Upload
annyzar-maulana-bachtiar
View
69
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
yes
Citation preview
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).