air bersih dan pengolahannya.pptx
TRANSCRIPT
AIR BERSIH DAN PENGOLAHANNYA
KIMIA TERAPAN
Latar Belakang
• Air adalah sumber alam yang sangat penting• Air banyak mendapat pencemaran yang
berpengaruh pada kualitas air• Keadaan perairan alami di banyak negara
cenderung menurun, baik kualitas maupun kuantitasnya
• Manusia berupaya mencari solusi baik teknologi tinggi maupun sederhana untuk penyediaan air bersih
Penguapan
Air permukaan
Air bawah tanah
hujan
Kondensasi
salju
Perkolasi air dalam batuan
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
Kualitas air harus memenuhi 3 syarat :
Syarat fisikTidak berwarna, tidak berbau.
Syarat kimiaTidak mengandung zat kimia yang merugikan manusia (racun)
dan tidak mengurangi efektivitas distribusi pipa- pipa.
Syarat bakteriologisTidak mengandung bakteri maupun organik lain yang dapat
menyebabkan penyakit :Tipus, Kolera, Disentri, Cacingan dan
sebagainya.
Kualitas air
Problem pada kualitas air• Di perkotan Indonesia, Syarat laboratorium tertinggi dipenuhi oleh
PDAM, tetapi oleh karena pipa-pipa distribusi pada umumnya sudah tua, maka sering terjadi kontaminasi pada saat pendistribusian.
• Pangadaan air privat, meskipun secara fisik mungkin terlihat baik (tak berwarna, tak berbau dan tak berasa), seringkali masih mengandung berbagai zat organik dan kimia dengan kadar berbeda sesuai dengan lokasinya.dengan demikian test laboratorium diperlukan sebagai dasar treatment terhadap air tersebut, misalnya dengan sedimentasi, proses kimiawi, filtrasi, aerasi atau kombinasinya.
Problem pada kualitas airProblema Penyebab Efek buruk Koreksi
Kesadahan tinggi Garam-garam kalsium dan magnesium dari air tanah
Membuat pipa berkerak, merusak boiler dan juga merusak cucian dan makanan
Penukaran ion (diproses dengan zeolit)
Korosi Derajat keasaman tinggi akibat naiknya oksigen dan CO2 (Ph rendah)
Perkaratan pipa,lerusakan terutama pada berbahan kuningan
Peningkatan kadar alkalin
Polusi Kontaminasi organik atau oleh air limbah
Timbulnya penyakit Klorinasi dengan sodium Hipoklorit atau gas klorin
Warna Zat besi dan mangaan
Merubah warna pakaian atau peralatan
Dihujani melalaui filter oksidasi (manganese zeolit)
Rasa dan bau Zat organik Tidak enak (diminum) Filtrasi denaga karbon aktif (Proses penjernihan)
Persyaratan bakteriologisParameter Satuan Kadar maksimal
Air minum:E. Coli atau fecal coli Jml/100 ml sampel 0
Air yg masuk sistem distribusi-E. coli/ fecal coli-Total bakteri coliform
Jml/100 ml sampelJml/100 ml sampel
00
Air dalam sistem distribusi-E. coli/ fecal coli-Total bakteri coliform
Jml/100 ml sampelJml/100 ml sampel
00
Persyaratan kimiawi bhn yg mempunyai pengaruh langsung pd kesehatan
a. bahan anorganik
Parameter Satuan Kadar maksimal
Antimon mg/liter 0,005
Air raksa mg/liter 0,001
Arsenik mg/liter 0,01
Barium mg/liter 0,7
Boron mg/liter 0,3
Kadmium mg/liter 0,003
Kromium (val 6) mg/liter 0,05
Tembaga mg/liter 2
a. Bahan anorganik…..lanjutan
Parameter Satuan Kadar maksimal
Sianida mg/liter 0,07
Fluorida mg/liter 1,5
Timbal mg/liter 0,01
Molybdenum mg/liter 0,07
Nikel mg/liter 0,02
Nitrat (sbg NO3¯) mg/liter 50
Nitrit (sbg NO2¯) mg/liter 3
Selenium mg/liter 0,01
b. Bahan organikParameter Satuan Kadar maksimal
Chlorinated alkanesCarbon tetrachlorideDichloromethane1,2-dichloroethane1,1,1-trichloroethane
µg/liter µg/literµg/literµg/liter
220302000
Chlorinated ethenesVinyl chloride1,1-dichloroethene1,2-dichloroetheneTrichoroetheneTetrachloroethene
µg/liter µg/literµg/literµg/literµg/liter
530507040
Aromatic hydrocarbonsBenzeneTolueneXylenesBenzo[a]pyrine
µg/liter µg/literµg/literµg/liter
107005000,7
b. Bahan organik……lanjutan
Parameter Satuan Kadar maksimal
Chlorinated benzenesMonochlorobenzene1,2-dichlorobenzene1,4-dichlorobenzeneTrichlorobenzene (togal)
µg/liter µg/literµg/literµg/liter
300100030020
Lain-lainDi(2-ethylhexy)adipateDi(2-ethylhexy)phthalateAcrylamideEpichlorohydrinHexachlorobutadieneEdetic cid (EDTA)Tributylin oxide
µg/liter µg/literµg/literµg/literµg/literµg/literµg/liter
8080,50,40,62002
Bahan kimia yg kemungkinan dapat menimbulkan keluhana. bahan anorganik
Parameter Satuan Kadar maksimal
Ammonia mg/liter 1,5
Aluminium mg/liter 0,2
Klorida mg/liter 250
Tembaga mg/liter 1
Kesadahan mg/liter 500
Hidrogen Sulfida mg/liter 0,05
Besi mg/liter 0,3
Mangan mg/liter 0,1
pH - 6,5-8,5
Sodium mg/liter 200
Sulfat mg/liter 250
Total zat padat terlarut mg/liter 1000
Seng mg/liter 3
radioaktifitas
Parameter Satuan Kadar maksimal
Gross alpha activity Bq/liter 0,1
Gross beta activity Bq/liter 1
Deskripsi Pengolahan Air
• Proses penyediaan air bersih merupakan proses perubahan sifat fisik, kimia dan biologi air baku agar memenuhi syarat sebagai air minum
• Pengolahan air dapat dilakukan secara individu maupun kolektif dengan berkembangnya penduduk dan teknologi
Tujuan Pengolahan Air Minum
• Menurunkan kekeruhan • Mengurangi bau, rasa dan warna • Menurunkan dan mematikan mikroorganisme • Mengurangi kadar bahan yang terlarut dalam air • Menurunkan kesadahan• Memperbaiki derajat keasaman (pH)
Prinsip Penjernihan Air Secara Adsorpsi
• Pengolahan air secara adsorpsi merupakan proses pemisahan air dari pengotornya dengan cara penyerapan pengotor seperti partikel halus, kation terlarut atau bau yang terkandung dalam air
• Media adsorpsi dalam pengolahan air adalah karbon aktif atau mineral zeolit sebagai adsorben yang mampu menyerap partikel, kation-kation dan bau yang terlarut atau tercampur dalam air.
Karbon Aktif
• Salah satu adsorban• Digunakan untuk menghilangkan bau, warna, dan
rasa air termasuk ion-ion logam berat• Syarat ini dapat dipenuhi oleh arang yang sudah
diaktifkan sehingga menjadi porus dan kaya saluran kapiler.
• Yang belum aktif, ruang kapilernya masih ditutupi oleh pengotor berupa zat organik dan anorganik.
Proses pembuatan karbon aktif
• Buatlah arang misalnya dari tempurung kelapa (arang batok, Cocos nucifera), kayu, batubara, merang, sekam, atau serbuk gergaji.
• Aktifkan dengan cara pemanasan pada kondisi sedikit oksigen agar hidrokarbonnya lepas. Hasilnya berupa arang yang sangat porus sehingga luas permukaannya besar.
• Setelah itu barulah digunakan untuk mengolah air minum atau air buangan, misalnya memisahkan pencemar organik dan inorganik seperti air raksa, krom, atau untuk deklorinasi (pengurangan klor di dalam air).
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
Satuan Proses
1.Koagulasi
2.Disinfeksi
3.Presipitasi
4.Ion exchange
5.Adsorpsi
6.Oksidasi kimia
Proses penambahan bahan-bahan kimia untuk membentuk gumpalan (flok) yang selanjutnya dipisahkan pada proses flokulasi.Digunakan untuk mematikan bakteri patogen yang ada dalam air.Penghilangan komponen ion terlarut seperti kalsium dan magnesium (kesadahan) dengan penambahan bahan-bahan kimia sehingga akan menimbulkan endapanUntuk penghilangan sebagian maupun keseluruhan kation dan anion terlarut dalam airUntuk penghilangan senyawa-senyawa organik yang menyebabkan warna, rasa dan bau.Untuk mengoksidasi berbagai senyawa yang ditemukan di dalam air, yang menyebabkan rasa, warna dan kerak.
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
KOAGULASI FLOKULASI : Definisi
• Koagulasi : rapid mixing, dengan penambahan bahan kimia
• Flokulasi : slow mixing, kadang-kadang dengan penambahan koagulan aid (flokulan)
SATUAN OPERASI DAN PROSESKOAGULASI DAN FLOKULASI : memisahkan padatan tersuspensi dan koloid
Padatan tersuspensi
Padatan terlarut
koagulankoagulan
SATUAN OPERASI DAN PROSES SEDIMENTASI : MEMEMISAHKAN PADATAN MENGENDAP
t = 0 t > t>>
padatan mengendapPadatan tak mengendap
SEDIMENTASI : Pola pengendapan partikel diskrit (a) dan partikel flokulen (b)
(a) (b)
UNIT PENGOLAHANConditioning:• Pengaturan pH• Penambahan kekeruhan• Pra-sedimentasi: pengendapan partikel diskrit, misal: pasirKoagulasi:• Destabilisasi partikel koloid• Pembubuhan bahan kimia: koagulan, misal: tawas• Dilakukan pengadukan cepat (rapid mixing): Hidrolis: terjunan atau hidrolik jump Mekanis: menggunakan batang pengaduk Lamanya proses: 30 – 90 detik
Flokulasi:• Pembentukan dan pembesaran flok• Dilakukan pengadukan lambat (slow mixing): Mekanis Hidrolis• Waktu operasi: 15 – 30 menit
Sedimentasi:• Pengendapan secara gravitasi: ρ partikel > ρ air:
• Sedimantasi: pengendapan flok• Pra-sedimentasi: pengendapan settleable particle
Berdasarkan arah aliran:• Horizontal/radial• Vertikal• Dengan kemiringan: plate settler
• Waktu pengendapan: tergantung ukuran partikel.• Kecepatan mengendap umumnya berkisar antara 1-2 jam• Penyisihan partikel yang mempunyai ρ partikel < ρ air:
Flotasi/pengapungan, misal penyisihan minyak bebas (free oil) dari air
Filtrasi:• Penyaringan dengan menggunakan media berbutir• Penyisihan partikel dengan cara penyaringan untuk ukuran
diameter partikel lebih besar dari ukuran media filter:• Saringan pasir cepat (rapid sand filtration) : laju aliran = 120
m3/m2/jam• Saringan pasir lambat (slow sand filtration) : laju aliran =
5m3/m2/jam• Saringan pasir cepat:
• Single media : pasir• Multi media : antrasit – pasir – garnet
• Saringan pasir lambat:• Sedimentasi• Filtrasi• Biologi proses
• Desinfeksi: penghilangan mikroorganisme patogen: klorinasi,ozonisasi, sinar ultra violet, pemanasan, dll