentukan nilai pH, variasi dalam penambahan dosis koagulan atau polimer, kecepatan putar, variasi jenis koagulan atau jenis polimer, pada skala laboratorium untuk memprediksi kebutuhan pengolahan air yang sebenarnya. Metode Jar Test mensimulasikan proses koagulasidanflokulasi

untuk

menghilangkanpadatantersuspensi (suspended solid) dan zat zat organik yang dapat menyebabkan masalah kekeruhan, bau, dan rasa.(http://www.cee.vt.edu/ewr/environmental/teach/wtprimer/jartest/jartest.html)JarTestmensimulasikanbeberapatipepengadukandan pengendapan yang terjadi di clarification plant pada skala laboratorium. Dalam skala laboratorium, memungkinkan untuk dilakukannya 6 tes individual yang dijalankan secara bersamaan. Jar test memiliki variabel kecepatan putar pengaduk yang dapat mengontrol energi yang diperlukan untuk proses.

(The Nalco Water Handbook 2nd Edition, Hal 8.13) Prinsip Kerja Jar Test

Pada metode Jar Test, terdapat dua tahap proses yaitu koagulasi dan flokulasi. Jar Test dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut dengan Flocculator (seperti ditunjukkan pada Gambar II.1). (http://www.labsource.co.uk/shop/images/SW6.jpg)Flokulator adalah alat yang digunakan untuk flokulasi. Saat ini banyak kita menjumpai berbagai macam flokulator, tetapi berdasarkan cara kerjanyaflokulatordibedakanmenjadi3macam:yaitupneumatic, mekanik, dan baffle. Flokulator pada prinsipnya bertugas untuk melakukan pengadukan lambat agar jangan sampai mikro flok yang sudah menggumpal

pecah kembali menjadi bentuk semula, maka perlu adanya desain khusus bentuk flokulator tersebut.

Gambar II.1 Flokulator

Flokulatorsecarapneumaticmisalnya,dirancangdengancara mensuplai udara ke dalam bak flokulasi, cara kerjanya sama seperti yang dilakukan pada aerasi, bedanya suplai udara yang diberikan ke bak flokulasi tidak sebesar pada bak aerasi. Jenis flokulator ini jarang sekali kita temukan saat ini, tetapi yang paling sering adalah flokulator secara mekanis. Flokulator secara mekanis paling banyak kita jumpai saat ini, bentuk serta desainnyapun bermacam-macam. Prinsip kerja jenis flokulator ini adalah dengan cara pengadukan (mixing), karena bentuknya yang bermacam-macam inilah maka bentuk ini sangat familiar bagi seorang engineer. Bentuk yang terakhir adalah dengan Baffle, jika dibandingkan dengan 2 jenis flokulator di atas, maka jenis flokulator ini jarang atau bahkan tidak pernah kita jumpai sekarang ini, pasalnya sistem Baffle mempunyai tingkat velositas G dan GT sangat terbatas. http://informasitender.blogspot.com/2008/04/simulasi-koagulasi-flokulasi-dengan.htmlPerlakuanyangdilakukanpertamakaliadalahpenambahan koagulan pada air yang akan diuji, selanjutnya adalah tahap koagulasi dengan pengadukan kecepatan tinggi hingga partikel besar terentuk akibat proses netralisasi. Setelah koagulasi dilanjutkan dengan flokulasi yang dilakukan dengan pengadukan kecepatan rendah setelah ditambahkan flokulan seperti yang digambarkan pada Gambar II.2 berikut.

Gambar II.2 Proses Penambahan FlokulanLangkah analisa adalah :

a. Koagulanditambahkanpadasampelairkeruhlaludilakukan pengadukan dengan kecepatan tinggi.

b. Setelah penambahan koagulan, pertumbuhan partikel terjadi karena netralisasi muatan. Penambahan koagulan atau flocculant pada molekul tinggi dapat ditambahkan.c. Setelah itu dilakukan proses flokulasi, yaitu pada kecepatan rendah berkisar antara 10 15 rpm.

d. Kemudian supernatannya diperiksa dan diuji setelah settling time selama

5 sampai 10 menit, dan sifat serta volume flok yang terapung dapat dicatat.

(The Nalco Water Handbook 2nd Edition, hal 8.14) Koagulasi

DefinisiKoagulasiadalahprosespenggumpalanpartikelkoloid

karena penambahan bahan kimia sehingga partikel-partikel tersebut bersifat netral danmembentukendapan

karenaadanyagayagrafitasi.

(http://www.free.vlsm.org/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Kimia.html)Proses KoagulasiSecara fisika, koagulasi dapat terjadi dengan cara :

a.Pemanasan, kenaikan suhu sistem koloid menyebabkan tumbukan antarpartikel-partikelsoldenganmolekul-molekulairbertambah banyak. Hal ini melepaskan elektrolit yang teradsorpsi pada permukaan koloid. Akibatnya partikel tidak bermuatan.

b.Pengadukan, contoh: tepung kanji c.Pendinginan, contoh: agar-agar

Secara kimia

Sedangkan secara kimia seperti penambahan elektrolit, pencampuran koloid yang berbeda muatan, dan penambahan zat kimia koagulan. Ada beberapa hal yang dapat menyebabkan koloid bersifat netral, yaitu:

1.Menggunakan Prinsip Elektroforesis

Proses elektroforesis adalah pergerakan partikel-partikel koloid yang bermuatankeelektrodedenganmuatanyangberlawanan.Ketika partikel ini mencapai elektrode, maka sistem koloid akan kehilangan muatannya dan bersifat netral.

2.Penambahan koloid, dapat terjadi sebagai berikut :

Koloidyangbermuatannegatifakanmenarikionpositif(kation), sedangkan koloid yang bermuatan positif akan menarik ion negatif

(anion). Ion-ion tersebut akan membentuk selubung lapisan kedua. Apabila selubung lapisan kedua itu terlalu dekat maka selubung itu akan menetralkan muatan koloid sehingga terjadi koagulasi. Makin besar muatan ion makin kuat daya tariknya dengan partikel koloid, sehingga makin cepat terjadi koagulasi.

3.Penambahan Elektrolit

Jika suatu elektrolit ditambahkan pada sistem koloid, maka partikel koloid

yangbermuatannegatifakanmengadsorpsi

koloid dengan muatan positif (kation) dari elektrolit. Begitu juga sebaliknya, partikel positif akan mengadsorpsi partikel negatif (anion) dari elektrolit. Dari adsorpsidiatas,

maka

terjadikoagulasi.Dalam

proses koagulasi,stabilitaskoloidsangatberpengaruh.stabilitasmerupakan dayatolak

koloid

karena partikel-partikelmempunyaimuatan permukaan sejenis (negatif). Beberapa gaya yang menyebabkan stabilitas partikel, yaitu:

Gaya elektrostatik yaitu gaya tolak menolak tejadi jika partikel- partikel mempunyai muatan yang sejenis.

Bergabung dengan molekul air (reaksi hidrasi)

Stabilisasi yang disebabkan oleh molekul besar yang diadsorpsi pada permukaan.

Suspensi atau koloid bisa dikatan stabil jika semua gaya tolak menolak antar partikel leih besar dari ada gaya tarik massa, sehingga dalam waktu tertentu tidak terjadi agregasi.

Untuk menghilangkan kondisi stabil, harus merubah gaya interaksi antara partikel dengan pembubuhan zat kimia supaya gaya tarik menariklebih besar. Untuk destabilisasi ada beberapa mekanisme yang berbeda:

a.Kompresi lapisan ganda listrik dengan muatan yang berlawanan.

b.Mengurangipotensialpermukaanyangdisebabkanolehadsorpsi molekul yang spesifik dengan muatan elektrostatik berlawanan.

c.Adsorpsi molekul organik diatas permukaan partikel bisa membentuk jembatan moleku diantara partikel.

d.Penggabunganpartikelkoloidkedalamsenyawapresipitasiyang terbentuk dari koagulan.

Secara garis besar (bedasarkan uraian diatas), mekanisme koagulasi adalah :

1. Destabilisasi muatan negatif partikel oleh muatan positip dari koagulan

2. Tumbukan antar partikel

3. AdsorpsiFaktor faktor yang mempengaruhi koagulasi :(1) Pemilihan bahan kimia koagulan

Pemilihan koagulan dan koagulan pembantu, merupakan suatu program lanjutan dari percobaan dan evaluasi yang biasanya menggunakan metode jar test. Seorang operator dalam pengetesan untuk memilih bahan kimia, biasanya dilakukan di laboratorium. Untuk melaksanakan pemilihan bahan kimia, perlu pemeriksaan terhadap karakteristik air baku yang akan diolah yaitu :

Suhu

pH

Alkalinitas

Kekeruhan

Warna

Efek karakteristik air baku yang akan diolah terhadap koagulan adalah:

o Suhuberpengaruhterhadapdayakoagulasidanmemerlukan pemakaian bahan kimia berlebih, untuk mempertahankan hasil yang dapat diterima.

o pH Nilai ekstrim baik tinggi maupun rendah, dapat berpengaruh terhadap koagulasi. pH optimum bervariasi tergantung jenis koagulan yang digunakan.

o Alkalinitas yangrendahmembatasireaksiini

danmenghasilkan koagulasiyangkurang

baik,padakasus

demikian,mungkin memerlukanpenambahanalkalinitas

ke

dalam air,

melalui penambahan bahan kimia alkali/basa (kapur atau soda abu)

o Makin rendah kekeruhan, makin sukar pembentukkan flok.Makin sedikit partikel, makin jarang terjadi tumbukan antar partikel/flok, oleh sebab itu makin sedikit kesempatan flok berakumulasi.

o Warna,berindikasikepadasenyawa organik,dimanazatorganik bereaksi dengan koagulan, menyebabkan proses koagulasi terganggu selama zat organik tersbut berada di dalam air baku dan proses koagulasi semakin sukar tercapai.

(2) Penentuan dosis optimum koagulan

Untuk memperoleh koagulasi yang baik, dosis optimum koagulan harusditentukan.Dosisoptimummungkinbervariasi sesuaidengan karakteristik dan seluruh komposisi kimiawi di dalam air baku, tetapi biasanya dalam hal ini fluktuasi tidak besar, hanya pada saat-saat tertentu dimana

terjadiperubahankekeruhanyang

drastis(waktu musim hujan/banjir) perlu penentuan dosis optimum berulang-ulang.

(3) Penentuan pH optimum

Penambahan garam aluminium atau garam besi, akan menurunkan pH air, disebabkan oleh reaksi hidrolisa garam tersebut, seperti yang telah diterangkandiatas.Koagulasioptimumbagaimanapunjugaakan berlangsung pada nilai pH tertentu.

Apabila muatan koloid dihilangkan, maka kestabilan koloid akan berkurangdandapatmenyebabkankoagulasi ataupenggumpalan. Pengikatan

koloidoleh

koagulanditunjukkan pada

Gambar

II.3. Penghilangan muatan koloid dapat terjadi pada sel elektroforesis atau jika elektrolit ditambahkan ke dalam sistem koloid. Apabila arus listrik dialirkan cukuplama

ke dalam selelektroforesismakapartikelkoloidakan digumpalkan ketika mencapai elektrode. Jadi, koloid yang bermuatan negatif akan digumpalkan di anode, sedangkan koloid yang bermuatan positif digumpalkan di katode.

Koagulan yang paling banyak digunakan dalam praktek di lapangan adalah alumunium sulfat [Al2(SO4)3], karena mudah diperoleh dan harganya relatiflebihmurahdibandingkandenganjeniskoagulanlain. (http://www.apec-vc.or.jp/e/modules/tinyd00/index.php?id=57&kh_open_cid_00=8)

Gambar II.3 Pengikatan koloid oleh koagulan

KoagulanKoagulan adalah zat kimia yang menyebabkan destabilisasi muatan negatif partikel di dalam suspensi. Zat ini merupakan donor muatan positip yang digunakan untuk mendestabilisasi muatan negatip partikel. Dalam pengolahan air sering dipakai garam dari Aluminium, Al (III) atau garam besi (II) dan besi (III).

(http://smk3ae.wordpress.com/2008/08/05/bahan-kimia-penjernih-air-koagulan/)Spesies

koloid

yangterdapat dalam airbakudan

airlimbah diantaranya tanah liat, silika, besi dan logam berat lainnya, warna, dan padatan

organiksepertisisa-sisamati organisme.Koloid juga

dapat dihasilkan dalam proses presipitasi seperti pelunakan kapur. Minyak dalam air limbah juga sering berbentuk koloid. Di antara berbagai bahan koloid dalam

air,ada

ukuran

partikel

yanglebih

besar.Gambar

II.4 menggambarkan bagaimana bahan kimia ini mengurangi daya hantar listrik yangberada

pada

permukaankoloid,sehingga

partikel koloid

dapat menggumpal (terbentuk flok). Tahap ini dimulai dengan bergabungnya flok flok kecil menjadi flok yang lebih besar kemudian mengendap. Tahap ini adalah tahap koagulasi (netralisasi muatan).

a)Koagulasi : penambahan koagulan dapat menetralkan muatan dan meruntuhkannyayangberadadisekitarkoloidsehinggadapat menggumpal.

b)Flokulasi:menghubungkanbahankimiaberupaflokulanagar menggumpal sehingga membentuk partikel koloid atau flok mengendap yang lebih besar.

(The Nalco Water Handbook 2nd Edition, hal 8.4)Tabel II.1 adalah tabel yang menunjukkan perbedaan antara proses koagulasi dan flokulasi yang dapat diuraikan sebagai berikut :

a)Koagulasi : proses-proses muatan netral atau koagulasi

b)Flokulasi : pembentukan flok atau flokulasi, begitu berbeda bahwa setiap sistem mengandung padatan yang diolah secara kimia lalu diproses, akan memiliki keterbatasan fisik sendiri.

Gambar II.5 menggambarkan pengaruh dosis koagulan pada rentang pH. pH optimum tetap hampir konstan, namun kisaran pH menjadi kurang membatasi karena pengaruh meningkatnya dosis koagulan.

Gambar II.5 Kurva efek penambahan koagulan pada kisaran pH tertentu

Karakteristik dari beberapa koagulan dan flokulan organik yang sering digunakan dalam pengolahan air disajikan pada Tabel II.2.

Tabel II.2 Karakteristik bahan polymer organik

(The Nalco Water Handbook 2nd Edition, hal 8.12)Terdapat bermacam macam jenis koagulan yang umum dan sering digunakan pada pengolahan air, seperti yang terlihat pada Tabel II.3.

Tabel II.3 Jenis koagulan yang umum digunakan pada pengolahan airNAMAFORMULABENTUKREAKSI DENGAN AIRpH OPTIMUM

Aluminium sulfat, Alum sulfat, Alum,

SalumAl2(SO4)3.xH2Ox = 14,16,18Bongkah, bubukAsam6,0 7,8

Sodium aluminatNaAlO2 atauNa2Al2O4BubukBasa6,0 7,8

Polyaluminium

Chloride, PACAln(OH)mCl3n-mCairan, bubukAsam6,0 7,8

Ferri sulfatFe2(SO4)3.9H2OKristal

halusAsam4 9

Ferri kloridaFeCl3.6H2OBongkah,

cairanAsam4 9

Ferro sulfatFeSO4.7H2OKristal halusAsam> 8,5

http://smk3ae.wordpress.com/Alum/TawasTawas/Alum adalah sejenis koagulan dengan rumus kimia Al2S04 11H2O atau 14 H2O atau 18 H2O umumnya yang digunakan adalah 18 H2O. Semakin banyak ikatan molekul hidrat maka semakin banyak ion lawan yang nantinya akan ditangkap akan tetapi umumnya tidak stabil. Pada pH 7 terbentuk Al(OH)-4. Flok flok Al (OH)3 mengendap berwarna putih.Pada kekeruhan yang disebabkan tanah liat sangat baik dihilangkan dengan batas pH antara 6,0 sampai dengan 7,8; penghilangan warna umumnya dilakukan pada pH yang sedikit asam, lebih kecil dari 6, bahkan di beberapa daerah harus lebih kecil dari 5. Efisiensi penghilangan warna masih tetap tinggi dihasilkan pada koagulasi dengan pH sampai 7 dengan dosis alum sulfat yang lebih tinggi (sampai 100 mg/l), tetapi bila dosis alum sulfat lebih kecil (60 mg/l) pada pH yang sama (sampai dengan 7), terjadi penurunan efisiensi penghilangan warna secara drastis (sampai dengan 10

%).

PAC (Poly Alumunium Chloride)PAC adalah suatu persenyawaan anorganik komplek, ion hidroksil serta ionalumuniumbertarapklorinasiyangberlainansebagaipembentuk polynuclearmempunyai rumusumumAlm(OH)nCl(3m-n).

Beberapa keunggulan yang dimiliki PAC dibanding koagulan lainnya adalah :

1. PAC dapat bekerja di tingkat pH yang lebih luas, dengan demikian tidak diperlukan pengoreksian terhadap pH, terkecuali bagi air tertentu.

2. Kandungan belerang dengan dosis cukup akan mengoksidasi senyawa karboksilatrantaisiklikmembentukalifatikdangugusanrantai hidrokarbon yang lebih pendek dan sederhana sehingga mudah untuk diikat membentuk flok.

3. Kadar khlorida yang optimal dalam fasa cair yang bermuatan negatif akan cepat bereaksi dan merusak ikatan zat organik terutama ikatan karbon nitrogen yang umumnya dalam truktur ekuatik membentuk suatau makromolekul terutama gugusan protein, amina, amida dan penyusun minyak dan lipida.

4. PAC tidak menjadi keruh bila pemakaiannya berlebihan, sedangkan koagulan yang lain (seperti alumunium sulfat, besi klorida dan fero sulfat) bila dosis berlebihan bagi air yang mempunyai kekeruhan yang rendah akan bertambah keruh. Jika digambarkan dengan suatu grafik untuk PAC adalah membentuk garis linier artinya jika dosis berlebih maka akan didapatkan hasil kekeruhan yang relatif sama dengan dosis optimumsehinggapenghematanbahankimiadapatdilakukan. Sedangkan untuk koagulan selain PAC memberikan grafik parabola terbuka artinya jika kelebihan atau kekurangan dosis akan menaikkan kekeruhan hasil akhir, hal ini perlu ketepatan dosis.

5. PAC mengandung suatu polimer khusus dengan struktur polielektrolite yang dapat mengurangi atau tidak perlu sama sekali dalam pemakaian bahanpembantu,iniberartidisampingpenyederhanaanjuga penghematan untuk penjernihan air.

6. Kandungan basa yang cukup akan menambah gugus hidroksil dalam air sehingga penurunan pH tidak terlalu ekstrim sehingga penghematan dalam penggunaan bahan untuk netralisasi dapat dilakukan.

7. PAC lebih cepat membentuk flok daripada koagulan biasa ini diakibatkan dari gugus aktif aluminat yang bekerja efektif dalam mengikat koloid yang ikatan ini diperkuat dengan rantai polimer dari gugus polielektrolite sehingga gumpalan floknya menjadi lebih padat, penambahan gugus hidroksil kedalam rantai koloid yang hidrofobik akan menambah berat molekul, dengan demikian walaupun ukuran kolam pengendapan lebih kecil atau terjadi over-load bagi instalasi yang ada, kapasitas produksi relatif tidak terpengaruh.

(http://smk3ae.wordpress.com/2008/08/05/bahan-kimia-penjernih-air-koagulan/)Flokulasi

DefinisiFlokulasi adalah proses pengadukan lambat agar campuran koagulan dan air baku yang telah merata membentuk gumpalan atau flok dan dapat mengendap dengan cepat.

http://envist2.blogspot.com/2009/05/flokulasi.htmlFlokulasiadalahpenyisihankekeruhanairdengancara penggumpalan partikel untuk dijadikan partikel yang lebih besar. Gaya antar molekul yang diperoleh dari agitasi merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadap laju terbentuknya partikel flok. http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&node=12Flokulasi adalah suatu proses aglomerasi (penggumpalan) partikel- partikel terdestabilisasi menjadi flok dengan ukuran yang memungkinkan dapat dipisahkan oleh sedimentasi dan filtrasi.

http://envist2.blogspot.com/2009/11/hubungan-jar-test-dengan-unit-operasi.htmlProses FlokulasiProsesflokulasiadalahprosespertumbuhanflok(partikel terdestabilisasi atau mikroflok) menjadi flok dengan ukuran yang lebih besar (makroflok).

http://envist2.blogspot.com/2009/11/hubungan-jar-test-dengan-unit-operasi.htmlTujuan utama flokulasi adalah membawa partikel ke dalam hubungan sehingga partikel-partikel tersebut saling bertabrakan, kemudian melekat, dan tumbuh mejadi ukuran yang siap turun mengendap. http://envist2.blogspot.com/2009/05/flokulasi.htmlProses flokulasi dalam pengolahan air bertujuan untuk mempercepat proses penggabungan flok-flok yang telah dibibitkan pada proses koagulasi. Partikel-partikel yang telah distabilkan selanjutnya saling bertumbukan serta melakukan proses tarik-menarik dan membentuk flok yang ukurannya makin lama makin besar serta mudah mengendap. Gradien kecepatan merupakan faktor penting dalam desain bak flokulasi. Jika nilai gradien terlalu besar maka gaya geser yang timbul akan mencegah pembentukan flok, sebaliknya jika nilai gradien terlalu rendah/tidak memadai maka proses penggabungan antar partikulat tidak akan terjadi dan flok besar serta mudah mengendap akan sulit dihasilkan. Untuk itu nilai gradien kecepatan proses flokulasi dianjurkan berkisar antara 90/detik hingga

30/detik. Untuk mendapatkan flok yang besar dan mudah mengendap makabakflokulasidibagiatastigakompartemen,dimanapada kompertemen pertama terjadi proses pendewasaan flok, pada kompartemen

kedua terjadi proses penggabungan flok, dan pada kompartemen ketiga terjadi pemadatan flok.

Pengadukan lambat (agitasi) pada proses flokulasi dapat dilakukan denganmetodayangsamadenganpengadukancepatpadaproses koagulasi, perbedaannya terletak pada nilai gradien kecepatan di mana pada proses flokulasi nilai gradien jauh lebih kecil dibanding gradien kecepatan koagulasi.

http://bulekbasandiang.wordpress.com/Terdapat 2 (dua) perbedaan pada proses flokulasi yaitu :

1.Flokulasi Perikinetik adalah aglomerasi partikel-partikel sampai ukuran mdenganmengandalkangerakanBrownian.Biasanyakoagulan ditambahkan untuk meningkatkan flokulasi perikinetik.

2.Flokulasi Ortokinetik adalah aglomerasi partikel-partikel sampai ukuran di atas 1m dimana gerakan Brownian diabaikan pada kecepatan tumbukan antar partikel, tetapi memerlukan pengaduk buatan (artificial mixing).

Setelah destabilisasi selesai mulai terbentuk agregasi partikel yang mana diameternya lebih kecil dari 1 mikrometer untuk sementara cuma bergerak berdasarkan difusi dan akan terjadi agregasi antar mereka. Dengan ukuran flok dan partikel yang semakin besar semakin penting terjadiagregasiyangdisebabkanolehortokinetik,makaperbedaan kecepatan diantara partikel semakin besar, akan terjadi pembentukan flok. Dilain pihak jika flok terlalu besar tidak bisa menahan tekanan abrasi didalam air, artinya dengan nilai gradien kecepatan (G value) yang semakin besar ukuran flok rata-rata akan menurun. Untuk mempertahankan nilai G yang berhubungan dengan ukuran partikel, pada prakteknya dilakukan semacam pengadukan pendahuluan (premixing) dengan nilai G yang tinggi, kalau sudah terjadi flok, nilai G diturunkan. Semakin lama agregat akan menumpuk semakin banyak, tahap berikutnya nilai G diturunkan. Dalam beberapa instalasi, misalnya dari nilai G = 100/dt diturunkan menjadi

10/dt. Dengan demikian ada kesempatan untuk menentukan daya enersi yang akan dimasukkan ke dalam masing-masing tahap sesuai dengan

kondisi air baku dan sesuai dengan sistem pemisahan yang akan dilakukan selanjutnya.

Jika ditinjau dari mekanisme tersebut di atas, maka pada proses flokulasi memerlukan waktu (yang dinyatakan oleh waktu tinggal/detensi = td, dalam detik) yaitu waktu untuk memberi kesempatan ukuran flok menjadi lebih besar dengan berbagai cara yang sudah diterangkan di atas. Disamping memperhatikan waktu, pada proses flokulasi diperhatikan pula kecepatan pengadukan (yang dinyatakan oleh gradien kecepatan = G, dalam dt1). Kombinasi dari kedua hal penting tersebut, yaitu nilai G x td merupakan kriteria penting yang harus dipenuhi pada proses flokulasi. Nilai spesifik adalah : 104 105. Jika nilai spesifik G td dilampaui, maka flok yang sudah terbentuk akan pecah kembali, sebaliknya jika kurang dari nilai spesifik,

makafloktidakakanterbentuk seperti

yang

diharapkan. Untukmenghasilkan flokulasiyangbaik,makaperludiperhatikan: Nilai G : 20 70 dt1.

Waktu tinggal (waktu ditensi) : 20 50 menit. Karena proses flokulasi ini memerlukan waktu, dan kecepatan yang relatif rendah, maka flokulasi dilakukan pada unit yang disebut Pengadukan lambat atau biasa disebutFlokulatordimanajenispengadukanbisaberupapengaduk mekanis atau hidraulik.

Dengan dosis koagulan/flokulan pembantu (0,11 mg/l) kestabilan flok bisa dipertahankan terhadap abrasi yang menjadi lebih besar dengan adanyaflokulanpembantu.

Penambahankoagulan/flokulanpembantu yaitu jenis polimer, flok yang terbentuk akan lebih besar pada nilai G (gradien

kecepatan)yangsama.Harus

adaselisihwaktuantara pembubuhan koagulan/flokulan pembantu dengan pembubuhan koagulan (misalnya Al3+ atau Fe3+). Pembubuhan koagulan/flokulan pembantu paling sedikit 30 dtk setelah pembubuhan koagulan.

Jika polimer dibubuhkan terlalu awal, kebutuhannya bisa jauh lebih besardibandingkandenganadanyaselisihwaktudiantarakedua pembubuhan tersebut di atas. Jika dicampur dengan efisien, pemakaian koagulan/flokulan pembantu akan lebih baik, seperti yang terlihat pada gambar II.6 flokulasi dengan polymer.

Efisiensi dari proses flokulasi pada prakteknya seringkali dapat dilihat dari kualitas air setelah dilakukan pemisahan flok secara mekanik. Dengan demikian, cara pemisahan zat padat atau flok sangat penting dan sangat dipengaruhi oleh bentuk flok yang ada, misalnya untuk melakukan flotasidiperlukanbentukflokyanglainberbedadenganflokuntuk sedimentasi. Jika dipakai sedimentasi diperlukan flok dengan berat jenis dan diameter yang besar. Pada proses flotasi dibutuhkan flok yang lebih kecil dan mempunya berat jenis yang lebih ringan tetapi mempunyai sifat untuk bergabung dengan gelembung udara. Untuk filtrasi dibutuhkan flok yang kompak yang cukup homogen dengan struktur yang kuat terhadap abrasi dan dengan sifat mudah melekat diatas partikel media penyaring (filter) untuk menjamin pemisahan yang efisien dan operasional penyaringan yang ekonomis.

Untukefekpenjernihanairsecarakeseluruhan,belumcukup apakah flok bisa dipisahkan dari air secara efektif, karena belum dapat menjamin dengan pasti apakah kualitas air yang diinginkan bisa tercapai hanya dengan kondisi ini saja.

http://forumbebas.com/thread-51688.html

Gambar II.6 Flokulasi dengan polymer

Faktor faktor yang mempengaruhi flokulasi :Untuk mencapai kondisi flokulasi yang dibutuhkan, ada beberapa faktor yang harus diperhatikan, seperti misalnya :

1. Waktu flokulasi

2. Jumlah energi yang diberikan

3. Jumlah koagulan

4. Jenis dan jumlah koagulan/flokulan pembantu

5. Cara pemakaian koagulan/flokulan pembantu

6. Resirkulasi sebagian lumpur (jika memungkinkan)

7. Penetapan pH pada proses koagulasi

http://envist2.blogspot.com/2009/11/hubungan-jar-test-dengan-unit-operasi.htmlJenis Koagulan/Flokulan Pembantu (Coagulant/Flocculant Aids)Koagulan yang umum dan sudah dikenal yang digunakan pada pengolahan air adalah seperti yang terlihat pada tabel di bawah ini : http://smk3ae.wordpress.com/Polimer biasanya merupakan jenis koagulan/flokulan pembantu yang banyak digunakan. Flokulan polimer adalah zat yang bisa terlarut dalam air dengan berat molekul relatif (Mr) antara 1000 5.000.000 gr/mol dalam proses komersil sering kali sampai 1.000.000 gr/mol yang berbentuk pola kecil dinamik dengan ukuran beberapa ratus nanometer.

Jika mekanisme flokulasi didominasi oleh jembatan polimer, efisiensi flokulasibiasaakanbertambahdenganpenambahanberatmolekul. Pemanfaatan senyawa molekular yang sangat besar akan menaikkan berat molekul dan akan menurunkan sifat pelarutan.

Bahan

kimiapolimerseringdipakaisebagaikoagulan/flokulan pembantu dalam proses flokulasi di IPA, polimer berfungsi membantu membentukmakroflokyang

akan

menahanabrasisetelahterjadi destabilisasi dan pembentukan mikroflok disebabkan oleh koagulan.

Adsorpsikoagulanpembantupadamikroflokpenting,supaya makroflok dapat terbentuk. Hal ini sangat dipengaruhi oleh karakteristik batas permukaan antara molekul dan hal ini sangat tergantung pada komposisi air. Sesuai dengan muatan elektrostatik dalam larutan air,

koagulan/flokulan pembantu dikelompokkan menjadi non ionogen, anion aktif dan kation aktif .

Selain itu juga bisa dikelompokkan dari komposisi kimiawi terutama dari densitas muatan elektrostatik permukaan atas (status modifikasi ko- polimer, lihat struktur formula a) dan berat molekul (molekular medium, tinggi dan sangat tinggi).

Pada masa yang lalu, koagulan pembantu berasal dari proses alami misalnya lumpur dan gel, sekarang ini hanya ada beberapa struktur dasar monomer untuk koagulan/flokulan pembantu, kelompok/grup yang paling penting berasal dari polimerisasi akrilamida.Koagulan/flokulan pembantua. Kopolimer dari akrilamida dan N,Ndimetil amino propilen akrilat

Sifat muatan elektrostatik : Ionik

Sifat : Kopolimer yang linier dan kationik kepadatan muatan elektrostatik tergantung dari status kopolomerisasi (n/m + n) dan pH, membentuk jarak yang sensitif terhadap hidrolisa

b. Poli (Natriumakrilat)

Sifat muatan elektrostatik : Anionik

Sifat : Polimer yang paling penting anionik dan segmen linier dalam kopolimer dengan akril amida dan anionik

c. Poli akrilamida

Sifat muatan elektrostatik : Non ionogen

Sifat : Molekul yang sangat panjang dan linier yang dikenal sebagai flokulan pembantu yang ionogen.

Zat polimer itu sangat cocok berdasarkan struktur kimia untuk membantu dalam proses flokulasi dan untuk mempengaruhi sifat flok.

Pembubuhan Koagulan/flokulan pembantu dilakukan setelah pembubuhan koagulan.

Produk dari lumpurProduk dari lumpur yang dimaksud adalah semua produk yang diproduksi dari lumpur alami, dan bersifat sebagai ion.

Zat kimia pendukungBahan kimia pendukung lainnya yang dimaksud adalah zat kimia yangdigunakanuntukmembantuberlangsungnyaproseskoagulasi- flokulasi.Zatinibiasanyaditambahkansebelum

proses

koagulasi dilakukan. Zat ini ditambahkan dan berfungsi :

Untuk penetapan pH

Penetapan pH yang dimaksud adalah penetapan pH optimum untuk koagulasi, ditetapkan untuk memenuhi persyaratan pH berada pada jangkauan yang disyaratkan untuk setiap jenis koagulan yang digunakan. Zat kimia yang digunakan untuk penetapan pH pada pengolahan air adalah:

Untuk menaikan pH, Kapur : CaO, Ca(OH)2

Soda abu (Sodium bikarbonat) : Na2CO3

Soda api (Sodium hidroksida) : NaOH

Untuk menurunkan pH, Asam sulfat : H2SO4, CO2

Sebagai zat pemberat (Weighing agent)

Biasa digunakan pada pengolahan air dimana kekeruhan air relatip rendah juga pada pengolahan air berwarna. Zat ini ditambahkan untuk meningkatkan efisiensi proses koagulasi flokulasi. Dengan adanya partikel-partikel suspensi yang ditambahkan, akan terjadi tumbukan antar partikel, sehingga terjadi aglomerasi antar partikel. Disamping tumbukan antar partikel zat ini juga dapat meningkatkan daya adsorpsi partikel/flok terdestabilisasi.

Zat pemberat (weighing agent) digunakan untuk menambah partikel partikeluntuktumbukanpadapembentukan/pertumbuhanflok (membantu proses flokulasi). Zat ini biasanya digunakan untuk mengolah air berwarna alami, karena sifat air yang relatif jernih, jadi dengan kata lain zat ini ditambahkan untuk menaikkan kekeruhan air. Flok yang

diproduksi dari air berwarna tinggi dengan menggunakan koagulan garam besi atau alumunium, ternyata terlalu ringan untuk siap diendapkan. Penambahan zat pemberat, yang mempunyai specific gravity (berat jenis) relatif besar, menghasilkan aksi pemberatan, dan flok mengendap dengan cepat.

Bahan/zat pemberat yang biasa digunakan adalah :

Tanah liat (clay), pada prakteknya, diketahui bahwa banyaknya tanah liat antara 10 50 mg/l dapat menghasilkan flok yang baik dan cepat mengendap, berpengaruh pada perbaikan penghilangan warna, dan memperbesar jangkauan pH yang diinginkan untuk koagulasi. Dosis yang tepat yang diberikan pada air harus ditentukan dengan ujicoba yang tepat (jar test).

Lumpur/tanah, biasanya digunakanlumpur sungai, atau tanah dari pinggir sungai dimana air baku diambil (sungai sebagai sumber air baku).

Bentonit sering digunakan dalam pengolahan air yang mengandung warna tinggi dan kekeruhan rendah.

Karbon aktif, selain sebagai adsorben juga bertindak sebagai zat pemberat, jadi pemakaian karbon aktif bubuk mempunyai dua fungsi, yaitu penyerap warna dan sebagai pemberat. Karbon aktif disamping sebagai adsorben juga dapat dianggap sebagai zat pemberat. Zat ini digunakanpadapengolahanairberwarnadisampinguntuk mengadsorpsi warna juga dapat menambah partikel-partikel suspensi untuk tumbukan antar partikel.

Sebagai Oksidan

Dalam hal ini oksidan diperlukan pada air baku sebelum diolah dengantujuanmengoksidasisenyawa-senyawayangmengganggu kelangsungan proses koagulasi flokulasi, seperti zat organik (senyawa pembentuk warna alami/zat humus), besi dan mangan terlarut dan lain- lain. Senyawa-senyawa tersebut harus dikonversikan menjadi bentuk yang tidak mengganggu terhadap koagulasi/flokulasi.

Zat sebagai Oksidator yang biasa digunakan pada pengolahan air adalah:

Klor/senyawa klor, untukmengoksidasi besi, mangan, zat organik, tetapi dalam kasus zat organik alami pemakaian klor/senyawa klor harus dibatasi dengan pertimbangan pada pembentukan THMs (Tri halo metan) yang bersifat karsinogenik.

Ozon (O3), digunakan untuk kasus yang sama dengan penggunaan klor/senyawa klor, hanya pemakaian O3 relatif aman bila dibandingkan dengan pemakaian klor/senyawa klor.

Sebagai adsorben (penyerap)

Karbon aktif zat yang paling banyak digunakan sebagai adsorben, terutama dalam kasus penghilangan zat organik yang terkandung dalam air baku, dimana zat organik ini akan mengganggu proses koagulasi, karenadapatmengurangiefisiensikerjakoagulan.Zatinibiasa ditambahkan pada air baku sebelum proses koagulasi dengan waktu kontak yang cukup antara air dengan karbon aktip.

Disamping sebagai penghilang zat organik, karbon aktif juga dapat menghilangkan warna dengan cara adsorpsi. Disamping karbon aktif, zat lain sebagai adsorben seperti yang tergolong sebagai zat pemberat.

Elektrolit

Jika ada koloid dengan muatan permukaan yang sama dan zat suspensi ditambah dengan elektrolit (anion atau kation) dari garam yang terdisosiasi/terurai(larutankoagulan),kemungkinanakanterjadi akselerasi masing-masing partikel.

Efek itu disebut indeferen (tidak spesifik), karena elektrolit hanya menyediakan ion dengan muatan yang berlawanan atau ion dengan muatan yang sama. Jika ada ion dengan muatan yang berlawanan, akan mengakibatkan terjadi gaya tolak menolak antar partikel (double layer compression).

Elektrolitdenganmuatanberlawananditambahkanke

dalam suspensi,dapatberpengaruh langsungterhadapmuatandibatas

kelompok partikel, jika terjadi adsorpsi partikel langsung di permukaan, akan terjadi penurunan muatan listrik atau netralisasi muatan listrik. Jika hal ini terjadi, disebut sebagai ion bermuatan berlawanan yang ditentukan oleh potensial muatannya dan koagulasi dengan mekanisme tersebut, disebut koagulasi adsorpsi.

http://id.wordpress.com/tag/kimi/

Tabel II.1 Perbedaan antara proses koagulasi dan flokulasi

(The Nalco Water Handbook 2nd Edition, hal 8.8)

II-1LABORATORIUM TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR

LABORATORIUM TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR