Mekanisme Aerasi Semua zat terlarut dalam air akan cenderung
berdifusi melalui laritan sampai komposisi laritan menjadi
homogeny. Kecepatan difusi zat tergantung pada ukuran molekul,
bentuk dari molekul serta gradient konsentrasi dari zat terlarut.
Proses difusi terjadi jika massa bergerak secara spontan dari
daerah berkonsentrasi tinggi ke daerah berkonsentrasi lebih rendah.
Kecepatan difusi akan bertambah jika beda konsentrasi zat yang
berdifusi pada dua area semakin besar. Konsep perpindahan massa
suatu zat dari fase gas ke fase cair atau sebaliknya dapat
dijelaskan oleh dua konsep teori yaitu : 1. Teori Penetrasi Pada
teori ini perpindahan masa udara mengikuti konsep arus Eddys,
cairan yang mengandung konsentrasi gas terlarut lebih tinggi akan
bergerak kea rah cairan yang berkadar gas lebih rendah dan cairan
gas yag berkadar gas lebih rendah akan bergerak sebaliknya. Selama
berkontak dengan udara, cairan yang mengandung kadar gas lebih
rendah akan menyerap gas dari udara kemudian bergerak kea rah
cairan yang berkadar gas lebih rendah. Proses demikian akan terjadi
secara terus menerus sampai kondisi kelarutan gas dalam air menjadi
jenuh, kecepatan distribusi gas dipengaruhi oleh : a. Pengadukan
atau turbulensi b. Kecepatan distribusi masa dalam air c. Kualitas
air d. Luas bidang kontak antara udara dan air e. Suhu air 2. Teori
Film Oksigen yang ada diudara akan bereaksi dengan senyawa ferrous
sehingga berubah menjadi ferric hydrates yang tidak bisa larut,
setelah itu dilanjutkan dengan pengendapan (sedimentasi) dan
penyaringan (filtrasi).
Perpindahan zat-zat dari udara ke air atau dari air ke udara
terjadi pada permukaan batas udara dan air. Perpindahan ini
dipengaruhi oleh luas permukaan kontak antara udara dan air. Untuk
memprluas bidang kontak antara udara dan air dapat dilakukan dengan
menginjeksi udara ke dalam air. Cara yang lain adalah dengan
memaksa air untuk terdorong keatas permukaan, sehingga dapat
terjadi kontak udara dan air, dengan bidang kontak yang lebih luas.
Pergerakan gas ke dalam air (liquid) lebih jauh dikenal dengan
teori dua lapisan (Lewis dan Whitman, 1924). Menurut teori ini
permukaan air tersusun oleh dua lapisan yang berbeda, sisi gas dan
sisi cair, sehingga terbentuklah penghalang menuju sisi terdalam.
Jika suatu dengan konsentrasi gas lebih besar daripada konsentrasi
air (liquid) maka akan terjadi pergerakan gas masuk ke permukaan
liquid, masuk ke sisi gas, masuk ke sisi liquid dan akan terus
masuk ke dalam sisi terdalam, dan ini dinamakan proses absorpsi.
Sedangkan proses desorpsi akan terjadi jika konsentrasi liquid
lebih besar daripada konsentrasi gas. Proses aerasi merupakan
proses melarutnya gas dalam air (liquid), dimana pergerakan gas
dalam air meliputi : i. ii. iii. iv. Percampuran secara mekanik
Aliran konveksi (memanfaatkan adanya perbedaan temperature) Aliran
kerapatan Aliran difusi
Larutan dalam keadaan tidak seragam konsentrasinya akan
cenderung menjadi seragam secara spontan melalui proses difusi.
Zat-zat penyusun akan berpindah dari bagian yang mempunyai
konsentrasi lebih tinggi ke bagian lain dengan konsentrasi yang
lebih rendah. Hukum Ficks I menggambarkan proses difusi secara
matematis sebagai berikut : JA = DAB Dengan : D = f (T, p, C)
Tanda negative (-) memberikan arti, difusi berlangsung dari
daerah dengan konsentrasi yang lebih tinggi ke daerah dengan
konsentrasi yang lebih rendah. Difusivitas dipengaruhi oleh
karakteristik zat penyusun dan lingkungannya, yaitu temperature,
tekanan, konsentrasi dan lain-lain. Jumlah oksigen yang berdifusi
ke dalam air ditentukan oleh luas permukaan, difusivitas dan
gradient konsentrasi. Eckenfelder, memberikan hubungan : dC / dt =
KL (CS C)
bentuk yang lebih umum adalah : dC / dt = KLa (CS C) dimana : dC
/ dt CS C KLa = tingkat perubahan seketika konsentrasi gas dalam
air = konsentrasi jenuh gas (kg/m3) = konsentrasi gas dalam larutan
(kg/m3) = koefisisen perpindahan oksigen terlarut (s-1)
KLa adalah kemiringan garis regresi yang menghubungkan
konsentrasi oksigen terhadap waktu. Dengan demikian kemiringan
garis memberikan petunjuk mengenai kinerja aerator pada pengujian
aerasi. KLa = In Dengan KL = Dan a = Dimana : KL = koefisisen
perpindahan gas
a t CS Ct C0 Qa H Da Va VL
= luas efektif untuk perpindahan gas = waktu kontak =
konsentrasi gas jenuh = konsentrasi gas (keluaran) = konsentrasi
gas (masukan) = debit udara = ketinggian tangki aerasi = diameter
udara = kecepatan gelembung udara = volume air
Luas efektif (a) mewakili total luas permukaan dalam aerasi
dengan adanya sejumlah butiran-butiran air atau gelembung-gelembung
gas pada waktu tertentu. Luas efektif merupakan fungsi dari
karakterstik aerasi. System pengolahan air yang optimum selalu
disertai besarnya luas permukaan untuk transfer gas per unit
volume, inilah yang dinamakan luas efektif dalam proses aerasi.
Koefisien perpindahangas (KL), dan luas efektif (a) diperhitungkan
dalam satu konstanta yaitu KLa. Untuk menghitungkan nilai KLa,
dipergunakan data konsentrasi oksigen terlarut antara 10%-70%.
Nilai KLa dipengaruhi oleh karakteristik fisik dan kimia dari
system aerasi, yaitu : 1. Temperature Temperatur air dapat
mempengaruhi laju perpindahan oksigen. Chessness dan Stephens, 1971
mendapatkan bahwa KLa akan meningkat dengan 1,56 % untuk setiap
kanaikan temperature 1o. hubungan temperature dengan KLa adalah :
(KLa)20 = KLa.1,204 20-T
Kadar saturasi oksigen terlarut (DO) dalam air pada berbagai
temperature Temperature 0C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23 24 Konsentrasi Saturasi Temperature 0C mg/l
14,60 14,19 13,81 13,44 13,09 12,75 12,43 12,12 11,83 11,55 11,27
11,01 10,76 10,52 10,29 10,07 9,85 9,45 9,26 9,07 8,90 8,72 8,56
8,40 8,24 Konsentrasi Saturasi mg/l 8,09 7,95 7,81 7,67 7,54 7,41
7,28 7,16 7,05 6,93 6,82 6,71 6,61 6,51 6,41 6,31 6,22 6,13 6,04
5,95 5,86 5,78 5,70 5,62 5,54
2.
