Koagulasi/flokulasi
Proses koagulasi dan flokulasi (Gambar 3-1) adalah proses yang membantu dalam
penanganan bahan-bahan solid yang tidak dapat ditangani pada proses sebelumnya.
Proses koagulasi adalah proses yang menyangkut penangnan umpan dan pencampuran
salah satu atau lebih bahan-bahan kimia koagulan di dalam air, dimana partikel yang
terbentuk disebut dengan flok. Flokulasi, dimana pada prosesnya membutuhkan
pencampuran yang merata antara air dan coagulant pada periode waktu dalam bentuk
yang luas, berat dalam pembentukan partikel flok. Partikel flok adalah kombinasi dari
koagulan dan partikel-partikel didalam air;dimana partikel tersebut akan bertambah lebih
besar dan berat daripada partikel murni dan agar lebih mudah untuk diolah pada proses
selanjutnya, yaitu proses sedimentasi dan filtrasi.
Pada bab ini dideskripsikan prinsip-prinsip dasar dari koagulasi dan flokulasi, dan
koagulan secara umum dan pengunaannya, ada beberapa fasilitas dan perlengkapan yang
digunkan dalam proses koagulasi/flokulasi, prosedur operasi dan pekerjaan secara umum
yang dilakukan yang berhubungan dengan permasalahan proses koagulasi. Pada bab ini
disimpulkan dengan diskusi untuk penanganan yang aman dalam pengunaan bahan-bahan
kimia Coagulant, partikulat alum. Setelah anda menyelasaikan bab ini diharapkan anda
dapat :
Mendeskripsikan prinsip-prinsip yang menyangkut didalam proses koagulasi dan
flokulasi.
Mengetahui daftar dari bahan-bahan kimia Coagulant yang biasa digunakan, yang
menguntungakan dan merugikan dalam pemakaianya.
Dapat mendefinisikan :
- Kekeruhan (turbidity)
- Koagulasi (coagulasi)
- kebutuhan koagulan (Coagulan aid)
- pencampuran cepat (Flash mixing)
- Flokulasi
- Flok
Percobaan kenapa pencampuran sangat penting
Identifikasi dua tahap operasi yang biasa dilakukan pada
masalah-masalah yang berhubungan dengan proses coagulasi/flokulasi, dan
menceritakan bagaimana permasalahan itu dapat diselesaikan.
Mencatat dan mengambarkan dengan singkat tujuan tiap
test pada proses keefektifan koagulasi/flokulasi dengan memakai monitor.
Mendeskripsikan penanganan umum dan praktis dalam
pengunaan bahan kimia Coagulant.
3.1 Deskripsi koagulasi/flokulasi
Prsoses koagulasi/flokulasi sangant penting dalam pengolahan utama, sebab
partikel padatan ini tidak dapat ditangani pada proses sedimentasi dan filtrasi dikarenakan
ukuran partikelnya terlalu kecil, sehingga tidak dapat mengendap. Agar partikel padatan
yang tidak dapat mengendap ini dapat diendapkan, maka dilakukan proses
koagulasi.flokulasi. Pada proses ini padatan tersebut diubah bentuknya menjadi padatan
yang lebih besar dan berat sehingga dapat mengendap secara fisik. Selanjutnya perubahan
secara kimia dilakuka dengan penambahan dan pencampuran bahan-bahan kimia
koagulan kedalam air baku sehingga air dapat diolah pada proses sedimentasi dan filtrasi.
Prinsip Dasar koagulasi/flokulasi
Dalam proses koagulasi/flokulasi perlu diketahui dua hal yang mendasar
menyangkut proses penanganan partikel-partikel yang tidak dapat mengendap yaitu :
Ukuran Partikel
Gaya alami antar partikel
Ukuran partikel , umumnya air alam terdiri dari tiga macam padatan yang tidak dapat
mengendap. Dari bentuk yang terbesar sampai yang terkecil, sebagaimana ditunjukan
pada Tabel 3-1, partikel-partikel tersebut adalah :
Padatan tersuspensi
koloid
padatan terlarut
Padatan tersuspensi adalah partikel yang terbawa air akibat adanya gaya alami
pada aliran air. Padatan terlarut ini terlalu kecil ukurannya (0,01 mm) dan tidak dapat
mengendap dengan cepat, dan ukuran partikel yang lebih besar >0,01 mm adalah padatan
yang dapat mengendap pada dasar wadah atau bagian dasar kolam sedimentasi selama 4
jam.
Contoh koloidal solid yang terdapat pada pada air adalah lumpur, bakteri, zat
warna dan virus. Koloid tersebut tidak dapat mengendap didalam rentang waktu yang
layak (Tabel 3-2). Padatan koloid tersebut juga tidak dapat dilihat dengan kasat mata,
namun demikian pengaruh dari adanya koloid tersebut dapat dilihat sebagai warna atau
kekeruhan pada air. Partikel tersebut terlalu kecil ukurannya untuk dapat diolah pada
proses lanjutan jika tidak dibuat menjadi koagulat dan flokulat.
Tabel 3-2 Kecepatan Pengendapan alami untuk partikel kecil
Diameter Partikel (mm) Jenis Partikel Waktu pengendapan dalam diamter 1 ft (0,3m)
10
1
0,1
0,01
0,001
0,0001
0,00001
0,000001
Kerikil
Pasir kasar
Pasir halus
Silt
Pengendapan
0,3 det
3 det
38 det
33 min
considered nonsettleable
55 jam
230 hari
6.3 tahun
63 tahun min
Sumber : AWWA,
Padatan tak larut biasanya terdapat dalam bentuk organik atau non organik,
seperti garam, bahan kimia tumbuhan dan hewan, dimana sebagian besar diantaranya
tidak dapat larut. Padatan tak larut tersebut tidak dapat dilihat langsung. Dimana sebagian
besar logam dan bahan kimia tidak larut didalam air. Bahan tersebut dapat menyebabkan
gangguan kesehatan dan masalah lain rasa, warna dan bau. Karena bahan tersebut
tertutup oleh endapan dari bahan kimia dan fisika, sehingga mereka sulit dipisahkan dari
air. Salah satu alasan mengapa partikel tersebut tidak dapat menendap adalah karena
ukurannya terlalu kecil. Dengan mempertimbangkan contoh ini ; dimana partikel tanah
kasar dalam bentuk kubus, yang sisinya 1 mm diharapkan dapat mengedap lebih cepat
atau dapat diendapakan sebesar 1 ft (0,3 m) setiap detiknya (Lihat Tabel 3-2).
Sekarang diasumsikan partikel pasir adalah tanah dimana banyak terdapat partikel-
partikel yang lebih kecil, yang berbentuk kubus berukuran 0,000001 mmm pada setiap
sisinya. (hal ini seperti tiruan gaya alamai pada dari erosi). Berat seluruh partikel tanah
sama seperti butiran alami dari pasir kasar, tetapi area permukaannya telah bertambah
besar menjadi
6 mm2.area yang luas pada ujng menjadi 6 mm2, mengenai area ini dari tabel kolam 2
(Lihat modul Aerasi, Gambar 2.2). Penambahan dengan cepat ini dikarenakan adanya
Penambahan dengan cepat akibat adanya gaya tarik menarik antar partikel (Bisanya
disebut gaya tarik).
Sesuai Tabel 3-2, penndapan 1 ft (0,3m) terjadi dalam selang waktu 3 det, jadi
jika diperkirakan dibutuhkan waktu 60 tahun agar partikel kecil tersebut dapat
mengendap degan ukuran yang sama 1 ft (0,3m). pengendapan adalah penambahan dalam
range waktu pada ukuran partikel. Proses pengendapan partikel dibutuhkan suatu tempat
yang luas agar proses pengendapan menjadi mudah dan berjalan cepat.
Gaya Alam;partikel didalam air umumnya membawa ion-ion listrik negatif.
Hanya saja biasanya terlihat seperti kutub sebuah magnet yang saling tarik menarik antar
partikel. Didalam proses pnegolahan air gaya tarik menarik ini biasa disebut zeta
Potensial. Gaya ini sangat kuat sehingga mampu menagkap partikel kecil, dan bagian
dari partikel koloid dan menyebabkan bagaian tersebut tersuspensi.
Gaya Vander Walls tiap partikel pada air alam cenderung tarik-menarik antara
dua partikel. Gaya tarik menarik ini membentuk zeta potensial. Gaya tarik menarik zeta
potensial sangat kuat dibandingkan gaya vander walls, hal ini untuk menjaga agar
partikel tetap dalam kondisi tersuspensi.
Efek dari Koagulasi dan Flokulasi;proses netralisasi koagulasi adalah
pengurangan zeta potensial dari padatan tak terlarut, jadi gaya vander walls dapat
dilakukan dengan menarik partikel-partikel bersamaan. Partikel tak terlarut ini umumnya
membentuk partikel-partikel kecil/mikroflok, sebagaimana ditunjukkan gambar 3-2.
partikel-partikel ini meskipun lebih besar ukurannya dibandingkan partikel koloid murni,
hal ini karena partikel tersebut bergabung menjadi satu membentuk mikroflok. Walaupun
begitu secara kasat mata partikel ini tidak terlihat, dan tidak larut dalam air. Dengan cara
melakukan pengadukan dengan flokulasi menyebabkan partikel-partikel mikroflok ini
menyatu menjadi bagian bentuk yang lebih besar dan relatif lebih berat dari flok partikel,
sehingga dapat lebih mudah diendapkan atau disaring. Flok-flok partikel ini biasanya
terlihat seperti rangakain kain atau benang wool.
Coagulant and coagulant aid; persoalan umum dalam hal penangan partikel
didalam air adalah membersihkan partikel-partikel dan kotoran tak berguna, penggunaan
coagulant dalam proses pengolahan air secara normal memperlihat hal yang baik dalam
proses pertukaran ion. Ion-ion positif dapat dinetralkan dengan ion negatif dalam
Gambar 3-2 Mikroflok
pembentukan koagulasi. Beberapa jenis coagulant mengandung ion-ion positif dan
lainnya. Coagulant terdiri dari Trivalent ion (Coagulant yang memiliki ion-ion 3+), terdiri
dari, Al 3+, dan iron, Fe 3+) adalah 700-1000 kali lebih efektif sebagai coagulat
dibandingkan monovalent ion.(Coaglant yang memiliki ion-ino 1+, terdiri dari Na+) dan
50-60 kali lebih efectif dibandingkan dengan bivalent ion (Coagulant yang memiliki
elektron 2+, terdiri dari calsium, Ca 2+).
Umumnya coagulant yang dipakai pada proses pengolahan air adalah alumunium
sulfat (Alum), Al2(SO4)3 ; dan Feric Sulfat, Fe2(SO4)3. ketika kedua koagulat tersebut
terlarut didalam air maka akan terjadi proses ionisasi. Dan akan terbentuk trivalent ion
dari Alumunium atau Iron (Al3+, atau Fe3+). Lima jenis coagulant secara umum dapat
dilihat pada Tabel 3-3, dengan tipe dan dosisnya.
Seringanya alum digunakan pada proses pengolahan air, maka sangat penting
untuk diketahui apakah alum mampu mengendapkan dan membantu menghilangkan
bakteri dan partikel-partikel lainnya yang menyebabkan kekeruhan , rasa, bau dan warna.
Alum bekerja bekerja berdasarkan proses koagulasi dan flokulasi, sebagai berikut :
Penambahan alum pada air mentah, maka akan bereaksi dengan alkalinitas (lime,
soda abu, dll), untuk membentuk flok-flok partikel dari alumunium hidroksida
Al(OH)3, (Lihat pengenalan analisa kualitas air, Phisical/chemical taste module-
alkalinity). Ketentuan tingkatan dari alkalinitas sangat penting untuk
berlangsungnya reaksi.
Tabel 3-3 pemakain dosis koagulan
Koagulant Bahan kimia Dosis mg/L
Aluminim sulfat
Copper sulfat
Ferous sulfat
Sodium aluminate
Al2(SO4)3
CuSO4
Fe2(SO4)3
NaAlO2
15-100
5-20
10-50
5-25
5-50
Tabel 3-4 Kombinasi koagulant
Koagulant Perbandingan dosis
Alumunium sulfat + cautik soda
Alumunium sulfat + hydrate lime
Alumunium sulfat + sodium aluminate
Alumunium sulfat + sodium carbonate
Copper sulfat + hydrate lime
Feric sulfat + hydrate lime
Ferous sulfat + hydrate lime
Ferous sulfat + chlorine
Sodium aluminate + feric chloride
3 : 1
3 : 1
4 : 3
1 : 1 sampai 2:1
3:1
5:2
4:1
8 :1
1:1
Ion-ion positif trivalent alumunium ion menetralisasi partikel bermuatan negatif
dari warna atau kekeruhan. Hal ini berlangsung dalam 1 atau 2 detik setelah
penambahan bahan kimia pada air, aliran yang terbentuk melalui proses
pencampuran kritis agar koagulasi berlangsung sempurna. Netralisasi dari
elektron bermuatan listrik adalah tanda dimulainya proses koagulasi.
Pada saat ini, partikel mulai menyatu membentuk koloni yang besar.
Flok tersebut selanjutnya membentuk partikel kecil (mikroflok) dengan masih
membawa muatan positif dari penambahan coagulant. Kemudian dilanjutkan
dengan menetralisasi partikel-partikel bermuatan negatif, dan proses ini
menyebabkan partikel-partikel menjadinetral.
Akhirnya, partikel-partikel mikroflok membentuk koloid dan menyatu dalam
bentuk batang (Stik) dan flok partikel yang besar dan mengendap. Proses ini
disebut flokulasi.
Ada beberapa faktor-faktor fisika dan kimia yang dapat mempengaruhi proses
pembentukan; partikel koagulant, diantaranya termasuk proses pencampuran, PH,
alkalinitas, kekeruhan, dan temperatur. Sebagai contoh, alum bekerja bekerja pada
kondisi PH yang baik antara 4,5 sampai dengan 8,5. Jika alum dipakai diluar range
tersebut, maka flok yang terbentuk tidak komplit, atau tidak sempurna dan kelarutannya
menjadi tinggi, begitu juga sebaliknya. Feric sulfat dapat dioperasikan secara efektif
diluar dari ketentuan range PH 3,5 sampai 9,0. akan tetapi feric sulfat bersifat korosif dan
menggangu dalam penganan faslitias penting untuk storage.
Alum dan feric sulfat dapat mempengaruhi alkalinitas dari air. Dimana flok
partikel yang terbentuk, Al(OH)3, untuk alum dan Fe OH)3 untuk feric sulfat memerlukan
OH atau hidroksi , bagian komponen kimia inilah yang menyebabkan terbentuknya
alkalinitas didalam air. Dimana jika alkalinitas didalam air tidak tinggi maka tidak akan
efektif dalam pembentukan flok.
Penambahan kekeruhan, temperatur, dan pencampuran energi dapat juga
mempengaruhi hasil koagulasi. Ada beberapa faktor kontrol lainnya yang tak diketahui
atau dipahami dengan benar pada proses pengolhan air. Sebagai solusi, koagulan kimia
dan pemilihan koagulan seharusnya didasarkan pada beberapa test, seperti jartes (Lihat
pengenalan analisis kualitas air). Test modul fisika dan kimia - jartes. Test ini bertajuan
mengevaluasi/menilai perlakuan yang sebenarnya dari koagulan pada konsentrasi yang
berbeda didalam air. Test ini dibutuhkan ketika air dari sumber yang berbeda atau sampel
dari sumber yan sama pada waktu yang berbeda dalam satu tahun, jarang memberikan
respon untuk dosis koagulan yang sama, dengan menyampingkan susunan kimianya.
Range yang umum untuk dosis yang efektif pada variasi koagulan ditunjukan
apada Tabel 3-3. dengan memakai informasi dari type-type secara umum dan prosedur
jartest, operator memberikan respon untuk memberikan coagulan yang terbaik dan dosis
yang efektif (dari koagulant).
Coagulat Aid ; coagulant aid adalah bahan kimia yang ditambahakan selama
koagulasi untuk meningkatkan proses koagulasi, untuk membangun sistem yang baik,
mengendapkan lumpur, untuk menanggulangi temperatur masuk yang dapat
memperlambat koagulasi, untuk mengurangi jumlah koagulan yang dibutuhkan dan
mereduksi jumlah lumpur yang diprosuksi. Salah satu alasan utama penggunaan
coagulant aid adalah untuk mengurangi jumlah alum yang digunakan, hal ini akan
mengurangi jumlah lumpur alum yang terbentuk. Karena lumpur alum susah larut dalam
air atau terdispersi, coagulant aid secara signifikan dapat mereduksi lumpur. Ada tiga
type umum dari coagulant aid :
- Silika aktif
- Senyawa serap dan absorbent
- Polielektrolit
silika aktif telah digunakan sebagai coagulant aid terhadap alum sejak akhir tahun
1930 dan sampai saat ini masih banyak digunakan. Dosis pengunaan lazimnya dari 7-
11% dari koagulan yang digunakan, silika aktif akan menaikan laju koagulasi,
mengurangi disis coagulant yang digunakan dan memperluas range PH untuk koagulasi
efektif. Silika aktif disiapkan untuk dipakai secara kimia oleh oprator.
Bahan kimia yang dipakai adalah sodium silika, Na2SiO3. Operator bekerja secara
aktif dari penambahan sodium silika dan asam, type asam Hypochlorous, untuk
mereduksi alkalinitas.
Keuntungan dari pengunaan silika adalah menguatkan dan mengeraskan flok yang
membuat lumpur mudah patah selama sedimentasi filtrasi. Dengan penambahan ini, flok
yang dihasilkan lebih besar, lebih padat, dan mempercepat pengendapan. Perubahan
warna menjadi lebih baik, dan bentuk yang lebih baik dari flok yang dapat dihasilkan
pada temperatur yang berbeda. Silika aktif biasanya ditambahkan setelah
pembekuan/koagulasi, tetapi sebelum koagulasi dapat juga ditambahkan, terutama
dengan turbiditas air yang rendah. Bahan ini tidak pernah ditambahkan langsung kealum,
karena dapat bereaksi satu sama lainnya.
Kerugian terbesar menggunakan silika aktif adalah kemampuannya
kemampuannya mengontrol kebtuhan dengan tepat selama tahap aktivasi untuk
mengahsilkan larutan yang tidak berbentuk gel. Kenbanyakan silika secara umum akan
memperlambat pembentukan flok, juga menyumbat filter/saringan.
Senyawa padat adalah bahan yang bola ditambahkan dengan air, penambahan
bentuk partikel dapar mempertinggi pembentukan flok. Senyawa berta digunakan untuk
mempertahankan kemurnian warna, turbiditas yang rendah, dan mineral yang rendah.
Tipe air ini dapat juga memberikan hasil kebalikan yang kecil, dan reaksi flok yang
lambat.
Tanah liat/lempung bentonite adalah contoh umum senyawa padat. Dosis pada
range 10-50 mg/L biasanya mempercepat pengendapan flok. Penambahan lempung pada
air dapat menaikkan turbiditas. Pada air dengan natural turbiditas yang rendah,
mempercepat pembentukan dengan menaikan/meningkatkan frekuensi tabrakan antar
partikel.
Polielektrolit, tersedia dalam bentuk alami dan sintetis, dan penggunaanya masih
baru dan baru populer sebagai coagulant aid. Polielektrolite (Polimors) mempunyai
jumlah molekul yang besar, dan ketika dilarutkan ke air, menghasilkan pertukaran ion
yang tinggi.
Ada 3 klasifikasi/pengelompokan polielektrolite, yaitu :
1. Kation polielektrolite
2. Anion polielektrolite
3. Nonionik polielektrolite
Kation polimer adalah polimer yang ketika dilarutkan pada air menghasilkan
pertukaran ion positif. Kation polimer banyak dipakai secara luas karena dapat
tersuspensi dan koloidal solid yang ditemukan pada air biasanya dapat menyebabkan
perubahan menjadi negatif. Kation elektrolite dapat juga digunakan sebagai koagulan
dasar atau sebagai pembantu dalam proses koagulasi, seperti halnya alum dan feric sulfat.
Perpindaha nturbiditas sebgai efektif, polimer biasanya digunakan sebagai kombinasi
dengan koagulant. Ada beberapa keuntungan denga menggunakan koagulant aid, dimana
jumlah koagulan dapat direduksi, dan dapat lebih meningkatkan pengendapan flok, PH
lebih sensitif fan flokulasi dari organisme hidup seperti bakteri dan alga semakin
meningkat.
Anion polielektrolite; adalah polimer yang pada saat dilarutkan membentuk ion
negatif, digunakan untuk memindahkan padatan ion positf. Anion biasanya digunakan
sebagai koagulan aid dengan aluminum atau coagulan besi. Anion
menaikkan/memperluas ukuran flok, meningkatkan pengendapan, dan secar umum
menghasilkan flok yang lebih kuat. Tidak ada efek terhadap PH, alkalinitas, hardness atau
turbiditas.
Nonionik polielektroliteadalah polimer polimer yang mempunyai keseimbangan
atau pertukran ion secara alami, tetapi pada pelarutan, menghasilkan pertukaran ion
positif dan negatif. Nonionik polielektrolite dapat digunakan sebagai koagulan atau
coagulant aid. Meskipun dosis yang digunakan lebih besar dari type lainnya, akan tetapi
harganya lebih murah.
Dibandingkan dengan coagulant aid lainnya, kebutuhan dosis polieletrolit lebih
kecil. Range dosis normal/dari kation dan anion polimer adalah 0,1 ke 1,0 mg/L. untuk
nonionik polimer range dosisnya adalh 1-10 mg/L. dosis dari coagulan dan coagulant aid
harus selalu dipantau, untuk memastikan tercapainya koagulasi yang efektif, dan
memastikan bahwa penambahan bahan kimia aman untuk digunakan pada air, dalam
artian air dapat diminum.
Fasilitas Koagulasi/Flokulasi
Fasilitas proses coagulasi/flokulasi dibutuhkan untuk :
Tempat/tangki penyimpanan kimia
Persiapan pelarutan
Dosis
Kecepatan pencampuran (pencampuran kilat)
Flokulasi
Penyimpanan kimia
Koagulasi dan koagulan aid keduanya terdapat dalam bentuk padatan (seperti
serbuk atau granular/butiran) dan bentuk cairan. Biasanya liquid/cairan mudah untuk
bercampur dan digunakan. Bahan tersebut dapat dibeli dalam bentuk dan ukuran yang
besar, dari range 50 lb (23 kg) dalam bentuk padat dan 50 gal (19 liter).
Bahan kimia tersebut harus selalu disimpan pada kondisi kering dan pada suhu
kamar. Sebab kelembaban dapat menyebabkan bahan kimia menjadi keras atau
membentuk cake, bahan kimia dapat disimpan pada ruang tertutup dimana adanya
sirkuasli udara yang cukup. Akan tetapi pada keperluan penyimpanan bahan kimia pada
lantai melebihi area preparasi sehingga bahan menjadi lebih berat- area umpan melaui
hopper. Akan tetapi hal ini tidak praktis diterapkan pada pabrik dengan kapasitas
menengah, atau kecildisebabkan volume bahan kimia yang digunakan tidak dibenarkan
dalam jumlah yang besar-penanganan kelengkapan. Perlengkapan yang digunaklan dalam
penanganan bahan kimia ini diantaranya, truk tangan, kepala kereta, pengerek, lift,
conveyor mekanik, dan pheunomatic conveyor. Penyimpanan dan perawatan yang
dibutuhkan sangat tergantung dari pada tipe dan jumlah bahan kimia yang digunakan.
Pada bagian yang lebih kecil, bahan kimia dapat disimpan didekat area persiapan
larutan. Gambar 3-3 menunjukkan sebuah tangki penyimpan harian. Bahan kimia sering
disimpan secara kering pada area hopper protected. Intruksi yang tepat mengenai
penyimpanan koaguilan dan coagulant aid biasanya telah tersedia pada label pembungkus
dari pabriknya dan telah dicetak pada shiping container.
Persiapan Larutan
Koagulan dan Coagulan aid biasanya diencerkan terlebih dahulu. Hal ini guna
mencocokkan luas area pelarutan sebelum ditambahkan pada air untuk diolah. Pada area
yang kecil/sedikit, hal ini dapat dilakukan secara manual oleh las dumping atau kimia
liquid siphonong dari carboys ke tangki pelarutan kecil, 15-300 gal (190-1135 L)
dimana air air ditambahakan untuk mempersiapkan ukuran larutan. Tangki dilengkapi
dengan mixer/pencampur larutan, dapat dilihat pada gambar 3-4.
Pada persiapan bahan baku larutan dari polimer kering, hal ini sangat penting
sekali agar operator dapat berhati-hati untuk mencampurka nbahan kering kedalam air.
Partikel polimer sendiri harus langsung membasahi dalam arti masuk kelarutan secara
perlahan. Jika polimer kering secara hati-hati didumping kedalam air, clumps yang tak
larut dari polmer (disebut”Fish Eyes”) akan terbentuk clump tidak akan berfungsi secara
efektif sebagai coagulant aid dan clog membentuk saluran dari bahan kimia yang masuk.
Untuk mengurangi/mengeliminir masalah ini, ASPIRATOR FEEDED dapat digunakan
untuk membasahi polimer secara seragam. Polimer-polimer cair bisanya lebih mudah
ditangani dan ditambahakan air.
Pada pemakaian yang lebih besar, seluruh bangunan biasanya dicurahkan untuk
persiapan secara otomatis dari koagulan larutan. Sebagai bangunan haruslah terdiri dari
hopper yang besar, skala penimbangan/timbangan, conveyor, pengerek, pipa, pompa
bahan kimia dan tangki reaksi.
Dosing
Satu kali pelarutan atau pengenceran/penambahan air, coagulan harus diukur
secara teliti sebelum dimasukkan ke air mentah. sistem pemberian dosis bisa saja melalui
alat sederhana seperti pompa langsung dari 55 gal (208 L) tangki larutan, atau dapat
dilakukan lebihj komplek dengan menggunakan pompa kontrol elektronik dengan sistem
pengukuran otomatis yang mengatur laju alir dari air, turbiditasnya atau zeta potensial.
Coagulant dapat berperan sebagai umpan pada air menggunakan bahan
kering/basah lainnya.ada dua type dari pengisi bahan kering -volumetric dan gravimetric.
Volumetric feeders (pengisi), salah satunya tampak pada gambar 3-5 pengisi bahan kimia
kering dengan volume; gravimetric feeder gambar 3-6 pengisi bahan kimia kering
dengan berat. Feeders kering biasanya memiliki hopper kecil, dimana alat tersebut
menjadi bagian dari penyimpanan. Volumetric feeders lebih lebih mahal akan tetapi lebih
akurat daripada type gravimetric. Sekali pengukuran, dari bahan kimia kering membawa
secara cepar ke kemar pencampuran koagulan.
Gambar 3-6. Gravimetric Feeder
Umpan basah atau bahan larutan yang ditemukan digunakan untuk membekukan
bahan cair-juga secara langsung dari penyimpanan atau tidak langsung dengan cara
mencairkan larutan terlebih dahulu. Dengan cara pencairan larutan, operator biasanya
lebih tepat mengontrol dosis .
Type paling umum dari sistem umpan larutan adalah pompa terpasang, type
pompa pemindah positif. Disebut pompa terpasang sebab setiap gerak atau rotasi dapat
memompa dengan tepat volume yan terpasang pada larutan. Salah satu yang paling
umum digunakan adalah pompa terpasang type DIAPHRAGM (DIAPHRAGRAM-TYPE
METERING PUMP) ditunjukan pada gambar 3-7. pompa ini biasanya mempunyai
variabel kecepatan rotor dan dapat diset secara manual atau otomatis dalam
mengantarkan bahan kimia yang diperlukan utnuk laju alir tertentu.
Type lain dari pompa pemindah positf , disebut pompa progresiv, yang juga
dipakai pada pompa kimia pada pengukuran laju alir. Progresiv capity pompa
ditunjukkan pada gambar 3-8.
Faslitas umpan koagulan secara komplit dapat terdiri dari tangki pelarutan untuk
pencampuran atau pancairan dari bahan kimia sebagai hasil, pompa pemindahan, ruang
pencampuran air, pipa lurus larutan dan timbangan dengan skala bervariasi serta pelatan
mixing. Fasilitas ini dan kelengkapannya biasanya dipakai pada saat pabrik dibangun atau
diperluas.mengatasi terjadinya korosi, alat yang dipakai dalam pompa, storage dan
transport bahan kimia dibuat dari material yang tahah terhadap korosi dan aman pada
lingkungan kerja.
Kecepatan Pencampuran
Salah satu yang paling penting dalam proses koagulasi adalah pencampuran aliran
secara cepat. Distribusi yang merata pada agitasi aliran sangat penting agar pencampuran
dapat merata. Dalam hal ini digunakan partikulat yang tepat, yaitu alum dan feric sulfat.
Kontak pertama antara koagulan denga air merupakan periode palaing kritis
dalam keseluruhan proses koagulasi. Rekasi koagulasi terjadi dengan cepat–dalam fraksi
kedua-jadi ini merupakan hal sangat vital bahwa koagulan dan partikel koloid harus
dikontakkan dengan segera. Setelah coagulant dtambahkan air, selanjuntnya air diaduk
selama beberapa detuk untuk mempercepat terjadinya tumbukan antar partikel.
Type yang berbeda dari alat dapat digunakan untuk meningkatkan laju
pencampuran, diantaranya :
Pencampuran mekananik
Pompa dan pipa
Ruang Buffle, Buffle Chamber
Disebabkan adanya sifat kontrol positif, propeller da impeller,turbin-type mekanik
pencampur kilat biasanya dipakai pada area yang lebar. Pencampuran mekanik biasanya
ditempatkan pada ruang kecil atau tangki turbulen (energi pencampuran) positif kontrol
dengan kecepatan pengaduk yang bervariasi. Waktu penahanan pada pipa/saluran ini
sangat singkat , biasnya kurang dari 1 maenitsampai 20 detik. Gambar 3-11, mixer
mekanik dapat dipasang langsung pada pipa lurus;juga sering dipsangan pada in-line
mixer. Tidak seperti pompa dan tipe pencampur lainnya, mixer mekanik in-lne dapat
diatur/disetup untuk memberikan energi pencampur yang maksimal. Ketika unit in-line
dibutuhkan tidak memerlukan tangki separate atau pipa, dan menghasilkan pencampuran
dengan biaya yang rendah dan dapat ditambahkan pada pipa lurus.
Pada pompa dan pipa type flash mixer;koagulan ditambahakan ke air pada pipa
lurus sebelum melewati/menembus pipa. Impeler dari pompa menghasilkan pencampuran
yang turbulen. Dimana, jika hal ini efisiense dipakai pada alat. Didalam penambahan
partikel koagulan dapat mulai menjadi flokulat dan mengendap pada pipa lurus dari
pompa. Secara keseluruhan, pompa dan type pipa pada pencampuran keluar dari rencana
operator dengan sedikt atau tanpa keuntungan untuk membuat kondisi operasi yang
diinginkan , dan pada akhirnya mixing, flokulasi dan pengendapan ditententukan oleh
laju alir air yang dihasilkan.
Pipa buffle diperlihatkanpada gambar 3-12, kendati lebih maju dibandingkan tipe
pompa dan pipa, tetapi mempunya kekurangan pada operator positif kontrol. Jumlah dari
energi mixing ditentukan dari tingkat turbulensi air yang melintasi atas bawah pada
buffle. Turbulensi ditentukan dengan dengan laju alir, dan secara umum tidak dapat
dikontrol.
Flokulasi
Alat flokulasi terdiri dari basin atau tangki, juga beberapa bagian dari
pencampuran sepat dan lambat. Beberapa contoh dari type ini diperlihatkan pada gambar
3-13 sampai 3-18.
Dikarenakan proses flokulasi berlangsung lebih lama dibandingkan proses
koagulasi, maka kolam flokulasi harus lebih besar. Dikarenakan flok lebih mudagh patah,
pencampuran harus lebih tenang dengan keceptan aliran pada tangki cukup lambat
sehingga partikel flok tidak rusak atau patah. Kolam flokulasi harus cukup luas agar
waktu penahanan yang cukup sekitar 20-60 menit. Gambar 3-13 memperlihatkan
bagaimana buffle secara lambat menuruni air..
Pencampuran untuk flokulasi dapat dilakukan secara mekanik , menggunakan
rotasi paddel, atau secara hidrolik, dihasilkan dari gerakan air. (gambar 3-13 dan 3-14),
propeller dan flokulator (Gambar 3-15), turbin flokulator (gambar 3-16), blok berjalan
flokulator (Gambar 3-17). Flokulator mekanik umumnya dibuktikan dengan variabel
keceptan gerak untuk membuktikan kontrol loperator maksimum dari flokulasi.
Contoh dari flokulator hidrolik diperlihatkan pada Gambar 3-18. kombinasi unit
koagulasi, flokulasi dan proses sedimentasi berada pada satu unit bagian. Peralatan ini
biasanya digunakan pada proses lime-soda abu untuk pelunakan air (lihat bab pelunakan
air).
3-3. Operasi Proses Koagulasi/Flokulasi
ada tiga langkah utama/dasar didalam pengoperasian proses koagulasi/flokulasi :
Pemilihan Bahan
Penyediaan bahan
Monotoring keefektipan proses
Pemilihan bahan
Pemilihan bahan kimia koagulan dan koagulan aid merupakan kelanjutan dari
program pencarian dan evaluasi, normalnya penggunaan jartes. Biasanya, operator
menguji (test) dalam pemilihan bahan pada prses dilaborataorium. Dalam pelaksanaan
pemilihan bahan, karakteristik yang harus dipenuhi adalah sebagai berikut :
- Temperatur/suhu
- PH
- kalinitas
- Turbiditas
- Warna
Pengaruh dari setiap karakterisitik pada koagulasi dan flokulasi adalah sebagai
berikut :
Temperatur; umumnya, temperatur rendah menyebabkan buruknya proses koagulasi
dan flokulasi dan dapat menyebabkan banyaknya bahan yang dipakai untuk
mendapatkan hasil yang diinginkan.
PH; nilai yang sangat penting, tinggi dan rendahnya, dapat mempengaruhi proses
koagulasi dan flokulasi. Ph optimum tergantung pada koagulan yang digunakan.
Alkalinitas ;alum dan feric sulfat berinteraksi denga nbahan kimia yang menyebabkan
alkalinitas pada airyang rendah pada air dan membatasi reaksi, dan menyebabkan
koagulasi yang buruk ; dalam hal ini penting untuk penambahan alkalinitas pada air.
Turbiditas ; turbiditas yang rendah, menyebabkan sulitnya pembentukan flok. Beberapa
bagian partikel akan bertumbukan secara acak dan oleh karena itu diakumulasikan
perubahan flok.
Warna ; warna diindikasikan sebagai senyawa prganik. Bahan organik dapat bereaksi
dengan bahan kimia , menyebabkan koagulasi menjadi sulit. Perlakuan awal dengan
dengan oksidasi dan absorben penting untuk mereduksi konsentrasi bahan organik.
Keefektifan koagulan atau flokulan akan berubah seperti perubahan karakter dari
air mentah. Keefektifan koagulan kimia koagulan aid dapat berubah sesuai dengan
kondisi operasi, dengan aggpan adanya faktor lain yang mempengaruhi kerja dari proses
koagualasi dan flokulasi, dengan pertimbangan ini maka operator, harus meilih bahan
yang sesuai denga nmengguankan jartes denga variasi bahan, sengle dan bahan
kombinasi. Jartes dibahas pada pengenalan analisis kualitas,modile test fisika/kimia –
jartes .
Jartes, meskipun lebih banyak digunakan mengontrol test koagulasi, tetapi bersifat
subjectif dan masih tergantung dari perlakuan manusia untuk evaluasi dan
pemahamannya. Dan informasi selanjutnya, operaotr harus menguji PH dan turbiditas
dan diharapkan menguji penyaringan dan zeta potensial. Seluruh kontrol test akan
dibahas lebih rinci pada iperasional kontrol test selanjutnya pada bab ini.
Pemakaian bahan kimia
Hasil dari jartest dapat membantu determinasi dari tipe bahan kimia atau
penggunaan dosis yang baik. Hasil dari jartest dalam satua miligram perliter dan harus
dinversikan dengan eqivalent menyeluruh – dalam skala dosis pound/hari atau gal/hari.
Dan operator dapat mensetting pemakaian bahan kimia pada air terhadap kebutuhan
sistem umpan kimia serta dosis rata-rata yang diperlukan secara manual dan otomatis.
Keefektifan proses monitoring
Walaupun hasil dari test dibawah ini (dan diskusikan jika test dibawah kondisi
operasi kontrol) menunjukkan indikasi yang sangat baik, akan tetapi pada pabrik yang
beroperasi pada skala besar, kemungkinan hasil tidak cocok. Performance pada pabrik
harus memenuhikriterai pemonitoran sebagai berikut :
Pencampuran kilat yang memadai
Flokulasi sempurna
Waktu flokulasi yang cukup
Pengendapan - Penyaringan – kualitas air
Keberhasilan koagulasi tergantung pada kecepatan da nkesempurnaan pancampuran.
Kendati koagulasi terjadi lebih singkat. Pipa akan menyediakan waktu penahanan diatas
60 detik. Pencampuran akan cukup turbulen sehingga koagulan terdispersi/tersebar
meleawati pipa kuagulant/pembekuan.
Ketepatan harus dipertahankan selama dari 1-10 detik dimana pada permulaan
koaguylan harus tercampur dengan setiap air yang dibawa untuk memulai efisiensi flok,
dari point tersebut diperlihatkan efisiensi dari seluruh proses menurun. Sebagian besar
kegunaan koagulant yang layak menunjukkan pengaruh yang baik, dan permasalahan
dapat biasanya dapat dibenarkan dengan mengubahn point aplikasi atau metode
pencampuran. Polimer digunakan sebagai koagulant utama, kecepatan pencampuran
kurang kritis, namun mixing dapat menyebabkan banyaknya partikel bertumbukan .
kemampuan pencampuran kilat bukan suatu yang dapat diamati, akan tetapi diikuti
indikator dari kekurangan pencampuran :
o Flok sangat kecil
o Mata ikan
o Turbiditas yang tinggi dari endapan air
o Frekuensi yang besar dari filter back wash
Jika setiap kondisi ini ditemukan, operator haruslah mulai menginvestigasi kemampuan
operasi mixing kilat, kejinakan dari flokulasi dan panjangnya waktu flokulasi. Flokulasi
yang tepat membutuhkan pencampuran / mixing yang lama dan hati-hati/ tenang. Energi
mixing haruslah cukup tinggi untuk membawa partikel koagulan secara konstan / tetap
untuk dikontakkan satu dengan lainnya., tetapi juga tidak terlalu tinggi hingga merusak
partikel seusai/setelah flokulasi berlangsung. Untuk alasan ini, kolam flokulasi dan
peralatan biasanya dirancang untuk segera membuktikan kecepatan yang tinggi dari
mixing yang mengikuti proses koagulasi, dan laju yang lambat seperti pada turunnya air
masuk ke kolam. Partikel koagulan / flokulat sebagaimana mestinya kelihatan seperti
menit kepingan salju atau Tufts dari suspensi wool pada air yang sangat jernih. Air
haruslah tidak terlihat berawan atau kabur – jika ini terjadiatau jika terdapat pada
keempat tanda dari ketidakmampuan mixing sepeti yang diuraikan diatas, maka
kecepatan flokulator haruslah dicek / diteliti ulang.
Ini memakan waktu untuk menambah berat dan ukuran dari partikel floc. Kolam
flokulasi haruslah memberikan waktu penahanan/penghentian sesaat sekitar 20 – 60
menit. Dimana sirkulasi yang singkat dapat menimbulkan masalah besar, nilaiminimum
dari tiga kolam flokulasi dari bagian yang tersedia.
Koagulasi / flokulasi efektif akan dihasilkan pada endapan air dengan turbiditas
kurang dari 10 NTU. Hal ini akan dihasilkan pada pengunaan yang lebih efisien dari filter
dimana ia tak dapat menangani penerimaan suspensi solid yang tinggi. Produksi air
haruslah dipantau untuk menguji kalitas dari air tersebut.
Kelebihan pada pembawaan / pengangkutan partikel floc dapat menutup
(mengaburkan) filter/saringan, kebutuhan frekuensi meningkat untuk proses backwash.
Pembawaan floc yang tampak pada proses sedimentasi pada filter sengan tanda yang jelas
dapat menjadi kabur. Frekuensi backwash untuk memberihkan filter membuat filter harus
diservis dahulu sekitar lebih dari 30 menit (dihasilkan dari hilangnya filtrat – produksi
air) dan membuang filter air pada proses backwash. Oleh karena itu, frekuensi backwash
lebih memakan banyak biaya. Jika kekaburan terjadi, biasanya membutuhkan perubahan
dosis bahan kimia. Jika permasalahan terus terjadi dan berlangsung lama, maka
perubahan koagulan atau koagulan aid mungkin dibutuhkan.
Catatan / Summery
Operator haruslah terus mencata kualitas air mentah terdahulu dan pada koagulan
dan dosis yang bekerja baik untuk air, sama baiknya dengan pencatatan hubungan
observasi dari operasi proses koagulasi / flokulasi. Hal ini sangat penting untuk
ketersediaan permukaan air, sebab variasi kualitas permukaan air mudah berubah,
perubahan waktu sangat penting. Pada pengalaman terdahulu telah dicatat, informasi
akan terbaca dan bertindak sebagai penuntun / acuan ketika situasi yang sama terjadi.
Gambar 3-19 menggambarkan petunjuk yang dianjurkan untuk proses koagulasi /
flokulasi.
Type dari koagulant ……………………………………..tanggal mulai………………….
ITEM Hasil (tiap hari)
Dosia Koagulant Date Date Date Date Date date date date Raw Meter
TemperaturPHAlkalinitas TurbidityRasa dan bauWarnaSuspenden solidAlgaeCoagulate waterFiltrasiZeta potensialPengendapan – kekeruhan air
Gambar 3-19 format catatan penjagaan