Dasar Teori Sedimentasi

DASAR TEORI SEDIMENTASI Pengertian

Menurut Ghozali (2016), sedimentasi adalah proses pengendapan partikel padatan yang terkandung dalam cairan oleh gaya gravitasi. Umumnya proses sedimentasi dilakukan setelah proses koagulasi dan flokulasi yang berfungsi untuk destabilisasi dan memperbesar gumpalan atau ukuran partikel, sehingga mudah untuk diendapkan. Menurut Kristijarti, dkk (2013), sedimentasi merupakan proses pembiaraan materi tersuspensi mengendap karena gravitasi. Biasanya materi tersuspensi yang disebut flok terbentuk dari materi yang ada dalam air dann bahan kimia yang digunakan dalam koagulasi atau proses-proses pengolahan lainnya. Padatan akan mengendap pada cairan yang densitasnya lebih rendah dibandingkan densitas padatan tersebut. Karakteristik pengendapan dalam proses sedimentasi salah satunya dipengaruhi oleh ukuran dan bentuk partikel yang cenderung memiliki sedikit muatan listrik. Sedimentasi dimaksudkan untuk menyisihkan partikel/suspended solid dalam air dengan cara mengendapkannya secara gravitasi. Jenis partikel yang diendapkan adalah partikel flokulen, yaitu partikel yang dihasilkan dari proses koagulasi-flokulasi. Ciri partikel flokulen adalah partikel yang selalu mengalami perubahan ukuran dan bentuk selama proses pengendapan berlangsung (Selintung,dkk,tt).

Mekanisme sedimentasi

Menurut Selintung,dkk(tt),mekanisme sedimentasi adalah sebagai berikut: 1. Pengendapan partikel flokulen berlangsung secara gravitasi. 2. Flok yang dihasilkan pada proses koagulasi-flokulasi mempunyai ukuran yang makin besar, sehingga kecepatan pengendapannya makin besar. 3. Untuk menghindari pecahnya flok selama proses pengendapan, maka aliran air dalam bak harus laminer. Untuk tujuan ini, digunakan indikator bilangan Reynold (NRe) dan bilangan Froud (N). 4. Aliran air yang masuk pada inlet diatur sedemikian rupa sehingga tidak Fr mengganggu pengendapan. Biasanya dipasang diffuser wall / perforated baffle untuk meratakan aliran ke bak pengendap dengan kecepatan yang rendah. Diusahakan agar inlet bak langsung menerima air dari outlet bak flokulator. 5. Air yang keluar melalui outlet diatur sedemikian, sehingga tidak mengganggu flok yang telah mengendap. Biasanya dibuat pelimpah (weir) dengan tinggi air di atas weir yang cukup tipis (1,5 cm).

Persamaan sedimentasi

Persamaan yang berlaku dalam proses sedimentasi salah satunya adalah persamaan Stokes dimana v0 = (g/18μ)[(ρs – ρl).d2]. Dengan v 0 = kecepatan linier, μ = viskositas cairan, ρs = densitas padatan, ρl = densitas cairan, dan d = diameter rata -rata partikel padatan yang  berbentuk gumpalan (Ghozali,2016). Faktor-faktor yang mempengaruhi proses sedimentasi

Menurut Marieanna, dkk (2013) faktor  –   factor yang mempengaruhi kecepatan  pengendapan diantaranya : a.

Konsentrasi Dengan semakin besarnya konsentrasi, gaya gesek yang dialami partikel karena partikel

lain semakin besar sehingga drag force-nya pun semakin besar. Hal ini disebabkan karena dengan semakin besarnya konsentrasi berarti semakin banyak jumlah partikel dalam suatu suspensi yang menyebabkan bertambahnya gaya gesek antara suatu partikel dengan partikel yang lain. Drag force atau gaya seret ini bekerja pada arah yang berlawanan dengan gerakan  partikel dalam fluida. Dalam hal ini gaya drag ke arah atas dan gerakan partikel ke bawah. Gaya seret ini disebabkan oleh adanya transfer momentum yang arahnya tegak lurus  permukaan partikel dalam bentuk gesekan. Maka, dengan adanya drag force yang arahnya  berlawanan dengan arah partikel ini akan menyebabkan gerakan partikel menjadi lambat karena semakin kecilnya gaya total ke bawah sehingga kecepatan pengendapan semakin turun.  b. Ukuran partikel Ukuran partikel berpengaruh langsung terhadap diameter partikel. Jika ukuran partikel semakin besar maka semakin besar pula permukaan dan volumenya. Luas permukaan partikel  berbanding lurus dengan gaya drag dam volume partikelnya berbanding lurus dengan gaya apungnya. Hal ini disebabkamn gaya ke atas (gaya drag dan gaya apung) semakin besar sehingga gaya total untuk mengendapkan partikel semakin kecil sehingga kecepatan  pengendapan semakin menurun. c.

Jenis partikel

Jenis partikel berhubungan dengan densitas partikel yang berpengaruh terhadap gaya apung dan gaya gravitasi yang dapat mempengaruhi kecepatan pengendapan suatu partikel

dalam suatu fluida yang statis. Densitas partikel yang semakin besar akan menyebabkan gaya apung semakin kecil sedangkan gaya gravitasi semakin besar, sehingga resultan gaya ke  bawah yang merupakan penjumlahan dari gaya drag, gaya apung dan gaya gravitasi akan semakin besar pula. Ini berarti kecepatan pengendapannya akan semakin besar. Bentuk-bentuk bak sedimentasi

Menurut Selintung,dkk(tt), bak sedimentasi terdiri dari beberapa variasi bentuk, antara lain 1. Segi empat (rectangular) Pada bak ini, air mengalir horisontal dari inlet menuju outlet, sementara partikel mengendap ke bawah (Gambar 11.1)

2. Lingkaran (circular) - center feed. Pada bak ini, air masuk melalui pipa menuju inlet bak di bagian tengah bak, kemudian air mengalir horisontal dari inlet menuju outlet di sekeliling bak, sementara partikel mengendap ke bawah (Gambar 11.2). Secara tipikal bak persegi mempunyai rasio panjang : lebar antara 2 : 1  – 3 : 1.

3. Lingkaran (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 (Gambar 11.3). 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.

Bagian-bagian bak sedimentasi 1. Zona Inlet atau struktrur influent: tempat air masuk ke dalam bak. 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. 2. Zona pengendapan: tempat flok/partikel mengalami proses pengendapan. Dalam zona ini, air mengalir pelan secara horisontal ke arah outlet, dalam zona ini terjadi proses pengendapan. Lintasan partikel tergantung pada besarnya kecepatan pengendapan. 3. Zona lumpur: tempat lumpur mengumpul sebelum diambil ke luar bak. Kadang dilengkapi dengan sludge collector/scrapper. Dalam zona ini lumpur terakumulasi. Sekali lumpur masuk area ini ia akan tetap disana. 4. Zona Outlet atau struktur efluen: tempat di mana air akan meninggalkan bak, biasanya berbentuk pelimpah (weir). Seperti zona inlet, zona outlet mempunyai pengaruh besar dalam mempengaruhi pola aliran dan karakteristik pengendapan flok pada bak sedimentasi. Biasanya weir/pelimpah dan bak penampung limpahan digunakan untuk mengontrol outlet pada bak sedimentasi. Selain itu, pelimpah tipe V-notch atau orifice terendam biasanya juga dipakai. Diantara keduanya, orifice terendam yang lebih baik karena memiliki kecenderungan pecahnya sisa flok lebih kecil selama pengaliran dari bak sedimentasi menuju filtrasi.

Selain bagian-bagian utama di atas, sering bak sedimentasi dilengkapi dengan settler. Settler dipasang pada zona pengendapan (Gambar 11.5) dengan tujuan untuk meningkatkan efisiensi pengendapan.

(Selintung,dkk,tt) Klasifikasi sedimentasi Klasifikasi sedimentasi didasarkan pada konsentrasi partikel dan kemampuan partikel untuk berinteraksi. Klasifikasi ini dapat dibagi ke dalam empat tipe (lihat juga Gambar 3.1), yaitu: - Settling tipe I: pengendapan partikel diskrit, partikel mengendap secara individual dan tidak ada interaksi antar-partikel

- Settling tipe II: pengendapan partikel flokulen, terjadi interaksi antar-partikel sehingga ukuran meningkat dan kecepatan pengendapan bertambah -Settling tipe III: pengendapan pada lumpur biologis, dimana gaya antarpartikel saling menahan partikel lainnya untuk mengendap - Settling tipe IV: terjadi pemampatan partikel yang telah mengendap yang terjadi karena berat partikel

(Bhupakala,2010) Aplikasi sedimentasi Pada pengolahan air limbah, sedimentasi umumnya digunakan untuk: 1. penyisihan grit, pasir, atau silt (lanau). 2. penyisihan padatan tersuspensi pada clarifier pertama. 3. penyisihan flok / lumpur biologis hasil proses activated sludge pada clarifier akhir. 4. 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, prinsip sedimentasi juga digunakan dalam pengendalian partikel di udara.

(Modul Teknik Lingkungan ITB,2016).

DAFTAR PUSTAKA 

Marieanna, Kristijarti A. Prima dan Suharto Ign. 2013. Penentuan Jenis Koagulan dan Dosis Optimum untuk Meningkatkan Efisiensi Sedimentasi dalam Instalasi  Pengolahan Air Limbah Pabrik Jamu X. Lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat : Universitas Katholik Parahyangan



Gozali, M. 2016. Sedimentasi. Jurnal Praktikum Pengelolaan Limbah Industri. Bandung : Politeknik Negeri Bandung





Selintung,dkk.tt. “Modul Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum”. Program Studi Teknik Lingkungan, Universitas Hasanuddin Bhupakalaa.2010. “Satuan Operasi: BAB III Sedimentasi”, Program S tudi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung.