1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sistem utilitas merupakan sarana atau unit penunjang yang diperlukan untuk

operasi suatu proses. Sarana atau unit penunjuang disini maksudnya adalah

sebuah unit yang berfungsi sebagai penyedia bahan-bahan penunjang

kegiatan pabrik. Sarana ini meliputi: unit pengolahan air, unit pembangkit

steam, unit pembangkit listrik, udara tekan dan lain-lain. Unit utilitas penting

dalam proses di dalam suatu industri. Contohnya, pada pabrik pupuk yang

memerlukan air, baik sebagai pelarut maupun keperluan pabrik lainnya,

mereka membutuhkan listrik untuk menjalankan alat-alat prosesnya dan

mereka juga membutuhkan bahan bakar untuk pengoperasian sebagai alat

yang berbahan bakar. Yang melatarbelakangi dibuatnya unit utilitas dalam

pabrik yaitu:

1. Kapasitas

Kapasitas atau daya tampung merupakan faktor pertama yang menjadi

pertimbangan ada tidaknya unit utilitas disuatu pabrik.

2. Continuitas

Hal yang tak boleh dilupakan dalam pertimbangan pengadaan unit utilitas

adalah kekontinuitasan proses pabrik yang menggunakan bahan2

penunjang tadi. Pada beberapa jenis pabrik terdapat kebutuhan yang

berbeda-beda terhadap bahan penunjang. Jika pemenuhan kebutuhan akan

bahan penunjang terjadi setiap hari. Maka alangkah lebih baiknya kalau

kita mempunyai unit utilitas. Tujuannya agar tidak kesulitan lagi

menyediakan bahan penunjang tersebut untuk kebutuhan harian.

2

B. Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk memberikan

referensi dalam menambah pengetahuan mengenai unit utilitas.

3

II. ISI

A. Alat-Alat Pemisah dalam Utilitas suatu Industri

Menurut artinya, utilitas adalah bahan yang diperlukan untuk menujang

terlaksananya suatu proses. Yang termasuk dalam utilitas adalah: air, uap air,

udara dan listrik.

a. Air dalam industri kimia mempunyai beberapa fungsi, yaitu: sebagai air

keperluan rumah tangga industri, air proses, air pencuci dan air

pembangkit tenaga uap (air umpan boiler). Masing- masing jenis air

mempunyai persyaratan yang berbeda. Kebutuhan total air untuk industri

dihitung dengan cara menghitung kebutuhan air pada tiap- tiap alat. Alat

produksi yang memerlukan air adalah: alat pencuci, alat pendingin

(cooler) dan ketel pembangkit uap air. Dengan menggunakan konsep

neraca massa dan neraca panas dan pada tiap alat, maka kebutuhan air

dapat diketahui.

b. Uap air dalam industri kimia berfungsi sebagai sumber panas. Alat- alat

proses industri yang memerlukan uap air sebagai pemanas misalnya

adalah: alat penguap (evaporator), alat pendidih kembali (reboiler), alat

pemanas (heater). Seperti halnya pada penenetuan kebutuhan air,

kebutuhan akan uap air ditentukan dengan bantuan neraca massa dan

neraca panas.

c. Udara tekan dan udara panas banyak digunakan dalam industri kimia

pada proses pengeringan dan proses pembakaran bahan bakar yang

berlangsung dalam suatu dapur pembakaran. Banyaknya udara tekan

dapat diketahui dengan cara merancang alat- alat yang membutuhkan

udara tekan.

4

d. Dalam industri kimia, listrik digunakan untuk keperluan penerangan,

pemompaan dan alat-alat angkut lainnya seperti conveyor dan elevator.

Prediksi kebutuhan listrik dihitung berdasarkan perancangan terhadap

alat- alat yang memerlukan listrik.

(Widyatmiko, Endang Dwi Siswani; 2005)

Gambar 1. Diagram Overall Pabrik PT Pusri

Kebutuhan sistem utilitas dan kinerjanya tergantung pada seberapa baik sistem

utilitas tersebut mampu ‘melayani’ kebutuhan sistem proses utama dan tergantung

pada efisiensi penggunaan bahan baku dan bahan bakar.

Pabrik tidak harus mempunyai sistem pemroses utilitas sendiri.Listrik misalnya,

pabrik bisa membelinya dari PLN jika kapasitas PLN setempat mencukupi atau

membeli dari pabrik tetangga. Demikian pula untuk unit pengolahan limbah, unit

penyedia uap air & air pendingin dan unit penyedia udara bertekanan.

5

Unit Utilitas merupakan unit penunjang bagi unit-unit yang lain dalam suatu

pabrik atau sarana penunjang untuk menjalankan suatu pabrik dari tahap awal

sampai produk akhir. Unit Utilitas meliputi :

1. Unit water intake.

2. Unit pengolahan air.

3. Unit pembangkit uap (steam).

4. Unit pembangkit listrik.

5. Unit udara instrumen dan udara pabrik.

6. Unit pemisahan udara (ASP).

7. Unit pengukuran gas (gas metering station).

8. Unit pengolahan air buangan.

Berikut diberikan penjelasan tentang unit-unit tersebut diatas dan alat-alatnya,

termasuk juga alat pemisahan pada unit utilitas yang dipakai pada beberapa

industri. Pada makalah ini, kami mengambil contoh unit utilitas pada PT. Pupuk

Iskandar Muda dan industri dikawasan KIIC.

1. Unit Water Intake

Gambar 2. Water Intake

6

Intake merupakan bangunan yang berfungsi untuk menangkap air dari sungai

sesuai dengan debit yang di perlukan. Pada umumnya sumber air untuk pabrik

diambil dari sungai yang jaraknya dekat dari lokasi pabrik. Pada fasilitas water

intake terdapat unit pompa, dan dilengkapi dengan :

Water Intake Channel, merupakan suatu kolam yang disekat sehingga

berbentuk saluran (channel), serta dilengkapi dengan bar screen yang

berfungsi untuk menyaring benda-benda kasar terapung yang mungkin ada di

tempat penyadapan terutama di bangunan sadap sungai, agar tidak

mengganggu proses pengolahan air berikutnya.

Intake Pond, merupakan suatu kolam dengan yang berfungsi untuk

menampung air yang telah disadap dari sumber dan digunakan sebagai bahan

baku. Air tersebut dialirkan ke Settling Basin (bak pengendapan) dengan

menggunakan pompa.

Settling Basin, berfungsi untuk mengendapkan partikel-partikel kasar secara

gravitasi dan mengatur aliran yang akan ditransmisikan, basin dibagi menjadi

lima channel dan secara bergantian sebuah channel dibersihkan dan diambil

lumpurnya. Air yang telah diterima di basin akan disuntikkan dengan PAC

yang berguna untuk mengendapkan Phosphorus yang akan menjadi flock serta

NaClO untuk menurunkan kadar Fe dalam air dan mematikan bakteri.

Air yang berasal dari fasilitas Water Intake kemudian dialirkan ke dalam instalasi

pengolahan air dengan laju alir tertentu.

2. Unit Pengolahan Air

Kebutuhan air di pabrik dapat digunakan untuk bahan baku dan pembantu

proses yaitu dalam bentuk Filter Water dan Demin Water atau Polish Water,

disamping itu diproduksi pula Potable Water sebagai air minum.

7

Gambar 3. Pengolahan Air

Pada unit pengolahan air atau water treatment, terdapat alat-alat sebagai

berikut:

2.1 Clarifier atau Clearator

Gambar 4. Clarifier

8

Clarifier atau Clearator berfungsi sebagai tempat pengolahan air tahap

pertama yaitu proses penjernihan air untuk menghilangkan zat padat dalam

bentuk suspensi dengan jalan:

1. Netralisasi

Proses netralisasi bertujuan untuk melakukan perubahan derajat

keasaman (pH) air. Proses ini dilakukan pada awal proses

(pengkondisian) air sebelum dilakukan proses lanjutan atau pada akhir

proses pada air limbah sebelum air limbah dibuang kelingkungan

dalam rangka memenuhi standar baku mutu air limbah yaitu pH 6-9.

(Anonim; 2012)

Ketika asam dan basa bereaksi satu sama lain, maka akan terbentuk

spesies garam yang biasanya diikuti dengan pembentukan molekul air.

Reaksi ini disebut sebagai reaksi netralisasi, yang secara umum

mengikuti persamaan kimia berikut ini:

HA + BOH → BA + H2O

2. Sedimentasi

Pengendapan dilakukan secara gravitasi dengan memakai settling pit

untuk mengendapkan partikel-partikel yang tersuspensi dalam air.

Faktor yang mempengaruhi proses ini antara lain adalah laju alir dan

waktu tinggal.

3. Koagulasi dan filtrasi

Tahap ini bertujuan untuk mengendapkan suspensi partikel koloid

yang tidak terendapkan karena ukurannya sangat kecil dan muatan

listrik pada permukaan partikel yang menimbulkan gaya tolak

menolak antara partikel koloid. Untuk mengatasi masalah tersebut

dilakukan pebambahan koagulan yang dapat memecahkan kestabilan

yang ditimbulkan oleh muatan listrik tersebut. Partikel-partikel koloid

9

yang tidak stabil tersebut akan saling berikatan sehingga terbentuk

flok dengan ukuran besar dan mudah terendapkan.

Pada inlet clarifier diinjeksikan bahan-bahan kimia seperti: alum sulfat,

klorin, soda kaustik, sedangkan coagulant aid ditambahkan ke dalam

clarifier.

Fungsi dari bahan-bahan kimia tersebut adalah :

a. Alum Sulfat (Al2(SO4)3)

Berfungsi untuk membentuk gumpalan dari partikel yang tersuspensi

dalam air. Bila alum dikontakkan dengan air maka akan terjadi hidrolisa

yang menghasilkan alumunium hidroksida (Al2(SO4)3) dan asam sulfat.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Al2(SO4)3 . 18 H2O + 6 H2O -----> 2 Al(OH)3 + 3H2SO4 + 18 H2O

Gumpalan Al(OH)3 yang berupa koloid akan mengendap bersama

kotoran lain yang terikut ke dalam air dan H2SO4 akan mengakibatkan

air bersifat asam. Penambahan alum tergantung pada turbiditi

(kekeruhan) dan laju alir air umpan baku.

b. Soda Kaustik (NaOH)

Berfungsi untuk menetralkan air akibat penambahan alum sehingga

Phnya berkisar antara 6 sampai 8. Reaksi yang terjadi adalah sebagai

berikut :

H2SO4 + NaOH -----> Na2SO4 + 3 H2O

c. Klorin (Cl2)

Tujuan utama penambahan zat klorin adalah untuk mematikan

mikroorganisme dalam air, disamping itu juga untuk mencegah

tumbuhnya lumut pada dinding clarifier dan akan mengganggu proses

selanjutnya.

10

d. Coagulant Aid (Polymer)

Berfungsi untuk mempercepat proses pengendapan, karena dengan

penambahan bahan ini akan membentuk flok-flok yang lebih besar

sehingga akan lebih mudah dan cepat mengendap.

e. Polymer Ferric-Cloride

Merupakan polimer untuk mengikat flok menjadi sludge.

Clarifier dilengkapi dengan agitator dan rake yang berfungsi sebagai

pengaduk, keduanya bekerja secara kontinyu. Agitator berfungsi untuk

mempercepat terjadinya flok-flok . Sedangkan rake berfungsi mencegah

agar flok-flok (gumpalan lumpur) tidak pekat di dasar clarifier. Kotoran-

kotoran yang mengendap bersama lumpur (sludge) dikeluarkan dari bawah

clarifier ke sludge pit sebagai blow down, sedangkan air jernih dari

clarifier keluar ke gravity sand filter sebagai over flow.

2.2 Saringan Pasir (Gravity Sand Filter)

Yaitu tempat filtrasi untuk menyaring partikel-partikel dalam air yang

belum tersaring. Air yang jernih dari Clarifier dialirkan ke Gravity Sand

Filter secara gravitasi. Komponen utama dari saringan pasir adalah pasir

yang ukurannya berbeda-beda. Ada juga industri yang komponen saringan

pasirnya adalah pasir kuarsa. Saringan pasir bekerja kontinyu, jika

kotoran-kotoran menggumpal atau lumpur yang sudah terlalu tebal di

saringan, maka akan dilakukan back wash secara berkala.

11

Gambar 4: Saringan Pasir

2.3. Cell Pit

Cell pit merupakan tempat pencampuran air yang sudah bersih dengan

NaClO lagi untuk mematikan bakteri. Air kemudian dialirkan secara

gravitasi menuju reservoir dimana air akan disimpan untuk sementara

sampai saatnya digunakan. (Anonim; 2010)

2.4. Reservoir dan Filter Water Reservoir

Reservoir adalah tempat penyimpanan air sementara sebelum air yang

sudah diproses dipompa menuju water tank melalui pump pit. Air

dialirkan menuju pump pit dengan pengaruh gravitasi. Air yang akan

dipompa oleh pump pit akan memompa air menuju water tank untuk

digunakan oleh pabrik, sementara pump pit juga akan memompa air ke

saringan pasir untuk proses backwash. Proses backwash adalah proses

pencucian saringan pasir untuk menghilangkan endapan lumpur di

saringan pasir.

Ada juga industri yang melakukan pendistribusian air lanjutan ke tangki-

tangki sebagai berikut:

Potable Water Tank digunakan untuk mendistribusikan air yang telah

memenuhi persyaratan air minum ke perumahan, kantor, kapal, dan

emergency shower.

Filter Water Tank digunakan sebagai fire water, make up Cooling

Water dan back wash.

12

Recycle Water Tank digunakan sebagai air umpan demin. Air ini

diproses lagi untuk menghasilkan air yang bebas mineral dan akan

digunakan sebagai air umpan Boiler.

2.5. Saringan Karbon Aktif (Activated Carbon Filter)

Air dari Recycle Water Tank dialirkan ke dalamActivated Carbon Filter

untuk menyerap CO2 terlarut dalam air dan zat-zat organik yang ada

dalamfilter water, serta residual klorin dari air sebelum masuk ke sistem

Deionisasi (Demineralizer).

2.6. Demineralizer

Unit ini berfungsi untuk membebaskan air dari unsur-unsur silika, sulfat,

klorida dan karbonat dengan menggunakan resin, unit ini terdiri dari :

a. Cation Tower

Proses ini bertujuan untuk menghilangkan unsur-unsur logam yang

berupa ion- ion positif yang terdapat dalam filter water dengan

menggunakan resin kation R- SO3H Proses ini dilakukan dengan

melewatkan air melalui bagian bawah, dimana akan terjadi pengikatan

logam- logam tersebut oleh resin. Resin R-SO3H ini bersifat asam kuat,

karena itu disebut asam kuat cation exchanger resin

Reaksi yang terjadi adalah :

CaCl2+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Ca + 2 HCl

MgCl2+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Mg + 2 HCl

NaCl2+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Na + 2 HCl

CaSO4+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Ca + 2 HSO4

MgSO4+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Mg + 2 HSO4

NaSO4+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Na + 2 HSO4

Na2SiO4+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Na + 2 HSiO4

CaCO3+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Ca + 2 HCO3

b. Degasifier

13

Degasifier berfungsi untuk menghilangkan gas CO2 yang terbentuk dari

asam karbonat pada proses sebelumnya, dengan reaksi sebagai berikut :

H2CO3 -----> H2O + CO2

Proses Degasifier ini berlangsung pada tekanan vakum dengan

menggunakan steam ejektor, di dalam tangki ini terdapat netting ring

untuk memperluas bidang kontak antara air yang masuk dengan steam

bertekanan rendah yang diinjeksikan. Sedangkan outletsteam ejektor

dikondensasikan dengan injeksi air dari bagian atas dan selanjutnya

ditampung dalam seal pot sebagai umpan Recovery Tank.

c. Anion Tower

Berfungsi untuk menyerap atau mengikat ion-ion negatif yang terdapat

dalam air yang keluar dariD egas ifier. Resin pada anion exchanger

adalah R=NOH (Tipe Dowex Upcore Mono C-600). Reaksi yang

terjadi adalah :

H2SO4 + 2 R = N – OH -----> (R = N)2SO4 + 2 H2O

HCl + R = N – OH -----> R = N – Cl + H2O

H2SiO3+ 2 R = N – OH -----> (R = N)2SiO3 + 2 H2O

H2CO3 + R = N – OH -----> R = N – CO3 + H2O

HNO3 + R = N – OH -----> R = N – NO3 + H2O

Reaksi ini menghasilkan H2O, oleh karena itu air demin selalu bersifat

netral. Air keluar tangki ini memiliki pH 7,5 sampai 8,5 konduktifitas

kurang dari 3Ωµ

d. Mix Bed Polisher

Berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa logam atau asam dari proses

sebelumnya, sehingga diharapkan air yang keluar dari mix bed polisher

telah bersih dari kation dan anion. Di dalam mix bed polisher

digunakan dua macam resin yaitu resin kation dan resin anion yang

sekaligus keduanya berfungsi untuk menghilangkan sisa kation dan

14

anion, terutama natrium dan sisa asam sebagai senyawa silika dengan

reaksi sebagai berikut :

Reaksi Kation :

Na2SiO3 + 2 R – SO3H -----> 2 RSO3Na + H2SiO3

Reaksi Anion :

Na2SiO3 + 2 R = N - OH -----> 2 RSO3Na + H2SiO3

Air yang telah bebas mineral tersebut dimasukkan ke Polish Water

Tank dan digunakan untuk air umpan boiler.

3. Unit Pembangkit Uap

Pada Unit Utilitas, sumber pembangkit uap yang digunakan untuk kebutuhan

operasi adalah Package Boiler. Air dari Polish Water Tank dimasukkan ke

dalam Deaerator untuk menghilangkan gas CO2 dan O2 terlarut yang

menyebabkan korosi. Di deaerator juga diinjeksikan hydrazine (N2H4) untuk

mengikat gas O2 yang terdapat dalam air. Reaksinya adalah sebagai berikut :

N2 H4 + O2 -----> 2H2O + N2

Pada outlet Deaerator juga diinjeksikan ammonia yang berfungsi untuk

mengatur pH dari boiler feed water. Package boiler menggunakan panas yang

berasal dari pembakaran fuel gas. Sistem operasinya adalah air yang dari

Deaerator masuk ke Economizer lalu dialirkan ke steam drum, dalam steam

drum diinjeksikan Na3PO4 untuk mengikat komponen hardness serta untuk

menaikkan pH airboiler. Sirkulasi antara steam drumdan coil-coil pemanas

berlangsung secara alami karena perbedaan berat jenis air dalam pipa.

4. Unit Pembangkit Listrik

Untuk memenuhi kebutuhan listrik, sebagai sumber tenaga pembangkit listrik

yang dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

a. Main Generator

Generator ini merupakan generator utama sumber tenaga listrik di utilitas

pada pabrik yang digerakkan dengan turbin berbahan bakar gas alam,

15

fungsinya adalah untuk menyalurkan listrik ke seluruh pabrik dan

perumahan.

b. Main Generator

Generator ini merupakan generator utama sumber tenaga listrik di utilitas

pada pabrik yang digerakkan dengan turbin berbahan bakar gas alam,

fungsinya sama dengan main generator dan hanya salah satu main generator

saja yang beroperasi.

c. Standby Generator

Merupakan generator pendamping, dioperasikan apabila terjadi gangguan

pada main generator. Bahan bakarnya bisa solar atau gas alam.

d. Emergency Generator

Merupakan generator cadangan, yang dipakai dalam keadaan mendadak

apabila terjadinya gangguan pada main generator dan pada saat peralihan ke

standby generator.

5. Unit Udara Instrumen dan Udara Pabrik

Kebutuhan udara pabrik saat awal pabrik dioperasikan serta pada saat

emergensi, yaitu dengan kompresor. Udara ini masih belum kering atau murni

maka dikeringkan pada dryer untuk menghilangkan kandungan air dengan

menggunakan Silika Alumina Gel (silicagel).

Fungsi dari udara instrument antara lain:

Menggerakkan Pneumatic Control Valve

Purging diBoiler

Flushing di Turbin

Fungsi dari udara pabrik antara lain :

Flushing jaringan pipa

Mixing tangki kimia pengantongan urea

Pembakaran di Burning pit.

16

6. Unit Pemisahan Udara

Dalam sebuah industri, baik itu industri minyak dan gas atau pun industri

manufacture lainnya, dibutuhkan sebuah sistem utilitas untuk menunjang

operasi pabrik tersebut. Salah satunya adalah kebutuhan gas inert. Gas inert ini

biasanya adalah nitrogen. Nitrogen biasa diambil dari udara bebas. Alasan

mengapa mengambil dari udara bebas adalah karena kandungan Nitrogen

dalam udara sangat besar, nitrogen adalah komponen yang paling besar

diantara komponen lainnya. Nitrogen dalam udara kering bisa mencapai 78%.

Nitrogen ini, biasa digunakan untuk packaging di industri makanan, sebagai

pengisi didalam bungkus makanan, agar makanan terhindar dari perkembang

biakan mikroorganisme. Gas inert juga digunakan untuk melakukan

pengosongan di pipa atau vessel di industri kimia, petrochemical, refinery atau

minyak dan gas. Gas inert ini gunakan untuk menghindari terjadinya api atau

kebakaran. Selain itu gas inert juga di gunakan untuk breathing di tanki agar

tidak terjadi vakum ataun overpressure.

Di industri yang lekat sekali dengan bahan yang mudah terbakar, nitrogen

menjadi sebuah kebutuhan yang mutlak ada. Tentu karena alasan keselamatan.

Karena kebutuhannya yang cukup besar, maka banyak industri kimia yang

memiliki system penghasil nitrogen dengan bahan mentah udara. Ada juga

pabrik yang produknya adalah nitrogen, oksigen dan sebagainya.

Secara umum pemisahan udara terdiri dari beberapa unit proses, yaitu:

a. Proses kompresi

Dengan meningkatnya tekanan maka temperatur didih dari material akan

meningkat juga. Peningkatan tekanan terbatas oleh kondisi dari fluida dan

alat (kompressor). Fluida memiliki titik kritis. Apabila kondisi kritis dari

fluida itu telah melewati maka sifat dari fluida tersebut akan berubah sama

sekali. Misalkan fluida tersebut adalah nitrogen, nitrogen memiliki titik

kritis pada temperatur 147oC dan tekanan 33.999 bar. diatas kondisi

tersebut nitrogen akan memiliki sifat yang berbeda.

17

Peningkatan tekanan ini akan meningkatkan temperatur, peningkatan

temperatur yang terlalu tinggi tidak diharapkan karena ada bahaya

kebakaran atau ada bahaya kegagalan dalam operasi. Kegagalan operasi

ini disebabkan karena adanya keterbatasan dari peralatan, misalnya

kompressor salah satu titik lemah di kompresor adalah sistem pelumasan.

Sistem pelumasan pada kompresor tekanan tinggi bisanya menggunakan

fluida bertekanan. Fluida yang digunakan bisanya adalah dari jenis

hidrokarbon, hidrokarbon ini tidak bisa bekerja dalam temperatur tinggi.

b. Proses pendinginan

Saat tekanan tinggi maka pada temperatur yang tidak terlalu rendah atau

lebih tinggi dari titik didih normalnya udara telah mencair. Sehingga lebih

mudah untuk memisahkan komponen yang diinginkan.

c. Proses pemisahan

Banyak dari pabrik pemisahan udara mendasarkan kepada linde’s double

distillation collumn process. Proses ini memiliki dua kolom distilasi untuk

memisahkan gas-gas yang diingikan seperti nitrogen, oksigen, argon, dan

sebagainya.

Proses linde ini terdiri dari dua unit pemisahan, unit pemisahan pertama

dipergunakan untuk mendapatkan produk-produk ringan seperti oksigen

dan nitrogen. Udara yang telah di tekan dan di didinginkan dimasukan ke

dalam kolom distilasi pertama. Kompresi yang dilakukan hingga 9-10 bar.

Sedangkan temperatur diturunkan hingga -166oC. Kemudian udara tekan

di throtlle, sehingga tekanan turun sampai 5 bar. Baru kemudian udara

tekan tersebut diumpankan kedalam kolom distilasi. Kolom distilasi yang

pertama ini hanya melakukan enriching produk. Produk atas akan

diumpankan ke kolom distilasi kedua di unit pertama di bagaian atas

kolom, sedangkan produk bawah akan diumpankan ditengah kolom.

Kolom distilasi kedua ini juga mendapatkan umpan dari recylce unit dua

yang masuk di bagian bawah kolom dan yang di campurkan di kolom

18

bagian atas. Baru di kolom kedua ini produk akhir didapatkan. Produk atas

adalah nitrogen dengan kemurnian 99.5% dan produk bawah adalah

oksigen dengan kemurnian 99.5%. Kolom kedua ini memiliki side draw

yang produknya di kirim ke unit pemisahan kedua sebagai umpan.

Di unit kedua, terdapat tiga kolom distilasi disertai adanya reaktor

pembakaran. Kolom pertama akan memisahkan nitrogen yang terbawa ke

unit kedua untuk di recycle ke unit pertama. Produk yang di kirim ke unit

pertama adalah produk atas dari kolom pertama tersebut. Sedangkan

produk bawahnya dikirim ke kolom ke dua. Produk atas akan dikirim ke

reaktor sedangkan produk bawah dikirim ke unit pertama.

Produk atas akan dicampur dengan hidrogen dan dikirim ke reaktor

pembakaran. Reaktor ini berfungsi untuk menghilangkan hidrogen. Reaksi

pembakaran hidrogen akan menghasilkan air. Air yang dihasilkan akan

dipisahkan dikolom reflux yang kemudian di buang ke waste water

treatment. Sedangkan gas yang komponen utamanya adalah nitrogen dan

argon akan menjadi umpan kolom ketiga.

Kolom ketiga ini akan memisahkan argon dan gas ringan yang masih

bercampur. Produk utama dari kolom ketiga adalah argon dan trace gas

yang dibuang ke udara. Argon akan dihasilkan sebagai produk bawah

sedangkan trace gas lainnya akan dihasilkan sebagai produk atas kolom

disitilasi.

Proses yang dijelaskan diatas adalah pabrik yang memproduksi gas

(nitrogen, oksigen, argon). Untuk pabrik yang menggunakan nitrogen

sebagai bahan pendukung produksi dan hanya untuk kebutuhan

keselatanan saja, biasanya proses lebih sederhana. Proses pemisahan hanya

terdiri dari unit kompresi, dan unit pendinginan tanpa adanya unit

pemisahan. Pemisahan dilakukan dengan mencairkan sebagian udara tekan

19

tersebut. Sehingga yang didapat adalah produk dengan kemurnian yang

tidak terlalu baik. ( Radiman; 2008 )

Ada juga industri yang prinsip unit pemisahan udaranya (N2 dan O2)

berdasarkan titik cairnya.

Prosesnya sebagai berikut:

Udara baku disaring melalui filter kemudian dimampatkan dengan

kompresor udara sampai tekanan 41oC untuk memisahkan moisture

(kandungan air) dari udara, pendinginan dilanjutkan dalam Precooler Unit

sampai temperatur 5oC. Udara yang telah mengembun dikeluarkan lewat

drain separator dan dialirkan ke Adsorben untuk menyerap CO2 dan H2O,

kemudian udara ini dialirkan ke dalam cool box.

7. Unit Pengukur Gas

Berfungsi untuk mengukur banyaknya gas alam yang dikonsumsi oleh pabrik,

yaitu dipakai oleh pabrik utilitas (untuk menghasilkan steam dan sebagai bahan

bakar generator), serta banyaknya gas alam yang dipakai oleh pabrik ammonia

(untuk proses dan bahan bakar). Indikasi pengukur laju alir gas alam terdapat

di lapangan dan diruang kontrol yang mengukur laju alir, tekanan, temperatur,

dan densitas.

8. Unit Pengolahan Air Buangan

Untuk menghindari pencemaran terhadap lingkungan, maka buangan dari

proses produksi diolah terlebih dahulu sebelum dibuang. Zat-zat pencemar

(contaminants) dalam air buangan industri dikurangi kadarnya (diolah) melalui

proses fisik, kimia dan biologis. (Metcalf and Eddy, 1979).

Sebelum air buangan diolah oleh reaktor biologis, air buangan tersebut harus

mengalami pengolahan pendahuluan (pretreatment) agar kondisi air buangan

tersebut dapat diolah dengan mudah oleh mikroorganisma dalam reactor

biologis.

20

Unit proses fisik yang diperlukan dalam prosespendahuluan itu antara lain

screening dan communition,get removal dan primary sedimentation. Kadang

kadang diperlukan suatu proses untuk mengurangi beban minyak atau grease

oleh suatu unit skimming tank atau oil dan grease removal apabila air buangan

tersebut banyak mengandung zat-zat tersebut di atas.

1. Screening

Screening atau penyaringan (bukan filtrasi) adalah proses fisik pertama

dalam pengolahan air buangan industri. Screening bertujuan untuk

menahan padatan kasar seperti sampah-sampah dalam ukuran besar yang

akan mengganggu proses atau merusakkan instrument instalasi seperti

pompa dan katup-katup dalam instalasi.

Bentuk screen bermacam-macam, dapat berupa batangan besi paralel, baik

berbentuk bulat (rod) ataupun segi empat,palat baja berlubang dan saringan

(screen). Dalam instalasinya ada yang fixed dan ada yang berputar (rotary).

a. Rack

Rack adalah alat penyaring yang terbuat dari batangan besi parallel. Alat

ini hanya untuk menahan sampah dan benda-benda kasar untuk

melindungi kerusakan alat-alat dalam instalasi, terutama pompadan

katup-katup. Untuk pengolahan buangan industry, alat ini mungkin tidak

diperlukan, tergantung dari kualitas air buangannya. Sampah yang

tertahan oleh rack ini kemudian diambil untuk dibuang/diproses setelah

dihancurkan oloeh comminutor. Apabila volume sampah tersebut

sedikit, sampah yang telah dihancurkan tersebut mungkin juga

dimasukkan ke dalam aliran proses. Dari segi operasi, pertimbangan

utama adalah metode pembersihan sampah yang menyumbat rack

tersebut. Pembersihan secara mekanis untuk rack yang “menangkap”

sampah dalam jumlah besar akan lebih efisien.

b. Fine Screen

21

Kalau rack merupakan penyaring yang menggunakan batang besi yang

paralel, fine screen biuasanya menggunakan wire-mesh ( jalinan logam

membentuk ayakan ) yang mempunyai bukaan yang sempit. Fungsi fine

screen ini untuk menahan sampah atau padatan yang lebih halus. Faktor

lain yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan screen adalah bahan

dari screen tersebut.untuk buangan industry yang bersifat korosif, bahan

yang tahan karet seperti stainless screen atau logam campuran yang

tahan karat (mis: monel) dapat digunakan.

2. Comminuting

Prosess communiting ini bertujuan untuk menghancurkan padatan/sampah

yang tidak tersaring dalam proses screening. Penghancuran ini membuat

ukuran padatan tersebut lebih homogen,sehingga mempremudah

prosesselanjutnya. Kadang-kadang apabila sampah yang tersaring dalam

proses screening jumlahnya sedikit,sampah tersebut juga dihancurkan

dalam comminutor, untuk kemudian diolah.

Banyak tipe dari comminutor, tetapi pada umumnya metoda penghancuran

material/sampah sama yaitu dengan menggunakan semacam grinder yang

digerakkan oleh motor listrik.informasi teknis dari produser tentunya

merupakan petunjuk yang paling baik dalam pemilihan dan pengoperasian

alat ini. Faktor yang harus dipertimbangkan dalam pemasangan alat ini

adalah pentingnya dibuat suatu sistem “by-pass” aliran untuk menghindari

gangguan operasi pada saat terjadi pada alat ini (yang sering terjadi).

Perletakan alat ini dalam bagan alir proses pengolahan buangan industri

juga fleksibel. Biasanya dipasang setelah unit screening dan sebelum

pompa. Perlu diperhatikan bahwa alat ini juga sering mendapat problem

akibat adanya pasir yang mengikis pisau pemotong pada grinder.

3. Grif Removal

Penyisihan “grit” atau pasir dan benda-benda padat yang relatif berat

dilakukan dalam unit yang disebut “grit chambers”. Tujuan utama dari unit

22

ini adalah untuk melindungi alat-alat instalasi dari keausan akibat gesekan

(mechanical abrasion) dengan pasir atau padatan keras yang mempunyai

berat jenis yang tinggi lainnya serta menghindari adanya pengendapan

pasir/padatan berat lainnya dalam unit-unit pengolah lumpur seperti sludge-

thickener dan sludge digester. Bilamana mungkin, unit ini diletakkan pada

awal pengolahan.

Di dalam grit chamber ini, prinsip penyisihan pasir dan benda-benda padat

lainnya menggunakan teknik sedimentasi (pengendapan) secra gravitasi.

Theory tentang sedimentasi ini akan dijelaskan dalam bagian sedimentasi.

Dari segi operasinya, ada dua jenis grit chamber yaitu: Horizontal flow grit

chamber dan aerated grit chamber.

4. Skimming Tank dan Penangkap Lemak

Skimming tank berfungsi untuk “menjebak” sampah dan material lainnya

yang terapung, sedangkan penangkap lemak (grase trap) digunakan untuk

menangkap lemak. Prinsip kerja kedua unit pengolah ini sama, yaitu

dengan mengalirkan air ke dalam bak yang bersekat. Aliran inflow

dipermukaan, tetapi outlet untuk aliran keluar haruslah selalu terendam air,

sehingga material yang terapung tetap tinggal di dalam bak atau trap

tersebut. Secara periodik material yang terjebak itu dibersihkan. Tidak

semua pengolahan air buangan industri memerlukan skimming tank

ataupun grase trap. Apabila kehadiran material yang mengapung seperti oil

ataupun minyak yang diperkirakan akan mengganggu proses biologis

dengan cara menghalangi kontak dengan udara karena permukaannya

tertutup oli/minyak, unit ini sebaiknya digunakan.

Untuk skimming tank, parameter perencanaan adalah waktu detensi. Pada

umumnya waktu detensi bervariasi dari 1 sd 15 menit. Makin lama waktu

detensi akan lebih baik. Untuk grease trap,waktu detensi akan lebih

panjang,10 sd 30 menit. Pada umumnya grease trap ini diperlukan dalam

industri makanan, rumah sakit, bengkel dan hotel.

23

5. Sedimentasi Primer

Unit pengolah sedimentasi primer yang diletakkan sebelum reaktor biologis

bertujuan untuk mengurangi beban pencemar (organik). Zat pencemar yang

dapat dikurangi atau disisihkan oleh unit ini dalam bentuk settleable solid

(zat padat yang dapat diendapkan) termasuk di dalamnya zat organik.

Tergantung dari karakter air buangannya, unit ini dapat mengurangi kadar

zat padat tersuspensi hingga 50 – 70%, dan mengurangi kadar zat organic

hingga 40 %.

Ditinjau dari arah alirannya, ada 2 jenis bak sedimentasi yaitu bak dengan

arah aliran horisontal dan bak dengan arah aliran vertikal. Jenis yang

pertama lebih banyak digunakan karena lebih efisien. Ditinjau dari

bentuknya, ada dua bentuk yang umum, yaitu bentuk segiempat

memanjang dan bentuk lingkaran. Apabila suatu cairan mengandung zat

padat yang tersuspensi (bukan koloid), ditaruh dalam kondisi yang relatif

tenang, dan zat padat tersebut mempunyai berat jenis yang lebih besar

dibandingkan cairan tersebut, maka zat padat itu cenderung untuk

mengendap. Prinsip ini yang disebut pengendapan secara gravitasi

digunakan dalam proses pengendapan didalam bak pengendap primer.

(Rahardi, J.B. 2011)

B. Ion Exchange

1. Pengertian

Teknologi penukaran ion sebetulnya sudah digunakan selama bertahun-tahun

dalam industri. Dalam perkembangannya, sekarang ini ada berbagai macam

resin yang terdapat di pasaran untuk berbagai kebutuhan dan sistem

regenerasi. Dengan demikian, memungkinkan adanya penghematan dalam

investasi dan biaya operasional. Peralatan penukaran ion yang paling

sederhana digunakan di dalam softener dan yang lain adalah Double Bed

Demineralizer serta Mix Bed Demineralizer.

24

Double Bed Deminerlizer

Mix Bed Demineralizer

Untuk menghilangkan kadar ion-ion lain dari dalam air, selain ion Ca dan

Mg, maka peralatan yang dapat digunakan adalah Double Bed Demineralizer

atau Mix Bed Demineralizer. Resin penukar ion positif dan ion negatif

dimasukkan ke dalam dua tangki yang berbeda di dalam Double Bed

Demineralizer. Sementara pada Mix Bed Demineralizer, kedua jenis resin

penukar ion tersebut dimasukkan di dalam satu tangki yang sama.

Prosesnya menggunakan resin yang dapat menukar ion negatif (anion) dan

ion positif (kation) dari dalam air. Dengan cara ini, akan diperolah air dengan

kemurnian yang jauh lebih tinggi daripada air baku. Proses regenerasi pada

Double Bed Demineralizer dan Mix Bed Demineralizer dapat dilakukan

dengan manual atau automatis berdasarkan waktu atau kadar zat padat

terlarut dalam air produk).

Resin penukar ion adalah suatu bahan padat yang memiliki bagian (ion

positif atau negatif) tertentu yang bisa dilepas dan ditukar dengan bahan

kimia lain dari luar.

Berdasarkan jenis ion / muatan yang dipertukarkan, resin dapat dibagi

menjadi 2 :

1.Resin Penukar Kation adalah Ion positif yang dipertukarkan

2.Resin Penukar Anion adalah Ion negatif yang dipertukarkan

Ion Exchange adalah proses penyerapan ion – ion oleh resin dengan cara Ion-

ion dalam fasa cair (biasanya dengan pelarut air) diserap lewat ikatan

kimiawi karena bereaksi dengan padatan resin. Resin sendiri melepaskan ion

lain sebagai ganti ion yang diserap. Selama operasi berlangsung setiap ion

akan dipertukarkan dengan ion penggantinya hingga seluruh resin

jenuh dengan ion yang diserap.

25

Resin penukar ion sering digunakan untuk menghilangkan kesadahan dalam

air. Air yang banyak mengandung mineral kalsium dan magnesium dikenal

sebagai “air sadah” . Kesadahan air dapat dibedakan atas dua macam, yaitu :

•Kesadahan sementara , disebabkan oleh garam-garam karbonat (CO3-) dan

bikarbonat (HCO3-) dari kalsium (Ca) dan magnesium (Mg).

•Kesadahan tetap, disebabkan oleh adanya garam-garam khlorida (Cl-) dan

sulfat (SO42-) dari kalsium (Ca) dan magnesium (Mg).

2. Jenis-Jenis

Resin penukar ion merupakan suatu polimer yang terbuat dari polystyrene

dengan divinil benzene sebagi cross link. Resin penukar ion terbagi menjadi 2

jenis yaitu kation dan anion.

1. Resin kation melepaskan ion positif pada resin ( misalnya mobile H+atau

Na+) untuk ditukar dengan kandungan unsur kation pada air . Resin

kation mempunyai immobile berupa SO3- atau COO-

2. Resin anion melepaskan ion negative ( misal OH-atau Cl-) untuk di tukar

dengan kandungan unsur anion pada air. Resin anion mempunyai

immobile NH2+.

Jenis Media Ion Exchange

1. Resin Cation

Melepaskan ion Hydrogen (H+) untuk di tukar dengan kandungan unsur

kation pada air.

2. Anion Resin

Melepaskan ion Hydroxyl (OH-) untuk di tukar dengan kandungan unsur

anion pada air.

3. Prinsip Kerja

26

Air masuk pada bagian atas tangki melalui pipa, kemudian didistribusikan di

atas permukaan bed exchanger.

Air yang telah didemineralisasi dikeluarkan oleh pipa kolektor pada bagian

bawah.

Regenerasi dilakukan bila resin sudah jenuh (konduktivitas tinggi dan

kandungan SiO2 besar). Cara regenerasi resin :

Cocurrent

Countercurrent

Syarat resin :

Stabil pada temperatur setinggi-tingginya 300 Of

Terdapat pada range pH yang besar

Densitas besar

4. Mekanisme

Proses penghilangan ion-ion yang terlarut dalam air dapat melibatkan

penukar kation (cation exchanger) yang berupa resin Na (R-Na). Proses-

pertukaran-ion natrium merupakan proses yang paling banyak digunakan

untuk melunakkan air. Dalam proses pelunakan ini, ion-ion kalsium dan

magnesium disingkirkan dari air berkesadahan tinggi dengan jalan pertukaran

kation dengan natrium. Bila resin penukar itu sudah selesai menyingkirkan

346 sebagian besar ion kalsium dan magnesium sampai batas kapasitasnya,

resin itu di kemudian diregenerasi kembali ke dalam bentuk natriumnya

dengan menggunakan larutan garam dengan pH antara 6 sampai 8. Kapasitas

pertukaran resin polistirena besarnya 650 kg/m3 bila diregenerasikan dengan

250 g garam per kilogram kesadahan yang dibuang.

27

Untuk penukar kation siklus natirum atau hidrogen biasanya digunakan resin

sintetik jenis sulfonat stirena -divinilbenzena. Resin ini sangat stabil pada

suhu tinggi (sampai 150 oC) dan dalam pH antara 0 sampai 14. Di samping

itu, bahan ini sangat tahan terhadap oksidasi. Kapasitas total penukar kation

bisa mencapai 925 kg CaCO3 per meter kubik penukar ion dengan siklus

hidrogen dan sampai 810 kg CaCO3 per meter kubik dengan siklus

natrium.Namun dalam praktiknya kapasitas operasi tidak setinggi itu.

Dalam reaksi pelunakan air di bawah ini, lambang R menunjukkan radikal

penukar kation. Resin tersebut menghilangkan ion Ca 2+ dan Mg 2+ penyebab

kesadahan. Reaksinya sebagai berikut:

CaCO3 + 2 R-Na -> R2-Ca + Na2C03

MgCO3 + 2 R-Na-> R2-Mg + Na2C03

Bila tanur penukar kation sudah habis kemampuannya untuk menghasilkan

air lunak, unit pelunak itu dihentikan; lalu dicuci balik (backwash) untuk

membersihkannya dan mengklasifikasikan partikel resin di dalam tanur itu

kembali:kemudian diregenerasi dengan larutan garam biasa (natrium klorida)

yang menyingkirkan kalsium dan magnesium dalam bentuk klorida yang

28

dapat larut dan sekaligus mengembalikan penukar kation itu ke dalam bentuk

natriumnya.

Tanur itu dicuci lagi untuk membersihkannya dari hasil samping yang dapat

larut dan dari kelebihan garam; kemudian dikembalikan ke operasi untuk

selanjutnya melunakkan air. Reaksi regenerasi menggunakan air gararn

(NaCI) dapat dilukiskan sebagai berikut:

R2-Ca + 2 NaCI -> 2 R-Na + CaCl2

R2-Mg + 2 NaCI -> R-Na + MgCl2

Sedangkan kandungan anion tidak dihilangkan lewat penukar anion (anion

exchanger). Jika kandungan anion sudah tinggi, biasanya dilakukan

blowdown yaitu membuang sebagian besar air dan diganti dengan air

kondensat.Selain pengotor-pengotor diatas, terdapat pula berbagai macam

gas yang terlarut dalam air (C02, CF4, 02, H2S). Gas tersebut dihilangkan

dengan deaerator sebelum memasuki ketel. Deaerator bekerja dengan cara

memanaskan air ketel sehingga gas-gas tersebut dapat keluar.

5. Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan Ion Exchange

Mengurangi / menghilangkan unsur inorganik dengan baik

Bisa diregenerasi kembali

Dapat digunakan untuk flowrate atau debit yang berfluktasi

Jenis resin yang bervariasi, setiap jenis resin dapat digunakan untuk

menghilangkan unsur/kontaminan tertentu

Untuk kualitas air baku dengan TDS < 500 ppm merupakan pilihan

investasi dan operasi lebih murah .

Kekurangan Ion Exchange

Penanganan limbah buangan perlu hati-hati, dapat merusak lingkungan.

Semakin tinggi TDS semakin besar biaya operasional

Tidak menghilangkan partikel, bakteri pyrogen

Diperlukan pretreatment untuk hampir semua air baku.

29

Sensitive terhadap fluktuasi kualitas air

Media resin berpotensi menjadi media berkembang biak bakteri

C. Koagulator

1. Pengertian

Koagulasi merupakan salah satu sifat dari koloid. Partikel-partikel suatu

koloid dapat mengalami penggumpalan membentuk zat semi-padat. Partikel-

partikel koloid tersebut bersifat stabil karena memiliki muatan listrik sejenis.

Apabila muatan listrik itu hilang, maka partikel koloid tersebut akan

bergabung membentuk gumpalan. Proses penggumpalan partikel koloid dan

pengendapannya disebut Koagulasi. Dalam hal ini, koagulasi koloid

merupakan proses bergabungnya partikel-partikel koloid secara bersama

membentuk zat dengan massa yang lebih besar

2. Sifat-Sifat

Faktor - faktor yang mempengaruhi koagulasi :

1. Pemilihan bahan kimia.

Untuk melaksanakan pemilihan bahan kimia, perlu pemeriksaan terhadap

karakteristik air baku yang akan diolah yaitu:

a. Suhu

b. pH

c. Alkalinitas

d. Kekeruhan

e. Warna

Efek karakteristik tersebut terhadap koagulan adalah:

a. Suhu berpengaruh terhadap daya koagulasi dan memerlukan

pemakaian bahan kimia berlebih,untuk mempertahankan hasil yang

dapat diterima.

30

b. pH Nilai ekstrim baik tinggi maupun rendah, dapat berpengaruh

terhadap koagulasi. pH optimumbervariasi tergantung jenis koagulan

yang digunakan.

c. Alkalinitas yang rendah membatasi reaksi ini dan menghasilkan

koagulasi yang kurang baik, padakasus demikian, mungkin

memerlukan penambahan alkalinitas ke dalam air, melalui

penambahanbahan kimia alkali/basa ( kapur atau soda abu).

d. 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.

e. Warna berindikasi kepada senyawa organik, dimana zat organik

bereaksi dengan koagulan, menyebabkan proses koagulasi terganggu

selama zat organik tersebut berada di dalam airbaku dan proses

koagulasi semakin sukar tercapai.

2. Penentuan dosis optimum koagulan

Untuk memperoleh koagulasi yang baik, dosis optimum koagulan harus

ditentukan. Dosis optimum mungkin bervariasi sesuai dengan

karakteristik dan seluruh komposisi kimiawi di dalam air baku,tetapi

biasanya dalam hal ini fluktuasi tidak besar, hanya pada saat-saat tertentu

dimana terjadiperubahan kekeruhan yang drastis (waktu musim

hujan/banjir) perlu penentuan dosis optimumberulang-ulang.

3. Penentuan pH optimum

Penambahan garam aluminium atau garam besi, akan menurunkan pH air,

disebabkan oleh reaksihidrolisa garam tersebut, seperti yang telah

diterangkan di atas. Koagulasi optimum bagaimanapun juga akan

berlangsung pada nilai pH tertentu.

Apabila muatan koloid dihilangkan, maka kestabilan koloid akan

berkurang dan dapat menyebabkankoagulasi atau penggumpalan.

Penghilangan muatan koloid dapat terjadi pada sel elektroforesisatau jika

elektrolit ditambahkan ke dalam sistem koloid. Apabila arus listrik

31

dialirkan cukup lama kedalam sel elektroforesis maka partikel koloid

akan digumpalkan ketika mencapai elektrode.

Jadi, koloid yang bermuatan negatif akan digumpalkan di anode,

sedangkan koloid yang bermuatanpositif digumpalkan di

katode.Koagulan yang paling banyak digunakan dalam praktek di

lapangan adalah alumunium sulfat[Al2(SO4)3], karena mudah diperoleh

dan harganya relatif lebih murah dibandingkan dengan jeniskoagulan

lain.

3. Prinsip Kerja

Koagulasi dan flokulasi merupakan awal dari suatu proses pengolahan

lengkap sekaligus merupakan aspek yang paling penting dari suatu proses

pengolahan air. Suatu pengolahan akan dikatakan berhasil apabilapemisahan

zat padat secara kimiawi berhasil, yang ditandai dengan terbentuknya flok-

flok dengan baik.

Pada prinsipnya ada dua aspek yang penting dalam proses koagulasi

flokulasiyaitu :

1. Pembubuhan bahan kimia koagulan.

2. Pengadukan bahan kimia tersebut dengan air baku.

3. Aplikasi dari koagulasi dan flokulasi ini dilakukan dalam dua reaktor

yangberbeda yaitu koagulator dan flokulator.

Pada proses koagulasi, zat kimia koagulan dicampur dengan air baku

selamabeberapa saat hingga merata dalam suatu reaktor koagulator. Dari

pencampuran ini akan terjadi destabilisasi koloid zat padat yang ada di air

baku. Keadaan ini menyebabkan menggumpalnya koloid-koloid tersebut

menjadi koloid dengan ukuran yang lebih besar. Proses koagulasi ini

dilaksanakan dalam satu tahap dan dalam waktu yang relatif cepat yaitu

kurang dari satu menit, sehingga koagulator disebut juga sebagai pengaduk

cepat.

32

Dalam proses ini, koloid-koloid yang sudah kehilangan muatannya atau

terdestabilisasi, saling tarik menarik sehingga cenderung untuk

membentukgumpalan yang lebih besar. Karena itu, air yang sudah

mengalami proses koagulasi ini kemudian dialirkan ke reaktor kedua untuk

prosespenggumpalan/flokulasi.

4. Mekanisme

1. Secara fisika

Koagulasi dapat terjadi secara fisik seperti :

a. Pemanasan

Kenaikan suhu sistem koloid menyebabkan tumbukan antar partikel-

partikel soldengan molekul-molekul air bertambah banyak. Hal ini

melepaskan elektrolit yang teradsorpsi padapermukaan koloid.

Akibatnya partikel tidak bermuatan. contoh: darah.

b. Pengadukan, contoh: tepung kanji.

c. Pendinginan, contoh: agar-agar

2. Secara kimia

Sedangkan secara kimia seperti penambahan elektrolit (asam, basa, atau

garam).

Contoh:

susu + sirup masam —> menggumpal

lumpur + tawas —> menggumpal

3. Pencampuran koloid yang berbeda muatan,dan penambahan zat kimia

koagulan.

Contoh:

Fe(OH)3 yang bermuatan positif akan menggumpal jika dicampur As2S3

yang bermuatan negatif.

Ada beberapa hal yang dapat menyebabkan koloid bersifat netral, yaitu:

a. Menggunakan Prinsip Elektroforesis.

Proses elektroforesis adalah pergerakan partikel-partikelkoloid yang

bermuatan ke elektrode dengan muatan yang berlawanan. Ketika

33

partikel ini mencapaielektrode, maka sistem koloid akan kehilangan

muatannya dan bersifat netral.

b. Penambahan koloid dengan muatan berlawanan.

Dapat terjadi sebagai berikut: Koloid yang bermuatan negatif akan

menarik ion positif (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.

(Sudarmo,2004)

c. Penambahan Elektrolit.

Jika suatu elektrolit ditambahkan pada sistem koloid, maka partikel

koloid yang bermuatan negatif akan mengadsorpsi koloid dengan

muatan positif (kation) dari elektrolit. Begitu juga sebaliknya, partikel

positif akan mengadsorpsi partikel negatif (anion) dari elektrolit. Dari

adsorpsi diatas, maka terjadi koagulasi.

d. Pendidihan

Kenaikan suhu sistem koloid menyebabkan jumlah tumbukan antara

partikel-partikel sol dengan molekul-molekul air bertambah banyak.

Menyebabkan lepasnya elekrolit yang teradsorpsi pada permukaan

koloid.

Dalam proses koagulasi, stabilitas koloid sangat berpengaruh.stabilitas

merupakan daya tolak koloid karena partikel-partikel mempunyai muatan

permukaan sejenis (negatif). Beberapa gaya yang menyebabkan stabilitas

partikel, yaitu:

a. Gaya elektrostatik yaitu gaya tolak menolak terjadi jika partikel-

partikel mempunyai muatan yangsejenis.

b. Bergabung dengan molekul air (reaksi hidrasi)

c. Stabilisasi yang disebabkan oleh molekul besar yang diadsorpsi pada

permukaan.

34

Suspensi atau koloid bisa dikatakan stabil jika semua gaya tolak menolak

antar partikel lebih besardari ada gaya tarik massa, sehingga dalam waktu

tertentu tidak terjadi agregasi.Untuk menghilangkan kondisi stabil, harus

merubah gaya interaksi antara partikel denganpembubuhan zat kimia

supaya gaya tarik menarik lebih besar.Untuk destabilisasi ada beberapa

mekanisme yang berbeda:

1. Kompresi lapisan ganda listrik dengan muatan yang berlawanan.

2. Mengurangi potensial permukaan yang disebabkan oleh adsorpsi

molekul yang spesifik denganmuatan elektrostatik berlawanan.

3. Adsorpsi molekul organik diatas permukaan partikel bisa membentuk

jembatan molekul diantara partikel.

4. Penggabungan partikel koloid kedalam senyawa presipitasi yang

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. Adsorpsi

D. Deaerator

1. Pengertian

Deaerator adalah alat yang bekerja untuk membuang gas-gas yang

terkandung dalam air umpan boiler, setelah melalui proses pemurnian air

(water treatment). Selain itu juga deaerator berfungsi sebagai pemanas awal

air pengisi ketel sebelum disalurkan ke dalam boiler.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam proses deaerator adalah :

a. Jumlah aliran air kondensat

b. Jumlah aliran bahan air ketel

c. Tekanan dalam deaerator

35

d. Level air dalam deaerator

Kelima faktor diatas adalah berhubungan erat satu sama lainnya. Jika salah

satu tidak bekerja dengan baik dapat berpengaruh jelek terhadap sistem air

umpan, sistem kondensat dan juga menaikan pemakaian bahan kimia yang

lebih tinggi.

Deaerator adalah salah satu jenis alat pemanas yang digunakan oleh banyak

pembangkit listrik didunia. Deaerator berfungsi untuk menghilangkan

oksigen dan gas-gas lainnya yang terkandung dalam feedwater ( air boiler ).

Deaerator biasanya terletak pada bagian atas dari ruangan turbin. Sebenarnya

fungsi utama dearator adalah bukan untuk menghilangkan oksigen melainkan

mengurangi kadar/konsentrasi oksigen sehingga berada pada level yang

sangat rendah seolah-olah tidak ada lagi oksigen pada air tersebut. Padahal

kita tahu bahwa air itu komposisi kimianya terdiri dari unsur Hidrogen dan

Oksigen.

(Anonim, 2011)

Deaerator adalah peralatan yang digunakan untuk mengurangi kandungan gas

terutama untuk membatasi kandungan oksigen dalam air selama proses

pembuatan uap dan pembangkitan listrik. Hal ini dilakukan agar tidak

menyebabkan terjadinya proses karat (korosi) dalam pipa-pipa baik pada heat

exchanger maupun boiler. Selain itu deaerator juga berfungsi sebagai

pemanas yang pada umumnya dengan cara kontak langsung dan fungsi

penyimpanan air umpan boiler. Tangki penyimpanan air umpan berbentuk

silinder dengan ujung-ujungnya berbentuk hemispherical.

36

Gambar Deareator

2. Jenis-Jenis

Deaerator modern terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian de-aerating dan tangki

penyimpan air besar. Konstruksi dan operasi bagian de-aerating adalah sama

dengan pemanas hubung langsung, dimana air dikabutkan dengan

perantaraan nozzle-nozzle menjadi bentuk butir yang halus dan kemudian

bercampur secara langsung dengan uap. Gas-gas yang tidak terkondensasi

dikeluarkan dari sisi atas unit deaerating dan setelah melalui suatu kondensor

ventilasi (vent kondensor), kemudian dialirkan kembali kekondensor utama

untuk dikeluarkan dari sistem oleh pompa (udara) vakum.

Tangki penyimpan adalah cadangan untuk kebutuhan seluruh sistem dan

memasok untuk perubahan kebutuhan air dan menyediakan cadangan untuk

keadaan darurat (sebagai contoh turbin trip).

(Anonim, 2012))

Salah satu jenis Deaerator adalah jenis steamjet. Deaerator jenis ini

diletakkan diatas tangki penyimpanan air umpan (feedwater storage tank)

yang dihubungkan dengan pipa. Air yang harus dideaerasi dimasukkan ke

deaerator melalui header yang terletak di bagian atas vessel. Bagian atas

deaerator adalah “tray region”. Air mengalir berlawana arah dengan arah uap

setelah melewati “tray” dengan susunan tertentu. Aliran air yang jatuh

meninggalkan tray berlubang (perforated tray) mempunyai rasio permukaan

dengan volume besar, untuk membantu heat transfer dan menurunkan difusi

“non condensable gas”.

Bagian bawah deaerator adalah daerah “steamjet”. Uap diekspansi pada

orifice dan air disemprotkan untuk dikumpulkan pada suatu tempat. Disinilah

37

bagian deaerasi yang mempunyai koefisien heat transfer yang paling efisien

karena kondisi aliran yang turbulen.

Adapun jenis deaerator yang sering dijumpai adalah :

1. Deaerator Tipe spray

Deaerator ini dipergunakan apabila air umpan perlu dipanaskan terlebih

dahulu dengan menggunakan uap sebagai pemanas. Uap yang masuk ke

dalam deaerator, memecah aliran air menjadi serpihan-serpihan kecil yang

mengakibatkan gas-gas yang larut didalam air dipaksa keluar sehingga

konsentrasi oksigen dalam air turun.

Mekanisme proses deaerasi pada deaerator spray dapat diterangkan secara

garis besar yaitu sebagai berikut. Apabila uap masuk ke dalam deaerator

maka kontak antara uap dengan air yang masuk akan terjadi di zona

deaerasi pertama. Uap tersebut akan memecah air dan sekaligus

menghilangkan oksigen yang terkandung di dalam air dan uap yang masuk

ke dalam zona deaerasi kedua akan menghilangkan sisa-sisa oksigen.

(Anonim, 2011)

Gambar b. Deareator

(Sumber : http://www.taylorboiler.com/images/deaerator.jpg)

2. Deaerator Vakum

38

Mekanisme kerja deaerator vakum dapat dijelaskan karena gas-gas yang

terlarut dalam air dihilangkan dengan menggunakan ejaktor uap atau

dengan pompa vakum, untuk memperoleh vakum yang diperlukan.

Besarnya vakum tergantung pada suhu air, akan tetapi biasanya 730 mm

Hg.

Sistem deaerasi dengan menggunakan deaerator vakum dapat dikatakan

tidak seefesien deaerator uap, dan konsentrasi oksigen dalam air hanya

dapat diturunkan sampai kira-kira 0,2 ppm dan karbon dioksida berkisar

antara 2-10 ppm. Tergantung konsentrasi sebelum deaerasi.

Gambar c. Deareator

Vakum

(Gambar : Deaerator vakum)

3. Deaerator Tipe Tray

Pada deaerator tipe tray lebih memaksimalkan sekat-sekat (tray) sebagai

media untuk memperbesar ruang jatuh air sehingga molkul-molekul air

saling berpisah secara paksa satu dengan yang lainya, jadi tray pada

deaerator tipe ini adalah untuk memaksa molekul air untuk menyebar

sehingga mempermudah pelepasan udara.

39

Gambar: Deareator Tray

3. Sifat-Sifat

Deaerator ini bekerja berdasarkan sifat dari oksigen yang kelarutanya pada

air akan berkurang dengan adanya kenaikan suhu.

Deaerator berfungsi sebagai pemanas yang pada umumnya dengan cara

kontak langsung dan fungsi penyimpanan air umpan boiler. Tangki

penyimpanan air umpan berbentuk silinder dengan ujung-ujungnya berbentuk

hemispherical. Tangki penyimpanan ini biasanya didesain dengan kapasitas

setara dengan lima menit maksimum “feed water flow”. Kapasitas ini

berdasarkan pada level normal pada tangki tersebut. Air umpan dari

Deaerator dikumpulkan pada ”sprouts” dan dialirkan pada kedua sisi vessel.

Kemudian air mengalir ke bagian “suction feed water pump”. Konstruksi

deaerator terdiri dari “deaerator-dome” dan “Feedwater tank” yang secara

detail konstruksinya tergantung dari desain masing-masing fabrikator.

Penempatan Deaerator berada pada elevasi diatas pompa umpan boiler

(Boiler Feed Pump).

(Anonim, 2012).

Untuk menunjang operasi dari deaerator, maka pada dearator tersebut perlu

diperlengkapi dengan:

a. Vent Condensor

40

Condensor ini berfungsi untuk mengkondensasi gas-gas serta

mengumpulkan gas-gas tersebut sebelum di keluarkan ke atmosfir.

Bagian dari vent kondensor terbuat dari bahan stainles steel. Gas-gas

yang sudah terpisahkan dari air akan keluar ke atmosfir melalui jalur

vent. Katup di dalam jalur ini harus dibuka sedikit sehingga pengeluaran

gas dapat dilakukan secara kontinyu. Tanda-tanda pengeluaran gas

tersebut dapat dilihat dengan keluarnya asap dari jalur vent.

b. Tray (sekat-sekat)

Tray yang terdapat pada deaerator berfungsi sebagai media pemanas,

tempat saringan, dan juga tempat memperluas ruangan untuk kondensasi

uap.

c. Liquid Level Gauge (gelas penduga)

Gelas penduga digunakan untuk mengetahui tinggi rendahnya permukaan

air yang ada di dalam tangki deaerator. Prinsip kerja alat ini adalah

dengan bejana berhubungan. Garis tengah kira-kira 20 mm dan

panjangnya 300 mm. Kedua gagang dan peralatan terbuat dari tembaga

serta dilengkapi dengan katup (pada kedua ujungnya). Gelas penduga ini

juga dilengkapi dengan kran dan bola pemeriksa.

d. Termometer

Termometer ditempatkan pada storage tank dari deaerator. Temperatur

pada storage tangk tersebut akan bersesuaian dengan tekanan operasi dari

uap. Jika dibutuhkan termometer juga dapat ditambahkan pada jalur

pemasukan uap. Di dalam keadaan ini, pada kedua termometer ini akan

terbaca temperatur dengan perbandingan yang tetap.

(Anonim, 2011 )

4. Prinsip Kerja

Deaerator terdiri dari dua drum dimana drum yang lebih kecil merupakan

tempat pemanasan pendahuluan yang berfungsi membuang gas-gas dari

bahan air ketel sedangkan drum yang lebih besar merupakan tempat

penampungan bahan air ketel yang jatuh dalam drum yang lebih kecil di

atasnya. Pada drum yang lebih kecil terdapat spray nozle yang berfungsi

41

untuk menyemprotkan bahan air ketel menjadi butiran-butiran halus agar

proses pemanasan dan pembuangan gas-gas dari bahan air ketel lebih

sempurna. Selain itu pada drum yang lebih kecil disediakan satu saluran vent

agar gas-gas dapat terbuang (bersama steam) ke atmosfir.

Unsur utama dalam menentukan keberhasilan dari proses ini adalah kontak

fisik antara bahan air ketel dengan panas yang diberikan oleh uap.

Deaerator pada prinsipnya hampir sama dengan heater yang lainnya yakni

juga berfungsi untuk pemanasan temperatur feedwater, akan tetapi berbeda

dalam hal prosesnya. Proses perpindahan panas yang terjadi didalam heater

adalah perpindahan panas secara tidak langsung. Air dipanaskan oleh steam

yang mengalir pada tube-tube yang ada didalam heater. Sedangkan pada

deaerator, perpindahan panas terjadi akibat dari kontak langsung antara steam

dan feedwater.

(Anionim, 2011)

42

III. KESIMPULAN

1. Unit Utilitas merupakan unit penunjang bagi unit-unit yang lain dalam suatu

pabrik atau sarana penunjang untuk menjalankan suatu pabrik dari tahap awal

sampai produk akhir.

2. Terdapat bermacam-macam alat terutama alat pemisah pada unit utilitas untuk

menghasilkan bahan baku yang diingikan.

3. Resin penukar ion adalah suatu bahan padat yang memiliki bagian (ion positif

atau negatif) tertentu yang bisa dilepas dan ditukar dengan bahan kimia lain

dari luar.

4. Koagulasi merupakan salah satu sifat dari koloid. Partikel-partikel suatu

koloid dapat mengalami penggumpalan membentuk zat semi-padat.

5. Deaerator adalah peralatan yang digunakan untuk mengurangi kandungan gas

terutama untuk membatasi kandungan oksigen dalam air selama proses

pembuatan uap dan pembangkitan listrik.

43

6. Jenis-jenis Deaerator yang sering dijumpai : deaerator tipe spray , deaerator

vakum dan deaerator tipe tray .

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. Utilitas/ Utility. http://cahayacinta7.blogspot.com/2011/02/utilitas-

utility.html diakses pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 13.24 WIB.

Metcalf dan Eddy. 1979. Wastewater Engineering Treatment, Disposa, and Reuse.

(2 nd. Edition). New York ; McGraw-Hill Book Company, Inc.

Radiman. 2008. Pemisahan Udara. http://radiman.wordpress.com/2008/08/13/

pemisahan-udara/ diakses pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 13.20 WIB.

Rahardi, J.B. 2011. Pengolahan Limbah. Bahan Kuliah TSAL.

44

Sumada, Ketut. 2012. Pengolahan Air Limbah Secara Kimia.

http://ketutsumada.blogspot.com/2012/04/pengolahan-air-limbah-secara-

kimia.html diakses pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 13.16 WIB.

Wilda Prima Puspita. 2013. Belajar Merancang Pabrik Kimia (Bagian II):

Menghitung Kapasitas Produksi serta Memilih Sistem Proses dan

Sistem Pemroses. https://mizzpurple20.wordpress.com/2013/02/14/

belajar-merancang-pabrik-kimia-bagian-ii-menghitung-kapasitas-

produksi-serta-memilih-sistem-proses-dan-sistem-pemroses/ diakses

pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 13.26 WIB.

Anonim. 2011. Pengolahan Air. http://pengolahanairbaku.blogspot.com/2011/06/

proses-pengolahan-air-baku-menjadi-air.html diakses pada tanggal

1Maret 2013 pukul 13.33 WIB.

Anonim. 2011. Water Treatment. http://healthvermont.gov/enviro/water/water_

treatment.aspx diakses pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 13.34 WIB.

PT Pusri. 2010. Diagram Overall Pabrik PT Pusri http://www.pusri.co.id/

indexB0301.php diakses pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 13.30 WIB.

Anonim. 2012. http://infokelistrikan.blogspot.com/2012/09/fungsi-dan-klasifikasi -boiler.html diakses pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 15.46 WIB