5/27/2018 02. FILTRASI (1)

1/14

LABORATORIUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI

SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2013/2014

MODUL : Filtrasi

PEMBIMBING: Ir. Emma Hermawati, MT

Praktikum : 25 Maret 2014

Penyerahan : 25 Maret 2014

(Laporan)

Oleh :

Kelompok : 5

Nama : Nindya Farah Fauzan .NIM 111424017

Nur Aini Qonitah .NIM 111424018

Nurizal Furqon Nugraha .NIM 111424019

Kelas : 3A-TKPB

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

2/14

FILTRASI

I. Tujuan

Menentukan laju optimum pada proses filtrasi

II. Dasar TeoriFiltrasi adalah pembersihanpartikelpadat dari suatufluida dengan melewatkan fluida pada

medium penyaringan (septum) yang di atasnya akan tersaring padatan. Padatan tersebut akan

semakin menebal di permukaan dan harus dibersihkan secara periodik (backwash).

Range filtrasi pada industri mulai dari penyaringan sederhana hingga pemisahan yang kompleks.

Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan atau gas, aliran yang lolos dari saringan mungkin

sajacairan, padatan, atau keduanya. Pada pengolahan air minum, filtrasi digunakan untuk

menyaring air hasil dari proses koagulasi flokulasi sedimentasi sehingga dihasilkan air

minum dengan kualitas lebih tinggi dibandingkan sebelum filtrasi. Di samping mereduksi

kandungan zat padat, filtrasi dapat pula mereduksi kandungan bakteri, menghilangkan warna,

rasa, bau, besi dan mangan. Perencanaan suatu sistem filter untuk pengolahan air tergantung

pada tujuan pengolahan dan pre-treatment yang telah dilakukan pada air baku sebagai influen

filter.

1) Cara pengontakan zat padat dengan fluida, yaitu dengan cara: Unggun tetap (fixed bed) di mana fluida mengalir dari atas ke bawah atau dari bawah

ke atas melewati suatu unggun zat padat yang diam.

Unggun terfluidisasi (fluidized bed) di mana fluida mengalir melewati unggun partikel-partikel padat dengan kecepatan yang relatif tinggi sehingga partikel-partikel padatnya

akan terangkat dan terpisahkan satu sama lain.

2) Jumlah media yang digunakan dalam penyaringan, media filter dikategorikan menjadi: Single media

Satu jenis media seperti pasir silika, atau dolomit saja. Filter cepat tradisional biasanya

menggunakan pasir kwarsa. Pada sistem ini penyaringan SS terjadi pada lapisan paling

atas sehingga dianggap kurang efektif karena sering dilakukan pencucian.

http://id.wikipedia.org/wiki/Partikelhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fluidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Cairanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Cairanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fluidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Partikel

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

3/14

Dual mediaMenggunakan dua media seperti pasir kwarsa, dan anthrasit. pasir kwarsa di lapisan bawah

dan antharasit pada lapisan atas. Keuntungan dual media yaitu:

a. Kecepatan filtrasi lebih tinggi (1015 m/jam)b. Periode pencucian lebih lamac. Merupakan peningkatan filter single media (murah) Multi mediaMenggunakan media lebih dari dua jenis seperti pasir silica, anthrasit dan garnet atau

dolomit. Fungsi multi media ini yaitu untuk memfungsikan seluruh lapisan filter agar

berperan sebagai penyaring.

3) Variasi bentuk dan komposisi kimia. Susunan media dapat dibedakan berdasarkan ukurannyamenjadi:

Seragam (uniform), ukuran butiran media filter relatif sama dalam satu bak Gradasi (stratified), ukuran butiran media tidak sama dan tersusun bertingkat Tercampur (mixed), ukuran butiran media tidak sama dan bercampur

4) Tipe filterBerdasarkan pada kapasitas produksi air yang terolah, pengoperasian dapat dilakukan

dengan cara filter pasir cepat atau dengan cara filter pasir lambat.

a. Filter pasir cepatFilter pasir cepat atau rapid sand filteradalah filter yang mempunyai kecepatan filtrasi

cepat (4 hingga 21 m/jam). Filter ini selalu didahului dengan proses koagulasi flokulasi

dan pengendapan untuk memisahkan padatan tersuspensi. Jika kekeruhan pada influen

filter pasir cepat berkisar 5 10 NTU maka efisiensi penurunan kekeruhannya dapat

mencapai 9098%.

Pengoperasian filter pasir cepat adalah sebagai berikut:

Selama proses filtrasi berlangsung, partikel yang terbawa air akan tersaring di mediafilter. Sementara itu, air terus mengalir melewati media pasir dan penyangga dan

akhirnya air keluar menuju bak penampung.

Partikel yang tersaring di media lama kelamaan akan menyumbat pori-pori mediasehingga terjadi clogging(penyumbatan). Cloggingini akan meningkatkan headloss

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

4/14

aliran air di media. Peningkatan headlossdapat dilihat dari meningkatnya permukaan

air di atas media atau menurunnya debit filtrasi. Untuk menghilangkan clogging,

dilakukan pencucian media.

Pencucian dilakukan dengan cara memberikan aliran balik pada media (backwash)dengan tujuan untuk mengurai media dan mengangkat kotoran yang menyumbat pori-pori media filter. Setelah itu filter dapat dioperasikan kembali.

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

5/14

a) Tipe filter berdasarkan sistem kontrol kecepatan Constant rate: debit hasil proses filtrasi konstan sampai pada level tertentu.

Hal ini dilakukan dengan memberikan kebebasan kenaikan level muka air di

atas media filter.

Declining rateatau constant head: debit hasil proses filtrasi menurun seiringdengan waktu filtrasi, atau level muka air di atas media filter dirancang pada

nilai yang tetap.

b) Tipe filter berdasar arah aliranBerdasarkan arah alirannya, filter dikelompokkan menjadi:

Filter aliran down flow(kebawah). Filter aliran upflow(keatas). Filter aliran horizontal.

c) Tipe filter berdasar sistem pengaliranBerdasarkan sistem pengalirannya, filter dikelompokkan menjadi:

Gravity Filtration, Filtrasi yang cairannya mengalir karena gaya berat(Tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring)

Pressure Filtration, Filtrasi yang dilakukan dengan menggunakan tekanan. Vacum Filtration, Filtrasi dengan cairan yang mengalir karena prinsip

hampa udara (penghisapan).

Kebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum, atau

pemisah sentrifugal. Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau diskontinyu,

tergantung apakah buangan dari padatan tersaring tunak (steady) atau sebentar-

sebentar. Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran fluida

melalui peralatan secara kontinu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk

membuang padatan terakumulasi. Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida

tidak dihentikan selama peralatan beroperasi.

b. Filter Pasir LambatFilter pasir lambat (slow sand filter) adalah filter yang mempunyai kecepatan filtrasi

lambat (sekitar 0,1 hingga 0,4 m/jam). Kecepatan lambat ini disebabkan ukuran media

pasir lebih kecil (effective size = 0,150,35 mm). Filter pasir lambat cukup efektif

digunakan untuk menghilangkan kandungan bahan organik dan organisme patogen

pada air baku yang mempunyai kekeruhan relatif rendah. Filter pasir lambat banyakdigunakan untuk pengolahan air dengan kekeruhan air baku di bawah 50 NTU. Efisiensi

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

6/14

filter pasir lambat tergantung pada distribusi ukuran partikel pasir, ratio luas permukaan

filter terhadap kedalaman dan kecepatan filtrasi.

Filter pasir lambat bekerja dengan cara pembentukan lapisan biofilm di beberapa

milimeter bagian atas lapisan pasir halus yang disebut lapisan hypogealm atau

schmutzdecke. Lapisan ini mengandung bakteri, fungi, protozoa, rotifera, dan larva

serangga air. Schmutzdecke adalah lapisan yang melakukan pemurnian efektif dalam

pengolahan air minum. Selama air melewati schmutzdecke, partikel akan terperangkap

dan organik terlarut akan teradsorpsi, diserap dan dicerna oleh bakteri, fungi, dan

protozoa. Proses yang terjadi dalam schmutzdecke sangat kompleks dan bervariasi,

tetapi yang utama adalah mechanical straining terhadap kebanyakan bahan tersuspensi

dalam lapisan tipis yang berpori-pori sangat kecil, kurang dari satu mikron. Ketebalan

lapisan ini meningkat terhadap waktu hingga mencapai sekitar 25 mm, yang

menyebabkan aliran mengecil. Ketika kecepatan filtrasi turun sampai tingkat tertentu,

filter harus dicuci dengan mengambil lapisan pasir bagian atas setebal sekitar 25 mm.

Keuntungan filter lambat antara lain:

Biaya konstruksi rendah Rancangan dan pengoperasian lebih sederhana Tidak diperlukan tambahan bahan kimia Variasi kualitas air baku tidak terlalu mengganggu Tidak diperlukan banyak air untuk pencucian, pencucian tidak menggunakan

backwash, hanya dilakukan di bagian atas media

Kerugian filter pasir lambat adalah besarnya kebutuhan lahan, yaitu sebagai akibat dari

lambatnya kecepatan filtrasi.

Secara umum, filter pasir lambat hampir sama dengan filter pasir cepat. Filter lambat

tersusun oleh bak filter, media pasir, dan sistem underdrain seperti gambar dibawah ini

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

7/14

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses filtrasi yaitu:

1. Debit FiltrasiDebit yang terlalu besar akan menurunkan efisiensi hasil filtrasi dikarenakan

kurangnya waktu kontak antara permukaan butiran media penyaring dengan air

yang akan disaring. Kecepatan aliran yang terlalu tinggi menyebabkan partikel

partikel yang terlalu halus yang tersaring akan lolos.

2. Konsentrasi KekeruhanKonsentrasi kekeruhan air baku yang sangat tinggi akan menyebabkan

tersumbatnya lubang pori dari media (clogging). Sehingga dalam melakukan

filtrasi sering dibatasi seberapa besar konsentrasi kekeruhan dari air baku. Jika

konsentrasi kekeruhan terlalu tinggi maka dilakukan proses koagulasi flokulasi

dan sedimentasi terlebih dahulu.

3. TemperaturAdanya perubahan suhu atau temperatur dari air yang akan difiltrasi,

menyebabkan massa jenis (density), viskositas absolut, dan viskositas kinematis

dari air akan mengalami perubahan. Selain itu juga akan mempengaruhi daya tarik

menarik diantara partikel halus penyebab kekeruhan, sehingga terjadi perbedaan

dalam ukuan besar partikel yang akan disaring. Akibat ini juga akan

mempengaruhi daya adsorpsi. Akibat dari keduanya ini, akan mempengaruhi

terhadap efisiensi daya saring filter.

4. Kedalaman media, Ukuran, dan MaterialTebal tipisnya media akan menentukan lamanya pengaliran dan daya saring.

Media yang terlalu tebal biasanya mempunyai daya saring yang sangat tinggi,

tetapi membutuhkan waktu pengaliran yang lama. Media yang terlalu tipis

memiliki waktu pengaliran yang pendek dan memiliki daya saring yang rendah.

Demikian pula dengan ukuran besar kecilnya diameter butiran media filtrasi

berpengaruh pada porositas, laju filtrasi, dan juga kemampuan daya saring, baik

itu komposisisnya, proporsinya, maupun bentuk susunan dari diameter butiran

media.

Keadaan media yang terlalu kasar atau terlalu halus akan menimbulkan variasi

dalam ukuran rongga antar butir. Ukuran pori sendiri menentukan besarnya

tingkat porositas dan kemampuan menyaring partikel halus yang terdapat dalam

air baku. Lubang pori yang terlalu besar akan meningkatkan rate dari filtrasi dan

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

8/14

juga akan menyebabkan lolosnya partikelpartikel halus yang akan disaring.

Sebaliknya lubang pori yang terlalu halus akan meningkatkan kemampuan

menyaring partikel dan juga dapat menyebabkan clogging (penyumbatan lubang

pori oleh partikelpartikel halus yang tertahan) yang terlalu cepat.

5. Tinggi Muka Air Di Atas Media dan Kehilangan TekananKeadaan tinggi muka air di atas media berpengaruh terhadap besarnya debit atau

laju filtrasi dalam media. Tersedianya muka air yang cukup tinggi diatas media

akan meningkatkan daya tekan air untuk masuk kedalam pori. Dengan muka air

yang tinggi akan meningkatkan laju filtrasi (bila filter dalam keadaan bersih).

Muka air diatas media akan naik bila lubang pori tersumbat (terjadi clogging)

terjadi pada saat filter dalam keadaan kotor.

Untuk melewati lubang pori, dibutuhkan aliran yang memiliki tekanan yang

cukup. Besarnya tekanan air yang ada diatas media dengan yang ada didasar

media akan berbeda di saat proses filtrasi berlangsung. Perbedaan inilah yang

sering disebut dengan kehilangan tekanan (headloss). Kehilangan tekanan akan

meningkat atau bertambah besar pada saat filter semakin kotor atau telah

dioperasikan selama beberapa waktu. Friksi akan semakin besar bila kehilangan

tekanan bertambah besar, hal ini dapat diakibatkan karena semakin kecilnyalubang pori (tersumbat) sehingga terjadi clogging.

6. Luas Permukaan bahan yang difiltrasiJumlah filtrat persatuan waktu berbanding lurus dengan luas permukaan media

filter. Semakin besar luas media tersebut, semakin besar pula daya filtrasinya.

7. Beda Tekanan antara kedua sisi filterBeda Tekanan adalah gaya pendorong setiap proses filtrasi. Secara teoritis, dayafiltrasi juga sebanding dengan beda tekanan. Gaya pendorong tersebut dapat

ditimbulkan oleh tekanan hidrostatik, tekanan lebih, tekanan rendah. Gaya

hidrostatik merupakan penekanan oleh suspensi pada permukaan filter. Tekanan

lebih (filtrasi tekanan) merupakan yang dihasilkan jika memperbesar tekanan

hidrostatik. Misalnya pengaliran suspensi dari lantai yang lebih tinggi, dengan

pompa, atau gas bertekanan. Tekanan rendah (tekanan vakum) merupakan tekan

yang dilakukan jika tekanan uap filtrate yang harus lebih kecil karena filtrat

mudah mendidih. dengan memperkecil tekanan, makan titik didihnya juga akan

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

9/14

menurun. karena bahan yang mempunyai tekanan uap tinggi tidak bisa difiltrasi

dengan baik.

8. Viskositas bahanViskositas cairan merupakan kekentalan dari suatu suspensi. Semakin kecil

viskositas cairan, maka semakin besar pula daya filtrasinya.

Standar baku mutu pengolahan limbah cair

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

10/14

Standar Kualitas Air Bersih

Sumber: Lampiran II Permenkes RI No:416/PER/IX/1990

III. Alat & Bahan1. Alat

1) Turbidimeter2) pH-meter3) Bak filtrasi4) Gelas kimia5) Gelas ukur 100 dan 1000 mL6) Selang7) Penampung air limbah sungai8) Ember

2. Bahan1) Air limbah2) Aquadest

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

11/14

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

1

. . .

. . .

1

. . .

. . .

2

. . .

. . .

3

. . .

. . .

IV. Langkah Kerja

*efisiensi setiap laju alir dan dapat diketahui laju optimum filtrasi percobaan

*perbedaan volume effluent yang dihasilkan

Air limbah Tangki Influent

Sampel Influent

(duplo)

Variasi laju

alir

Proses Filtrasi

Tangki effluentSampel Effluent

(duplo)

Vol hasil filtrasiDalam waktu . . . mnt

Nilai

kekeruhan

Nilai

kekeruhan

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

12/14

V. Data Pengamatan

Runvolume

tangki (ml)

waktu

operasi (s)

Laju

alir

(ml/s)

Kekeruhan

(NTU)Ph Efisiensi

(%)Influent Effluent Influent Effluent

1 25000 580 38.46 5.39 7.13 7.22 7.02 -32.282 25000 976 26.00 4.87 4.08 7.49 7.21 16.22

3 25000 1436 16.60 6.29 5.00 7.26 7.29 20.51

4 25000 3292 7.60 4.49 3.18 7.22 7.18 29.18

VI. PembahasanUntuk menyalurkan umpan kedalam bak filtrasi digunakan pompa namun pompa

yang ada tidak memiliki konsistensi laju alir. Oleh karena itu, kami menggunakan prinsip

gaya gravitasi yaitu tangki umpan diposisikan di bagian atas bak filtrasi dengan pengaturan

laju alir yang menggunakan bukaan valve. Proses backwash tidak dilakukan sebagaimana

mestinya karena terhalang oleh alat sehingga kami hanya merendam media filter dengan air

keran hingga penuh dan selanjutnya membuka valve bagian bawah bak filtrasi, hasilnya air

keran hasil backwash keluar berwarna kecoklatan menandakan air tersebut kotor. Limbah

yang kami gunakan dalam proses filtrasi ini yaitu air sungai dimana secara kasat mata sedikit

keruh (terdapat suspensi) dan cukup bau.

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45Efisiensi(%)

Laju Alir (ml/s)

Kurva Efisiensi Terhadap Laju Alir

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

13/14

Dari hasil percobaan diketahui bahwa semakin tinggi laju alirnya maka efisiensinya

akan semakin menurun, hal tersebut sesuai dengan literature yang ada. Laju alir yang

semakin tinggi menyebabkan kurangnya waktu kontak antara permukaan butiran media

penyaring dengan limbah tersebut sehingga efisiensi yang diperoleh semakin kecil. Adanya

efisensi yang bernilai minus disebabkan karena pada laju alir 38 ml/s dilakukan pertama kali

sehingga di dalam bak filtrasi masih terdapat larutan limbah hasil percobaan sebelumnya,

selain itu laju alirnya terlalu besar sehingga terdapat partikel-partikel yang terlalu halus akan

lolos dalam penyaringan yang menyebabkan nilai kekeruhan akhir bertambah besar

dibandingkan kekeruhan awal. Untuk laju alir optimum dapat ditentukan dari nilai efisiensi

yang paling besar, sehingga berdasarkan grafik laju alir optimum diperoleh pada saat laju

alirnya 7.6 ml/s. Disamping itu hasil pengamatan menunjukan air hasil filtrasi ini masih

memiliki bau namun lebih jernih dibandingkankan sebelum dilakukan filtrasi. Untuk dibuangke lingkungan jika dilihat dari nilai kekeruhan dan pH, air limbah ini dapat dibuang ke

lingkungan karena masih dibawah baku mutu lingkungan dengan Ph masih diantara 6,5-9 dan

nilai kekeruhan masih dibawah 25 NTU.

VII. Simpulan

Laju alir optimum pada proses filtrasi yaitu 7,6 ml/s dengan efisiensi sebesar 29.18 %

5/27/2018 02. FILTRASI (1)

14/14

Lampiran Foto

Bak Filtrasi Tangki Umpan

Air Sungai

Hasil Filtrasi

Turbidimeter & pH meter