Oleh: Rizqi Amalia (3307100016) Dosen Pembimbing: Welly Herumurti ST. M.Sc JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011
KERANGKA PENELITIAN LATAR BELAKANG RUMUSAN MASALAH TUJUAN Peraturan dan Kajian Pustaka: Baku mutu air limbah penambangan batubara menurut KEPMEN LH 113/2003 dan PERDA KALTIM No.26/2002 Karakteristik fisika dan kimia air asam tambang an air limbah penambangan batu bara Proses pengolahan : koagulasi - flokulasi Parameter ph, kekeruhan, Fe, Mn, TSS, dan DHL GAP Realita Hari ini: Pencemaran air dan tanah akibat air asam tambang (ph rendah dan DHL tinggi/ kaya logam berat) Pencemaran badan air akibat air dengan kekeruhan tinggi Biaya yang besar untuk penanganan air dengan kekeruhan tinggi dan air asam tambang (penggunaan sediment pond, alum dan kapur) 1. Bagaimana pengaruh penambahan air asam tambang terhadap parameter (ph, kekeruhan, DHL, dan TSS)? 2. Bagaimana dosis dan ph optimum air asam tambang sebagai koagulan? 1. Menentukan pengaruh penambahan air asam tambang terhadap parameter (ph, kekeruhan, DHL, dan TSS)?. 2. Menentukan dosis dan ph optimum air asam tambang sebagai koagulan. Solusi yang ditawarkan: Inovasi pengolahan (simbiosis mutualisme) penggunaan air asam tambang sebagai koagulan dalam pengolahan air dengan kekeruhan tinggi METODE Tahapan Penelitian 1. Studi Literatur 2. Penentuan Variabel dan Parameter Penelitian 3. Penyiapan Koagulan dan Sampel 4. Analisis Karakteristik Awal 5. Penelitian Tahap I - Pengaruh waktu pengendapan - Pengaruh ph awal - Pengaruh TSS dan Dosis - Perbandingan effluen 6. Penelitian Tahap II - pengolahan dengan Aair Asam Tambang - Pengolahan dengan Koagulan Komersial - ph Optimum - Analisis Logam 7. Analisis Data 8. Analisis Biaya 9. Penarikan Kesimpulan HASIL PENELITIAN Gambar 3.1 Kerangka Penelitian 3. Bagaimana efektifitas air asam tambang sebagai koagulan dibandingkan dengan koagulan komersial? 1. Akan diperoleh besarnya pengaruh penambahan air asam tambang terhadap parameter (ph, kekeruhan, DHL,dan TSS) 3.Menentukan efektifitas air asam tambang sebagai koagulan dibandingkan dengan koagulan komersial. 2. Akan diperoleh dosis dan ph optimum air asam tambang sebagai koagulan. 3. Akan diperoleh efektifitas air asam tambang sebagai koagulan dibandingkan dengan koagulan komersial. 2
PENDAHULUAN
Manfaat dan akibat dari industri penambangan batubara Karakteristik air run off penambangan batubara, air asam tambang Pengelolaan hari ini -> Pemanfaatan Air Asam Tambang sebagai Koagualan 4
ph Optimum dan Dosis Optimum Pengaruh: ph,, TSS, DHL Air Asam Tambang Efektifitas (dibandingkan dengan koagulan Komersial) 5
Air dengan kekeruhan tinggi,air asam tambang Penelitian skala laboratorium Parameter Variabel penelitian 6
Penelitian ini untuk membuktikan efektifitas penggunaan air asam tambang (acid mine drainge) sebagai koagulan. Sehingga air asam tambang yang selama ini dianggap sebagai limbah yang merugikan bisa dimanfaatkan sebagai koagulan dalam pengolahan air dengan kekeruhan tinggi. 7
TINJAUAN PUSTAKA Solo, 8 Oktober 2006 8
Parameter Satuan Kadar Maksimum ph 6-9 Residu Tersuspensi mg/l 400 Besi (Fe) Total mg/l 7 Mangan (Mn) Total mg/l 4 Sumber : KEP MENLH/113/2003 9
Air asam tambang atau AAT disebut juga sebagai Acid Mine Drainage (AMD) adalah air yang bersifat asam dan mengandung senyawa logam terlarut terutama Fe dan senyawa sulfat yang terbentuk akibat teroksidasinya lapisan batuan yang mengandung mineral-mineral sulfida. (Hadiyan, 1997) 10
Presipitasi dari air asam tambang batubara pada ph 3,5 menghasilkan recovery 98,6% besi dan 2,8% alumunium. Sedangkan presipitasi pada ph 4 menghasilakan recovery 99,6 % besi dan 11,2 % alumunium. Wei et al.(2005), Presipitasi dari air asam tambang batubara pada ph 3,8 menghasilkan koagulan yang terdiri dari 90,5% ferric sulphate dan 9,5 % alumunium sulfat serta menghasilkan Mn, Zn, Ca, dan Mg dengan konsentrasi rendah. Menezes et al.((2009) 11
presipitasi dari air asam tambang batubara pada ph 5 menghasilkan recovery besi 97%, dan alumunium 99%. Pada tes pengolahan air menunjukan bahwa koagulan yang tidak mahal ini tidak kalah efisien dengan koagulan konvensional. Menezes (2010) Air asam tambang yang mengandung Fe 3+ lebih dari 2 g/l adalah koagulan yang efektif untuk mengolah air yang mengandung campuran silica, kaolinite, dan bentonite. Campuran silica dan clay terbukti efektif untuk mengadsorbsi logam berat pada air asam tambang. Air asam tambang juga efektif dalam pengolahan limbah domestik untuk mereduksi TSS, turbidity, dan fosfor. Rao et al. (1992) 12
Koagulasi Koagulasi adalah proses adsorpsi dari koagulan terhadap partikel koloid sehingga menyebabkan destabilisasi partikel. (Benefield, 1982) Flokulasi Flokulasi bertujuan membentuk flok-flok sebagai hasil dari destabilisasi koloid oleh koagulan dari proses koagulasi dan memberikan kesempatan flok yang terbentuk menjadi besar dan menyatu dengan flok lainnya sehingga dapat mengendap dengan pengadukan lambat. (Reynold, 1982). 13
Studi Literatur Penentuan Variabel dan Parameter Penyiapan Koagulan dan Sampel Analisis Karakteristik Awal Penelitian Tahap I Penelitian Tahap II Analisis Data Analisis Biaya
Parameter Konsentrasi ph 2,34 Air Asam Tambang mempunyai ph rendah, mengandung Fe, Al, dan Mn dengan konsentrasi tinggi, serta mengandung logam berat dengan konsentrasi rendah (Axcil dkk., 2006). DHL Total Cu Total Pb Total Zn Total Cd Total Ni Total Fe Total Mn Total Hg Total Al Total As Total Se 3760 µs/cm 0,498 mg/l Tidak Terdeteksi 2,32 mg/l Tidak Terdeteksi 1,45 mg/l 423 mg/l 13,8 mg/l Tidak Terdeteksi 109 mg/l Tidak Terdeteksi Tidak Terdeteksi 15
Pond A Sampling ph TDS DHL TSS (mg/l) (µs/cm) (mg/l) (NTU) 1 7,65 81 135 700 996 2 7,64 102 172 900 1403 3 7,66 119 199 1100 1647 Pond B Sampling ph TDS DHL TSS (mg/l) (µs/cm) (mg/l) (NTU) 1 7,5 345 575 1250 1072 2 7,5 349 586 2500 1801 3 7,5 381 599 3750 2841
Sampel ph DHL TSS (µs/cm) (mg/l) (NTU) 1 7,85 489 42 50,5 2 7,64 505 89 98,8 3 7,40 462 418 496 17
Pengaruh Waktu Pengendapan Pengaruh ph awal Pengaruh TSS Awal dan Dosis
100 Penurunan Keruhan(%) 100 80 60 40 20 0 0 2,115 4,23 6,345 8,46 10,575 10 menit 20 menit 30 menit 40 menit 50 menit Penurunan TSS (%) 80 60 40 20 0 0 2,115 4,23 6,345 8,46 10,575 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) 10 menit 20 menit 30 menit 40 menit 50 menit Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) 8 7 Tidak Berpengaruh ph 6 5 4 10 menit 20 menit 30 menit 40 menit 50 menit 3 0 2,115 4,23 6,345 8,46 10,575 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
100 Penurunan (%) 100 80 60 40 20 0 0 2,115 4,23 6,345 8,46 10,575 12,69 ph = 6,5 ph = 7,5 ph = 8,5 Penurunan TSS(%) 80 60 40 20 0 0 2,115 4,23 6,345 8,46 10,575 12,69 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) ph = 6,5 ph = 7,5 ph = 8,5 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) 9 8 ph 7 6 5 ph = 6,5 ph = 7,5 ph = 8,5 4 0 2,115 4,23 6,345 8,46 10,575 12,69 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
Dosis (% ) Dosis (mg Fe/L) TSS Akhir (mg/l) pada TSS Awal (mg/l) 8 7 (NTU) pada TSS Awal (mg/l) ph Akhir pada TSS Awal (mg/l) 700 900 1100 700 900 1100 700 900 1100 0 0 676 862 1024 971 1340 1612 7,63 7,79 7,56 0,5 2,115 671 818 1014 960 1318 1584 6,92 7,1 6,96 1 4,23 140 393 644 188 537 949 6,23 6,48 6,46 1,5 6,345 11 26 33 16,5 37,7 63,2 5,48 5,87 5,95 2 8,46 9 6 10 11,7 9,1 16,5 4,56 5,02 5,25 2,5 10,575 7 4 7 9,48 7,19 10,1 4,08 4,41 4,7 ph 6 TSS=1100 5 TSS=900 4 TSS=700 0 2 4 6 8 10 Penurunan (%) 100 80 60 40 20 0 0 2,115 4,23 6,345 8,46 10,575 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) TSS=1100 mg/l TSS=900 mg/l TSS=700 mg/l Penurunan TSS (%) 100 80 60 40 20 0 0 2,115 4,23 6,345 8,46 10,575 TSS=1100 TSS=900 TSS=700 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) Dosis Air Asam Tambang (mg/l)
Penurunan TSS (%) 100 80 60 40 20 0 Dosis (% ) Dosis (mg Fe/L) 0 2,115 4,23 6,345 8,46 10,575 12,69 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) TSS Akhir (mg/l) pada TSS Awal (mg/l) ph 7 6,5 6 5,5 5 4,5 0 2 4 6 8 10 Dosis Air Asam Tambang (mg/l) TSS=1250 mg/l TSS=2500 mg/l TSS=3750 mg/l (NTU) pada TSS Awal (mg/l) Penurunan (%) TSS=1250 TSS=2500 TSS=3750 100 80 60 40 20 0 ph Akhir pada TSS Awal (mg/l) 1250 2500 3750 1250 2500 3750 1250 2500 3750 0 0 1.238 2.253 3.458 1018 1733 2585 6,53 6,53 6,665 0,5 2,115 978 970 1.833 793 655 955 6,38 6,39 6,505 1 4,23 145 212 638 124 146 280 6,18 6,29 6,44 1,5 6,345 61 82 288 42,5 53 129 5,9 6,03 6,28 2 8,46 44,5 46 196 33,9 30 77,4 5,66 5,71 6,15 2,5 10,575 21 25,5 127 20,4 18 61,1 5,24 5,46 6,02 0 2,115 4,23 6,345 8,46 10,575 12,69 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) TSS=1250 mg/l TSS=2500 mg/l TSS=3750 mg/l
1 Pengolahan Menggunakan Air Asam Tambang 2 Pengolahan Menggunakan Koagulan Komersial 3 4 Penentuan ph Optimum Analisis Logam 23
Penurunan TSS (%) 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) 50 NTU 100 NTU 500 NTU Dosis Optimum: Penurunan (%) 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) 50 NTU 100 NTU 500 NTU 50 NTU -> 6,345 mg Fe/L = 15 ml 100 NTU -> 6,345 mg Fe/L = 15 ml 500 NTU -> 8,46 mg Fe/L = 20 ml 570 8 DHL (µs/cm) 550 530 510 490 470 450 0 2 4 6 8 10 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) 50 NTU 100 NTU 500 NTU ph Akhir 7,5 7 6,5 6 0 2 4 6 8 10 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) 50 NTU 100 NTU 500 NTU
ph 8 7,8 7,6 7,4 7,2 7 6,8 6,6 6,4 Penurunan (%) 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 Dosis Ferric Sulphate (mg Fe/L) 0 2 4 6 8 10 Dosis Ferric Sulphate (mg Fe/L) 50 NTU 100 NTU 500 NTU 50 NTU 100 NTU 500 NTU DHL (µs/cm) 1000 900 800 700 600 500 400 Dosis Optimum: 0 2 4 6 8 10 Dosis Ferric Sulphate (mg Fe/L) 50 NTU -> 10,575 mg Fe/L = 53,06 mg ferric sulphate 100 NTU -> 6,345 mg Fe/L = 31,84 mg ferric sulphate 500 NTU -> 8,46 mg Fe/L = 42,45 mg ferric sulphate 50 NTU 100 NTU 500 NTU
100 Penurunan (%) 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 Dosis Alumunium Sulphate (mg Fe/L) 50 NTU 100 NTU 500 NTU DHL (µs/cm) 500 490 480 470 460 450 50 NTU 100 NTU 500 NTU 440 0 2 4 6 8 10 7,8 Dosis Alumunium Sulphate (mg Fe/L) 7,6 7,4 7,2 50 NTU ph 7 6,8 100 NTU Dosis Optimum: 6,6 6,4 6,2 0 2 4 6 8 10 500 NTU 50 NTU -> 6,345 mg Fe/L = 78,26 mg alum 100 NTU -> 8,46 mg Fe/L = 104,34 mg alum 500 NTU -> 8,46 mg Fe/L = 104,34 mg alum Dosis Alumunium Sulphate (mg Fe/L)
Awal (NTU) 220 200 180 160 140 120 100 80 ph ph Awal Awal (NTU) Akhir Akhir (NTU) 3,06 96 2,71 12,1 4,01 96,2 3,68 10,7 5,03 96,6 4,49 9,41 5,04 97,3 5,42 8,82 7,01 97,7 6,08 7,25 8,02 108 6,96 11,5 9,02 111 8,08 11,5 10,05 209 9,43 20,8 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ph Awal Akhir (NTU) 23 20 17 14 11 8 5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ph Akhir
Fe (mg/l) TES ICP Mn (mg/l) Al (mg/l) Cu (mg/l) Zn (mg/l) Ni (mg/l) 0,3252 0,3814 1,2449 0,0781 0,4365 0,0203 Baku Mutu Fe (mg/l) Mn (mg/l) Al (mg/l) Cu (mg/l) Zn (mg/l) Ni (mg/l) 0,3 0,4 0,2 2 3 - UJI XRF Unsur Konsentrasi (%) Al 18,9 Si 39,7 P 0,57 K 2,72 Ca 3,26 Ti 1,63 V 0,11 Mn 0,14 Fe 30,4 Cu 0,18 Zn 0,72 Zr 0,1 Ba 0,2 Re 1
Penurunan (%) 100 80 60 40 20 0 50 NTU 0 2 4 6 8 10 Dosis Koagulan (mg Fe/L) 500 NTU Air Asam Tambang Ferric Sulphate Alumunium Sulphate Penurunan (%) 100 80 60 40 20 0 100 NTU 0 2 4 6 8 10 Dosis Koagulan (mg Fe/L) Air Asam Tambang Ferric Sulphate Alumunium Sulphate 100 Penurunan (%) 80 60 40 20 0 Air Asam Tambang Ferric Sulphate Alumunium Sulphate 0 2 4 6 8 10 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
Awal (NTU) Koagulan Harga Koagulan per Kg (Rp) Debit Pengolahan (L/dt) Kebutuhan Fe /Al per liter (mg Fe/ mg Al) Kebutuhan Koagulan per liter (ml / mg) Biaya Pengolahan Per Hari (Rp) 50 50 50 100 100 100 500 500 500 Air Asam Tambang Ferric Sulphate Alumunium Sulphate Air Asam Tambang Ferric Sulphate Alumunium Sulphate Air Asam Tambang Ferric Sulphate Alumunium Sulphate 200 20000 200 7000 200 200 20000 200 7000 200 200 20000 200 7000 200 6,345 10,575 6,345 6,345 6,345 8,46 8,46 8,46 8,46 15,00 0 53,06 18.338.863 78,26 9.465.725 15,00 0 31,84 11.003.318 104,34 12.620.966 20,00 0 42,45 14.671.090 104,34 12.620.966
Kesimpulan 1. Penggunaan Air Asam Tambang sebagai koagulan berpengaruh pada penurunan nilai TSS, kekeruhan, dan ph,serta menaikan nilai DHL. 2. ph optimum air asam tambang sebagai koagulan adalah 6,08. Untuk dosis optimum air asam tambang sebagai koagulan adalah: Dosis optimum air asam tambang untuk air run off dengan berbagai variasi TSS awal (700 mg/l, 900 mg/l, 1100 mg/l, 1250 mg/l, 2500 mg/l, dan 3750 mg/l) adalah 6,345 mg Fe/L. Dosis optimum untuk pengolahan air permukaan dengan kekeruhan awal 50 NTU, 100 NTU, dan 500 NTU, berturut-turut yaitu: 6,345 mg Fe/L, 6,345 mg Fe/L, 8,46 mg Fe/L. 3. Efektifitas air asam tambang sebagai koagulan sama dengan efektifitas koagulan komersial
SARAN 1. Penelitian lanjutan dengan pengaturanph dengan penambahan kapur sebelumkoagulasi-flokulasi (liming) 2. Dilakukan pemeriksaan kandungan logam berat pada air run off penambangan batubara 3. Penelitian lanjutan dengan karakteristik air asam tambang lainnya. 4. Penelitian lanjutan untuk perbandingan pengolahan menggunakan air asam tambang dengan koagulan non polar (polimer).
TERIMA KASIH. 33