Klasifikasi Pengolahan Air

Pengolahan Eksternal

Proses pengolahansecara eksternal berfungsi untuk memperbaiki kualitas air yang terdiri dari berbagai jenis, dan penerapan proses-proses tersebut disesuaikan dengan tujuan penggunaan air yang dikehendaki. Proses-proses tersebut digunakan untuk mengolah impurities tertentu dan pengolahan air secara eksternal ini dapat dibagi menjadi tiga kategori, yaitu :

Prosespendahuluan (pretreatment)

Suspended solid dapat dihilangkan melalui proses klarifikasi (penjernihan) dengan menggunakan clarifier.

• Klarifikasi adalah proses pretreatment air permukaan untuk menghilangkan suspended solid dengan tahap – tahap sebagai berikut :

Koagulasi adalah proses penetralan muatan listrik negatif yang berada pada partikel-partikel halus yang terpisah.

Partikel atau benda yang melayang dalam air, cenderung mempertahankan diri satu sama lain. Partikel atau benda tersebut mempunyai muatan yang sama, sehingga saling tolak menolak. Jika muatan tidak stabil, maka antara partikel tadi akan terjadi tarik menarik dan mengumpul menjadi lebih besar (flok - kumpulan partikel perkecil).

Bahan kimia untuk men-tak stabilkan tersebut dinamakan Koagulan, biasanya dicampurkan sebelum masuk klarifier. Koagulan yang paling banyak digunakan adalah aluminum sulfate (alum), ferric sulfate dan ferric chloride.

Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O  6H⁺ + 3SO_42- + 2Al(OH)₃

Selain alum, ferric sulfate, Fe₂(SO₄)₃, dapat digunakan. Besi akaan bereaksi dengan hidroksida air membentuk ferri hidroksida

Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O -> 6H⁺ + 3SO_42- + 2Fe(OH)₃

Ferric chloride (FeCl₃) adalah alternatif ferri sulfat.

FeCl₃ + 3H₂O -> 3H⁺ + 3Cl^- + Fe(OH)₃

Alkali ditambahkan pada klarifier dengan kisaran pH 5.5 sampai 6.5

Koagulan mempunyai muatan positif, yang terbentuk dari kation logam, berikatan dengan partikel dalam air yang bermuatan negatif. Kation logam bereaksi dengan hidroksida air membentuk logam hidroksida membentuk gumpalan kecil, yang dapat terlihat, dinamakan Flok. Zat warna, bahan organik (penyebab bau) serta koloid akan terikat dalam ikatan Flok.

Alum (aluminum sulfate), ferric sulfate dan ferric chloride adalah koagulan yang bersifat asam, sehingga pH air menjadi turun. Karenanya pH harus dinaikkan dengan penambahan kaustik (sodium hydroxide) atau alkaline (kimia dengan pH tinggi). Penyesuain pH antara of 5.5 sampai 6.5 akan membuat koagulan bekerja optimal. Tetapi penambahan Koagulan yang berlebih akan menyebabkan bahan yang terendap akan menjadi pecah karena muatan yang berlebih dari koagulan.

• Flokulasi adalah penggabungan partikel – partikel yang sudah distabilisasi menjadi partikel yang lebih besar yang dipercepat dengan penambahan polymer organic rantai panjang (bobot molekul tinggi) yang larut dalam air. Polimer adalah senyawa organik berantai panjang dan mempunyai kisaran kerja pada pH tertentu.
• Sedimentasi adalah suatu mekanisme dimana partikel yang sudah cukup besar tadi akan mengendap dan turun kebawah permukaan air yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Makroflok yang jatuh ke dasar akan membentuk endapan lumpur. Lumpur akan mengarah ke tempat tertentu di bawah dengan bantuan scraper. Lumpur dibuang lewat klarifier blowdown. Air yang terbentuk di atas lumpur akan mengalir dan siap untuk proses pengolahan selanjutnya.

Pada umumnya penambahan disinfektan (kaporit atau sodium) dilakukan setelah injeksi koagulan pada klarifier, lalu pengaturan pH (kaustik) dan terakhir dengan penambahan polimer. 

Hasil yang diharapkan dari proses klarifikasi adalah:

1. Turbidi atau kekeruhan inlet dari natural menjadi kurang dari 10 ntu
2. TDS, tidak berubah
3. Minyak : 10 ppm > 0.5 ppm
4. Hardness: tidak berubah
5. pH: no limit > 5.5 – 6.5
6. Chlorine: minimal 0.5.ppm

Proses filtrasi

Proses ini khusus untuk menghilangkan zat padat tersuspensi. Proses filtrasi bertujuan untuk menahan zat-zat tersuspensi (suspended matter) dalam suatu fluida dengan cara melewatkan fluida tersebut melalui suatu lapisan yang berpori-pori. 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 dihasilkan dapat berupa filtrat atau padatan. Namun dalam pengolahan air produknya ialah berupa air yang kandungan zat padatannya tertahan di filter.

Jenis media penyaring ada bermacam tergantung kandungan apa yang akan dihilangkan untuk proses filtrasi. Bisa menggunakan satu jenis media (single media filter), dua jenis media (dual media filter), jika lebih dari satu jenis media, dinamakan multi media filter.

Filter single media, biasanya menggunakan pasir silika, atau dolomit saja. Hasil penyaringan akan berupa suspended solid terjadi pada lapisan paling atas sehingga harus segera di cuci bila penyaringan berkurang.

Filter dual media, biasanya menggunakan digunakan pasir silica dan anthrasit. Media pasir kwarsa di lapisan bawah dan anthrasit pada lapisan atas. Antrasit adalah karbon yang timbul melalui proses metamorfosa dari tumbuhan dengan waktu yang lama. Bermula dari kayu - lumut - batubara muda - ( lignit ) - batubara - antrasit. Antrasit digunakan untuk menghilangkan bau dan rasa yang disebabkan oleh senyawa‑senyawa organik.

Filter multi media, menggunakan tambahan satu media lagi dari dual media filter, yaitu garnet atau dolomit. Garnet Sand adalah media filter yang memiliki berat jenis tinggi dan tahan terhadap abasi. Garnet Sand selain digunakan untuk proses penyaringan air. Sedangkan dolomit adalah material alami terdiri dari kalsium magnesium karbonat (x CaCO3.y MgCO3) dan yang dipakai sebagai media filter dalam bentuk butiran. Karbonat atau dolomit kalsinat (seperti Netralit, Akdolit, Magno-dol) biasa digunakan. Cara ini mempunyai keuntungan, karena mempunyai dua fungsi yaitu penghilangan besi dan mangan serta netralisasi (menetralisir CO2 agresif dan menaikan alkalinitas air)

Media – media tersebut disusun berdasarkan berat jenisnya. Pada bagian bawah garnet terdapat media pasir yang berfungsi sebagai support proses filtrasi. Di bagian dasar terdapat lateral strain yang berfungsi untuk menyaring partikel-partikel halus yang masih lolos dari media penyaring.

• Proses penurunan/penghilangan padatan terlarut

Proses ini bertujuan untuk menghilangkan padatan terlarut (dissolved solid) tanpa menggunakan metoda pengendapan secara kimiawi (chemical precipitation). Dissolved solid dapat dihilangkan melalui proses demineralisasi (ion exchange).

 Aerasi

• Aerasi adalah proses mekanis pencampuran air dengan udara. 

Tujuan proses aerasi adalah : 

1. Membantu dalam pemisahan logam-logam yang tak diinginkan seperti Fe dan Mn. Besi yang terdapatdalam air biasanya berbentuk ferobikarbonat atau ferosulfat. Oksigen yangdikontakkan dengan air akan merubah senyawa-senyawa tersebut menjadi ferioksidayang tidak larut dalam air sehingga dapat dipisahkan dengan menggunakan filter.
2. Menghilangkan gas-gas yang terlarut didalam air terutama yang bersifat korosif. Contoh gas seperti ini adalah CO₂ yang dapat menurunkan pH air sehinggamembantu proses korosi pada logam. Proses penghilangan gas akan makin baik dengan menaikkan temperatur, lamanya waktu kontak, makin luasnya permukaan kontak antara air dengan udara dan banyaknya volume gas yang kontak dengan air.
3. Menghilangkan bau, rasa dan warna yang disebabkan oleh mikroorganisme. Penurunan kualitas air tersebut disebabkan oleh bahan organik yang mengalami dekomposisi, sisa-sida bahan hasil metabolisme mikroba.

Aerasi dilakukan dalam alat yang disebut aerator. Aerator jenis forced draft fan , coke-tray aerator dan pressure aerator yang berfungsi untuk mengoksidasi besi terlarue menjadi besi yang tak terlarut dengan diikuti pemisahan melalui filter.

Pengolahan Internal

Pengolahan air secara internal (internal water treatment) adalah proses penambahan/penginjeksian satu atau beberapa bahan kimia (chemicals) ke dalam air

yang akan digunakan untuk proses maupun pendukung proses.

Pengolahan air secara internal merupakan proses yang esensial, terlepas dari kenyataan apakah air itu sudah diolah sebelumnya. Oleh karena itu, pengolahan eksternal dalam beberapa hal tidak dilakukan, sehingga air dapat langsung diolah dengan cara pengolahan internal saja.

Masalah-masalah umum yang membutuhkan pengolahan internal adalah :

1.      Masalah korosi

Korosi.
Secara umum, korosi menyebabkan :

-          mengurangi ketahan alat dan keamanan alat

-          kerusakan termal terhadap peralatan

-          terjadwal down-time

-          biaya dan waktu membersihkan meningkat

-          mengurangi usia peralatan yang menggunakan air proses

2.      Masalah pembentukan kerak

Kerak
Secara umum, kerak menyebabkan :

-          kebutuhan bahan bakar meningkat dengan mengurangi efisiensi operasional

-          kerusakan termal terhadap peralatan

-          terjadwal down-time

-          biaya dan waktu membersihkan meningkat

-          mengurangi usia peralatan yang menggunakan air proses

Antara pretreatment dan internal treatment harus saling menunjang agar hasil yang dicapai sesuai apa yang di harapkan dimana pipa-pipa api/air tidak mengalami endapan (kerak) sehingga transfer panas dari panas ke air mencapai tingkat Efisiensi yang tinggi. Internal treatment di bagi 2 cara:

• Organik treatment

Dalam hal ini orang menggunakan bahan organik seperti tannin sebagai pencegah kerak dan penyerap oksigen.

• Inorganik treatment

Dalam hal ini orang menggunakan bahan – bahan non-organik seperti : Polyphospate sebagai pencegah kerak dan sodium sulphite /  hydrazine sebagai penyerap oksigen, amine sebagai pencegah karat pada pipa uap, pipa condensate dan sebagainya.

Contoh proses Pengolahan internal adalah penambahan bahan kimia ke boiler untuk mencegah pembentukan kerak. Senyawa pembentuk kerak diubah menjadi lumpur yang mengalir bebas, yang dapat dibuang dengan blowdown. Metode ini terbatas pada boiler dimana air umpan mengandung garam sadah yang rendah, dengan tekanan rendah, kandungan TDS tinggi dalam boiler dapat ditoleransi, dan jika jumlah airnya kecil. Jika kondisi tersebut tidak terpenuhi maka laju blowdown yang tinggi diperlukan untuk membuang lumpur. Senyawa yang digunakan seperti sodium karbonat, sodium aluminat, sodium fosfat, sodium sulfit dan senyawa inorganik.