I. Tujuan Setelah praktikum, mahasiswa dapat : 1. Menentukan waktu pengendapan optimum dalam bak sedimentasi 2. Menentukan efisiensi pengendapan II. Dasar Teori Sedimentasi adalah pemisahan solid dari liquid menggunakan pengendapan secara gravitasi untuk menyisihkan suspended solid. Umumnya proses sedimentasi digunakan setelah proses koagulasi dan flokulasi yang berfungsi untuk destabilisasi dan memperbesar gumpalan/ukuran partikel, sehingga mudah untuk diendapkan. Proses koagulasi menggunakan PAC (Poly Aluminium Chloride) untuk mengikat kotoran atau memutus rantai pada ikatan senyawa zat warna sehingga membentuk gumpalan. Sedangkan proses flokulasi dengan cara menambah larutan polimer untuk memperbesar gumpalan, sehingga relatif mudah untuk diendapkan. Bak sedimentasi ada yang berbentuk lingkaran, bujur sangkar ataupun segi empat. Bak berbentuk lingkaran umumnya berdiameter 10,7 45,7 m dan kedalaman 3 4,3 m. Bak berbentuk bujur sangkar umumnya mempunyai lebar 10 hingga 79 m dan kedalaman 1,8 hingga 5,8 m.bak berbentuk segi empat umumnya mempunyai lebar 1,5 6 m, panjang bak sampai 76 m dan kedalaman lebih dari 1,8 m (Reynold & Richards, 1996). Bentuk bak sedimentasi : Segi empat (rectangular). Pada bak ini, mengalir horisontal dari inlet menuju outlet, sementara partikel mengendap ke bawah. Lingkaran (circular) center feed. Pada bak ini, air masuk melalui pipa menuju inlet bak dibagian tengak bak, kemudian air mengalir horisontal dari inlet menuju outlet disekeliling bak, sementara partikel mngendap ke bawah.
Lingaran (circular) periferal feed. Pada bak ini, air masuk melalui sekeliling lingkaran dan secara horisontal mengalir menuju ke outlet di bagian tengah lingkaran, sementara partikel mengendap ke bawah. Bagian-bagian bak sedimentasi : a) Inlet : tempat air masuk ke dalam bak b) Zona pengendapan : tempat flok/partikel mengalami proses pengendapan c) Ruang lumpur : tempat lumpur mengumpul sebelum diambil ke luar bak d) Outlet : tempat dimana air akan meninggalkan bak
Berdasarkan konsentrasi dan kecenderungan partikel berinteraksi, proses sedimentasi terbagi atas tiga macam: 1) Sedimentasi TIpe I/Plain Settling/Discrete particle Merupakan pengendapan partikel tanpa menggunakan koagulan. Tujuan dari unit ini adalah menurunkan kekeruhan air baku dan digunakan pada grit chamber. Dalam perhitungan dimensi efektif bak, faktor-faktor yang mempengaruhiperformance bak seperti turbulensi pada inlet dan outlet, pusaran arus lokal, pengumpulan lumpur, besar nilai G sehubungan dengan penggunaan perlengkapan penyisihan lumpur dan faktor lain diabaikan untuk menghitungperformance bak yang lebih sering disebut dengan ideal settling basin. 2) Sedimentasi Tipe II (Flocculant Settling) Pengendapan material koloid dan solid tersuspensi terjadi melalui adanya penambahan koagulan, biasanya digunakan untuk mengendapkan flok-flok kimia setelah proses koagulasi dan flokulasi. Pengendapan partikel flokulen akan lebih efisien pada ketinggian bak yang relatif kecil. Karena tidak memungkinkan untuk membuat bak yang luas dengan ketinggian minimum, atau membagi ketinggian bak menjadi beberapa kompartemen, maka alternatif terbaik untuk meningkatkan efisiensi pengendapan bak adalah dengan memasang tube settler pada bagian atas bak pengendapan untuk menahan flok flok yang terbentuk. Faktor-faktor yang dapat meningkatkan efisiensi bak pengendapan adalah: Luas bidang pengendapan Penggunaan baffle pada bak sedimentasi Mendangkalkan bak Pemasangan plat miring 3) Hindered Settling (Zone Settling) Merupakan pengendapan dengan konsentrasi koloid dan partikel tersuspensi adalah sedang, di mana partikel saling berdekatan sehingga gaya antar pertikel menghalangi pengendapan paertikel-paertikel di sebelahnya. Partikel berada pada posisi yang relatif tetap satu sama lain dan semuanya mengendap pada suatu kecepatan yang konstan. Hal ini mengakibatkan massa pertikel mengendap sebagai suatu zona, dan menimbulkan suatu permukaan kontak antara solid danliquid.
Jenis sedimentasi yang umum digunakan pada pengolahan air bersih adalah sedimentasi tipe satu dan dua, sedangkan jenis ketiga lebih umum digunakan pada pengolahan air buangan. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju sedimentasi : Banyaknya lumpur Luas bak pengendapan Kedalaman bak pengendapan III. Alat dan Bahan Peralatan Turbidy meter TDS meter ph meter Bak sedimentasi Lamella Clarifier Gelas kimia Gelas ukur Pompa oven Neraca analitik desikator Krus tang Bahan Bentonit (kapur) PAC Air kran Kertas saring IV. Prosedur Air kran 90 L Air limbah sintetis PAC 90 gram Bentonit 90 gram Unit sedimentasi Efluen Menghitung konsentrasi air limbah (TSS, TDS kekeruhan dan ph) Mencatat waktu air yang keluar melalui unit sedimentasi dan mengukur volume efluen serta melakukan sampling setiap 15 menit Menghitung konsentrasi efluen (TSS, TDS, kekeruhan dan ph)
V. Data Pengamaatan Volume air umpan = 90 liter Berat bentonit/kapur = 90 gram Berat PAC = 90 gram Debit air = L/det Volume bak sedimentasi = 57498,75 cm 3 Kekeruhan awal = 56,39 NTU ph awal = 3,93 Waktu (menit) Volume Efluen (liter) Kekeruhan (NTU) TDS (mg/l) ph 0-56,39 567 3,93 15 6,5 46,13 558 3,85 30 4,1 42,93 551 3,98 45 3,75 41,31 577 3,81 60 0,56 29,27 569 3,96 75 1,50 30,32 564 3,92 90 0,55 26,90 553 3,96 105 0,30 23,50 555 3,96 120 1,00 24,65 570 3,96 Pengukuran TSS Sebelum sedimentasi Berta kertas saring kosong 0,9356 gram Berat kertas saring + padatan 1,9868 gram Berat padatan 1,0512 gram Setelah sedimentasi Berta kertas saring kosong 0,9577 gram Berat kertas saring + padatan 1,9589 gram Berat padatan 1,0012 gram
VI. Pengolahan Data TSS (Total Suspended Solid) Sebelum sedimentasi : TSS = x 1000 = x 1000 = 21024 mg/l Setelah sedimentasi : TSS = x 1000 = x 1000 = 20024 mg/l Debit Q = = = 4,56.10-3 L/det Waktu tinggal waktu tinggal = = = 19736,84 detik = 328,947 menit = 5,48 jam Overflow Rate Efisiensi (penurunan konsentrasi TSS) Ƞ = = x 100% = 4,75 % x 100%
ph VII. Pembahasan Percobaan kali ini dilakukan pengolahan limbah dengan metoda sedimentasi. Limbah yang digunakan merupakan limbah sintetis dengan mencampurkan 90 gram bentonit dan 90 gram PAC dalam 90 L air sehingga limbah yang dibuat mempunyai konsentrasi 0,1%. Limbah yang telah dibuat pertama-tama dilakukan pengukuran ph, kekeruhan, TSS dan TDS terlebih dahulu sebagai parameter untuk melihat efisiensi pengolahan limbah dengan metoda sedimentasi. 4 3.98 3.96 3.94 3.92 3.9 3.88 3.86 3.84 3.82 3.8 0 20 40 60 80 100 120 140 menit ph Kurva 1. Nilai ph Terhadap Waktu (menit) Berdasarkan kurva di atas, nilai ph yang dihasilkan dari tahap awal hingga akhir proses sebenarnya mengalami peningkatan, namun hal ini sangat kecil sekali dari 3,93 menjadi 3,96. Tetapi nilai ph saat proses berlangsung tidak stabil. Hal ini dapat disebabkan oleh pembuatan limbah sintetis yang menggunakan bentonit dan pac (polyaluminium chloride). Bentonit sendiri dalam larutan air memiliki kisaran ph 4-7, sedangkan pac dalam air juga memiliki ph yang asam sekitar 6. Ketika kedua zat tersebut dicampurkan dalam air dapat menyebabkan penurunan ph air sehingga menjadi asam. Jika berdasarkan Kep-51/MENLH/10/1995, untuk air limbah dengan nilai ph 3,96 belum dikatakan aman untuk dibuang ke lingkungan karena nilai ph yang memenuhi baku mutu tersebut yaitu antara 6 sampai 9.
NTU mg/l 580 575 570 565 560 555 TDS (mg/l) 550 545 0 20 40 60 80 100 120 140 menit Kurva 2. Nilai TDS (mg/l) Terhadap Waktu (menit) Sama halnya dengan ph, jika dilihat pada kurva di atas nilai TDS pun mengalami kenaikan di akhir proses yaitu dari 567 mg/l menjadi 570 mg/l. Sedangkan selama proses sedimentasi berlangsung nilai TDS cenderung kurang stabil. Kenaikan dan ketidakstabilan nilai TDS yang diperoleh disebabkan karena laju alir pada saat proses sedimentasi berlangsung tidak konstan karena waktu menjadi faktor pembatas sehingga laju alirnya sewaktu-waktu dipercepat. Tetapi berdasarkan Kep-51/MENLH/10/1995 nilai TDS tersebut tidak memenuhi baku mutu yang dipersyaratkat karena nilainya kurang dari 2000-4000 mg/l. 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 120 140 menit Kekeruhan (NTU) Kurva 3. Nilai Kekeruhan (NTU) Terhadap Waktu (menit)
Lain halnya dengan nilai kekeruhan. Pada kurva terlihat nilai kekeruhan yang diperoleh dari awal proses hingga akhir mengalami penurunan dari 56,39 NTU menjadi 24,65 NTU. Hal ini menunjukkan pada percobaan yang dilakukan, pengolahan limbah sintetis dengan menggunakan metoda sedimentasi cukup efisien untuk menurunkan nilai kekeruhan. Tetapi untuk pengukuran jumlah padatan tersuspensi (TSS), pada proses pengolahan dengan sedimentasi tersebut hanya menurunkan jumlah padatan tersuspensi (TSS) sebesar 1000 mg/l, dari nilai TSS 21024 mg/l menjadi 20024 mg/l. Sedangkan menurut Kep-51/MENLH/10/1995 nilai TSS yang diperbolehkan untuk limbah cair yaitu sebesar 200-400 mg/l, artinya air limbah tersebut belum memenuhi syarat baku mutu yang telah ditetapkan karena memiliki nilai TSS yang sangat besar. VIII. Kesimpulan Dari hasil percobaan dapat disimpulkan : Daftar Pustaka Anonim. Keputusan Menteri LH. Sumber : skpd.batamkota (online, diunduh pada tanggal 14 Mei 2013 pukul 3.44 WIB) Lampiran KEPUTUSAN MENTERI NEGARA LINGKUNGAN HIDUP NOMOR : KEP-51/MENLH/10/1995 TENTANG BAKU MUTU LIMBAH CAIR BAGI KEGIATAN INDUSTRI TANGGAL 23 OKTOBER 1995 BAKU MUTU LIMBAH CAIR NO FISIKA KIMIA PARAMETER SATUAN GOLONGAN BAKU MUTU LUMBAH CAIR 1 Temperatur o C 38 40 2 Zat padat larut mg/l 2000 4000 3 Zat padat tersuspensi mg/l 200 400 1 ph 6,0 sampai 9,0 2 Besi terlarut (Fe) mg/l 5 10 3 Mangan terlarut (Mn) mg/l 2 5 4 Barium (Ba) mg/l 2 3 5 Tembaga (Cu) mg/l 2 3 6 Seng (Zn) mg/l 5 10 7 Krom Heksavalen mg/l 0,1 0,5
(Cr +6 ) 8 Krom Total (Cr) mg/l 0,5 1 9 Cadmium (Cd) mg/l 0,05 0,1 10 Air Raksa (Hg) mg/l 0,002 0,005 11 Timbal (Pb) mg/l 0,1 1 12 Stanum mg/l 2 3 13 Arsen mg/l 0,1 0,5 14 Selenum mg/l 0,05 0,5 15 Nikel (Ni) mg/l 0,2 0,5 16 Kobalt (Co) mg/l 0,4 0,6 17 Sianida (CN) mg/l 0,05 0,5 18 Sulfida (H 2 S) mg/l 0,05 0,1 19 Fluorida (F) mg/l 2 3 20 Klorin bebas (Cl 2 ) mg/l 1 2 21 Amonia bebas (NH 3 -N) mg/l 1 5 22 Nitrat (NO 3 -N) mg/l 20 30 23 Nitrit (NO 2 N) mg/l 1 3 24 BOD 5 mg/l 50 150 25 COD mg/l 100 300 26 Senyawa aktif biru metilen mg/l 5 10 27 Fenol mg/l 0,5 1 28 Minyak Nabati mg/l 5 10 29 Minyak Mineral mg/l 10 50 30 Radioaktivitas **) - -