KUALITAS AIR
“Water, water, everywhere, but nor any drop to drink”
(Air, air, dimana-mana air, tetapi setetespun tidak ada untuk minum, Sundstrom, 1979; Vila R.C., 1982)
Perlu teknologi pengolahan air !!!
JUMLAH AIR DUNIA (Okazaki, M, 1985, Kurita Water Handbook)
Jenis Air Jumlah, km3 %
Air Laut 1.338 x 106
96,5
Air Tawar 35,03 x 103 2,53
Lain-lain 12,97 x 103
0,97
Total 1.386 x 106 100
AIR TAWAR DUNIA(Okazaki, M, 1985, Kurita Water Handbook)
Jenis Air Tawar
Jumlah, km3 %
Salju 24,06 x 103 68,7
Air tanah 10,85 x 103 31,0
Uap air (di udara)
0,01 x 103 0,03
Danau 0,108 x 103 0,29
Sungai 0,002 x 103 0,006
CADANGAN AIR ANTAR BENUA(Suara Merdeka, 24 Jan 04)
BENUA JML PENDUDUK, %
dunia
CADANGAN AIR TAWAR,
% dunia
ASIA 80 1
AUSTRALIA 2 3
Lainnya ? ?
PENTINGNYA AIR(PENGOLAHAN AIR)
“Tidak ada kehidupan tanpa adanya air”. “ The Best of All Things is Water (Air
adalah yang terbaik dari segalanya)” “Water, water, everywhere, nor any drop
to drink” (penyair terkenal Coloridge, seorang Pelaut Kuno)
Mendapatkan air bersih termasuk hak asasi manusia (Resolusi PBB th 2000 melalui UNESCO)
KUALITAS AIR :PARAMETER PENCEMAR
T E R L A R U T
T E R S U S P E N S I
K O L O ID
T A K M E N G E N D A P(N O N S E T L E A B L E S O L ID )
M E N G E N D A P(S E T L E A B L E S O L ID )
P A D A T C A IR G A S
PAR AM ETER PEN C EM A R
ORGANIK DAN ANORGANIK
- Air yang murni tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau
- Karena siklus hidrologi, air mengandung berbagai bahan pencemar/kontaminan
KONTAMINAN AIR
IO N P O S IT IP IO N N E G A T IF
IO N IK & T E R L A R U T
S U S P E N S I K O L O ID G A S
N O N IO N IK & T ID A K T E R L A R U T
KO N TAM IN AN A IR
Ca2+, Mg2+,
Fe2+,
Mn2+,Na+, K+, dsb
SO4=, Cl-, NO3-,
HCO3-,
OH-,
CO3=
Tanah liat,
Debu, dsb
Tanah liat, virus, bakteri, alga
CO2, O2, N2,
H2S,
dsb
KONTAMINAN AIR
F IS IK A K IM IA B IO LO G I
KONTAMINAN AIR
T,
Padatan Tersuspensi,
Padatan terlarut,
Padatan total,
Konduktifitas, dll
pH,
Kation terlarut,
Anion terlarut,
Alkalinitas,
Kesadahan, dsb
Jml bakteri koli, dsb
ANALISA KIMIA
Kandungan kontaminan dinyatakan dengan :
1. miligram per liter (mg/l), bagian per juta (part per million, ppm), dan ppb (part per billion).
2. mol per liter 3. miliekuivalen per liter (meq/l). Jumlah ekuivalen solut per
liter larutan disebut juga dengan normalitas (N). 4. persen berat : massa zat terlarut per massa total larutan
dikalikan 100 %5. milligram per liter sebagai CaCO3 (mg/l sebagai CaCO3).
= Konsentrasi zat terlarut dinyatakan dalam miligram per liter sebagai CaCO3
PENGOLAHAN AIR
TEKNOLOGI PENGOLAHAN
BAHAN BAKU AIR(KUALITAS AIR)
Air laut, Air sumur, Air sungai, Air danau, dll
TUJUAN PENGGUNAAN(SPESIFIKASI)
Air minum, MCK, proses, pendingin, ketel / steam, dll
I. SATUAN PROSES
II. SATUAN OPERASI
KOAGULASI, PRESIPITASI, AERASI, DESINFEKSI, ION EXCHANGE, dll
MIXING, SEDIMENTASI, FILTRASI,ADSORPSI, FLOKULASI, DEAERASIdll
== Pemilihan satuan-satuan operasi maupun proses untuk pengolahan air sangat tergantung pada kualitas dan jenis bahan baku serta tujuan penggunaan dari air yang telah diolah.
== bisa melibatkan bagian-bagian kecil dari satuan operasi dan proses, tetapi bisa juga melibatkan hampir semua satuan operasi dan proses yang ada.
Satuan operasi
1.Saringan (screening)
2.Saringan mikron
3. Aerasi
4.Mixing
5.Flokulasi
6.Sedimentasi
7.Filtrasi
Saringan kuarsa digunakan untuk melindungi pompa dari padatan mengapung. Saringan halus digunakan untuk menghilangkan padatan mengapung dan tersuspensiDigunakan menghilangkan impuritas yang halus seperti alga, pasir, dsb.Untuk menambah maupun mengeluarkan gas-gas dari air. Misal : aerasi untuk menghilangkan Fe2+ dan Mn2+ terlarut.Untuk mencampur bahan-bahan kimia dan gas-gas yang diperlukan untuk pengolahan.Untuk mempercepat penggumpalan partikel dengan pengadukan sangat lambat.
Untuk menghilangkan partikel-partikel seperti tanah dan pasir atau padatan (flok) tersuspensi.
Untuk menyaring padatan yang masih tersisa setelah pengendapan/sedimentasi
No.
Komponen Rumus Masalah yang ditimbulkan Cara pengolahan
1 Turbidity Tidak ada Air menjadi keruh, membentuk deposit pada pipa-pipa, alat-alat, ketel dan lain-lain
Koagulasi, pengendapan dan filtrasi
2 Warna Tidak ada Timbul buih dalam ketel, menghambat proses pengendapan pada penghilangan besi dan hot phosphate softening
Koagulasi, filtrasi, khlorinasi, adsorbsi dengan karbon aktif
3 Hardness (kesadahan)
Kalsium dan magnesium yang dinyatakan sebagai CaCO3
Membentuk Scale / kerak pada sistem penukar panas, ketel, pipa menghambat daya cuci dengan sabun
Pelunakan, destilasi, pengolahan internal
4 Alkalinity (alkalinitas)
Bikarbonat (HCO3)
Karbonat (CO3)
Hidroksida (OH)Dinyatakan sebagai CaCO3
Timbul buih dan carry over (lolosnya) padatan ke dalam uap panas mengakibatkan karatan pada pipa ketel, bikarbonat dan karbonat menghasilkan CO2 dalam uap panas,
sehingga bersifat korosif.
Pelunakan dengan kapur dan kapur-soda, demineralisasi, penambahan asam, dealkilasi dengan penukar ion, distilasi
5 Asam mineral bebas
H2SO4 ,HCl dan
sebagainya dinyatakan sebagai CaCO3
Korosif Netralisasi dengan alkali
Cara pengolahan air dari berbagai zat pengotor ( Setiadi, 1993)
6 Karbondioksida
CO2 Korosif terhadap jaringan pipa Aerasi, deaerasi, netralisasi dengan alkali, filming dan neutralizing amines
7 PH Konsentrasi ion hydrogen pH = -log (H+)
Perubahan pH dipengaruhi oleh keasaman atau kebasaan dalam air. Air dalam biasanya pH = 6-8
PH dapat dinaikkan dengan penambahan Al dan sebaiknya dengan asam
8 Sulfat SO4= Menaikkan kandungan padatan dalam
air, bereaksi dengan Ca membentuk kerak CaSO4
Demineralisasi, distilasi
9 Chlorida Cl- Menaikkan kandungan padatan dalam air dan bersifat korosif
10 Silika SiO2 Membentuk kerak pada ketel dan sudut-sudut turbin
11 Besi Fe2+ (ferro)Fe3+
Terbentuk deposit pada pipa-pipa dan boiler
Aerasi, koagulasi dan filtrai pelunakan kapur, penukar kation
12 Mangan Mn Terbentuk deposit Aerasi, pelunakan kapur
13 Minyak Dinyatakan sebagai oil atau Ichloroform extractible matter
Terbentuk kerak, lumpur dan buih dalam ketel
Raffle reparation stainers koagulan dan filktrasi, filtrasi dengan diatamaceous earth
14 Oksigen O2 Korosi Deaerasi, sodium sulfate, hyrazine, zat pencegah korosi
15 Hidrogen Sulfida
H2S Bau telur busuk, korosi Aerasi, khlorinasi, penukar anion berbasa tinggi
16 Amoniak NH3 Korosi pada tembaga dan seng Penukar kation dengan zeolite hidrogen, khlorination, daeaerasi
17 Konduktivitas
Dinyatakan dalam Micrombos, konduktansi spesifik
Konduktivitas yang tinggi maka sifat korosi makin tinggi
Demineralisasi, pelunakan kapur, dan sebagainya
18 Padatan terlarut
Tidak ada Padatan terlarut menunjukkan jumlah zat-zat yang terlarut, menyebabkan buih
Pelunakan kapur, penukar kation dengan zeolite hidrogen, demineralisasi, distilasi
19 Padatan tersuspensi
Tidak ada Menyebabkan deposit Pengendapan, filtrasi dan koagulasi
20 Padatan total Tidak ada Padatan total adalah padatan terlarut ditambah padatan tersuspensi
Sama dengan 19 dan 20
SATUAN OPERASI DAN PROSES SEDIMENTASI : MEMEMISAHKAN PADATAN
MENGENDAP
t = 0 t > t>>
padatan mengendap Padatan tak
mengendap
SATUAN OPERASI DAN PROSES : SEDIMENTASI
Waktu Pengendapan Berbagai Ukuran Partikel
Diameter Partikel (mm)
Nama PartikelWaktu Pengendapan pada Ketinggian 1
kaki/ft
1010,10,010,0010,00010,00001
KerikilPasir kasarPasir halusLumpurBakteriPartikel tanah liatPartikel koloid
0,3 detik3 detik
38 detik33 menit35 jam230 hari63 tahun
SATUAN OPERASI DAN PROSESKOAGULASI DAN FLOKULASI : memisahkan padatan
tersuspensi dan koloid
Padatan tersuspensiPadatan terlarut
koagulankoagulan
PRESIPITASI : menghilangkan kation/anion terlarut dengan penambahan bahan kimia
Bahan kimia
Kation/anion terlarut
ION EXCHANGE : menghilangkan kation/anion terlarut
Kation/anion
Padatan penukar ion
Kation/anion dalam air
Air
Air
Kolom penukar ion
KOAGULASI FLOKULASI : Definisi
Koagulasi : rapid mixing, dengan penambahan bahan kimia
Flokulasi : slow mixing, kadang-kadang dengan penambahan koagulan aid (flokulan)
KOAGULASI FLOKULASI
1. Tawas
Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(OH)2 -----> 3CaSO4 + 2
Al(OH)3 + 18 H2O
2. Ferro sulfatFeSO4.7H2O + Ca(OH)2 -----> Fe(OH)2 + CaSO4 +
7 H2O
KOAGULASI FLOKULASI : beberapa jenis koagulan
3. Ferri sulfatFe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 ----> 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2
4. Ferri khlorida2 FeCl3 + 3 Ca(OH)2 ---------> 3 CaCl2 + 2 Fe(OH)3
5. PAC
KOAGULASI FLOKULASI : PE kationik
PE kationik seperti polyamine terhidrolisa dalam air
R R NH + H2O --- NH.H+ + OH-
R R == pada pH tinggi reaksi akan menyebabkan
reaksi bergeser ke kiri, dan polimer menjadi tidak bermuatan (non ionik). akan menurunkan kapasitas penukaran ion PE pada pH tinggi.
KOAGULASI FLOKULASI : PE anionik
Polymer anionik memiliki guhus karboksil dalam struktur molekulnya. Molekul ini akan terionisasi dalam air sebagai berikut.R-COOH === R-COO- + H+
Ion hydrogen akan memaksa reaksi ke kiri sehingga molekul ini akan menjadi non ionik pada pH rendah.
Contoh Diagram Alir : Pengolahan air sumber menajdi air minum dalam kemasan
Bak Tandon
Tanki UmpanOzone
Filter multimedia
Karbon Aktif
Cartridge filter 5, 3, 1 µ
Lampu Ultraviolet (UV)Tanki produk
Mesin Cup
Mesin Gallon
Mesin Botol
Generator Ozone
Air sumber
Bak Pencampur
Klarifier
Saringan Pasir
Bak Lumpur
Dekanter
Air
Lumpurpadat
Bak air terfiltrasi
Air Pendingin
Air sanitasi
Air untuk service
Filter karbon
Penukar kation
Dekarbonator
Penukar Anion
Penghilangan Cl2, warna, bau, zat-zat organikPenghilangan Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Fe2+, Mn2+, Al3+
Peghilangan CO2
Penghilangan Cl-, NO3
-, SiO3-
Unit demineralisasi
Deaerator
Unit Injeksi Kimia
Air umpam boiler
Air Proses
Zat anti kerak (Senyawa Phosphat, dsb)
Zat pengikat O2 (Hidrazin, dll)
Alum, flokulan, NaOH, kaporit
Air baku (air sungai)
Contoh diagram penyediaan/pengolahan air sungai untuk berbagai keperluan di industri
Desinfeksi
KOLAMRENANG
kaporit
Air sumur artetis
overflow
Balancing tank
Saringan pasir
Kaporit, HCl, PAC,Soda abu
Contoh Blok Diagram pengolahan air di kolam renang