Filtrasi Air

Dr.Ir.Hamzah Lubis,SH.,M.Si
Pengantar
Proses filtrasi bertujuan untuk menahan zat-zat tersuspensi (suspended matter) dalam suatu fluida dengan cara melewatkan fluida tersebut melalui suatu lapisan yang berpori-pori, misalnya :  Pasir, kerikil, anthracite, karbon dan sebagainya. Fluida dapat berupa cairan (zat-zat tersuspensi dalam cairan/slurry) atau gas. Zat-zat tersuspensi dapat berukuran sangat halus atau kasar, kaku atau kenyal, berbentuk bulat atau sangat tidak beraturan. produk yang diinginkan dapat berupa filtrat atau padatan (cake).  Filtrasi juga digunakan setelah proses sedimentasi.

Ukuran media penyaring
Ukuran media penyaring ditentukan dari Unifurmity Coeficien (koefisien keseragaman). Makin kecil harga koefisien ini makin seragam ukuran media penyaring tersebut.

                                                  Uniformity                  d6o
Uniformity coeficient (u) = ------------------------ = ---------
                                                Efective size                    d1o

dengan :
uniformity              = d 60 = ukuran ayakanyang meloloskan 60% wt sampel yang dianalisa
effective size         = d10  = ukuran ayakan yang meloloskan 10% wt sampel yang dianalisa

Pasir
Pasir untuk filter harus mempunyai syarat bebas dari kotoran, keras, bentuknya kwarsa, tidak boleh kehilangan berat lebih dari 5 % sesudah direndam dalam HCI pekat selama 24 jam. Ukuran pasir ditentukan oleh ukuran efektifnya, yaitu ukuran ayakan dalam mm yang memungkinkan hanya 10% pasir melaluinya. Keseragaman ukuran pasir ditentukan oleh koefisien keseragamannya yaitu perbandingan antara ukuran ayakan yang dilalui 60% pasir dibandingkan dengan ukuran efektifnya. Pasir kwarsa mempunyai ukuran 0,4-2 mm, pasir medium mempunyai ukuran 0,3-1,8 mm dan pasir halus 0,25-1,5 mm.

Pasir yang halus baik digunakan bila:
1. Pengolahan pendahuluan seperti sedimentasi kurang baik.
2. Diinginkan efisiensi penghilangan bakteri dan kekeruhan yang tinggi.
3. Penghematan air pencuci bukan merupakan faktor yang dianggap penting.
Pasir yang kasar dapat digunakan bila :
1. Pengolahanpendahuluannyabagus.
2. Air yang diolah tidak terlalu kotor.
3. Bila diinginkam jumlah air pencuci yang sedikit.

Kerikil
Kerikil digunakan untuk menopang pasir sehingga air yang telah disaring dapat mengalir bebas, di samping itu juga untuk memungkinkan air pencuci mengalir secara seragam ke atas, Kerikil yang dapat digunakan mempunyai syarat : keras, tahan lama, berbentuk bulat, bebas dari pasir dan lumpur, bentuk pipih panjang.

Mekanisme penyaringan dengan media pasir / kerikil dapat dibedakan 4 kemungkinan yaitu:
1. Proses penyaringan mekanis, partikel-parlikel halus di dalam air ditahan oleh butiran-butiran pasir selama air mengalir melalui sela-sela pasir.
2. Proses flokulasi dan sedimentasi, partikel-partikel dalam air ditahan dalam ruang-ruang kosong di antara pasir-pasir dalam bentuk zat gelatin. Zat gelatin ini akan menarik partikel-parlikel lainnya dan akan mengendap lebih efektif.
3. Proses elektrolitik, sejumlah teftentu bahan-bahan terlarut dalam air merupakar. zat-zat elektrolit. Didalam air akan ter-ionkan, akibatnya beberapa partikel pasir akan mengalami ionisasi sehingga bermuatan listrik yang memiliki kutub yang berlawanan. Maka bahan-bahan yang melayang dan yang terlarut akan menempel dan tertahan oleh saringan pasir.
4. Proses penyaringan oleh kegiatan bakteri, Di sini butir-butir pasir akan dilapisi oleh lapisan tumbuh-tumbuhan renik yang berisi organisme-organisme hidup yang memakan impuritas organik kemudian akan terikut air.

Pada kondisi tertentu, filtrasi dapat digunakan untuk proses penjernihan air dengan cara penyaringan langsung terhadap air baku. Media penyaring (filter) dapat dioperasikan dengan baik untuk jangka waktu tertentu.

Jika pressure drop meningkat sampai batas yang diijinkan, maka harus dilakukan pembersihan filter dengan cara cuci balik (backwashing). Cuci-balik dilakukan dengan cara mengalirkan air secara berlawanan arah 5-10 menit. Setelah itu dilakukan pembilasan.

Penggolongan filter
Penggolongan filter dapat digolongkan menjadi beberapa jenis berdasarkan siklus operasinya yaitu batch atau kontinu, produk yang diinginkan yaitu filtrat atau cake atau berdasarkan gaya pendorongnya (driving force). Jenis filter yang dikenal berdasarkan gaya pendorong yang digunakan antara lain jenis pressure filter dan gravity filter.

1. Gravity Filter (filter gravitasi) ada 2 jenis :
a. Saringan pasir lambat (Slow Sand Filter)
b. Saringan pasir cepat (Rapid Sand Filter)
2. Saringan bertekanan (Pressure Filter).

Pressure filter cukup banyak digunakan karena memiliki beberapa keuntungan, antaralain:
a. Sedikit memerlukan tempat
b. Pemasangannya mudah, murah dan cepat
c. Unit-unit lain mudah ditambah jika diperlukan
d. Mengurangi biaya pemompaan air untuk proses selanjutnya.
Pressure filter juga memiliki beberapa kekurangan, antara lain :
a. Keadaan media penyaring sukar dilihat
b. Keadaan back washing tidak dapat dilihat langsun
c. Kehilangan media penyaring tidak dapat dilihat langsung
Contoh jenis filter yang lain adalah up/low filter. Penamaan filter ini didasarkan pada arah alirannya yaitu dari bawah ke atas.

Saringan Pasir Lambat
Saringan jenis ini adalah saringan yang pertama kali digunakan, tetapi sekarang ini sudah jarang dipakai. Kecepatan filtrasinya amat rendah sekitar 55 juta liter/hari.Ha (untuk jenis saringan cepat 1.400 juta lt/hari.Ha). Filter ini terdiri dari lapisan kerikil dan berjenis ukuran dari pasir. Dilengkapi dengan under draining (sistem pengambilan air dari bawah dan telah disaring). Karakteristik dari saringan pasir lambat ini ialah :

1.Adaptability, artinya bila tidak digunakan dapat digantikan dengan saringan pasir cepat. Bisa
digunakan baik untuk musim kering maupun musim beku.
2.    Mempunyai bentuk yang lebih sederhana. Operasinya juga sederhana, efisiensi penghilangan bakterinya juga tinggi.
3. Kecepatan filtrasinya sekitar 55 juta Lt/hari.Ha.
4. Efisiensi penghilangan bakterinya sekitat 99%.
5. Kekeruhan air yang disaring terbatas, tidak bisa lebih dari 50 ppm.
6. Tidak baik untuk mengolah air yang warnanya lebih dari 30 standart  warna (Pt-Co).
7. Flexibititynya kecil, artinya tidak dapat mengolah air yang kecepatannya berubah-ubah.
8. Susunan lapisan pasir dan kerikilnya biasanya berbentuk segi empat dengan luas 0,1-0,4 Ha.

Untuk unit-unit pengolahan yang besar ukuran dari filter bisa sampai 60 x 45 m2. Jumlah dari unit, filter yang digunakan untuk pengolahan yang besar biasanya ada 2 unit, satu beroperasi sedangkan satunya sebagai cadangan (untuk riset).

Susunan dari lapisan pasir dan kerikil adalah sbb :

     Gambar -1. Susunan saringan pasir

Susunan yang terjadi di dalam filter :
a. Kedalaman air yang belum disaring 0,9-1,5 m
b. Lapisan pasir 80-90 cm, terdiri dari 15 cm pasir halus, 60 cm pasir medium dan 15 cm pasir kasar.
c. Kerikil 30 cm, terdiri 15 cm kerikil besar dan 15 cm berupa pecahan-pecahan batu.
Kedalaman total dari filter ini kira-kira 3 meter. Ukuran efektifnya harus diantara 0,25-0,35 mm, jadi 90 % air harus lolos dari filter. Koefisien keseragaman harus tidak kurang dari 3.

Sistem under drain merupakan sistem pengeluaran air yang telah disaring, di letakkan di bagian bawah kerikil, gunanya untuk mengumpulkan dan menyalurkan air yang telah disaring. Sistem under drain yang lengkap terdiri dari pipa-pipa yang ditempatkan melintang sebagai saluran air. Pencucian saringan pasir lambat dilakukan bila sudah terjadi kekeruhan pada air yang telah disaring, biasanya 2-3 bulan sekali. Cara pencuciannya cukup sederhana, yaitu sengan mengambil 5 cm lapisan pasir teratas, kemudian mencuci bagian ini kemudian memasukkan lagi ke tempatnya semula. Hal ini dianggap bahwa kekeruhan tidak dapat menembus lapisan pasir setelah 5 cm teratas.

Saringan Pasir Cepat
Filter jenis ini digunakan untuk menyaring air yang telah mengalami pre-treatment (pengolahan pendahuluan seperti koagulasi dan sedimentasi). Jadi hanya digunakan untuk menyaring floc-floc yang tersisa. Jenis ini dibedakan atas dua jenis yaitu jenis gravitasi dan jenis bertekanan. Jenis yang pertama memiliki hasil yang lebih baik dari yang kedua. Saringan pasir cepat jenis gravitasi dibuat dari beton yang terbuka sebelah atasnya dengan setiap unitnya mempunyai panjang 6-9 m dan lebar 3,5-6m.

Karakteristik saringan pasir cepat ialah :
a. Adaptability tinggi, bisa digunakan untuk menghilangkan warna dan kekeruhan.
b. Kecepatan filtrasinya 1400-1500 juta lt/hari.Ha. Jadi sekitar 25 kali kecepatan saringan pasir lambat, itulah sebabnya maka luas penampangnya = 1/25 kali penampang saringan pasir lambat.
c. Efisiensi penghilangan bakterinya 90-99%.
d. Sangat efisiensi untuk menghilangkan kekeruhan, jadi lebih baik dibandingkan dengan saringan lambat.
e. Dapat digunakan untuk menyaring air dengan warna lebih dari 30 ppm.
f. Susunan lapisan pasir-kerikilnya, sbb :
   - Bagian air di atas pasir 1,8-2,5 m
   - Lapisan pasir 60-75 cm
   - Lapisan kerikil kira-kira 45 cm dengan perincian sbb :
      Kerikil yang berukuran  3- 6 mm              :  lk. 7,5 cm
  6-13mm              : lk. 7,5 cm
13- 25 mm            : lk. 10 cm
25- 38 mm            : lk. 10 cm
38- 64 mm            : lk. 10 cm
Jadi kedalaman total dari saringan ini sekitar 3,0-3,5 meter.
g. Flexibilitynya kurang dibandingkan dengan saringan lambat. Berubah-ubahnya kecepatan filtrasi dapat menyebabkan kurang efektifnya keseragaman ukuran. Ukuran efektifnya: 0,35-0,6 mm. Koefi sien keseragamannYa = 1,6- 1,8.
h. Susunan under drain sama dengan saringan lambat.

Karena kecepatan filtrasinya besar, maka relatif cepat terjadi penyumbatan pada lapisan pasir cepat. Maka perlu segera diadakan pencucian, kira-kira 60-72 jam sekali bahkan bisa 24 jam sekali. Pencucian dilakukan dengan cara back washing. Cara back washing ini, air yang telah disaring dibiarkan mengalir ke atas (balik) sehingga mencuci lapisan kerikil dan lapisan pasir. Operasi back washing berjalan kira-kira 10 - 15 menit dengan penggunaan air pencuci sekitar l-3% jumlah air yang telah disaring.

                                    Tabel-1. Karakteristik Unggun Multimedia

Rentang
kedalaman
(cm)
Kedalaman
Tipikal
(cm)
Ukuran
Rentang
(mm)
Ukuran
Tipikal
(mm)
Koefisien Keseragaman
Rentang

Tipikal

Media rangkap dua
Batu bara
Pasir
20-60
15-50

45
25

0.8-2
0.3-1

1.0
0.5

1,3-1.8
11.2-1.65

1.5
1.4


Media rangkap tiga
Batu bara
Pasir
Batu akik
20-60
20-40
5- 15

38
30
8

1-2
0.4-1
0.2-0.6

1.4
0.6
0.3

1.3-1.8
1.2-1.6
-

1.5
1.4
-

Contoh-1.
Hitung kecepatan back washing dan hilang tekan (pressure drop) untuk memulai fluidasi dalam saringan pasir yang berisi 0.6 m pasir dengan diameter 0.6 mm. Anggap porositas pasir 0.4, densitas pasir 2.65 gm/ml dan temperatur air 60oF.
Penyelesaian :





Sumber: Budiyono.2013. Teknik Pengolahan Air. Yokyakarta: Graha Ilmu, hal.71-76





No comments:

Post a Comment