I. MODIFIKASI TEKNIK PENGOLAHAN AIR DENGAN SISTEM KOAGULASI– FLOKULASI

I.1. Masalah Kualitas Air Baku

Masalah kualitas air baku yang biasa dijumpai adalah : • Mengandung zat organik relatif tinggi• Warna / pewarna ( organik ; logam, relatif tinggi )• Mengandung warna : algae• Mengandung besi , mangan terlarut relatif tinggi• Mengandung deterjen• pH relatif rendah• Alkalinitas rendah • Turbidity /kekeruhan tinggi• Turbidity /kekeruhan rendah• Berbau • Mengandung logam• Mengandung kesadahan

I.1.1. Mengandung Zat Organik

Zat organik alami terlarut atau sintetis terkandung didalam air yang akan diolah dengan konsentrasi relative tinggi, sangat mempengaruhi proses koagulasi/flokulasi. Selain adsorpsi diatas permukaan zat padat yang menyebabkan efek stabilitas, juga terjadi pembentukan molekul kompleks dengan zat koagulan/flokulan yang menurunkan efisiensi koagulan/flokulan menyebabkan kebutuhan bahan koagulan/flokulan menjadi lebih besar. Hal yang sama berlaku untuk kandungan algae dalam air karena algae dikategorikan sebagi zat organik alami.Untuk zat organik yang mudah diproses secara biologis, misalnya zat pencemar dengan molekul berantai pendek sering kali tidak efisien untuk menghilangkan zat tersebut dengan metode koagulasi-flokulasi.

I.1.2. Warna / pewarna ( organik ; anorganik/logam ):

Warna berindikasi kepada senyawa organik, dimana zat organik bereaksi dengan koagulan, menyebabkan proses koagulasi terganggu selama zat organik tersbut berada di dalam air baku dan proses koagulasi semakin sukar tercapai. Pewarna yang biasa digunakan untuk tekstil/batik , cat dan lain – lain, adalah terbuat dari bahan organik atau anorganik ( logam ). Seperti halnya zat organik seperti dijelaskan di atas, pewarna yang terbuat dari zat anorganik pun akan mengganggu proses koagulasi.Ada beberapa zat anorganik yang sangat berpengaruh terhadap proses flokulasi dengan koagulan/flokulan yang dipakai secara umum, misalnya semua garam Al maupun Fe (III), termasuk logam – logam yang digunakan sebagai bahan pewarna. Logam – logam tersebut, secara kimiawi akan membentuk senyawa sebagai endapan hidroksida. Dengan demikian jangkauan pH optimum untuk pengendapan secara kimiawi dari hidroksida metal tersebut diperluas.Selain itu secara langsung dipengaruhi oleh konsentrasi CO2 atau kapasitas dapar (buffer) karena berpengaruh terhadap pH sebelum dan setelah koagulasi,

1

I.1.3. Kandungan Besi dan Mangan Terlarut

Besi dan Mangan dalam bentuk terlarut yang terkandung di dalam air baku, menyulitkan proses koagulasi – flokulasi, kadang – kadang jika jangkauan pH belum dipenuhi untuk merubah bentuk terlarut menjadi endapan (bentuk hidroksida), maka setelah koagulasi – flokulasi air hasil olahan akan tetap mengandung besi dan Mangan terlarut.

I.1.4. Mengandung Deterjen :

Deterjen yang terkandung didalam air baku seringkali tidak bisa dihilangkan dengan proses koagulasi – flokulasi secara langsung, tetapi penyisihan deterjen sebelum air diolah, yaitu Adsorpsi dengan karbon aktif sebagai adsorben.

I.1.5. pH

Nilai pH ekstrim baik tinggi maupun rendah, dapat berpengaruh terhadap koagulasi/flokulasi, karena setiap jenis koagulan yang digunakan untuk proses koagulasi mempunyai pH optimum masing – masing, sebagai berikut :

Untuk jenis koagulan dari garam Al3+ = 6 – 7,8, kecuali untuk air berwarna organik ( air gambut/asam humus/berwarna = < 6 untuk Kalimantan, riau <5)

Untuk garam Fe3+ = 4 – 9 (air gambut atau limbah industry >7)

Untuk garam Fe2+ = > 8,5. (presipitasi logam/penghilangan logam)

a. pH Rendah :

Air baku dengan pH rendah akan berpengaruh terhadap proses koagulasi, jadi pH air baku yang rendah harus dinaikkan terlebih dahulu untuk mencapai pH optimum pada proses koagulasi sesuai jenis koagulan yang digunakan. Untuk masalah air gambut kenaikkan pH harus dilakukan secara hati – hati supaya tidak terjadi kenaikkan pH yang melebihi pH yang diinginkan supaya proses koagulasi dapat berjalan dengan baik.

Selain itu pH air baku rendah ( < 4,5 ), berpengaruh terhadap proses flokulasi, karena air dengan pH < 4,5 tidak mengandung alkalinitas, dalam hal ini jika tidak ada alkalinitas, maka tidak terjadi pembentukan hidroksida, yang dibutuhkan untuk adsorpsi partikel – partikel terdestabilisasi yang merupakan salah satu mekanisme flokulasi.

b. pH Tinggi :

pH air baku terlalu tinggi juga akan menyulitkan proses koagulasi terutama jika

menggunakan garam Al3+ sebagai koagulan, kecuali jika dosis koagulan relatif besar akan berpengaruh terhadap turunnya pH dan selama batas pH optimum tidak dilampaui.

2

I.1.6. Alkalinitas :

Alkalinitas Alum sulfat dan Ferri sulfat berinteraksi dengan zat kimia pembentuk alkalinitas dalam air, membentuk senyawa aluminium atau ferri hidroksida, memulai proses koagulasi. Alkalinitas yang rendah membatasi reaksi ini dan menghasilkan koagulasi yang kurang baik. (membentuk hidroksida sebagai absorben yang mempunyai sifat mengabsorbsi)

1.1.7. Turbidity

a. Turbidity Tinggi :

Turbidity air baku relatif tinggi menyulitkan proses koagulasi – flokulasi, karena memerlukan perhatian khusus terhadap :1) Dosis → jika dosis koagulan tidak tepat ( terlalu kecil ), maka flok tidak akan

terbentukJika dosis koagulan terlalu tinggi, maka pH akan turun secara drastis dan jika pH berada dibawah pH optimum, tidak terjadi pembentukan flok yang baik.

2) Jenis koagulan → ada beberapa jenis koagulan yang tidak mampu mengolah air dengan kekeruhan tinggi. ( seperti mialnya dari pengalaman beberapa pengguna, pemakaian koagulan PAC akan lebih efisien dan efektip untuk digunakan mengolah air dengan kekeriuhan tinggi dibandingkan dengan koagulan Alum sulfat ).

3) Jenis koagulan pembantu ( coagulant aids ) → jenis koagulan pembantu harus tepat melalui Jar – test untuk membantu proses flokulasi, polimer organic dengan dosis 1 mg/l - limbah organic harus masuk ke sewerage (pengolahan limbah). Di Indonesia coagulant aid = flokulant

b. Turbidity Rendah :

Air baku dengan kekeruhan rendah akan mempengaruhi pembentukan flok (pada proses flokulasi), karena mekanisme flokulasi adalah adsorpsi dan tumbukan antar partikel, dimana air dengan turbidity rendah tidak banyak mengandung partikel koloid untuk saling bertumbukkan. Hindari penggunaan PAC, gunakan Alum sulfat. Terlalu banyak koagulan mengakibatkan endapan putih/butek. Gunakan zat pemberat (weighing agent)

1.1.8. Berbau :

Bau pada air adalah bau spesifik seperti bau tanah, bau amis (disebabkan logam besi), bau algae/rumput, dan bau yang dihasilkan oleh aktivitas mikroorganisme pada kondisi tertentu,

seperti bau hidrogrn sulfida H2S dihasilkan pada kondisi septik/anaerobik pada suatu badan

air. H2S dengan konsentrasi relatif tinggi akan sulit dihilangkan dengan proses koagulasi-flokulasi tanpa proses pendahuluan untuk menghilangkannya, seperti aerasi.Air danau menghilangkan bau dengan preklorinasi.

1.1.9. Mengandung Logam :

Logam / logam berat terlarut di dalam air baku tidak mampu diolah dengan proses koagulasi – flokualsi tanpa dilakukan konversi dari bentuk terlarut menjadi bentuk endapan (proses

3

presipitasi) yang terjadi pada pH relatif tinggi ( 8 – 13 ), sebelum dilakukan proses koagulasi – flokulasi. Karena ada kenaikkan pH menjadi lebih dari 8, maka koagulan yang digunakan harus yang

bekerja pada pH relatif tinggi, biasanya garam besi, contoh : FeSO4.7H2O, dimana pH optimum pada proses koagulasi > 8,5. Tidak boleh kelebihan, menggakibatkan air berwarna kuning. Biasanya berasal dari air daerah pertambangan dan hasil keluaran elektroplatting.

1.1.10. Mengandung Kesadahan :

Air yang mengandung kesadahan non karbonat (terutama yang mengandung ion Cl– ) sulit dihilangkan dengan proses koagulasi – flokulasi.

1.2. Alternatif Penanggulangan Masalah :

Alternatif penanggulangan masalah kualitas air baku bisa berupa : • Modifikasi / penambahan proses • Modifikasi / penambahan unit IPAL• Penambahan zat kimia / bahan pendukung• Merubah kondisi operasi • Pengolahan lanjutan ( Advanced treatment )

1.2.1. Masalah Zat Organik (termasuk Bau, Warna alami, warna anorganik dan deterjen)

Reaksi dari zat humus dengan bahan kimia koagulan/flokulan bisa dimanfaatkan untuk menuju kepada suatu proses presipitasi dalam kondisi pH yang sedikit asam dengan cara itu zat humus dan lain-lainnya bisa dihilangkan dari air. Efisiensi teknologi ini bisa sangat besar sehingga dapat mengurangi secara signifikan (berarti) beban untuk pengolahan berikutnya.Ada beberapa zat organik misalnya asam sulfonik atau beberapa macam zat hidro karbon aromatik yang terklorinasi, hidrogen organik polisiklik dan beberapa senyawa yang dapat membentuk senyawa kompleks yang bisa dihilangkan dengan proses koagulasi-flokulasi dengan hasil yang sangat berbeda dan bisa juga dipadukan dengan pengendapan/persipitasi atau penyerapan (adsorpsi) atas beberapa partikel yang terbentuk pada proses pengendapan. Cara penghilangan zat organik lainnya termasuk bau, deterjen, warna organik/alami, warna anorganik/logam bisa dilakukan dengan proses adsorpsi dengan menggunakan adsorben karbon aktif dengan waktu kontak yang cukup, dilakukan sebelum proses koagulasi – flokulasi. Cara lain dengan proses Pra – Khlorinasi ( Pre – Chlorination ) dengan waktu kontak yang cukup/memadai, dilakukan sebelum proses Koagulasi – flokulasi.

1.2.2. Masalah Kandungan Besi dan Mangan terlarutLakukan proses oksidasi untuk merubah bentuk Besi dan Mangan terlarut menjadi bentuk endapan/dispersi halus, sebelum proses koagulasi – flokulasi.

Oksidator yang biasa digunakan adalah :

1. O2 → dengan cara Aerasi ( efektif untuk mengoksidasi Besi )

4

2. O3 → untuk Mangan

3. KMnO4 → untuk Besi dan Mangan4. Gas Khlor/Kaporit/Sodium hipokhlorit ( efektif untuk Besi )

5. ClO2 → untuk Mangan

1.2.3. Masalah pH dan atau Alkalinitas Rendah

Perlu menaikan pH dan penambahan alkalinitas ke dalam air, melalui penambahan bahan

kimia alkali/basa ( kapur , CaO atau soda abu, Na2CO3 )

1.2.4. Masalah Turbidity

a. Turbidity Rendah :

Zat pemberat 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.

Contoh zat pemberat adalah :1) Tanah liat2) Bentonit3) Kaolin4) Lumpur/sedimen dari sumber yang sama dengan air baku

5) Karbon aktif disamping sebagai adsorben juga dapat dianggap sebagai zat pemberat. Zat ini digunakan pada pengolahan air berwarna disamping untuk mengadsorpsi warna juga dapat menambah partikel-partikel suspensi untuk tumbukan antar partikel.

b. Turbidity Tinggi :

Untuk mengatasi turbidity air baku relatif tinggi dan turbidity disebabkan oleh partikel diskrit, maka untuk mengurangi turbidity harus dibangun unit Pra – Sedimentasi. Jika turbidity disebabkan oleh partikel – partikel koloid dengan diameter relatif kecil, tidak dapat diendapkan secara gravitasi dengan mudah, maka lakukan proses mikro – koagulasi, dengan cara membubuhkan koagulan dengan dosis relatif kecil kedalam air baku sebelum masuk unit pra–sedimentasi. Jika kedua – duanya tidak dapat dilakukan, maka untuk mendapatkan koagulasi – flokulasi dengan hasil yang bisa diharapkan, jalankan IPA dengan menurunkan debit / kapasitas IPA sampai IPA mampu mengolah air dengan kualitas air hasil olahan memenuhi persyaratan yang ditetapkan.

1.2.5. Masalah Kandungan Logam

5

Logam terlarut harus dikonversikan menjadi bentuk tidak larut/endapan dengan cara proses presipitasi dengan menaikkan pH sampai nilai dimana logam bisa mengendap ( pH = 9 – 13 ). Setelah itu baru dilakukan penambahan koagulan ( Ferro Sulfat ) karena pH optimum untuk koagulan Ferro Sulfat adalah > 8,5. Atau dapat juga dilakukan penambahan coagulant aid dengan catatan semua logam sudah sempurna mengendap, jadi penambahan coagulant aids hanya bertujuan untuk memperbesar flok. ( proses Flokulasi ).

1.2.6. Masalah Kesadahan :

Senyawa pembentuk kesadahan dihilangkan dengan menggunakan Proses Kapur – Soda

dengan cara penambahan bahan kimia pelunak yaitu kapur hidrat, Ca(OH)2 atau kapur, CaO

untuk menghilangkan kesadahan Karbonat dan penambahan soda abu, Na2CO3. atau soda kostik, NaOH untuk menghilangkan kesadahan Non karbonat. Semua senyawa pembentuk kesadahan dikonversikan menjadi endapan. Proses ini menyertai proses flokulasi sehingga partikel/endapan tumbuh menjadi partikel dengan ukuran lebih besar.

6