Proses Pengolahan Air (3) - Copy

5/20/2018 Proses Pengolahan Air (3) - Copy

1/35

Oleh

Tina Mulya Gantina, MT.


2/35

Pengolahan secara fisika-kimiaSedimentasi dan klarifikasi Pada beberapapower plant digunakan untuk membebaskan air dari

bahan tersuspensi. Hal ini dapat dicapai dengan cara simple settling(sedimentasi) dalam badan perairan yang relatif luas seperti danau

atau reservoir . Hal ini juga dikembangkan dengan penambahan alat clarifier, bahan

kimia koagulasi, dan alat pemisah dan penghilang padatan koagulasi.

Koagulasi

Digunakan tambahan bahan kimia koagulasi agar materi tersuspensihalus diubah menjadi koloid atau partikel yang lebih besar sehinggapartikel tersebut menjadi lebih cepat turun.

Bahan-bahan kimia yang biasa digunakan diantaranya: aluminumsulfate, Al2(S04)3, sodium aluminate, Na2Al204; ferrous sulfate,FeS04;

ferric sulfate, Fe2(S04)3; and ferric chloride, FeCl3.


3/35

Koagulasi ini menghasilkan jelly seperti spongi dari f loc. Koagulasi dengan aluminium, ferrous atau ferric sulfates, dan ferric

chloride memerlukan alkalinitas, yang dalam air alam biasanya sebagaikarbonat atau bikarbonat. Sehingga reaksi-reaksi kimianya diberikansebagai berikut:


4/35

Bahan aditif yang digunakan dalam proses klarifikasi untukmenghilangkan bahan tersuspensi, misalnya silika aktif, lumpurbentonit, karbon aktif bubuk dan polymer organik (polyelectrolytes)

Clays dan activated carbon digunakan untuk proses sedimentasi

Coagulant seperti polyelectrolytes digunakan untuk meningkatkan

ukuran partikel dan kestabilan dalam proses koagulasi. Tahap-tahap proses koagulasi secara skematik diperlihatkan pada

Gambar 1.

Gambar 2 dan 3 mengilustrasikan beberapa perbedaan tipe klarifikasiyang biasa digunakan.

Pada kebanyakan power plant diterapkan resirkulasi lumpur (slurryrecirculation), khususnya untuk softening.


5/35

Gambar 1 Skematik diagram proses koagulasi pada pengolahan air

di pembangkit


6/35

Gambar 2. Proses koagulasi (Typical sludge blanket

type solids contact unit)


7/35

Gambar 3. Typical slurry recirculation type solids contact device


8/35

Aerasi

Aerasi merupakan pencampuran udara dan air sehingga bahan-bahangas ditransfer ke dalam atau keluar air.

Misalnya oksigen ditambahkan ke air dengan aerasi untukmengoksidasi besi, mangan dan bahan organik lainnya dalam air.

Aerasi air super jenuh digunakan karbon dioxida, hidrogen sulfida,

atau bahan volatile lain sehingga konsentrasi bahan kimia tersebutmenurunkan titik kesetimbangan.

Metoda aerasi adalah dengan waterfall aeration atau spray aeration.Waterfall aeration biasanya dilakukan dengan secara langsungmenjatuhkan air berlawanan dengan naiknya udara , sehingga air

menyebar menjadi lapisan tipis atau film dan meningkatkan kontakantara air dan udara. Spray aeration merupakan air yang dispraykanmelalui nozzle sehingga menyebabkan kontak air dan udara.

Metoda aerasi lainnya adalah buble atau difusi, juga aerasi mekanik.


9/35

Softening Kebanyakan komponen Ca dan Mg membentuk kerak atau endapan

bila air tersebut dipanaskan atau diuapkan.

Karena air sering digunakan sebagai penukar panas, maka penting

untuk menghilangkan kandungan Ca dan Mg dalam air. Softening (pelunakan) air merupakan proses penghilangan kandungan

Ca dan Mg. Terdapat dua metoda dasar yaitu pengolahan secara kimiadan penukar ion.

Dalam pengolahan softening secara kimia, biasanya menggunakan

lime dalam bentuk quicklime, CaO, atau hydrated lime, Ca(OH)2], sodaash [Na2C03], sodium hydroxide [NaOH]. Sedangkan ion exchangesoftening yang digunakan adalah cation-type resin.


10/35

Lime softening Ca dan Mg dihilangkan dengan cara berasosiasi dengan basa karbonat

dan bikarbonat, dengan reaksi kimia berikut:


11/35

Lime-Soda Ash Softening Air mengandung noncarbonate hardness: ion calcium dan/atau

magnesium yang berasosiasi dengan anion nonalkalinity sepertichlorides, sulfates, nitrates.

Noncarbonate hardness tidak hilang oleh lime softening; Oleh karena itu, lime-soda ash softening menurunkan carbonate and

noncarbonate hardness. Berikut adalah reaksi kimianya:


12/35

Caustic Soda (NaOH) Softening Caustic soda merupakan nama umum untuk sodium hydroxide

(NaOH).

Caustic soda softening merupakan variasi kombinasi proses

pengolahan lime-soda ash softening, dengan dasar reaksi berikut:


13/35

Sodium Cycle Ion Exchange Sodium cycle ion exchange terdiri atas air baku yang dilewatkan

melalui sodium ion exchange resin bed yang sudah diregenerasidengan sodium chloride (NaCl).

Sodium ion exchange resins merupakan bahan granular insoluble yangmempunyai radikal sodium dalam struktur molekulnya.

Reaksi kimianya adalah sebagai berikut:


14/35

Secara esensial semua kesadahan dalam influent dapat diganti denganion sodium. Kesadahan effluent biasanya < 2 mg/L.

Untuk meregenerasi ion exchange resin, 8% to 10% larutan NaCl

dilewatkan melalui resin, sehingga resin akan kembali menjadi bentukresin sodium form, dengan reaksi sebagai berikut:


15/35

Filtrasi (Penyaringan) Filtrasi air merupakan proses pemisahan kotoran suspensi atau

koloidal dari air melalui media pori.

Material filter granular bed atau media sudah banyak diaplikasikan di

power plant. Beberapa mekanisme tersebut merupakan mekanisme fisika dan

antara kimia dan fisika.

Filters diklasifikasikan dalam sejumlah cara yang berbeda, yaitu jenismedia filter seperti pasir, anthracite coal, activated carbon,dual- or

even multilayered media, diatomaceous earth, fabric, or porousmembranes.

Hal lainnya adalah arah aliran, upflow atau downflow. Juga, secarahidraulik sebagai tipe "slow rate" atau "rapid rate.


16/35

Granular Media Filtration Air yang diolah dilewatkan melalui media filter bed ganular, sedangkan

padatan tersuspensi ditampung dengan wadah dalam media.

Penambahan jumlah suspended solid berarti mengurangi volumepenampung, yang mengurangi penambahan suspended solid tetapimeningkatkan kehilangan tekan yang melewati filter.

Pemilihan sistem filtrasi media ganular secara normal ditentukan olehtipe filter dengan performansi dan biaya paling kecil.

Table berikut merupakan daftar variasi dasar yang tersedia.

Kualitas dari air efluen filter merupakan fungsi dari tipe media filter,

ukuran dan kedalaman. Secara umum, makin halus ukuran mediafilter, maka makin baik kualitas air yang dihasilkan, tetapi head lossmakin meningkat.

Biasanya makin banyak digunakan media filter ganular yaitu pasirsilika dan batubara antrasit. Pasir garnet juga digunakan sebagailapisan bawah dalam desain filter beberapa media campuran.


17/35


18/35

GRAVITY FILTERS Gravity filters biasanya dipakai untuk aplikasi di perkotaan dan pada

beberapa industri yang jumlah kebutuhan filter airnya besar. Badankesehatan masyarakat cenderung untuk menyarankan peralatangravity.

Penggunaan gravity filters yang normal adalah 8 to 12 ft (2.4 to 3.7 m)tinggi.

Konstruksi tangki gravity filter terbuat dari besi baja (steel) denganbentuk empat persegi panjang, Gambar 15-6 menunjukan tipe gravityfilter tersebut.

Laju filter konvensional biasanya 2 - 4 gpm/ft2 pada filter yangberlawanan (1.4 to 2.7 L/s per rn2) dengan 3 gpm/ft2(2.0 L/s per m2)merupakan kriteria yang dipilih untuk power plant.

Pada akhir gravity filter biasanya terjadi loses head dan loses tekanan,

sehingga pada periode tertentu harus dilakukan backwash.


19/35

Gambar 4. Gravity filter


20/35

Gambar 5.


21/35

PRESSURE FILTERS Terdapat tiga tipe pressure filters: vertical downflow, horizontaldownflow, and vertical upflow.

Salah satu keuntungan dari vertical and horizontal downflow pressurefilter adalah "work horses.

Dalam vertical downflow filter, air masuk dari atas filter tank danmengalir ke bawah melalui bed filter medium, sehingga bahantersuspesi dihilangkan, selanjutnya air yang sudah difilterdikumpulkan dibawah tank.

Tipe vertical downflow pressure filter diperlihatkan pada Gambar 3

berikut. Sesuai namanya, horizontal downflow filter berada pada posisi

horizontal dalam filter tank . Dengan posisi ini, keuntungannya areabed menjadi lebih luassehingga lebih meningkatkan laju aliran.

Ukuran horizontal filters normal : diameter 7 sampai 10 ft (2,1 s/d 3,1

m) dan panjang 8 to 30 ft (2.4 to 9.1 m).


22/35

Gambar 6.


23/35

Backwashing Backwashing filter merupakan bagian yang sangat

penting dilakukan dalam prosedur operasi filter agarfilter tetap dalam kondisi baik.

Backwashing dapat meningkatkan kemampuan filterbed sekitar 20% to 40%.

Laju alir backwash tergantung pada temperatur dan

viskositas, yang akan berpengaruh terhadap efektivitasproses backwash.


24/35

Carbon aktif Karbon aktif digunakan dalam pressure filter apabila dibutuhkan

proses adsorpsi untuk menghilangkan pengotor seperti chlorine,bahan organik, hydrogen sulfide, atau constituents penyebab rasa danbau.

Pada power plant media filter activated carbon biasanya digunakanuntuk menghilangkan bau dan rasa dalam sistem cycle makeuptreatment demineralization untuk menghilangkan chlorine atau bahanorganik.

Pentingnya menghilangkan klorin dan bahan organik karena dapatmempengaruhi performansi ion exchange dan menurunkan kapasitasresin.

Beberapa reverse osmosis membranes juga sensitif terhadap chlorine.

Biasanya karbon aktif harus diganti setiap 12 sampai 24 bulan.


25/35

Cartridge Filtration Tipe cartridge filtration menggunakan elemen filter

elements atau cartridges mounted dalam pressurevessel. Filter cartridges merupakan lembaran atau

fiber material yang didukung oleh screens atau plateyang terbuat dari stainless steel atau plastic.

Penerapan tipe ini adalah untuk menghilangkan ofsuspended solids dalam cycle makeup demineralizer

influent water yang sudah disaring oleh mediagranular. Wound cotton or meltblown polypropylenefiber cartridges pilihan bahan yang cukup baik.


26/35

Ultraflltrasi Ultrafiltrasi (UF) merupakan proses filtrasi dengan cara dilewatkan

melalui membran tipe molecular sieve-type. UF membranes are samadengan membran reverse osmosis. Perbedaannya adalah membranesreverse osmosis reject (menolak) sebagian besar dissolved solids.Sedangkan UF membranes reject colloidal dan high-molecular-weight

dissolved organic solids seperti humic and fulvic acids, viruses, andbacteria, but tidak menolak dissolved ionic constituents seperticalcium, magnesium, sulfate, and chloride.

Bahan membrane reverse osmosis telah digunakan untukmengembangkan UF membranes.

Konfigurasi membrane adalah bisa berbentuk spiral, tubular, danhollow fiber UF systems.

Pada UF membranes diperlukan pretreatment untuk menurunkansuspended solids, ini sama halnya dengan pada reverse osmosismembranes.


27/35

Menghilangkan kandungan besi/mangan

Besi dan mangan terdapat di alam dalam bentuk larutan (Fe2+andMn2+) dan relatif tidak larut (Fe3+ and Mn4+) karena teroksidasi.

Besi dan mangan yang tidak larut atau terendapkan lebih mudahdihilangkan seperti halnya suspended solids, dengan cara klarifikasidan filtrasi.

Besi dan mangan dalam kodisi teroksidasi dapat menjadi chelateddengan bahan organik, sehingga proses penghilangannya menjadilebih sulit.

Metoda dasar pengolahan yang digunakan untuk menghilangkan besidan mangan adalah oksidasi/filtrasi dan pengendapan secara

kimia/filtration atau kombinasi dari keduanya.

Seleksi prosesnya tergantung pada konsentrasi dan karakteristikkontaminan besi dan mangan.

Ion exchange juga dapat menghilangkan besi dan mangan dalam air.


28/35

Ion exchange juga dapat menghilangkan besi dan mangan dalamair, tetapi prosesnya dibatasi untuk penganganan air yang bebasdari udara sehingga tidak terjadi oksidasi. Karena beberapasenyawa oksida besi dan mangan terendapkan sehinggamengganggu fungsi resin ion exchange.

Khususnya proses greensand resin zeolite dengan lapisanmangan dioksida dapat menghilangkan besi dan mangandengan oksidasi. Dalam proses ini, air baku dilewatkan melaluizeolit khusus yang terdapat dalam vessel dan berfungsi sebagaifilter. Zeolites yang sudah jenuh diregenerasi dengan kalium

permanganate Proses ini dibatasi secara ekonomi untuk aplikasi pada air

dengan kandungan besi dan mangan rendah tetapi diperlukanproses penanganan yang lebih kompleks.


29/35

Demineralisasi Demineralisasi adalah penghilangan pengotor ion terlarut yang ada

dalam air.

Air demineral biasanya diproduksi oleh salah satu atau kombinasiproses berikut:

Ion exchange

Membrane desalination

Thermal desalination. Methoda khusus untuk memproduksi air demineral tergantung pada

kualitas air masukan, keperluan kualitas air keluaran, kemampuansumber air seperti regenerasi bahan kimia, dan pengolahan limbah cairdan pembuangan yang diperlukan.

Keekonomian proses hasil kualitas keluaran yang baik harus dievaluasiuntuk menentukan metode dengan harga yang lebih efektif untukpenerapan yang spesifik.

Rekomendasi kualitas air makeupdikembangkan oleh Electric PowerResearch Institute (EPRI, 1990) dengan menyediakan petunjuk untuk

menentukan kualitas cycle makeup yang diperlukan.


30/35

Proses ion exchange Demineralisasi ion exchange merupakan salah satu proses yang sangat

penting diterapkan untuk memproduksi high-purity water di suatupower plant.

Reaksi resin dengan bahan-bahan pengotor terlarut dalam air adalahsebagai berikut:


31/35

Apabila ikatan resin sudah ditukar dengan ion terlarut maka akanmenjadi limbah(exhausted) dan tidak dapat bereaksi lagi untukmenghilangkan pengotor yang lain.

Limbah (exhausted) resins harus diregenerasi untuk kembali menjadiresin yang aktif, dengan cara mereaksikannya dengan ion hidrogenuntuk resin kation dan dengan ion hidroxida untuk resin anion.

Resin kation biasanya diregerasi dengan larutan asam kuat sepertiasam sulfat atau asam klorida. Sedangkan untuk resin anion biasanyadiregerasi dengan larutan NaOH.

Tetapi asam sulfat memiliki sifat tidak mudah menguap dibandingkanasam klorida, dan mudah ditangani, sehingga penggunaan H2SO4lebih direkomendasikan untuk regenerasi resin kation.

Reaksi regenerasi resin ditunjukkan sebagai berikut:


32/35

Gas terlarut seperti oksigen dan CO2 bebas biasanya dihilangkandengan cara degasifikasi. Oxygen dihilangkan dengan vakumdegasifikasi. CO2 dihilangkan dengan vakum degasifikasi juga atau

forced draft degasification. Vacuum degasifier merupakan packed tower dengan air dispraykan

dan gas dihilangkan pada level rendah oleh vacuum dalam tower.

Gambar 15-8 merupakan skematik dari tipe two-stage vacuumdegasifier. Sedangkan tipe forced draft degasifier ditunjukkan secaraskematik pada gambar 15-9.

Forced draft degasifier merupakan packed tower dengan air dispraykankebawah kolom dan CO2 dihilangkan oleh air yang ditiupkan ke ataskolom.

Penentuan tipe degasifier yang digunakan tergantung pada jumlah C02yang dihasilkan melalui penukar kation dan kebutuhan kualitas aireffluent (kandungan oksigen terlarutnya).

Secara umum pada konsentrasi CO2 tinggi, lebih ekonomispenghilangan CO2 dengan cara degasifikasi dibandingkan dengananion exchange.


33/35

Gb 15-8. Skematik tipe two-stage vacuum degasifier


34/35

Gb. 15-9. Skematik tipe forced draft degasifier.


35/35

TERIMA KASIH

Documents

Proses Pengolahan Air (3) - Copy