Makalah Filtrasi Air [PDF]

Citation preview

MAKALAH UTILITAS BAB FILTRASI



Disusun Oleh :     



Sania (1641420023) Sugeng hadi sutrisno (1641420078) prayoga adi permana ( Deasy Tsamara Amalia Audia ( 1641420002 )







TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG Jalan. Soekarno Hatta No. 09, Malang 65141 Telp : (0341) 404424,404425, Fax. (0341) 404420



http://www.polinema.ac.id



BAB I LATAR BELAKANG I.



Latar Belakang Filtrasi adalah pemisahan partikel padat dari suatu fluida dengan melewatkannya pada medium penyaringan, yang padatannya di atas akan terendapkan. Filtrasi pada industri meliputi penyaringan sederhana hingga pemisahan yang kompleks. Fluida yang di filtrasi dapat berupa cairan atau gas. Aliran yang lolos dari saringan dapat berupa cairan, padatan, atau keduanya. Seharusnya limbah padatnya dipisahkan terlebih dahulu dari limbah cair sebelum dibuang. Di dalam industri, kandungan padatan suatu umpan mempunyai lingkup dari presentase kecil hingga persentase yang besar. Seringkali umpan dimodifikasi melalui beberapa pengolahan awal untuk meningkatkan laju filtrasi, misal dengan pemanasan, kristalisasi, atau memasang peralatan tambahan pada penyaring seperti selulosa atau tanah diatomae karena varietas dari material yang harus disaring beragam dan kondisi proses yang berbeda. Penyaringan air menembus media berpori-pori termasuk aplikasi dari filtrasi. Untuk menghilangkan zat tersuspensi yang terakhir adalah dengan melakukan penyaringan. Penyaringan yang dimaksudkan disini adalah penyaringan dengan melewatkan air melalui bahan berbentuk butiran yang diatur sedemikian rupa sehingga zat padatnya tertinggal pada butiran tersebut dan dapat digunakan kembali untuk kebutuhan



II.



masyarakat Tujuan 2.1 memanfaatkan air kotor atau limbah agar dapat digunakan kembali 2.2 memgetahui cara kerja sistem filtrasi



2.3 menjelaskan aplikasi proses filtrasi pada industri



III.



Manfaat 3.1 Air keruh yang digunakan bisa berasal dari mana saja,misalnya sungai,rawa,telaga,sawah,sawah,air kotor lainnya 3.2 Dapat menghilangkan bau yang tidak sedap pada air yang keruh 3.3 Dapat mengubah warna air yang keruh menjadi lebih bening 3.4 Menghilangkan pencemar yang ada dalam air atau mengurangi kadarnya agar air dapat dilayak untuk minum



IV.



Macam Macam filtrasi 4.1 Filtrasi sederhana Filtrasi atau penyaringan sederhana merupakan proses dimana air dibersihkan dengan melewatkan melalui bahan (media) yang berpori. media filter atau saringan karena merupakan alat filtrasi atau penyaring memisahkan campuran solida likuida dengan media porous atau material porous lainnya guna memisahkan sebanyak mungkin padatan tersuspensi yang paling halus. Penyaringan ini merupakan proses pemisahan antara padatan atau koloid dengan cairan, dimana prosesnya bisa dijadikan sebagai proses awal (primary treatment). 



Komponen media penyaringan sederhana a. Pasir Pasir merupakan media penyaring yang baik dan biasa digunakan dalam peroses penjernihan air. Ini dikarenakan sifatnya



yang



berupa



butiran



bebas



yang



porous,



berdegradasi, dan uniformity. Butiran pasir memiliki pori-pori



dan celah yang mampu menyerap dan menahan pertikel dalam air. Selain itu butiran pasir juga mempnyai keuntungan dalam pengadaannya yang mudah dan harganya yang relatif rendah. Pasir berfungsi menyaring kotoran dan air, pemisah sisa-sisa flok serta pemisah partikel besi yang terbentuk setelah kontak dengan udara. Selama penyaringan koloid suspensi dalam air akan ditahan dalam media porous tersebut sehingga kualitas air akan meningkat (Kusnaedi,1995). b. Kerikil Kerikil berfungsi sebagai media penyangga dalam proses filtrasi,



agar



penyaringan,



media



pasir



sehingga



tidak



terbawa



penyumbatan



aliran



dapat



hasil



dihindari.



Diameterkerikil yang digunakan biasanya antara 1 – 2,5 cm. Batuan kerikil mempunyai bentuk yang tidak beraturan namun ukurannya dapat disamakan melalui proses pengayakan analisa krikil. Di Indonesia pembagian fradasi krikil sesuai dengan lubang ayakan yang terdiri dari 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 40 mm. C. Arang Arang aktif adalah bahan padat berpori yang terbentuk dari hasil pembakaran bahan yang mengandung karbon. Unsur utamanya terdiri atas karbon terikat, abu, nitrogen, air, dan sulfur. Arang yang baik adalah arang yang memiliki kadar karbon tinggi dan kadar abu rendah. Arang tempurung kelapa termasuk arang yang sudah diaktifkan sehingga poriporinya terbuka, dengan demikian gaya absorbsi menjadi lebih besar. Pori-pori arang aktif tersebut bersifat menyerap.



4.2 Filtrasi Skala Laboratorium Filtrasi digunakan untuk memisahkan campuran heterogen zat padat yang tidak larut dalam cairan. Penyaringan menggunakan corong gelas dan kertas saring dan hasil saringan disebut filtrat.



Gambar 1. Filtrasi skala laboratorium 4.3 Filtrasi dalam Industri



Sebelum peralatan filtrasi digunakan harus diperiksa dahulu supaya tidak terjadi hal-hal yang tidak diinginkan pada waktu beroperasi, misalnya penyaring tidak berfungsi secara optimum. Fluida mengalir melalui media penyaring karena adanya perbedaan tekanan yang melalui media tersebut. penyaring dilakukan agar dapat beroperasi pada: A. Tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring B. Tekanan operasi pada bagian atas media penyaring C. Dan vakum pada bagian bawah Tekanan di atas atmosfer dapat dilakukan dengan gaya gravitasi pada cairan dalam suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower,atau dengan gaya sentrifugal. Dalam suatu penyaring gravitasi media penyaring bias jadi tidak lebih baik daripada saringan (screen) kasar atau dengan menggunakan partikel kasar seperti pasir. Penyaring



gravitasi dibatasi penggunaannya dalam industri untuk suatu aliran cairan kristal kasar,penjernihan air minum, dan pengolahan limbah cair. Kebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum, atau pemisah sentrifugal. Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring terus-menerus (steady) atau hanya sebagian. Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran fluida melalui peralatan secara kontinyu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk membuang padatan yang terakumulasi. Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi. V. Faktor Faktor yang mempengaruhi filtrasi 5.1 Debit filtrasi Debit yang terlalu besar akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara efisien, sehingga prosess filtrasi tidak dapat terjadi dengan sempurna akibat adanya aliran air yang terlalu cepat dalam melewati rongga diantara butiran media pasir. Hal ini menyebabkan berkurangnya waktu antara permukaan butiran media penyaring dengan air yang akan disaring. Kecepatan aliran yang terlalu tinggi saat melawati rongga antar butiran menyebabkan paartikel partikel yang terlalu halus yang tersaring akan lolos 5.2 Konsentrasi Kekeruhan Konsentrasi kekeruhan sangat mempengaruhi efisiensi dari filtrasi. Konsentrasi kekeruhan air baku yang sangat tinggi akan menyebabkan tersumbatnya lubang pori dari media atau akan terjadi Clogging. Sehingga dalam melakukan filtrasi sering dibatasi seberapa besar konsentrasi kekeruhan dari air baku ( Konsentrasi air influen) yang boleh masuk. Jika konsentrasi kekeruhan yang terlalu tinggi, harus



dilakukan pengolahan terlebih dahulu misalnya dilakukan prose koagulasi-flokulasi-dan sedimentasi 5.3 Temperatur Adanya perubahan suhu atau temperature dari yang akan difiltrasi, menyebabkan massa jenis (density), viskositas absolut, dan viskositas kinematis dari air akan mengalami perubahan. Selain itu juga akan mempengaruhi daya tarik menarik diantara partikel halus penyebab kekeruhan, sehingga terjadi perbedaan dalam ukuran besar partikel yang akan disaring. Akibat ini juga akan mempengaruhi daya adsorbs. Akibat dari keduanya ini, akan mempengaruhi terhadap efisiensi daya saring filter. 5.4 Kedalaman Media, Ukuran, dan Material Pemilihan media dan ukuran merupakan keputusan penting dalam perencanaan bangunan filter. Tebal tipisnya media akan menentukan lamanya pengaliran dan daya saring. Media yang terlalu tebal biasanya mempunyai daya saring yang sangat tinggi, tetapi membutuhkan waktu pengaliran yang lama. Lagipula ditinjau daris segi biaya, media yang terlalu tebal tidaklah menguntungkan dari segi ekonomis. Sebaliknya media yang terlalu tipis selain memiliki waktu pengaliran yang pendek, kemungkinan juga memiliki daya saring yang rendah. Demikian pula dengan ukuran besar kecilnya diameter butiran media filtrasi berpengaruh pada porositas, laju filtrasi, dan juga kemampuan daya saring, baik itu komposisisnya, proporsinya, maupun bentuk susunan dari diameter butiran media. Keadaan media yang terlalu kasar atau terlalu halus akan menimbulkan variasi dalam ukuran rongga antar butir. Ukuran pori sendiri menentukan besarnya tingkat porositas dan kemampuan menyaring partikel halus yang terdapat dalam air baku. Lubang pori yang terlalu besar akan



meningkatkan rate dari filtrasi dan juga akan menyebabkan lolosnya partikel–partikel halus yang akan disaring. Sebaliknya lubang pori yang terlalu halus akan meningkatkan kemampuan menyaring partikel dan juga dapat menyebabkan clogging (penyumbatan lubang pori oleh partikel– partikel halus yang tertahan) yang terlalu cepat. 5.5 Tinggi Muka air Di Atas Media dan Kehilangan Tekanan Keadaan tinggi muka air di atas media berpengaruh terhadap besarnya debit atau laju filtrasi dalam media. Tersedianya muka air yang cukup tinggi diatas media akan meningkatkan daya tekan air untuk masuk kedalam pori. Dengan muka air yang tinggi akan meningkatkan laju filtrasi (bila filter dalam keadaan bersih). Muka air diatas media akan naik bila lubang pori tersumbat (terjadi clogging) terjadi pada saat filter dalam keadaan kotor. Untuk melewati lubang pori, dibutuhkan aliran yang memiliki tekanan yang cukup. Besarnya tekanan air yang ada diatas media dengan yang ada didasar media akan berbeda di saat proses filtrasi berlangsung. Perbedaan inilah yang sering disebut dengan kehilangan tekanan (headloss). Kehilangan tekanan akan meningkat atau bertambah besar pada saat filter semakin kotor atau telah dioperasikan selama beberapa waktu. Friksi akan semakin besar bila kehilangan tekanan bertambah besar, hal ini dapat diakibatkan karena semakin kecilnya lubang pori (tersumbat) sehingga terjadi clogging



BA B II



PEMBAHASAN



1. Bagaimana cara kerja filtrasi daun ? (Lukito) Jawab : Filter tertutup dan kran masukan terbuka sehingga suspensi dapat masuk ke selongsong dengan udara yang dipindahkan dari ventilasi ke selongsong atas bagian belakang. Ventilasi dapat tertutup atau dibiarkan



terbuka setelah selongsong penuh. Jika kran



dibiarkan terbuka, maka kran akan membatasi aliran berlebih dan akan mengembalikan umpan yang berlebih ke tangki pengumpan sehingga dapat memberikan sirkulasi yang lebih baik antara filter daun dan untuk menjaga partikel-partikel besar dari pengendapan filtrasi dilanjutkan sampai ketebalan yang diinginkan tercapai atau filtrasi rata-rata turun secara tajam. Umpan didiamkan sebentar, saluran keluaran terbuka kemudian slurry dialirkan. Tekanan udara rendah dialirkan ke dalam tangki untuk menambahkan solution berlebih. Adanya perbedaan tekanan akan membantu menjaga cake di dalam melawan filter kain. Setelah filter kosong, tutup dapat dibersihkan atau dialiri udara berlebih untuk mengeringkan cake lebih dulu. Untuk kelebihan fluida pencuci dikeringkan pada akhir pencucian dengan cara sama seperti pada kelebihan slurry dan cake dialiri dengan udara. Tutup dibuka dan cake dibuang bertekanan udara. 2. Apa saja fungsi dari aerasi ? (Vera) Jawab : Aerasi: Aerasi dalah proses pengolahan air dengan mengotakkan air dengan uadara yang bertujuan untuk menambah oksigen, menurunkan karbondioksida, dan mangan supaya bisa diendapkan. Proses ini juga menghilangkan bau pada air (Sanropie, 1984). 3. . Bagaimana pengaruh tempratur terhadap proses ? (Piety)



Jawab : Perubahan suhu atau temperatur dari air yang akan difiltrasi, menyebabkan massa jenis (density), viskositas absolut, dan viskositas kinematis dari air akan mengalami perubahan selain itu juga Kelarutan semakin meningkat dengan naiknya suhu,jadi dengan meningkatnya suhu maka pembentukkan endapan akan berkurang disebabkan banyak endapan yang berada pada larutannya. 4. . Apa saja fungsi penambahan kapur? Jenis kapur apa yang digunakan? (Tyas) Jawab : Jenis kapur yang digunakan biasanya Kapur Gamping Berfungsi untuk pengendapan namun membutuhkan waktu hingga 24 jam. Juga berfungsi untuk menaikkan pH air tetapi tidak berfungsi untuk membunuh kuman, virus dan bakteri. 5. Berapa suhu opimal pada filtrasi ? (Alifia) Jawab : Suhu optimum air yang masuk pada proses filtrasi adalah 25°C . 6. Apa f ungsi dari karbon aktif ?(Naila) Jawab : Karbon aktif berfungsi untuk membantu penyerapan partikel sehingga hasil yang akan di dapatkan lebih maksimum 7. . Apa saja bahan yang digunakan dalam proses filtrasi ? (Intan) Jawab : Arang berguna untuk menghilangkan bau pasir,kerikil,mempunyai struktur yg kasar sehingga berguna untuk menyaring kapas,jerami,mempunyai struktur yang berserat sehingga kotoran dapat menempel. kaporit berguna untuk menjernihkan, menghambat kuman pada air. 8. Bagaimana cara menentukan jenis koagulan ? (Chalista)



Jawab : Dengan melihat apa yang akan di filtrasi dan sumber/asal muala bahan. 9. Apa fungsi sentrifugal dan cara kerja ? ( Fenna) Jawab : Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus.



gambar di atas, ketika impeller (baling baling) berputar maka air akan terdorong di impeller lewat gaya sentrifugal dan akhirnya keluar di



saluran discharge, sedangakan pada suctionnya menjadi negative pressure nya yang menyebabkan air jadi terisap pada suction nya. 10. Apa saja faktor yang memperngaruhi gaya sentrifugal ? (Dinda) Jawab : pada operasi sentrifugasi dengan cara pengendapan, kecepatan pengendapan dipengaruhi oleh : kecepatan sudut (ω) disamping faktor-faktor lain seperti pada perhitungan kecepatan sedimentasi. laju alir volumetrik umpan dipengaruhi oleh kecepatan sudut (ω), diameter partikel (Dp), densiti partikel dan cairan, viskositas dan diameter tabung centrifuge. 11. mengapa filtrasi menggunakan gaya sentrifugal ? (Acil) Jawab : gaya sentrifugal digunakan untuk mendapatkan perbedaan tekanan sehingga slurry dalam filter akan mengalir ke penyaring. 12. Berapakah persen tingkat kejernihan air filtrasi ? (Dani) Jawab : Karakteristik kimia air : 1.



pH



Pembatasan pH dilakukan karena akan mempengaruhi rasa, korosifitas air dan efisiensi klorinasi. Beberapa senyawa asam dan basa lebih toksid dalam bentuk molekuler, dimana disosiasi senyawasenyawa tersebut dipengaruhi oleh pH. 2.



DO (dissolved oxygent)



DO adalah jumlah oksigen terlarut dalam air yang berasal dari fotosintesa dan absorbsi atmosfer/udara. Semakin banyak jumlah DO maka kualitas air semakin baik. Satuan DO biasanya dinyatakan dalam persentase saturasi. 3.



BOD (biological oxygent demand)



BOD adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorgasnisme untuk menguraikan bahan-bahan organik (zat pencerna) yang terdapat di dalam air buangan secara biologi. BOD dan COD digunakan untuk memonitoring kapasitas self purification badan air penerima. 4.



COD (chemical oxygent demand)



COD adalah banyaknya oksigen yang di butuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan organik secara kimia. Reaksi: + 95%terurai Zat Organik + O2 → CO2 + H2O 5.



Kesadahan



Kesadahan air yang tinggi akan mempengaruhi efektifitas pemakaian sabun, namun sebaliknya dapat memberikan rasa yang segar. Di dalam pemakaian untuk industri (air ketel, air pendingin, atau pemanas) adanya kesadahan dalam air tidaklah dikehendaki. Kesadahan yang tinggi bisa disebabkan oleh adanya kadar residu terlarut yang tinggi dalam air. 6.



Senyawa-senyawa kimia yang beracun



Kehadiran unsur arsen (As) pada dosis yang rendah sudah merupakan racun terhadap manusia sehingga perlu pembatasan yang agak ketat (± 0,05 mg/l). Kehadiran besi (Fe) dalam air bersih akan menyebabkan timbulnya rasa dan bau ligam, menimbulkan warna koloid merah (karat) akibat oksidasi oleh oksigen terlarut yang dapat menjadi racun bagi manusia.



13. Apa syarat media filtrasi ? (Magda) Jawab : Suatu medium filter (septum) pada setiap filter harus memenuhi syarat-syarat, yaitu sebagai berikut: Harus dapat menahan zat padat yang akan disaring, dan menghasilkan filtrat yang cukup jernih. Tidak mudah tersumbat. Harus tahan secara kimia dan kuat secara fisik dalam kondisi proses. Harus memungkinkan penumpukan ampas, dan pengeluaran ampas secara total dan bersih. Tidak boleh terlalu mahal. 14. Mengapa pasir di pilih untuk proses filtrasi Jawab : Pasir merupakan media penyaring yang baik dan biasa digunakan dalam peroses penjernihan air. Ini dikarenakan sifatnya yang berupa butiran bebas yang porous, berdegradasi, dan uniformity. Butiran pasir memiliki pori-pori dan celah yang mampu menyerap dan menahan pertikel dalam air. Selain itu butiran pasir juga mempnyai keuntungan dalam pengadaannya yang mudah dan harganya yang relatif rendah. 15. . Mengapa sekat zigzag pada filtrasi ? (Dwiky) Jawab : Karena sekat zig-zag tersebut dapat memperlambat aliran air yang di filtrasi sehingga partikel yang tidak diinginkan dapat tersaring lebih banyak 16. Sebutkan jenis filtrasi ? (Fenta)



Jawab : FILTER GRAVITASI (Gravity Filter)



Filter Pelat dan Bingkai Filtrasi sentrifugal. 17. . Berapa kecepatansentrifugal untuk pengendapan partikel ? (Amir) Jawab : gaya sentrifugal digunakan untuk mendapatkan perbedaan tekanan sehingga slurry dalam filter akan mengalir ke penyaring. pada operasi sentrifugasi dengan cara pengendapan, kecepatan pengendapan dipengaruhi oleh : kecepatan sudut (ω) disamping faktor-faktor lain seperti pada perhitungan kecepatan sedimentasi. laju alir volumetrik umpan dipengaruhi oleh kecepatan sudut (ω), diameter partikel (Dp), densiti partikel dan cairan, viskositas dan diameter tabung centrifuge. Gaya gaya pada sentrifugal separator : gaya



sentrofugal,



menggunakan



gaya



sentrifugal



grafitasi. kurang



jika



pengendapan



efisien,



maka



dengan



digunakan



sentrifugal filrasi. dimana sentrifugal filtrasi ini lebih rumuit dari filtrasi biasa yang menggunakan perbedaan tekanan, dimana area aliran dan gaya dorong meningkat sebanding dengan jarak horizontal. 18. Berapa waktu untuk proses filtrasi 1x ? (Rhesa) Jawab : kecepatan dipengaruhi oleh : kecepatan sudut (ω) disamping faktor-faktor lain seperti pada perhitungan kecepatan sedimentasi. laju alir volumetrik umpan dipengaruhi oleh kecepatan sudut (ω), diameter partikel (Dp), densiti partikel dan cairan, viskositas



19. Apa saja karakteristik arang yang digunakan ? (Andro)



Jawab : mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu



tinggi



Arang aktif dibagi atas 2 tipe, yaitu arang aktif sebagai pemucat dan sebagai penyerap uap. Arang aktif sebagai pemucat, biasanya berbentuk powder yang sangat halus, diameter pori mencapai 1000 Å, digunakan dalam fase cair, berfungsi untuk memindahkan zatzat pengganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan 20. Mengapa digunakan sulfat sebagai koagulan ? (Emma) Jawab : mengandung suatu polimer khusus dengan struktur



polielektrolite yang dapat mengurangi atau tidak perlu sama sekali dalam



pemakaian



bahan



pembantu,



ini



berarti



disamping



penyederhanaan juga penghematan untuk penjernihan air. lebih cepat membentuk flok daripada koagulan biasa ini diakibatkan dari gugus aktif aluminat yang bekerja efektif dalam mengikat koloid yang ikatan ini diperkuat dengan rantai polimer dari gugus polielektrolite sehingga gumpalan floknya menjadi lebih padat, penambahan gugus hidroksil kedalam rantai koloid yang hidrofobik akan menambah berat



molekul,



dengan



demikian



walaupun



ukuran



kolam



pengendapan lebih kecil atau terjadi over-load bagi instalasi yang ada, kapasitas produksi relatif tidak terpengaruh



BAB III



KESIMPULAN 



Manfaat filtrasi 1. air keruh yang digunakan bisa berasal dari mana saja, 2. dapat menghilangkan bau yang tidak sedap pada air yang keruh 3. dapat mengubah warna air yang keruh menjadi jernih 4. menghilangkan pencemar yang ada dalam air atau mengurangi kadarnya agar air dapat dilayak untuk minum







Pada dasarnya filtrasi merupakan proses penjernihan air dengan cara penyaringan yang dapat memisahkan partikel







partikel yang tidak diiinginkan dari air yang akan kita olah. Dalam industri proses filtrasi ini dibutuhkan karena air yang akan masuk pada boiler harus bebas dari partikel partikel yang tidak diinginkan agar tidak merusak alat dalam proses pengolahan air selanjutnya



Daftar Pustaka :



-



Article on "Water treatment solution: Filtration", retrieved on the



-



15th October 2013 roste, Ronald L.,Theory and Practice of Water and Wasterwater Treatment, John Wiley & Sons, Inc., 1997. Oxtoby,D.W.2001.Prinsip-prinsip Kimia Modern Jilid 1 Edisi



-



4.Erlangga.Jakarta Harriot P,2004 ,Teknik Kimia,Edisi keempat,Jilid II, Erlangga,



-



Jakarta. Haryoto,K.P.2010.Kualitas Air Bersih di Daerah



-



Perkotaan.Gramedia.Jakarta Cook,1986.Industri Kimia Operaso.Gramedia.Jakarta



-