STUDI PENURUNAN KEKERUHAN AIR KALI SURABAYA DENGAN PROSES
FLOKULASI DALAM BENTUK FLOKULATOR PIPA CIRCULAR
Oleh : Aisyah Rafli Puteri3307100022
Dosen Pembimbing :Dr.Ir. Nieke Karnaningroem, MSc
19550128 198503201
LATAR BELAKANGKe
butu
han
air b
ersih
Kebutuhan air bersih dari waktu
ke waktumeningkat dengan
pesat, sejalandengan
bertambahnyajumlah penduduk
dan tuntutankehidupan yang
terus berkembang. Pras
aran
aai
r ber
sih
50 % jumlahpenduduk yang belum terlayanimengusahakan
sendiri air bersihdengan cara lain misalnya sumur
bor, sumurgali, mata air danbahkan langsungmenggunakan air
sungai (air permukaan). Pe
ngol
ahan
air p
erm
ukaa
n Dalam pengolahanair bersih yang berasal dari air permukaan, menghilangkan ataumenurunkankekeruhanmerupakan halyang sangat pentingdimana flokulatorpipa circular sebagai salah satualternatifpengolahan untukmengurangikekeruhan.
PERUMUSAN MASALAH DAN TUJUAN PENELITIAN
Rumusan Masalah• Berapakan dosis optimum koagulan yang diperlukan untuk meremoval
kekeruhan air baku• Bagaimanakah kemampuan flokulator pipa circular untuk meremoval
kekeruhan air baku.
Tujuan Penelitian• Menentukan dosis optimum koagulan yang diperlukan untuk
meremoval kekeruhan air baku• Menguji kemampuan flokulator pipa circular sebagai alat flokulasi
untuk mengatasi kekeruhan air baku
TINJAUAN PUSTAKA• Koagulasi – FlokulasiKoagulasi-flokulasi merupakan dua proses yang tidak terpisahkan. Pada
proses koagulasi terjadi destabilisasi koloid dan parttikel dalam air sebagai akibat dari pengadukan cepat, dan pembubuhan bahan kimia(disebut koagulan). Setelah terbentuk inti flok, diikuti oleh prosesflokulasi yaitu penggabungan inti flok menjadi flok ukuran lebih besaryang memungkinkan partikel mengendap (Masschelein, 1992).
• Flokulasi HidrolisFlokulasi yang memanfaatkan gerakan air sebagai tenaga pengadukan.
Sistem pengadukan ini menggunakan energi hidrolik yang dihasilkan darisuatu aliran hidrolik. Beberapa contoh pengadukan hidrolis adalahterjunan, loncatan hidrolis, parshall flume, baffle basin, perforated wall, gravel bed dan sebagainya.
RUANG LINGKUP• Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium Jurusan Teknik
Lingkungan FTSP-ITS• Penelitian ini akan membahas masalah flokulasi yang terjadi
pada aliran di dalam pipa circular dengan variasi : diameter slang pipa = 1/2” dan 5/8” , diameter lingkaran pipa 0,4 m dan0,6 m, dan dengan panjang masing-masing 25 m dan 50 m.
• Air baku yang digunakan adalah air baku buatan dengankekeruhan buatan. Kekeruhan dibuat dengan menggunakanbentonit dengan range 40NTU-80NTU dimana range kekeruhan ini diperoleh dari data primer PDAM Ngagel II yang menggunakan air kali surabaya sebagai air bakunya.
• Sebelum di alirkan pada pipa circular dilakukan proses koagulasi terlebih dahulu, proses koagulasi terjadi dengan cara pengadukan mekanis.
CON’T
• Air baku merupakan air dengan kekeruhanbuatan yang menggunakan Bentonit.
• Parameter yang di uji adalah kekeruhan
Metode Penelitian• Tahapan Penelitian
-Dalam penelitian ini digunakan air baku buatan dengankonsentrasi kekeruhan bervariasi yaitu : 40 NTU,50 NTU,60 NTU,70 NTU dan 80 NTU. Dimana tingkatkekeruhan yang digunakan ini dipilih sesuai data primer yang diambil dari PDAM NGAGEL II SURABAYA.-Sebelum dilakukan pada alat sesungguhnya, makadilakukan dahulu penelitian pendahuluan untukmendapatkan dosis optimum koagulan untuk tingkatkekeruhan yang direncanakan. Penelitian pendahuluanini dilakukan pada kondisi batch proses yakni denganmenggunakan Jar test. Tujuan dari jar test ini adalahuntuk mendapatkan range dosis koagulan yang akandigunakan pada continous proses pada alat.
LATAR BELAKANG
PERMASALAHBagaimana
efektifitas flokulator pipa circular dalam
meremoval kekeruhan Air Kali
Surabaya pada range 40-80 NTU
TUJUANMengkaji efektifitas
flokulator pipa circular dalam
meremoval kekeruhan air Kali
Surabaya pada range 40-80 NTU
METODE
KAJIAN PUSTAKA- Air permukaan memiliki tingkat kekeruhan yang bervariasi dan cenderung tinggi- Proses koagulasi- flokulasi berperan penting dlm menurunkan kekeruhan- Flokulator hidrolis memiliki keunggulan karena dapat menghemat pemakaian listrik
REALITA SAAT INI- Ditinjau dari potensi kuantitas, air permukaan sering digunakan sebagai air baku untuk air bersih
-Flokulator yang sering digunakan oleh PAM adalah flokulator pneumatis dan mekaanis
STUDI LITERATUR- Proses Koagulasi – Flokulasi- Stabilisasi dan Destabilisasi Partikel Koloid dalam Larutan- Proses Kimiawi Koagulasi – Flokulasi- Mekanika Proses Pembentukan Flok- Aspek Hidrodinamik dari Flokulasi- Karakteristik Hidrolika dalam saluran / pipa khususnya pada pipa melingkar
PERSIAPAN ALAT DAN BAHAN- Peralatan laboratorium dan Bahan dalam analisa Jartest- Alat ukur debit (Air baku dan Koagulan)- Spektrofotometer, pH meter, stopwatch
PEMBUATAN FLOKULATOR
- waktu pembuatan flokulator max 1 minggu- Flokulator terbuat dari selang yang dililitkan secara circular pada sebuah tiang dimana flokulasi akan terjadi pada selang tersebut- Flokulator dijalankan sengan debit 30 cc/det
HASIL YANG DIHARAPKAN
Mengetahui bagaimana efektifitas
flokulator pipa circular dengan melihat tingkat removal dari
kekeruhan air baku
ANALISA AWAL KARAKTERISTIK
AIR BAKU- Dilakukan untuk mengetahui range kekeruhan dari Air Baku yang diambil dari Kali Jagir Surabaya dengan Metode Turbidimetri
><Gap
PENGAMBILANDATA
- % Removal yang dihasilkan pada Continuous proses - G dan Td- Headloss
ANALISIS DATA
- Menganalisis dosis optimum koagulan untuk
tingkat kekeruhan air baku
- Manganalisis hubungan antara HL, G dan G.Td
PENAMPILAN DATA
Dalam bentuk grafik,tabel dan
tulisan
RUMUSAN MASALAH DAN TUJUAN
HASIL PENGAMATAN
PELAKSANAAN- Pengukuran Tingkat kekeruhan pada air baku- Pembuatan larutan koagulan - Pengaliran air baku pada flokulator pipa circular
JAR TEST- Dilakukan untuk mengetahui dosis koagulan yang sesuai dengan tingkat kekeruhan air baku- Koagulan yang dibubuhkan dengan dosis 10,20,..60 mg/lt tiap beker glass
PROSES FLOKULASI PIPA
CIRCULARMengamati hasil
flokulasi sesudah air melalui pipa circular
dan menghitung persen removal kekeruhan.
KERANGKA PENELITIAN
Persiapan alat dan bahan• Alat – alat yang digunakan1. Alat laboratorium dalam
analisa jar test2. Slang diameter ½” dan
5/8”3. Bak koagulasi4. Alat pengadukan pada
proses koagulasi5. Bak penyangga6. Bak sedimentasi7. Alat ukur debit8. Alat ukur koagulan9. Alat pengukur tekanan10. Spektrofotometer11. pH meter
• Bahan yang digunakan1. Bentonit2. Koagulan (Al2(SO4)3.18
H2O)
B
A
SKEMA ALAT
c
D
Bak Penampung air baku
Bak Pengendapan
Flokulator Pipa Circular
Pengadukan mekanis (Koagulasi)
Pembuatan flokulator• Pembuatan reaktor dilakukan selama 1-2
minggu• Jumlah flokulator yang akan di uji 8 flokulator :1. Panjang 25 m diameter 0,4 m selang ½”2. Panjang 50 m diameter 0,4 m selang ½”3. Panjang 25 m diameter 0,6 m selang ½” 4. Panjang 50 m diameter 0,6 m selang ½”5. Panjang 25 m diameter 0,4 m selang 5/8”6. Panjang 50 m diameter 0,4 m selang 5/8”7. Panjang 25 m diameter 0,6 m selang 5/8” 8. Panjang 50 m diameter 0,6 m selang 5/8”
Proses penelitian- Penentuan range dosis koagulan yang akan
dicoba dengan jar test sesuai dengan tingkatkekeruhan pada air baku
- Perhitungan nilai G dan Td teoritis. Variasi yang digunakan adalah : variasi diameter pipa, variasipanjang pipa dan variasi diamater lingkaran pipa.
- Sebelum dialirkan pada pipa circular makadilakukan koagulasi terlebih dahulu yaitu dengankoagulasi mekanis dengan pengadukan manual.
- Penelitian kemampuan dari pipa circular untukmelakukan flokulasi, dengan melihat tingkatremoval dari kekeruhan air baku.
Data Hasil Penelitian
Comment
Kekeruhanawal (NTU)
KebutuhanAlum (mg/lt)
Kekeruhanakhir (NTU) % Removal
40
10 3.5 91.3
20 2.5 93.8
30 0.5 98.8
40 2 95.0
50 4.5 88.8
60 6 85.0
40
10 3.5 91.3
20 2.5 93.8
30 0.5 98.8
40 2 95.0
50 4.5 88.8
60 6 85.0
Dari Tabel dan Gambar diatas pada dapat ditentukan bahwa dosiskoagulan optimum untuk kekeruhan 40 NTU adalah 30 mg/l. Hal inidapat dilihat dari %Removal tertinggi yang dihasilkan yaitu 98,8 %.
Kekeruhanawal (NTU)
KebutuhanAlum (mg/lt)
Kekeruhanakhir (NTU) % Removal
50
10 4 92.0
20 8 84.0
30 1.5 97.040 3 94.050 6.5 87.0
60 9.5 81.0
50
10 3.5 93.0
20 3 94.0
30 1 98.0
40 2.5 95.0
50 4 92.0
60 5.5 89.0
Dari Tabel dan Gambar diatas pada dapat ditentukan bahwa dosiskoagulan optimum untuk kekeruhan 50 NTU adalah 30 mg/l. Hal inidapat dilihat dari %Removal tertinggi yang dihasilkan yaitu 98 %.
Kekeruhanawal (NTU)
KebutuhanAlum (mg/lt)
Kekeruhanakhir (NTU) % Removal
60
10 3 95.020 2.5 95.830 2 96.740 5.5 90.850 7 88.360 9.5 84.2
Dari Tabel dan Gambar diatas pada dapat ditentukan bahwa dosiskoagulan optimum untuk kekeruhan 60 NTU adalah 30 mg/l. Hal inidapat dilihat dari %Removal tertinggi yang dihasilkan yaitu 96,7 %.
Kekeruhanawal (NTU)
KebutuhanAlum (mg/lt)
Kekeruhanakhir (NTU) % Removal
70
10 4.5 93.620 2.5 96.430 1.5 97.940 0.5 99.350 3 95.760 5 92.9
Dari Tabel dan Gambar diatas pada dapat ditentukan bahwa dosiskoagulan optimum untuk kekeruhan 70 NTU adalah 40 mg/l. Hal inidapat dilihat dari %Removal tertinggi yang dihasilkan yaitu 99,3 %.
Kekeruhanawal (NTU)
KebutuhanAlum (mg/lt)
Kekeruhanakhir (NTU) % Removal
80
10 3.5 95.620 2 97.530 1 98.840 0.5 99.450 3 96.360 6.5 91.9
Dari Tabel dan Gambar diatas pada dapat ditentukan bahwa dosiskoagulan optimum untuk kekeruhan 80 NTU adalah 40 mg/l. Hal inidapat dilihat dari %Removal tertinggi yang dihasilkan yaitu 99,4 %.
Continuous proses
Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa ½” denganpanjang 25 meter dan diameter melingkar 0,4 meter terjadi pada kekeruhan 80 NTU yaitu sebesar80,63%.
Diameter Pipa (m)
Panjang Pipa (m)
Diameter melingkar pipa (m)
Kekeruhan awal (NTU)
Kekeruhan akhir (NTU)
% Removal
40 11 72.550 12.5 7560 13 7870 14 8080 15.5 80.63
25 0.41/2"
CON’TDiameter Pipa (m)
Panjang Pipa (m)
Diameter melingkar pipa (m)
Kekeruhan awal (NTU)
Kekeruhan akhir (NTU)
% Removal
40 13 67.550 14.5 7160 15 7570 17 7680 18.5 76.88
1/2" 25 0.6
Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa ½” denganpanjang 25 meter dan diameter melingkar 0,6 meter terjadi pada kekeruhan 80 NTU yaitu sebesar 76,88%.
CON’T
Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa ½” denganpanjang 50 meter dan diameter melingkar 0,4 meter terjadi pada kekeruhan 80 NTU yaitu sebesar 82,5%.
Diameter Pipa (m)
Panjang Pipa (m)
Diameter melingkar pipa (m)
Kekeruhan awal (NTU)
Kekeruhan akhir (NTU)
% Removal
40 9 77.550 15 7060 12 8070 13.5 80.7180 14 82.50
1/2" 50 0.4
CON’TDiameter Pipa (m)
Panjang Pipa (m)
Diameter melingkar pipa (m)
Kekeruhan awal (NTU)
Kekeruhan akhir (NTU)
% Removal
40 6.5 83.7550 8 8460 8.5 85.8370 10 85.7180 11 86.25
1/2" 50 0.6
Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa ½” denganpanjang 50 meter dan diameter melingkar 0,6 meter terjadi pada kekeruhan 80 NTU yaitu sebesar 86,25%.
CON’TDiameter Pipa (m)
Panjang Pipa (m)
Diameter melingkar pipa (m)
Kekeruhan awal (NTU)
Kekeruhan akhir (NTU)
% Removal
40 14.5 63.7550 16 6860 18.5 69.1770 19.5 72.1480 23 71.25
5/8" 25 0.4
Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa 5/8” denganpanjang 25 meter dan diameter melingkar 0,4 meter terjadi pada kekeruhan 70 NTU yaitu sebesar 72,14%.
CON’TDiameter Pipa (m)
Panjang Pipa (m)
Diameter melingkar pipa (m)
Kekeruhan awal (NTU)
Kekeruhan akhir (NTU)
% Removal
40 18 5550 16.5 6760 23 61.6770 27.5 60.7180 28.5 64.375
5/8" 25 0.6
Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa 5/8” denganpanjang 25 meter dan diameter melingkar 0,6 meter terjadi pada kekeruhan 70 NTU yaitu sebesar 64,375%.
CON’TDiameter Pipa (m)
Panjang Pipa (m)
Diameter melingkar pipa (m)
Kekeruhan awal (NTU)
Kekeruhan akhir (NTU)
% Removal
40 12 7050 14.5 7160 16 73.3370 19 72.8680 22.5 71.88
5/8" 50 0.4
Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa 5/8” denganpanjang 50 meter dan diameter melingkar 0,4 meter terjadi pada kekeruhan 60 NTU yaitu sebesar 73,33%.
CON’TDiameter Pipa (m)
Panjang Pipa (m)
Diameter melingkar pipa (m)
Kekeruhan awal (NTU)
Kekeruhan akhir (NTU)
% Removal
40 11 72.550 12 7660 14.5 75.8370 16 77.1480 18.5 76.88
5/8" 50 0.6
Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa 5/8” denganpanjang 50 meter dan diameter melingkar 0,6 meter terjadi pada kekeruhan 70 NTU yaitu sebesar77,14%.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
40 50 60 70 80
% R
emov
al
Kekeruhan awal (NTU)
Proses Continous Panjang 25 meter
Slang 1/2 diameter melingkar 0,4 meterSlang 1/2 diameter melingkar 0,6 meterSlang 5/8 diameter melingkar 0,4 meterSlang 5/8 diameter melingkar 0,6 meter
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
40 50 60 70 80
% R
emov
al
Kekeruhan awal (NTU)
Proses Continous Panjang 50 meter
Slang 1/2 diameter melingkar 0,4 meterSlang 1/2 diameter melingkar 0,6 meterSlang 5/8 diameter melingkar 0,4 meterSlang 5/8 diameter melingkar 0,6 meter
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
40 50 60 70 80
% R
emov
al
Kekeruhan awal (NTU)
Proses Continuous untuk diameter melingkar 0,6 meter
Slang 1/2 panjang 25 meter
Slang 1/2 panjang 50 meter
Slang 5/8 panjang 25 meter
Slang 5/8 panjang 50 meter
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
40 50 60 70 80
% R
emov
al
Kekeruhan awal (NTU)
Proses Continous Diameter slang 1/2"
Panjang 25 meter diameter melingkar 0,4 meterPanjang 50 meter diameter melingkar 0,6 meterPanjang 50 meter diameter melingkar 0,4 meterPanjang 50 meter diameter melingkar 0,6 meter
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
40 50 60 70 80
% R
emov
al
Kekeruhan awal (NTU)
Proses Continous Diameter slang 5/8"
Panjang 25 meter diameter melingkar 0,4 meterPanjang 25 meter diameter melingkar 0,6 meterPanjang 50 meter diameter melingkar 0,4 meterPanjang 50 meter diameter melingkar 0,6 meter
FAKTOR KOREKSI
• Dari perumusan faktor koreksi pipa circular dan penelitian yang ada, ternyata bahwa flokulasi dalam pipa circular erat kaitannyadengan faktor koreksi yang mana faktor koreksi tergantung padaNRe, diameter pipa dan diameter melingkar pipa, sedang NResendri erat kaitannya dengan loading (Q/A).
Diameter Pipa Flokulator Nre (Nre
(d/dc)^0.5) faktor koreksi
1/2"
25 m dia 0,4 m 3803.12 672.30 0.051325 m dia 0,6 m 3803.12 548.93 0.047850 m dia 0,4 m 3803.12 672.30 0.051350 m dia 0,6 m 3803.12 548.93 0.0478
5/8"
25 m dia 0,4 m 4563.7 883.76 0.049525 m dia 0,6 m 4563.7 721.59 0.046150 m dia 0,4 m 4563.7 883.76 0.049550 m dia 0,6 m 4563.7 721.59 0.0461
Rumus dan perhitungan :NRe = , 𝜆 = , Hm = ,
Parameter Penelitian :• Q = 30 cc/dt• d slang = ½” = 1,25 cm dan 5/8” = 1,5 cm• dc = 0,4 m dan 0,6 m• L = 25 m dan 50 m• Suhu = 30°C maka υ = 0,80389.10-2
• Contoh Perhitungan :• V = Q.A• Dimana :• A = ¼ π.d2 = ¼ 3,14.(1,25)2
• = 1,226 cm2
• A = ¼ π.d2 = ¼ 3,14.(1,5)2
• = 1,766 cm2
2/1
××
=tdvghfG
CON’T• Perhitungan Gradien Kecepatan :
td = = = 102,2 dt
= 193,3 det -1
Maka : V = 30 cc/dt / 1,226 cm2
= 24,45 cm/dtV = 30 cc/dt / 1,766 cm2
= 16,98 cm/dt Misal :L = 25 md = 1,25 cmdc = 0,4 m
NRe = = 3803,12
𝜆 = = 0,0513
Hm = = 31,314 cm
2/1
2,102008039,0981314,31
××
=G
Headloss
• Semakin besar diameter pipa dan diameter melingkarpipa, maka akan semakin kecil faktor friksi (f) headlossyang diperoleh, berarti dengan demikian semakin kecildiameter pipa dan diameter melingkar pipa akan semakinbesar faktor koreksi headloss nya. Headloss berbandinglurus dengan faktor friksi (f) dan panjang pipa (L), sehinggasemakin besar f dan L maka Hl yang dicapai juga akansemakin besar, demikian juga sebaliknya.
Diameter Pipa Flokulator HL teoritis (cm)
1/2"
25 m dia 0,4 m 31.31425 m dia 0,6 m 29.16950 m dia 0,4 m 62.62750 m dia 0,6 m 58.337
5/8"
25 m dia 0,4 m 25.15725 m dia 0,6 m 23.43450 m dia 0,4 m 50.31550 m dia 0,6 m 46.868
Perbandingan G.td teoritis dan G.td penelitian
• Semakin kecil G.td yang terjadi menunjukkan penurunan kekompakanflok (yang diwakili oleh prosen removal), hal ini disebabkan karenawaktu detensi untuk terjadinya proses flokulasi kecil akibatnya prosesflokulasi tidak dapat berjalan dengan sempurna sedang untuk G.td yang semakin besar ini mengakibatkan flok rupture (pecahnya flok kembali) karena semakin lamanya waktu detensi atau karena semakinmembesarnya G yang dicapai.
Diameter Pipa Flokulator td (dt) G teori (dt -
1)G. td
(teori) td (teori) G.td (penelitian)
1/2"
25 m dia 0,4 m 102.2 193.3 19766.5 106 2.05E+0425 m dia 0,6 m 102.2 186.6 19077.5 109 2.03E+0450 m dia 0,4 m 204.5 193.3 39533.0 214 4.14E+0450 m dia 0,6 m 204.5 186.6 38155.0 220 4.10E+04
5/8"
25 m dia 0,4 m 147.2 144.4 21260.2 156 2.25E+0425 m dia 0,6 m 147.2 139.4 20519.1 157 2.19E+0450 m dia 0,4 m 294.5 144.4 42520.3 308 4.45E+0450 m dia 0,6 m 294.5 139.4 41038.2 312 4.35E+04
Kesimpulan• Dosis optimum koagulan yang diperlukan untuk
meremoval kekeruhan air baku adalah 30 mg/l untuktingkat kekeruhan 40,50,60 NTU dan 40 mg/l untuktingkat kekeruhan 70 dan 80 NTU.
• Untuk penurunan kekeruhan air baku yang diambil dariKali Surabaya yang memiliki range kekeruhan awal 40 NTU – 80 NTU bisa diterapkan dengan menghasilkan % Removal kekeruhan paling baik sebesar (83%-87%) dengan %Removal kekeruhan yang paling baik adalahterjadi pada model pipa ½” dengan panjang pipa 50 m dan diameter melingkar pipa 0,6 meter. Nilai G.td yang dicapai pada model tersebut adalah 4,1 x 104 (G=186,6 det-1 dan td=3,67 menit) dengan headloss sebesar 58,3 cm.
SARAN
• Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan debit (Q) yang lebih besar agar diameter pipa bisadivariasikan dan dikombinasikan proses flokulasihidrolis (pipa circular) dengan proses koagulasihidrolis.
• Range Kekeruhan yang digunakan berasal daridata primer kualitas air baku PDAM Ngagel II Surabaya pada musim kemarau, Diharapkandilakukan penelitian lebih lanjut denganmenggunakan range kekeruhan yang terjadi padamusim penghujan.
Top Related