LABORATORIUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI

SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2013/2014

MODUL : Sedimentasi

DOSEN PEMBIMBING : Ir. Emma Hermawati, MT.

Oleh :

Kelompok : V (lima)

Nama : 1. Izal Permana R 111411015

2. Khoirul Nurasiah H 111411016

3. Leti Nurlatifah 111411017

4. Lidya Lorenta S 111411018

Kelas : 3A

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2013

Praktikum : 25 September 2013Penyerahan Laporan : 02 Oktober 2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan salah satu bahan pokok, yang mutlak di butuhkan oleh manusia

sepanjang masa, baik langsung maupun tidak langsung.

Apabila tidak diperhatikan maka air dari sumber, seperti air permukaan dan air tanah

ataupun air hujan mungkin dapat mengganggu kesehatan manusia. Untuk mencegah

timbulnya gangguan ataupun penyakit yang disebabkan melalui air, maka air yang

dipergunakan terutama untuk diminum harus mengalami proses penjernihan air agar

memenuhi syarat- syarat kesehatan.

Kualitas air baku untuk air minum semakin memburuk dengan masih kurangnya

perhatian yang serius terhadap pengelolaan air limbah. Air limbah dari rumah tangga dan

industri, kawasan perdagangan, dan sebagainya hampir semuanya dibuang langsung ke

badan-badan air tanpa pengolahan. Akibatnya, terjadi penurunan kualitas air permukaan dan

air tanah, yang pada akhirnya menurunkan kualitas air baku untuk air minum.

Seperti yang telah kita lihat diatas sumber air yang semakin lama semakin memburuk

dapat kita antisipasi dengan salah satu alternatif mendapatkan air bersih adalah dari sumur

atau sungai yang tidak tersemar bahan-bahan kimia, yaitu dengan membuat penjernihan air

secara sederhana yang memanfaatkan sumberdaya di sekitar kita.  

Sedimentasi merupakan salah satu contoh upaya penjernihan air untuk meningkatkan

kualitas dari sumber air tersebut, sedimentasi ini merupakan suatu proses pengendapan

material yang ditransport oleh media air, angin, es, atau gletser di suatu cekungan. Delta

yang terdapat di mulut-mulut sungai adalah hasil dan proses pengendapan material-material

yang diangkut oleh air sungai, sedangkan bukit pasir (sand dunes) yang terdapat di gurun

dan di tepi pantai adalah pengendapan dari material-material yang diangkut oleh angin.

1.2 Tujuan

a. Menentukan efisiensi proses sedimentasi dengan tawas sebagai koagulannya

b. Menentukan hubungan antara waktu pengendapan dengan efisiensi

prosessedimentasi

c. Menentukan waktu pengendapan optimum pada proses sedimentasi

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Sedimentasi adalah salah satu metoda pengolahan air limbah secara fisik atau

pengolahan awal (primary treatment) yang dilakukan sebelum dilakukan pengolahan lanjutan

(secondary treatment). Tujuan dari proses pengolahan secara fisik adalah untuk memilahkan

padatan-padatan tersuspensi dalam air limbah.

2.1. Prinsip Sedimentasi

Prinsip kerja dari sedimentasi pengolahan air limbah adalah memisahkan padatan

tersuspensi dalam limbah cair dengan bantuan gaya gravitasi, semakin besar laju alir

limbah masuk maka semakin sulit mengendap dan semakin ringan padatan tersuspensi

dalam limbah maka sulit diendapkan.

Umumnya proses Sedimentasi dilakukan setelah proses Koagulasi dan Flokulasi

dimana tujuannya adalah untuk memperbesar partikel padatan sehingga menjadi lebih

berat dan dapat tenggelam dalam waktu lebih singkat.

Sedimentasi bisa dilakukan pada awal maupun pada akhir dari unit sistim

pengolahan. Jika kekeruhan dari influent tinggi, sebaiknya dilakukan proses

sedimentasi awal (primary sedimentation) didahului dengan koagulasi dan flokulasi,

dengan demikian akan mengurangi beban pada treatment berikutnya. Sedangkan

secondary sedimentation yang terletak pada akhir treatment gunanya untuk

memisahkan dan mengumpulkan lumpur dari proses sebelumnya (activated sludge,

OD, dsb) dimana lumpur yang terkumpul tersebut dipompakan keunit pengolahan

lumpur tersendiri.

2.2. Proses Sedimentasi

Ketut Sumada (2012) mengemukakan bahwa proses sedimentasi partikel dapat

diklasifikasikan menjadi empat peristiwa yaitu :

1) Partikel Diskrit, sedimentasi partikel terjadi pada konsentrasi padatan rendah

dimana partikel mengendap secara individu serta tidak terjadi interaksi dengan

partikel yang lainnya. Peristiwa ini terjadi pada pemisahan partikel pasir pada

air limbah.

2) Partikel Flokulan, sedimentasi partikel dimana partikel mengalami interaksi

dengan partikel lainnya, pada peristiwa interaksi terjadi penggabungan antar

partikel yang mempercepat kecepatan sedimentasi. Peristiwa ini terjadi pada

pemisahan partikel yang telah mengalami proses koagulasi/flokulasi.

3) Partikel Hindered, sedimentasi partikel terjadi karena partikel berinteraksi

dengan partikel lainnya pada posisi yang sama, dan partikel mengendap

terhambat oleh pertikel yang berada disekelilingnya dan tampaknya terjadi

pengendapan secara massal. Persitiwa ini dapat terjadi pada konsentrasi

padatan yang cukup tinggi. Peristiwa ini seperti terjadi pada pemisahan

mikroba (activated sludge) pada pengolahan air limbah secara biologi.

4) Partikel kompresi, sedimentasi partikel terjadi karena partikel mengalami

penekanan oleh partikel yang berada diatasnya, peristiwa ini terjadi pada

konsentrasi padatan yang sangat tinggi. Peristiwa ini terjadi pada pemisahan

mikroba (activated sludge) pada pengolahan air limbah secara biologi.

Proses sedimentasi dapat dilakukan dengan tiga macam cara, yaitu :

1) Cara Batch

Cara ini cocok dilakukan untuk skala laboratorium, karena

sedimentasi  batch paling mudah dilakukan, pengamatan penurunan ketinggian

mudah. Mekanisme sedimentasi batch pada suatu silinder / tabung bisa dilihat

pada gambar berikut :

Gambar 2.1 Mekanisme Sedimentasi Batch

Sumber : http://tentangteknikkimia.wordpress.com

Keterangan :

A = cairan bening

B = zona konsentrasi seragam

C = zona ukuran butir tidak seragam

D = zona partikel padat terendapkan

 Gambar di atas menunjukkan slurry awal yang memiliki konsentrasi

seragam dengan partikel padatan yang seragam di dalam tabung (zona B).

Partikel mulai mengendap dan diasumsikan mencapai kecepatan maksimum

dengan cepat. Zona D yang terbentuk terdiri dari partikel lebih berat sehingga

lebih cepat mengendap. Pada zona transisi, fluida mengalir ke atas karena

tekanan dari zona D. Zona C adalah daerah dengan distribusi ukuran yang

berbeda-beda dan konsentrasi tidak seragam. Zona B adalah daerah

konsentrasi seragam, dengan komsentrasi dan distribusi sama dengan keadaan

awal. Di atas zona B, adalah zona A yang merupakan cairan bening.

Selama sedimentasi berlangsung, tinggi masing-masing zona berubah

(gambar 2 b, c, d). Zona A dan D bertambah, sedang zona B berkurang.

Akhirnya zona B, C dan transisi hilang, semua padatan berada di zona D.  Saat

ini disebut critical settling point, yaitu saat terbentuknya batas tunggal antara

cairan bening dan endapan (Foust, 1980).

2) Cara Semi-Batch

Pada sedimentasi semi-batch , hanya ada cairan keluar saja, atau cairan

masuk saja. Jadi, kemungkinan yang ada bisa berupa slurry yang masuk atau

beningan yang keluar. Mekanisme sedimentasi semi-batch  bisa dilihat pada

gambar berikut :

Gambar 2.2 Mekanisme Sedimentasi Semi-Batch

Sumber : http://tentangteknikkimia.wordpress.com

Keterangan :

A = cairan bening

B = zona konsentrasi seragam

C = zona ukuran butir tidak seragam

D = zona partikel padat terendapkan

3) Cara Kontinyu

Pada cara ini, ada cairan slurry yang masuk dan beningan yang

dikeluarkan secara kontinyu. Saat steady state, ketinggian tiap zona akan

konstan. Mekanisme sedimentasi kontinyu bisa dilihat pada gambar berikut :

Gambar 2.3 Mekanisme Sedimentasi Kontinyu

Sumber : http://tentangteknikkimia.wordpress.com

Keterangan :

A = cairan bening

B = zona konsentrasi seragam

C = zona ukuran butir tidak seragam

D = zona partikel padat terendapkan

Kecepatan sedimentasi didefinisikan sebagai laju pengurangan atau

penurunan ketinggian daerah batas antara slurry (endapan) dan supernatant

(beningan) pada suhu seragam untuk mencegah pergeseran fluida karena

konveksi.

Klasifikasi sedimentasi didasarkan pada konsentrasi partikel dan kemampuan

partikel untuk berinteraksi. Klasifikasi ini dapat dibagi dalam empat tipe yaitu :

1) Settling tipe I : pengendapan partikel disekret, partikel mengendap secara

individual dan tidak ada interaksi antar partikel.

2) Settling tipe II : pengendapan partikel flokulan, terjadi interaksi antar partikel

sehingga ukuran meningkat dan kecepatan pengendapan bertambah.

3) Settling tipe III : pengendapan pada lumpur biologi, dimana gaya antar-

partikel saling menahan partikel lainnya untuk mengengendap.

4) Settling tipe IV : terjadi pemampatan partikel yang telah mengendap yang

terjadi karena berat partikel

Gambar 2.4 Empat tipe sedimentasi

Sumber : http://bhupalaka.files.wordpress.com

2.3. Bak Sedimentasi

Menurut soeparman & suparmin dalam bukunya Pembuangan Tinja dan Limbah

Cair (halaman 113, 2001), pada proses sedimentasi limbah cair mengalir kedalam

tangki ataupun bak pengendap dengan kecepatan alitan sekitar 0,9 cm/s sehingga

padatan akan mengendap di dasar tangki secara gravitasi. Bak sedimentasi atau clarifier

dapat berbentuk persegi maupun lingkaran dan umumnya dirancang untuk waktu

penahanan selama 1,5-2,5 jam dengan aliran limbah sebesar 24-32 m/hari dengan

kedalaman minimum bak sebesar 2-3 meter. Rancangan clarifier yang umum digunakan

adalah jenis bak pengendap dengan aliran horizontal, tangki pengendapan dengan aliran

radial, maupun bak sedimentasi dengan aliran vertical. Di bagian dasar bak pengendap

ini akan dihasilkan lumpur proses sedimentasi yang kemudian dikumpulkan dengan

menggunakan lengan pengumpul yang digerakkan dengan mesin (rotating scrappers)

atau secara gravitasi yang dibuat dengan cara membuat kemiringan kea rah pusat dasar

tangki (kemiringan yang digunakan 1,7 : 1).

Gambar 2.5 (a) tangki sedimentasi bentuk persegi dengan aliran horizontal (b) tangki

sedimentasi bentuk persegi dengan aliran radial.

Sumber : Soeparman & Suparmin (Halaman 114, 2001)

Gambar 2.5 Tangki sedimentasi system aliran naik dengan bak penangkap lumpur

Sumber : Soeparman & Suparmin (Halaman 114, 2001)

2.4. Air Sungai (Air Permukaan)

Hefni Effendi (halaman 43, 2012) mengemukakan bahawa air sungai merupakan

air permukaan yang berasal dari air tawar, yang tidak mengalami infiltrasi kebawah

tanah. Sekitar 69% air yang masuk ke sungai berasal dari air hujan, pencairan es/salju,

dan sisanya berasal dari air tanah. Sedimen penyusun dasar sungai memiliki ukuran

yang bervariasi. Perbedaan jenis sedimen dasar ini mempengaruhi karakteristik air

sungai, pergerakan air, dan porositas dasar sungai.

Sumber : Nusa Idaman Said dan Ruliasih, Halaman 291, 2008

Parameter fisik air sungai dan ion-ion yang terdapat dalam air umumnya adalah

sebagai berikut :

Table 2.1 Karakteristik Air Sungai

Sumber : Nusa Idaman Said dan Ruliasih, Halaman 286, 2008

Table 2.2 Ion-Ion yang Terdapat dalam Air

BAB III

Air sampel sungai Sarjadi Tawas

PENGADUKAN

Air baku

KOAGULASI-FLOKULASI

Air baku Tawas

SEDIMENTASI

Mengukurnilai kekeruhan (NTU)

Mengambil sampel setiap 3 menit sekali

Menentukan waktu pengendapan optimum

Mengukur nilaikekeruhan awal (NTU)

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

Alat

1. Tangki penampung air

2. Tangki koagulasi + pengaduk

3. Tangki flokulasi + pengaduk

4. Bak sedimentasi

Bahan

1. Air sungai Sarijadi

2. Tawas

3.2 Membuat Larutan Baku (Air Baku)

3.3 Proses Sedimentasi

BAB IV

PENGOLAHAN DATA

rumus perhitungan efisiensi dapat dituliskan sebagai berikut :

Efisiensi Penjernihan :∈ J=X0−X ef

X0

× 100 %

4.1 Data Pengamatan

Volume air umpan = 80 liter

Berat bentonit = 80 gram

Kekeruhan awal = 86,47 NTU

pH awal = 5,4

Bahan Banyak Kekeruhan (NTU)

Konsentrasi TDS (ppm)

DHL (mS)

pH

koagulan (tawas) 80 gram 65,18 375 0,549 4,3flokulan

(aquaclear) 0,1 %20 ml 68,53 451 0,674 4,56

No. Waktu (menit)

Kekeruhan (NTU)

Konsentrasi TDS (ppm)

DHL (mS)

pH Volume Filtrat (liter)

1 0 23,06 475 0,716 4,56 02 5 18,53 473 0,705 4,38 3,23 10 13,97 461 0,695 4,3 3,84 15 16,89 471 0,704 4,2 4,85 20 11,33 458 0,687 3,97 46 25 11,37 464 0,690 3,9 47 30 5,96 473 0,709 3,81 4

4.2 Pengolahan Data

Perhitungan Efisiensi Sedimentasi

Volume Filtrat (liter) Waktu (menit) Q (l/menit)3,2 5 0,643,8 10 0,384,8 15 0,324 20 0,24 25 0,164 30 0,13

Kekeruhan akhir kekeruhan awal efisiensi Q (laju alir)23,06 86,4 73,31 0,6418,53 23,06 19,64 0,3813,97 18,53 24,61 0,3211,33 16,89 32,92 0,211,37 11,33 -0,35 0,16

-20.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.000

0.10.20.30.40.50.60.7

f(x) = 0.00603055972184926 x + 0.158926413791754R² = 0.742956581954438

q vs n

q vs nLinear (q vs n)

efisiensi

Laju

alir

5.2 Kesimpulan

Efisiensi pengendapan yang didapat adalah %.

Semakin lama waktu pengendapan maka semakin turun nilai kekeruhannya dengan

syarat tidak terjadi pengadukan atau pengadukannya konstan.

Waktu pengendapan optimum yang didapat adalah menit.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2010. Satuan Operasi, Sedimentasi. Diakses pada situs

bhupalaka.files.wordpress.com/2010/12/ sedimentasi .pdf , pada tanggal 16 November

2012.

Anonim. 2011. “Sedimentasi”. Diakses pada situs

http://tentangteknikkimia.wordpress.com/2011/12/17/sedimentasi/, pada 16 November

2012.

Effendi, Hefni. 2012. Telaah Kualitas Air. Yogyakarta : Penerbit Kanisius.

H.M. Soeparman, Suparmin. 2001. Pembuangan Tinja dan Limbah Cair. Jakarta : EGC

(Penerbit Buku Kedokteran)

Krisna. 2012. Sedimentasi/Pengendapan pada Pengolahan Air Limbah. Diakses pada situs

http://industri17krisna.blog.mercubuana.ac.id/author/krisna/, pada tanggal 16

November 2012.

Said, Nusa Idaman Dan Ruliasih. 2008. Teknologi Pengolahan Air Minum. Jakarta : Badan

Pengkajian Dan Penerapan Teknologi.

Sumada, Ketut. 2012. Pengolahan Limbah Secara Fisik. Diakses pada situs

http://ketutsumada.blogspot.com/2012/03/pengolahan-air-limbah-secara-fisik.html,

pada tanggal 16 November 2012.