Flokulasi

A. Defenisi dan Tujuan

Menurut kawamura (1991), flokulasi merupakan pengadukan lambat yang

mengiringi dispersi koagulan secara cepat melalui pengadukan cepat. Tujuannya

adalah mempercepat tumbukan yang menyebabkan terjadinya gumpalan partikel

koloid yang tidak stabil sehingga dapat diendapkan.

B. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Proses Flokulasi

Didalam mendesain sebuah unit proses flokulasi, maka berikut adalah faktor-

faktor yang harus diperhatikan sebagai bahan pertimbangan di awal proses, yaitu:

1. Kualitas air baku dan karakteristik flokulasi;

2. Proses pengolahan dan kualitas air hasil olahan yang ingin dicapai;

3. Kehilangan tekanan dan variasi debit;

4. Kondisi local seperti ketersediaan petugas di lapangan;

5. Biaya;

6. Fasilitas pengolahan yang ada;

7. Faktor-faktor lain yang mempengaruhinya.

C. Tipe dan Alternatif Proses Pemilihan

Proses flokulasi dapat dilakukan melalui pengadukan mekanis atau dengan baffle.

Berikut beberapa alternatif flokulasi yang dapat dipakai:

a. Pengadukan mekanis;

- Vertical shaft dengan turbin atau blade tipe propeller,

- Tipe paddle dengan horizontal atau vertical shaft,

- Unit pengolahan pabrikan seperti walking beam, floksilator, dan NU-

tret.

b. Baffle channels;

- Horizontal baffled channels

- Vertically baffled channels

c. Reactor clarifier proprietary system

d. Contact flocculation ( gravel packed filter)

e. Diffused air atau water jet agitation.

Montgomery (1985) menjelaskan bahwa tipe flokulator yang umum digunakan

adalah pengadukan mekanis. Flokulator dengan paddle digunakan untuk energy

pengadukan rendah hingga sedang. Sedangkan flokulator dengan propeller atu

turbin digunakan untuk energy pengadukan sedang hingga besar.

Pengadukan didalam flokulator direkomendasikan dengan menggunakan

pengaduk paddle shaft vertical karena dapat menghasilkan energy yang bervariasi

terhadap zona-zona flokulasi. Sedangkan bak flokulasi yang disarankan adalah

rectangular karena dapat menghasilka pengadukan yang sempurna.

Gambar. Horizontal shaft flocculator

Pemilihan proses flokulasi harus berdasarkan pertimbangan criteria berikut:

- Tipe proses pengolahan, misalnya konvensional, filtrasi langsung,

softening, atau sludge conditioning.

- Kualitas air baku, misalnya kekeruhan, warna, dan temperature.

- Karakteristik flokulasi yang berhubungan dengan adanya reaksi

terhadap perubahan intensitas dan waktu pengadukan.

- Kondisi local,seperti badai, terbentuknya lapisan es, atau peningkatan

viskositas akibat kandungan minyak apada musim dingin yang

ekstrim.

- Headloss yang tersedia

- Bentuk dan kedalaman kolam

- Biaya awal dan OM

D. Pembahasan Alternatif Flokulasi

Ada berbagai cara yang digunakan untuk malakukan pengadukan lambat

(flokulasi) misalnya tangki dengan paddle yang digerakkan secara mekanis, atau

dengan flokulator pneumatic. Peralatan hidrolis yang digunakan adalah pipa,

baffle, channel, flokulator dengan batu kerikil dan tangki aliran spiral.

Perhitungan head loss dibuat dari prinsip-prinsip fluida. Banyak studi

menunjukkan bahwa efisiensi flokulasi berhubungan dengan nilai gradien

kecepatan, (G). Baru-baru ini Cleasby (1984) membuat analisa flokulasi teoritis

dan kebutuhan power pada aliran turbulen yang menyatakan bahwa G

berhubungan dengan (P/V)2/3 pada kondisi yang sama viskositas diabaikan dan

suhu tidak mempengaruhi.

Gambar. Baffled channels

Flokulator didesain untuk memiliki nilai Gtd dalam range 104 - 105. Nilai G

mempunyai range 10 - 60 s-1 dan waktu detensi dalam range 15 - 45 menit.

Pengadukan dengan tangki flokulator tunggal menyebabkan aliran hidrolis

mendekati kondisi tercampur. Namun, dianjurkan untuk menggunakan dua tangki

atau lebih untuk mengendapkan partikel. Penyediaan tangki dalam beberapa seri

menyebabkan nilai G meningkat dari satu kompartemen ke kompartemen

berikutnya. Waktu detensi total dari seluruh kompartemen harus masuk dalam

range yang ditetapkan. Unit-unit yang digunakan juga dapat dibuat paralel atau di

bypass jika sewaktu-waktu ada perbaikan.

Kecepatan air akan lebih kecil dari kecepatan paddle dengan faktor k karena

tarikan atau dorongan. Jika baffle (disebut stator) ditempatkan di sepanjang

dinding dengan arah persegi terhadap pergerakan air. Gesekan tergantung pada

kecepatan relatif, v adalah:

v=v p−v f=v p−kv p=v p (1−k )

Kecepatan paddle dengan jarak r dari lengan adalah

v p=2 π N60

×r

Persamaan untuk drag force adalah

FD=12

ρ CD Av2

dimana :

A = luas paddle

FD = drag force

CD = drag coefficient

Power input yang diteruskan ke air oleh elemen luas paddle adalah:

dP=dFD×v= 12

ρ×CD×v3× dA

dA = b dr dan substitusi dari persamaan-persamaan di atas adalah:

P= 1

2ρ CD b[2 π N

60(1−k )]3∫r i

ror3 dr

P=( 1,44 x 10−4 ) CD ρ b [N (1−k ) ]3 (r o4−r

i4 )

Biasanya terdapat lebih dari satu set paddle di tiap lengan. Persamaan di

atas diaplikasikan pada tiap paddle dan hasilnya adalah untuk menentukan

kebutuhan power. Parameter-parameter yang digunakan untuk flokulator paddle

adalah :

- Kecepatan peripheral paddle 0,09 – 0,9 m/dt.

- k = 0,25 tanpa stator dan 0 – 0,15 dengan stator.

- CD = 1,8 untuk blade datar.

Luas blade adalah 15 – 20 % dari luas penampang tangki (jika paddle

tersusun paralel terhadap aliran, gunakan 15 – 20 % luas penampang samping

tangki).

Kedalaman flokulator paddle tidak boleh lebih dari 5 m atau akan terjadi

aliran tak stabil dan freeboard 0,5 m. Ruang paddle, ukuran dan jumlah paddle

pada satu lengan paddle dapat divariasikan menurut nilai G yang tersedia.

Kecepatan motor harus disediakan untuk mengubah power input yang disesuaikan

dengan perubahan suhu, aliran rata-rata dan kualitas air. Kompartemen-

kompartemen pada flokulator paddle dipisahkan oleh suatu dinding baffle untuk

meratakan distribusi aliran.

E. Kriteria desain

Desain kriteria umum sebagai landasan dalam mendesain tanki flokulasi

berbentuk persegi panjang ( rectangular) adalah;

- Energi input : Gxt = 1 x 104 hingga 1 x 105

t dalam satuan detim ( rata-rata 5 x 104)

G = 10 – 70 s-1 ( rata-rata 30 s-1)

- Waktu detensi : 20 – 30 menit pada debit aliran harian maksimum

- Kedalaman air : 10 - 15 ft ( 3 – 4,5 m )

- Taraf flokulasi: dua hingga enam tingkatan ( biasanya 3 atau 4 tingkatan )