Laboratorium Teknologi Pengolahan Air

Laboratorium Teknologi Pengolahan Air

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori

Air bersih adalah air yang memenuhi persyaratanuntuk pengairan sawah, untuk treatmen air minum dan untuk treatmen air sanitasi. Persyaratan ditinjau dari persyaratan kandungan kimia, fisika dan biologis.

Pengertian Air Bersih:1. Secara umum: Air yang aman dan sehat yang bisa dikonsumsi manusia.2. Secara fisik : Tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa.3. Secara kimia:

a.PH netral (bukan asam/basa)

b.Tidak mengandung racun dan logam berat berbahaya.

c.Parameter-parameter seperti BOD, COD,DO, TS,TSS dan konduktivitas memenuhi aturan pemerintah setempat (http://www.scribd.com/doc/14144746/Pencemaran.doc).Seperti halnya dengan sistem pengolahan air untuk minum yang mempunyai tujuan tertentu akan menyangkut sejumlah proses yang sederhana sampai proses yang agak rumit. Sekali pengolahannya menyangkut proses kimia, fisika dan kadang-kadang digunakan pengolahan thermis atau biologis (Subyakto,1997).Untuk keperluan industri, adanya kontaminasi kontaminasi dalam air merupakan faktor yang harus diperhatikan, karena hal tersebut dapat menimbulkan masalah yang serius, seperti terbentuknya endapan, korosi pada logam-logam, kerusakan pada struktur kayu menara pendingin, membentuk buih pada pembangkit uap maupun adanya endapan karena aktifitas mikrobiologis(Subyakto,1997).Berikut ini adalah beberapa masalah yang terdapat dalam air yang dipakai dalam industri :

1. Kekeruhan dan warna

Agar mudah mengenali rupa air yang layak dikonsumsi. Kekeruhan dan warna adalah bentuk cemaran yang paling mudah dikenali dalam air.

2. Bau

Demikian juga bau, setiap ada tanda-tanda bau dari air, pasti adalah bentuk cemaran akan kemurnian air. Karena air yang tidak tercemar sama sekali tidak berbau.

3. Rasa

Rasa adalah rasa yang terasa di kulit ataupun rasa pada lidah. Air yang tidak tercemar tidak memberikan sensasi rasa baik pada kulit maupun lidah.

(http://www.scribd.com/mahpuzih/d/55144349-Air-Minum-Anda-Free)

4. Kesadahan

Kesadahan merupakan jumlahan semua kation kation polyvalen (mg/l CaCO3). Di lapangan merupakan jumlah ion ion Kalsium, dan ion ion Magnesium, merupakan kation kation dominan dalam air. Kesadahan dalam air dapat disebabkan oleh ion-ion Ca2+dan Mg2+, juga oleh ion Mn2+, Fe2+ dan semua kation yang bermuatan dua positif (divalent). Air yang kesadahannya tinggi biasanya terdapat pada air tanah di daerah yang bersifat kapur, darimana Ca2+dan Mg2+ berasal. Pengukuran biasanya dilakukan secara volumetric menggunakan reagent EDTA. Berikut ini adalah macam-macam jenis kesadahan :

a. Kesadahan magnesium : Kesadahan yang tersisa setelah pengendapan kalsium dengan ammonium oksalat.

b. Kesadahan karbonat : Jumlah kadar ion kalsium dan magesium yang sama besarnya dengan jumlah kadar bikarbonat dan karbonat dinyatakan dalam satuan yang sama.

c. Kesadahan kalsium : Biasanya dihitung berdasarkan titrasi dengan EDTA.

d. Kesadahan non - karbonat : Selisih antara kesadahan (total) dengan kesadahan karbonat. Kesadahan ini menunjukkan besar ion kalsium dan magnesium yang berasosiasi dengan anion sulfat, klorida dan nitrat.

e. Kesadahan tetap : Kesadahan yang tersisa setelah air dipanasidalam waktu yang lama.

f. Kesadahan sementara : Selisih antara kesadahan total dengan kesadahan tetap. Bikarbonat dalam kadar tinggi akan terurai menjadi karbonat dan bersama dengan ion Ca mengendap sebagai CaCO3.

Tabel II.1.1 Klasifikasi air berdasarkan derajat kesadahannyaMg/l CaCO3Derajat kesadahan

0 75

75 100

150-300

>300Lunak (Soft)

Cukupsadah (Moderately hard)

Sadah (Hard)

Sangatsadah (Very hard)

(Subyakto,1997).Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan,sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untukmenyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem.

Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan. Dua sumber air umpan adalah: (1) Kondensat atau steam yangmengembun yang kembali dari proses dan (2) Air make-up (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas buang(Peralatan Energi Panas : Boiler dan Pemanasan Fluida Termis).

Gambar II.1.1 Skema Pengolahan Air Industri

Air yang telah mengalami penjernihan, ditampung pada bak penampung untuk selanjutnya didistribusikan untuk berbagai keperluan dengan kualitas/ syarat yang tertentu. Untuk aktivitas industri, air bersih tersebut pada umumnya dibagi dalam :

Air sanitasi

Air proses

Air pendingin

Air umpan boiler

E. Proses Pelunakan (softening)

Dari empat penggunaan air dalam industri, air pendingin dan air umpan boiler paling dominan penggunaanya serta membutuhkan persyaratan yang lebih khusus, terutama bebas dari zat- zat penyebab kerak dan korosi, yaitu :

Kesadahan air

Satuan Hardness

Untuk menyatakan kesadahan air ada beberapa macam yaitu :

a. ppm CaCO3b. german degree of hardness (Do)

c. french degree of hardness (Fo)

d. WHO degree of hardness

Untuk Indonesia biasanya dipakai satuan kesadahan

ppm CaCO3 atau Do dimana

1 Do = 10 ppm CaO

Untuk menurunkan tingkat kesadahan, dilakukan proses yang dikenal sebagai proses pelunakan" atau softening.

Untuk proses pelunakan air dapat dilakukan secara :

External water softening

Yaitu proses pelunakan air yang dilakukan di luar sistem dimana air tersebut dipakai. Ada beberapacaradariexternal water softening yaitu cold process softening by chemicals, hot process softening by chemicals, ion exchange.

Internal water softening

Yaitu proses pelunakan air yang dilakukan di luar sistem dimana air tersebut dipakai dalam suatu proses industri ( Agung Subiyakto,1997).

Pengertian Boiler

Boiler merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menghasilkan steam (uap) dalam berbagai keperluan. Air di dalam boiler dipanaskan oleh panas dari hasil pembakaran bahan bakar (sumberpanaslainnya) sehingga terjadi perpindahan panas dari sumber panas tersebut ke air yang mengakibatkan air tersebutmenjadipanasatauberubahwujudmenjadi uap.Air yang lebih panas memiliki berat jenis yang lebih rendah dibanding dengan air yang lebih dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis air di dalam boiler. Air yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan naik, dan sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih tinggi akan turun ke dasar (Djokosetyardjo,1990).Sistem boiler terdiridari:sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam.Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrolproduksi steam dalam boiler

Beberapajenisketeluap

Ketel uap diklasifikasikan menjadi tiga golongan utama :

a. Ketel Ketel Lorong Api dan Ketel Ketel Pipa Api

Yaitu ketel ketel api dan gas asap yang digunakan untuk memanasi air dan uap, akan melalui silinder api, lorong-lorong api dan pipa-pipa atau pun tabung-tabung api (fire cilinder, fire duct, fire pipes and fire tubes), yang di bagian luarnya terdapat air atau uap. Berdasarkan tekanan kerjanya, ketel pipa api dapat dibagi menjadi 2 yaitu low pressure yang mempunyai tekanan 2-16 kg/cm2 dan medium pressure yang mempunyai tekanan 17-30 kg/cm2. Jadi tergolong ketel ketel untuk tekanan rendah.

Gambar II.1.2 Ketel Pipa Apib.Ketel Ketel Pipa Air yang Biasa

Yaitu ketel ketel air atau uap di dalam pipa-pipa atau tabung-tabung, yang dipanasi oleh api atau asap di bagian luarnya. Berdasarkan tekanan kerjanya ketel ketel pipa air ini dapat dibagi menjadi 2 yaituhigh pressure yang mempunyai tekanan 31-140 kg/cm2dansuper high pressure 141-225 kg/cm2. Dengan produksi uap mencapai 1000 ton uap setiap jamnya. Jenis-jenis ketel ini mempunyai efisiensi total yang lebih besar dari ketel ketel pipa api. Yang termasuk dalam golongan ketel ketel pipa air biasa ialah:

Ketel Bagian (Section ketel) dan beberapa variannya

Ketel Yarrow danketel ketel berpipa terjal serta beberapa variannya

Ketel D (D-ketel) atauketeldengandua drum

KetelPancaran dan beberapavariannya.

Gambar II.1.3 Ketel Pipa Airc. Ketel ketelpipa air denganperencanaankhusus

Ketel ketel pipa air jenis ini direncanakan dengan berbagai maksud, antara lain:

Digunakan untuk tekanan tekanan tinggi dan tekanan super kritis, melebihi 226 kg/cm2 Untuk dapat menggunakan bahan bakar nuklir Untuk dapat menggunakan air dengan kualitas agak rendah Untuk memperbesar beban tungku ketel atau untuk memperbesar angka perpindahan panasnya(http://kampongpergam.wordpress.com/). Teknik Pengolahan Air Ketel

Air ketel dijaga pada spesifikasi tertentu dengan beberapa teknik, antara lain :

1. External Treatment (perawatan luar) untuk pemindahan impurities dari air baku

External Treatment pada air umpan dalam lingkup injeksi secara normal bertujuan untuk :

Memindahkan beberapa partikel dengan koagulasi, sedimentasi, dan filtrasi,

Memindahkan minyak dari air baku, mengkondensasikan, dan mendaur-ulang air dengan coil separator. Kemudian diikuti filter yang dilakukan secara bersamasama dengan penambahan koagulankoagulan kimia dan filter aid yang biasanya membutuhkan blowdown dan cleaning (pembersihan) ketel secara sempurna,

Memindahkan kontaminankontaminan terlarut pada air umpan dengan softening (pelunakan), adsorpsi silica, pertukaran ion, dan deaerasi atau deaktivasi.

Macam-macam External Treatmenta. Pengolahan air baku dan air umpan boiler

1) Koagulasi

Menghilangkan padatan halus & padatan terlarut denganpenambahankoagulan yang berfungsi mengikat padatan halus menjadi kasar dan dapat diendapkan secara gravitasi.

2) Flokulasi

Menghilangkanpadatanhalusdanpadatanterlarutdenganpenambahanflokulant yang berfungsimengikatpadatanhalusmenjadibentukflokdandapatdiendapkansecaragravitasi.3) Penyaringan

Memisahkanpadatan yang belumterpisahkandaripengendapangravitasihasil proses koagulasi&flokulasi.4) Pengolahan air dengan ion exchange

Ion exchange

Memisahkan padatan yang belum terpisahkan dari pengendapan gravitasi hasil proses koagulasi & flokulasi.

Softener

Pemisahan ion-ion Ca2+& Mg2+ sbg komponen pembentuk kerak, dengan menggunakan CER-Na form.

Softener dan Dealkalisasi

Menghilangkan komponen hardness dan bikarbonat sbg komponen M-Alkalinity, menghasilkan H2CO3, HCl H2SO4 yang diproses di deaerator menjadi gas CO2.

Demineralisasi

Merupakan suatu proses untuk mengurangi zat padat terlarut dengan proses pertukaran ion (ion exchange). Ada 2 jenis resin yang dipakai yaitu kation dan anion.5) Penggolahan air baku dengan Deaerator

Deaerator Pemanasan

Menghilangkan O2 terlarut dengan pemanasan 105120 oC hingga konsentrasi 0.007 ppm.

Deaerator Vakum

Menghilangkan O terlarut dengan pemvakuman hingga konsentrasi 0.1-0.3 ppm.

b. Pengolahan air kondensat

1) Filtrasi kondensat

Untuk menghilangkan SS dari produk korosi.

2) Demineralisasi kondensat

Untuk menghilangkan SS