Presented by :Nirmala SariLaila KusmiatiArbhy InderaRidho FahroziFebby Pratama

METODA PRAKTIS PENGHILANGAN BESI DAN MANGAN DI DALAM AIR MINUM

Oleh : Nusa Idaman SaidAir Baku Berupa Air Tanah Daerah Dadahup-kuala

Kapuas Kalteng

KELOMPOK 4REKAYASA LINGKUNGAN

PENDAHULUANAir tanah merupakan sebagian air hujan yang mencapai permukaan bumi dan menyerap ke dalam lapisan tanah dan menjadi air tanah. Sebelum mencapai lapisan tempat air tanah, air hujan akan menembus beberapa lapisan tanah dan menyebabkan terjadinya kesadahan pada air. Kesadahan pada air ini akan menyebabkan air mengandung zat-zat mineral dalam konsentrasi. Zat-zat mineral tersebut antara lain kalsium, magnesium, dan logam berat seperti besi dan mangan.

Kandungan Fe yang tinggi dapat mempengaruhi kesehatan ginjal sedangkan kandungan Mn yang tinggi akan meyebabkan air berwarna coklat kehitaman. Oleh sebab itu, perlu sebuah proses pengolahan yang sederhana untuk menghilangkan kadar Fe dan Mn.

Besi dan ManganKadar yang diperbolehkan max: Besi : 0,3 mg/lMangan : 0,05 mg/l Sumber (standar US EPA)

1. Keberadaan Besi dalam air minumpada tingkat konsentrasi mg/l tidak memberi pengaruh yang buruk pada kesehatan, tetapi dalam kadar yang besar dapat menyebabkan air menjadi berwarna coklat kemerahan, serta rasa dan timbul kerak yang menempel pada sistem perpipaan.

2. Keberadaan Mangan dalam air minumdapat menggangu kesehatan dan juga dapat menimbulkan bau dan rasa yang tidak sedap serta air yang berwarna hitam (black water).

Beberapa cara oksidasi besi atau mangan di dalam industri pengolahan air minum:

1. Proses aerasi-filtrasiterdiri dari aerator, bak pengendap, serta filter atau penyaring.

2. Proses khlorinasi-filtrasiterdiri dari sistem injeksi (pembubuhan) bahan kimia dan beberapa unit filter.

3. Proses oksidasi kalium permangant-filtrasi denngan mangan zeolit (manganese greensand)sama dengan khlorinasi-filtrasi yang berbeda bahan kimia yang digunakan dan media filternya.

Proses Aerasi-Filtrasi

Terdiri dari aerator, bak pengendap serta filter atau penyaring.

Kelemahan dari proses aerasi-filtrasi adalah besarnya biaya awal untuk pembuatan unit peralatan. Disamping itu mangan lebih besar 1 mg/l maka reaksi oksidasi yang lebih lama atau kadang memerlukan tambahan bahan kimia untuk mempercepat proses oksidasi mangan tersebut sampai tingkat konsentrasi yang diharapkan.

Sesuai dengan reaksi, maka untuk mengoksidasi setiap 1 mg/l zat besi dibutuhkan 0,14 mg/l oksigen dan setiap 1 mg/l mangan dibutuhkan 0,29 mg/l

Proses Aerasi-Filtrasi

Aerator mengontakkan oksigen dari udara dengan air agar zat besi/mangan brx membentuk senywa Fe valensi 3/ serta mangan oksida yang tidak larut.Umumnya dipengaruh pH air, semakin tinggi pH maka kecepatan oksidasi semakin cepat. Kadang-kadang perlu waktu tinggal sampai beberapa jam setelah proses aerasi tergantung karakteristik air baku.

1

Air baku yang berasal dari air tanah didaerah kuala kapuas mempunyai kadar Fe 10,0 ppm setelah melewati proses aerasi selaa 60 menit konsentrasi berkurang menjadi 7,5 ppm.Data pengaruh pH terhadap oksidasi besi dengan udara dapat dilihat pada tabel disamping.

Proses Aerasi-Filtrasi1

Aerator baki terdiri dari 4-8 tray dengan susunan vertikal maupun piramida. Tray dapat terbuat dari semen sabes, PVC, logam maupun kayu. Tray dapat diisi kerikil kasar, atau batu apung atau arang sebagai katalisator dan mempercepat proses penggumpalan besi dalam air.

Proses Aerasi-Filtrasi1

Pada dasarnya aerator ini terdiri atas 4-6 step dengan ketinggian tiap step 30cm dengan kecepatan 0,01m3/detik per m2. aertor jenis ini membutuhkan tempat yang lebih besar namun total kehilangan tekanan lebih rendah dan keuntungan lain tidak memerlukan pemeliharaan.

Proses Aerasi-Filtrasi1

Aerasi tangga meluncur penangkapan udara terjadi pada saat air terjun dari lempengan-lepengan trap yang membawanya masuk kedalam air yang dikumpulkan kelempengan dibawahnya. Total ketinggian jatuh 1,5 m yang dibagi dalam 3-5 step. Kapasitas peralatan ini antara 0,005-0,5 m3/detik per m2.

Proses Aerasi-Filtrasi1

Terdiri atas nozzle penyemprotan statis dihubungkan dengan kisi lempengan yang mana air disemprotkan ke udara di sekililing pada kecepatan 5-7 m/detik. Aliran pada spray aerator dari arah bawah melalui pipa yang panjangnya kurang lebih 25 cm dan diameter 15-30 mm.piringan melingkar ditempatkan beberapa cm di setiap ujung pipa, sehingga dapat terbentuk selaput air tipis yang melingkar yang selanjutnya menyebar menjadi percikan air yang halus.

Proses Aerasi-Filtrasi1

Jumlah udara yang dibutuhkan untuk bubble aerator ini tidak banyak, yaitu sekitar 0,3-0,5 m3 udara per m3 air. Udara dialirkan melalui perpipaan yang diletakkan pada dasar bak.

Proses Aerasi-Filtrasi1

Proses dapat dilengkapi dengan filter Cartridge yang dapat menghilangkan padatan tersuspensi dengan ukuran lebih besar 5 mikron. Air olahan sudah sangat jernih tetapi dapat dialirkan ke strilisator ultra violet untuk membunuh violet sehingga air olahan dapat diminum langsung.

Pada saat air dipompakan ke bak bak penampung, terjadi proses oksidasi sehingga menghasilkan senyawa ferrihidroksida atau mangan oksida berupa gumpalan yang sangat halus dan tidak larut.

Proses Aerasi-Filtrasi1

Untuk proses penyaringan, unit filter yang digunakan adalah filter PVC, diameter 12 inch dan tinggi 120 cm. Media yang digunakan adalah pasir silika, mangan zeolit (mangenese greensand, dan karbon aktif).Skema multimedia filter dapat dilihat pada gambar disamping.

Proses Aerasi-Filtrasi1

Pasir Mangan zeolit

Karbon aktif

Media Filter

Proses Aerasi-Filtrasi2

Proses Khlorinasi- Filtrasi

Terdiri dari sistem pembubuhan (injeksi) bahan kimia dan beberapa unit filter.

Bahan kimia yang digunakan adalah gas khlorine dan ion hipoklorit yang merupakan oksidator yang kuat sehingga meskipun pada kondisi pH rendah dan oksigen terlarut sedikit, dapat mengoksidasi dengan cepat.

Berdasarkan reaksi, maka untuk mengoksidasi setiap 1 mg/l zat besi dibutuhkan 0,64mg/l khlorine dan setiap 1 mg/l mangan dibutuhkan 1,29/l khlorine.

Air sumur dipompa sambil diinjeksi dengan larutan sodium hipoklorit untuk mengoksidasi zat besi/mangan dalam air. Selanjutnya dialirkan ke static mixer agar tercampur sempurna. Kemudian dialirkan ke tangki reaktor agar mempunyai waktu yang cukup untuk oksidasi. Dialirkan ke saringan pasir cepat bertekanan untuk menyaring oksida besi/oksida mangan yang terbentuk dalam tangki reaktor. Kemudian dialirkan ke filter mangan zeolit yang berfungsi untuk menyaring Fe/Mn yang belum sempat dipisahkan. Air hasil olahan selanjutnya masuk ke bak penampung air bersih.

Proses Khlorinasi-Filtrasi2

Proses Khlorinasi- Filtrasispesifikasi Alat

Pompa Air BakuType : jet pumpPower : 250 WattPressure : 4 Bars (max)Total Head : 40 mJumlah :1 unit

Pompa DosingType : Chemtech 100/030Tekanan : 7 BarsKapasitas : 4,7 lt/hourDiaphragm : HypalonJumlah : 1 Unit

Tangki Bahan KimiaVolume : 25 literUkuran : 50 cm x 25 cm x 10 cmMaterial : Fiberglass Reinforched Plastic (FRP)Jumlah :1 unit

Tangki ReaktorKapasitas : 0,5-1 m3/jamUkuran : 63 cm x 120 cm, dilengkapi

penyangggaMaterial : Fiberglass Reinforched Plastic (FRP)Inlet/ Outlet : 1”Tekanan Operasi : 4 barJumlah : 1 Unit

Saringan Pasir Cepat (Sand Filter)Tekanan : 3 barsCapacity : 1,4-1,8 m3/jamUkuran : 12 inchi x 120 cmMaterial : FRPPipa inlet/outlet : ¾ inchSystem : semi automatic

backwashMedia filter : mangan zeolitMedia penahan : GravelNumber : 1 unit

Filter Mangan ZeolitTekanan : 3 barsCapacity : 1,4-1,8 m3/jamUkuran : 12 inchi x 120 cmMaterial : FRPPipa inlet/outlet : ¾ inchSystem : semi automatic

backwashMedia filter : mangan zeolitMedia penahan : GravelNumber : 1 unit

Proses Khlorinasi-Filtrasi2

Perbedaan dengan proses skala besar adalah pada sistem injeksi senyawa klorin. Untuk skala yang besar injeksi klorin/larutan kaporit dengan menggunakan pompa dosing, sedangkan pada skala rumah tangga dengan sistem injeksi sederhana menggunakan klorin tablet.

Pengoperasian filter secara sederhana . Beberapa contoh filter mangan zeolit dan karbon aktif yang dilengkapi injektor klhorine dapat dilihat pada gambar disamping.

Proses Khlorinasi-Filtrasi2

Gambar pompa dosing

Klorin tablet

Proses Khlorinasi-Filtrasi2

Proses Kalium Permangganat- Filtrasi dengan Manganese Greensand (Mangan Zeolit)

Peralatan yang digunakan sama dengan peralatan khlorinasi-filtrasi yang berbeda adalah bahan kimia oksidato yang digunakan yakni kalium permanganat dan media filter yakni manganese greensand (mangan zeolit).

Secara stokhiometri untuk mengoksidai 1 mg/l besi diperlukan 0,94 mg/l kalium permanganat dan untuk 1 mg/l mangan diperlukan 1,92 mg/l kalium permanganat. Tetapi pada prakteknya kebutuhan kalium pemangant lebih sedikit disebabkan karena terbentuknya mangan oksida yang berlebihan yang dapat berfungsi sebagai oksidator dan reaksi berlanjut.

Pilot Plant Proses Kalium Permanganat-Filtrasi dengan Mangan Zeolit

kapasitas 30 m3 perharibesi 10 mg/l→ 0,14 mg/lmangan 2,94 mg/l → 0,02 mg/lpH 4 → 6,5

Proses Kalium Permanganat-Filtrasi dengan Mangan ZeolitDeskripsi Proses

• Air tanah dipompa ke tangki pencampur sambil diinjeksikan soda ash. •Lalu dialirkan ke bak clarifier /pengendap. Dan penambahan soda dan kontak dengan O2 dari udara. Air limpasan dari bak pengendap lalu dialirkan ke bak penampung air baku . •Kemudian dipompa ke tangki reaktor. Sambil diinjeksikan larutan kalium permanganat dengan menggunakan pompa dosing, agar zat besi/mangan yang belum teroksidasi dengan O2 dari udara•Air dialirkan ke sand filter, ke filter mangan zeolit dan selanjutnya ke filter karbon aktif•Dan akhirnya ditampung ke bak penampung air olahan dan dipompa ke saluran distribusi.

Proses Oksidasi dengan udara, pembubuhan kalium permanganat dan dilanjutkan dengan proses filtrasi. Proses penambhan soda ash (Na2CO3) dilakukan karena air baku yang berasal dari air tanah didaerah Kuala Kapuas mempunyai pH 5,5 sehingga untuk air minum harus dinaikkan menjadi pH 6,5-9,0.Hasil uji coba dapat dilihat pada tabel disamping.

Click icon to add picture

Proses Kalium Permanganat-Filtrasi

3

KESIMPULAN•Kombinasi proses aerasi dan proses penyaringan dengan filter yang berisi pasir silika, mangan zeolit, dan karbon aktif dapat menurunkan mangan besi yang cukup efektif tetapi membutuhkan biaya awal yang lebih besar dan tempat yang lebih besar.•Untuk proses khlorinasi-filtrasi maupun kalium permanganat-filtrasi. Dengan mangan zeolit. Karena pembubuhan bahan kimia berlebihan maka air olahan barbau kaporit yang kurang disenangi masyarakat.•Semenatara jika menggunakan proses kalium permanganat-filtrasi dengan mangan zeolit berlebihan menyebabkan air olahan berwarna merah.

Poses yang dipilih: PROSES KHLORINASI-FILTRASIKARENA :Harga bahan kimia yang digunakan relatif lebih murah, senyawa khlorin selain sebagai oksidator kuat juga sebagai disinfektan kuat.

TERIMA KASIH