LAPORAN PRAKTIKUM

LABORATORIUM TEKNIK KIMIA I

PENGOLAHAN AIR

Disusun oleh :

Kelompok I

Kelas A

Dedi Meier Silaban 1007113662

Fajrina Qaishum 1007113681

Dwi Yuni Ernawati 1007113611

PROGRAM SARJANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2012

Abstrak

Sedimentasi merupakan proses pengolahan air dengan menggunakan proses pengendapan partikel-partikel zat padat dalam suatu cairan sebagai akibat gaya gravitasi baik individu atau bersama-sama sehingga menghasilkan cairan yang lebih jernih dan suspensi yang lebih kental. Pada percobaan kali ini, praktikan menggunakan air kran yang di dalam laboratorium yang telah dicampurkan dengan lumpur. Tujuan dari percobaan ini adalah bertujuan untuk menjernihkan air dengan menghilangkan partikel-partikel padatan yang terdapat dalam air dengan menggunakan proses sedimentasi tipe 1 (discrete settling) dan menghitung efisiensi Total Suspended Solid (TSS), Total Dissolved Solid (TDS), dan Total Solid (TS) yang terdapat dalam air. Proses sedimentasi tipe 1 merupakan proses sedimentasi tanpa menggunakan koagulan. Percobaan ini menggunakan tipe bak sedimentasi segi empat (rectangular). Nilai effesiensi TSS pada debit 10 l/s dengan jumlah plate settler 4 dan 8 adalah 40 dan 80% ,sedangkan pada debit 20 l/s dengan jumlah plate setter 4 dan 8 adalah 15,2 dan 57,1%. Nilai effesiensi TDS pada debit 10l/s dengan jumlah plate settler 4 dan 8 adalah 0,303 dan 0,606% ,sedangkan pada debit 20 l/s dengan jumlah plate setter 4 dan 8 adalah 0,317 dan 0,634 %. Nilai effesiensi TS pada debit 10l/s dengan jumlah plate settler 4 dan 8 adalah 30,15 dan 60,3% ,sedangkan pada debit 20 l/s dengan jumlah plate setter 4 dan 8 adalah 74,69 dan 46,76 %. Semakin banyak plate settler yang digunakan maka semakin tinggi efisiensi penghilangan TSS, TDS, dan TS. Laju aliran yang semakin besar akan menurunkan efisiensi penghilangan TSS, TDS dan TS pada proses sedimentasi.

Kata kunci :Debit, plate settler, sedimentasi, TDS, TS, TSS.

BAB I

TINJAUAN PUSTAKA

1.1. Air

Air merupakan kebutuhan yang paling utama bagi makhluk hidup. Manusia

dan makhluk hidup lainnya sangat bergantung dengan air demi mempertahankan

hidupnya. Air yang digunakan untuk konsumsi sehari -hari harus memenuhi

standar kualitas air bersih. Kualitas air bersih dapat ditinjau dari segi fisik, kimia,

mikrobiologi dan radioaktif. Namun kualitas air yang baik ini tidak selamanya

tersedia di alam sehingga diperlukan upaya perbaikan, baik itu secara sederhana

maupun modern. Jika air yang digunakan belum memenuhi standar kualitas air

bersih, akibatnya akan menimbulkan masalah lain yang dapat menimbulkan

kerugian bagi penggunanya. Air juga banyak mendapat pencemaran. Berbagai

jenis pencemar air berasal dari :

a. Sumber domestik (rumah tangga), perkampungan, kota, pasar, jalan, dan

sebagainya.

b.Sumber non-domestik (pabrik, industri, pertanian, peternakan, perikanan,

serta sumber-sumber lainnya.

Semua bahan pencemar diatas secara langsung ataupun tidak langsung akan

mempengaruhi kualitas air. Berbagai usaha telah banyak dilakukan agar kehadiran

pencemaran terhadap air dapat dihindari atau setidaknya diminimalkan. Masalah

pencemaran serta efisiensi penggunaan sumber air merupakan masalah pokok. Hal

ini mengingat keadaan perairan-alami di banyak negara yang cenderung menurun,

baik kualitas maupun kuantitasnya.

1.2. Karakteristik Air

1.2.1.Karakteristik Fisik Air

A. Kekeruhan

Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan

organik yang terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang dihasilkan oleh

buangan industri.

B. Temperatur

Kenaikan temperatur air menyebabkan penurunan kadar oksigen terlarut.

Kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan menimbulkan bau yang tidak

sedap akibat degradasi anaerobic ynag mungkin saja terjadi.

C. Warna

Warna air dapat ditimbulkan oleh kehadiran organisme, bahan-bahan

tersuspensi yang berwarna dan oleh ekstrak senyawa-senyawa organik serta

tumbuh-tumbuhan.

D. Solid (Zat padat)

Kandungan zat padat menimbulkan bau busuk, juga dapat meyebabkan

turunnya kadar oksigen terlarut. Zat padat dapat menghalangi penetrasi sinar

matahari kedalam air.

E. Bau dan rasa

Bau dan rasa dapat dihasilkan oleh adanya organisme dalam air seperti alga

serta oleh adanya gas seperti H2S yang terbentuk dalam kondisi anaerobik, dan

oleh adanya senyawa-senyawa organik tertentu

1.2.2.Karakteristik Kimia Air

A. pH

Pembatasan pH dilakukan karena akan mempengaruhi rasa, korosifitas air

dan efisiensi klorinasi. Beberapa senyawa asam dan basa lebih toksid dalam

bentuk molekuler, dimana disosiasi senyawa-senyawa tersebut dipengaruhi oleh

pH.

B. DO (dissolved oxygent)

DO adalah jumlah oksigen terlarut dalam air yang berasal dari fotosintesa

dan absorbsi atmosfer/udara. Semakin banyak jumlah DO maka kualitas air

semakin baik. Satuan DO biasanya dinyatakan dalam persentase saturasi.

C. BOD (biological oxygent demand)

BOD adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorgasnisme

untuk menguraikan bahan-bahan organik (zat pencerna) yang terdapat di dalam air

buangan secara biologi. BOD dan COD digunakan untuk memonitoring kapasitas

self purification badan air penerima.

Reaksi:

Zat Organik + m.o + O2 CO2 + m.o + sisa material organik (CHONSP)

D. COD (chemical oxygent demand)

COD adalah banyaknya oksigen yang di butuhkan untuk mengoksidasi

bahan-bahan organik secara kimia.

Reaksi:

Zat Organik + O2 CO2 + H2O

E. Kesadahan

Kesadahan air yang tinggi akan mempengaruhi efektifitas pemakaian sabun,

namun sebaliknya dapat memberikan rasa yang segar. Di dalam pemakaian untuk

industri (air ketel, air pendingin, atau pemanas) adanya kesadahan dalam air

tidaklah dikehendaki. Kesadahan yang tinggi bisa disebabkan oleh adanya kadar

residu terlarut yang tinggi dalam air.

F. Senyawa-senyawa kimia yang beracun

Kehadiran unsur arsen (As) pada dosis yang rendah sudah merupakan racun

terhadap manusia sehingga perlu pembatasan yang agak ketat (± 0,05 mg/l).

Kehadiran besi (Fe) dalam air bersih akan menyebabkan timbulnya rasa dan bau

ligam, menimbulkan warna koloid merah (karat) akibat oksidasi oleh oksigen

terlarut yang dapat menjadi racun bagi manusia.

1.3. Proses Pengolahan Air

Proses pengolahan air menjadi air bersih harus melalui beberapa tahapan-

tahapan, yaitu :

1. Screening

Screening berfungsi untuk memisahkan air dari sampah-sampah dalam

ukuran besar.

2. Tangki sedimentasi

Tangki sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan kotoran-kotoran berupa

lumpur dan pasir. Pada tangki sedimentasi terdapat waktu tinggal. Ke dalam

tangki sedimentasi ini diinjeksikan klorin yang berfungsi sebagai oksidator dan

desinfektan. Sebagai oksidator klorin digunakan untuk menghilangkan bau dan

rasa pada air.

3. Klarifier (clearator)

Klarifier berfungsi sebagai tempat pembentukan flok dengan penambahan

larutan Alum (Al2(SO4)3 sebagai bahan. Pada klarifier terdapat mesin agitator

yang berfungsi sebagai alat untuk mempercepat pembentukan flok. Pada klarifier

terjadi pemisahan antara air bersih dan air kotor. Air bersih ini kemudian

disalurkan dengan menggunakan pipa yang besar untuk kemudian dipompakan ke

filter. Klarifier terbuat dari beton yang berbentuk bulat yang dilengkapi dengan

penyaring dan sekat.

Dari inlet pipa klarifier, air masuk ke dalam primary reaction zone. Di

dalam prymari reaction zone dan secondary reaction zone, air dan bahan kimia

(Koagulan yaitu tawas) diaduk dengan alat agitataor blade agar tercampur

homogen. Maka koloid akan membentuk butiran-butiran flokulasi.

Air yang telah bercampur dengan koagulan membentuk ikatan flokulasi,

masuk melalui return floc zone dialirkan ke clarification zone. Sedimen yang

mengendap dalam concentrator dibuang. Hal ini berlangsung secara otomatis yang

akan terbuka setiap satu jam sekali dalam waktu 1 menit. Air yang masuk ke

dalam clarification zone sudah tidak dipengaruhi oleh gaya putaran oleh agitator,

sehingga lumpurnya mengendap. Air yang berada dalam clarification zone adalah

air yang sudah jernih.

4. Sand Filter

Penyaring yang digunakan adalah rapid sand fliter (filter saringan cepat).

Sand filter jenis ini berupa bak yang beriisi pasir kwarsa yang berfungsi untuk

menyaring flok halus dan kotoran lain yang lolos dari klarifier. Air yang masuk ke

filter ini telah dicampur terlebih dahulu dengan klorin dan tawas.

Media penyaring biasanya lebih dari satu lapisan, yaitu pasir kwarsa dan

batu dengan mesh tertentu. Air mengalir ke bawah melalui media tersebut.Zat-zat

padat yang tidak larut akan melekat pada media, sedangkan air yang jernih akan

terkumpul di bagian dasar dan mengalir keluar melalui suatu pipa menuju

reservoir.

5. Reservoir

Reservoir berfungsi sebagai tempat penampungan air bersih yang telah

disaring melalui filter, air ini sudah menjadi airyang bersih yang siap digunakan

dan harus dimasak terlebih dahulu untuk kemudian dapat dijadikan air minum.

Gambar 1.1 Proses pengolahan air minum

1.4. Zat-zat kimia yang digunakan

1.4.1.Tawas

Tawas merupakan bahan koagulan yang paling banyak digunakan karena

bahan ini paling ekonomis, mudah diperoleh di pasaran serta mudah

penyimpanannya. Jumlah pemakaian tawas tergantung kepada turbidity

(kekeruhan) air baku. Semakin tinggi turbidity air baku maka semakin besar

jumlah tawas yang dibutuhkan. Pemakain tawas juga tidak terlepas dari sifat-sifat

kimia yang dikandung oleh air baku tersebut.

Reaksi yang terjadi sebagai berikut:

Al2(SO4)3 2 Al+3 + 3(SO4)-2

Air akan mengalami :

H2O H+ + OH-

Selanjutnya :

2 Al+3 + 6OH- 2Al(OH)3

Selain itu akan dihasilkan asam :

3(SO4)-2 + 6H+ H2SO4

Dengan demikian makin banyak dosis tawas yang ditambahkan maka pH

akan semakin turun, karena dihasilkan asam sulfat sehingga perlu dicari dosis

tawas yang efektif antara pH 5,8-7,4. Apabila alkalinitas alami dari air tidak

seimbang dengan dosis tawas perlu ditambahkan alkalinitas, biasanya

ditambahkan larutan kapur (Ca(OH)2) atau soda abu (Na2CO3). Reaksi yang

terjadi :

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH3) + 3CaSO4 + 6CO2

Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O 2Al(OH3) + 3Na2SO4 + 3CO2

Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 2Al(OH3) + 3CaSO4

1.4.1. Kapur

Pengaruh penambahan kapur (Ca(OH)2 akan menaikkan pH dan bereaksi

dengan bikarbonat membentuk endapan CaCO3. Bila kapur yang ditambahkan

cukup banyak sehingga pH = 10,5 maka akan membentuk endapan Mg(OH)2.

Kelebihan ion Ca pada pH tinggi dapat diendapkan dengan penambahan soda abu.

Reaksinya :

Ca(OH)2 + Ca(HCO)3 2CaCO3 + 2H2O

2Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O

Ca(OH)2 + Na2CO3 CaCO3↓ + 2NaOH

1.4.2.Klorin

Klorin banyak digunakan dalam pengolahan air bersih dan air limbah

sebagai oksidator dan desinfektan. Sebagai oksidator, klorin digunakan untuk

menghilangkan bau dan rasa pada pengolahan air bersih. Untuk mengoksidasi

Fe(II) dan Mn(II) yang banyak terkandung dalam air tanah menjadi Fe(III) dan

Mn(III).

Yang dimaksud dengan klorin tidak hanya Cl2 saja akan tetapi termasuk

pula asam hipoklorit (HOCl) dan ion hipoklorit (OCl-), juga beberapa jenis

kloramin seperti monokloramin (NH2Cl) dan dikloramin (NHCl2) termasuk di

dalamnya. Klorin dapat diperoleh dari gas Cl2 atau dari garam-garam NaOCl dan

Ca(OCl)2. Kloramin terbentuk karena adanya reaksi antara amoniak (NH3) baik

anorganik maupun organik aminoak di dalam air dengan klorin.

Bentuk desinfektan yang ditambahkan akan mempengaruhi kualitas yang

didesinfeksi. Penambahan klorin dalam bentuk gas akan menyebabkan turunnya

pH air, karena terjadi pembentukan asam kuat. Akan tetapi penambahan klorin

dalam bentuk natrium hipoklorit akan menaikkan alkalinity air tersebut sehingga

pH akan lebih besar. Sedangkan kalsium hipoklorit akan menaikkan pH dan

kesadahan total air yang didesinfeksi.

1.5.1 Sedimentasi

Sedimentasi adalah pemisahan solid-liquid menggunakan pengendapan

secara gravitasi untuk menyisihkan suspensi. Pada umumnya sedimentasi

digunakan pada pengolahan air minum, pengolahan air limbah, dan

pada pengolahan air limbah tingkat lanjutan.

Pada pengolahan air minum, terapan sedimentasi khususnya untuk:

1. Pengendapan air permukaan, khususnya untuk pengolahan dengan filter

pasir cepat.

2. Pengendapan flok hasil koagulasi-flokulasi, khususnya sebelum disaring

dengan filter pasir cepat.

3. Pengendapan flok hasil penurunan kesadahan menggunakan soda-kapur.

4. Pengendapan lumpur pada penyisihan besi dan mangan. Pada pengolahan

air limbah, sedimentasi umumnya digunakan untuk :

a. Penyisihan grit, pasir, atau silt (lanau).

b. Penyisihan padatan tersuspensi pada clarifier pertama.

c. Penyisihan flok / lumpur biologis hasil proses activated sludge

pada clarifier akhir.

d. Penyisihan humus pada clarifier akhir setelah trickling filter.

Pada pengolahan air limbah tingkat lanjutan, sedimentasi

ditujukan untuk penyisihan lumpur setelah koagulasi dan

sebelum proses filtrasi.

Selain itu,pada prinsip sedimentasi juga digunakan dalam pengendalian

partikel di udara.Prinsip sedimentasi pada pengolahan air minum dan air limbah

adalah sama,demikian juga untuk metoda dan peralatannya.

Gambar 1.2 Bak sedimentasi

Bak sedimentasi umumnya dibangun dari bahan beton bertulang dengan

bentuk lingkaran bujur sangkar atau segi empat.Bak berbentuk lingkaran

umumnya berdiameter 10,7 hingga 45,7 meter dan kedalaman 3 hingga 4,3

meter.Bak berbentuk bujur sangkar umumnya mempunyai lebar 10 hingga 70

meter dan kedalaman 1,8 hingga 5,8 meter.Bak berbentuk segi empat umumya

mempunyai lebar 1,5 hingga 6 meter,panjang bak sampai 76 meter,dan kedalaman

lebih dari 1,8 meter.Klasifikasi sedimentasi didasarkan pada konsentrasi partikel

dan kemampuan partikel untuk berinteraksi.Klasifikasi ini dapat dibagi kedalam

empat tipe,yaitu :

a. Settling tipe I: pengendapan partikel diskrit, partikel mengendap secara

individual dan tidak ada interaksi antar-partikel.

b. Settling tipe II: pengendapan partikel flokulen, terjadi interaksi antar-

partikel sehingga ukuran meningkat dan kecepatan pengendapan

bertambah.

c. Settling tipe III: pengendapan pada lumpur biologis, dimana gaya antar

partikel saling menahan partikel lainnya untuk mengendap

d. Settling tipe IV: terjadi pemampatan partikel yang telah mengendap

yang terjadi karena berat partikel.

Gambar 1.3 Empat tipe sedimentasi

1. Sedimentasi Tipe 1/Plain Settling/Discrete particle

Merupakan pengendapan partikel tanpa menggunakan koagulan. Yang

dimaksud dengan discrete particle adalah partikel yang tidak mengalami

perubahan bentuk, ukuran maupun berat selama partikel tersebut mengendap.

Proses pengendapan partikel berlangsung semata-mata akibat pengaruh gaya

partikel atau berat sendiri partikel. Pengendapan akan berlangsung sempurna

apabila aliran dalam keadaan tenang ( aliran laminar ). Tujuan dari unit ini adalah

menurunkan kekeruhan air baku dan digunakan pada grit chamber. Pengendapan

sebuah discrete particle di dalam air hanya dipengaruhi oleh karakteristik air dan

partikel yang bersangkutan . Dalam perhitungan dimensi efektif bak, faktor-faktor

yang mempengaruhi performance 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

menghitung performance bak yang lebih sering disebut dengan ideal settling

basin.

Gambar 1.4 Sedimentasi Tipe 1

Partikel yang mempunyai rapat masa lebih besar dari rapat masa air akan

bergerak vertical ke bawah. Gerakan partikel di dalam air yang tenang akan

diperlambat oleh gaya hambatan akibat kekentalan air (drag force) sampai dicapai

suatu keadaan dimana besar gaya hambatan setara dengan gaya berat efektif

partikel di dalam air. Setelah itu gerakan partikel akan berlangsung secara konstan

dan disebut terminal settling velocity. Gaya hambatan yang dialami selama

partikel bergerak di dalam air dipengaruhi oleh kekasaran, ukuran, bentuk, dan

kecepatan gerak partikel serta rapat masa dan kekentalan air.

2. Sedimentasi Tipe 2 (Flocculant Settling)

Partikel yang berada dalam larutan encer sering tidak berlaku sebagai

partikel mandiri (discrete particle) tetapi sering membentuk gumpalan (flocculant

particle) selama mengalami proses sedimentasi. Bersatunya beberapa partikel

membentuk gumpalan akan memperbesar rapat masanya, sehingga akan

mempercepat pengendapannya.

Proses penggumpalan (flocculation) di dalam kolam pengendapan akan

terjadi tergantung pada keadaan partikel untuk saling berikatan dan dipengaruhi

oleh beberapa variabel seperti laju pembebanan permukaan, kedalaman kolam,

gradient kecepatan, konsentrasi partikel di dalam air dan range ukuran butir.

Pengaruh dari variabel-variabel tersebut dapat ditentukan dengan percobaan

sedimentasi.

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. Sedimentasi Tipe III dan IV

Sedimentasi tipe III adalah pengendapan partikel dengan

konsentrasi yang lebih pekat, dimana antar partikel secara bersama-sama saling

menahan pengendapan partikel lain di sekitarnya. Karenaitu pengendapan terjadi

secara bersama-sama sebagai sebuah zona dengan kecepatan yang konstan. Pada

bagian atas zona terdapat interface yang memisahkan antara massa partikel yang

mengendap dengan air jernih. Sedimentasi tipe IV merupakan kelanjutan dari

sedimentasi tipe III, di mana terjadi pemampatan (kompresi) massa partikel

hingga diperoleh konsentrasi lumpur yang tinggi. Sebagai contoh sedimentasi tipe

III dan IV ini adalah pengendapan lumpur biomassa pada final clarifier setelah

proses lumpur aktif. Tujuan pemampatan pada final clarifier adalah untuk

mendapatkan konsentrasi lumpur bomassa yang tinggi, keperluan resirkulasi

lumpur ke dalam reaktor lumpur aktif.

Gambar 1.5 Pengendapan pada final klarifier untuk proses lumpur aktif

Berdasarkan konsentrasi dan kecenderungan partikel berinteraksi, proses

sedimentasi terbagi atas tiga macam:

b. Aliran melalui bak terdistribusi merata melintasi sisi melintang bak

c. Partikel terdispersi merata dalam air

d. Pengendapan partikel yang dominan terjadi pada dasar bak sedimentasi

Terdapat beberapa bentuk bak sedimentasi yaitu:

a. Segi empat (rectangular).

Pada bak ini air mengalir horizontal dari inlet menuju outlet, sementara

partikel mengendap ke bawah.

(a) (b)

Gambar 1.6 Bak sedimentasi berbentuk segi empat: (a) denah, (b) potongan

Memanjang

b. Lingkaran (circular) - center feed.

Pada bak ini air masuk melalui pipa menuju inlet bak dibagian tengah bak,

kemudian air mengalir horizontal dari inlet menuju outlet disekeliling bak,

sementara partikel mengendap ke bawah. Secara tipikal bak persegi mempunyai

rasio panjang : lebar antara 2:1 – 3:1.

(a) (b)

Gambar 1.7 Bak sedimentasi berbentuk lingkaran-center feed (a) denah, (b)

potongan melintang

c. Lingkaran (circular) – periferal feed.

Pada bak ini air masuk melalui sekeliling lingkaran dan secara horizontal

mengalir menuju ke outlet dibagian tengah lingkaran, sementara partikel

mengendap ke bawah . Hasil penelitian menunjukkan bahwa tipe periferal feed

menghasilkan short circuit yang lebih kecil dibandingkan tipe center feed,

walaupun center feed lebih sering digunakan. Secara umum pola aliran pada bak

lingkaran kurang mendekati pola ideal dibanding bak pengendap persegi panjang.

Meskipun demikian, bak lingkaran lebih sering digunakan karena penggunaan

peralatan pengumpul lumpurnya lebih sederhana.

(a) (b)

Gambar 1.8 Bak sedimentasi berbentuk lingkaran – periferal feed: (a) denah,

(b) potongan melintang

Sebuah bak sedimentasi ideal dibagi menjadi 4 zona, yaitu:

a. Zona inlet

Dalam zona ini aliran terdistribusi tidak merata melintasi bagian melintang

bak. Aliran meninggalkan zona inlet mengalir secara horisontal dan

langsung menuju bagian outlet.

b. Zona pengendapan

Dalam zona ini, air mengalir pelan secara horisontal ke arah outlet. Dalam

zona ini terjadi proses pengendapan. Lintasan partikel diskret tergantung

pada besarnya kecepatan pengendapan.

c. Zona lumpur

Dalam zona ini lumpur terakumulasi. Sekali lumpur masuk area ini ia akan

tetap disana.

d. Zona outlet

Dalam zona ini, air yang partikelnya telah terendapkan terkumpul pada

bagian melintang bak dan siap mengalir keluar bak.

Gambar 1.9 Sedimentation Basin Zones

Zona Inlet atau struktur influen.

Zona inlet mendistribusikan aliran air secara merata pada bak sedimentasi

dan menyebarkan kecepatan aliran yang baru masuk. Jika dua fungsi ini dicapai,

karakteristik aliran hidrolik dari bak akan lebih mendekati kondisi bak ideal dan

menghasilkan efisiensi yang lebih baik.

Zona influen didesain secara berbeda untuk kolam rectangular dan circular.

Khusus dalam pengolahan air, bak sedimentasi rectangular dibangun menjadi satu

dengan bak flokulasi. Sebuah baffle atau dinding memisahkan dua kolam dan

sekaligus sebagai inlet bak sedimentasi. Desain dinding pemisah sangat penting,

karena kemampuan bak sedimentasi tergantung pada kualitas flok.

Zona outlet atau struktur efluen.

Seperti zona inlet, zona outlet atau struktur efluen mempunyai pengaruh

besar dalam mempengaruhi pola aliran dan karakteristik pengendapan flok pada

bak sedimentasi. Biasanya weir atau pelimpah dan bak penampung limpahan

digunakan untuk mengontrol outlet pada bak sedimentasi. Bak sedimentasi

dilengkapi dengan settler. Settler dipasang pada zona pengendapan dengan tujuan

untuk meningkatkan efisiensi pengendapan.

1.6 Parameter TSS,TDS dan TS

Total suspended solid atau padatan tersuspensi total (TSS) adalah residu

dari padatan total yang tertahan oleh saringan dengan ukuran partikel maksimal

2μm atau lebih besar dari ukuran partikel koloid. Yang termasuk TSS adalah

lumpur, tanah liat, logam oksida, sulfida, ganggang, bakteri dan jamur. TSS

umumnya dihilangkan dengan flokulasi dan penyaringan. TSS memberikan

kontribusi untuk kekeruhan (turbidity) dengan membatasi penetrasi cahaya untuk

fotosintesis dan visibilitas di perairan. Sehingga nilai kekeruhan tidak dapat

dikonversi ke nilai TSS.

Kekeruhan adalah kecenderungan ukuran sampel untuk menyebarkan

cahaya. Sementara hamburan diproduksi oleh adanya partikel tersuspensi dalam

sampel. Kekeruhan adalah murni sebuah sifat optik. Pola dan intensitas sebaran

akan berbeda akibat perubahan dengan ukuran dan bentuk partikel serta materi.

Sebuah sampel yang mengandung 1.000 mg / L dari fine talcum powder akan

memberikan pembacaan yang berbeda kekeruhan dari sampel yang mengandung

1.000 mg / L coarsely ground talc . Kedua sampel juga akan memiliki pembacaan

yang berbeda kekeruhan dari sampel mengandung 1.000 mg / L ground pepper. 

Meskipun tiga sampel tersebut mengandung nilai TSS yang sama.

Perbedaan antara padatan tersuspensi total (TSS) dan padatan terlarut total 

(TDS) adalah berdasarkan prosedur penyaringan. Padatan selalu diukur sebagai

berat kering dan prosedur pengeringan harus diperhatikan untuk menghindari

kesalahan yang disebabkan oleh kelembaban yang tertahan atau kehilangan bahan

akibat penguapan atau oksidasi.

Prinsip analisa TSS sebagai berikut : Contoh uji yang telah homogen

disaring dengan kertas saring yang telah ditimbang. Residu yang tertahan pada

saringan dikeringkan sampai mencapai berat konstan pada suhu 103ºC sampai

dengan 105ºC. Kenaikan berat saringan mewakili padatan tersuspensi total (TSS).

Jika padatan tersuspensi menghambat saringan dan memperlama penyaringan,

diameter pori-pori saringan perlu diperbesar atau mengurangi volume contoh uji.

Untuk memperoleh estimasi TSS, dihitung perbedaan antara padatan terlarut total

dan padatan total.

     TSS (mgL )=( A−B)V

x1000 (1.1)

Dengan:

A = berat kertas saring + residu kering (mg)

B = berat kertas saring (mg)

V = volume (mL)

BAB II

METODOLOGI PERCOBAAN

2.1 Bahan – bahan yang digunakan

1. Air kran

2. Aquades

2.2 Alat – alat yang digunakan

Tabel 2.1 Alat-alat yang digunakan

NO Nama Alat Ukuran Jumlah

1 Gelas Ukur 100 ml 1 buah

2 Corong - 1 buah

3 Gelas Piala 100 8 buah

4 Kertas Saring - 8 buah

2.3 Prosedur Percobaan

1. Langkah awal dalam percobaan ini ialah pemeriksaan alat sehingga aliran

air dapat mengalir , mudah diamati, dan mudah diolah sehingga aliran air

dapat mengalir , mudah diamati , dan mudah dioperasikan . Skema /

susunan alat dapat dilihat pada gambar :

2. Langkah kedua siapkan sampel air.

3. Kemudian lakukan pemeriksaan sampel air sebelum dialirkan ke bak

equalisasi dengan parameter TS, TSS dan TDS.

4. Kemudian alirkan sampel air kedalam bak equalisasi dengan variasi

perlakukan , antara lain :

Bak Equalisasi Bak sedimentasi

Perbedaan debit aliran yaitu 10 L/s dan 20 L/s.

Perbedaan jumlah plat yaitu 4 plat dan 8 plat.

5. Kemudian perhatikan dan periksa TS , TSS dan TDS sampel air yang

keluar dari bak sedimentasi

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Hasil Percobaan

Percobaan ini menggunakan proses sedimentasi dengan variabel jumlah

plat dan debit aliran. Sedimentasi merupakan pengolahan air dengan pengendapan

secara gravitasi untuk memisahkan padatan yang terdapat dalam air untuk

menghasilkan cairan yang lebih jernih. Tipe sedimentasi yang digunakan pada

praktikum yaitu sedimentsi tipe 1 (discrete settling) dimana proses ini tidak

menggunakan zat koagulan. Percobaan ini menggunakan bak sedimentasi empat

(rectangular). Air baku yang digunakan adalah air lumpur. Air baku mengalir

horizontal dari inlet menuju outlet sementara partikel mengendap ke bawah. Dari

percobaan didapatkan nilai total suspended solid (TSS), total dissolved solid

(TDS), dan total solid (TS). Data hasil percobaan tersebut dapat dilihat pada Tabel

3.1.

Tabel 3.1 Nilai TSS, TDS, dan TS pada Percobaan

Debi

t

Jumlah

plat

TSS TDS TS

Cin (g/ml) Cout (g/ml) Cin (g/ml) Cout (g/ml) Cin (g/ml) Cout (g/ml)

10 4 10-3 6x10-4 3,3x10-4 3,29 x10-4 1.33x10-3 9,29x10-4

10 8 10-3 2x10-4 3,3x10-4 3,28 x10-4 1.33x10-3 5,28x10-4

20 4 1,4x10-3 1,2x10-4 3,15x10-4 3,14 x10-4 1,715x10-3 4,34x10-4

20 8 1,4x10-3 6x10-4 3,15x10-4 3,13 x10-4 1,715x10-3 9,13x10-4

3.2 Pembahasan

3.2.1 Pengaruh Jumlah Plate Settler dan Debit terhadap Kandungan TSS

pada Air

Pada percobaan ini dihitung nilai total suspended solid (TSS) dari air baku

(inlet) dan air hasil sedimentasi (outlet). Jumlah debit air dan jumlah plate settler

yang digunakan pada bak sedimentasi mempengaruhi proses penjernihan air yang

dilakukan secara sedimentasi. Jumlah plate settler dan debit air mempengaruhi

jumlah Total Suspended Solid (TSS) yang didapat.

TSS diukur dengan metode gravimetri. Padatan yang terperangkap pada

proses penyaringan air outlet dipanaskan dengan oven kemudian ditimbang

sampai nilai hasil penimbangan konstan. Massa tersebut dikurangkan dengan

massa kertas saring yang digunakan. Dari nilai TSS inlet dan outlet dapat dihitung

efisiensi proses sedimentasi.

Tabel 3.2 Efisiensi Sedimentasi terhadap Kandungan TSS

Debit (l/s) Jumlah Plate Settler Efisiensi Sedimentasi (%)10 4 4010 8 8020 4 15,220 8 57,1

Dari Tabel 3.2 dapat dilihat pengaruh debit dan jumlah plate settler

terhadap TSS dengan menggunakan grafik.

10 100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

debit 10 l/sdebit 20 l/s

Jumlah plate settler

Efsie

nsi T

SS (%

)

4 8

Gambar 3.1. Diagram Hubungan Jumlah Plate Settler dan Debit

terhadap Efisiensi Penghilangan TSS

Gambar 3.1 menjunjukkan bahwa semakin banyak jumlah plate settler

maka efisiensi penyaringan TSS semakin besar. Hal ini dikarenakan plate settler

membantu penahanan partikel pada bak sedimentasi, selain itu plate settler juga

akan membuat partikel dalam air saling bertumbukkan.

Dari Gambar 3.1, jumlah plate settler 8 lebih efisien dibandingkan dengan

3 plate settler, yaitu 80, dan 57,1% untuk debit 10 dan 20 l/s. Sedangkan pada

jumlah plate settler 4 adalah 40, dan 15,2% untuk debit 10 dan 20 l/s. Hal ini

menunjukkan bahwa penambahan jumlah plate settler akan menaikkan efisiensi

penghilangan TSS pada proses sedimentasi. Hal ini sudah sesuai dengan terori

yang ada bahwa jumlah plate settler pada proses sedimentasi akan menaikkan

efisiensi proses sedimentasi. Pada Grafik 3.1 juga dapat diketahui bahwa debit

berbanding terbalik dengan efisiensi penghilangan TSS pada proses sedimentasi.

Hal ini dikarenakan debit pada proses semakin besar sehingga pola aliran akan

semakin turbulen. Aliran turbulen memungkinkan proses pengendapan yang lama

dan dapat menurunkan efisiensi kerja unit sedimentasi (Cancerita,2012).

3.2.2 Pengaruh Jumlah Plate Settler dan Debit terhadap Kandungan TDS

pada Air

Pada percobaan ini dihitung nilai total dissolved solid (TDS) dari air baku

(inlet) dan air hasil sedimentasi (outlet). TDS tidak ditentukan dengan metode

gravimetric karena partikel-partikelnya larut dalam air sehingga tidak dapat

dilakukan penimbangan sampel. nilai TDS ditentukan dengan alat conductometer.

Sampel dari inlet dan outlet disaring kemudian TDS filtrat ditentukan dengan

menggunakan conductometer.

Tabel 3.3 Efisiensi Sedimentasi terhadap Penghilahan Kandungan TDS

pada Air

Debit (l/s) Jumlah Plate Settler Efisiensi Sedimentasi (%)10 4 0,30310 8 0,60620 4 0,31720 8 0,634

Dari Tabel 3.3 dapat dilihat pengaruh debit dan jumlah plate settler

terhadap TSS dengan menggunakan grafik.

10 100

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

debit 10 l/sdebit 20 l/s

Jumlah Plate Settler

Efisie

nsi P

engh

ilang

ang

TDS

(%)

Gambar 3.2 Diagram Hubungan Jumlah Plate Settler dan Debit

terhadap Efisiensi Penghilangan TDS

Gambar 3.2 menggambarkan hubungan antara plate settler dan debit

terhadap efisiensi penghilanan kandungan TDS pada proses sedimentasi. Untuk

laju alir fluida 10 l/s didapatkan efisiensi penghilangan TDS dengan jumlah plate

settler 4 dan 8 secara berurutan adalah 0,303 dan 0,606%. Sedangkan laju alir 20

l/s efisiensi penghilangan TDS dengan jumlah plate settler 4 dan 8 secara

berurutan adalah 0,317 dan 0,634%.

4 8

Hasil percobaan yang didapatkan bahwa efisiensi penghilangan TDS pada

laju alir 20 l/s lebih baik daripada 10 l/s (Gambar 3.2). Seharusnya efisiensi

pengendapan akan turun jika adanya kenaikan laju alir fluida dan karakteristik

aliran, sehingga perlu diketahui karakteristik aliran pada unit tersebut (lopez,

2008). Aliran turbulen memungkinkan proses pengendapan yang lama dan dapat

menurunkan efisiensi kerja unit sedimentasi (Cancerita,2012). Kesalahan tersebut

terjadi karena lumpur pada bak penampungan tidak tercampur merata dengan air,

adanya lumpur yang tertinggal di proses sebelumnya yaitu pada bak equalisasi,

sehingga lumpur tersebut terakumulasi pada proses sedimentasi selanjutnya.

3.2.3 Pengaruh Kondisi Proses Jumlah Plate Settler dan Debit Air Terhadap

Efisiensi Kadar TS

TS (total soli) merupakan jumlah dari TSS dan TDS. Total solid

merupakan banyaknya partikel padatan baik yang terlarut dalam air, maupun yang

tidak terlarut dalam air.

Tabel 3.4 Efisiensi Sedimentasi terhadap Kandungan TS

Debit (l/s) Jumlah Plate Settler Efisiensi TS (%)10 4 30,1510 8 60,320 4 74,6920 8 46,76

10 100

10

20

30

40

50

60

70

80

debit 10 l/sdebit 20 l/s

Jumlah Plate Settler

Efisie

nsi P

engh

ilang

an T

S (%

)

4 8

Gambar 3.3. Diagram Hubungan Jumlah Plate Settler dan Debit

terhadap Efisiensi Penghilangan TS

Gambar 3.3 menunjukkan nilai efisiensi TS terbesar terdapat pada jumlah

plate settler 4 dengan debit 20 l/s. Nilai efisiensi sebesar 74,69 %. Pengaruh

jumlah plate settler dan debit aliran pada efisiensi TS juga sama halnya dengan

efisiensi TSS dan TDS, hal ini disebabkan karena efisiensi TS merupakan hasil

penjumlahan dari efisiensi TSS dan TDS, sehingga semakin besar efisiensi TSS

dan TSS, maka efisiensi TS juga akan semakin besar. Tetapi pada jumlah plate

settler 8 buah, laju alirnya 20 l/s terjadi penurunan efesiensi TS. Ini dikarenakan

pada air baku yang digunakan tidak teraduk sempurna sehingga air yang ada

dalam tangki terjadi pengendapan, penimbangan kertas saring dengan

mengunnakan timbangan analitik dengan kalibrasi dua angka dibelakang koma,

sehingga sulit menentukan apakah massa kertas saring sudah konstan. Hal ini

berpengaruh terhadap nilai TSS.

BAB IV

KESIMPULAN

Dari praktikum yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan yaitu:

1. Nilai effesiensi TSS pada debit 10 l/s dengan jumlah plate settler 4 dan 8

adalah 40 dan 80% ,sedangkan pada debit 20 l/s dengan jumlah plate setter

4 dan 8 adalah 15,2 dan 57,1%. Nilai effesiensi TDS pada debit 10l/s

dengan jumlah plate settler 4 dan 8 adalah 0,303 dan 0,606% ,sedangkan

pada debit 20 l/s dengan jumlah plate setter 4 dan 8 adalah 0,317 dan

0,634 %. Nilai effesiensi TS pada debit 10l/s dengan jumlah plate settler 4

dan 8 adalah 30,15 dan 60,3% ,sedangkan pada debit 20 l/s dengan jumlah

plate setter 4 dan 8 adalah 74,69 dan 46,76 %.

2. Jumlah plat yang digunakan berbanding lurus dengan efesiensi

pengendapan, sehingga kualitas air semakin baik.

3. Debit air pada proses sedimentasi berbanding terbalik dengan effisiensi

penghilangan TDS, TS, TSS.

DAFTAR PUSTAKA

Bhupalaka,2010,Sedimentasi.http://bhupalaka.files.wordpress.com/2010/12/

sedimentasi.pdf Diakses pada tanggal 21 Desember 2012

Hanum, Farida. 2002. Proses Pengolahan Air Sungai untuk Keperluan Air

Minum. Diakses tanggal 25 November 201

Kawamura, S. 2000. Integrated Design and Operation of Water Treatment

Facilities. Kanada: John Wiley dan Sons, Inc.

Lopez, P.R., Lavin, A.G., Lopez, M.M., dan Heras, J.L. 2008. “Flow Models for

Rectangular Sedimentation Tanks”. Chemical Engineering and Processing:

Process Intensification 47, 9-10: 1705-1716.

Rahmat,2010.Pengolahan Air dengan Sedimentasi. http://dc346.4shared.com/

doc/tSg9MBKW/preview.html.Diakses pada tanggal 21 Desember 2012

Tim Penyusun, 2012. Penuntun Praktikum Laboratarium Teknik Kimia I,

Pekanbaru : Universitas Riau

Yayan, subagyo. 2009. Proses Pengolahan Air. yayan-industri.blogspot.com/

2009/11/proses-pengolahan-air.html Diakses pada tanggal 21 Desember

2012

Yulianti, PC. 2012. Studi Literatur Desain Unit Prasedimentasi Instalasi

Pengolahan Air Minum. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November

LAMPIRAN B

CONTOH PERHITUNGAN

A. Rumus Umum Efisiensi Proses Pengendapan

η = C¿−¿Ceff

C ¿x100 % ¿

B. Perhitungan Efesiensi Proses Pengendapan Dengan Variasi Debit

Alirannya

1. Efesiensi TS

Pada debit alirannya 10 L/s

Pada aliran masuk

TSS =

(berat kertas saring+sampel )−berat kertas saringvolume sampel

= 1,03−0,98

50

= 10-3 gram/mL

TS = TDS + TSS

= 3,3 ×10-4 + 10-3

= 1,33 × 10-3 gram/mL

a. Pada 4 plat

Pada aliran keluar

TSS = (berat kertas saring+sampel )−berat kertas saring

volume sampel

= 1,12−1,09

50

= 6 ×10-4 gram/mL

TS = TDS + TSS

= 3,29 × 10-4 + 6 ×10-4

= 9,29 × 10-4

η = 1,33× 10−3 – 9,29 × 10−4

1,33 ×10−3 × 100 %

= 30,15 %

b. Pada 8 plat

Pada aliran keluar

TSS =

(berat kertas saring+sampel )−berat kertas saringvolume sampel

= 1−0,99

50

= 2 ×10-4

TS = TDS + TSS

= 3,28 × 10-4 + 2 ×10-4

= 5,28 × 10-4 gram/mL

η = 1,33× 10−3−5,28 × 10−4

1,33 ×10−3 × 100 %

= 60,3 %

Pada debit alirannya 20 L/s

Pada aliran masuk

TSS =

(berat kertas saring+sampel )−berat kertas saringvolume sampel

= 1,05−0,98

50

= 1,4 × 10-4

TS = TDS + TSS

= 3,15 × 10-4 + 1,4 × 10-4

= 1,715 × 10-3 gram/mL

a. Pada 4 plat

Pada aliran keluar

TSS = (berat kertas saring+sampel )−berat kertas saring

volume sampel

= 1,01−0,95

50

= 1,2 ×10-3

TS = TDS + TSS

= 3,14 × 10-4 +1,2 ×10-4

= 4,34 × 10-4 gram/mL

η = 1,715× 10−3−4,34 ×10−4

1,715 ×10−3 × 100 %

= 74,69 %

b. Pada 8 plat

Pada aliran keluar

TSS =

(berat kertas saring+sampel )−berat kertas saringvolume sampel

= 1,02−0,99

50

= 6 ×10-4

TS = TDS + TSS

= 3,13 × 10-4 + 6 ×10-4

= 9,13 × 10-4 gram/mL

η = 1,715× 10−3−9,13 ×10−4

1,715 ×10−3 × 100 %

= 46,76 %

2. Efesiensi TDS

a. Pada debit aliran 10 L/s

Aliran masuk

TDS = 3,3 ×10-4 mg/L

1. Pada 4 plat

Aliran keluar

TDS = 3,29 × 10-4 mg/L

η = 3,3× 10−4−3,29 ×10−4

3,3 ×10−4 × 100 %

= 0,303 %

2. Pada 8 plat

Aliran keluar

TDS = 3,28 × 10-4 mg/L

η = 3,3× 10− 4−3,28 ×10−4

3,3 ×10−4 × 100 %

= 0,606 %

b. Pada debit aliran 20 L/s

Aliran masuk

TDS = 3,15 × 10-4 mg/L

1. Pada 4 plat

Aliran keluar

TDS = 3,14 × 10-4 mg/L

η = 315−314

315 × 100 %

= 0,317 %

2. Pada 8 plat

Aliran keluar

TDS = 3,13 × 10 -4mg/L

η = 3,15× 10−4−3,13 ×10−4

315 × 100 %

= 0,634 %

3. Efesiensi TSS

a. Pada aliran 10 L/s

Pada aliran masuk

TSS = 10-3

1. Pada 4 plat

Aliran keluar

TSS = 6 ×10-4

η = 10−3−6× 10−4

10−3 × 100 %

= 40 %

2. Pada 8 plat

Aliran keluar

TSS = 2 ×10-4

η = 10−3−2 ×10−4

10−3 × 100 %

= 80 %

b. Pada aliran 20 L/s

Pada aliran masuk

TSS = 1,4 × 10-3

1. Pada 4 plat

Aliran keluar

TSS = 1,6 ×10-3

η = 1,4 ×10−3−1,6 ×10−4

1,4 ×10−3 × 100 %

= 57,1 %

2. Pada 8 plat

Aliran keluar

TSS = 6 ×10-4

η = 1,4 ×10−3−6 ×10−4

1,4 ×10−3 × 100 %

= 14,2 %

LAMPIRAN C

DOKUMENTASI

Gambar 1. Air dengan Flokulen Lumpur

Gambar 3. Bak Ekualisasi

Gambar 5. Proses Sedimentasi

Gambar 2. Plate Bak Sedimentasi

Gambar 4. Bak Sedimentasi

Gambar 6. Cin dan Cout dihitung 50 ml

Gambar 7. Air ditampung pada Wadah

Gambar 9. Cin dan Cout tampak Atas

Gambar 11. TDS

Gambar 8. Cin dan Cout tampak Depan

Gambar 10. Cin dan Cout disaring untuk mendapatkan TSS dan TDS

Gambar 12. TSS