Proses Pengolahan Limbah Cair dengan Cara

Primary Sedimentasi

Disusun untuk memenuhi Tugas Teknologi Pengolahan Limbah Cair

Dosen Pembimbing :

Juliananda, ST., M.Sc.

Benny Imam Santoso (135061101111029)

Eka Emiliana Rahmawati (135061101111012)

Febri Satria Nugraha (135061100111013)

PROGRAM STUDY TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2015

Pengumpulan 1Senin,

09 Maret 2015

BAB I

Pendahuluan

Limbah cair yang banyak ditemukan pada rumah tangga dan industri merupakan suatu

hasil buangan dari dosmetik industri atau individual yang dibuang ke lingkungan. Setiap

limbah cair yang dihasilkan memiliki karakteristik masing-masing, dimana karakteristik

limbah cair ini dapat dilihat berdasarkan sifat fisika, kimia dan biologinya. Karakteristik

limbah cair yang dapat dilihat dan diteliti untuk menentukan jenis perlakuan yang akan

diberikan sebelum dibuang ke lingkungan antara lain adalah total solid, total suspended

solid, turbiditas, warna, bau, COD, BOD, ukuran partikel, suhu, densitas, dan masih banyak

lagi contohnya.

Mengenali karakteristik limbah sangat penting bagi sarjana teknik kimia, karena

sebelum dibuang ke lingkungan limbah-limbah yang dihasilkan tersebut harus diolah terlebih

dahulu agar tidak merusak lingkungan. Karena jika seorang sarjana teknik kimi tidak

mengetahui karakteristik limbah yang dihasilkan dan tidak dapat menentukan proses

pengolahan yang tepat, maka limbah tersebut dapat menimbulkan berbagai masalah

lingkungan, yaitu seperti menimbulkan wabah penyakit bagi warga sekitar, merusak

ekosistem sungai, merusak kesuburan tanah, dan yang lainnya.

Proses pengolahan limbah cair dapat dibagi menjadi dua berdasakan proses atau

prinsip kerjanya, yaitu secara fisika dan secara kimia. Proses pengolahan limbah secara fisika

antara lain dengan proses screening, flow equalization, mixing, sedimentasi, accelerated

gravity separation, dan flotation. Sedangkan, proses pengolahan limbah secara kimia adalah

dengan menggunakan chemical presipitation, adsorption, disinfection with chlorine,

dechlorination, disinfection with chlorine dioxide atau bromine chlorine, dan disinfection

with ozone.

Salah satu proses yang sering digunakan pada industri adalah proses sedimentasi.

Proses sedimentasi, alat yang digunakan pada proses sedimentasi dan aplikasinya pada

industri akan dijelaskan secara lengkap pada bab berikutnya.

BAB IIPembahasan

Sedimentasi adalah salah satu operasi pemisahan campuran padatan dan cairan

(slurry) menjadi cairan beningandan sludge (slurry yang lebih pekat

konsentrasinya),Pemisahan dapat berlangsung karena adanya gaya gravitasi yang terjadi

pada butiran tersebut. Proses sedimentasidalam industri kimia banyak digunakan,

misalnya pada proses pembuatan kertas dimana slurry berupa bubur selulose yang akan

dipisahkan menjadi pulp dan air, proses penjernihan air (water treatment), dan proses

pemisahan buangan nira yang akan diolah menjadi gula. Proses sedimentasi dalam dunia

industri dilakukan secara sinambung dengan menggunakan alat yang dikenal dengan

nama thickener, sedangkan untuk skala laboratorium dilakukan secara batch. Data-data

yang diperoleh dari prinsip sedimentasi secara batch dapat digunakan untuk proses yang

sinambung.

Sedimentasi dapat dibedakan berdasarkan jenis klarifikasi yang digunakan, yaitu

klarifikasi primer dan klarifikasi sekunder. Klarifikasi primer atau dekantasi primer

adalah unit proses yang dirancang untuk memindahkan zat padat tersuspensi dan padatan

lain yang ada di dasar bak atau tangki klarifikasi sebelum dilakukan perlakuan biologi

untuk senyawa organik terlarut. Klarifikasi sekunder adalah unit proses yang dirancang

untuk memindahkan senyawa biomassa yang terbentuk selama proses biologi dan zat

padat lain yang terbawa oleh limbah cair masuk ke unit proses biologi, dan juga untuk

mengentalkan lumpur biologi. Pada proses sedimentasi diperlukan sistem perlakuan

fisika dan kimia yang mengikuti proses koagulasi dan flokulasi.

Proses sedimentasi dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa jenis alat, antara

lain sebagai berikut :

A. Rectangular Tanks

Rectangular sedimentation tanks menggunakan kolektor Chain and flight solid atau

tipe travelling bridge. Peralatan untuk mengendapkan umumnya terdiri dari beberapa

conveyor. Setiap interval 3 meter pada conveyor terdapat scraper flights yang akan

mengambil endapan solids, dan dipindahkan ke transverse trough pada tangki besar.

Transverse trough dilengkapi dengan collecting mechanism (cross collector), biasanya

menggunakan chain and flight atau screw tipe pengumpul.

Rectangular tank dapat dibersihkan menggunakan mekanisme tipe bridge, yang

mekanismenya naik dan turun. Mekanisme ini menggunakan scraper blades untuk

membersihkan padatan yang masih mengendap.

Ketika tidak memiliki cross collector maka perlu menggunakan solid hopper yang

banyak, namun pengoperasian hopper sendiri sangat sulit, hal ini dikarenakan

terdapatnya padatan yang masih menempel pada dinding-dinding hopper. Akumulasi

padatan pada dinding hopper akan menghasilkan efek rathole. Penggunaan cross

collector lebih disarankan karena lebih banyak padatan yang bisa diambil serta dapat

mengurangi kebutuhan akan solid hopper.

Pada rectangular tanks, aliran merupakan hal yang diperhatikan, maka port pada

inlet harus mengatur alirannya sekitar 3-9 m/min. Inlet juga dilengkapi dengan baffle

untuk mengurangi kecepatan mula-mula dan mendistribusikan aliran secara merata.

Ukuran baffle yang digunakan 150mm di bawah permukaan sampai 300 mm dibawah

pintu masuk.

Pada multiple rectangular tanks terdapat galleries yang terhubung dengan struktur

tangki dan sepanjang influent. Galleries adalah tempat sludge pump dan perpipaan sludge

drawoff. Galleries juga menyediakan tempat untuk operasi dan perawatan.

Scum biasanya terkumpul pada effluent pada akhir rectangular tank. Scum akan

terbawa aliran sampai tertahan oleh baffle sebelum dihilangkan. Scum dapat dihilangkan

dengan hydraulically atau secara mekanik. Scum dapat dihilangkan melalui slotted pipe

yang dapat berotasi karena adanya lever atau screw. Namun slotted pipe ini tidak akan

berputar jika berada diatas permukaan air, sehingga harus terendam air, sehingga scum

yang sudah terkumpul akan mengalir ke pipa. Selain itu dapat menggunakan alat rotating

helical wiper untuk ditarik ke terowongan. Metode lainnya menggunakan alat pengumpul

Chain and flight yang akan mengumpulkan scum pada sisi tangki dan mengeroknya,

kemudian dimasukkan ke scum hopper.

Keunggulan rectangular tank yaitu :

Luas area yang dibutuhkan lebih kecil daripada circular tanks

Membuat surat izinnya tidak begitu sulit karena membutuhkan area yang sedikit

Pembangunan dinding kontruksinya murah

B. Circular Tanks

Pola aliran pada circular tank adalah radial. Untuk menghasilkan pola aliran

tersebut, maka limbah dapat ditemukan di tengah atau pada tepian tangki yang

ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

` a b

Gambar Pola aliran radial a) di pusat b) di tepi

Gag

Gambar 1. a) Center Feed dan b) Peripheral feed

Pada gambar a adalah center feed dimana aliran limbah melalui pusat tangki yang

kemudian akan tersebar merata. Pusatnya berdiameter 15 sampai 20% dari total diameter

tangki, kedalamannya 1 sampai 2,5m dan memiliki sebuah tangential energy yang

menghamburan inlet dengan baik. Hal ini bertujuan untuk mengumpulkan influent dari

pusat tangki dan menghamburkannya secara tangentsial ke atas 0,5-0,7 m. Laju alir

maksimalnya adalah 0,75, ukuran dari feed harus diatur sedemikian rupa agar tidak

melebihi 0,75.

Pada gambar b disebut desain peripheral feed terdapat sebuah baffle yang

membentuk sebuah annular space sehingga limbah air masuk akan tersebar secara

tangentsial. Air yang berada di atas akan semakin bersih, lemak dan scum akan terjebak

di permukaan annular space. Peripheral feed tanks secara umum digunakan untuk

pemurnian sekunder.

C. Kombinasi Flocculator-Clarifier

Kombinasi antara flocculator-clarifier terkadang digunakan pada sebuah industri

untuk treatment air limbah. Bahan kimia dapat ditambahkan untuk meningkatkan proses

flokulasinya. Limbah masuk ke pusat terowongan (shaft) dan mengalir ke ruang

flokulasi, yang dilengkapi dengan mixer berkecepatan rendah. Pengadukan secara

perlahan mengakibatkan terbentuknya partikel flocculent. Dari ruangan flokulasi, aliran

tersebut kemudian mengalir ke zona clarification dimana endapan solid dan scum akan

terkumpul

Gambar 2. Flocculator-clarifier

D. Stacked (Multilevel) Clarifier

Operasi stacked clarifier ini mirip dengan ractangular clarifier konvensional dari segi

influent, effluent, pola aliran, pengumpulan padata, dan penghilangannya. Stacked

clarifier tersusun atas dua atau lebih tangki. Setiap clarifier tidak saling tergantung,

sehingga menghasilkan aliran paralel pada tangki atas dan bawah. Endapan padatn

terkumpul pada setiap tangki menggunakan pengumpul chain and flight, kemudian

disebarkan ke hopper.

Gambar 3. Stacked rectangular tanks

Keuntungannya adalah menghemat tempat, menghemat kebutuhan akan perpipaan

dan pompa. Kerugiannya adalah biaya kontruksi yang lebih besar daripada clarifier

konvensional dan strukturnya lebih kompleks.

Setiap alat yang digunakan pada proses sedimentasi, performa dari tangki

sedimentasi dapat dilihat dari berbagai macam faktor, yaitu :

Penghilangan BOD dan TSS

Performa data penghilangan BOD dan TSS dalam sedimentasi merupakan fungsi

detention time dan konsentrasi kandungan yang ditunjukkan pada rumus di bawah ini

R= ta+bt

Dimana : R = Efisiensi removal

T = Detention time

a,b = empirical constant

atau dapat direpresentasikan menjadi sebuah grafik seperti di bawah ini :

Gambar 5. Grafik efisiensi removal

Suhu

Suhu akan mempengaruhi proses sedimentasi secara signifikan karena suhu dapat

mengubah massa jenis dari suatu zat yang akan dihilangkan.

Angin

Aliran angin yang melewati bagian atas dari tangki sedimentasi dapat menyebabkan

sirkulasi sel terbentuk. Ketika sirkulasi sel terbentuk, keefektifan kapasitas volumetrik

pada tangki akan berkurang sehingga akan mengubah karakteristik dari zat yang ingin

dihilangkan.

Desain alat

Ketika semua padatan pada limbah memiliki ukuran, massa jenis, spesifik gravitas

dan bentuk yang seragam. Maka efisiensi removal bergantung pada luas permukaan dan

detention time

.

Gambar 6. Desain alat

Detention time

Ketika waktu untuk sedimentasi bertambah maka sedikit demi sedikit pergabungan

antara padatan yang tersuspensi akan terjadi. Waktu sedimentasi biasanya 1,5-2,5 jam

berdasarkan laju alir dari limbahnya.

Surface Loading Rate

Surface loading rate sering disebut juga dengan overflow rate yang memiliki satuan

m3/m2d atau gal/ft2d. Pemilihan loading rate dipengaruhi oleh suspensi yang akan

dipisahkan.

Aplikasi sedimentasi banyak digunakan pada industri, antara lain :

1. Pada unit pemisahan , misalnya untuk mengambik senyawa magnesium dari air laut

2. Untuk memisahkan bahan buangan dari bahan yang akan diolah, misalnya pada pabrik

gula

3. Pengolahan air sungai menjadi boiler feed water.

4. Proses pemisahan padatan berdasarkan ukurannya dalam clarifier dengan prinsip

perbedaan terminal velocity,

Tujuan dari proses sedimentasi pada pengolahan air minum antara lain adalah untuk

pengendapan air permukaan untuk penyisihan partikel diskret, untuk pengendapan flok

hasil koagulasi-flokulasi khususnya sebelum disaring dengan filter pasir cepat, untuk

pengendapan lumpur hasil pembubuhan soda kapur pada proses penurunan kesadahan,

dan untuk pengendapan presipitat pada penyisihan besi dan mangan dengan oksidasi.

Selain itu, proses sedimentasi juga digunakan pada proses pengolahan limbah cair

yaitu untuk memisahkan zat padat dan cair dengan menggunakan prinsip pengendapan

berdasarkan gaya gravitasi. Contoh dari proses sedimentasi yang digunakan pada proses

pengolahan limbah cair adalah sebagai berikut :

a. Memisahkan padatan terlarut dalam klarifikasi primer sehinggamampu menurunkan

nilai BOD dengan rentang antara 30% sampai75%.

b. Menurunkan padatan terlarut sekitar 40% sampai 95%.

c. Mereduksi mikroba sampai sekitar 40% sampai 75%.

d. Memindahkan endapan biologi dalam klarifikasi akhir lumpur aktif.

e. Memindahkan humus dalam perlakuan tricklink filter. Perolehan lumpur padat

dikirim ke lokasi penguburan limbah padat(landfill).

BAB III

Daftar Pustaka

Roniadi,A. 2013. Evaluasi Pengolahan Air Limbah Rumah Potong Hewan.Tchobanoglous, George; Franklin L.Burton; and H. David Stensel. 2003. Wastewater

Engineering : Treatment and Reuse 4th ed. Hongkong : Metcalf & Eddy Inc.