Sedimentasi Laporan polban

LAPORAN PRAKTIKUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2016/2017

MODUL

: Sedimentasi

PEMBIMBING

: Ir. Emma Hermawati, MT.

Praktikum

:

20 April 2017

Penyerahan

:

25 April 2017

Oleh : Kelompok

: II

Nama

: 1. Anggun Islamagesvi

Kelas

141424004

2. Annisa Aulia

141424005

3. Asri Ambarwati

141424006

4. Asri Nurdiana

141424007

: 3A TKPB

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2017

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Limbah adalah sisa sebuah kegiatan yang sudah tidak bermanfaat atau bernilai nilai ekonomi. Limbah sendiri dari tempat asalnya bisa beraneka ragam, ada yang limbah dari rumah tangga (domestik), limbah dari pabrik -pabrik besar dan ada juga limbah dari suatu kegiatan tertentu. Dalam dunia masyarakat yang semakin maju dan modern jumlah limbah pun akan semakin meningkat. Peningkatan jumlah limbah ini pula dikarenakan banyaknya konsumsi masyarakat terhadap suatu produk yang tidak terbatas jumlahnya. Sebagai contoh adalah pembuangan air limbah baik yang bersumber dari kegiatan domestik maupun industri ke badan air dapat menyebabkan pencemaran lingkungan yang dapat merusak ekosistem air apabila kualitas air limbah tidak memenuhi baku mutu limbah dan selain itu juga dapat menggangu kesehatan manusia. Oleh karena itu, limbah yang ada tidak dapat dibuang secara langsung ke lingkungan sehingga perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu. Selain itu, air bersih untuk keperluan sehari-hari merupakan suatu kebutuhan yang utama masyarakat perkotaan. Untuk memenuhi kebutuhan air bersih tersebut penduduk perkotaan tidak dapat mengandalkan air dari sumber air langsung seperti air permukaan dan air hujan karena kedua sumber air tersebut sebagian besar telah tercemar baik secara langsung maupun tidak langsung dari aktivitas manusia itu sendiri. Dalam pemenuhan air tersebut manusia melakukan berbagai upaya pengolahan untuk mendapatkannya. Salah satu tahap pengolahan air dan limbah adalah sedimentasi .

1.2 Tujuan

1. menentukan waktu pengendapan optimum dengan penambahan koagulan pada proses sedimentasi secara batch 2. menentukan waktu pengendapan optimum dengan penambahan koagulan dan flokulan pada proses sedimentasi secara batch.

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 1

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Sedimentasi

Menurut Siregar (2005), sedimentasi adalah pemisahan partikel air dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Proses ini terutama bertujuan untuk memperoleh air buangan yang jernih dan mempermudah proses penanganan lumpur. Dalam proses sedimentasi hanya partikel-partikel yang lebih berat dari air yang dapat terpisah. Misalnya: kerikil dan pasir, padatan pada tangki pengendapan primer, biofloc pada tangki pengendapan sekunder, floc hasil pengolahan secara kimia, dan lumpur (pada pengentalan lumpur). Partikel koloid dapat berupa senyawa organik atau anorganik. Partikel koloid yang ada dalam air limbah biasanya memiliki muatan permukaan total negatif dan berukuran sekitar 0,01-1 μm, sehingga gaya-gaya tarikan antar partikel jauh lebih kecil dibandingkan gaya-gaya tolakan dari muatan listriknya. Koloid tersebut sulit untuk bersatu membentuk partikel ukuran yang lebih besar sehingga partikel menjadi stabil dan sulit mengendap (Kristijarti dkk, 2013). Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan, pada proses ini bisa dilakukan tanpa tambahan bahan kimia bila ukurannya sudah besar dan mudah mengendap, tapi dalam kondisi tertentu dimana bahan-bahan terususpensi sulit diendapkan maka digunakan bahan kimia sebagai bahan pembantu dalam proses sedimentasi, pada proses ini akan terjadi pembentukan flok-flok dalam ukuran tertentu yang lebih besar sehingga mudah diendapkan pada proses yang menggunakan bahan kimia ini masih diperlukan pengkondisian pH untuk mendapatkan hasil yang optimal (Risdianto, 2007).

2.2 Koagulasi dan Flokulasi

Salah satu proses kimiawi untuk meningkatkan efisiensi unit sedimentasi dalam pengolahan air limbah adalah koagulasi dan flokulasi. Menurut Ebeling dan Ogden (2004), koagulasi merupakan proses menurunkan atau menetralkan muatan listrik pada partikel-partikel tersuspensi. Muatan-muatan listrik yang sama pada partikel-partikel kecil dalam air menyebabkan partikel-partikel tersebut saling menolak sehingga membuat partikel-partikel koloid kecil terpisah satu sama lain dan menjaganya tetap

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 2

berada dalam suspensi. Proses koagulasi berfungsi untuk menetralkan atau mengurangi muatan negatif pada partikel sehingga mengijinkan gaya tarik van der waals untuk mendorong terjadinya agregasi koloid dan zat-zat tersuspensi halus untuk membentuk mikroflok. Koagulan yang digunakan untuk pada praktikum ini adalah Alum. Penggunaan alum efektif pada rentang pH yang terbatas yaitu pH 6.5-7.5 (Ebeling dan Ogden, 2004). Aluminium suflat memerlukan alkalinitas (seperti kalsium bikarbonat) dalam air agar terbentuk flok : A12(SO4)3 · 18 H2O + 3Ca(HCO3)2 → 3CaSO4 + 2 Al(OH)3 + 6CO2 + 18H2O Bila alkalinitas alamnya kurang, perlu dilakukan penambahan Ca(OH)2 : Al2(SO4)3 . 18H2O + 3Ca(OH)2 → 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 18H2O Flokulasi adalah proses berkumpulnya partikel-partikel flok mikro membentuk aglomerasi besar melalui pengadukan fisis atau melalui aksi pengikatan oleh flokulan. Flokulan

adalah

bahan

kimiawi,

biasanya

organik,

yang

ditambahkan

untuk

meningkatkan proses flokulasi (Kristijarti dkk, 2013). Flokulan yang digunakan pada praktikum ini merupakan polimer dengan merk

aquaclear merupakan cairan viskos. Gaya antar molekul yang diperoleh dari agitasi merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadap laju terbentuknya partikel flok. Salah satu faktor penting yang mempengaruhi keberhasilan proses flokulasi adalah pengadukan secara lambat, keadaan ini memberi kesempatan partikel melakukan kontak atau hubungan agar membentuk penggabungan (aglomeration). Pengadukan lambat ini dilakukan secara hati-hati karena flok-flok yang besar akan mudah pecah melalui pengadukan dengan kecepatan tinggi.

2.2.1

Faktor yang Mempengaruhi Koagulasi-Flokulasi

Dalam pengolahan air, untuk mencapai proses koagulasi-flokulasi yang optimum diperlukan pengaturan semua kondisi yang saling berkaitan dan mempengaruhi proses tersebut. Kondisi-kondisi yang mempengaruhi antara lain adalah pH, konsentrasi koagulan dan pengadukan. a.

pH; suatu proses koagulasi dapat berlangsung secara sempurna jika pH yang digunakan berada pada jarak tertentu sesuai dengan pH optimum koagulan dan flokulan yang digunakan.

b.

Konsentrasi Koagulan; konsentrasi koagulan sangat berpengaruh terhadap tumbukan partikel, sehingga penambahan koagulan harus sesuai dengan

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 3

kebutuhan untuk membentuk flok-flok. Jika konsentrasi koagulan kurang mengakibatkan tumbukan antar partikel berkurang sehingga mempersulit pembentukan flok. Begitu juga sebaliknya jika konsentrasi koagulan terlalu banyak maka flok tidak terbentuk dengan baik dan dapat menimbulkan kekeruhan kembali. c.

Pengadukan; pengadukan yang baik diperlukan untuk memperoleh koagulasi dan flokulasi yang optimum. Pengadukan terlalu lamban mengakibatkan waktu pembentukan flok menjadi lama, sedangkan jika terlalu cepat mengakibatkan flok-flok yang telah terbentuk menjadi pecah kembali.

Untuk menentukan bahan kimia (koagulan dan flokulan) yang paling sesuai untuk aplikasi limbah tertentu sekaligus menentukan dosis yang optimal diperlukan jar test. Aplikasi koagulan dan flokulan yang tepat dapat membantu mengurangi kekeruhan air buangan. Prinsip koagulasi yang dikombinasikan dengan flokulasi yang tepat dapat mengurangi suspended solid secara signifikan. Dengan test ini akan diperoleh hasil terbaik dengan biaya minimal (Setiyono, 2014).

Gambar 2.1. Contoh peralatan jar test (Almazan, 2012)

2.3 Lamella Clarifier

Bak sedimentasi memiliki tujuan untuk mengendapkan flok-flok yang dibentuk oleh proses koagulasi dan flokulasi pada unit sebelumnya. Bak sedimentasi dapat berbentuk segi empat atau lingkaran. Pada bak ini aliran air limbah sangat tenang untuk memberi kesempatan padatan/suspensi untuk mengendap. Apabila dilakukan evaluasi untuk meningkatkan kinerja dan efisiensi pada bak sedimentasi akan membutuhkan biaya yang tidak sedikit. Dalam meningkatkan efisiensi pengendapan pada bak sedimentasi konvensional umumnya dengan memperbesar dimensi

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 4

suatu bak. Mengingat keterbatasan lahan yang ada, untuk itu diperlukan cara lain dalam memaksimalkan efisiensi pengendapan bak sedimentasi yakni, pada zona settling ini dilakukan salah satu teknik pengolahan berupa penambahan alat yang dipasang yaitu keping pengendap (plate settler). Desain ini akan dapat menghasilkan luas area pengendapan ¼ sampai 1/6 dari yang dihasilkan bak sedimentasi konvensional (Prayitna,199).

Gambar 2.2 Bak Sedimentasi (Lamella Clarifier) di Lab. PLI

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 5

BAB III METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan Alat 1. Tangki penampung air 2. Bak sedimentasi 3. Turbidimeter 4. TDS meter 5. pH meter





Bahan 1. Air Selokan Ciwaruga 2. Tawas 3. Larutan flokulan aquaclear ± 0,1 %

3.2 Prosedur Kerja 3.3

Persiapan

Persiapan

Pengukuran kekeruhan awal air baku

Pengukuran kekeruhan awal air baku

Pencampuran air baku dan koagulan

Pencampuran air baku dan koagulan Pengadukan selama 1 menit

Pengadukan cepat selama 1 menit Penambahan flokulan

Pengadukan lambat selama ±10 menit

Proses Sedimentasi

Proses Sedimentasi

Pengukuran kekeruhan efluen

Pengukuran kekeruhan efluen Pembersihan peralatan Pembersihan peralatan Gambar sedimentasi

3.1.

Skema

kerja

secara batch

dengan

penambahan koagulan

Gambar sedimentasi

3.2.

Skema

kerja

secara batch

dengan

penambahan koagulan dan flokulan

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 6

BAB IV PENGOLAHAN DATA

4.1 Data Pengamatan 

Volume air baku

= 50 L



Kekeruhan awal

= 42.38 NTU



pH awal Dosis koagulan

= 7.6 = 0.026 gram/L



Dosis flokulan

= 1 ppm



Tabel 4.1 Data pengamatan pada proses sedimentasi secara batch dengan penambahan koagulan Waktu (menit) 2 4 6 8 10 12

pH 7.74 7.74 7.74 7.74 7.86 7.86

Kekeruhan (NTU) 42.38 25.1 21.53 20.88 17.46 17.14

Efisiensi (%) 0.56 41.11 49.48 51.01 59.03 59.78

14 18 22 26 30 40 50 60 70

7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.94 7.95 7.88 7.89

18.83 17.96 17.65 19.65 10.21 12.59 12.8 11.59 10.92

55.82 57.86 58.59 53.89 76.04 70.46 69.97 72.81 74.38

Tabel 4.2 Data pengamatan pada proses sedimentasi secara batch dengan penambahan koagulan dan flokulan Waktu (menit)

pH

Kekeruhan (NTU)

Efisiensi (%)

2 4 6 8 10 12 14 16

7.04 6.82 6.86 6.85 6.75 6.85 6.88 6.44

15.52 10.37 9.1 8.82 8.34 7.66 6.75 7.26

63.59 75.67 78.65 79.31 80.43 82.03 84.16 82.97

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 7

18 20 25 30 35 40 50 60

6.58 6.42 6.21 6.05 6.05 6.05 6.23 6.07

6.46 6.48 6.2 5.76 5.55 5.63 5.8 5.96

84.84 84.80 85.45 86.49 86.98 86.79 86.39 86.02

80,00

Contoh menentukan slope 41.11

70,00 60,00 0.56 2

) 50,00 % ( i s n 40,00 e i s fi E 30,00

Δ Δ

=

4

41.11−0.56 4−2

= 20.27

- Slope menit ke-4 : 20.27 - Slope menit ke-6 : 12.23 - Slope menit ke-8 : 8.4 - Slope menit ke-10 : 7.3 - Slope menit ke-12 : 5.9 - Slope menit ke-30 : 2.7

20,00 10,00 0,00 0

10

20

30

40

Waktu (menit)

Gambar 4.1 Grafik efisiensi terhadap waktu pada proses sedimentasi (dengan penambahan koagulan) 100,00

Contoh menentukan slope

90,00

75.67

80,00 70,00

63.59 2

) 60,00 % ( i s n 50,00 e i ifs 40,00 E

Δ Δ

=

4

75.67−63.59 4−2

= 6.04

- Slope menit ke-4 : 6.04

30,00 20,00 10,00 0,00 0

10

20

30

Waktu (menit)

40

- Slope menit ke-6 : 3.77 - Slope menit ke-8 : 2.62 - Slope menit ke-10 : 2.11 - Slope menit ke-12 : 1.84 - Slope menit ke-14 : 1.71 - Slope menit ke-18 : 1.33 - Slope menit ke-25 : 0.95 - Slope menit ke-30 : 0.82 - Slope menit ke-35 : 0.71

Gambar 4.2 Grafik efisiensi terhadap waktu pada proses sedimentasi (dengan penambahan koagulan dan flokulan)

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 8

Revisi

BAB V PEMBAHASAN

Berdasarkan data yang diperoleh, waktu optimum sedimentasi menggunakan koagulan Alum yaitu pada menit ke-4 dengan efisiensi 41.11 %. Secara teoritis penggunaan alum efektif pada rentang pH yang terbatas yaitu pH 6.5-7.5 (Ebeling dan Ogden, 2004), selama sedimentasi nilai pH selama proses berada diatas nilai tersebut (nilai pH fluktuatif 7.74-7.94), hal ini dapat menyebabkan efisiensi penurunan kekeruhan pun tidak optimal. Data pada menit pertama sampai menit ke-12 sesuai dengan teori yaitu efisiensi meningkat dengan bertambahnya waktu. Pada tabel 4.1 dapat dilihat bahwa nilai kekeruhan yang didapat setelah menit ke-12 pun cenderung fluktuatif, hal ini dapat dikarenakan mikroflok yang terbentuk pada proses koagulasi terbawa ke efluen dan terukur sebagai kekeruhan. Pada proses sedimentasi batch dengan penambahan koagulan dan flokulan. Dosis koagulan yang ditambahkan sama seperti proses sebelumnya yaitu 0.026 g/L dan dosis flokulan 1 ppm.. Nilai pH selama proses berada pada rentang pH efektif penggunaan koagulan Alum. Berdasarkan data yang diperoleh, waktu optimum proses sedimentasi

batch air selokan Ciwaruga dengan penambahan koagulan dan flokulan yaitu pada menit ke-4 dengan efisiensi 75,67 %. Efisiensi penurunan kekeruhan dengan penambahan koagulan dan flokulan lebih tinggi dibanding dengan penambahan zat koagulan saja hal ini sesuai dengan teori dimana dengan penambahan koagulan saja seringkali menghasilkan pembentukan flok yang kurang baik (Herlambang, 2005), mikroflok pada proses sedimentasi ada yang terbawa ke efluen dan terukur sebagai kekeruhan.

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 9

Revisi

BAB VI SIMPULAN

Proses sedimentasi secara batch menggunakan lamella clarifier, dengan air baku air selokan Ciwaruga dengan nilai kekeruhan awal 42.38 NTU diperoleh hasil sebagai berikut : 

Proses sedimentasi secara batch dengan penambahan koagulan Alum (dosis 0.026 g/L), waktu optimum sedimentasi diperoleh pada waktu ke 4 menit dengan efisiensi 41,11 %.



Proses sedimentasi secara batch dengan penambahan koagulan Alum (dosis 0.026 g/L) dan flokulan aquaclear (dosis 1 ppm) diperoleh pada waktu ke 4 menit dengan efisiensi 75.67 %.

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 10

DAFTAR PUSTAKA

Kristijarti, A Prima, Ign Suharto & Marieanna. 2013. Laporan Penelitian 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 Katolik Parahyangan. Pratiwi Kasih DS, dkk. 2014. Efisiensi Pengolahan Limbah Cair Mengandung Minyak Pelumas pada Oil Separator dengan Menggunakan Plate Settler. Jurnal Teknik Pomits Vol. 3, No. 1. Prayitna, I Gede S., 1991, Kemiringan Optimum Plate Settler Pada Bak Sedimentasi Dalam Menurunkan Total Suspended Solid, Skripsi, Jurusan Teknik Lingkungan, ITS, Surabaya. Risdianto Dian. 2007. Optimasi Proses Koagulasi Flokulasi untuk Pengolahan Air Limbah Industri Jamu (Studi Kasus PT. Sido Muncul). Tesis Teknik Kimia Universitas Diponegoro. Semarang. Setiyono. 2014. Studi Kasus Wastewater Treatment Plant PT. Kawasaki Motor IndonesiaCibitung. Jakarta Pusat: BPPT Press. Setiyono dan Satmoko Yudo. 2014. Daur Ulang Air Limbah Industri Penyamakan Kulit “Studi Kasus di Lingkungan Industri Kulit, Magetan, Jawa Timur”. Jakarta : BPPT Press. Susanto, Ricky. 2008. Optimasi Koagulasi-Flokulasi dan Analisis Kualitas Air Pada Industri Semen. Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 11

LAMPIRAN

Gambar 1. Dosis koagulan alum vs kekeruhan Sumber: Water Conditioning for Industry-Sheppard T. Powell

Gambar 2. Pengambilan air baku

Gambar 3. Sedimentasi koagulan Alum

dengan

penambahan

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 12

Gambar 3. Sedimentasi dengan penambahan koagulan Alum dan flokulan aquaclear, didasar bak sedimentasi terlihat flok-flok yang telah mengendap.

Laporan Praktikum Pengolahan Limbah Industri “Sedimentasi” | 13