TIK 215 UTILITAS Semester 3 : 3 SKSTIU : Setelah mengikuti kuliah mahasiswa mampu memahami boiler dan penyediaan steam, penyedian air, bahan bakar, listrik, sistem refrigerasi, dan penyediaan udara tekan SILABUS : Modul 1. boiler dan penyediaan steam, penyedian air, bahan bakar -- Ir. Budiyono, MSi Modul 2. penyediaan listrik, sistem refrigerasi, dan penyediaan udara tekan --- Ir. Slamet Priyanto, MS

DAFTAR PUSTAKAPada dasarnya tidak ada buku yang membahas khusus mengenai unit utilitas. Buku pustaka diambil berdasarkan topik yang sesuai dengan pokok bahasan yang ada, antara lain :

DAFTAR PUSTAKAAnonimous, (1985), Kurita Handbook of Water Treatment, Kurita Water Industries ltd., TokyoDroste, R.l., (1997), Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment, John Wiley and Sons, Inc., CanadaFair, G. M dan J. C. Geyer, (1961), Water Supply and Wastewater Disposal, John Wiley & Sons, Inc., New YorkHuchler, L.A., (1998), Select the Best Bioler-Water Chemical Treatment Program, Chemical Engineering Progress, AugustKamala, A. dan D.L Kanth Rao, (1988), Environmental Engineering : Water Supply, Sanitary Engineering and Pollution, Tata Mc Graw-Hill Publishing Co. Ltd., New DelhiKawamura, S., (1991), Integrated Design of Water Treatment Facilities, John Wiley and Sons., Inc., New YorkKemmer, F.N., (1988), The Nalco Water Handbook, 2-nd edition, McGraw-Hill Book Company, New YorkLi K. W dan A. P Priddy, (1985), Power Plant System Design, John Wiley & Sons, Inc., CanadaLinsley, R.K dan J.B. Franzini, (1979), Water Resources Engineering, 3-rd edition, McGraw-Hill Book Co., New YorkMangku Sitepoe, (1997), Air Untuk Kehidupan, Penerbit PT Gramedia Widiasarana Indonesia, JakartaMallevialle, J., Odendaal, P.E., dan Wiesner, M.R., (1996), Water Treatment Membrane Processes, McGraw-Hill, New YorkReynolds, T.D., (1982), Unit Operation and Processes in Environmental Engineering, Brooks/Cole Engineering Division, monterey, CaaliforniaSetiadi, T., (1993), Teknologi Air (tidak diterbitkan), Jurusan Teknik Kimia Fak. Teknologi Industri, ITB, BandungSundstrom, D.W. dan Klei, H.E., (1979), Wastewater Treatment, Prentice-Hall, Inc., Englewood CliffsSuriawiria, U., (1996), Air Dalam Kehidupan dan Lingkungan Yang Sehat, Penerbit Alumni, BandungTreybal, R.E., (1955), Mass Transfer Operations, McGraw-Hill, New YorkVila, R.C. dan S. Gopinathan, (1982), Air dan Kehidupan, PN Balai Pustaka, Jakarta

Sistem evaluasiTest Modul I setelah selesai modul 1Test Modul Ii setelah selesai modul 2

Hasil test modul 1 dan 2 di rata-rata, bila sudah lulus tidak perlu mengikuti ujian, atau bila dikehendaki bisa mengikuti ujian untuk perbaikanMahasiswa mengambil perbaikan : diambil nilai yang lebih baik

UNIT UTILITASUnit pendukung proses di Industri dengan tugas utama menyediakan :Air : steam, domestik, air pendingin, prosesBahan bakarListrikUdara tekanSistem refrigerasiSistem pelumasanSistem pengolahan limbah

PENYEDIAAN AIR

Dari berbagai bahan baku (air laut; air sungai; sumur dangkal dan sumur dalam; air hujan, danau, dsb)- Steam ---- ketel Air pendingin ------ cooling tower- Chilled water ------ sistem refrigerasi - Domestik- Proses

PenguapanAir permukaanAir bawah tanahhujanKondensasisaljuPerkolasi air dalam batuan

KUALITAS AIRWater, water, everywhere, but nor any drop to drink (Air, air, dimana-mana air, tetapi setetespun tidak ada untuk minum, Sundstrom, 1979; Vila R.C., 1982) Perlu teknologi pengolahan air !!!

JUMLAH AIR DUNIA (Okazaki, M, 1985, Kurita Water Handbook)

Jenis AirJumlah, km3%Air Laut1.338 x 106 96,5

Air Tawar35,03 x 103 2,53 Lain-lain12,97 x 103 0,97

Total1.386 x 106100

AIR TAWAR DUNIA(Okazaki, M, 1985, Kurita Water Handbook)

CADANGAN AIR ANTAR BENUA(Suara Merdeka, 24 Jan 04)

Utilitas :TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR

Ir. Budiyono, MSi

PENTINGNYA AIR(PENGOLAHAN AIR)Tidak ada kehidupan tanpa adanya air. The Best of All Things is Water (Air adalah yang terbaik dari segalanya) Water, water, everywhere, nor any drop to drink (penyair terkenal Coloridge, seorang Pelaut Kuno)Mendapatkan air bersih termasuk hak asasi manusia (Resolusi PBB th 2000 melalui UNESCO)

KUALITAS AIR :PARAMETER PENCEMARORGANIK DAN ANORGANIK- Air yang murni tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau- Karena siklus hidrologi, air mengandung berbagai bahan pencemar/kontaminan

KONTAMINAN AIRCa2+, Mg2+,Fe2+,Mn2+,Na+, K+, dsbSO4=, Cl-, NO3-,HCO3-,OH-,CO3=Tanah liat,Debu, dsbTanah liat, virus, bakteri, algaCO2, O2, N2,H2S,dsb

KONTAMINAN AIRT,Padatan Tersuspensi,Padatan terlarut,Padatan total,Konduktifitas, dll

pH,Kation terlarut,Anion terlarut,Alkalinitas,Kesadahan, dsbJml bakteri koli, dsb

ANALISA KIMIAKandungan kontaminan dinyatakan dengan :

miligram per liter (mg/l), bagian per juta (part per million, ppm), dan ppb (part per billion). mol per liter miliekuivalen per liter (meq/l). Jumlah ekuivalen solut per liter larutan disebut juga dengan normalitas (N). persen berat : massa zat terlarut per massa total larutan dikalikan 100 % milligram per liter sebagai CaCO3 (mg/l sebagai CaCO3). = Konsentrasi zat terlarut dinyatakan dalam miligram per liter sebagai CaCO3

Contoh Parameter Analisa Air

Contoh Parameter Analisa Air

Contoh Parameter Analisa Air

Kation ANION Terlarut :Kesetimbangan muatan

1. Jumlah ekuivalen kation = jumlah ekuivalen anion2. Jumlah kation dan anion dalam mg/L =Total padatan terlarut

Review hasil analisa kimia

Anggap bahwa analisa kimia air permukaan sebagai berikut :

(a). Periksa ketelitian hasil analisa di atas; (b) tentukan alkalinitas air dinyatakan sebagai CaCO3; (c) tentukan kesadahan yang dinyatakan sebagai CaCO3; dan (d) perkirakan kandungan padatan terlarut total.

IonKonsentrasi, mg/lCa 2+Mg2+Na+K+Cl-SO4=HCO3-9030726120225165pH7,5

Penyelesaian:Neraca kation-anion digunakan untuk memeriksa ketelitian analisa.

KationAnionIonKonsentrasiIonKonsentrasimg/lmg/meqmeq/lmg/lmg/meqmeq/lCa2+Mg2+Na+K+90307262012,223,039,14,502,463,130,15Cl-SO4=HCO3-12022516535,548612,824,692,70Total19810,2449010,21

Keterangan : mg/meq= miligram/miliequivalen. Untuk Kalsium, berat eqivalen = 20 yaitu gram/equivalen (40/2) = 20 miligram/miliequivalen.meq/l = miliequivalen/liter. Untuk kalsium, meq/l = 90mg/l) / 20 mg/meq = 4,50(a). Karena jumlah kation dan anion sama maka hasil analisa dapat diterima. (b). Menentukan alkalinitas. Dari hasil analisa diatas, alkalinitas hanya disebabkan oleh ion HCO3-.Alkalinitas dinyatakan sebagai CaCO3= 2,70 meq/l x 50 mg CaCO3/meq= 135,3 mg/l sebagai CaCO3Catatan : berat equivalen CaCO3 = 100 g/2 = 50 g/eq = 50 mg/meq (c). Menentukan kesadahan. Untuk hasil analisa yang disajikan, kesadahan air disebabkan oleh ion kalsium dan magnesium.Kesadahan dinyatakan sebagai CaCO3= (4,5 meq/l + 2,46 meq/l) x 50 mg CaCO3 /meq= 348,0 mg/l sebagai CaCO3(d). Perkiraan total padatan terlarut (TDS)TDS= kation + anion dinyatakan dalam mg/l= 198 mg/l + 490 mg/l= 688 mg/l

PENGOLAHAN AIRTEKNOLOGI PENGOLAHANBAHAN BAKU AIR(KUALITAS AIR)Air laut, Air sumur, Air sungai, Air danau, dllTUJUAN PENGGUNAAN(SPESIFIKASI)Air minum, MCK, proses, pendingin, ketel / steam, dllI. SATUAN PROSESII. SATUAN OPERASIKOAGULASI, PRESIPITASI, AERASI, DESINFEKSI, ION EXCHANGE, dllMIXING, SEDIMENTASI, FILTRASI,ADSORPSI, FLOKULASI, DEAERASIdll

PENGOLAHAN AIRCONTOH SEDERHANA:Pengolahan air sumur menjadi air minumAir sumurAir minum TEKNOLOGI PENGOLAHAN ???Kualitas ???KumanDesinfeksi !!!Bebas kumanSpesifikasi ????Satuan pengolahan ???

== Pemilihan satuan-satuan operasi maupun proses untuk pengolahan air sangat tergantung pada kualitas dan jenis bahan baku serta tujuan penggunaan dari air yang telah diolah.

== bisa melibatkan bagian-bagian kecil dari satuan operasi dan proses, tetapi bisa juga melibatkan hampir semua satuan operasi dan proses yang ada.

BEBERAPA SATUAN OPERASI DAN SATUAN PROSES

DALAM PENGOLAHAN AIR

Satuan operasi

Satuan Proses

Cara pengolahan air dari berbagai zat pengotor ( Setiadi, 1993)

12ManganMnTerbentuk depositAerasi, pelunakan kapur13MinyakDinyatakan sebagai oil atau Ichloroform extractible matter Terbentuk kerak, lumpur dan buih dalam ketelRaffle reparation stainers koagulan dan filktrasi, filtrasi dengan diatamaceous earth14OksigenO2KorosiDeaerasi, sodium sulfate, hyrazine, zat pencegah korosi15Hidrogen SulfidaH2SBau telur busuk, korosiAerasi, khlorinasi, penukar anion berbasa tinggi16AmoniakNH3Korosi pada tembaga dan sengPenukar kation dengan zeolite hidrogen, khlorination, daeaerasi17KonduktivitasDinyatakan dalam Micrombos, konduktansi spesifikKonduktivitas yang tinggi maka sifat korosi makin tinggiDemineralisasi, pelunakan kapur, dan sebagainya18Padatan terlarutTidak adaPadatan terlarut menunjukkan jumlah zat-zat yang terlarut, menyebabkan buihPelunakan kapur, penukar kation dengan zeolite hidrogen, demineralisasi, distilasi19Padatan tersuspensiTidak adaMenyebabkan depositPengendapan, filtrasi dan koagulasi20Padatan totalTidak adaPadatan total adalah padatan terlarut ditambah padatan tersuspensiSama dengan 19 dan 20

SATUAN OPERASI DAN PROSES SEDIMENTASI : MEMEMISAHKAN PADATAN MENGENDAP t = 0t >t>>

SEDIMENTASI KLARIFIER

THICKENER

FLOTASI (kebalikan sedimentasi)

SATUAN OPERASI DAN PROSES : SEDIMENTASIWaktu Pengendapan Berbagai Ukuran Partikel

Diameter Partikel (mm)Nama PartikelWaktu Pengendapan pada Ketinggian 1 kaki/ft1010,10,010,0010,00010,00001KerikilPasir kasarPasir halusLumpurBakteriPartikel tanah liatPartikel koloid0,3 detik3 detik38 detik33 menit35 jam230 hari63 tahun

SEDIMENTASI : Pola pengendapan partikel diskrit (a) dan partikel flokulen (b) (a)(b)

SATUAN OPERASI DAN PROSESKOAGULASI DAN FLOKULASI : memisahkan padatan tersuspensi dan koloidkoagulankoagulan

PRESIPITASI : menghilangkan kation/anion terlarut dengan penambahan bahan kimia

ION EXCHANGE : menghilangkan kation/anion terlarutAirAirKolom penukar ion

KOAGULASI FLOKULASI : DefinisiKoagulasi : rapid mixing, dengan penambahan bahan kimia

Flokulasi : slow mixing, kadang-kadang dengan penambahan koagulan aid (flokulan)

KOAGULASI FLOKULASI :Ukuran partikel yang terlibat dalam koagulasi

KOAGULASI FLOKULASIDistribusi muatan lapisan ganda

KOAGULASI FLOKULASI :contoh pengukuran potensial zeta

Koagulasi air menggunakan alum

KOAGULASI FLOKULASITawas

Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(OH)2 -----> 3CaSO4 + 2 Al(OH)3 + 18 H2O

2. Ferro sulfatFeSO4.7H2O + Ca(OH)2 -----> Fe(OH)2 + CaSO4 + 7 H2O

KOAGULASI FLOKULASI : beberapa jenis koagulan3. Ferri sulfatFe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 ----> 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

4. Ferri khlorida2 FeCl3 + 3 Ca(OH)2 ---------> 3 CaCl2 + 2 Fe(OH)3

5. PAC

KOAGULASI FLOKULASI : beberapa jenis flokulan

KOAGULASI FLOKULASI : PE kationikPE kationik seperti polyamine terhidrolisa dalam airRRNH + H2O --- NH.H+ + OH-RR == pada pH tinggi reaksi akan menyebabkan reaksi bergeser ke kiri, dan polimer menjadi tidak bermuatan (non ionik). akan menurunkan kapasitas penukaran ion PE pada pH tinggi.

KOAGULASI FLOKULASI : PE anionikPolymer anionik memiliki guhus karboksil dalam struktur molekulnya. Molekul ini akan terionisasi dalam air sebagai berikut.R-COOH === R-COO- + H+

Ion hydrogen akan memaksa reaksi ke kiri sehingga molekul ini akan menjadi non ionik pada pH rendah.

Contoh Diagram Alir : Pengolahan air sumber menajdi air minum dalam kemasanBak TandonTanki UmpanOzoneFilter multimediaKarbon AktifCartridge filter 5, 3, 1 Lampu Ultraviolet (UV)Tanki produkGenerator OzoneAir sumber

Air baku (air sungai) Contoh diagram penyediaan/pengolahan air sungai untuk berbagai keperluan di industri

Contoh Blok Diagram pengolahan air di kolam renang