Bangunan Filtrasi

Proses filtrasi merupakan proses penyaringan air dari pertikel-pertikel koloid yang tidak terendapkan selama proses sedimentasi melalui media berbutir yang porous.Pada proses filtrasi terdapat beberapa fenomena yang penting khususnya filtrasi dengan media berbutir, yaitu :

1. Mechanical straining, adalah proses penyaringan partikel suspended yang terlalu besar untuk dapat lolos melalui lubang diantara butiran pasir. Proses ini terjadi pada permukaan filter. Clogging pada filter akan mengurangi ukuran pori sehingga secara teoritis akan meningkatkan efisiensi straining, dengan bertambahnya waktu, meningkatkan tahanan/resistance filter sehingga perlu dipilih butiran yang lebih besar.
2. Sedimentasi, proses mengendapkan partikel suspended yang lebih halus ukurannnya dari lubang pori pada permukaan butiran. Pada prisipnya semua butiran filter dapat menjadi tempat pengendapan ini. Jika filtrasi sudah berjalan cukup lama,endapan akan mengurangi ukuran efektif pori dan kecepatan turunnya air akan bertambah. Hal ini akan menggerus endapan sehingga terbawa ke efluen dan menandai perlu diadakannya back wash.
3. Adsorbsi, merupakan proses yang paling penting dalam filtrasi, karena dapat menghilangkan partikel-partikel koloid yang berasal dari bahan anorganik maupun bahan organik yang tidak terendapkan.Proses ini dapat terjadi karena secara alamiah pasir kuarsa pada pH normal mamilki muatan negatif sehingga dapat menarik partikel bermuatan positif dalam bentuk koloidal matter seperti kristal dalam karbonat, flok dari besi dan aluminium hidroksida serta kation-kation dari besi, mangan, aluminium dan lain-lain.
4. Aktivitas biologis, disebabkan oleh mikrobiologi yang hidup di dalam filter . Secara alamiah mikroorganisme terdapat dalam air baku  dan bila melalui filter dapat tertahan pada butiran filter. Mikoorganisme ini dapat berkembang bail dalam filter dengan sumber makanan yang berasal dari bahan organik dan anorganik yang mengendap pada media. Sumber makanan ini sebagian digunakan untuk proses hidup mikroorganisme dan sebagian lagi digunakan untuk proses pertumbuhannya (asimilasi). Hasil asimilisai ini terbawa oleh air  dan digunakan lagi oleh mikrooragisme yang lebih dalam letaknya. Dalam hal ini organic matter akan terurai menjadi bahan anorganik (mineralisasi)

Desain Bangunan Sedimentasi

Bangunan Sedimentasi ada yang berbentuk rectangular dan juga ada yang berbentuk circular tank. Adapun macam-macam bangunan Sedimentasi dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Konvensional, merupakan bak Sedimentasi biasa yang pengendapannya secara gravitasi dan memanfaatkan panjang bak.
2. Menggunakan Plate Settler, untuk meningkatkan efisiensi pengendapan dari bangunan Sedimentasi terkadang juga digunakan plate settler (TiLed Plate Separator). Plate ini memiliki kemiringan atau sudut terhadap garis horizontal tertentu (45 – 60⁰) yang mengakibatkan lumpur tidak menumpuk pada plate, akan tetapi jatuh meluncur ke bawah, sehingga flok-flok akan lebih mudah dipisahkan. Dan efisiensi pengendapan partikel flokulen dipengaruhi oleh over flow rate, detention time, dan kedalaman dari bak pengendap.
3. Menggunakan Tube Settler, fungsinya sama dengan plate settler, hanya modelnya berbentuk tube. Tube settler ini ada yang dipasang secara horizontal maupun vertikal dengan kemiringan tertentu terhadap garis horizontalnya.
4. Mekanis, bangunan Sedimentasi mekanis menggunakan scrapper untuk mempercepat pengendapan flok-flok yang sudah terbentuk ke dalam ruang lumpur dan sekaligus untuk pembersihannya. Biasanya digunakan untuk instalasi pengolahan yang besar. 

Bangunan Sedimentasi

Bangunan Sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan partikel-partikel flokulen yang terbentuk dari proses koagulasi dan flokulasi, yakni pada    bangunan pengaduk cepat dan pengaduk lambat. Partikel-partikel kecil yang sudah menggumpal menjadi flok yang lebih besar akan diendapkan secara gravitasi dengan mengatur kecepatan aliran pada bagian zona inlet. Hal ini bertujuan untuk menjaga agar flok yang sudah terbentuk tidak pecah kembali.

Partikel flokulen adalah partikel yang selama proses pengendapan mengalami perubahan bentuk, ukuran, maupun densitas. Perubahan ini terjadi karena partikel flokulen yang berasal dari proses koagulasi dan flokulasi bereaksi dengan bahan kimia atau koagulan sehingga saling berdekatan dan membentuk partikel-partikel yang lebih besar dari keadaan awalnya.

Pada bak sedimentasi, pengendapan partikel flokulen berlangsung secara gravitasi. Untuk menghindari pecahnya flok saat pengendapan, maka aliran air harus laminer (Nre < 2000). Aliran air yang masuk pada inlet diatur sedemikian rupa sehingga tidak mengganggu pengendapan. Biasanya dipasang difuser wall atau pervorated baffle untuk meratakan aliran air ke bak sedimentasi dengan kecepatan rendah.

Pada umumnya, setiap bangunan sedimentasi dapat dibagi ke dalam empat zona, yaitu :

1. Zona inlet
2. Zona Settling
3. Zona Sludge
4. Zona Outlet

Prinsip Proses Flokulasi

Pada pengadukan lambat ini, flok-flok yang telah terbentuk pada proses koagulasi diperbesar ukurannya sehingga flok tersebut dapat bergabung dan dapat diendapkan dalam bak Sedimentasi. Sebenarnya proses ini memanfaatkan ketidakstabilan dari partikel-partikel koloid sehingga flok-flok tersebut dapat berikatan satu sama lain. Dua mekanisme yang cukup penting dalam proses flokulasi adalah sebagai berikut:

1. Perikinetis, dimana pengumpulan dihasilkan dari pengadukan lambat di dalam air dan sangat signifikan untuk partikel lebih kecil dari 1 – 2 mm.
2. Orthokinetis, berhubungan dengan gradien kecepatan (G), dimana dengan nilai G tertentu diharapkan terjadi pengadukan yang dapat membantu pengumpulan flok-flok dan tidak menyebabkan flok yang sudah terbentuk menjadi pecah.

Pengaduk Lambat (Flokulasi)

Flokulasi adalah suatu proses yang bertujuan untuk menggabungkan flok-flok kecil dimana titik akhir pembentukannya terjadi pada bak pengaduk cepat agar ukurannya menjadi lebih besar sehingga dapat mengendap. Hal-hal yang harus dipertimbangkan dalam perencanaan proses flokulasi, sebagai berikut:

• Karakteristik flokulasi dan kualitas air baku
• Proses pengolahan dan kualitas hasil pengolahan
• Headloss yang tersedia dan variasi debit. Bila headloss tidak tersedia, maka flokulasi hidrolis tidak memungkinkan dan pemakaian flokulator mekanis diperlukan.
• Pemilihan inlet tangki, yang biasanya satu pipa di setiap tangki atau bila memakai inlet dalam jumlah lebih dari satu harus diperhatikan keadaan hidrolik tiap tangki flokulator. Perencanaan inlet bisa menggunakan weir berelevasi sama atau orifice dilengkapi isolation valve atau gate valve. Namun beberapa permasalahan dalam menggunakan weir, yaitu:
  •  Inlet channel harus cukup besar untuk menjaga elevasi permukaan air sepanjang tangki.
  • Suspended Solid terakumulasi di saluran sehingga kecepatan menurun.
  • Penurunan ketinggian muka air pada saluran akan menyebabkan perubahan flow rate pada weir. Untuk penggunaan orifice, terdapat beberapa keunggulan dibandingkan dengan sistem weir, yaitu :

• Flow rate tidak dipengaruhi penurunan elevasi muka air pada sisi influen saluran atau influen yang lain.
• Ukuran dari saluran inlet lebih kecil dengan kecepatan aliran berkisar antara 0,6 – 0,9 m/dt.
• Hanya akan terjadi sedikit pengendapan suspended solid bila kecepatan aliran meningkat.
• Kondisi lokal dan kesesuaiannya dengan unit pengolahan yang ada dan biaya.Pengaduk lambat digunakan dalam proses flokulasi dengan beberapa alasan, antara lain:
  • Memberi kesempatan pada partikel-partikel flok kecil yang sudah terkoagulasi untuk bergabung membentuk flok-flok yang ukurannya semakin lama semakin besar.
  • Memudahkan flokulan untuk mengikat flok-flok kecil menjadi suatu ikatan flok yang ukurannya makin besar.
  • Mencegah pecahnya flok yang sudah terbentuk.