Oleh : Aisyah Rafli Puteri Dosen Pembimbing : Dr.Ir. Nieke Karnaningroem, MSc

Transkripsi

1 STUDI PENURUNAN KEKERUHAN AIR KALI SURABAYA DENGAN PROSES FLOKULASI DALAM BENTUK FLOKULATOR PIPA CIRCULAR Oleh : Aisyah Rafli Puteri Dosen Pembimbing : Dr.Ir. Nieke Karnaningroem, MSc

2 LATAR BELAKANG Kebutuhan air bersih Kebutuhan air bersih dari waktu ke waktu meningkat dengan pesat, sejalan dengan bertambahnya jumlah penduduk dan tuntutan kehidupan yang terus berkembang. Prasarana air bersih 50 % jumlah penduduk yang belum terlayani mengusahakan sendiri air bersih dengan cara lain misalnya sumur bor, sumur gali, mata air dan bahkan langsung menggunakan air sungai (air permukaan). Pengolahan air permukaan Dalam pengolahan air bersih yang berasal dari air permukaan, mengh ilangkan atau menurunkan kekeruhan merupakan hal yang sangat penting dimana flokulator pipa circular sebagai salah satu alternatif pengolahan untuk mengurangi kekeruhan.

3 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

4 TINJAUAN PUSTAKA Koagulasi Flokulasi Koagulasi-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 proses flokulasi yaitu penggabungan inti flok menjadi flok ukuran lebih besar yang memungkinkan partikel mengendap (Masschelein, 1992). Flokulasi Hidrolis Flokulasi yang memanfaatkan gerakan air sebagai tenaga pengadukan. Sistem pengadukan ini menggunakan energi hidrolik yang dihasilkan dari suatu aliran hidrolik. Beberapa contoh pengadukan hidrolis adalah terjunan, loncatan hidrolis, parshall flume, baffle basin, perforated wall, gravel bed dan sebagainya.

5 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 dan 0,6 m, dan dengan panjang masing-masing 25 m dan 50 m. Air baku yang digunakan adalah air baku buatan dengan kekeruhan buatan. dibuat dengan menggunakan bentonit 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.

6 CON T Air baku merupakan air dengan kekeruhan buatan yang menggunakan Bentonit. Parameter yang di uji adalah kekeruhan

7 Metode Penelitian Tahapan Penelitian -Dalam penelitian ini digunakan air baku buatan dengan konsentrasi kekeruhan bervariasi yaitu : 40 NTU,50 NTU,60 NTU,70 NTU dan 80 NTU. Dimana tingkat kekeruhan yang digunakan ini dipilih sesuai data primer yang diambil dari PDAM NGAGEL II SURABAYA. -Sebelum dilakukan pada alat sesungguhnya, maka dilakukan dahulu penelitian pendahuluan untuk mendapatkan dosis optimum koagulan untuk tingkat kekeruhan yang direncanakan. Penelitian pendahuluan ini dilakukan pada kondisi batch proses yakni dengan menggunakan Jar test. Tujuan dari jar test ini adalah untuk mendapatkan range dosis koagulan yang akan digunakan pada continous proses pada alat.

8 KERANGKA PENELITIAN METODE KAJIAN PUSTAKA - Air permukaan memiliki tingkat kekeruhan yang bervariasi dan cenderung tinggi - Proses koagulasiflokulasi berperan penting dlm menurunkan kekeruhan - Flokulator hidrolis memiliki keunggulan karena dapat menghemat pemakaian listrik LATAR BELAKANG >< Gap 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 RUMUSAN MASALAH DAN TUJUAN PERMASALAH Bagaimana efektifitas flokulator pipa circular dalam meremoval kekeruhan Air Kali Surabaya pada range NTU 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 ANALISA AWAL KARAKTERISTIK AIR BAKU - Dilakukan untuk mengetahui range kekeruhan dari Air Baku yang diambil dari Kali Jagir Surabaya dengan Metode Turbidimetri 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 TUJUAN Mengkaji efektifitas flokulator pipa circular dalam meremoval kekeruhan air Kali Surabaya pada range NTU HASIL YANG DIHARAPKAN Mengetahui bagaimana efektifitas flokulator pipa circular dengan melihat tingkat removal dari kekeruhan air baku HASIL PENGAMATAN PELAKSANAAN - Pengukuran Tingkat PROSES kekeruhan FLOKULASI pada air baku PIPA - Pembuatan CIRCULAR Mengamati hasil larutan koagulan flokulasi sesudah air - melalui Pengaliran pipa circular air dan baku menghitung pada persen flokulator removal kekeruhan. pipa circular ANALISIS DATA - Menganalisis dosis optimum koagulan untuk tingkat kekeruhan air baku - Manganalisis hubungan antara HL, G dan G.Td PENGAMBILAN DATA - % Removal yang dihasilkan pada Continuous proses - G dan Td - Headloss PENAMPILAN DATA Dalam bentuk grafik,tabel dan tulisan

9 Persiapan alat dan bahan Alat alat yang digunakan 1. Alat laboratorium dalam analisa jar test 2. Slang diameter ½ dan 5/8 3. Bak koagulasi 4. Alat pengadukan pada proses koagulasi 5. Bak penyangga 6. Bak sedimentasi 7. Alat ukur debit 8. Alat ukur koagulan 9. Alat pengukur tekanan 10. Spektrofotometer 11. ph meter Bahan yang digunakan 1. Bentonit 2. Koagulan (Al2(SO4)3.18 H2O)

10 SKEMA ALAT Bak Penampung air baku A Pengadukanmekanis (Koagulasi) B Flokulator Pipa Circular c Bak Pengendapan D

11 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

12 Proses penelitian - Penentuan range dosis koagulan yang akan dicoba dengan jar test sesuai dengan tingkat kekeruhan pada air baku - Perhitungan nilai G dan Td teoritis. Variasi yang digunakan adalah : variasi diameter pipa, variasi panjang pipa dan variasi diamater lingkaran pipa. - Sebelum dialirkan pada pipa circular maka dilakukan koagulasi terlebih dahulu yaitu dengan koagulasi mekanis dengan pengadukan manual. - Penelitian kemampuan dari pipa circular untuk melakukan flokulasi, dengan melihat tingkat removal dari kekeruhan air baku.

13 Data Hasil Penelitian awal (NTU) Kebutuhan Alum (mg/lt) akhir (NTU) % Removal Comment Dari Tabel dan Gambar diatas pada dapat ditentukan bahwa dosis koagulan optimum untuk kekeruhan 40 NTU adalah 30 mg/l. Hal ini dapat dilihat dari %Removal tertinggi yang dihasilkan yaitu 98,8 %.

14 awal (NTU) Kebutuhan Alum (mg/lt) akhir (NTU) % Removal Dari Tabel dan Gambar diatas pada dapat ditentukan bahwa dosis koagulan optimum untuk kekeruhan 50 NTU adalah 30 mg/l. Hal ini dapat dilihat dari %Removal tertinggi yang dihasilkan yaitu 98 %.

15 awal (NTU) 60 Kebutuhan Alum (mg/lt) akhir (NTU) % Removal Dari Tabel dan Gambar diatas pada dapat ditentukan bahwa dosis koagulan optimum untuk kekeruhan 60 NTU adalah 30 mg/l. Hal ini dapat dilihat dari %Removal tertinggi yang dihasilkan yaitu 96,7 %.

16 awal (NTU) Kebutuhan Alum (mg/lt) akhir (NTU) % Removal Dari Tabel dan Gambar diatas pada dapat ditentukan bahwa dosis koagulan optimum untuk kekeruhan 70 NTU adalah 40 mg/l. Hal ini dapat dilihat dari %Removal tertinggi yang dihasilkan yaitu 99,3 %.

17 awal (NTU) 80 Kebutuhan Alum (mg/lt) akhir (NTU) % Removal Dari Tabel dan Gambar diatas pada dapat ditentukan bahwa dosis koagulan optimum untuk kekeruhan 80 NTU adalah 40 mg/l. Hal ini dapat dilihat dari %Removal tertinggi yang dihasilkan yaitu 99,4 %.

18 Diameter Pipa (m) 1/2" Panjang Pipa (m) Diameter melingkar pipa (m) Continuous proses awal (NTU) akhir (NTU) % Removal Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa ½ dengan panjang 25 meter dan diameter melingkar 0,4 meter terjadi pada kekeruhan 80 NTU yaitu sebesar 80,63%.

19 CON T Diameter Pipa (m) Panjang Pipa (m) Diameter melingkar pipa (m) 1/2" awal (NTU) akhir (NTU) % Removal Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa ½ dengan panjang 25 meter dan diameter melingkar 0,6 meter terjadi pada kekeruhan 80 NTU yaitu sebesar 76,88%.

22 CON T Diameter Pipa (m) Panjang Pipa (m) Diameter melingkar pipa (m) 5/8" awal (NTU) akhir (NTU) % Removal Dari grafik diatas dapat menunjukkan bahwa % Removal tertinggi untuk variasi pipa 5/8 dengan panjang 25 meter dan diameter melingkar 0,4 meter terjadi pada kekeruhan 70 NTU yaitu sebesar 72,14%.

26 90 Proses Continous Panjang 25 meter % Removal Slang 1/2 diameter melingkar 0,4 meter Slang 1/2 diameter melingkar 0,6 meter Slang 5/8 diameter melingkar 0,4 meter Slang 5/8 diameter melingkar 0,6 meter awal (NTU)

27 100 Proses Continous Panjang 50 meter % Removal Slang 1/2 diameter melingkar 0,4 meter Slang 1/2 diameter melingkar 0,6 meter Slang 5/8 diameter melingkar 0,4 meter Slang 5/8 diameter melingkar 0,6 meter awal (NTU)

28

29 100 Proses Continuous untuk diameter melingkar 0,6 meter % Removal Slang 1/2 panjang 25 meter Slang 1/2 panjang 50 meter Slang 5/8 panjang 25 meter Slang 5/8 panjang 50 meter awal (NTU)

30 100 Proses Continous Diameter slang 1/2" % Removal Panjang 25 meter diameter melingkar 0,4 meter Panjang 50 meter diameter melingkar 0,6 meter Panjang 50 meter diameter melingkar 0,4 meter Panjang 50 meter diameter melingkar 0,6 meter awal (NTU)

31 90 Proses Continous Diameter slang 5/8" % Removal Panjang 25 meter diameter melingkar 0,4 meter Panjang 25 meter diameter melingkar 0,6 meter Panjang 50 meter diameter melingkar 0,4 meter Panjang 50 meter diameter melingkar 0,6 meter awal (NTU)

32 Diameter Pipa 1/2" 5/8" FAKTOR KOREKSI Flokulator Nre (Nre (d/dc)^0.5) faktor koreksi 25 m dia 0,4 m m dia 0,6 m m dia 0,4 m m dia 0,6 m m dia 0,4 m m dia 0,6 m m dia 0,4 m m dia 0,6 m Dari perumusan faktor koreksi pipa circular dan penelitian yang ada, ternyata bahwa flokulasi dalam pipa circular erat kaitannya dengan faktor koreksi yang mana faktor koreksi tergantung pada NRe, diameter pipa dan diameter melingkar pipa, sedang NRe sendri erat kaitannya dengan loading (Q/A).

33 Rumus dan perhitungan : N Re =, λ =, Hm =, hf g G = v td 1 / 2 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, Contoh Perhitungan : V = Q.A Dimana : A = ¼ π.d 2 = ¼ 3,14.(1,25) 2 = 1,226 cm 2 A = ¼ π.d 2 = ¼ 3,14.(1,5) 2 = 1,766 cm 2

34 CON T Maka : V = 30 cc/dt / 1,226 cm 2 = 24,45 cm/dt V = 30 cc/dt / 1,766 cm 2 = 16,98 cm/dt Misal : L = 25 m d = 1,25 cm dc = 0,4 m Perhitungan Gradien Kecepatan : td = = = 102,2 dt 31, G = 0, ,2 = 193,3 det -1 1 / 2 N Re = = 3803,12 λ = = 0,0513 Hm = = 31,314 cm

35 Headloss Diameter Pipa Flokulator HL teoritis (cm) 25 m dia 0,4 m /2" 25 m dia 0,6 m m dia 0,4 m m dia 0,6 m m dia 0,4 m /8" 25 m dia 0,6 m m dia 0,4 m m dia 0,6 m Semakin besar diameter pipa dan diameter melingkar pipa, maka akan semakin kecil faktor friksi (f) headloss yang diperoleh, berarti dengan demikian semakin kecil diameter pipa dan diameter melingkar pipa akan semakin besar faktor koreksi headloss nya. Headloss berbanding lurus dengan faktor friksi (f) dan panjang pipa (L), sehingga semakin besar f dan L maka Hl yang dicapai juga akan semakin besar, demikian juga sebaliknya.

36 Perbandingan G.td teoritis dan G.td penelitian Diameter Pipa 1/2" 5/8" Flokulator td (dt) G teori (dt - G. td G.td td (teori) 1) (teori) (penelitian) 25 m dia 0,4 m E m dia 0,6 m E m dia 0,4 m E m dia 0,6 m E m dia 0,4 m E m dia 0,6 m E m dia 0,4 m E m dia 0,6 m E+04 Semakin kecil G.td yang terjadi menunjukkan penurunan kekompakan flok (yang diwakili oleh prosen removal), hal ini disebabkan karena waktu detensi untuk terjadinya proses flokulasi kecil akibatnya proses flokulasi 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 semakin membesarnya G yang dicapai.

37

38

39 Kesimpulan Dosis optimum koagulan yang diperlukan untuk meremoval kekeruhan air baku adalah 30 mg/l untuk tingkat kekeruhan 40,50,60 NTU dan 40 mg/l untuk tingkat kekeruhan 70 dan 80 NTU. Untuk penurunan kekeruhan air baku yang diambil dari Kali 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 adalah terjadi 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 10 4 (G=186,6 det -1 dan td=3,67 menit) dengan headloss sebesar 58,3 cm.

40 SARAN Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan debit (Q) yang lebih besar agar diameter pipa bisa divariasikan dan dikombinasikan proses flokulasi hidrolis (pipa circular) dengan proses koagulasi hidrolis. Range yang digunakan berasal dari data primer kualitas air baku PDAM Ngagel II Surabaya pada musim kemarau, Diharapkan dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan range kekeruhan yang terjadi pada musim penghujan.