SEMINAR AKHIR. Mahasiswa Yantri Novia Pramitasari Dosen Pembimbing Alfan Purnomo, ST. MT.

Transkripsi

1 SEMINAR AKHIR KAJIAN KINERJA TEKNIS PROSES DAN OPERASI UNIT KOAGULASI-FLOKULASI-SEDIMENTASI PADA INSTALASI PENGOLAHAN AIR (IPA) BABAT PDAM KABUPATEN LAMONGAN Mahasiswa Yantri Novia Pramitasari Dosen Pembimbing Alfan Purnomo, ST. MT. Jurusan Teknik Lingkungan Teknik Sipil dan Perencanaan InstitutFakultas Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2012

2 SEMINAR TUGAS AKHIR BAB 1 BAB 3 BAB 2 BAB 4

3 BAB 1 PENDAHULUAN PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 2 Rumusan Masalah 3 Tujuan 4 Manfaat 5 Ruang Lingkup

4 LATAR BELAKANG IPA Babat merupakan IPA dengan pengolahan secara konvensional. Dalam proses dan pengoperasian terdapat masalah pemakaian bahan kimia (koagulan) yang berlebihan. Tidak ada perhitungan/ percobaan dengan metode jar test terlebih dahulu dalam menentukan dosis koagulan. Perlu adanya evaluasi, baik kinerja teknis proses dan operasi unit bangunan.

5 Kinerja teknis & operasi unit koa-flok-sed? Dosis optimum koagulan pada Bulan Nopember 2012 dan Bulan Februari-April 2013? RUMUSAN MASALAH

6 TUJUAN Mengkaji kinerja teknis proses dan operasi khususnya unit koagulasiflokulasi-sedimentasi. Mengetahui dosis optimum pembubuhan koagulan pada Bulan Nopember 2012 dan Bulan Februari-April 2013

7 MANFAAT Dapat memberikan kontribusi informasi/ identifikasi masalah dan rekomendasi mengenai kinerja teknis proses dan operasi unit koagulasi-flokulasi-sedimentasi di IPA babat

8 RUANG LINGKUP Analisa&obyek penelitian Parameter yang diuji Variabel yang digunakan Proses dan operasi unit koagulasi-flokulasisedimentasi pada IPA Babat Kekeruhan dan ph Kekeruhan air baku (Bulan Nopember 2012 dan Bulan Februari-April 2013) dosis koagulan yang dibubuhkan (45, 50, 55, 60, 65, dan 70 mg/liter)

9 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Kualitas Air Minum air minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum (PERMENKES No. 492 Thn 2010). Flokulasi (slow mix) penggabungan partikel-partikel yang tidak stabil melalui proses pengadukan (stirring), sehingga terbentuk gumpalan/ flok yang dapat diendapkan atau disaring (Degremont,1979). TINJAUAN PUSTAKA Koagulasi (flash mix) Penambahan dan pengadukan cepat koagulan dengan tujuan mendestabilisasi partikel2 koloid (Reynold, 1996). Sedimentasi berfungsi mengendapkan flok dari pengaduk lambat yang ukuran, bentuk, dan beratnya berubah selama proses pengendapan.

10 BAB 3 METODA PENELITIAN BAB Evaluasi Kondisi Eksisting 3.2 Persiapan Teknis Penelitian Perlakuan terhadap Air Baku PDAM Pembuatan Air Baku Buatan Pembuatan Larutan Standar Kalibrasi

11 METODA PENELITIAN Evaluasi Unit Bangunan BAB Analisa Data Perhitungan Efisiensi Pemakaian Koagulan 3.3 Percobaan Sistem Batch Pembuatan larutan tawas 10% Penentuan Dosis Optimum Koagulan Pengukuran kekeruhan & ph akhir Pengukuran td Sedimentasi

12 METODA PENELITIAN 3.5 Interpretasi Data dan Penarikan Kesimpulan

13 3.1 Evaluasi Kondisi Eksisting Unit Koagulasi-Flokulasi-Sedimentasi Kinerja teknis operasi merupakan faktor yang mempengaruhi kinerja proses dalam suatu bangunan unit IPA. Oleh sebab itu, perlu adanya evaluasi kondisi eksisiting unit bangunan untuk mengetahui apakah teknis operasi bangunan sudah memenuhi kriteria desain atau belum. Cara mengevaluasi unit bangunan eksisting tersebut adalah sebagai berikut: Pengaduk cepat (koagulasi) - Pengambilan data kondisi eksisting yang diamati meliputi, jumlah unit dan dimensi bak. - Evaluasi parameter perencanaan yang meliputi, waktu detensi (td) dan nilai gradien kecepatan (G). Pengaduk lambat (flokulasi) - Pengambilan data kondisi eksisting yang diamati meliputi, jumlah unit dan dimensi bak. - Evaluasi parameter perencanaan yang meliputi, waktu detensi (td) dan nilai gradien kecepatan (G). Sedimentasi - Pengambilan data kondisi eksisting yang diamati meliputi, jumlah unit dan dimensi bak. - Evaluasi parameter perencanaan yang meliputi, beban permukaan (Q/A), waktu detensi (td), & Nre.

14 3.2 Persiapan Teknis Penelitian Perlakuan terhadap Air Baku PDAM Pengambilan sampel air baku dilakukan sebanyak 5-7 kali. Diukur kekeruhan dan ph awal sampel air baku di Laboratorium Teknik Lingkungan ITS. Hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Kekeruhan dan ph Awal Sampel Air Pembuatan Air Baku Buatan Pembuatan air baku buatan dilakukan untuk memenuhi kebutuhan akan air baku yang digunakan untuk sampel agar selalu tersedia. Air baku ini dibuat dengan mencampurkan aquades dengan lumpur Sungai Bengawan Solo yang sudah dikeringkan dan dihaluskan.

15 Con t Pembuatan Larutan Standar Kalibrasi Larutan standar kalibrasi digunakan untuk membuat kurva kalibrasi dan menentukan panjang gelombang yang optimum untuk pembacaan kekeruhan dengan alat spektrofotometer. Dari larutan standar yang sudah dibuat kemudian mengukur 1 jenis kekeruhan larutan standar dengan variasi panjang gelombang. Berikiu Tabel 3.1 merupakan hasil kalibrasi larutan standar dalam menentukan panjang gelombang optimum. Tabel 3.1 Hasil Kalibrasi Larutan Standar dalam Menentukan Panjang Gelombang Optimum Panjang Gelombang (Sb. X) Absorbansi (Sb. Y) Sumber: Hasil Percobaan, 2013

16 Con t Berdasarkan Tabel 3.1 dapat dibuat grafik panjang gelombang optimum untuk mengukur kekeruhan selama percobaan berlangsung seperti pada Gambar 3.3 berikut. Gambar 3.2 Kurva Kalibrasi Larutan Standar dalam Menentukan Panjang Gelombang Optimum

17 Con t Setelah mendapat panjang gelombang optimum, kemudian membuat kurva kalibrasi untuk mendapat regresi yang akan digunakan dalam mengkonversi nilai Absorbansi (A) ke dalam bentuk NTU. Hasil kalibrasi dapat dilihat pada Tabel 3.2 dan digambarkan kurva kalibrasinya pada Gambar 3.4. Tabel 3.2 Hasil Kalibrasi Larutan Standar Kekeruhan (NTU) Absorbansi (A) , , , , , , , , , ,326 Sumber: Hasil Percobaan, 2013 Gambar 3.4 Kurva Kalibrasi Larutan Standar

18 3.3 Percobaan Sistem Batch Pembuatan Larutan Tawas dengan Konsentrasi 10% Konsentrasi larutan tawas 10% didapat dari penggunaan koagulan yang biasanya dibubuhkan di bangunan koagulasi IPA Babat. Untuk menyamakan seperti kondisi di lapangan, dalam percobaan sistem batch ini menggunakan konsentrasi larutan tawas yang sama, yaitu 10% Penentuan Dosis Optimum Koagulan Koagulan yang akan digunakan adalah Aluminium Sulfat Al 2 (SO 4 ) 3 (tawas). Kekeruhan yang digunakan adalah kekeruhan pada Bulan Nopember 2012 dan kekeruhan pada Bulan Februari-April 2013 di titik tertinggi, rata-rata, dan terendah. Untuk kekeruhan pada Bulan Nopember 2012 dari titik terendah ke titik tertinggi (5 NTU, 15 NTU, 25 NTU). Kekeruhan pada Bulan Februari-April 2013 (200 NTU, 500 NTU, 800 NTU). Metode yang digunakan untuk menentukan dosis optimum ialah Metode Jar Test.

19 Con t Pengukuran Waktu Detensi (td) pada Proses Sedimentasi Dalam Tugas Akhir ini, proses sedimentasi terjadi di dalam tabung imhoff cone dimana setelah proses koagulasi-flokulasi berlangsung, air baku situang ke dalam imhoff cone dan didiamkan selama 10 menit. Salah satu indikator dosis koagulan dikatakan optimum adalah bila menghasilkan endapan yang banyak setelah proses koagulas-flokulasi. Dari perhitungan waktu detensi (td) dapat diamati hasil endapannya Pengukuran Kekeruhan dan ph Akhir Air Baku Setelah didiamkan selama 10 menit, bagian yang jernih dari air baku diambil sebanyak 50 ml untuk diukur kekeruhan dan ph akhir setelah proses koagulasi dan flokulasi.

20 3.4 Analisa Data Evaluasi Unit Bangunan Koagulasi-Flokulasi-Sedimentasi Analisa unit bangunan ini berupa hasil perhitungan parameter-parameter utama dari desain bangunan seperti dijelaskan pada Subbab Perhitungan Efisiensi Pemakaian Koagulan Berisi tentang perbandingan antara dosis koagulan yang biasa digunakan di lapangan (IPA Babat) dengan hasil percobaan jar test di laboratorium. Dari perbandingan tersebut, dapat dihitung penghematan yang dapat dilakukan dalam upaya pengiritan pemakaian koagulan tanpa mengurangi kualitas air.

21 3.5 Interpretasi Data dan Penarikan Kesimpulan Berdasarkan data yang telah dianalisis, selanjutnya dilakukan interpretasi data dan pembahasan mengenai makna data. Pada pembahasan ini dilakukan perbandingan hasil penelitian dengan hasil laboratorium yang dikeluarkan oleh IPA yang bersangkutan mengenai dosis optimum koagulan serta faktor-faktor yang mempengaruhinya. Kesimpulan dapat diambil setelah melakukan analisis dan interpretasi data. Pengambilan kesimpulan dilakukan secara umum atas data yang telah dianalisis, yang artinya percobaan penentuan dosis optimum koagulan dapat diaplikasikan pada permasalahan pengolahan air minum secara umum.

22 BAB 4 ANALISA & PEMBAHASAN 4.1 Evaluasi Bangunan Eksisting 4.2 Kondisi Awal Sampel Air Baku 4.3 Percobaan Sistem Batch 4.4 Efisiensi Pemakaian Koagulan

23 4.1 Evaluasi Bangunan Eksisting Unit Koa-Flok-Sedimentasi Koagulasi Panjang (P) Lebar (B) Kedalaman (H) td = Vol/Q = 84 detik (tidak OK) = 2 m = 1,4 m = 1,5 m 2 m detik (Schulz dan Okun, 1992) G = 1,4 m = 241,059 /detik (tidak OK) /detik (Schulz dan Okun, 1992) G.td = 20248,956 (tidak OK) (Kawamura, 2000)

24 Con t Flokulasi Kompartemen 1 Panjang (P) Lebar (B) Kedalaman (H) = 2 m = 1,83 m = 2,13 m 2 m td = Vol/Q = 2,599 menit (tidak OK) menit (Kawamura, 1991) 1,97 m A perforated = ¼. π. d2. Σ perforated Kecepatan (v) = Q/ Ap Headloss = G = = 44,446 /detik (OK) /detik (Schulz dan Okun, 1992) G.td = 6930,02 (tidak OK) (Kawamura, 2000)

25 Con t Kompartemen 2 Kompartemen 3 Panjang (P) Lebar (B) Kedalaman (H) = 2 m = 1,97 m = 2,11 m Panjang (P) Lebar (B) Kedalaman (H) = 2 m = 1,9 m = 2,04 m td = Vol/Q = 2,7711 menit (tidak OK) menit (Kawamura, 1991) G = td = Vol/Q = 2,584 menit (tidak OK) menit (Kawamura, 1991) G = = 30,746 /detik /detik (Schulz dan Okun, 1992) G.td = 5112,076 (tidak OK) (Kawamura, 2000) = 17,144 /detik /detik (Schulz dan Okun, 1992) G.td = 2658,006 (tidak OK) (Kawamura, 2000)

26 Sedimentasi Con t Panjang (P) Lebar (B) Kedalaman (H) = 8,1 m = 4,15 m = 3,5 m 8,1 m 4,15 m td = Vol/Q = 0,872 jam (tidak OK) td pada proses pengendapan adalah 2-8 jam (Reynolds, 1996) A = p settling x b Vs = Q/ A Vh = p tube/ td R = Nre = = 4183,743 > 2000 (tidak OK) Nre < 2000 agar aliran air tetap laminer (Kawamura, 1991)

27 Con t Nfr = = 5, < 10-5 (tidak OK) Nre = 138,767 < 2000 (OK) Nfr = 1, > 10-5 (OK) Nfr > 10-5 agar tidak terjadi aliran pendek (Kawamura (1991) Panjang tube settler (h) = 1 m Lebar antar plate (w) = 0,1 m Kemiringan tube (α) = 30º Dimensi bak yang tertutupi tube Panjang (p) = 8,1 m Lebar (b) = 4,15 m OFR = = 10,246 m3/m2.hari (tidak OK) nilai OFR pada proses sedimentasi adalah 20,4-40,8 m3/m2.hari (Reynolds, 1996)

28 4.2 Kondisi Awal Sampel Air Baku Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Kekeruhan dan ph Awal Sampel Air Tanggal Kekeruhan BulanNopember 2012 Kekeruhan (NTU) Sumber: Hasil Pengukuran, 2013 Kekeruhan pada kondisi zat tersuspensi rendah adalah 5 NTU, 15 NTU, dan 25 NTU. Kekeruhan pada kondisi zat tersuspensi tinggi adalah 200 NTU, 500 NTU, dan 800 NTU. ph Temperatur (⁰C) 05-Nop-12 8,237 7,5 29,9 06-Nop-12 9,663 7, Nop-12 8,433 7,53 28,9 08-Nop-12 14,27 7,5 29,3 09-Nop-12 21,32 7,52 30,2 Kekeruhan Bulan Februari-April Feb ,17 29,2 13-Feb ,26 29,3 06-Mar ,67 6, Apr , ,1 07-Apr ,33 29,6 10-Apr ,27 29,8

29 4.3 Percobaan Sistem Batch Pembuatan Air Baku Buatan Lumpur Sungai Bengawan Solo yang dikeringkan dan ditumbuk. Ditambahkan ke dalam 1000 ml aquades. Berikut Tabel 4.2 merupakan hasil pengukuran bubuk lumpur yang diperlukan untuk membuat kekeruhan tertentu. Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Kadar Zat Tersuspensi (Lumpur) Kekeruhan (NTU) Penentuan Dosis Optimum Koagulan dengan Metode Jar Test Proses koagulasi : 100 rpm selama 1 menit Proses flokulasi : 60 rpm selama 10 menit Proses sedimentasi : selama 10 menit Kadar Zat Tersuspensi (mg/liter) 5 8, Sumber: Hasil Percobaan, 2013

30 Con t Pengukuran Waktu Detensi (td) pada Proses Sedimentasi Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Waktu Dedtensi (td) Proses Sedimentasi Kekeruhan (NTU) Ketinggian endapan (ml) Waktu detensi (detik) Kekeruhan Bulan Nopember Tidak teramati Tidak teramati Tidak teramati Tidak teramati Tidak teramati Tidak teramati ,3 0,3 25 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,5 0,5 1 1 Kekeruhan Bulan Februari-April ,5 2, Sumber: Hasil Pengukuran, ,5 2,5 2 1,

31 Con t Setelah diendapkan selama 10 menit, bagian air yang jernih diambil sebanyak 50 ml untuk dicek kekeruhan dan ph akhirnya. Hasil pengukurannya dapat dilihat pada Tabel 4.4 serta grafik pada Gambar 4.1 Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Kekeruhan dan ph Akhir Air Baku pada Bulan Nopember 2012 Dosis Optimum Koagulan (mg/liter) Kekeruhan awal (NTU) Akhir ph Akir ph Akhir ph Akhir ph Akhir ph Akhir ph Bulan Nopember Sumber: Hasil Pengukuran, 2013

32 Con t Gambar 4.1 Grafik Dosis Optimum Koagulan pada Bulan Nopember 2012 Jika dilihat dari dua alasan (kekeruhan dan td), maka dosis optimum koagulan untuk kekeruhan pada Bulan Nopember 2012 adalah 60 mg/liter.

33 Con t Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Kekeruhan dan ph Akhir Air Baku pada Bulan Februari-April 2013 Dosis Optimum Koagulan (mg/liter) Kekeruhan awal (NTU) Akhir ph Akir ph Akhir ph Akhir ph Akhir ph Akhir ph Bulan Feb.-April Sumber: Hasil Pengukuran, 2013

34 Con t Gambar 4.2 Grafik Dosis Optimum Koagulan pada Bulan Februari-April 2013 Jika dilihat dari dua alasan (kekeruhan dan td), maka dosis optimum koagulan untuk kekeruhan pada Bulan Februari-April 2013 adalah 55 mg/liter.

35 Con t Semakin tinggi kekeruhan air, semakin sedikit koagulan yang dibutuhkan. Karena di dalam kekeruhan air yang tinggi jarak antar partikel berdekat, sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan antar partikel juga tinggi. Sebaliknya, semakin rendah kekeruhan air, semakin banyak koagulan yang ditambahkan. Karena jarak antar partikelnya berjauhan. -Hammer (1977)-

36 4.4 Efisiensi Pemakaian Koagulan Kondisi di lapangan (IPA Babat) Pembubuhan koagulan Manual Mekanik (dossing pump) Tabel 4.6 berikut merupakan data kebutuhan pemakaian koagulan di IPA Babat per bulan pada tahun Tabel 4.6 Data Kebutuhan Pemakaian Tawas pada Bulan Januari-April 2012 Data Kebutuhan Pemakaian Tawas pada Bulan Januari-April Tahun 2012 (kg/bulan) Januari Februari Maret April Total Sumber: Data di Lapangan, 2012

37 a.q Tawas = Q air x dosis tawas Con t Kebutuhan tawas = Q air x dosis tawas Dengan kapasitas debit pengolahan sebesar 150 liter/ detik serta dosis tawas pada Bulan Februari-April 2013 sebesar 55 mg/liter, maka dapat diketahui kebutuhan koagulan pada kondisi ini. Kebutuhan koagulan = Q air x dosis tawas = 150 liter/ detik x 55 mg/ liter = 8250 mg/ detik = 712,8 kg/ hari x 120 hari = kg

38 Con t Data kebutuhan pemakaian tawas pada kondisi zat tersuspensi rendah tahun 2012 dapat dilihat pada Tabel 4.7 berikut. Tabel 4.7 Data Kebutuhan Pemakaian Tawas pada Bulan Mei-Nopember 2012 Data Kebutuhan Pemakaian Tawas pada Kondisi Zat Tersuspensi Tinggi Tahun 2012 (kg/bulan) Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Total Sumber: Data di Lapangan, 2012

39 Con t Dengan kapasitas debit pengolahan sebesar 150 liter/ detik serta dosis tawas pada Bulan Nopember 2012 sebesar 60 mg/liter, maka dapat diketahui kebutuhan koagulan pada kondisi ini. Kebutuhan koagulan = Q air x dosis tawas = 150 liter/ detik x 60 mg/ liter = 9000 mg/ detik = 777,6 kg/ hari x 210 hari = kg Kebutuhan koagulan pada penelitian ini lebih besar jika dibandingkan dengan kebutuhan koagulan di lapangan. Hal ini disebabkan karena hasil akhir kekeruhan air baku pada penelitian ini lebih rendah jika dibandingkan dengan di lapangan. Tabel 4.8 berikut merupakan data kekeruhan air baku di IPA Babat pada kondisi zat tersuspensi rendah.

40 Con t Tabel 4.8 Data Kekeruhan Air Baku IPA Babat pada Kondisi Zat Tersuspensi Rendah Zat Tersuspensi Rendah Tanggal Outlet Prasedimentasi Outlet Sedimentasi 5-Nov Nov Nov Nov Nov Sumber: Hasil Pengukuran di Lapangan, 2012

41 KESIMPULAN & SARAN Kesimpulan 1. Kinerja teknis proes dan operasi IPA Babat: a. Ditinjau dari segi kinerja teknis proses, kebutuhan pemakaian koagulan dalam percobaan lebih besar dibandingkan kebutuhan koagulan di IPA Babat. b. Ditinjau dari segi kinerja teknis operasi bangunan, bahwa operasi yang berlangsung di IPA Babat masih belum optimal disebabkan adanya beberapa parameter utama desain dalam bangunan IPA belum sesuai dengan kriteria desain, seperti pada unit pengadukan cepat (koagulasi) nilai td dan G tidak memenuhi kriteria desain. Pada unit pengadukan lambat (flokulasi) nilai td dan G.td pada tiap kompartemen tidak memenuhi kriteria desain. Pada unit sedimentasi nilai td dan OFR juga tidak memenuhi kriteria desain. 2. Dosis optimum pembubuhan koagulan: a. Dosis optimum koagulan pada Bulan Nopember 2012 sebesar 60 mg/liter. b. Dosis optimum koagulan pada Bulan Februari-April 2013 sebesar 55 mg/liter.

42 Con t Saran 1. Dilakukan penelitian lebih lanjut untuk kekeruhan yang dapat mewakili pada musim kemarau dam musim hujan dengan data minimal satu tahun. 2. Dilakukan penelitian dengan sistem continuous untuk menguji kembali dosis optimum koagulan yang telah didapat dari percobaan sistem batch. 3. Sistem continuous disesuaikan dengan kondisi sebenarnya di lapangan untuk membuat suatu pendekatan. 4. Bagi pihak PDAM perlu adanya penambahan tangki dalam melakukan pembuatan tawas agar bisa selalu stand by.

43 L/O/G/O Terimakasih Perhatiannya