SEDIMENTASI DAN FILTRASI
KELOMPOK 3:
DESTRIAN HERVINA (2314100079)
YOHANES HADIANTO WIJAYA (2314100123)
RINALDI (2314100136)
MARIA CHRISTY (2314100151)
SENDIMENTASI Suatu proses yang bertujuan untuk memisahkan /mengendapkan zat-zat padat atau tersuspensi non koloidal dalam air . Sedimentasi merupakan salah satu contoh upaya penjernihan air Sedimentasi ini merupakan suatu proses pengendapan material yang ditransport oleh mata air, angin, es atau gletser di suatu cekungan.
PENGERTIAN UNIT SEDIMENTASI PADA PROSES PENGOLAHAN AIR MINUM Sedimentasi adalah pemisahan solid dari liquid menggunakan pengendapan secara gravitasi untuk menyisihkan suspended solid. unit sedimentasi merupakan suatu unit operasi yang berfungsi untuk memisahkan solid dan liquid dari suspensi untuk menghasilkan air yang lebih jernih dan konsentrasi lumpur yang lebih kental melalui pengendapan secara gravitasi.
TUJUAN DAN FUNGSI UNIT SEDIMENTASI PADA PROSES PENGOLAHAN AIR MINUM Pengendapan air permukaan untuk penyisihan partikel diskret khususnya pada pengolahan dengan filter pasir cepat. Pengendapan flok hasil koagulasi-flokulasi, khususnya sebelum disaring dengan filter pasir cepat. Pengendapan lumpur hasil pembubuhan soda-kapur pada proses penurunan kesadahan. Pengendapan lumpur pada penyisihan besi dan mangan dengan oksidasi.
FUNGSI UNIT SEDIMENTASI DALAM INSTALASI PENGOLAHAN Mengurangi beban kerja unit filtrasi dan memperpanjang umur pemakaian unit penyaring selanjutnya. Mengurangi biaya operasi instalasi pengolahan.
GAMBAR 1. PROSES SEDIMENTASI
TIPE DAN BAGIAN BAK SEDIMENTASI
EMPAT
Pada bak ini, air mengalir horizontal dari inlet menuju outlet, sementara partikel mrengendap ke bawah
GAMBAR 3. BENTUK LINGKARAN ALIRAN HORIZONTAL
Pada bak ini, air masuk melalui pipa menuju inlet bak dibagian yengah bak, kemudia air mengalir horizontal dari inlet menuju outlet di sekeliling bak, sementara partikel mengendap dibawah
GAMBAR 3. BENTUK LINGKARAN ALIRAN VERTIKAL
Air masuk melalui sekeliling lingkaran dan secara horizontal mengalir menuju ke outlet dibagian tengah lingkaran, sementara partikel mengendap di bawah
BAGIAN-BAGIAN DARI BAK SEDIMENTASI
Zona inlet: tempat air masuk kedalam bak. Zona pengendapan: tepat flok/partikel mengalami proses pengendapan Ruang lumpur: tempat lumpur mengumpul sebelum diambil keluar bak. Kadang dilengkapi dengan sludge collector/scrapper Outlet: tempat dimana air akan meninggalkan bak, biasanya berbentuk pelimpahan(weir)
GAMBAR 6. CONTOH-CONTOH KONSTRUKSI INLET KOLAM PENGENDAPAN
TIPE SEDIMENTASI
Sedimentasi tipe I/ Plain Settling/Discrete particle
merupakan pengendapan partikel diskret Yaitu: partikel yang dapat mengendap bebas secara individual tanpa membutuhkan adanya interaksi antar partikel
Sedimentasi tipe II (Flocculant Settling)
pengendapan partikel flokulen dalam suspensi, di mana selama pengendapan terjadi saling interaksi antar partikel
Sedimentasi tipe III dan IV/Hindered Settling (Zone Settling)
pengendapan partikel dengan konsentrasi yang lebih pekat, di mana antar partikel secara bersama-sama saling menahan pengendapan partikel lain disekitarnya. Pada bagian atas zona terdapat interface yang memisahkan antara massa partikel yang mengendap dengan air jernih.
SEDIMENTASI TIPE IV
kelanjutan dari sedimentasi tipe III, dimana terjadi pemampatan (kompresi) massa partikel hingga diperoleh konsentrasi lumpur yang tinggi
GAMBAR 9. PENGENDAPAN PADA FINAL CLARIFIER UNTUK PROSES LUMPUR AKTIF
GAMBAR 10. EMPAT TIPE SEDIMENTASI
SEDIMENTASI PADA PENGOLAHAN AIR MINUM
PRASEDIMENTASI
Bak prasedimentasi merupakan bagian dari bangunan pengolahan air minum yang berfungsi untuk mengendapkan partikel diskret yang relatif mudah mengendap (diperkirakan dalam waktu 1 hingga 3 jam).
SEDIMENTASI II
Bak sedimentasi II merupakan bagian dari bangunan pengolahan air minum yang berfungsi untuk mengendapkan partikel hasil proses koagulasi-flokulasi yang relatif mudah mengendap (karena telah menggabung menjadi partikel berukuran besar)
Sedimentasi II ini menggunakan teori sedimentasi tipe II karena teori ini mengemukakan bahwa pengendapan partikel berlangsung akibat adanya interaksi antar partikel
PARAMETER OPERASI PADA UNIT SEDIMENTASI
Waktu tinggal (detention time) Laju luapan permukaan (overflow rate). Kecepatan aliran Laju luapan (weir overflow rate).
HUKUM STOKE PADA SEDIMENTASI HUKUM STOKES : W
d
l
p K
2 . r2 . ( p - l ) . g V = -------------------------9.η Ket. : v = kecepatan pengendapan r = Jari-jari Partikel P = Densiti Partikel L = Densiti Cairan Pendispersi g = Grafitasi η = Viskositas dinamis medium
HUKUM STOKES INI HANYA BERLAKU PADA KECEPATAN PENGENDAPAN LAMINAR , YANG DIUKUR DENGAN BILANGAN REYNOLD ( Re ) v . d . L Re = ----------------- ( KECIL ATAU SAMA 0,25 ) η d = DIAMETER PARTIKEL UNTUK ANALISA , RUMUS STOKES INI DAPAT DIROBAH MENJADI 2 . ( ½ . d ) 2 ( P - L ) . g V = h/t = ----------------------------------9.η
d . ( P - L ) . g h/t = ---------------------18 . η
18 . η . h
d2 = ---------------------
( P - L ) . g . t
d =
18 . η .
------------------ . ( P - L ) . g
h/t
………………… ( 2 )
Berdasarkan Hukum Stokes: Bahwa sedimentasi berkaitan dengan ukuran partikel dari zat terdispersi dan bergantung pada viskositas fase pendispersi
FILTRASI Pengendapan tidak menghilangkan semua gumpalan , perawatan lebih lanjut diperlukan Filtrasi memberikan kesempatan tambahan untuk pemisahan gumpalan kecil atau partikel
FILTRASI Fungsi : untuk memisah solid tersuspensi dari air baku
1. Filter dengan medium berupa granular (Granular-medium filtration)
Sebagai media penyaring digunakan bahan berbentuk granular, seperti karbon aktip, karbon , pasir, kerikil, antracit dll Operasi : - Kontinyu - Semi kontinyu - Batch Proses : - penyaringan (filtration) - pencucian (cleaning) atau disebut juga backwashing
TIPE FILTER BEDASARKAN KAPASITAS PRODUK AIR YANG TEROLAH 1. Filter Pasir Cepat
Filter pasir cepat atau rapid sand filter adalah filter yang mempunyai kecepatan filtrasi cepat, berkisar 4 hingga 21 m/jam. Jika kekeruhan pada influen filter pasir cepat berkisar 5 – 10 NTU , maka efisiensi penurunan kekeruhannya dapat mencapai 90 – 98%.
KATEGORI FILTER PASIR CEPAT Bedasarkan control kecepatan
• Constant rate • Declining rate/ constant head
Berdasarkan Arah aliran
Berdasarkan System pengaliran
• Filter aliran down flow (ke bawah) • Filter aliran upflow (ke atas) • Filter aliran horizontal
• Filter dengan aliran secara grafitasi (gravity filter) • Filter dengan aliran bertekanan (pressure filter)
TIPE FILTER BEDASARKAN KAPASITAS PRODUK AIR YANG TEROLAH 2. Filter Pasir lambat
Filter pasir lambat atau slow sand filter adalah filter yang mempunyai kecepatan filtrasi lambat, yaitu sekitar 0,1 hingga 0,4 m/jam. Kecepatan yang lebih lambat ini disebabkan ukuran Media pasir lebih kecil (effective size = 0,15 – 0,35 mm).
32
BERDASARKAN SYSTEM PENGALIRAN
Penyaring gaya berat (gravity filters)
gravitasi adalah sistem pengaliran air dari sumber ke tempat reservoir dengan cara memanfaatkan energi potensial gravitasi yang dimiliki air akibat perbedaan ketinggian lokasi sumber dengan lokasi reservoir
Penyaring tekanan (Pressure filters)
Suatu mesin pres bersaringan berisi satu set plat yang didesain untuk menyediakan serangkaian ruang atau kompartemen yang didalamnya padatan dikumpulkan. Lumpur dapat mencapai tiap-tiap kompartemen dengan tekanan tertentu; cairan melalui kanvas dan keluar ke pipa pembuangan, meninggalkan padatan kue basah dibelakangnya.
Penyaring vakum (Vacuum filters)
BERDASARKAN ARAH ALIRAN Filter aliran upflow (ke atas) sistem saringan dimana air baku didistribusikan ke dalam alat penyaringan dengan arah aliran air dari bawah ke atas. Dengan sistem penyaringan dari arah bawah ke atas (Up Flow), jika saringan telah jenuh atau buntu , dapat dilakukan pencucian balik dengan cara membuka penguras. FILTER ALIRANkran DOWN FLOW (KE BAWAH)
sistem saringan dimana air baku didistribusikan kedalam alat penyaringan dengan arah aliran air dari atas ke bawah.
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FILTRASI Debit Filtrasi:Debit yang terlalu besar akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara efisien, hal ini menyebabkan berkurangnya waktu kontak antara permukaan butiran media penyaring dengan air yang akan disaring. Kecepatan aliran yang terlalu tinggi saat melewati rongga butiran menyebabkan partikel – pertikel yang terlalu halus yang tersaring akan lolos. Konsentrasi Kekeruhan:Konsentrasi kekeruhan sangat mempengaruhi efisien dari filtrasi. Konsentrasi kekeruhan air baku yang sangat tinggi akan menyebabkan tersumbatnya lubang pori dari media.
Temperatur:Perubahan suhu atau temperatur dari air yang akan difiltrasi, menyebabkan massa jenis (density), viskositas absolut, dan viskositas kinematis dari air akan mengalami perunbahn. Selain itu juga dipengaruhi oleh daya tarik menarik diantara partikel halus penyebab kekeruhan, sehingga terjadi perbedaan dalam ukuran besar partikel yang akan disaring Kedalaman media, Ukuran, dan Material:Pemilihan media dan ukuran merupakan hal yang penting dalam penyaringan. Tebal dan tipisnya media akan menentukan lamanya pengaliran dan daya saring.
Lapisan media pasir (silikat) - pasir kasar : = 2,0 mm air yang disaring tidak terlalu kotor pratreatment sudah baik rate fluida cukup tinggi - pasir halus : = 0,4 mm rate fluida tidak terlalu tinggi pratreatment hanya singkat diharapkan juga mampu memisah bakteri dan turbiditi semaksimal mungkin Lapisan kerikil / gravel bersifat juga sebagai support media di atasnya Harus : tidak mengandung tanah sebaiknya bulat dan keras
= 5,0 mm
- Kerikil halus - Kerikil kasar
= 10,0 mm = 20,0 mm
- Gravel
60 cm, pasir
65 cm, pasir
10 cm,
1,5 – 3 mm
10 cm
25 – 50 mm
7,5 cm
3 – 6,4 mm
5 cm 5 cm
13 – 25 mm 6,5 – 13 mm
5 cm
6,4 – 12,7 mm
7,5 cm
12,7 – 19 mm
7,5 cm
19 – 38 mm
5 cm 5 cm
6,5 – 13 mm 13 – 25 mm
15 cm
38 – 64 mm
13 cm
25 – 50 mm
Lapisan gravel asimetris Dari : G.M. Fair, J.C.Geyer “Water Purification”
10 cm
3 - 6,5 mm
Lapisan gravel simetris (direkomendasikan)
Vent ke atmosfer Pasir atau antracit
2 – 3 ft
1- 2 ft
antracit
1-2 ft
pasir
Conventional monomedium downflow
Conventional dualmedium downflow
10 in
pasir
Penampung udara
Selama operasi sistem drain terbuka ke udara
Pulsed-bed filter
Grid utk menjaga pasir jangan terikut aliran
Traveling-bridge backwash
Washwater through
influent 4-8 ft
Antracit
6-10 ft
Pasir
Backwash hood
Washwater pump
11 in
Conventional mono-medium deep-bed downflow
Deep-bed upflow
Pasir
Efflluent
Individual sand cell
Air masuk
Pasir
Air pecuci keluar
Gravel
Air tersaring keluar Air pencuci masuk
Media yang digunakan dapat mono maupun multi-medium. Umumnya digunakan untuk air dengan kekeruhan tidak tinggi dengan laju aliran 2 – 4 gpm per ft2 luas permukaan filter. Pencucian dilakukan secara priodek, biasanya setelah head loss 8 – 12 ft dengan laju air pencuci (backwashing) : 20 gpm per ft2
Dibanding open filter, untuk pressure filter area yang dibutuhkan tidak begitu besar. Pressure filter bekerja dalam range 5 – 10 gpm/ft2 Media penyaring yang digunakan dapat bervariasi, dari media halus hingga kasar searah dengan arah aliran. Untuk tipe horizontal, kompartemen dapat dibagi dalam beberapa cell. Satu cell dapat dilakukan pencucian setiap waktunya. Dengan menutup valve feed ke bagian cell yang akan melakukan pencucian, dan membuka valve ke drain, maka air tersaring pada cell tersebut akan berfungsi sebagai air pencuci . Untuk laju aliran lebih tinggi lagi digunakan UltraHigh-rate filter. Tinggi media penyaring sekitar 7 ft Down flow filter : filtration rate 15 – 20 gpm/ft2 Upflow filter
: filtration rate 6 0 10 gpm/ft2
distributor
Grid agar media tidak terikut air
Effluent
Air pencuci
Air cucian
Udara untuk backwashing
Influent
nozzle
nozzle
effluent Air pencuci
Down flow ultra-high-rate filter
Air cucian Influent
Upflow ultra-high-rate filter
FUNGSI MEDIA FILTER No
Nama Media
Fungsi Media
1 Pasir Silika
Menyaring lumpur, tanah dan partikel lainnya dalam air, biasanya difungsikan debagai pre-filter untuk diproses dengan filter berikutnya, seperti carbon filter, mangasnis filter, softener dll.
2 Karbon Aktif
Menghilangkan klorin bebas dan senyawa organik yang menyebabkan bau, rasa dan warna dalam air.
3 Pasir Mangan
Efektif mengurangi zat besi dan mangan dalam air, dalam air zat ini ditandai dengan perobahan warna air menjadi kemerah-merahan bila diendapkan, air berbau besi.
4 Pasir Aktif
Digunakan untuk menyaring partikel dalam air, biasa dipakai sebagai pengganti pasir silika pada pre-filter
5 Pasir Zeolit
Meningkatkan kadar oksigen dalam air
6 Kartridge Filter
Menyaring partikel dalam air sesuai mesh filter, 0.1 micron, 0.5 micron dst. Kartridge filter dipasaran tersedia dengan berbagai ukuran mulai 5 inci, 10 inch dst.
46
TATA LETAK DIAGRAM DARI FILTER PASIR
TIPIKAL PENYARINGAN 47 MULTIMEDIA
5/1/16
Rincian konstruksi sand filter
Water filtration
48
Operasi Penyaringan
50
5/1/16 Water filtration
51
Water filtration
Beberapa contoh tata letak dan rincian konstruksi
Penyaringan Multimedia
5/1/16 Water filtration
Filter Tekanan
5/1/16 Water filtration
1. Overflow 2. Filter Influent 3. Coarse Media 4. Fine Media 5. Filtrate Nozzles 6. Filtrate Chamber 7. Level Controller 8. Filter Reject 9. Wash box 10.Counter-Current Washer 11.Airlift 12.Central Feed Chamber 13.Actuated Valve
59
SLOW SAND FILTRATION
60
Wat er filtr atio n
61 SLOW SAND FILTER CLEANING
SLOW SAND FILTER UNDERDRAIN 62
TERIMA KASIH
PERTANYAAN: Anas(100): dari kedua tipe bak sedimen mana yang lebih baik? Jawab: sama-sama efisien tetapi tergantung kondisonal juga dan tergantung apa yang dibutuhkan dalam proses berikutnya, tetapi akan lebih baik jika terdapat alat pemisahnya Komang(): sedangkan efisiensi mana diantara 2 bak sedimen tersebut? Jawab: keduanya sama-sama efisien tetapu tergantung jumlah feed yang masuk dan hasil yang diinginkan
Pradana (): dari upflow dan down flow sebenarnya lebih baik yang mana? Jawaban: lebih baik atau tidaknya sebenarnya tergantung dari apa yang akan kita buat, bahannya seperti apa, terkandung kondisional perusahan itu sendiri.
