Upload
suhairi-anas
View
109
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
waste water treatment
Citation preview
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
[PROPOSAL ELWASTE WATER TREATMENT MENGGU
CTROCOAGULATIO NAKAN SISTEM ELEKTRO KIMIA
]
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
2 | E l e c t r o c o a g u l a t i o n
PROPOSAL PENGOLAHAN LIMBAH CAIR MENGGUNAKAN METODA
ELEKTROKOAGULASI
PENDAHULUAN
Pada kenyataannya, lingkungan memiliki kemampuan sendiri untuk
menjernihkan dirinya dari limbah-limbah yang masuk ke dalamnya (self purification).
Akan tetapi, dengan begitu banyaknya limbah yang masuk ke dalam suatu lingkungan
maka kemampuannya untuk membersihkan diri menjadi sangatlah kecil
dibandingkan dengan beban pencemar yang ada.
Pengolahan limbah di Indonesia banyak menggunakan system konvensional seperti
fisika, kimia, biologi dan berbagai kombinasinya. Penggunaan bahan kimia dalam
proses pengolahan limbah banyak menghasilkan lumpur (sludge), sedangkan system
pengolahan mengguanakan mikrobiologi memerlukan lahan yang cukup luas serta
membutuhkan waktu proses pengolahan yang relative lama. Cara pengolahan limbah
cair yang saat ini telah dilakukan oleh pabrik yang paling banyak adalah cara kimia
yaitu dengan koagulasi menggunakan bahan kimia. Bahan kimia yang banyak
digunakan adalah ferosulfat, kapur, alum, PAC dan polielektrolit. Pada cara ini,koagulan digunakan untuk menggumpalkan bahan-bahan yang ada dalam air limbah
menjadi flok yang mudah untuk dipisahkan yaitu dengan cara diendapkan,
diapungkan dan disaring. Pada beberapa pabrik cara ini dilanjutkan dengan
melewatkan air limbah melalui Zeolit (suatu bahan alam) dan arang aktif (karbon
aktif). Cara koagulasi umumnya berhasil menurunkan kadar bahan organik (COD,
BOD) sebanyak, 40-70 %. Zeolit dapat menurunkan COD 10-40%, dan karbon aktif
dapat menurunkan COD 10-60 %. Akan tetapi, dengan makin ketatnya peraturan
peraturan menyangkut perlindungan lingkungan, pengendapan secara kimiawi
semakin tidak bisa diandalkan. Salah satu alternative yang bisa dicoba adalah dengan
teknologi elektrokimia. Teknologi ini tidak hanya dapat dibandingkan dalam hal biaya,
tetapi juga lebih efisien dan kompak. Salah satu metode elektrokimia yang cukup
menarik untuk dicoba adalah elektrokoagulasi.
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
3 | E l e c t r o c o a g u l a t i o n
Pada dasarnya, Elektrokoagulasi adalah proses destabilisasi kontaminan tersuspensi
dan teremulsi dalam media larutan dengan menggunakan arus listrik ke dalam
media. Arus listrik mendorong sejumlah reaksi kimia tergantung pada jenis dan sifat
electrode dan media larutan. Ketika arus melewati media, ion dari electrode reaktif
dapa medestabilisasi partikel koloid. Dengan demikian, bentuk kontaminan akan
terendapkan dan dapat dengan mudah dihilangkan dengan banyak cara pemisahan.
Proses pengendapan terjadi sebagaimana proses koagulasi, dengan koagulan
terbentuk dari electrode reaktif, yang dipicu oleh arus listrik searah.
Pada Elektrokoagulasi, arus listrik akan menimbulkan reaksi kimia yang
membuat kontaminan yang bersuspensi dan teremulsi dalam limbah menjadi tidak
stabil. Reaksi kimia yang terjadi tergantung pada jenis electrode dan limbah yangdiolah. Selama proses, ion logam yang berperan sebagai koagulan akan terus-
menerus diproduksi di anode. Kation ini akan mendorong terjadinya koagulasi dari
polutan yang ter-disperse pada larutan.
DC Voltage Source
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
4 | E l e c t r o c o a g u l a t i o n
1. Reaksi pada Katoda
Pada Logam Katoda akan terjadi reaksi-reaksi reduksi terhadap kation, yang
termasuk dalam kation ini adalah H+
dan ion-ion logam.
1. Ion H+ dari suatu asam akan direduksi menjadi gas hydrogen yang
Akan bebas sebagai gelembung-gelembung gas.
Reaksi : 2H+
+ 2e ----------> H2
2. Jika larutan mengandung ion-ion logam alkali, alkali tanah, maka ion-
Ion ini tidak dapat direduksi dari larutan yang mengalami reduksi
adalah pelarut (air) dan terbentuk gas hydrogen (H2) pada katoda.
Reaksi : 2H2O + 2e -------------> 2OH + H2
Dari daftar E (deret potensial logam/deret volta), maka akan diketahui bahwa
reduksi terhadap air limbah lebih mudah berlangsung dari pada reduksi terhadap
pelarutnya (air).
K, Ba, Na, Al, Zn, Cr, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, (H), Sb, Bi, Cu, Hg, Pt, Au.
Dengan memakai deret volta, kita memperoleh beberapa kesimpulan sebagaiberikut:
a. Logam-logam yang terletak di sebelah kiri H memiliki E negative,
Sedangkan logam-logam yang terletak di sebelah kanan H memiliki E
Positif.
b. Makin ke kanan letak suatu logam dalam deret volta, harga E makin
Besar. Hal ini berarti bahwa logam-logam disebelah kanan mudah
mengalami reduksi serta sukar mengalami oksidasi.
c. Makin ke kiri letak suatu unsure dalam deret volta, harga E makin
Kecil. Hal ini berarti bahwa logam-logam disebelah kiri sukar
mengalami reduksi serta mudah mengalami oksidasi.
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
5 | E l e c t r o c o a g u l a t i o n
d. Oleh karena unsure-unsur logam cenderung melepaskan electron
(mengalami oksidasi), maka logam-logam di sebelah kiri merupakan
logam-logam yang aktif (mudah melepaskan electron), sedangkan
logam-logam sebelah kanan merupakan logam-logam yang sukar
melepaskan electron.e. Makin ke kanan, sifat reduktor makin lemah (sukar teroksidasi).
Makin ke kiri, sifat reduktor semakin kuat (mudah teroksidasi). Itulah
sebabnya unsure-unsur dalam deret volta hanya mampu mereduksi
unsure-unsur dikanannya, tapi tidak mampu mereduksi unsure-unsur
kirinya.
2. Reaksi pada Katoda
1. Anoda terbuat dari logam Aluminium akan teroksidasi :
Reaksi : Al 3+ + 3H2O -------------> Al (OH)3 + 3H + 3e
2. Ion OH dari basa akan mengalami oksidasi membentuk gas oksigen
(O2) Reaksi : 4OH ------------------> 2H2O + O2 + 4e
3. Anion-anion lain tidak dapat dioksidasi dari larutan, yang akan
Mengalami oksidasi adalah pelarutnya (H2O) membentuk gas oksigen
(O2) pada anoda.
Reaksi : 2H2O -------------------> 4H + O2 + 4e
Dari reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses elektrokoagulasi, maka pada
katoda akan dihasilkan gas hydrogen dan reaksi ion logamnya. Sedangkan pada
anoda akan dihasilkan gas halogen dan pengendapan flok-flok yang terbentuk.
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
6 | E l e c t r o c o a g u l a t i o n
Apabila dalam suatu slektrolit ditempatkan di aelektroda dan dialiri arus
listrik searah, maka akan terjadi peristiwa elektrokimia, yaitu gejala deskomposisi
elelktrolit, dimana ion positif (kation) bergerak ke katoda dan menerima electron
yang direduksi dan ion negative (anion) bergerak ke anoda dan menyerahkan
electron yang dioksidasi.
Karena dalam proses elektrokoagulasi ini menghasilkan gas yang berupa
gelembung-gelembung gas, maka kotoran-kotoran yang terbentuk yang ada dalam
air akan terangkat ke atas permukaan air. Flok-flok terbentuk ternyata mempunyai
ukuran yang relative kecil, sehingga flok-flok yang terbentuk tadi semakin lama akan
bertambah besar ukurannya.
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
7 | E l e c t r o c o a g u l a t i o n
ALUR PROSES PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DENGAN ELECTROCOAGULANT
Keterangan Proses
Limbah cair harus dipisahkan dahulu dari tramp oil, minyak, dan kotoran lain yang
akan mengganggu proses elektrokimia didalam reactor. Pemisahan (separasi)
dilakukan dengan cara gravitasi biasa terpisahkan karena masa jenisnya, terjadi di
dalam bak bawah tanah, dimana tramp oli dan minyak akan terpisahkan berada
diatas permukaan, sedangkan material lumpur dan pasir akan terendapkan di dasar
bak.
Tramp oil selanjutnya dipindahkan secara manual ke dalam drum yang terpisahkan
untuk proses dengan alat proses lain atau dimusnahkan didalam incinerator.
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
8 | E l e c t r o c o a g u l a t i o n
Lumpur dan pasir yang terendapkan harus dikeluarkan manual dari bak dengan cara
mengosongkan terlebih dahulu. Hal ini dilakukan secara berkala paling sedikit 1 (satu)
bulan sekali.
Cairan limbah yang tidak tercampur dengan pengotor diatas selanjutnya akan
diproses kedalam alat elektrocoagulant. Reactor adalah tempat terjadinya proses
elektrokimia tersebut. Didalam reactor terdiri dari bak proses yang dilengkapi slot-
slot tempat menempel elektroda-elektroda yang akan dialiri arus listrik. Arus listrik
yang digunakan adalah arus DC (Direct Current) atau disebut juga arus searah yang
bermuatan tinggi namun berpotensi rendah, sehingga tidak berbahaya bagi manusia
ataupun peralatan lain. Cara pemasukan, jumlah pemasukan harus mengikuti kaidah-
kaidah yang ditetapkan dan akan dijelaskan pada bab berikutnya.
Proses terjadinya koagulasi didalam reactor sehingga limbah dikatakan prosesnya
selesai akan memerlukan waktu dan pengamatan berbeda-beda, karena setiap
limbah yang diproses didalam reactor beragam karakteristiknya, dalam hal ini
disarankan sebelum memasukkan jenis limbah kedalam reactor perlu dilakukan uji
compatibilitas didalam tabung reaksi dan power suplai sekala kecil untuk memastikan
beberapa parameter seperti aus, tegangan, persentase dilusi (pengenceran), dan
lain-lainnya.
Hasil dari proses elektrokimia di reactor selanjutnya akan difiltrasi dengan filter press
untuk memisahkan air dan lumpur (sludge) dalam bentuk cake yang selanjutnya akan
di kirim melalui pihak ke 3 atau dimusnahkan melalui mesin incinerator. Sementara
air filtrate akan dialirkan menuju bak control. Dari penampungan bak control perlu
dilakukan tes air untuk menentukan kadar air baku apakah sudah memenuhi kualitas
air baku yang disyaratkan oleh pemerintah atau belum. Jika sudah memenuhi syarat
selanjutnya dapat dibuang ke saluran air, dan jika belum air ini akan dijadikan sebagai
bahan untuk proses pengenceran limbah di dalam reactor berikutnya.
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
9 | E l e c t r o c o a g u l a t i o n
BASIC DESIGN PROSES ELECTRO COAGULANT
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
10 | E l e c t r o c o a g u l a t i o n
Gambar 3D Layout
DISKRIPSI PROSES
1. Limbah cair di masukkan kedalam bak pemisah awal dengan tujuan untuk
memisahkan tramp oil dari limbah, karena oil akan menghambat
konduktivitas dari elektroda.
2. Limbah yang terpisah dari oil selanjutnya di transfer kedalam reactor dengan
pompa pengisian.
3. Didalam reactor proses elektrokimia berlangsung diproses menggunakan 2
elektroda dan rectifier sebagai pensuplai arusnya.
4. Untuk membantu percepatan proses elektrokimia maka limbah didalam
reactor disirkulasi menggunakan pompa sirkulasi.
5. Setelah settling terjadi limbah yang sudah terkoagulasi di salurkan ke
Lamella oleh pompa effluent dengan tujuan memisahkan antara
sendimentasi dan air sisa.
6. Air sisa dialirkan ke dalam bak control yang nantinya sebagai air bersih untuk
keperluan proses pengenceran atau difiltrasi dengan carbon filter untuk
dibuang ke saluran (setelah kadar COD, BOD dll dibawah baku mutu air
buang melalui lab tes)
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
11 | E l e c t r o c o a g u l a t i o n
7. Sendimentasi yang terpisahkan dari Lamella selanjutnya akan difiltrasi
dengan filter press untuk mengurangi volume dan kadar airnya, sehingga
yang tersisa adalah cake kering. Air filtrate dari filter press akan disalurkan
ke bak control untuk keperluan pengenceran atau dibuang ke saluran.
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
12 | E l e c t r o c o a g u l a t i o n
KAPASITAS DAN PERBANDINGAN MASA
Kapasitas
proses
Limbah Air
Campuran
Tot. Vol
Reactor
Slurry
(lumpur +air)
Cake Air Sisa
(Air Baku)
Liter Liter Liter Liter Liter Liter Kg Liter
400 400 600 1000 1010 30 45 970
Kapasitas
Pengolahan 400 Liter Limbah
Densitty Reaktor 1500 Kg/m3
Volume Reaktor 1 M3
Air Pengencer
Perbandingan pengenceran 2 : 3 (limbah : pengencer)
Total cairan dalam reactor limbah 400 Liter
Air 600 Liter
Jumlah 1000 Liter
ELECTRO COAGULANT
Eff. COD dan BOD removal 98%
Slurry (lumpur+air+sisa)
2% 20 Liter padatan1% 10 Liter padatan dari endapan lain
Jumlah 30 liter padatan
Total slurry setelah proses 980 Liter air sisa
Liter
30 padatan 3%
Jumlah 1010 Liter slurry
5/22/2018 Proposal Elektrokoagulasi Dari PT. Frata Bayutama Prima
13 | E l e c t r o c o a g u l a t i o n
FILTER PRESS
Eff. Filter Press 70% padatan
30% Air
Cake yang dihasilkan
21 Liter padatan
9 Liter air terkandung
Jumlah 30 Liter Cake
JENIS LIMBAH CAIR YANG DAPAT DI PROSES ELECTROCOAGULANT MENURUT JENIS
POLLUTANT
Suspended
Solids
Heavy
Metals
Icons Colour Organics Fat, Oils and
Greases
Bentonite Se and St
Zn2+ , Cu2+,
Ni2+ , Po43
, F
Dye Sewage Solvar, alcohol
CarbonCd2+ Natural
water
Waste
InkPesticides Oily waste
water
Silica (SiO2) Cr6+ Phosphorus Aromatics Detergents Restaurant Oil
Clay Ni, Cr Pesticides
Urban
waste
Water
Phenol
Kaolinite Flourides Municipal
waste water
Oil salt and
chemical
Nutrient N,
P
Tannery &rendering
waste
Hydrocarbons,metals,
phosphates
Aquatic
humus
Coolant
Waste Water