1

MAKALAH

SISTEM UTILITAS

Disusun Oleh:

1. Novike Bela Sumanik NIM 1014008

2. Alivia Alfiarty NIM 1014013

3. Lois Yunita Anggraeni NIM 1014023

4. Rosi Syana Fahila NIM 1014029

5. Deni Fernandes NIM 1014030

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

2012

2

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat

rahmat dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan penulisan makalah ini dengan

baik.

Makalah yang disusun untuk memenuhi tugas kuliah Sistem Utilitas ini

berisikan materi mengenai sumber-sumber air, parameter yang mempengaruhi

kualitas air industri, dan system pengolahan air industri.

Makalah ini disusun secara sistematis dengan bahasa yang sederhana

yang disertai dengan penjelasan – penjelasan yang mudah dipahami oleh setiap

pembaca, sehingga mempermudah pembaca untuk mempelajarinya.

Dengan makalah ini kami berharap semoga bermanfaat bagi pembaca.

Mampu membuat pembaca menganalisis mampu memahami peran air dan

pengolahannya dalam dunia industri.

Kami sebagai penulis menyadari sepenuhnya bahwa makalh ini jauh dari

kata sempurna. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat

membangun demi kesempurnaan makalah ini.

Malang, 27 Maret 2012

Penyusun

3

DAFTAR ISI

Kata Pengantar..................................................................................................ii

Daftar isi...........................................................................................................iii

A. Pendahuluan............................................................................................1

B. Sumber-Sumber Air................................................................................1

C. Air Kebutuhan Utama Manusia...............................................................2

D. Kriteria dan Standar................................................................................2

E. Penggunaan Air di Industri.....................................................................3

F. Pemilihan Teknologi...............................................................................3

G. Pengolahan Air........................................................................................4

H. Jenis Pengolahan Air Bersih...................................................................5

I. Water Treatment Plant (Surface Water Supply).....................................5

J. Pengolahan Air Umpan Ketel.................................................................7

K. Pengolahan Air Pendingin.......................................................................8

Daftar Pustaka...................................................................................................10

4

A. Pendahuluan

Air adalah zat yang sangat dibutuhkan oleh manusia maupun hewan dan

tumbuh-tumbuhan. Planet bumi ini hampir 70% luas permukaannya diisi oleh air,

dengan sumber utamanya adalah air laut. Laut dan sumber-sumber air lain di alam

ini merupakan suatu mata rantai yang membentuk siklus yang dikenal sebagai

daur hidrologi (hydrology cycle).

B. Sumber-Sumber Air

Sumber-sumber air yang dapat dimanfaatkan untuk mendukung

kehidupan adalah sebagai berikut:

˗ Air laut

Air laut memiliki kandungan garam-garam yang cukup banyak jenisnya dan

salah satu diantaranya adalah garam NaCl (2,7%)

˗ Air tawar

Air tawar dapat digolongkan menjadi tiga, yaitu :

˗ Air hujan

Air hujan merupakan sumber air yang sangat penting terutama bagi daerah

yang tidak memiliki atau memiliki sedikit sumber air tanah maupun air

permukaan.

˗ Air Permukaan

Air permukaan merupakan air baku utama bagi produksi air minum di kota-

kota besar. Sumber air permukaan dapat berupa sungai, danau, mata air,

waduk, empang, dan air dari saluran irigasi. Kandungan pengotor (impurities)

yang terdapat dalam air permukaan sangat bervariasi, bergantung pada

lingkungannya. Bahan-bahan seperti pestisida, herbisida, dan limbah industri,

banyak terkandung pada air permukaan.

˗ Air Tanah

Air tanah merupakan sumber air yang berbentuk mata air atau sumur. Sumur

dapat berupa sumur dangkal (kedalaman 5-20 meter) atau sumur dalam (deep

well) dengan kedalaman rata-rata 250 meter. Berbeda dengan air permukaan,

5

kandungan bahan pengotor (impurities) yang terdapat dalam air tanah lebih

sedikit dan komposisi air tanah cenderung konstan.

C. Air Kebutuhan Utama Manusia

Bagi manusia, air munum adalah salah satu kebutuhan utama, untuk

kebutuhan: minum, mandi, cuci, dsb. Air minum yang ideal adalah:

˗ jernih

˗ tidak berwarna

˗ tidak berbau

˗ tidak berasa

˗ tidak mengandung kuman dan zat-zat yang berbahaya

Tujuannya adalah untuk mengurai kandungan bahan pencemar di dalam

air terutama senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen, dan senyawa

organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yang terdapat di alam.

D. Kriteria dan Standar

Kriteria dan standar kualitas air didasarkan atas:

˗ Kesehatan : logam dan logam berat, anorganik (nitrit), zat organik

˗ Estetika : bau, rasa, warna

˗ Teknis : the best technology available atau best practical technology

˗ Toksisitas : efek racun

˗ Polusi : mencegah teremisinya pencemar ke lingkungan

˗ Ekonomi : kerugian-kerugian ekonomi

˗ Standar air minum di indonesia : diterapkan untuk sumber air minum (air baku)

dan air minum sehingga tidak akan menimbulkan dampak negatif terhadap

kesehatan manusia:

˗ Standar sumber air minum (air baku) : PP 82/2001

˗ Standar air minum : Keputusan Menkes No. 907/2002

6

E. Penggunaan Air di Industri

Air bagi suatu industri adalah bahan penunjang baik untuk kegiatan

langsungatau tak langsung. Penggunaan air di industri biasanya untuk mendukung

beberapa sistem, antara lain:

˗ Sistem pembangkit uap (boiler)

˗ Sistem pendingin

˗ Sistem pemroses (air proses)

˗ Sistem pemadam kebakaran

˗ Sistem air minum

F. Pemilihan Teknologi

Pemilihan proses yang tepat didahului dengan mengelompokkan

karakteristik kontaminan dalam air limbah dengan menggunakan indikator

parameter yang sudah ditampilkan di tabel di atas. Setelah kontaminan

dikarakterisasikan, diadakan pertimbangan secara detail mengenai aspek ekonomi,

aspek teknis, keamanan, kehandalan, dan kemudahan peoperasian. Pada akhirnya,

teknologi yang dipilih haruslah teknologi yang tepat guna sesuai dengan

karakteristik limbah yang akan diolah. Setelah pertimbangan-pertimbangan detail,

perlu juga dilakukan studi kelayakan atau bahkan percobaan skala laboratorium

yang bertujuan untuk:

˗ Memastikan bahwa teknologi yang dipilih terdiri dari proses-proses yang

sesuai dengan karakteristik limbah yang akan diolah.

˗ Mengembangkan dan mengumpulkan data yang diperlukan untuk menentukan

efisiensi pengolahan yang diharapkan.

˗ Menyediakan informasi teknik dan ekonomi yang diperlukan untuk penerapan

skala sebenarnya.

7

G. Pengolahan Air

Pengolahan air dapat dibagi menjadi 5 (lima) tahap:

1. Pengolahan Awal (Pretreatment)

Tahap pengolahan ini melibatkan proses fisik yang bertujuan untuk

menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dalam aliran air limbah.

Beberapa proses pengolahan yang berlangsung pada tahap ini ialah screen and

grit removal, equalization and storage, serta oil separation.

2. Pengolahan Tahap Pertama (Primary Treatment)

Pada dasarnya, pengolahan tahap pertama ini masih memiliki tujuan yang sama

dengan pengolahan awal. Letak perbedaannya ialah pada proses yang

berlangsung. Proses yang terjadi pada pengolahan tahap pertama ialah

neutralization, chemical addition and coagulation, flotation, sedimentation,

dan filtration.

3. Pengolahan Tahap Kedua (Secondary Treatment)

Pengolahan tahap kedua dirancang untuk menghilangkan zat-zat terlarut dari

air limbah yang tidak dapat dihilangkan dengan proses fisik biasa. Peralatan

pengolahan yang umum digunakan pada pengolahan tahap ini ialah activated

sludge, anaerobic lagoon, tricking filter, aerated lagoon, stabilization basin,

rotating biological contactor, serta anaerobic contactor and filter.

4. Pengolahan Tahap Ketiga (Tertiary Treatment)

Proses-proses yang terlibat dalam pengolahan air limbah tahap ketiga ialah

coagulation and sedimentation, filtration, carbon adsorption, ion exchange,

membrane separation, serta thickening gravity or flotation.

5. Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment)

Lumpur yang terbentuk sebagai hasil keempat tahap pengolahan sebelumnya

kemudian diolah kembali melalui proses digestion or wet combustion, pressure

filtration, vacuum filtration, centrifugation, lagooning or drying bed,

incineration, atau landfill.

8

H. Jenis Pengolahan Air Bersih

Jenis pengolahan air bersih secara umum:

˗ Penjernihan: bertujuan menurunkan kekeruhan, Fe dan Mn

˗ Pelunakan : bertujuan menurunkan kesadahan air

˗ Desinfeksi : bertujuan membunuh bakteri patogen

Jenis proses pengolahan air bersih:

˗ Secara fisika : tidak ada penambahan zat kimia (aditif), contoh:

pengendapan, filtrasi, adsorpsi.

˗ Secara kimiawi : penambahan bahan kimia sehingga terjadi reaksi kimia.

Contoh penyisihan logam berat, pelunakan, netralisasi,

klorinasi, ozonisasi, UV, dsb.

˗ Secara biologi : memanfaatkan aktivitas mikroorganisme. Contoh saringan

pasir lambat.

I. Water Treatment Plant (Surface Water Supply)

1. Konfigurasi penjernihan air:

˗ Koloid dengan kekeruhan tinggi

conditioning → koagulasi + flukolasi → sedimentasi → filtrasi →

distribusi → desinfeksi

˗ Koloid dengan kekeruhan sedang atau rendah:

conditioning → koagulasi + flokulasi → filtrasi → distribusi →

desinfeksi

˗ Koloid dengan kekeruhan rendah:

conditioning → saringan pasir lambat → desinfeksi

˗ Non koloid:

˗ Filtrasi langsung (direct filtration)

˗ Pengendapan langsung (direct sedimentation)

2. Conditioning

˗ Pengaturan pH

˗ Penambahan kekeruhan

˗ Pra-sedimentasi: pengendapan partikel diskrit, misal: pasir

9

3. Koagulasi

˗ Destabilisasi partikel koloid

˗ Pembubuhan bahan kimia: koagulan, misal koagulan, misal : tawas

˗ Dilakukan pengadukan cepat (rapid mixing)

4. Flokulasi

˗ Pembentukan dan pembesaran flok

˗ Dilakukan pengadukan lambat (slow mixing)

5. Sedimentasi

˗ Pengendapan secara gravitasi (ρ partikel > ρ air)

˗ Sedimantasi : pengendapan flok

˗ Pra-sedimentasi : pengendapan settleable particle

˗ Dengan kemiringan : plate settler

6. Filtrasi

˗ Penyaringan dengan menggunakan media berbutir

˗ Penyisihan partikel dengan cara penyaringan untuk ukuran diameter

partikel lebih besar dari ukuran media filter

7. Desinfeksi

˗ Penghilangan mikroorganisme patogen: klorinasi,ozonisasi, sinar ultra

violet, pemanasan, dll

˗ Desinfeksi (klorinasi)

8. Penambahan Fluoride (F)

9. Membran

˗ Menyisihkan partikel-partikel koloidal dan ion-ion terlarut

˗ Selektivitas pemisahan berdasarkan ukuran pori :

˗ Mikrofiltrasi : 0,02 – 10 mm

˗ Ultrafiltrasi : 0,01 – 0,02 mm

˗ Membran dense : 0,0001 – 0,001 mm

˗ Reverse osmosis : £ 0,0001 mm

˗ Membran digunakan dalam proses pengolahan air limbah dengan nilai

recovery tinggi.

10

J. Pengolahan Air Umpan Ketel

Kebutuhan energi dan sistem pemanasan dalam industri umumnya

dipenuhi dengan cara memanfaatkan steam yang dibangkitkan dalam suatu ketel

(boiler). Air yang berasal dari sungai, danau, dan sumur, tidak dapat langsung

digunakan untuk air umpan ketel. Air yang digunakan harus diolah terlebih

dahulu, karena jika tidak, maka masa pakai ketel akan berkurang.

Penggunaan air umpan ketel yang tidak memenuhi persyaratan akan

menimbulkan beberapa masalah, antara lain:

˗ Pembentukan Kerak Ketel

Kerak pada ketel dapat terjadi karena pengendapan (precipitation) langsung

dari zat pengotor pada permukaan perpindahan panas, atau karena

pengendapan zat tersuspensi dalam air yang kemudian, melekat pada logam

dan menjadi keras. Kerak dapat mengakibatkan terjadinya pemanasan-lanjut

setempat (local overheating) dan logam ketel gagal berfungsi (failure).

˗ Korosi pada Ketel

Pengertian korosi secara sederhana adalah perubahan kembali logam menjadi

bentuk bijihnya. Proses korosi sebenarnya merupakan proses elektrokimia yang

rumit dan kompleks. Korosi dapat menimbulkan kerusakan yang luas pada

permukaan logam.

Penyebab utama timbulnya korosi, antara lain:

˗ pH air yang rendah

˗ Gas-gas yang terlarut dalam air seperti : O2, CO2, dan lain-lain

˗ Garam-garam terlarut dan padatan tersuspensi

˗ Pembentukan busa

Pembentukan busa (foaming) adalah peristiwa pembentukan

gelembunggelembung di atas permukaan air dalam drum boiler. Penyebab

timbulnya busa adalah adanya kontaminasi oleh zat-zat organik atau zat-zat

kimia yang ada dalam air ketel tidak terkontrol dengan baik. Busa dapat

mempersempit ruang pelepasan uap-panas (steam-release space) dan dapat

menyebabkan terbawanya air serta kotoran-kotoran bersama-sama uap air.

Kerugian yang dapat ditimbulkan oleh hal ini adalah terjadinya endapan dan

11

korosi pada logam-logam dalam sistem ketel. Untuk mengatasi permasalahan

di atas perlu diterapkan persyaratan terhadap air umpan ketel.

K. Pengolahan Air Pendingin

Air pendingin (cooling water) adalah air yang dilewatkan melalui alat

penukar panas dengan maksud untuk menyerap dan memindahkan panasnya.

Sistem yang dilalui oleh aliran air pendingin disebut sebagai sistem air pendingin

(cooling water system). Sistem air pendingin dibagi dalam dua jenis, yaitu jenis

resirkulasi dan jenis sekalilewat (once-through). Pada jenis resirkulasi, air

pendingin yang telah digunakan, digunakan kembali untuk keperluan yang sama,

sedangkan pada sistem sekali-lewat air yang telah digunakan langsung dibuang.

Jenis resirkulasi dibagi lagi dalam dua jenis, yaitu resirkulasi terbuka dan

resirkulasi tertutup. Pada sistem resirkulasi terbuka sebagian air yang telah

digunakan diuapkan untuk mendinginkan bagian air sisanya. Pada sistem

resirkulasi tertutup, pendinginan kembali tidak dengan cara memanfaatkan panas

laten penguapan, melainkan dengan menggunakan suatu jenis alat penukar panas.

Pada sub-bab berikut, akan dijelaskan mengenai persyaratan air pendingin serta

metoda pengendalian terhadap masalah yang sering timbul pada sistem air

pendingin. Metoda pengendalian tersebut meliputi sistem air pendingin resirkulasi

terbuka, system air pendingin resirkulasi tertutup, dan sistem air pendingin sekali-

lewat.

Air pendingin adalah air yang dilewatkan melalui alat penukar panas

(heat exchanger) dengan maksud untuk menyerap dan memindahkan panasnya.

Masalah yang sering timbul dalam sistem air pendingin adalah:

˗ terjadinya korosi

˗ pembentukan kerak dan deposit

˗ terjadinya fouling akibat aktivitas mikroba

Korosi pada Sistem Air Pendingin Kerugian yang ditimbulkan oleh

korosi pada sistem air pendingin adalah penyumbatan dan kerusakan pada sistem

perpipaan. Kontaminasi produk yang diinginkan karena adanya kebocoran-

kebocoran, dan menurunnya efisiensi perpindahan panas.

12

Pembentukan Kerak dan Deposit pada Sistem Air Pendingin Gangguan

yang ditimbulkan oleh terbentuknya kerak antara lain : penurunan efisiensi

perpindahan panas, naiknya kehilangan tekanan karena naiknya tahanan dalam

Fouling pada Sistem Air Pendingin Menara pendingin (cooling tower) merupakan

bagian dari sistem air pendingin yang memberikan lingkungan yang baik untuk

pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisma. Algae dapat berkembang

dengan baik pada bagian yang cukup mendapat sinar matahari, sedangkan "lendir"

(slime) dapat berkembang pada hampir di seluruh bagian dari sistem air pendingin

ini. Mikroorganisma yang tumbuh dan berkembang tersebut merupakan deposit

(foul) yang dapat mengakibatkan korosi lokal, penyumbatan dan penurunan

efisiensi perpindahan panas. Penggunaan air yang memenuhi persyaratan dapat

mencegah timbulnya masalah-masalah dalam sistem air pendingin. Persyaratan

bagi air yang dipergunakan sebagai air pendingin tidak seketat persyaratan untuk

umpan ketel.

13

DAFTAR PUSTAKA

_____undip.digilib.ac.id

Sugiharto, Dasar-dasar pengolahan air limbah (Jakart: UI Press, 1987).

Indonesia, Departemen Kesehatan RI, Sistem pengawasan kualitas airminum dan

pencemaran air (Jakarta: DEPKES RI, 1980).