Tujuan proses Aerasi adalah mengontakkan semaksimal mungkin permukaan cairan dengan udara guna menaikkan jumlah oksigen yang terlarut di dalam air buangan sehingga berguna bagi kehidupan Agar perpindahan sesuatu zat / komponen dari satu medium ke medium yang lain berlangsung lebih efisien, maka yang terpenting adalah terjadinya turbulensi antara cairan dengan udara, sehingga tidak terjadi interface yang stagnan /diam antara cairan dan udara yang dapat menyebabkan laju perpindahan terhenti. Untuk memperoleh keadaan tersebut terdapat beberapa prinsip dasar alat aerasi yaitu :

1. Aerator Air Terjun umumnya terdiri dari :

a. Aerator Spray

b. Aerator Cascade

c. Aerator Multiple-Tray

2. Sistem Aerasi Difusi Udara

3. Aerator Mekanik

1. Aerator Air Terjun

a. Aaerator spray . Air dipaksa masuk melalui nozzle , seperti pada air mancur.

b. Aerator Cascade .Air disebarkan dengan cara mengalirkan pada lempengan tipis yang disusun seperti tangga atau sekat agar terjadi turbulensi untuk mencampur udara yang terabsorpsi dalam cairan dan agar cairan terangkat ke permukaan sehingga terjadi kontak dengan udara

c. Aerator Multiple Ttray cairan dialirkan ke bagian atas dari beberapa tahap tray yang berisi butiran medium seperti arang batu atau butiran keramik.Air teraerasi saat mengalir melalui medium yang ada pada tray,dan kumudian cairan jatuh dari tray

2. Aerasi Difusi Udara , udara dimasukkan ke ‘dalam cairan yang akan diaerasi dalam bentuk gelembnung-gelembung yang naik melalui cairan tersebut. Ukuran gelembung bervariasi dari yang besar hingga yang halus, tergantung pada alat aerasinya. Alat aerasi yang umum adalah diffuser porous, diffuser non -porous dan diffuser U-tube.

3. Aerator Mekanik dihasilkan dengan cara memecah permukaan air limbah secara mekanik. Dengan timbulnya interface cairan-udara yang besar, maka terjadi perpindahan oksigen dari atmosfir ke dalam air

Pada sistem ini digunakan turbin system hybrid yang melibatkan impeller dan sumber udara. udara yang keluar dan bagian bawah impeler ,dipecah menjadi gelembung yang halus dan merembes keseluruh tangki akibat gerakan pompa pada impeler. Pada pengolahan air limbah proses aerasi diterapkan untuk menghilangkan senyawa organik dan non organic yang volatile, memberikan oksigen untuk proses biologi, dan meningkatkan kandungan oksigen pada air yang diolah

Kejelekan dan aerasi secara mekanik

a. Tidak sesuai untuk air buangan yang banyak

b. Luas yang dibutuhkan lebih besar dibandingkan dengan cam difusi

c. Mudah terjadi aliran pendek ( Short – circulting )

d. Kurang Flexsibel

e. Memerlukan power yang lebih besar

f. Periode aerasi lebih lama

g. Hasil kurang memuaskan

Fakor –faktor yang mempengaruhi aerasi

a. Kedalaman aerator

b. Jumlah deffuser

Waktu aerasi berkisar antar 3 – 18 jam dan tergantung pada :

a. Derajat kemurnian

b. Jumlah oksigen yang diinginkan

c. Kekuatan dari air buangan diukur dengan BOD

Untuk aerasi dengan difusi udara, tekanan udara yang dipakai berkisar antara 3 – 30 psi dan tergantung pada :

a. Kedalaman air buangan

b. Kehilangan air buangan

c. Laju alir yang diinginkan

B. DASAR TEORI :

Aerasi adalah pemambahan oksigen ke dalam air sehingga oksigen terlarut di dalam air semakin tinggi. Pada prinsipnya aersi itu mencampurkan air dengan udara atau bahan lain sehingga air yang beroksigen rendah kontak dengan oksigen atau udara. Aerasi termasuk pengolahan secara fisika, karena lebih mengutamakan unsur mekanisasi dari pada unsur biologi. Aerasi merupakan proses pengolahan dimana air dibuat mengalami kontak erat dengan udara dengan tujuan meningkatkan kandungan oksigen dalam air tersebut. Dengan meningkatnya oksigen zat-zat mudah menguap seperti hiddrogen sulfide dan metana yang mempengaruhi rasa dan bau dapat dihilangkan. Kandungan karbondioksida dalam air akan berkurang. Mineral yang larut seprti besi dan mangan akan teroksidasi mementuk endapan yang dapat dihilangkan dengan sedimentasi dan filtrasi.

Proses aerasi merupakan peristiwa terlarutnya oksigen di dalam air. Efektifitas dari aerasi tergantung dari seberapa luas dari permukaan air yang bersinggungan langsung dengan udara. Fungsi utama aerasi adalah melarutkan oksigen ke dalam air untuk meningkatkan kadar oksigen terlarut dalam air

dan melepaskan kandunngan gas-gas yang terlarut dalam air, serta membantu pengadukan air. Aerasi dapat dipergunakan untuk menghilangkan kandungan gas terlarut, oksidasi besi dan mangan dalam air, mereduksi ammonia dalam air melalui proses nitrifikasi.\

Proses aerasi sangat penting terutama pada pengolahan limbah yang proses pengolahan biologinya memanfaatkan bakteri aerob. Bakteri aerob adalah kelompok bakteri yang mutlak memerlukan oksigen bebas untuk proses metabolismenya. Dengan tersedianya oksigen yang mencukupi selama proses biologi, maka bakteri-bakteri tersebut dapat bekerja dengan optimal. Hal ini akan bermanfaat dalam penurunan konsentrasi zat organik di dalam air limbah. Selain diperlukan untuk proses metabolisme bakteri aerob, kehadiran oksigen juga bermanfaat untuk proses oksidasi senyawa-senyawa kimia di dalam air limbah serta untuk menghilangkan bau. Aerasi dapat dilakukan secara alami, difusi, maupun mekanik.

Aerasi alami merupakan kontak antara air dan udara yang terjadi karena pergerakan air secara alami. Beberapa metode yang cukup populer digunakan untuk meningkatkan aerasi alami antara lain menggunakan cascade aerator, waterfalls, maupun cone tray aerator.

Pada aerasi secara difusi, sejumlah udara dialirkan ke dalam air limbah melalui diffuser. Udara yang masuk ke dalam air limbah nantinya akan berbentuk gelembung-gelembung (bubbles). Gelembung yang terbentuk dapat berupa gelembung halus (fine bubbles) atau kasar (coarse bubbles). Hal ini tergantung dari jenis diffuser yang digunakan.

Aerasi secara mekanik atau dikenal juga dengan istilah mechanical agitation menggunakan proses pengadukan dengan suatu alat sehingga memungkinkan terjadinya kontak antara air dengan udara.

Memantau konsentrasi DO sudah pasti sangat berkaitan dengan aerasi. Aerasi yang dimaksud di sini mencakup suplai oksigen serta metode pelarutan oksigen ke dalam sistem activated sludge (mixing).Mixing dapat dilakukan dengan berbagai cara. Akan tetapi, dalam sistem activated sludge selalu diperlukan aerasi secara mekanik karena laju aliran gas oksigen murni yang masuk ke dalam sistem terlalu lambat sehingga sulit untuk menyeragamkan konsentrasi di dalam tangki.

Sebagai rule of thumb, kebutuhan oksigen dikatakan terpenuhi apabila konsentrasi DO di dalam reaktor biologi mencapai minimal 2 mg/L. Memang hal ini bisa saja berubah, tergantung kondisi limbah masing-masing instalasi. Saat konsentrasi DO berada di bawah nilai optimalnya, indikator pertama adalah munculnya bakteri berbentuk filamen dalam jumlah yang signifikan di dalam tangki aerasi. Komposisi mikroba akan didominasi oleh bakteri jenis ini sehingga mempengaruhi kemampuan lumpur untuk mengendap. Selama lumpur masih dapat dipisahkan dari efluen (di clarifier) maka masalah masih dapat diatasi dengan “membasmi” bakteri filamentous tersebut. Jika konsentrasi DO terus menurun, maka pertumbuhan bakteri filamen akan semakin meningkat lagi. Kondisi lanjutan seperti ini dapat menurunkan efisiensi pengolahan karena efluen akan menjadi keruh. Pada kondisi yang lebih parah, lumpur dapat berubah warna menjadi kehitaman dan akan muncul bau busuk akibat kondisi tangki yang telah berubah menjadi anaerob.

Pengamatan visual merupkan indikator yang baik, akan tetapi akan lebih baik lagi jika pemantauan konsentrasi DO dan kualitas efluen dilakukan sebagai tindakan pencegahan. Perlu diingat, peralatan yang dipakai untuk pemantauan DO tidak bisa diremehkan. Selalu gunakan alat ukur yang terawat dengan baik, bersih, dan rutin dikalibrasi untuk menjamin akurasi pengukuran. Memberi aerasi

semaksimal mungkin memang akan menjamin tersedianya oksigen di dalam tangki. Namun, hal ini akan berdampak besar pada tingginya biaya operasional instalasi.

C. Prosedur Kerja

3.1. Proses aerasi terhadap air kran

Memasukan 10 L air kran ke dalam bak

Mengambil sejumlah airpada wadah (0 menit), mengukur DO sampel tersebut

Memutar keran udara tekan dengan besar tekanan udara 30 mm

Melakukan pengambilan sampel setiap 30 menit (sampai mendapat 8 titik)

Melakukan pengukuran DO

3.2. Proses aerasi terhadap sampel air

Memasukan 10 L air sampel ke dalam bak

Mengambil sejumlah sampel air pada wadah (0 menit), mengukur DO sampel tersebut dan menyimpannya 2 hari

Memutar keran udara tekan dengan besar tekanan udara 30 mm

Melakukan pengambilan sampel setiap 30 menit (sampai mendapat 8 titik)

Melakukan pengukuran DO

3.3. Pengukuran Fe dengan spektrofotometer

sejumlah ml air sampel

Penambahan 3 mL KSCN. HNO3 5 mL ke dalam labu takar

melakukan pengukuran dengan spektrofotometer

E. Perhitungan (terlampir pada laporan selengkapnya)

F. Pembahasan

Pada percobaan ini dilakukan proses aerasi untuk pengolahan air limbah dimana aerasi ini dilakukan untuk menambah jumlah oksigen yang terlarut di dalam air. Telah diketahui bahwa proses oksidasi akan berlangsung jika oksigen yang tersedia cukup sebagai oksidan. Proses oksidasi akan mengubah bentuk Fe2+ terlarut menjadi Fe3+ tersuspensi yang mudah mengendap di dalam air. Reaksi pengikatan oksigen untuk proses oksidasi sebagai berikut:

4 Fe2+ + O2 + 2H2O –> 4 Fe(OH)3 + 8H+

Fe(OH)3 yang terbentuk dari proses aerasi tersebut kemudian mengendap, akan tetapi untuk diendapkannya endapan Fe(OH)3 ini dibutuhkan waktu yang agak lama dikarenakan partikel endapan yang sangat halus sehingga pengendapannya dibutuhkan waktu yang agak lama. Berdasarkan percobaan air didiamkan selama 2 hari, adanya endapan berwarna kuning setelah didiamkan selama 2 hari menunjukan bahwa Fe(OH)3 yang terbentuk ketika proses aerasi telah mengendap. Terendapkannya Fe menjadikan air telah berkurang konsentrasi besinya dikarenakan besinya telah terendapkan. Ketika dianalisis air sampel yang dianalisis adalah air sampel yang berada diatas endapannya dimana seharusnya kadar atau konsentrasi Fe pada air telah berkurang. Untuk menentukan konsentrasi Fe pada air yang telah diendapkan besinya, dilakukan pengukuran konsentrasi pada spektrofotometer. Fe pada air sampel pada percobaan ini langkah pertama yang dilakukan dengan mereaksikan larutan sampel direaksikan dengan larutan KSCN yang merupakan pereaksi warna dan reaksinya dengan larutan besi yang merupakan senyawa kompleks Fe(SCN)3.

Fe3+ + KSCN –> Fe(SCN)3

Selain ditambahkan KSCN larutan standar Fe direaksikan dengan HNO3. HNO3 digunakan untuk membuat suasana asam dimana pada suasana asam ini maka Fe akan bereaksi dengan KSCN membentuk Fe(SCN)3. Sehingga kompleks yang tersebut bersifat sangat stabil dan dapat diukur konsentrasi atau persen transmittannya menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang sekitar 470 nm. Pereaksi ini akan menghasilkan warna yang menyerap dengan kuat sehingga dapat digunakan untuk analisa besi dalam kadar kecil. Pembentukan bentuk molekul dalam menyerap sinar tampak diperlukan bila senyawa yang dianalisis tidak melakukan penyerapan di daerah sinar tampak.

Dari percobaan yang dilakukan aerasi dilakukan dengan laju alir udara yang sama pada tangki air sampel dengan tangki air kran, dimana laju alur yang diberikan adalah sebesar 30…..Laju alir yang diberikan pada kedua tangki sama agar kedua tangki mendapatkan jumlah oksigen yang sama sehingga kedua data yang dihasilkan dapat dibandingkan. Selang yang digunakan untuk mengalirkan udara kedalam air sampel dan air kran diletakan didasar tangki, hal ini dilakukan karena agar seluruh air didalam tangki teraerasi karena bila selang diletakan ditengah atau dipermukaan air pada tangki maka air yang ada didasar tangki tidak akan teraerasi. Dari hasil percobaan didapat pengukuran DO pada air sampel dan air kran dimana dilakukan sampling setiap 30 menit sekali. Dari hasil pengukuran DO pada air sampel maupun pada air kran keduanya menghasilkan kurva yang fluktuatif dimana semakin lama waktu aerasi berlangsung besarnya DO terlihat naik turun, artinya besarnya nilai DO pada proses aerasi tidak memiliki korelasi. Besarnya kebutuhan oksigen dikatakan terpenuhi apabila konsentrasi DO di dalam reaktor biologi mencapai minimal 2 mg/L. Saat konsentrasi DO berada di bawah nilai optimalnya, indikator pertama adalah munculnya bakteri berbentuk filamen dalam jumlah yang signifikan di dalam tangki aerasi. Dari hasil percobaan dari DO kran dengan DO air sampel nilainya diatas 2 mg/L sehingga jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+ dapat terpenuhi. Kurva yang fluktuatif yang didapat dari hasil percobaan dikarenakan proses aerasi yang tidak merata sehingga nilai DO naik turun.

Dari hasil percobaan pengukuran Fe, dari air sampel yang telah diareasi dan didiamkan sebelumnya dan ditambahkan pereaksi, terlihat bahwa semakin lama waktu aerasi konsentrasi Fe semakin menurun. Sedangkan pada percobaan ini blanko yang dibuat adalah berwarna, hal ini menunjukan bahwa dalam aquadest yang digunakan mengandung Fe. Menurut teori semakin lama proses aerasi seharusnya maka Fe akan terendapkan semakin banyak sehingga semakin lama waktu yang

dibutuhkan untuk aerasi maka konsentrasi Fe dalam air seharusnya semakin berkurang. Hal ini dikarenakan semakin lama waktu aerasi maka semakin banyak oksigen yang dimasukan kedalam tangki air sampel sehingga dikarenakan semakin banyak oksigen yang dimasukan maka semakin banyak juga Fe yang terendapkan sehingga kandungan Fe dalam air semakin kecil karena semakin banyak Fe yang terendapkan. Dari data yang didapat, didapatkan konsentrasi Fe terkecil adalah 67 ppm yaitu pada 220 menit. Sehingga dari proses aerasi ini, kandungan Fe dari air sampel dapat diturunkan konsentrasinya hingga 67 ppm selama 220 menit. Konsentrasi terkecil dari pengolahan aerasi ini adalah 67 ppm apabila dibandingkan dengan literatur air limbah PP. No. 81 Tahun 2001 dimana Fe tidak boleh lebih dari 1 ppm sehingga bila diaplikasikan konsentrasi Fe terkecil dari proses ini lebih besar dibanding literatur sehingga dari pengolahan aerasi ini tidak dapat dibuang langsung ke lingkungan