BAB II AERASI
Aerasi Aerasi adalah adalah suatu suatu proses proses yang yang menghub menghubungk ungkan an antara antara air dan udara udara untuk untuk menghilangkan gas-gas di dalam air seperti CO2 dan untuk mengoksidasi logam-logam terlarut seperti besi dan mangan. Proses ini digunakan juga untuk menghilangkan dengan cepat gas hydrogen sulfide dan bau yang ditimbulkan oleh dekomposisi zat organic atau mikroorganisme. Dalam pengolahan air aerasi mempunyai empat kegunaan yakni: 1. Menamb Menambah ah oksigen oksigen ke dalam air sehing sehingga ga air menjadi menjadi lebih lebih segar, segar, hal ini lebih lebih bermanfaat bila sumber airnya adalah air sumur dalam yang biasanya kurang oksigen. 2. Menghi Menghilan langka gkan n gas karbon karbon dioksi dioksida, da, hydrogen hydrogen sulfide sulfide dan zat-za zat-zatt yang yang volati volatile le penyebab rasa dan bau pada air. 3. Untuk menghil menghilangkan angkan / mengendapk mengendapkan an senyawa senyawa besi besi dan mangan mangan secara secara oksidasi oksidasi.. 4. Beberapa Beberapa jenis jenis bakteri bakteri berbahaya berbahaya juga dapat dikurangi. dikurangi.
Keterbatasan Aerasi 1. Satuan Satuan oper operas asii aeras aerasii memer memerluk lukan an head yang head yang besar. 2. Air berubah berubah menjadi menjadi lebih lebih korosif korosif sesudah sesudah peroses peroses aerasi, aerasi, walaupu walaupun n prosss prosss tersebut dapat mengurangi kadar gas karbon dioksida. 3. Untuk menghil menghilangkan angkan bau dan dan rasa , aerasi aerasi tidakl tidaklah ah sangat efekti efektif, f, oleh karena karena itu biasanya aerasi dikombinasikan dengan klorin atau karbon aktif. 4. Perancang Perancang harus harus hati-hati hati-hati mempert mempertimbangk imbangkan an pemakaiaan pemakaiaan aerasi aerasi karena karena biaya biaya untuk meningkatkan ketinggian air memerlukan biaya yang besar.
2.1. Proses Aerasi
Gas-gas Gas-gas dilarutkan dilarutkan dalam air atau yang dibebaskan dibebaskan dari air hingga konsentras konsentrasii gas-gas mencapai nilai kejenuhannya. Konsentrasi gas dalam cairan biasanya menuruti hokum hokum Henry Henry yang yang menyat menyataka akan n bahwa bahwa konsen konsentra trasi si masing masing-ma -masin sing g gas dalam dalam air berbanding langsung dengan dengan tekanan partial atau konsentrasi gas dalam atmosfir
bila dikontakkan dengan air. Nilai kejenuhan gas untuk H2S dan CO2 berkisar antara 00,5 mg/l, jika dipaparkan pada pada udara normal tekanan parsialnya masing-masing berkisar antara 0-0,03 %. Untuk memastikan bahwa aerasi sudah sesuai maka harus dilakukan peningkatan areal yang berkontak dan waktu kontak antara atmosfir dan air yang akan diaerasi.
2.2. Jenis-jenis Aerator Berdasarkan mekanisme aerasi, aerator dapat dibagi atas berapa tipe : 1. Spray aerator (Aerator Pancaran) 2. Multiple tray aerator (Aerator multi baki) 3. Cascade aerator (aerator berjenjang) 4. Aerator difusi 5. Aerator mekanik.
.Aerator Pancaran Dalam metode ini air dipancarkan melalui nozzle ke atas dan selanjutnya dipecahkan menjadi butir-butir kecil yang akan terkontak diudara dengan atmosfer. Instalasi ini terdiri dari : trays (baki) dan pipa yang sesuai dengan keluaran pada nozzle seperti terlihat dalam Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Aerator pancaran
Aerator multi baki Di dalam aerator ini air dipancarkan melalui sebuah pipa ke bahagian atas dari susunan baki.
Selanjutnya air tersebut didistribusikan pada baki-baki tersebut secara
vertikal, sehingga membentuk seperti hujan buatan dan air tersebut jatuh ke bawah dari satu baki ke baki ke dua, ke tiga dan seterusnya. Untuk meningkatkan efisiensi aerator ini .baki . biasanya diisi dengan arang, batu atau keramik yang ukuran 5 hingga 15 cm. Untuk meningkatkan waktu kontak dapat dilakukan dengan menambah jumlah baki. Tipe aerator ini dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Aerator multi baki
Aerator Berjenjang (Cascade aerator) Cascade atau jenjang adalah air yang dijatuhkan melalui beberapa buah anak tangga secara seri. Jika air dibiarkan jatuh pada beberapa seri tangga akan terjadi kontak antara air dan udara yang berada di atmosfer.
Gambar 2.3 Aerator berjenjang
Aerator difusi Aerator ini terdiri dari suatu bejana pada dasarnya dimana pada bahagian atasnya diisi dengan pipa-pipa yang berlobang atau tabung-tabung dan plat yang membentang. Udara yang dipancarkan melalui blower dipancarkan melalui pipa-pipa. Gelembung udara yang dibebaskan berkontak dengan air yang dipompakan sehingga terjadi proses perpindahan udara dari atmosfer ke dalam air.
Aerator mekanik Aerator ini jarang digunakan di dalam pengolahan air karena biayanya relatif lebih mahal tetapi aerator ini banyak digunakan di dalam pengolahan air limbah.
Efisiensi proses aerasi hampir seluruhnya tergantung pada jumlah kontak antara permukaan air dan udara. Permukaan yang berkontak dikendalikan oleh ukuran tetesan
air atau gelembung udara. Sebagai contoh 1m3 air mempunyai luas permukaan 6m2 yang terpapar dengan udara. Jika volume air ini dibagi menjadi 8 potong, maka masingmasingnya terpapar 1/2m x 1/2m sehingga jumlah yang terepapar menjadi 12m2. Jika volume air itu dibagi hingga masing-masingnya 1/100m maka luas permukaan air yang terekspose ke udara menjadi 7200m2. Oleh karena itu peningkatan luas permukaan akan menyebabkan perpindahan oksigen ke air menjadi lebih efektif, dengan demikian proses aerasi menjadi lebih efisien.
Penghilangan Gas Terlarut
Beberapa gas yang terlarut di dalam air dapat menyebabkan kesulitan-kesulitan tertentu. Misalnya gas karbondioksida dapat menyebabkan korosi pada pipa. Hal yang sama juga dapat terjadi yang disebabkan oleh gas-gas oksigen, klorin, dan gas-gas lainnya. Gas-gas tersebut dapat dihilangkan dengan pendidihan, dekompresi atau dengan cara kimia. Selain oksigen dan nitrogen gas-gas lainnya dapat dikurangi dengan aerasi. Proses aerasi menghilangkan gas-gas CO2, H2S dan bau dengan cepat. Banyak metodemetode aerasi tetapi tidak semua dapat diterapkan karena mempunyai pengaruh lain. Dengan aerasi sifat-sifat korosif dari air tidak dapat dihilangkan, karena setelah menolak gas CO2 gas tersebut menyerap oksigen.
Penghilangan besi dan mangan
Besi dan mangan selalu terdapat bersamaan dalam air baku. Besi terdapat dalam bentuk fero sulfat dan fero bikarbonat. Adanya besi dan mangan dengan konsentrasi lebih dari 0,3 mg/l menyebabkan air tidak disukai karena
Menyebabkan bau dan warna
Menyebabkan kesukaran di dalam beberapa proses pabrik dan tidak ekonomis
Menyebabkan korosi pada pipa-pipa
Menyebabkan noda pada pakaian ketika dicuci atau ketika digunakan di dalam proses penggunaan tekstil.
Menyebabkan air bewarna merah kecoklatan disebabkan adanya bakteri besi.
Penghilangan besi dan mangan dapat dilakukan dengan salah satu metode di bawah ini : 1. dengan aerasi
2. dengan klorinasi 3. dengan proses pertukaran ion. Zat besi dengan tidak adanya zat organik biasanya dapat dihilangkan dengan cara aerasi yang diikuti dengan sedimentasi dan filtrasi. Tetapi aerasi tidak hanya memberikan oksigen untuk mengoksidasi zat besi (0,14 ppm untuk tiap ppm besi), tetapi juga akan menghilangkan gas dioksida yang terdapat di dalamnya. Kombinasi besi dan mangan melemahkan ikatan senyawa organik sehingga diperlukan multiple coke tray yakni container yang
mengandung batu bara hasil dari pirolisis yang diikuti dengan
sedimentasi dan filtrasi. Air-air sumur yang tidak mengandung oksigen dapat diolah dengan sodium zeolit dan manganese zeolit.
Fe(HCO3)2 + 2H2O
FeO + 2CO2 +3 H2O
4 FeO +O2
2Fe2O3
(2.2)
2Fe(OH)3
(2.2)
Fe2O3 + 3 H2O
(2.1)
Penghilangan Mangan Untuk menghilangkan mangan dalam air digunakan pasir hijau dan penukar kation senyawa karbonat dan sebagai reganerasinya adalah garam NaCl. Selama proses aerasi berlangsung senyawa besi dan mangan yang larut diubah menjadi senyawa ferri dan mangan yang mengendap, selanjutnya dihilangkan pada tangki sedimentasi atau saringan Jika besi dan mangan terdapat di air berkombinasi dengan zat organik maka ikatannya sukar untuk dipecahkan, oleh karena itu perlu ditambahkan kapur atau meningkatkan pH nya hingga 8,5 atau 9 cara lainnya adalah dengan menambahkan klorin atau potasium permanganate.
Permasalahan Operasi Aerasi
Sebagaimana telah dikemukakan bahwa aerasi menambah oksigen terlarut dalam air, bila oksigen terlalu banyak dalam air terjadi keadaan super saturation (kelewat jenuh). Keadaan ini akan menyebabkan beberapa permasalahan yakni :
korosi pada tangki dan pipa
mengambangkan flok pada clarifier
air binding pada saringan jika air menjadi hangat karena hari panas
Pertumbuhan ganggang
Penyumbatan difuser
Pemborosan energi
Korosi, bila kelebihan oksigen dterlarut dalam air dapat menyebabkan perkaratan
pada tangki atau pipa terbuat dari logam. Untuk mengatasi permasalahan korosi maka air dijaga agar tidak sampai kelewat jenuh. Ada dua cara untuk mencegah dan menghambat korosi. Pertama dengan melapisi(coating) dengan cat seluruh permukaan logam yang berkontak dengan air. Kedua Hindari kejenuhan oksigen terlarut dalam air seperti terlihat dalam Tabel 2-1.
Tabel 2-1 Kejenuhan oksigen dalam air
Temperatur
20 21 22 23 24 25
Konsentrasi Kejenuhan 9,07 8,90 8,72 8,56 8,40 8,24
Temperatur
26 27 28 29 30 31
Konsentrasi Kejenuhan 8,09 7,96 7,81 7,67 7,54 6,93
Pengambangan flok pada Clarifier , Oksigen terlarut yang melewati kejenuhannya
akan menimbulkan permasalahan pada sedimentasi. Gelembung-gelembung udara yang lepas dari air akan mengangkat flok yang akan tersedimentasi ke permukaan air dan selnjutnya akan mengikuti air bersih ke sistem berikutnya (filter) sehingga dapat mengganggu proses filtrasi.
Air Binding, Peristiwa yang sama seperti pada tangki sedimentasi, pada filter juga
akan terbebas udara kelewat jenuh tersebut, lalu gelembung udara tersebut tertahan diantara butir-butir pasir sehingga berlaku sebagai penyumbat bagi air yang akan turun, sudah tentu hal ini mengurangi efisiensi filter atau menurunkan laju penyaringan.
Penghilangan gas H 2S, gas hydrogen sulfide dapat dihilangkan dengan cara oksidasi
dan aerasi scrubbing. Dari kedua metode ini aerasi scrubbing lebih baik hasilnya. Untuk mengetahui proses mana yang terjadi diantara kedua ini dapat diketahui dari pH air. Pada pH 6 atau lebih kecil sangat mudah discrub dengan aerasi, tetapi pada pH 8 atau lebih tinggi gas H2S terionisasi menjadi HS- dan HS2- sehingga tidak dapat dihilangkan dengan cara aerasi. Sebenarnya oksigen yang diberikan pada aerasi bereaksi dengan ion H2S membebaskan unsur belerang sehingga mengakibatkan partikel koloida yang halus dan memberikan air menjadi keruh berwarna susu kebiruan. Oleh karena itu cara yang terbaik untuk menghilangkan gas H2S ialah dengan menurunkan pH menjadi lebih kecil daripada 6. Penurunan pH dapat dilakukan dengan menghembuskan gas CO2 kedalam air setelah gas H2S hilang dilakukann aerasi kembali untuk menghilangkan sisa gas CO2.
Algae (ganggang), didaerah yang beriklim panas beberapa metode aerasi terpapar
pada udara terbuka sehingga langsung terkena cahaya matahari. Permukaan aerator yang basah ini akan merupakan tempat pertumbuhan ganggang dan lumut yang baik. Selanjutnya hal ini akan mempengaruhi kualitas air yang dihasilkan. Untuk mengatasi hal ini biasanya diberikan kanopi ataupun atap diatas aerator tersebut sehingga menghambat cahaya matahari yang langsung. Pertumbuhan ganggang dan lumut tersebut juga dapat diatasi dengan cara pemberian tembaga sulfat secara priodik.
Penyumbatan difuser, dffuser udara bisa jadi tersumbat oleh debu dari udara atau
dari minyak dan bahkan sampah halus, dan deposit bahan kimia yang terdapat disekitar diffuser. Penyumbatan ini dapat dikurangi dengan cara :
Memelihara saringan udara
Tidak melakukan pelumasan yang berlebihan terhadap blower
Mencegah air balik ke difuser
Teknik-teknik untuk membersihkan diffuser berbeda untuk masing-masing jenisnya, misalnya tipe keramik dapat dibakar didalam furnace sedangkan untuk diffuser yang berpori besar dapat dilakukan dengan menggunakan bros dan deterjen.
Pemakaian energi, proses aerasi akan memerlukan pemasokan energi untuk
memompa air dan menghasilkan udara. Aerasi difusi memerlukan tenaga listrik untuk menjalankan blower, dan aerasi mekanik memerlukan energi listrik untuk menjalankan blower. Jika pemeiharaan terhadap motor dan blower dilakukan dengan baik maka akan dapat dilakukan penghmatan energi dan ini akan menurunkan biaya operasi yang sangat signifikan.
