Pengantar Pengolahan Air Bersih Compatibility Mode

8/14/2019 Pengantar Pengolahan Air Bersih Compatibility Mode

1/72

PENGANTAR

PENGOLAHAN AIR

TL 4001 Rekayasa Lingkungan 2009Program Studi Teknik Lingkungan ITB


2/72


3/72

Air Kebutuhan Utama Manusia

Bagi manusia, air munum adalah salah satu kebutuhan utama,untuk kebutuhan: minum, mandi, cuci, dsb

jernih

tidak berwarna

tidak berbau

tidak berasa

tidak mengandung kuman dan zat-zat yang berbahaya

Tujuannya adalah: mencegah terjadinya serta meluasnya penyakit

bawaan air (water-borne-diseases) Di negara maju standar air minum sudah sangat tinggi, sehingga

tersedia air yang siap minum dimana saja (potable water). Sedangdi Indonesia, kualitas air minum yang memenuhi syarat belum dapat

tercapai, sehingga sistem penyediaan air minum yang disediakanoleh PDAM baru disebut air bersih bukan air minum.


4/72

Konservasi Sumber Daya Air

Pemakaian air bersih penduduk perkotaan di Indonesia :

Pelayanan Secara Langsung : 100-200 liter/orang/hari

e ayanan engan eran umum : - ter orang ar

Beberapa kota di dunia (liter/orang/hari) tahun 1974-1975 :

San Fransisco :1457 Wina : 317

Amsterdam : 215

London : 286 Tokyo : 444

Paris : 320

Ankara : 180


5/72

Pemakaian Bandung Denpasar USA Jepang

Minum 0,6 13,3 0,4 0,6

Konservasi Sumber Daya Air(3)Penggunaan Air Minum liter/orang/hari

Masak 1,4 13,3 1,9 4,0

Cuci alat dapur 13,0 7,8 1,2 2,4

Buang air besar 8,0 8,1 12,3 18,0

Buang air kecil 6,0 8,1 30,9 12,0Cuci tangan - - 7,7 12,0

Pembersihan rumah 2,0 3,6 3,0 6,0

Mandi 36,0 45,5 30,6 30,0

Cuci pakaian 11,0 8,0 5,1 9,0

Menyiram tanaman 4,0 6,6 - -

Mencuci kendaraan 1,0 2,9 - -

Wudhu/ibadah 17,0 1,4 - -

Lain-lain - 2,8 6,9 6,0


6/72


7/72


8/72


9/72


10/72


11/72

Distribusi Pemakaian Air Domestik

(USA)

Shower

(5-22%)

(12-20%)

Faucet(12-18%)ToiletFlushing

(23-31%)

Bath(1-3%)

10

20

30

40

50

60

70

Deb

it(L/o.hari)

Tanpa Konservasi AirDengan Konservasi Air

16% 30%

50%

52%

Clothes

washing(12-28%)

Dishwashing

(1-2%)Other

Domestic

(0-9%)

Metcalf & Eddy (2004)

0Shower Bath Faucet Dishwashing Clothes

washing

Other

Domestic

Toilet

Flushing

Leakage

Penggunaan

30%


12/72

Kristal Air

Sumber : www.orgsites.com(diakses 17 Februari 2009)


13/72

Kriteria dan Standar Kriteria dan standar kualitas air didasarkan atas :

Kesehatan : logam dan logam berat, anorganik (nitrit), zatorganik

Estetika : bau, rasa, warna Teknis : the best technology available atau best practical

technology

Toksisitas : efek racun

Polusi : mencegah teremisinya pencemar ke lingkungan

Ekonomi : kerugian-kerugian ekonomi

(air baku) dan air minum sehingga tidak akan menimbulkan dampaknegatif terhadap kesehatan manusia :

Standar sumber air minum (air baku) : PP 82/2001

Standar air minum : Keputusan Menkes No. 907/2002


14/72

Parameter Unit Drinking Water StandardPP 32Class 1

PP 20Cat. A

PERMENKES WHO US EPA Australia Canada EEC

Physical

Temperature C Dev.3 Dev.4 Dev.5 *

Dissolved Solid mg/L 1000 1000 1000 1000 500 * 500 *

Supended Solid mg/L 50 *

Drinking Water Standard

Inorganic Chemistry

pH (range) mg/L 6 s.d 96.5 s.d

8.56.5 s.d

8.5 < 8.06.5 s.d

8.5 *6.5 s.d

8.5 *

BOD mg/L 2

COD mg/L 10

DO (minimum value) mg/L 6 *

Total Phosphate as P mg/L 0.2

Aluminum mg/L 0.2 0.2 0.2 * * 0.2Arsenic mg/L 0.05 0.05 0.05 0.01 0.05 0.007 0.025 0.01

Barium mg/L 1 1 1 0.7 2 0.7 1 *

Boron mg/L 1 0.3 * 0.3 5 1

Cadmium mg/L 0.01 0.005 0.005 0.003 0.005 0.002 0.005 0.005

Chromium (VI) mg/L 0.05 0.05 0.05 0.05 0.1 0.05 0.05 0.05

Chloride mg/L 600 250 0.005 250 250 * 250 250

Free Chlorine mg/L 0.03 5 * * * *CaCO3 - Hardness mg/L 500 *

Cobalt mg/L 0.2

Copper mg/L 0.02 1 1 1 1 2 1 2

Cyanide mg/L 0.02 0.1 0.1 0.07 0.2 0.08 0.2 0.05

Flouride mg/L 0.5 0.5 1.5 1.5 4 1.5 1.5 1.5

Iron mg/L 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 * 0.3 0.2

Lead mg/L 0.03 0.05 0.05 0.01 0.015 0.01 0.01 0.01Manganese mg/L 0.1 0.1 0.1 0.1 0.05 0.5 0.05 0.05

Mercury mg/L 0.001 0.001 0.001 0.001 0.002 0.001 0.001 0.001

Nickel mg/L 0.02 0.1 0.02 * 0.02


15/72

Parameter Unit Drinking Water Standard

PP 32Class 1

PP 20Cat. A

PERMENKES WHO US EPA Australia Canada EEC

PhysicalNH3-N mg/L 0.5 1.5 * * * 0.5

Nitrate as N mg/L 10 10 50 10 50 10 50

Nitrite as N mg/L 0.06 1 10 3 1 3 3.2 0.5

Selenium mg/L 0.01 0.01 0.01 0.01 0.05 0.01 0.01 0.01

Sodium mg/L 200 200 * ** 200 200

Sul hate m /L 400 400 400 500

Sulphur as H2S mg/L 0.002 0.05 0.05Zinc mg/L 0.05 5 5 3 5 * 5 *

Microbiology

Fecal coliformcount/10

0 mL 100 0 0 0 * 0 * *

Total Coliformcount/10

0 mL 1000 3 0 0 * 0 10 *

RadioactivityGross-A Bq/L 0.1 0.1 0.1 0.1 15 pCi/L 0.1 * *

Gross-B Bq/L 1 1 1 1 * 0.5 * *

Organic Chemistry

Aldrin/Dieldrin g/L 17 0.7 0.7 0.03 * 0.3 0.7 *

BHC /L 210 0

Chlordane g/L 3 3 3 0.2 2 1 * *

DDT g/L 2 30 30 2 * 20 3 *Detergent as MBS g/L 200 500 0.05

Endrin g/L 1 * 2 0.2 *

Fat and Grease g/L 1000

Phenol Compound asPhenol g/L 1

Heptachlore and

Heptachlore epoxide g/L 18 3 3 0.06 0.6 0.3 6 *Lindane g/L 56 4 2 0.2 20 4 *

Methoxychlore g/L 35 30 30 20 4 300 900 *

Toxaphene g/L 5 * 3 * *


16/72

Parameter Fisik Air

-3

Koloid (10-6 mm - 10-3 mm)

Turbiditas (absorbed/scattered)

Warna (dissolved solid,


17/72

Parameter Kimia Air

Major constituents (1-1000 mg/L): Sodium,

calcium, magnesium, bicarbonate, sulfate,

chlorideSecondary constituens (0.01-10 mg/L): iron,

s ron um, po ass um, car ona e, n ra e,flouride, boron, silica


18/72

Parameter Kimia Air (2)

bereaksi dengan ion hidrogen

Sumber: bikarbonat (HCO3-), karbonat (CO3

2-)

hidroksida (OH-), HSiO3- ,H2BO3-, dll.

Kesadahan (Hardness) : konsentrasi kation

logam dalam larutan.Dalam kondisi supersaturasi (sangat jenuh) akan

bereaksi dengan anion membentuk endapan


19/72

Parameter Kimia Air (3)

Logam karsinogenik

Zat organikBOD (Biochemical Oxygen Demand): jumlah

oksigen yang digunakan oleh mikroba untuk

Nutrien (untuk pertumbuhan): karbon,nitrogen, fosfor


20/72

Parameter Biologi Air

Patogen

Bakteri kolera (bakteri Vibrio comma), tifus

(bakteri Salmonella thyposa),

Virus diare, meningitis, hepatitis

Protozoa (hewan tingkat terendah)Helminth (parasitic worms)

rotavirus Vibrio comma


21/72

Proses Alamiah Air

Filtrasi

Transfer gasSolubilitas/kelarutan

Transfer panas


22/72

Proses Alamiah Air (2)

Proses biokimia proses metabolik

Mikroorganisma di airBakteri

Alga

Lainnya (rotifers, crustacea)


23/72

PENGOLAHAN AIR


24/72

Kriteria air minum : Kualitas : memenuhi persyaratan agar berfungsi

secara baik dalam penggunanya Kuantitas : memenuhi kebutuhan agar jumlahnya

cukup sesuai kebutuhan

ont nu tas : terse a an ter ang au set ap saat Kualitas :

Kualitas fisik : bau, rasa, warna, suhu dan kekeruhan Kualitas kimiawi :

Anorganik : ditoleransi hingga batas-batas tertentu,terutama dampaknya terhadap kesehatan. Contohmaksimum konsentrasi Cu = 1 m /l Zn = 5 m /l

Organik : dibatasi karena dapat bersifat toksik(baik karsinogen, maupun npn-karsigen), sepertisenyawa aktif pembentukan pestisida dll

Kualitas biologi : indikator pencemaran air oleh

aktivitas domestik, contoh : bakteri eschericia coli Kualitas radioaktif : bebasdari zat radioaktif


25/72

Syarat Sumber Air Syarat sumber air, terpenuhi :

Kuantitas : jumlah Kualitas : mutu Kontinuitas : ketersediaan air

Sumber-sumber air : Air hujan : Kurang mineral, Tergantung musim Air tanah :

Dangkal : kuantitas terbatas, kualitas tergantung air

permukaan, kontinuitas tergantung infiltrasi Dalam : kuantitas relatif cukup, kualitas cukup baik, namun

kontinuitas tidak terjamin, ,

tentu terjamin Air permukaan : Sungai : kuantitas dapat diandalkan, namun kualitasnya

sedang-buruk, kontinuitas membutuhkan studi hidrologi

Danau Laut : membutuhkan teknologi tinggi


26/72


27/72

Jenis Pengolahan Air Bersih Jenis pengolahan air bersih secara umum:

Penjernihan : bertujuan menurunkan kekeruhan, Fedan Mn

Pelunakan : bertujuan menurunkan kesadahan air Desinfeksi : bertujuan membunuh bakteri patogen

Jenis proses pengolahan air bersih: Secara fisika : tidak ada penambahan zat kimia

(aditif), contoh: pengendapan, filtrasi, adsorpsi, dll

terjadi reaksi kimia. Contoh penyisihan logam berat,pelunakan, netralisasi, klorinasi, ozonisasi, UV, dsbdsb

Secara biologi : memanfaatkan aktivitasmikroorganisme. Contoh saringan pasir lambat


28/72

Water Treatment Plant

(Surface Water Supply)

Sumber : www.geocities.com(diakses 17 Februari 2009)


29/72

Penjenihan Air Karakteristik tipikal air permukaan di indonesia adalah

masalah kekeruhan, yang berfluktuasi tergantungmusim. Sehingga sasaran utama adalah jernih

ang a an proses pen ern an tergatung ar : Suspensi koloidal:

Stabil sehingga sulit diendapkan

Ukuran 10-3

10-6

mm, memiliki kecepatanmengendap sekitar 1 mm/jam sampai 1 mm/tahun

Non koloidal dapat terendapkan (settleable):

Tidak stabil

Siap untuk mengendap

Proses penjernihan air akan melibatkan unit-unit operasidan proses berdasarkan sifat fisik dan kimia dari koloid


30/72

Konfigurasi penjernihan air

Koloid dengan kekeruhan tinggiconditioning koagulasi + flukolasi sedimentasi

fil r i i ri i inf k i

Koloid dengan kekeruhan sedang atau rendah:

conditioning koagulasi + flokulasi filtrasi

distribusi desinfeksi

Koloid dengan kekeruhan rendah:conditioning saringan pasir lambat desinfeksi

Non koloid: Filtrasi langsung (direct filtration)

Pengendapan langsung (direct sedimentation)

Kombinasi filtrasi dan sedimentasi


31/72

Unit-unit Pengolahan Conditioning:

Pengaturan pH Penambahan kekeruhan Pra-sedimentasi: pengendapan partikel diskrit, misal: pasir

Koagulasi:

Destabilisasi partikel koloid Pembubuhan bahan kimia: koagulan, misal koagulan, misal:

tawas Dilakukan pengadukan cepat (rapid mixing):

Hidrolis: terjunan atau hidrolik jump Mekanis: menggunakan batang pengaduk Lamanya proses: 30 90 detik

Pembentukan dan pembesaran flok Dilakukan pengadukan lambat (slow mixing):

Pneumatis

Mekanis

Hidrolis Waktu operasi: 15 30 menit


32/72

Koreksi pH


33/72

Proses Koagulasi - Flokulasi


34/72


35/72

Flokulasi Partikel Koloid

K l i


36/72

Koagulasi

(Rapid Mixing)


37/72

Flokulasi (Slow Mixing)

U i i P l h ( )


38/72

Unit-unit Pengolahan (2)

Sedimentasi: Pengendapan secara gravitasi: partikel > air:

Sedimantasi: pengendapan flok-

Berdasarkan arah aliran: Horizontal/radial Vertikal Dengan kemiringan: plate settler

Waktu pengendapan: tergantung ukuran partikel.Kecepatan mengendap umumnya berkisar antara 1-2am

Penyisihan partikel yang mempunyai partikel < air: Flotasi/pengapungan, misal penyisihan minyakbebas (free oil) dari air

Gabungan instalasi unit koagulasi, flokulasi dan

sedimentasi: aselator


39/72

Sedimentasi

t me


40/72

S di t ti B i Z


41/72

Sedimentation Basin Zones

Vc

Vp

R t l B i


42/72

Rectangular Basin

R t l B i


43/72

Rectangular Basin

Ci l B i


44/72

Circular Basin

Unit unit Pengolahan (3)


45/72

Unit-unit Pengolahan (3) Filtrasi:

Penyaringan dengan menggunakan media berbutir

Penyisihan partikel dengan cara penyaringan untuk ukurandiameter partikel lebih besar dari ukuran media filter:

ar ngan pas r cepat rap san trat on : a u a ran =m3/m2/jam

Saringan pasir lambat (slow sand filtration) : laju aliran = 5m3/m2/jam

Saringan pasir cepat:

Single media : pasir

Multi media : antrasit pasir garnet

Sedimentasi Filtrasi

Biologi proses

Desinfeksi: penghilangan mikroorganisme patogen: klorinasi,

ozonisasi, sinar ultra violet, pemanasan, dll


46/72

Filtrasi


47/72


48/72

Backwashing (filtrasi)


49/72

Airscouring (filtrasi)


50/72

Desinfeksi (klorinasi)


51/72

Penambahan Fluoride (F)


52/72

Membran


53/72

Membran

Menyisihkan partikel-partikel koloidal dan ion-ion terlarut

Selektivitas pemisahan berdasarkan ukuran pori :

Mikrofiltrasi : 0,02 10 mm Ultrafiltrasi : 0,01 0,02 mm

Membran dense : 0,0001 0,001 mm

Reverse osmosis : 0,0001 mm

Membran digunakan dalam proses pengolahan airlimbah dengan nilai recovery tinggi

Klasifikasi Membran


54/72

Humic acids

Colloidal material Giardia lamblia cyst

Aqueous salts

l,and

oundin

ater

Viruses Cryptosporidium oocysts

Small organic monomers, Bacterial oolis

sugars, pesticides, herbicides

Cell Fragments and debris

Settleable solids

Range for TSS test

conventional depth filtration

Dissolved,colloid

suspendedmate

rial

untreatedwaste

Ultrafiltration (UF)

Nanofiltration (NF)

Reverse osmosis (RO)

10-4

10-3

10-2

10-1

100

101

102

103

Microfiltration (MF)

Operativerangefo

r

membraneseparation

processess


55/72


56/72

Jaringan distribusi


57/72

Jaringan distribusi

Air yang telah diolah siap untuk didistribusikan kepada parapemakai. Sarana yang digunakan biasanya menggunakanperpipaan, dikenal sebagaijaringan distribusi air minum

,

keran air di pelangggan, kualitas air harus tetap terjaga. Biasanyadilakukan pengecekan sisa khlor di titik dalam jaringan, agar dijamintidak ada bakteri patogen yang masuk selama perjalanannya.

Air yang dialirkan oleh jaringan distribusi ini harus dijamin

kuantitasnya, tidak boleh terlalu banyak hilang akibat kebocoran.Kebocoran air yang ideal tidak lebih dari 15%. Namun di Indonesia,kebocoran air bisa mencapai 40-45%, bahkan lebih.

Air di konsumen juga hendaknya dijamin masih mempunyai tekananair. Minimum tekanan air di keran konsumen seharusnya adalah 10m-kolom air. Untuk mencapai nilai tersebut, biasanya dibutuhkanbantuan pompa atau menara air, kecuali konsumen terletak relatiflebih rendah dari reservoir distribusi air dari sistem penyediaan airtsb.

Jaringan distribusi(2)


58/72

Jaringan distribusi(2)


59/72

Rumah pompa


60/72

Reservoir


61/72

Sambungan rumah


62/72


63/72

Konservasi Sumber Daya Air(2)


64/72

Contoh perkiraan kebutuhan air di perkotaan

Misal jumlah penduduk 10 juta jiwa (jakarta)

Untuk perumahan :31.4/59,4 x 1500 juta/liter/hari = 793 juta/liter/hari

Kebocoran & kehilangan :9,2/59,4 x 1500 juta/liter/hari = 232,5 juta/liter/hari

1500 + 793 + 232,5 = 2525,5 juta/liter/hari

atau 2,5 juta/m/hari 12,6 juta drum @ 250 liter



65/72




Kebocoran & kehilangan :

9,2/59,4 x 1500 juta/liter/hari = 232,5 juta/liter/hari

1500 + 793 + 232,5 = 2525,5 juta/liter/hari




66/72




Kebocoran & kehilangan :

9,2/59,4 x 1500 juta/liter/hari = 232,5 juta/liter/hari

1500 + 793 + 232,5 = 2525,5 juta/liter/hari



67/72


68/72

Proses Alami Air: Dilution

A (CAQA) B (CB QB )

Air Limbah (CL QL )

Sungai

CbQb = CaQa + ClQl


69/72


70/72

DO (Dissolved-Oxygen)-

Reaerasi

Fotosintesis alga

Dissolved-Oxygen modelKece atan en isihan oksi en

Kecepatan penambahan oksigenKurva oksigen (oxygen sag curve)


71/72

Pengolahan Air Bersih

Water Treatment Plant


72/72

(Surface Water Supply)

Sumber : www.shoalwater.nsw.gov.au (diakses 17 Februari 2009)

Pengantar Pengolahan Air Bersih Compatibility Mode

Documents

Transcript of Pengantar Pengolahan Air Bersih Compatibility Mode