PA.05 MODUL 06 OPERASI DAN PENGAWASAN UNIT PENYARING (FILTER) BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 . PA.05 MODUL 06 OPERASI DAN PENGAWASAN UNIT PENYARING (FILTER) I. DESKRIPSI MODUL Ringkasan Topik Penyaringan adalah suatu proses penjernihan, dimana air yang akan diolah dilewatkan pada suatu media yang berpori (porous). Selama proses tersebut kualitas air membaik dengan penyisihan sebagai materi yang tersuspensi dan koloid, pengurangan jumlah bakteri dan organisme lain, dan perubahan unsurunsur kimia. Dalam Sistim penjernihan air dimana air baku berasal dari air permukaan, dikenal ada dua jenis penyaringan, yaitu sitem penyaringan pasir lambat dan sistim penyaringan pasir cepat (Slow Sand Filter dan Rapid Sand Filter). Selama proses penyaringan, kotoran-kotoran dihilangkan dari air, terakumulasi pada butir-butir dan dalam pori-pori antara butir-butir tsb. Akibatnya ruang pori yang efektif akan berkurang dan resisten terhadap aliran air meningkat. Efisensl penyaringan sedikit demi sedikit akan menurun. Setelah beberapa waktu, kehilangan tekanan menjadi tinggi, atau kualitas air tersaring buruk, sehingga perlu dibersihkan. Pembersihan saringan jenis saringan pasir cepat dilakukan dengan proses pencucian. Sehubungan dengan hal tersebut dalam modul ini selain mejelaskan prinsip-prinsip dasar penyaringan (filtrasi) juga dibahas tentang tata cara pencucian media penyaring, serta operasi dan pemeliharaan unit filter. Tujuan Instruksional Umum Setelah mengikuti pembelajaran modul ini diharapkan Peserta bimbingan teknis mampu menjelaskan pengertian prinsip-prinsip dasar tentang proses penyaringan, menjelaskan proses filtrasi dan pencucian media penyaring dan mengetahui jenis media penyaring pada pengolahan air. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 i PA.05 Tujuan Instruksional Khusus Setelah mengikuti pembelajaran modul ini diharapkan Peserta bimbingan teknis mampu : a) Fungsi Filter dan pengertian prinsip-prinsip dasar tentang proses penyaringan, b) Pengertian dasar tentang proses penyaringan dengan unit Saringan Pasir Cepat. c) Mengetahui proses filtrasi dan pencucian media penyaring. d) Mengoperasikan unit penyaring (Filter) dalam pengolahan air. e) Memelihara unit penyaring (Filter) dalam pengolahan air. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 ii PA.05 DAFTAR ISI halaman DESKRIPSI i DAFTAR ISI ii DAFTAR GAMBAR iv DAFTAR TABEL v I. PENDAHULUAN 1 II. ISTILAH DAN DEFINISI 2 III. PENYARINGAN (FILTRASI) 6 3.1 Mekanisme Penyaringan 6 3.2 Fungsi Unit Filtrasi (Filter) 7 3.3 Jenis Unit Filtrasi (Filter) 7 3.3.1 KlasifikasI berdasarkan Kecepatan filtrasi 7 3.3.2 Klasifikasi berdasarkan Cara Pencucian 7 3.3.3 Klasifikasi berdasarkan Konstruksi 10 3.3.4 Klasifikasi berdasarkan Fasa Media 10 3.3.5 Klasifikasi berdasarkan arah aliran 11 3.3.6 Klasifikasi berdasarkan Fasa Media 11 3.3.7 Klasifikasi berdasarkan arah aliran 11 3.3.8 Klasifikasi berdasarkan struktur media filter 12 3.3.9 Klasifikasi berdasarkan Aplikasi/Fungsi 13 3.4 Struktur Dan Bagian Filter 15 3.4.1 Struktur 15 3.4.2 Bagian Filter 15 IV. MENGOPERASIKAN UNIT FILTRASI 4.1 22 Aplikasi Proses Filtrasi 22 4.1.1 Filtrasi pada Proses Penyisihan Besi 22 4.1.2 Filtrasi pada Proses Penyisihan Mangan 22 4.1.3 Filtrasi untuk menurunkan Asiditas/Keasaman air 23 BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 iii PA.05 4.2 4.3 4.4 V 4.1.4 Filtrasi pada Proses Penyisihan Kesadahan 23 4.1.5 Filtrasi pada Proses Penyisihan Logam 23 4.1.6 Filter Multiguna 24 Operasional Filter 24 4.2.1 Pengisian Media Penyaring 24 4.2.2 Operasional Awal Filtrasi 26 4.2.3 Operasional Penyaringan 27 4.2.4 Awal Dan Akhir Kehilangan Tekanan 28 Gangguan Operasional Filter 29 4.3.1 Gangguan yang bersifat spesifik 29 4.3.2 Gangguan pada Kondisi Operasi Filter 29 4.3.3 Cara mengontrol gangguan 34 4.3.4 Menghilangkan gangguan 35 Operasional Pencucian 37 4.4.1 Perputaran pencucian balik 37 4.4.2 Pencucian balik otomatis 38 4.4.3 Pembuangan Media bekas Pencuci 40 4.4.4 Kondisi Operasional Pencucian Balik 40 PENGAWASAN, PEMELIHARAAN DAN PERBAIKAN 48 5.1 Pengawasan Operasional Filter 48 5.1.1 Pengawasan Efisiensi Filter 48 5.1.2 Pengawasan kondisi operasi Filter 49 5.1.3 Pengawasan Media filter 49 Pengontrolan Operasional Filter 50 5.2.1 Pengontrolan Media Filter 50 5.2.2 Pengontrolan Nozzle 51 5.2.3 Pengawasan terhadap Alat Ukur 51 5.2 LAMPIRAN Sesion Note Bahan Tayang BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 iv PA.05 DAFTAR GAMBAR Posisi Keterangan Gambar halaman Gambar III.1 Pencucian dengan Tangki Menara 8 Gambar III.2 Pencucian dengan pompa 9 Gambar III.3 Bagian-Bagian Filter 16 Gambar III.4 Bentuk dan Jenis Nozzle 20 Gambar III.5 FILTER 21 Gambar III.6 Lantai Dasar pakai Nozzle 21 Gambar IV.7 Penurunan Kecepatan Penyaringan 26 Gambar IV.8 Keretakan Pada Bidang Penyaring 31 Gambar IV.9 Bola Lumpur pada Bagian Atas Bidang Penyaring 32 Gambar IV.10 Bola Lumpur Pada Bagian Dasar Bidang Penyaring 33 Gambar IV.11 Pemindahan Kerikil 23 Gambar IV.12 Pasir yang meluap 34 Gambar IV.13 Tipe Operasional Filter 38 Gambar IV.14 Pengaturan Palung Air Pencuci 44 Gambar IV.15 Penyapuan dengan Air 45 BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 v PA.05 DAFTAR TABEL Posisi Keterangan Gambar halaman Tabel IV.1 Gangguan dalam Operasional Filter dan Cara mengatasinya 37 Tabel IV.2 Angka Pendekatan Untuk Kecepatan Minimum 41 Pencucian Balik BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 vi PA.05 BAB I PENDAHULUAN Penyaringan adalah suatu proses penjernihan, dimana air yang akan diolah dilewatkan pada suatu media yang berpori (porous). Selama proses tersebut kualitas air membaik dengan penyisihan sebagai materi yang tersuspensi dan koloid, pengurangan jumlah bakteri dan organisme lain, dan perubahan unsur-unsur kimia. Dalam praktek penjernihan air media porous yang digunakan harus berupa materi yang stabil dalam arti material media penyaring harus kuat dan tahan bila direndap dalam air tidak cepat hancur/mengecil dan seragam. Dalam Sistim penjernihan air dimana air baku berasal dari air permukaan, dikenal ada dua jenis penyaringan, yaitu sitem penyaringan pasir lambat dan sistim penyaringan pasir cepat (Slow Sand Filter dan Rapid Sand Filter). Pada sistem penyediaan air untuk umum dan keperluan sendiri yang agak besar, banyak digunakan media pasir. Pada media saringan tertentu akan terjadi penetrasi kotoran dan akumulasi dari air baku. Pasir sebagai media penyaring mempunyai keuntungan karena pengadaannya yang mudah, harga yang relatif rendah, dan pengalaman yang memuaskan untuk jangka waktu yang panjang. Selama proses penyaringan, kotorankotoran dihilangkan dari air, terakumulasi pada butir-butir dan dalam pori-pori antara butir-butir tsb. Akibatnya ruang pori yang efektif akan berkurang dan resisten terhadap aliran air meningkat. Efisensl penyaringan sedikit demi sedikit akan menurun. Setelah beberapa waktu, kehilangan tekanan menjadi tinggi, atau kualitas air tersaring buruk, sehingga perlu dibersihkan. Pembersihan saringan jenis saringan pasir cepat dilakukan dengan proses pencucian. Pencucian dilakukan dengan membalikkan air dengan kecepatan yang tinggi melalui lapisan penyaring, di mana lapisan pasir akan terekspansl dan teraduk. Air pencuci akan membawa kotoran-kotoran yang terakumulasi keluar dari filter. Pembersihan saringan cepat dilakukan dengan cepat, umumnya tidak lebih dari setengah jam. Hal ini dilakukan sesuai dengan yang dibutuhkan, untuk memelihara proses yang baik, umumnya setiap 24 - 48 jam operasi. Sedangkan pembersihan saringan untuk jenis saringan pasir lambat dilakukan dengan cara pengerukan/diambil lapisan bagian atas media filter ± 5 cm dikumpulkan yang kemudian dicuci. Pencucian ini dilakukan terhadap media pasir secata bertahap sesuai dengan kondisi dan dilakukan sampai dengan 40 – 70 % pada lapisan media penyaring. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 1 PA.05 BAB II ISTILAH DAN DEFINISI 1. Filtrasi (secara umum) adalah proses penghilangan (penurunan konsentrasi) zat– zat kimia di dalam air selama air tersebut melewati suatu benda berpori ( porous ) atau suatu media filter. dalam hal tertentu bisa saja tidak hanya fase cair (air) dan padat (media filter) tetapi juga fasa gas (udara). Filtrasi (dalam sistem penyediaan air minum/air bersih) adalah proses penghilangan partakel–partikel/flok–flok halus yang lolos dari unit sedimentasi, dimana partikel–partikel/flok–flok tersebut akan tertahan pada media penyaring selama air melewati media tersebut. 2. Filter (penyaring) terdiri dari bak penyaring/filter, media penyaring dan perlengkapan untuk operasional penyaringan/filtrasi. 3. Sistem filtrasi/penyaringan adalah semua unit filter didalam satu ipa (instalasi pengolahan air) termasuk perpipaan (pipa dan sambungan pipa), katup dan perlengkapan pendukung lainnya. 4. Sistem penyaringan satu tahap adalah sistem penyaringan yang terdiri dari satu atau beberapa unit filter (yang dipasang paralel). dengan unit tersebut dapat dicapai tujuan penyaringan untuk satu tahap. 5. Sistem penyaringan beberapa tahap adalah terdiri beberapa unit filter yang tersambung secara seri dan berfungsi untuk tujuan pengolahan yang berbeda untuk masing-masing unit filter. unit filter tersebut juga bisa dipasang dalam satu bak besar di beberapa lantai. 6. Kecepatan filtrasi adalah kecepatan salah satu partikel didalam air dari supernatan mendekati/melewati media penyaring. 7. Tekanan filtrasi adalah tekanan didalam unit filter yang terjadi pada kondisi yang mendekati batas atas (tekanan maksimum). 8. Beda tekanan adalah perbedaan tekanan diantara “inlet” dan “outlet” filter 9. Kehilangan tekanan dan Hambatan pada filter adalah perbedaan diantara tekanan sebelum dan setelah air melewati filter. bagian dari kehilangan tekanan yang berasal dari menurunnya tekanan selama air melewati zat padat/partikel yang tertahan pada media filter disebut hambatan filtrasi. selama proses filtrasi hambatan akan meningkat disebabkan oleh zat padat/partikel yang tertahan didalam pori media filter semakin bertambah banyak jumlahnya. 10. Penyumbatan pada filter terjadi bila kapasitas hidrolik filter tercapai. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 2 PA.05 11. Terobosan (Break through) adalah jika zat harus dihilangkan dari air melalui filtrasi sudah tidak dapat lagi ditahan didalam media filter sehingga partikel ada yang lolos dari filter, oleh karena itu kualitas air hasil penyaringan menurun, saat mulai menurunnya kualitas air hasil penyaringan disebut break through. 12. Periode waktu filtrasi adalah waktu dari mulai filtrasi (setelah filtrat/air hasil filtrasi awal dibuang) sampai dengan dilakukannya pencucian filter. 13. Volume efektif siklus filtrasi adalah volume efektif siklus filtrasi untuk satu periode penyaringan adalah volume air yang dihasilkan dalam satu periode filtrasi berdasarkan luas permukaan filter. 14. Efisiensi filtrasi adalah : a. Perubahan konsentrasi zat dalam air selama proses filtrasi terjadi karena interaksi antara zat di dalam air dengan bagian permukaan media filter. untuk itu zat di dalam air harus dialirkan ke permukaan media filter dan harus berinteraksi didalam filter tersebut. b. Proses yang menyebabkan terjadinya perubahan konsentrasi zat yang disaring adalah proses fisika, kimia, biokimia dan biologi. mekanisme tsb. sering terjadi secara bersama-sama. jadi efisiensi filter adalah semua proses baik fisik atau kimia yang menyebabkan pemisahan zat padat yang terkandung didalam air dan mengendap pada media filter. c. Jika partikel di dalam air baku yang akan di saring lebih besar dari pada pori di media filter maka ini bukan lagi proses filtrasi. 15. Penurunan efisiensi filtrasi adalah selama proses filtrasi berlangsung media filter akan terisi oleh zat yang terkandung di dalam air sesuai dengan perubahan konsentrasi di dalam air setelah melewati media filter dan filter tersebut akan menurun kapasitasnya. oleh sebab itu efesiensi filter akan menurun sepanjang proses filtrasi. dengan penambahan zat tertentu, kapasitas media penyaring juga bisa menurun yang disebabkan oleh kehilangan tekanan yang mendekati batas atas hidraulik. 16. Pemulihan efisiensi filtrasi adalah: a. Setelah satu periode penyaringan media filter di dalam filter harus diregenerasi, ini bisa dilakukan langsung di dalam filter atau di luar filter, media filter harus dipisahkan dari zat-zat yang terpisah dari air (misalnya dengan adalah bahan yang digunakan untuk filtrasi sebagai bagian dari filter yang melakukan/ meyebabkan efek filtrasi. media filter terdiri dari satu jenis atau beberapa matmerial yang mengisi atau yang tersusun, bisa berupa zat padat yang terkandung di air atau zat padat yang sengaja dimasukkan ke air agar dapat menjadi bagian dari media filter. media filter dipasang pada filter diantara aliran masuk (inlet) dan aliran keluar (outlet). BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 3 PA.05 b. Supaya air dapat melewati media filter, media filter harus mempunyai sistem pori terbuka. sistem pori itu disebut sebagai permukaan luar media filter, sebagian dari pori media filter diisi dengan air yang tidak mengalir, bagian ini disebut permukaan dalam. 17. Partikel/butiran adalah satu bagian mikroskopik dari salah satu zat padat. ukuran partikel, permukaan partikel maupun keseragaman partikel dan bentuk partikel menentukan sifat dari butiran partikel media filter. 18. Diameter partikel/butiran adalah : a. Diameter partikel dari salah satu butiran adalah batas maksimum yang sesuai dengan lebar lubang di ayakan (sieve) yang mana telah dilewati oleh butiran tersebut dengan batas maksimum. b. Campuran diantara beberapa partikel dengan diameter butiran yang berbeda bisa di analisa dengan analisa sieving dan bisa di klasifikasi untuk beberapa fraksi ukuran butiran. 19. Ukuran Efektif partikel adalah : a. Ukuran partikel dari salah satu campuran partikel yang ditentukan berdasarkan cara tertentu dari sebuah kurva semi logaritma, hubungan antara nilai yang lolos dari saringan (sebagai sumbu vertical) dengan ukuran ayakan (sebagai sumbu horizontal). b. Ukuran Efektif butiran pasir yang digunakan untuk saringan pasir cepat pada umumnya dari 0,500 – 0,700 mm, dan pasir lambat adalah : 0,150 – 0,350 mm bila ukuran efektif < 0,500 mm, maka partikel/flok tidak terendapkan dan akan terjaring meluas pada permukaan lapisan media filter, menyebabkan kehilangan tekanan segera meningkat, sebaliknya bila ukuran efektif > 0,700 mm, flok akan menerobos melalui media penyaring, menyebabkan kekeruhan air hasil filtrasi meningkat. 20. Koefisien Keseragaman ( Uniformity Coefficient, U ) adalah perbandingan antara partikel dari Ukuran Efektif 60% terhadap ukuran efektif 10 %, U= d60/d10 Koefisien Keseragaman yang biasa digunalah :akan dalam sitem saringan cepat adalah 1,2 – 1,7, untuk saringan pasir lambat 2,0 – 3,0 21. Analisa Fraksi Media Filter (Sieve Analysis) adalah : a. Analisis fraksi media filter dikenal dengan sebutan analisis butiran (granular) pasir b. Hasil analisis diplotkan kedalam gravis yang menunjukkan hubungan persentase berat yang lolos dengan ukuran porositas saringan. analisa ini dilakukan untuk mendapatkan nilai ukuran efektif ( Effective Size ) D10 dan BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 4 PA.05 nilai koefisien keseragaman (Uniformity Coefficient) D60 / D10 , dimana nilai D10 dan D60 diperoleh dari grafik. c. Dengan garis itu bisa ditentukan ukuran efektif dan koefisien keseragaman butiran pasir (lihat uraian analisa granulasi pasir). 22. Distribusi ukuran partikel adakah : a. Distribusi ukuran partikel didapat dari analisis granulasi pasir. untuk media filter digunakan partikel dengan ukuran yang hampir sama.satu dengan yang lainnya Koefisien Keseragaman 2 . b. Jumlah dari partikel yang mempunyai diameter yang lebih kecil atau diameter yang lebih besar dari pada yang diperlukan dalam media filter, ditentukan berdasarkan nilai yang ditetapkan sesuai dengan kriteria standar untuk jenis filter dan sistem pengolahan. 23. Ambang Bebas ( Free Board ) adalah ruangan diantara pelimpah air bekas pencucian sampai permukaan media filter. 24. Supernatan adalah campuran yang ada diantara permukaan media filter dan permukaan air selama proses filtrasi. 25. Volume Pori adalah : a. volume pori terdiri dari beberapa bagian b. Jumlah semua pori yang ada didalam partikel ( Vpk ) misalnya dalam karbon aktif yang bisa sebagian terbuka dan sebagian tertutup. c. Dari jumlah semua volume ( Vpz ) yang ada diantara butiran masing-masing dalam satu media filter. 26. Lapisan Media Filter adalah semua partikel dan butiran yang ada didalam satu lapisan media filter tertentu dengan ketebalan lapisan tertentu dan berat atau densitas kerapatan tertentu disebut sebagai lapisan media filter. 27. Porositas Lapisan Media Filter adalah adalah volume yang ada diantara butiran didalam lapisan media filter tersebut. 28. Ketebalan Lapisan adalah angka untuk ketebalan media filter yang digunakan untuk filtrasi. Iika ada penyaring ganda atau tunggal sering kali ada lapisan penyangga di lantai struktur yang bisa juga terdiri dari beberapa lapisan. Untuk menentukan ketinggian/ketebalan lapisan media filter harus diperhatikan juga ketebalan lapisan penyangga. 29. Pertumbuhan Diameter Partikel (Particle Size Growing) adalah proses pembesaran butiran partikel disebabkan oleh endapan zat-zat diatas permukaan partikel yang tidak bisa dihilangkan dengan proses pencucian. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 5 PA.05 BAB III PENYARINGAN (FILTRASI) Filtrasi adalah proses penghilangan partikel-partikel/flok-flok halus yang lolos dari unit sedimentasi, dimana partikel-partikel/flok-flok tersebut akan tertahan pada media penyaring selama air melewati media tersebut. 3.1 MEKANISME PENYARINGAN Pada filtrasi dengan media berbutir, terdapat mekanisme filtrasi sebagai berikut : a) b) c) d) e) Penyaringan secara mekanis Sedimentasi Adsoprsi Koagulasi dalam filter bed Aktivitas biologis a. Penyaringan secara mekanis Penghilangan kotoran selama penyaringan terjadi karena proses penyaringan partikel-partikel yang lebih besar daripada lubang-lubang antara butiran media penyaring akan tertahan. b. Sedimentasi Partikel-partikel yang lebih kecil daripada lubang-lubang antara butiran media pasir masih cukup besar untuk mcngendap akan mencapai permukaan butir cepat atau lambat dan berarti harus dihilangkan dengan sedimentasi. c. Adsorpsi Partikel-partikel koloid yang tidak dapat dihilangkan dengan sedimentasi dapat teradsorpsi oleh butiran media karena gaya elektrolistrik. d. Reaksi Kimia Kotoran yang larut dapat dirubah menjadi senyawa-senyawa yang tidak larut sehingga dapat dihilangkan dengan Penyaringan, sedimentasi, atau adsorpsi. e. Aktivitas Biologls Bakteri yang hidup diatas dan didalam penyaring, yang teradsorpsi oleh butiran media, menggunakan kotoran-kotoran anorganik dan organic sebagai makanannya, dan merubahnya menjadi sel. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 6 PA.05 3.2 FUNGSI UNIT FILTRASI (FILTER) Secara umum fungsi dari proses penyaringan adalah : 1. Memisahkan atau menghilangkan partikel–partikel tersuspensi, koloid terutama partikel – partikel/dispersi halus yang tidak dapat dipisahkan secara gravitasi. 2. Penghilangan partikel–partikel/flok hasil proses koagulasi – flokulasi 3. Penyisihan koloid 4. Penghilangan dan virus 5. Mengoksidasi zat organik terlarut dan atau zat anorganik 1. Pendukung proses kimiawi dan biologis 3.3 JENIS UNIT FILTRASI (FILTER) : 3.3.1 KlasifikasI berdasarkan Kecepatan filtrasi A. Filter lambat Sebagai filter dengan permukaan yang besar biasanya tidak ada sistem pencucian. Kecepatan filter biasanya hanya beberapa meter per hari. Filter lambat beroperasi secara fisika , kimia dan biologi. Seringkali filter lambat digunakan untuk mengolah air permukaan yang sudah didiolah terlebih dahulu atau air dengan kekeruhan/turbidity rendah. Pada saringan pasir lambat berfungsi untuk menahan zat-zat yang menyebabkan kekeruhan, mikroorganisme, dan dapat meminimalisasikan kandungan zat organik juga dapat mengoksidasi ammonia. B. Filter cepat Filter cepat berbentuk bak terbuka atau tertutup dan dapat juga bermedia tunggal atau ganda. Filter cepat dioperasikan dengan kecepatan penyaringan lebih cepat dari kecepatan filter lambat. Kecepatan penyaringan tergantung dari syarat-syarat proses filtrasi yaitu pada rentang kecepatan antara 3 – 50 m/jam. Kecepat filtrasi di atas 15 m/jam biasanya terjadi bila menggunakan saringan cepat tertutup dan bertekanan. 3.3.2 Klasifikasi berdasarkan Cara Pencucian A. Filter dengan pencucian Filter dengan pencucian adalah filter cepat dengan system pencucian terpasang permanen. Untuk filter dengan tipe seperti ini bisa dilakukan pencucian yang menyeluruh dan merata. Terdapat beberapa kategori filter berdasarkan pencuciannya, yang pertama adalah klasifikasi filter berdasarkan head sumber pencucian, dimana ada empat sumber yaitu berasal dari tangki menara, pompa, bak filter lain dan dari dalam filter sendiri. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 7 PA.05 1. Tangki Menara Pencucian dengan menggunakan tangki menara harus memperhatikan head yang tersedia. Head muka air reservoir haruslah selalu lebih besar dari kehilangan tekanan total di filter, mulai dari headloss di underdrain, media penyangga, media filter dan sistem perpipaan ditambah dengan ketinggian air harus naik sampai di gutter filter. Apabila head yang tersedia kurang, maka filter tidak akan dapat tercuci dengan baik, dan tidak akan pernah terjadi peregangan pori media filter sehingga kotoran tidak akan banyak yang terangkat. TANGKI MENARA Gambar 3.1 Pencucian dengan Tangki Menara BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 8 PA.05 2. Pompa Sama seperti tangki menara, head yang dimiliki pompa harus lebih besar dari kehilangan tekanan total di filter, mulai dari headloss di underdrain, media penyangga, media filter dan sistem perpipaan ditambah dengan ketinggian air harus naik sampai di gutter filter. Gambar 3.2 Pencucian dengan pompa 3. Inter filter Pencucian interfilter adalah pencucian dengan menggunakan air yang berasal dari tampungan filter lainnya. Pada pencucian dengan metode interfilter, muka air dari filter yang mencuci harus tinggi, maka dari itu pada umumnya filter-filter yang menggunakan metode interfilter memiliki freeboard yang besar pada saat operasi normal. Namun pada saat pencucian, air baku yang biasanya terbagi menjadi sejumlah filter yang aktif (n). Pada saat pencucian karena terdapat satu filter yang tidak beroperasi, maka air yang seharusnya masuk ke filter tersebut akan dialihkan menuju filter lain yang aktif (tidak dicuci) sehingga mengakibatkan kenaikan tinggi muka air. Dengan kenaikan tinggi muka air, maka head untuk mendorong pencucian filter akan tersedia. Pertimbanagn head tetap sama seperti pencucian dengan metode tangki menara maupun pompa yaitu head yang tersedia harus lebih besar dari kehilangan tekanan total di filter, mulai dari headloss di underdrain, media penyangga, media filter dan sistem perpipaan ditambah dengan ketinggian air harus naik sampai di gutter filter. 4. Self backwash Pencucian dengan cara self backwash memiliki wadah penampung effluent diatas media filter. Jadi pada saat filter beroperasi normal, influen akan masuk dari atas media 9katup backwash ditutup). Air hasil penyaringan akan terkumpul di outlet BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 9 PA.05 yang terletak diatas inlet. Pada saat backwash, katup inlet ditutup dan katup backwash dibuka, air yang berasal dari outlet lalu di salurkan menuju ke media dan akhirnya melimpah masuk ke pipa backwash. Syarat head dari sistem ini sama dengan sistem lainnya, yaitu dengan cara memperhatikan headloss yang terjadi di unit filter. B. Filter tanpa pencucian Filter tanpa pencucian biasanya tidak memungkinkan pencucian media filter seluruhnya (misalnya saringan pasir lambat). 3.3.3. Klasifikasi berdasarkan Konstruksi A. Filter terbuka Pada filter terbuka umumnya air akan melewati media filter secara gravitasi. Kecepatan penyaringan maksimal tergantung dari ukuran partikel, ketebalan media filter, ketinggian supernatan didalam bak filter dan kondisi hidrolik pada system pembuangan (drainase) dari bak filter. Dengan menurunkan tekanan di outlet kecepatan filtrasi dapat meningkat. B. Filter tertutup Pada filter tertutup kecepatan filtrasi akan bertambah jika memanfaatkan tekanan yang lebih tinggi dari tekanan atmosfir. 3.3.4. Klasifikasi berdasarkan Fasa Media A. Filter Basah Filter basah adalah filter dengan media tunggal atau media ganda yang terbuka atau tertutup. Pada umumnya selama filter beroperasi, supernatan berada diatas media filter. Hal ini yang membedakan antara filter basah dan filter kering. B. Filter Kering Pada filter kering air baku bersama dengan udara melewati media filter. Dalam proses itu tidak ada supernatan diatas media filter. Ketinggian air berada dibawah lantai dasar filter sehingga terjamin adanya oksigen yang diperlukan proses oksidasi (contohnya untuk oksidasi amonia). Pada filter ini terjamin terjadinya pertukaran gas (misalnya CO2,H2S,CH4) maupun oksidasi kimia dan zat organik. 3.3.5. Klasifikasi berdasarkan arah aliran A. Aliran dari atas ke bawah BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 10 PA.05 Proses filtrasi air minum umumnya dipakai filter dengan arah aliran dari bawah. atas ke B. Aliran dari bawah ke atas Filter dengan arah aliran dari bawah keatas bisa juga dipakai pada proses filtrasi air minum. Dengan media filter yang mempunyai berat jenis yang lebih besar dari berat jenis air, bisa tercapai klasifikasi/pemisahan media filter pada saat pencucian filter. Proses pencucian filter dengan arah aliran dari bawah ke atas sama dengan pencucian filter lainya. Kecepatan filtrasi maksimal tergantung dari berat jenis dan ukuran partikel dari media filter. Media filter yang paling atas harus tetap stabil selama proses filtrasi. Ada satu kasus istimewa untuk filter dengan arah aliran air dari bawah ke atas (refiltrasi flokulasi) yang mana menggunakan media filter dari plastik yang terapung sebab berat jenisnya lebih rendah dari air 3.3.6. Klasifikasi berdasarkan Fasa Media A. Filter Basah Filter basah adalah filter dengan media tunggal atau media ganda yang terbuka atau tertutup. Pada umumnya selama filter beroperasi, supernatan berada diatas media filter. Hal ini yang membedakan antara filter basah dan filter kering. B. Filter Kering Pada filter kering air baku bersama dengan udara melewati media filter. Dalam proses itu tidak ada supernatan diatas media filter. Ketinggian air berada dibawah lantai dasar filter sehingga terjamin adanya oksigen yang diperlukan proses oksidasi (contohnya untuk oksidasi amonia). Pada filter ini terjamin terjadinya pertukaran gas (misalnya CO2,H2S,CH4) maupun oksidasi kimia dan zat organik. 3.3.7. Klasifikasi berdasarkan arah aliran A. Aliran dari atas ke bawah Proses filtrasi air minum umumnya dipakai filter dengan arah aliran dari bawah. B. atas ke Aliran dari bawah ke atas Filter dengan arah aliran dari bawah keatas bisa juga dipakai pada proses filtrasi air minum. Dengan media filter yang mempunyai berat jenis yang lebih besar dari berat jenis air, bisa tercapai klasifikasi/pemisahan media filter pada saat pencucian filter. Proses pencucian filter dengan arah aliran dari bawah ke atas sama dengan pencucian filter lainya. Kecepatan filtrasi maksimal tergantung dari BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 11 PA.05 berat jenis dan ukuran partikel dari media filter. Media filter yang paling atas harus tetap stabil selama proses filtrasi. Ada satu kasus istimewa untuk filter dengan arah aliran air dari bawah ke atas (refiltrasi flokulasi) yang mana menggunakan media filter dari plastik yang terapung sebab berat jenisnya lebih rendah dari air . 3.3.8. Klasifikasi berdasarkan struktur media filter A. Media tunggal (Single media) Filter media tunggal adalah filter terbuka atau tertutup yang bisa dicuci dan yang mempunyai media filter dengan koefisien keseragaman media filter yang tepat. B. Media ganda (Multi media) Filter media ganda adalah filter dengan media filter yang mempunyai berat jenis dan ukuran yang berbeda. Berat jenis dan ukuran partikel harus disesuaikan untuk masing-masing lapisan supaya setelah proses pencucian semua lapisan terendapkan berdasarkan berat jenis dan ukurannya. Bila dilihat dari arah filtrasi dari atas media filter yang kasar akan dilewati lebih dulu, kemudian media filter yang halus. Jika proses pencucian kurang efisien atau ukuran partikel dan berat jenis media filter di beberapa lapisan tidak begitu berbeda, bisa terjadi tercampurnya media filter satu dengan lainnya. Bila hal itu terjadi, maka efisiensi media filter ganda akan hilang. C. Filter dengan media penyerap (adsorben) Dalam proses filtrasi dengan media penyerap di permukaan ada beberapa media filter pembantu yang akan dicampurkan dengan air baku dan akan tertahan oleh media filter atau elemen-elemen lainya di dalam filter. Elemen filter didalam bak filter berupa pipa atau juga bentuk / konstruksi lainnya di dalam bak filter. Efisiensi dengan media pembantu dapat ditingkatkan dengan menggunakan adsorben atau material ion exchange. D. Filter dengan media khusus Filter dengan proses conditioning adalah filter yang mana media filter dimasukkan beberapa saat sebelum proses filtrasi misalnya bubuk karbon aktif atau aluminium oksida atau material ion exchange. Penambahan media pembantu terjadi disemua bagian. Pada proses conditioning dengan karbon aktif bubuk maka larutan karbon aktif dialirkan secara berulang-ulang (sirkulasi), sampai karbon aktif melekat/ diadsorpsi oleh media filter. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 12 PA.05 Proses filtrasi dilakukan sampai bubuk karbon di dalam media filter jenuh dengan zat yang akan dihilangkan dari air. Kemudian dilakukan proses pencucian untuk mengeluarkan media pembantu (karbon aktif) tersebut dari media filter. E. Filter dengan media khusus Filter dengan proses conditioning adalah filter yang mana media filter dimasukkan beberapa saat sebelum proses filtrasi misalnya bubuk karbon aktif atau aluminium oksida atau material ion exchange. Penambahan media pembantu terjadi disemua bagian. Pada proses conditioning dengan karbon aktif bubuk maka larutan karbon aktif dialirkan secara berulang-ulang (sirkulasi), sampai karbon aktif melekat/ diadsorpsi oleh media filter. Proses filtrasi dilakukan sampai bubuk karbon di dalam media filter jenuh dengan zat yang akan dihilangkan dari air. Kemudian dilakukan proses pencucian untuk mengeluarkan media pembantu (karbon aktif) tersebut dari media filter. 3.3.9. Klasifikasi berdasarkan Aplikasi/Fungsi A. Filter Penyaringan flok Penyaringan Flok adalah proses yang mana ada pembentukan flok diluar media filter dan flok tersebut akan ditahan dalam media filter tunggal atau media filter ganda. B. Flokulasi – Filtrasi (untuk air mengandung Fe & Mn) Flokulasi – Filtrasi adalah kombinasi diantara flokulasi dan filtrasi yang mana flokulan di bubuhkan langsung sebelum air masuk kedalam unit penyaring, flokulasi terjadi didalam supernatan atas media filter dan didalam media filter. C. Filter kontak Filter kontak adalah proses terjadinya kehilangan atau tertahannya zat-zat yang akan disaring dengan cara reaksi kontak dengan material media filter atau dengan partikel yang lengket/menempel diatas butiran di media filter misalnya kontak katalitik reaktion untuk menghilangkan besi. D. Filter Kontak Biologis Filter kontak biologikal bekerja dengan prinsip kontak filtrasi karena adanya mikro organisme yang ditempel dalam media filter. Jika air melewati media filter dapat terjadi beberapa proses mikrobiologis. E. Filter Adsorpsi BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 13 PA.05 Filter Kontak ini biasanya diisi dengan material atau zat misalnya aktif karbon atau bagian dari ion exchange atau aluminium oksida yang bisa bereaksi dengan zat-zat tertentu atau zat-zat terlarut dalam air yang akan di saring. F. Filter dengan media reaktif Penyaringan dengan media reaktif adalah jika media filter bereaksi dengan zatzat yang terkandung didalam air dan dengan reaksi itu media filter akan berkurang misalnya untuk proses penyaringan menurunkan keasaman. G. Filter pada seluruh bagian/Penyaringan Ruangan Penyaringan ruangan adalah proses filtrasi yang terjadi bukan cuma di dalam lapisan paling atas dalam media filter tetapi terjadi rata diseluruh media filter dari atas sampai kebawah. Untuk menjamin stabilitas operasional harus diperhatikan adalah efisiensi penyaring bisa tercapai dalam satu siklus penyaringan dengan meningkatkan kehilangan tekan dan bukan dari penurunan atau mengurangkan kualitas filtrasi. H. Penyaringan pada permukaan Penyaringan pada pembukaan adalah proses yang mana terjadi filtrasi dari zat yang bisa disaring terutama di permukaan dari media filter. I. Filter Kontak Biologis Filter kontak biologikal bekerja dengan prinsip kontak filtrasi karena adanya mikro organisme yang ditempel dalam media filter. Jika air melewati media filter dapat terjadi beberapa proses mikrobiologis : 1. Proses aerob a) b) c) d) e) f) g) Oksidasi dari Fe2+ Fe3+ Oksidasi dari NH4+ NO3 ( melalui NO2・ ) Oksidasi dari Mn2+ Mn4+ Oksidasi dari zat organik menjadi CO2 dan air misalnya : Oksidasi dari CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O bisa saja ada produk samping zat organik yang tidak diinginkan. Oksidasi dari H2S S atau SO42- 2. Proses an aerobik a. Reduksi b. Reduksi c. Reduksi d. Reduksi dari dari dari dari NO3 N ( N2 atau NH4+ ) Fe3+ Fe2+ Mn4+ Mn2+ SO32 atau SO42 S Pembentukan efek samping organik sebagai hasil pembusukan (misalnya metan, asam organik, amina. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 14 PA.05 3.4. STRUKTUR DAN BAGIAN FILTER 3.4.1. Struktur 1. Filter lambat Biasanya filter lambat dibangun dengan konstruksi sebagai bak terbuka di permukaan tanah. Umumnya luas permukaan bak filter 1000 – 10.000 m2 dengan kedalaman 1,5–3,5 m, dengan sistem pembuangan / drainase terpasang di lantai dasar. Di atas sistem darinase ada lapisan penyangga dan di bagian teratas umumnya ada media filter (pasir). Keseragaman media filter tidak terlalu tinggi, ketebalan media filter untuk proses operasi pertama minimal 1 m dan bisa dikurangi sampai 0,5 m selama proses operasi. Ukuran partikel media filter umumnya 0,5–0,7 mm atau 0,7–1 mm seringkali dipakai pasir yang tidak terpakai pada proses mengharuskan keseragaman tinggi. Ketinggian supernatan biasanya 0,3 – 1 m. Kecepatan penyaringan antara 0,05–0,5 m/jam, satu periode filtrasi lambat berlangsung beberapa minggu sampai beberapa bulan. Setelah satu periode filtrasi biasanya lapisan atas dikupas ( ketebalan lapisan 2 – 5 cm). Setelah proses pembersihan harus ada periode adaptasi beberapa hari sebelum digunakan kembali. 2. Filter cepat Filter cepat dilengkapi dengan alat/perlengkapan yang memungkinkan pencucian media filter di dalam bak filter dengan air dan udara secara bersama atau terpisah (dicuci dengan air atau udara saja atau kombinasi keduanya). Ukuran dari unit penyaring, masing-masing dibatasi kebutuhan volume air dan udara pencuci maupun oleh kebutuhan pembagi rata media pencuci. Ketebalan media filter yang diperlukan biasanya 1 – 3 m dan akan semakin tinggi dengan ukuran partikel yang semakin besar. Ruang / jangkauan diantara media filter dan pelimpahan air pencucian harus ditentukan cukup besar, supaya selama proses pencucian dengan ekspansi media filter, tidak ada media filter yang terbawa bersama air bekas pencucian keluar melalui pelimpah. Disamping itu harus juga diperhatikan agar air bekas pencucian secepat mungkin dikeluarkan dari bak filter. 3.4.2. Bagian Filter 1. Bak Filter Bak filter adalah bagian yang terisi oleh media filter dan terdiri dari semua instalasi pendukung yang dibutuhkan seperti pembagi rata air baku maupun media pencuci. Bak filter terdiri dari : a. Saluran masuk inlet b. Ambang bebas ( Free board ) lihat definisi Persyaratan pada Ambang bebas adalah : BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 15 PA.05 Untuk dapat air bekas pencucian secepat mungkin dikeluarkan dari bak penyaring, ambang bebas harus dibuat serendah mungkin untuk filter yang menggunakan pelimpah c. Tinggi minimal Ambang bebas → harus dapat menghindari media filter terbawa keluan filter selama proses pencucian, terutama pada pencucian dengan air dan udara atau jika ada gelembung gas. d. Untuk menentukan Ambang bebas → harus diperhatikan besarnya ekspansi media filter pada saat pencucian media filter, selanjutnya tinggi ambang bebas adalah tinggi ekspansi maksimum media filter ditambah minimal 0,3 m untuk tingkat keamanan. BAK FILTER GUTTER MEDIA PASIR PENYANGGA LATERALS MANIFOLD Gambar 3.3 Bagian-Bagian Filter 2. Saluran pelimpah Saluran pelimpah digunakan untuk membagi rata air baku kedalam filter dan juga untuk membuang air pencucian. Saluran pelimpah dalam filter terbuka sering kali didisain sebagai pipa horizontal yang lurus. Dalam penyaring yang tertutup seringkali ada dengan profil segitiga (profil gigi). 3. Dinding bagian dalam Beberapa persyaratan untuk dinding bagian dalam : BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 16 PA.05 a. Dinding bagian dalam harus licin untuk mengurangi daya tahan partikel di dinding dan untuik menjamin pencucian yang efisien. b. Jika dinding terbuat dari beton, permukaan dinding harus berpori sekecil mungkin dan dapat menahan erosi. Harus dihindari adanya lapisan lain diatas permukaan dinding beton (seperti cat dll.). c. Disain dinding yang terbuat dari beton harus memungkinkan terhindar dari kebocoran/rembesan air lewat dinding, harus tahan terhadap abrasi mekani , oleh karena itu dinding harus mempunyai ketebalan tertentu. d. Jika menggunakan beton bertulang, tulangan harus harus cukup rapat dan sudah diberi tegangan sebelum diisi beton. Selanjutnya ada lapisan penutup beton setebal 3,5 cm diatas tulangan besi. Kepadatan campuran beton harus diperhatikan dan harus cukup kuat. 4. Pelindung korosi a. Pada dinding bagian ambang bebas dilapisi keramik untuk mempermudah pembersihan dari kotoran (lumut, endapan dll.). b. Permukaan dinding dari beton harus dilapisi dengan semen berkualitas tinggi untuk menghindari kontak material beton dengan air yang bersifat agresif. Lapisan ini harus diulang pada periode waktu tertentu atau jika lapisan sudah rusak. c. Untuk pemakaian lapisan dari zat organik harus ada panduan (CoP, SOP atau Instruksi kerja dari pabrik/produsen). d. Semua lapisan yang dipergunakanharus aman dari segi higienis, bakteriologis dan toksikologis. 5. B u k a a n Selain saluran masuk dan saluran keluar yang ada didalam filter dan yang diperlukan untuk operasional bias, juga harus disiapkan beberapa bukaan, sebagai berikut : a. Untuk buangan dibawah dasar filter untuk melakukan inspeksi b. Untuk melepaskan udara c. Untuk menguras habis d. Untuk membongkar media filter lansung diatas dasar filter atau pada lantai media filter. Catatan : Jika filter terbuat dari beton pada semua tembusan pipa pada beton harus dipasang “sealtape”. Dan beton disekitarnya harus dipadatkan dengan rapi. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 17 PA.05 6. Saluran keluar “outlet” “Outlet“sistem perpipaan untuk mengeluarkan air hasil saringan ( effluent ) atau air yang keluar dari filter. 7. Saluran pelepas udara Jika ada lantai dasar penyaring dengan lapisan udara selama pencucian atau lapisan udara pada lantai dasar penyaring yang dihasilkan selama proses penyaringan, harus dipasang/disediakan saluran pelepas udara. 8. Lantai dasar penyaring Lantai dasar penyaring berfungsi untuk menahan media penyangga dan media filter, juga untuk membagi drainase air secara rata dan untuk membagi rata media pencuci(air dan udara). Fungsi kedua akan tercapai dengan beberapa macam bentuk lantai dasar filter dengan nozzle ( lantai dasar filter dengan nozzle ) atau dengan sistem tanpa nozzle ( lantai dasar filter tanpa zozzle, lantai pipa drainase). Ada beberapa tipe lantai dasar : a. Lantai Dasar Penyaring dengan Nozzle Lantai dasar filter dengan terdiri dari bak besi atau plastik atau beton bertulang dengan lubang. Nozzle akan dipasang dalam lubang tersebut. b. Lantai Dasar dengan Pipa Lantai dasar dengan pipa terdri dari pipa berlubang yang berbentuk elips yang mana akan membawa udara pencuci dan air pencuci secara merata ke dalam bak. c. Lantai Dasar Tanpa Nozzle Lantai dasar filter tanpa nozzle terdiri dari beberapa elemen penyangga (besi profil) atau batu profil dari beton) yang tidak mempunyai isi (bagian tengah kosong) atau bisa terdiri dari plat besi berlubang. 9. Nozzle Hal – hal mengenai nozzle : a. Nozzle digunakan untuk mengambil filtrat (hasil filtrasi) dari media filter dan juga untuk memasukkan dan membagi rata media pencuci. b. Nozzle filter seringkali terbuat dari plastik misalnya Polysterol, Polyamida, Low pressure Poly etilen atau Polypropilen, ada juga yang terbuat dari porselen atau tembaga (Copper, Cu). BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 18 PA.05 c. Ukuran nozzle yang dibutuhkan tergantung dari ukuran lubang pada nozzle dari sifat hidrolik dalam nozzle, dari kecepatan penyaring yang dibutuhkan dan dari cara pencucian media filter (kecepatan minimal pencucian). Ukuran lubang tidak boleh berubah sehingga tidak mempengaruhi fungsi filter. d. Ukuran lubang kepala nozzle harus sesuai dengan ukuran efektif butiran terkecil, supaya partikel media tersebut tertahan. Sebaiknya tidak digunakan lubang yang lebih kecil lagi sebab jika ada lubang dibawah 0,6 mm, resiko pertumbuhan endapan sangat kecil. e. Bentuk nozzle harus tetap/tidak berubah dalam waktu yang lama, walaupun sering dibongkar dan dipasang. f. Nozzle tipe baru sudah dilengkapi dengan pipa kecil yang menuju kebawah lantai dasar penyaring , untuk menjaga pembagian udara pencucian dan air pencucian secara merata. g. Nozzle akan dipasang dalam lantai dasar penyaring dengan drat mur, atau sistem pasang lain. h. Nozzle penyaring harus mempunyai ketahanan mekanik yang tinggi. Nozzle harus mampu bertahan terhadap pukulan, injakan (hentakan). i. Lubang elips untuk dilewati air hasil saringan / filtrat harus mempunyai ukuran yang dapat menghindari bagian media filter tersumbat dalam lubang tersebut. j. Untuk mencapai efisiensi pencucian yang maksimal, nozzle harus dipasang sebanyak mungkin, minimal 64 buah nozzle per m2. k. Jika digunakan nozzle dengan pipa udara yang menjamin adanya udara masuk kedalam nozzle untuk seterusnya kedalam media filter, dimana udara keluar dari lapisan udara yang ada pada lantai dasar filter, harus ada dua lubang untuk memasukkan udara kedalam nozzle. Lubang dibagian atas untuk meratakan udara yang masuk kedalam nozzle dan keluar menuju media filter. Lubang dibagian bawah nozzle yang berbentuk ellips/oval, untuk membagi sisa udara, dimana ketinggian lubang harus sama rata secara horizontal, juga air yang ada dibawah lantai nozzle tidak boleh bergolak (mengalami turbulensi). l. Dalam sistem pencucian dengan kombinasi air – udara, harus dihindari ketinggian air dibawah lantai nozzle mencapai ketinggian yang sama dengan lubang udara diatas pipa nozzle. m. Untuk menjamin meratanya air pencuci, nozzle harus mempunyai kehilangan tekanan 1 kPa ( = 0,1 m kolom air) pada aliran yang diperlukan untuk kecepatan pencucian minimal. Dengan persyaratan ini, perubahan tekanan dibawah lantai nozzle relatif kecil dibandingkan dengan kehilangan tekanan pada nozzle sendiri, kemudian media pencuci bisa keluar dari semua nozzle secara merata. n. Jika hasil penyaringan pada tahap tertentu ada kandungan zat yang akan dihilangkan pada tahap penyaringan berikutnya, tetapi zat tersebut sudah BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 19 PA.05 mengendap pada tahap sebelumnya ( misalnya endapan mangan pada filter dibagian bawah pada proses penghilangan besi), resiko untuk tersumbatnya nozzle sangat tinggi. Hal ini dapat dihindari dengan mendisain lantai dasar yang tidak sensitif terhadap endapan. o. Untuk menghindari pertumbuhan mikroorganisme pada lubang nozzle , digunakan tembaga disekitar lubang. Berikut ini tercantum beberapa bentuk/jenis Nozzle. Nozel Plastik Nozel Plastik Nozel Plastik dengan Cincin segel untuk lantai beton Nozel Plastik dengan Cincin segel untuk Lantai logam Nozel Logam Nozel Logam tangkai panjang Nozel pada saat pencucian filter dengan Udara dan Air Gambar 3.4. Bentuk dan Jenis Nozzle BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 20 PA.05 Gambar 3.5. FILTER Gambar 3.6 Lantai Dasar pakai Nozzle BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 21 PA.05 BAB IV MENGOPERASIKAN UNIT FILTRASI 4.1 APLIKASI PROSES FILTRASI : 4.1.1 Filtrasi pada Proses Penyisihan Besi Penyaringan untuk menurunkan besi bisa dirancang sebagai filter media tunggal atau filter media ganda sebagai filter dengan aliran air dari bawah ke atas. Proses filter untuk menghilangkan besi berdasarkan prinsip fisika – kimia yang terjadi diatas permukaan/didalam media filter. Pada filter terjadi mekanisme berikut : a. Oksidasi besi (II) bentuk terlarut yang ada dalam air tanah yang dilakukan oleh oksidator seperti O2 dan/atau zat oksidan lainnya misalnya Kalium permanganat (KMnO4 ) atau ozon ( O3 ) menjadi Fe (III) bentuk endapan yang bisa dipisahkan dari air diatas permukaan partikel dan atau didalam media filter. Kecepatan proses oksidasi itu ditentukan oleh reaksi katalitik kontak (contact catalityc reaction) pada besi yang telah mengendap dan menempel diatas permukaan butiran. b. Adsorpsi yaitu proses penyerapan di permukaan partikel media filter → proses ini adalah penyerapan yang dilakukan oleh besi teroksidasi dalam bentuk hidroksida, Fe(OH)3 yang bersifat sebagai adsorben (penyerap). Proses ini terjadi antara adsorben yang menempel/mengendap di permukaan partikel media filter dengan partikel–partikel teroksidasi/endapan yang masuk kedalam filter, sehingga partikel– partikel tersebut saling bergabung membentuk partikel dengan ukuran yang lebih besar, sehingga tertahan pada media penyaring. Reaksi ini bisa dipercepat jika sebelumnya sudah ada besi yang terendapkan diatas permukaan butiran madia filter, yaitu bentuk hidroksida, Fe(OH)3 yang bersifat selain sebagai adsorben (penyerap di permukaan, juga merupakan katalis. 4.1.2 Filtrasi pada Proses Penyisihan Mangan Mangan bisa diolah dengan proses kontak katalitik dibantu dengan fisika kimia maupun mikrobiologi. Sebagai media penyaring sering dipakai pasir silika. Sampai sekarang belum jelas reaksi apa yang terjadi, tetapi ada beberapa parameter yang menentukan reaksi tersebut yaitu : a. b. c. d. Konsentrasi oksigen terlarut pH Konsentrasi Besi Konsentrasi amoniak BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 22 PA.05 e. f. g. h. Konsentrasi zat organik(membentuk kompleks) Konsentrasi fosfat (berbagai minimum fektor) Potensial Redoks Konsentrasi logam berat Proses kimia untuk menghilangkan mangan bisa dipercepat dengan menggunakan Kalium permanganat atau ozon sebagai oksidator pada kondisi tertentu. Untuk menentukan kriteria disain filter untuk menghilangkan mangan harus dilakukan uji coba. Disain untuk menghilangkan mangan baru bisa ditentukan setelah dilakukan uji coba dan perlu diadaptasikan/dioptimalisasikan dalam proses penyaringan. Untuk menentukan kriteria disain filter untuk menghilangkan mangan harus dilakukan uji coba. Disain untuk menghilangkan mangan baru bisa ditentukan setelah dilakukan uji coba dan perlu diadaptasikan/dioptimalisasikan dalam proses penyaringan. 4.1.3 Filtrasi untuk menurunkan Asiditas/Keasaman air adalah penyaring yang terbuka atau tertutup hingga media filter bereaksi dengan ion hidrogen dari air dan kemudian bereaksi dengan CO2 yang terlarut dalam air. Sebagai media filter bisa digunakan dolomit bakar/setengah kering, marmer, kapur padam, dalam reaksi ini CO2 yang terlarut didalam air bereaksi dengan zat – zat tersebut membentuk karbonat, sehingga pH air naik seiring dengan CO2 yang menyebabkan asiditas dalam air akan tersisihkan. 4.1.4 Filtrasi pada Proses Penyisihan Kesadahan Salah satu cara penghilangan kesadahan atau proses Pelunakan dengan menggunakan proses Kapur–Soda dimana dalam proses penghilangannya terjadi reaksi antara senyawa/unsur pembentuk kesadahan dengan kapur, Ca(OH)2 dan/atau dengan Soda Abu, Na2CO3. Hasil dari reaksi adalah endapan yang harus dipisahkan/dihilangkan, disini membutuhkan proses filtrasi. 4.1.5 Filtrasi pada Proses Penyisihan Logam Salah satu metode penyisihan logam adalah reaksi presipitasi dalam suasana basa/alkalis (pada pH relatif tinggi 9 – 13 ), dimana dalam reaksinya unsur logam dalam bentuk terlarut dalam air/cairan dikonversikan menjadi bentuk endapan yang harus dipisahkan/dihilangkan dengan penyaringan. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 23 PA.05 4.1.6 Filter Multiguna Dengan kondisi yang baik bisa saja beberapa tujuan dari pengolahan air dilakukan dalam satu filter misalnya untuk menghilangkan besi dan mangan dilakukan secara bersamaan didalam satu filter, karena filter berisi media yang berfungsi sebagai penyaring tetapi juga sebagai : a. Oksidator (pasir aktif yang dilapisi MnO2) b. Material penukar Ion ( Zeolit, Mangan–Zeolit, Resin Kationik, Resin Anionik, Tanah Liat dll.) c. Menghilangkan agresivitas (CO2 agresif) bersamaan menaikkan pH (Batu Gamping, Marmer). d. Adsorben/menyerap di permukaan (Karbon Aktif → merupakan media multi guna) berfungsi dalam : 1) Menghilangkan warna 2) Menghilangkan Bau 3) Menghilangkan rasa tidak enak pada air 4) Menyisihkan zat organik 4.2 OPERASIONAL FILTER 4.2.1 Pengisian media penyaring 1. Persiapan Media Penyaring Hal – hal yang perlu diperhatikan : a. Media penyaring selalu mengandung partikel yang ukurannya dibawah batas ukuran partikel. b. Pasir penyaring sering kali mengandung jenis pasir yang lain dan kaolin yang mempunyai berat jenis yang lebih rendah, yang lebih mudah terabrasi, dan menyebabkan ukuran partikel menjadi lebih kecil dan dibawah batas ukuran minimum, terutama dalam filter dengan media ganda, bisa muncul gangguan oleh masalah tersebut diatas. c. Media filter yang punya pori-pori didalam partikel/butiran, biasanya mengandung udara didalamnya, misalnya batu lahar atau karbon aktif , harus direndam beberapa hari atau disiram beberapa kali sebelum dipakai. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 24 PA.05 2. Langkah-langkah pengisian media penyaring : a. Tahap pertama berdasarkan pengalaman, lebih sesuai untuk mengisi 0,5 m dari ketebalan media filter. hanya b. Setelah itu lakukan pencucian balik dengan kecepatan paling kecil (kecepatan minimum). Selama proses ini, semua bagian partikel yang kecil dan semua bagian partikel dengan ukuran dibawah ukuran minimal maupun partikel dengan berat jenis lebih rendah, akan terkumpul dekat permukaan media filter. Lapisan paling atas pada bidang penyaring tersebut itu bisa diambil dan dibuang. c. Setelah itu, fiter diisi lagi dengan media filter setebal 0,5 m , dilanjutkan dengan langkah (2) tersebut diatas, demikian berulang-ulang sampai ketebalan media filter yang diharapkan tercapai. d. Sebelum filter mulai beroperasi, media filter harus didesinfeksi. Untuk itu bisa digunakan larutan klor/senyawa klor seperti kalsium hipoklorit (Kaporit), tablet klor atau larutan kalium permanganat. Jika menggunakan klor/senyawa klor sebagai deinfektan maka diatur C x T > 13.000 mg.menit/l. Konsentrasi larutan desinfektan harus cukup tinggi dan harus kontak dengan media penyaring cukup lama. Setelah proses desinfeksi, media penyaring dan filter harus dicuci sampai bersih dan tidak ada sisa desinfektan didalam air yang keluar dari filter. 4.2.2 Operasional Awal Filtrasi Jika filter baru mulai beroperasi yang disebut “pengoperasian awal”, sering kali diperlukan waktu untuk adaptasi proses, biasanya untuk media filter sebelum filter bisa beroperasi dengan tingkat efisien yang diharapkan. Jika media filter ditambah atau diganti atau telah diangkat dari bak penyaring, seringkali perlu dilakukan operasional awal filtrasi. 1. Proses Penyaringan Proses penyaringan dilakukan terhadap air hasil sedimentasi, dimana berfungsi untuk menghilangkan / memisahkan flok (halus) yang tidak terendapkan/lolos dari unit sedimentasi. Dalam mengoperasikan filter perlu prosedur yang tepat dan hatihati untuk mendapatkan hasil olahan (filtrat) yang memenuhi persyaratan. Hal–hal berikut yang harus dilakukan dan diperhatikan dalam pengoperasian filter : a. Ketinggian air Ketinggian air harus dijaga pada kedalaman yang tetap yaitu : BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 25 PA.05 1,0 – 1,5 m diatas lapisan media pasir untuk mencegah kehilangan tekanan negatif ( head loss ) . b. Kecepatan penyaringan Kecepatan penyaringan akan dijaga pada ketinggian yang diinginkan dengan menggunakan suatu kontrol. Kecepatan penyaringan dijaga pada ketinggian yang diinginkan dengan menggunakan sistem kontrol dengan cara : 1) Pengontrolan kecepatan aliran 2) Variabel berkurangnya kecepatan penyaringan Berkurangnya kecepatan aliran dapat dilihat pada gambar : K E C E P A T A N F I L T R A S I Kenaikan kecepatandisebabkan oleh filter bekerja setelah pencucian Kecepatan konstan Kecepatan menurun Filter bersih (awal filter beroperasi) Lamanya filter Filter kotor (waktunya Filter kotor (waktunya Lamanya Filter Beroperasi (waktu) beroperasi (waktu) Pencucian) untuk pencucian) Gambar 4.7. Penurunan Kecepatan Penyaringan 2. Pengontrolan Kecepatan aliran Pengontrolan aliran dilakukan untuk mempertahankan kecepatan tetap penyaringan, yang diinginkan biasanya 120 m/hari untuk penyaringan cepat dan 240 – 350 m/hari, untuk kecepatan penyaringan yang tinggi pada filter dengan media ganda ( Pasir – Antrasit ). Proses filtrasi yang terus menerus dan zat-zat tersuspensi yang tertahan/berkumpul pada bidang penyaring, menyebabkan kenaikan kehilangan tekanan (head loss). Untuk mengatasi kenaikan ini, katup alat pengontrol dibuka secara bertahap. Apabila katup terbuka secara penuh, kerja penyaringan harus diakhiri. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 26 PA.05 3. Variabel berkurangnya Kecepatan penyaringan Seperti ditunjukan oleh gambar 4.7 kecepatan penyaringan tidak tetap seperti yang diinginkan untuk metode ini. Pada awal proses filtrasi, kecepatan penyaringan tinggi, semakin lama kecepatan akan menurun karena saringan menjadi kotor dan kehilangan tekanan bertambah. Oleh karena akumulasi kotoran pada bidang penyaring, maka filter perlu dibersihkan dengan pencucian, dengan beberapa tujuan diantaranya untuk mengembalikan kecepatan kepada nilai yang diinginkan. 4.2.3 Operasional Penyaringan : 1. Operasional Konstan Operasional yang optimal adalah operasinal konstan tanpa gangguan dan tanpa berhenti (lihat gambar .........). Juga termasuk aliran yang tidak terlalu berfluktuasi secara kualitas dan kuantitas. Selama perencanaan disain filter, harus diperhatikan operasional optimal biasanya cuma bisa dilakukan dengan terbatas sekali. 2. Operasional dengan variasi beban Beberapa kejadian operasional filter dengan variasi beban adalah : a. Dalam beberapa proses penyaringan perubahan beban terhadap sistem penyaringan bisa mengakibatkan kualitas hasil penyaringan yang menurun. b. Pada penghilangan besi dan mangan, terutama dalam IPA yang menggunakan penyaringan bertahap, penghilangan mangan bisa saja terjadi dalam tahap penghilangan besi, jika tahap pertama (penghilangan besi) tidak diberi beban sesuai dengan disain (operasional dengan beban lebih rendah). Kejadian tersebut bisa terjadi pada lapisan bagian bawah yang bisa mempengaruhi lapisan penyangga dan nozzle. c. Dolomit setengah kering bisa lengket jika bebannya terlalu rendah. Dalam kasus ini dianjurkan untuk menghentikan operasional salah satu (beberapa) unit filter, tergantung jumlah bebannya. Dalam modus operasional seperti ini, unit filter perlu bekerja secara bergiliran (jika ada filter yang berhenti beroperasi harus ada filter lainnya yang bekerja sebagai pengganti) dan jika diperlukan, lakukan pencucian lebih sering. d. Dengan menggunakan karbon aktif sebagai media filter, sering terjadi hubungan diantara kualitas air hasil saringan dan kualitas air baku. Pada umumnya kualitas air hasil saringan meningkat jika beban menurun, tetapi bisa juga jika karbon aktif sudah banyak terisi, ada sebagian dari zat-zat yang tertahan (diadsorpsi) didalam karbon aktif. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 27 PA.05 e. Jika menggunakan karbon aktif perlu juga memperhatikan kebutuhan oksigen dalam media filter yang mulai sangat penting jika aliran kecil. Jika operasional filter dihentikan dan jika masih ada beban didalamnya (zat-zat yang diadsorpsi dari air baku), maka akan timbul masalah disebabkan oleh kondisi anaerobik yang terjadi pada media penyaring. 4.2.4 Awal dan Akhir Kehilangan tekanan 1. Awal kehilangan tekanan Apabila saringan mulai bekerja, permulaan kehilangan tekanan harus 10 – 20 cm. Bila permulaan kehilangan tekanan kurang dari 10 cm atau lebih dari 20 cm, akan menyebabkan kekeruhan air hasil saringan meningkat, disebabkan oleh terjadinya terobosan ( break through). Untuk ini media penyaring serta lapisan penyangga harus diperiksa serta mencari cara yang lebih baik untuk membuat saringan pasir tetap bersih. 2. Akhir kehilangan tekanan Jika sebuah saringan dioperasikan dengan tekanan dalam bidang penyaring kurang dari tekanan atmosfir, dikenal sebagai tekanan negatif dan apabila kelebihan kehilangan tekanan negatif berkelanjutan, maka udara yang terlarut didalam air, akan keluar dari air, berupa gelembung-gelembung diantara media penyaring. Tekanan negatif yang terjadi didalam saringan adalah kurang dari 1,5 m tinggi air diatas ekspansi bidang penyaring. Penyaringan harus dihentikan pada kehilangan tekanan kira-kira 1,4 m, untuk mencegah tekanan negatif. Udara berikatan dalam lapisan media penyaring, menyebabkan efektifitas permukaan bidang penyaring rendah, atau membuat hambatan pada bidang penyaring dan meningkatkan kekeruhan air hasil saringan, sehingga bekerjanya saringan sangat singkat. Untuk mencegah ikatan udara, ketinggian air diatas permukaan bidang penyaring ( supernatan) paling sedikit satu ( 1 ) meter, pada akhir kehilangan tekanan harus kurang dari dua ( 2 ) meter. Apabila kehilangan tekanan mencapai titik akhir , operasional / bekerjanya filter telah selesai dan harus dilakukan pencucian media penyaring. Pencucian dilakukan bersama-sama dengan pencucian permukaan atau pencucian dengan kombinasi udara dan air, supaya hasil lebih bersih. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 28 PA.05 4.3 GANGGUAN OPERASIONAL FILTER 4.3.1 Gangguan yang bersifat spesifik Dalam bab ini tidak dibahas gangguan teknis, hanya gangguan dalam proses filtrasi yang spesifik dan berdasarkan pengalaman, seperti : 1. Penyumbatan (clogging) dan pelengketan antara media filter dan media penyangga 2. Penyumbatan nozzle filter 3. Pergeseran media penyangga 4. Perubahan ukuran diameter efektif partikel disebabkan oleh tegangan mekanik (mechanical stress) media filter (terutama untuk media filter yang kurang keras / lunak dan dikombinasikan dengan pencucian udara mengakibatkan penipisan ukuran partikel). 5. Perubahan ekspansi lapisan media filter disebabkan oleh perubahan berat jenis media filter, misalnya disebabkan oleh endapan yang menempel kuat/lengket pada permukaan butiran media filter dan pertumbuhan partikel akibat reaksi kimia. 6. Pergeseran media filter disebabkan pencucian yang tidak sempurna dan jika media filter sudah berubah. 7. Distribusi/pembagian media pencuci tidak merata 8. Proses mikrobiologis yang tidak diinginkan, seperti jika pada bagian filter ada kondisi yang anaerobik akan menghasilkan gas metan, H2S dll. 4.3.2 Gangguan pada Kondisi Operasi Filter 1. Pelepasan gas Dengan perubahan tekanan dalam media filter bisa menjadi gas yang terlarut dalam air dan keluar dari air. Hal ini disebabkan misalnya oleh perubahan kecepatan penyaringan/filtrasi , perubahan tekanan, kehilangan tekanan yang meningkat disebabkan oleh pencemaran atau keadaan super saturasi (over saturation) udara atau nitrogen terlarut didalam air (jika dilakukan aerasi dengan tekanan tinggi sebelum penyaringan dalam reaktor/tangki untuk penghilangan besi atau mangan dengan cara aerasi/ menggunakan oksidator O2 dari udara). Alasan lain adanya perbedaan tinggi diantara bronkaptering dan IPA. Udara/gas yang dilepaskan kedalam media filter, pengaruhnya sama seperti pencemaran/beban zat-zat di dalam media filter. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 29 PA.05 Pelepasan gas ini dan akibatnya bisa dikurangi atau dihindari dengan melakukan, yaitu : a. Meningkatkan supernatan b. Melakukan pencucian filter lebih sering c. Merubah susunan media filter untuk filter dengan media ganda d. Memasang cascade sebelum air masuk kedalam filter e. Pasang pelepas gas pada lantai dasar filter Udara yang terperangkap pada pori-pori media filter, bisa dihilangkan dengan operasional periodik dengan cara melakukan pada beberapa kali selama periode penyaringan berlangsung, dengan menghentikan aliran air baku, kemudian mengalirkan air pencuci secara pendek dan sebentar, maka gas-gas yang terperangkap didalam media filter bisa dihilangkan. 2. Kekurangan Oksigen (O2) Salah satu masalah lain adalah kebutuhan oksigen yang disebabkan oleh akumulasi zat-zat organic yang biodegriable didalam media filter. Jika air baku mengandung zat organik yang biodegriable secara biologik, misalnya metan, ammonia, bisa saja kebutuhan oksigen didalam media filter lebih tinggi daripada konsentrasi oksigen terlarut didalam air baku, sebelum masuk ke dalam penyaring. Dengan itu bisa muncul kondisi anaerobik didalam media filter yang bisa menyebabkan bau dan rasa tidak enak terhadap air yang disaring. Kekurangan Oksigen bisa diatasi : a. Melakulan ozonisasi b. Meningkatkan konsentrasi oksigen terlarut sebelum masuk ke penyaring. c. Melakukan aerasi air sebelum masuk kedalam filter (inlet) sebagai pre- treatment, untuk mengatasi kekurangan Oksigen terlarut bahkan habis O2 didalam penyaring. 3. Kehilangan Media Penyaring Sejumlah butiran media penyaring, selalu hilang selama pencucian filter berlangsung. Hal ini tidak dapat dielakan, bila pencucian permukaan digunakan. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 30 PA.05 Perlu dipertimbangkan penyebab hilangnya butiran media penyaring adalah membiarkan masuknya gelembung-gelembung udara kedalam pipa pencucian balik dan pipa pencucian permukaan. Bila masalah-masalah serius terus berlangsung, maka pencucian hanya menggunakan pencucian balik (backwashing), atau perlu dipertimbangkan bila pencucian balik disertai dengan pencucian permukaan. 4. Keretakan pada Media Penyaring Bagian dari media pasir (penyaring) yang terletak disepanjang dinding filter, mempunyai tahanan terhadap tekanan lebih rendah dibandingkan dengan bagian media pasir yang terletak dibagian lainnya, oleh karena mempunyai kehilangan tekanan yang lebih rendah. Hal ini akan menyebabkan perbedaan tekanan pada media pasir antara aliran kebawah dan aliran yang menyusup dari samping. Pada awalnya pasir akan memisah dari dinding filter dan membuat celah yang dapat diterobos oleh kotoran-kotoran tanpa bisa ditahan oleh media penyaring. Selanjutnya terobosan kotoran tersebut akan mengendap dan mengeras. Terobosan seperti ini akan terjadi pada bagian lainnya dari media pasir, menyebabkan terjadi perbedaan tekanan yang berakibat terjadinya retak-retak pada bidang penyaring. Gambar 4.8. Keretakan Pada Bidang Penyaring 5. Pengerasan Lumpur Pengerasan lumpur atau yang dikenal dengan terbentuknya bola lumpur (mud ball). Bola lumpur terbentuk oleh flok pasir dan kotoran-kotoran yang terkoagulasi yang mengelompok dan mengeras. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 31 PA.05 Jika ada pengerasan media bisa membentuk saluran kecil dalam media filter yang mengakibatkan penurunan kualitas air hasil penyaringan. Jika sudah terjadi pengerasan atau aglomerasi yang lebih besar umumnya sulit untuk memecahkan pengerasan itu dengan kapasitas sistem pencucian sesuai desain semula. Pelekatan media filter disebabkan oleh beban yang berlebihan karena periode waktu penyaringan yang terlalu lama. Terjadinya bola lumpur dan terjadinya retak-retak pada bidang penyaring, terutama disebabkan penggunaan media penyaring dengan ukuran efektif yang tidak sesuai (memenuhi kriteria), yaitu terlalu kecil. Kecepatan aliran pencucian balik yang rendah merupakan salah satu penyebab terbentuknya bola lumpur, karena gesekan antar butiran tidak mampu melepaskan kotoran yang menempel pada butiran tersebut, sebaliknya pada aliran pencucian balik yang terlalu tinggi, dapat menurunkan daya gesek antar butiran. Cara mengatasi gangguan retak–retak dan terjadinya bola lumpur : a. Hindari penggunaan media penyaring dengan ukuran efektif yang tidak sesuai (tidak memenuhi kriteria), yaitu terlalu kecil. b. Atur kecepatan pencucian balik tidak terlalu kecil/rendah untuk menghindari gesekan antar butiran tidak mampu melepaskan kotoran yang menempel pada butiran. Sebaliknya atur kecepatan pencucian balik tidak terlalu tinggi karena dapat menurunkan daya gesek antar butiran. c. Tingkatkan pengawasan pada operasional filtrasi terhadap resiko adanya pengerasan lumpu sangat tinggi jika operasi penyaringan digunakan untuk menurunkan keasaman dengan dolomit setengah kering. Gambar 4.9. Bola Lumpur pada Bagian Atas Bidang Penyaring BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 32 PA.05 Gambar 4.10 Bola Lumpur Pada Bagian Dasar Bidang Penyaring Gambar 4.11. Pemindahan Kerikil 6. Pemindahan Kerikil : Pemindahan kerikil berarti tidak meratanya permukaan lapisan kerikil (sebagai lapisan penyangga). Pemindahan kerikil terjadi pada kasus : a. Pada saat pencucian balik dimulai, katup pencucian balik dibuka terlalu cepat, sehingga kerikil akan terbawa masuk kedalam bidang pasir penyaring. b. Bila saluran pembuangan bagian bawah (underdrain) tersumbat, akan terjadi distribusi air pencuci yang tidak merata, sehingga pasir akan meluap, seperti terlihat pada gambar 4.10 dan 4.11 Akibat adanya pemindahan kerikil secara luar biasa, kemungkinan akan menghasilkan menurunnya kualitas air hasil saringan. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 33 PA.05 Batas lapisan pasir sebelum dicuci Gambar 4.12. Pasir yang meluap 4.3.3 Cara mengontrol gangguan : Untuk mengontrol proses operasional, harus ada beberapa parameter yang perlu dicatat : 1. Aliran a. Air baku b. Air hasil saringan ( effluent ) c. Volume air pencuci d. Volume udara pencuci Untuk menyeleksi jenis dan posisi alat untuk mengukur volume (magnetic inductive venturi meter) harus diperhatikan bahwa alat ini mudah pemeliharaannya, mudah untuk melepas udara yang terkumpul didalamnya dan mudah untuk kalibrasinya. Selain itu juga perlu diperhatikan ada bagian pipa sebelum dan sesudah alat ukur yang lurus untuk menjaga hasil pengukuran agar tetap akurat. 2. Tekanan dan beda tekanan Tekanan harus diukur pada titik sebagai berikut : a. Pengukuran tekanan di inlet b. Pengukuran tekanan di saluran air pencuci c. Pengukuran tekanan di pipa saluran udara pencuci d. Pengukuran tekanan di outlet Perbedaan tekanan harus diukur pada titik sebagai berikut : BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 34 PA.05 a. Pengukuran beda tekanan diantara inlet dan outlet, untuk mengukur kehilangan tekanan dalam unit filter tersebut. b. Pengukuran beda tekanan pada inlet dan outlet dari suatu system penyaringan (bisa meliputi beberap unit filter), untuk mengukur kehilangan pada suatu sistem lengkap. 3. Kualitas air Tergantung dari tujuan proses penyaringan, ada beberapa parameter yang perlu diukur. Untuk setiap unit filter harus ada tempat pengambilan sampel dalam jumlah yang cukup banyak. Harus diperhatikan bahwa sampel air tidak dipengaruhi oleh bahan-bahan yang tidak cocok untuk pengambilan sampel air atau ada kesalahan konstruksi yang bisa mempengaruhi akurasi hasil pemeriksaan. 4. Pengukuran lain-lain Jika ada resiko penyumbatan dari lantai dasar nozzle, dianjurkan untuk mengukur kehilangan tekanan di lantai dasar filter. Misalnya dalam kasus tahap pertama untuk beberapa filter bertahap (penghilangan besi dalam tahap pertama). Selain itu perlu juga didapat informasi penting lainnya dari beberapa tempat pengukuran tekanan yang dibagi secara vertikal sepanjang tinggi media filter. 4.3.4 Menghilangkan gangguan Untuk menghilangkan gangguan yang tersebut diatas, ada beberapa usulan petunjuk : 1. Pengerasan dan pelekatan pada media filter dapat dideteksi dengan pemeriksaan lapisan media seluruh ketinggian media. Tanda-tanda awal adalah menurunnya kecepatan pencucian yang drastis, dan selanjutnya mengurangi periode waktu penyaringan dan menurunnya kualitas air hasil penyaringan. Jika terjadi hal itu, intensitas dan frekuensi pencucian mungkin bisa ditingkatkan. 2. Untuk menghindari terbentuknya bola lumpur , perhatian ditujukan pada : a. Ukuran efektif partikel media penyaring harus lebih besar (jangan terlalu kecil), supaya penetrasi kotoran dipermukaan bidang penyaring bisa lebih dalam dan menghindari terjadinya perbedaan tekanan yang besar. b. Jangka waktu pencucian c. Daya gesek antar butiran ditingkatkan dengan melakukan pengadukan/pergolakan selama pencucian balik berlangsung, atau lakukan terlebih dahulu penyemprotan pada permukaan bidang penyaring (surface wash). BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 35 PA.05 3. Jika ada penyumbatan pada nozzle, maka dari awal terjadi peningkatan kehilangan tekanan / hambatan selama pencucian berlangsung, dan selanjutnya akan terjadi peningkatan kehilangan tekanan selama filtrasi. Nozzle bisa tersumbat karena ada proses perubahan bentuk besi atau mangan terlarut menjadi endapan yang belum sempurna, dan berlangsung di dalam nozzle. Jika ini terjadi, harus dijamin proses oksidasi ion besi dan mangan terlarut menjadi endapan sempurna sebelum air melewati nozzle. 4. Alasan lain yang bisa menyebabkan penyumbatan pada nozzle, adalah terlepasnya pasir halus/semen dari dinding beton bak penampung air pencuci atau dari dinding filter itu sendiri. Indikasi kejadian seperti ini, yaitu dengan adanya peningkatan kehilangan tekanan/hambatan atau dengan pemeriksaan zat padat (kekeruhan) yang terkandung di air hasil pencucian. Dalam kasus ini, lapisan dinding perlu direhabilitasi. Pasir halus / semen yang terlepas tersebut, dapat disebabkan oleh: a. Beton yang kualitasnya jelek (campuran beton yang tidak sesuai, pemisahan di lapisan luar, bahan moulding yang tidak cocok/kurang dipadatkan, tidak ada atau salah dalam melakukan pemeliharaan pascakonstruksi. b. Air yang agresif terhadap beton (pH < 6 ). 5. Jika ada geseran pada lapisan penyangga dan dari lapisan media filter, bisa dideteksi dengan terjadinya kelainan dalam : a. Tidak meratanya pengendapan media filter setelah pencucian Untuk mengatasi masalah itu, bisa dengan cara menata ulang lapisan media filter. b. Perlu mempertimbangkan pemilihan lapisan filter yang lebih stabil. Bisa saja sistem injeksi media pencucian perlu diubah supaya lebih merata. c. Sering kali geseran lapisan penyangga disebabkan oleh aplikasi pencucian kombinasi air dan udara yang tidak sesuai. Dalam kasus itu, perlu diatur ulang program pencucian. 6. Perubahan kecepatan pencucian minimal yang disebabkan oleh perubahan berat jenis media filter, hanya bisa terjadi pada filter uji. 7. Jika kecepatan pencucian minimal bisa tercapai lagi dengan konfigurasi sistem pencucian di filter tersebut, media prnyaring perlu diganti. 8. Untuk menghindari penggantian media penyaring , mungkin bisa dilakukan intensifikasi pencucian, tetapi harus dijamin terlebih dahulu , bahwa tidak ada media filter yang mengalami tegangan/tekanan mekanik yang berlebih. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 36 PA.05 9. Media penyaring perlu diangkat, jika terjadi pengerasan butiran penyaring dan bila hal ini terjadi, biasanya lapisan penyanggapun harus diangkat. Pengangkatan media filter secara manual sangat berat, maka bisa menggunakan pompa injeksi dengan sumber tenaga air. Tabel 1. Gangguan dalam Operasional Filter dan Cara mengatasinya Indikasi Penurunan Kapasitas Saringan Disebabkan oleh Cara menghindari/mengatasi Kelebihan butiran media yang berdiameter dibawah batas minimum untuk media dengan berat jenis yang sama Mengangkat lapisan media filter yang bermasalah (5 – 10 cm) Pelepasan gelembung udara Adanya udara terjebak di dalam filter Pertumbuhan partikel media (penurunan free board) Kehilangan Media Filter Nozzle rusak Program pencucian (untuk kombinasi air udara) Ada kehilangan material media filter (lebih kecil dari ukuran minimum 4.4 Frekuensi pencucian lebih sering dan penghilangan udara Pengisian diperlambat supaya Udara bisa keluar Mengoptimalkan pencucian (gesekan antar partikel yang maksimal/optimal) Mengecek ruangan dibawah Lantai dan mengganti Nozzle Mengecek dan menyesuaikan Program pencucian Pengisian Ulang Operasional Pencucian : 4.4.1 Perputaran pencucian balik Pencucian adalah langkah yang penting yang menyertai proses penyaringan dan tidak sempurnanya pencucian dapat berpengaruh terhadap proses penyaringan secara keseluruhan. Selama penyaringan ruang-ruang antar butiran pasir diisi oleh flok-flok yang tersaring dan semakin lama akan semakin mengeras. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 37 PA.05 Untuk membersihkan bidang penyaring, butiran-butiran pasir harus beragitasi secara kuat dengan tenaga air atau udara. Pencucian dilakukan berikut: bila ada salah satu atau gabungan dari tanda-tanda sebagai 1. Kehilangan tekanan mencapai batas maksimum yang diperbolehkan 2. Terjadinya terobosan ditandai dengan meningkatnya kekeruhan air hasil penyaringan 3. Satu periode penyaringan biasanya membutuhkan waktu 30 – 50 jam. Hubungan ketiga hal diatas digambarkan dalam grafik dibawah ini : 4 3 2 1 Filter harus diperbaiki 0 0 10 20 30 40 50 60 Operasi Filter, jam Gambar 4.13. Tipe Operasional Filter 4.4.2 Pencucian balik otomatis Walaupun melakukan pencucian secara manual, semua katup dan pompa untuk pencucian bisa diatur secara otomatis dari salah satu program otomatis pencucian. Pencucian otomatis bisa dilakukan paling sederhana dengan saklar listrik dengan pengaturan waktu otomatis, atau dengan elektronik dan microprocessor. Program pencucian otomatis harus bisa diubah setiap saat, untuk disesuaikan dengan perubahan/kondisi operasional yang baru. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 38 PA.05 1. 2. Keuntungan pencucian balik otomatis : a. Program pencucian dan iramanya tetap sama, sebab waktu dan jangka waktu pencucian tidak akan berubah. b. Meningkatkan kepercayaan (reliability), karena jika tidak ada gangguan proses pencucian akan berhenti secara otomatis. Pembuangan filtrat awal Jika diaplikasikan pencucian balik otomatis, langkah itu dapat merupakan langkah terakhir dari program pencucian balik otomatis, sebelum kembali ke status operasional biasa pada penyaring. 3. Pencucian saringan media tunggal Filter dengan media tunggal seringkali dicuci mulai dengan udara (0.5 – 3 menit) selanjutnya kombinasi udara dengan air ( 2 - 5 menit) dan terakhir dengan air (2 – 4 menit), dengan kecepatan minimum pencucian balik. Untuk menghindari terjadinya pemisahan partikel berdasarkan ukuran, dilakukan dengan cara menutup katup sesegera mungkin pada saat pencucian terakhir dengan air selesai dilakukan. 4. Pencucian saringan media ganda Program pencucian sangat tergantung pada konstruksi saringan. Pada dasarnya ketinggian air dalam filter selama pencucian harus diturunkan, untuk menghindari dibawanya/diangkatnya media filter oleh gelembung udara. Saringan media ganda yang umum dilengkapi dengan kantong lumpur dan mempunyai ambang bebas yang sesuai dengan ekspansi media filter, saringan jenis tidak bisa dicuci dengan cara kombinasi air dan udara. Saringan media ganda ini harus dicuci dengan udara (0.5 – 3 menit) selanjutnya dengan air (2 – 6 menit) dengan kecepatan minimum pencucian balik. Sering kali program pencucian seperti ini tidak cukup baik. Dalam kasus ini (missal: penyaringan flok dan flokulasi-filtrasi), sering digunakan pencucian awal dengan air. Dengan pencucian awal ini (2 – 3 menit) kebanyakan zat yang ada pada lapisan atas media penyaring dapat dikeluarkan dengan mudah. Saringan media ganda yang berbeda konstruksi dengan yang tersebut diatas, yang mempunyai ambang bebas yang cukup tinggi (+ 2 meter) bisa dicuci balik dengan kombinasi udara dan air. Lamanya langkah pencucian kombinasi udara dan air dan BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 39 PA.05 lamanya pencucian terakhir dengan air tergantung pada volume air yang ada di dalam saringan maupun kecepatan pencucian. Untuk semua jenis saringan media ganda, kecepatan pada akhir pencucian harus dapat menjamin bahwa semua lapisan media filter akan tertata kembali dengan baik. Selain dengan cara diatas, hal ini dapat tercapat dengan cara menutup katup air pencucian secara perlahan-lahan. 4.4.3 Pembuangan Media bekas Pencuci 1. Pembuangan Air bekas Pencuci a. Jika ada free board yang sangat tinggi, dianjurkan untuk membuat beberapa lubang, misalnya katup pencuci, yang dipasang dibagian lebih rendah dari free board. Ini dilakukan untuk memungkinkan pembuangan air pencuci yang lebih cepat jika diperlukan. b. Jika unit penyaringnya berpermukaan luas, harus diperhatikan jangkauan yang dilewati oleh air pencuci dari permukaan media penyaring ke saluran pelimpah tidak boleh lebih dari 2,5 m. Jika permukaan penyaring lebih lebar dari 2,5 m, dianjurkan ada dua saluran pelimpah di sebelah kiri dan kanan. Walaupun ada dua saluran pelimpah, penyaring tidak boleh lebih lebar dari 3 m. Juga dianjurkan saluran pelimpah tidak ada di tengah permukaan penyaring. Tepi saluran pelimpah harus lurus horizontal dan tidak boleh tenggelam selama proses pencucian. c. Lantai dasar dari saluran pelimpah harus menuju miring ke arah pembuangan. 2. Udara bekas Pencuci Tidak ada persyaratan khusus. 4.4.4 Kondisi Operasional Pencucian Balik 1. Kecepatan Pencucian Kecepatan pencucian harus cukup tinggi untuk menjamin: a. Semua zat padat yang tertahan pada media penyaringa terangkat , dalam hal ini perlu diperhatikan berat jenis dari zat padat yang tertahan pada media penyaring. b. Kedudukan partikel media penyaring dilonggarkan supaya partikel-partikel bebas bergerak dan saling bergesekan (lihat Pemilihan Media Filter ), 2. Kecepatan minimum pencucian balik (untuk air) Istilah kecepatan minimum pencucian balik hanya berlaku untuk air sebagai media pencuci. Istilah ini digunakan untuk menentukan kecepatan pencucian dimana BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 40 PA.05 menyebabkan adanya gerakan dari semua partikel media filter di dalam unit filter. Jika pencucian dikombinasi dengan udara kecepatan pencucian akan lebih kecil bila dibandingkan dengan pencucian dengan menggunakan air saja. Kecepatan minimum pencucian balik tercapai jika semua partikel dari media filter telah bergerak paling sedikit sekali. Kecepatan minimum pencucian balik sebaiknya ditentukan melalui percobaam dengan filter uji secara eksperimental. Bisa juga dihitung berdasarkan ukuran partikel efisien dan berat jenis media filter. Jika menentukan kecepatan mimimum pencucian balik dilakukan dengan matematik, harus diperhatikan media filter tidak ada dalam ukuran dan bentuk partikel yang sama. Dalam operasional sehari-hari direkomendasikan untuk mengecek kecepatan minimum pencucian balik yang dulu telah ditentukan melalui percobaan filter uji. Kecepatan minimum pencucian balik bisa diubah disebabkan oleh perubahan berat jenis dan atau pertumbuhan ukuran partikel. Direkomendasikan semua pompa air pencuci, pipa, dan katup maupun perlengkapan pipa didesain untuk bisa digunakan dengan kecepatan minimum pencucian balik yang 10% lebih besar dari pada kecepatan minimum pencucian balik yang telah ditentukan melalui percobaan filter uji. Dalam tabel 2. ada beberapa angka untuk kecepatan minimum pencucian balik, berdasarkan pengalaman dilapangan untuk beberapa media filter, dengan menggunakan kecepatan yang disebutkan dalam tabel, ekspansi media filter akan 20% – 25%. Tabel 2. Angka Pendekatan Untuk Kecepatan Minimum Pencucian Balik Jenis media filter Ukuran partikel (mm) Kecepatan minimum pencucian balik (m/jam) Pasir penyaring 0.63 – 1.0 50 – 55 Pasir penyaring 0.71 – 1.25 60 - 65 Antrasit 0.8 – 1.6 40 – 50 Antrasit 1.6 – 2.5 60 – 80 0.8 – 1.6 30 – 35 1.5 – 2.5 45 – 50 BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 41 PA.05 3. Ekspansi media filter Ekspansi media filter bukan kriteria penyeleksian media untuk filter media ganda, karena akan terdapat perbedaan untuk beberapa media filter yang berbeda berat jenisnya dan ukuran partikelnya, dengan kecepatan minimum pencucian balik yang sama. Ekspansi media filter penting untuk menghitung free board (lihat bagian sebelumnya). Dengan arah aliran media pencucian yang berlawanan dengan gravitasi dan dengan aliran yang cukup besar bisa terjadi ekspansi media filter. Hal ini terjadi karena adanya tahanan gesekan air terhadap butiran media filter maupun daya apung media filter didalam air lebih besar daripada gaya gravitasi butiran. Jika kondisi ini tercapai ekspansi media filter akan semakin besar seiring dengan semakin ditingkatkannya kecepatan pencucian. Media filter dengan ukuran butiran yang kecil bisa direnggangkan / dilonggarkan dengan kecepatan pencucian yang lebih kecil dibandingkan media filter dengan ukuran butiran yang lebih besar dan dengan berat jenis yang sama. Selain itu ekspansi media filter tergantung dari koefisien keseragaman media filter. Untuk mendapatkan efek pencucian yang baik perlu diperhatikan ekspansi minimal dari media filter tersebut. Untuk filter dengan proses filtrasi menggunakan arah aliran dari bawah ke atas dan arah aliran pencucian dari atas ke bawah, akan terjadi ekspansi media filter ke arah bawah. Ekspansi lapisan penyaring yang terdiri dari pasir kasar dimana memerlukan kecepatan pencucian yang besar, kecepatan dapat dikurangi bila media penyaring diganti dengan material yang mempunyai berat jenis lebih kecil, tetapi periode waktu penyaringan menjadi lebih panjang ( 10 – 20 menit ) untuk mencapai pencucian yang sempurna. Untuk menghitung ekspansi bidang penyaring pada prores pencucian balik, menggunakan rumus : Le – L E = ------------ x 100 % L dimana : E = persentase kenaikan ketebalan bidang penyaring Le = Ketebalan bidang penyaring selama pencucian balik (ketebalan saat bidang penyaring berekspansi) L = Ketebalan bidang penyaring BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 42 PA.05 Batas nilai ekspansi ( E ) yang disyaratkan adalah : 10 – 30 % → jika nilai E < 10 % maka pasir tidak cukup bergolak untuk saling bergesekan melepaskan kotoran dan jika nilai E > 30 % air bekas pencucian. → maka pasir halus akan ikut terbuang bersama 4. Kebutuhan waktu pencucian Adalah waktu yang dibutuhkan untuk semua langkah pencucian atau jumlah waktu yang dibutuhkan untuk masing-masing langkah pencucian. 5. Tekanan pencucian Tekanan pencucian adalah tekanan pada waktu pencucian yang ada pada pompa untuk media pencuci misalnya pada pompa air adalah tekanan pencucian dengan air atau pada kompresor adalah tekanan pencucian dengan udara yang dibutuhkan untuk mengatasi semua kehilangan tekanan yang terjadi didalam sistem perpipaan sebelum filter berada pada kecepatan minimal pencucian ditambah dengan tekanan statis ( “static head pressure” ) yang tinggi. 6. Kebutuhan Air Pencuci Jika air baku dari air tanah, air dari danau, maupun air permukaan hasil penyaringan melalui tanah (banker) biasanya dibutuhkan sampai dengan 2 % dari air hasil penyaringan (dalam kasus tertentu bisa sampai 4 %). 7. Volume Air Pencuci Untuk melakukan pencucian dengan kecepatan minimum, perlu volume air pencuci dalam jumlah tertentu berdasarkan luas permukaan penyaringan, ketebalan media penyaring, ambang bebas (freeboard), penetrasi zat padat ke dalam media penyaring dan jenis at padat, maupun beban penyaringan. Biasanya dibutuhkan adalah 4 – 6 m3/ m2 luas permukaan penyaringan. 8. Pengeluaran Air Bekas Pencucian Setelah melewati bidang penyaring, air pencuci bersama dengan kotoran-kotoran yang hilang dari bukaan antar butiran pasir harus dikeluarkan melalui saluran pembuang biasanya tersedia palung dan saluran. Sistem ini harus diatur untuk membatasi perpindahan air buangan / air kotor bekas pencucian secara horizontal, karena hal ini akan menyebabkan kecepatan aliran air pencuci keatas turun dengan faktor 1,5 – 2,5 dari saat ia meninggalkan bidang penyaring.Zat partikulat tersuspensi dengan suatu kecepatan mengendap, misalnya 1,2 x kecepatan BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 43 PA.05 pencucian balik adalah mudah untuk mengapung / naik keatas, tetapi akan lebih mudah mengendap pada kedalaman air diatas bidang penyaring yang berekspansi. Pada prakteknya panjangnya perpindahan secara horizontal yang diijinkan bervariasi dari 0,75 sampai 2,5 m, lebih besar seperti terjadinya pencucian balik pada kecepatan yang lebih tinggi dan kotoran lebih terbagi menjadi partikel yang lebih halus dengan spesific gravity lebih kecil. Pengaturan palung air pencuci bervariasi seperti dapat dilihat pada gambar : Gambar 4.14 Pengaturan Palung Air Pencuci a. Pada filter dengan ukuran lebar palung mengeluarkan air pencuci menuju saluran yang ada ditengah (sentral) , dimana lewat tepinya tidak ada air yang diambil. Dengan pembilasan menggunakan air yang tersedia/disuplai , kedalaman air diatas bidang penyaring akan bertambah, hal ini dapat meningkatkan jarak antara palung, sehingga dapat menghemat biaya konstruksi yang telah ditetapkan. Seringkali untuk tujuan ini digunakan air baku (dengan syarat kekeruhan air baku rendah), yang dikenal dengan istilah menyapu dengan air ( water sweep ), seperti terlihat pada gambar dibawah ini : BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 44 PA.05 Gambar 4.15. Penyapuan dengan Air Dengan cara ini panjang pemindahan secara horizontal dapat bertanbah menjadi 10 m dan kadang-kadang lebih. Hal ini merupakan suatu keunggulan, walaupun demikian perubahan tekanan dapat digunakan untuk pencucian balik, sehingga menghasilkan distribusi air pencuci agak tidak merata. b. Untuk perioda terbatas , kecepatan horizontal akan meningkat dengan dengan cara mengganti saluran pelimpah (weir) yang sudah terpasang kuat, oleh weir yang dapat dilipat (Collapsible weir) , seperti terlihat pada gambar .......... Atau dengan siphon, lihat gambar ........ Dengan menggunakan alat ini dapat mengurangi kedalaman air kotor yang masih mungkin tertinggal diatas bidang penyaring. c. Ditempatkan cukup dekat dengan permukaan pasir , sehingga pengeluaran kotoran mudah dan dengan waktu yang singkat dan tidak ada air pencuci dengan jumlah yang besar tertinggal didalam filter, setelah pencucian filter selesai secara sempurna. Dengan kata lain tepi atas harus diatur pada jarak minimum kira-kira 0,25 m diatas ekspansi pasir tertinggi, untuk menghindari hilangnya pasir selama pencucian balik. Untuk alasan yang sama dasar palung harus dipertahankan paling sedikit 0,05 m diatas ekspansi pasir (lihat gambar). d. Dengan ketebalan bidang penyaring sebesar 1,2 m dan ekspansi pasir selama pencucian sebesar 20 %, ini berarti bahwa jarak vertical antara tepi atas palung air pencuci dengan pasir yang tidak berekspansi, adalah 0,5 sampai 0,6 m, tergantung dari ukuran palung itu sendiri. Area penampang melintang palung harus cukup lebar untuk mengangkut sejumlah maksimum air pencuci, dengan ambang bebas paling sedikit sebesar 0,05 m, untuk menghindari terendam dan abstraksi (pemindahan) yang tidak merata. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 45 PA.05 e. Disain hidrolik palung, dapat diasumsikan bahwa enersi kinetik air yang turun kedalam palung tidak berpengaruh terhadap kecepatan lateral, dimana friksi diabaikan dan arah aliran secara substansial adalah horizontal. Kedalaman h2 pada ujung aliran keluar ( outlet ) palung, tergantung dari kondisi – kondisi yang berlaku pada saluran tengah ( central gutter ). Selain itu kedalaman h1 dapat dihitung dengan teori momentum. Dengan gutter horizontal dari penampang melintang persegi, lebar konstan dan debit yang keluar adalah Q m3/detik (lihat gambar) f. Semua instalasi untuk membawa masuk air dan udara pencuci harus didisain dengan cara yang bisa menjamin pembagian rata dari semua media pencuci atas keseluruhan permukaan filter. Jika ada satu saluran bersama untuk air dan udara pencuci, harus dijamin ada satu lapisan udara dalam penyaluran itu yang menjamin pembagian udara tidak terpengaruh oleh gelombang atau turbulensi aliran air pencuci. Persyaratan hidrolis yang dibutuhkan harus diperhatikan untuk mengkonstruksi lantai dasar penyaring (tinggi lapisan udara, jika menggunakan lantai dasar dengan nozzle). Jika dilakukan kombinasi air dan udara, harus dijamin arus air pencuci dibawah lantai penyaring didiamkan supaya pembagian pencucian rata. Jika air pencuci diambil dari salah satu tangki (yang biasanya airnya berubah-ubah) harus ada sistem penyetel secara otomatis yang bekerja cepat dan akurat untuk menjamin aliran pencucian rata. Harus dijamin semua pipa yang membawa air pencuci selama proses penyaringan biasa tidak kosong. Jika pipa air pencuci kosong, dan baru terisi dengan cepat pada saat akan memulai pencuci, hal ini bisa menyebabkan perpecahan pipa atau merusak pompa. Untuk menjamin aliran maksimal air pencuci biasanya bisa dilakukan dengan dua alat pompa udara, dengan masing-masing 50% dari kebutuhan maksimal aliran udara. Jika ada salah satu pompa udara yang rusak, masih ada 50% penyediaan udara dari kebutuhan maksimal, diluar media pencuci air. Selain itu, perlu juga ada sistem pembagian media pencuci yang berfungsi membagi rata, jika aliran udara hanya separuhnya dari aliran biasa. Jika sistem pembagian media filter tidak didesain untuk bekerja sesuai dengan syarat tersebut, harus ada satu pompa udara tambahan yang kapasitasnya harus 50% dari kebutuhan total selain dua pompa dengan masing-masing kapasitas 50% atau diperlukan dua pompa udara dengan kapasitas 100% dari aliran udara maksimal. Untuk mendapatkan tekanan udara yang cukup tinggi sering kali terjadi peningkatan suhu udara pada pompa udara, misalnya pada kompressor. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 46 PA.05 Dampak ini harus diperhatikan dalam kalkulasi pemasangan pipa, misalnya jika udara lebih panas maka pipa bisa meledak. Hal ini bisa diatasi dengan menempatkan sambungan U di pipa atau memposisikan tembusan pada dinding yang elastis. Selain itu juga harus diperhatikan perlindungan terhadap getaran dan kebisingan alat pompa udara. Kebisingan sering kali diatas 110 desibel (dbA). Udara yang dimanfaatkan untuk pencuci harus bebas dari oli. Oleh karenanya, perlu diperhatikan dalam proses penentuan spesifikasi alat kompressor/pompa udara. Untuk menghindari ada air yang masuk ke pompa udara, dianjurkan untuk pipa udara tekanan dipasang diatas tingkat air yang tertinggi. Udara pencuci harus disaring sebelum dihisap, dan dianjurkan untuk mengukur tekanan di bagian masuk udaranya.Pencucian penyaring yang media penyaringnya punya dua lantai harus dilakukan dengan hati-hati. Juga untuk dua lantai media filter yang hanya dipisahkan oleh satu lantai. Harus ada konstruksi khsusus yang menghindari ada media filter dari unit filter yang ada dibagian bawah menembus ke lubang-lubang di lantai dasar filter yang ada dibagian atas. 9. Kebutuhan waktu pencucian Adalah waktu yang dibutuhkan untuk semua langkah pencucian atau jumlah waktu yang dibutuhkan untuk masing-masing langkah pencucian. 10. Tekanan pencucian Tekanan pencucian adalah tekanan pada waktu pencucian yang ada pada pompa untuk media pencuci misalnya pada pompa air adalah tekanan pencucian dengan air atau pada kompresor adalah tekanan pencucian dengan udara yang dibutuhkan untuk mengatasi semua kehilangan tekanan yang terjadi didalam sistem perpipaan sebelum filter berada pada kecepatan minimal pencucian ditambah dengan tekanan statis ( static head pressure ) yang tinggi. 11. Kebutuhan Air Pencuci Jika air baku dari air tanah, air dari danau, maupun air permukaan hasil penyaringan melalui tanah (banker) biasanya dibutuhkan sampai dengan 2% dari air hasil penyaringan (dalam kasus tertentu bisa sampai 4%). 12. Volume Air Pencuci Untuk melakukan pencucian dengan kecepatan minimum, perlu volume air pencuci dalam jumlah tertentu berdasarkan luas permukaan penyaringan, ketebalan media penyaring, ambang bebas (freeboard), penetrasi zat padat ke dalam media penyaring dan jenis at padat, maupun beban penyaringan. Biasanya dibutuhkan adalah 4 – 6 m3/ m2 luas permukaan penyaringan. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 47 PA.05 BAB V PENGAWASAN, PEMELIHARAAN DAN PERBAIKAN 5.1 Pengawasan Operasional Filter 5.1.1 Pengawasan Efisiensi Filter Efisiensi filter harus diawasi dengan mengontrol air hasil saringan (effluent), untuk tujuan yang spesifik. Dalam hal ini perlu kualitas air harus diukur secara rutin, supaya kita bisa mengetahui dengan cepat perubahan yang terjadi. Terutama, pengawasan terhadap air hasil penyaringan dari satu filter atau beberapa filter. Pemantauan efisiensi filter dalam kaitannya dengan kualitas air hasil saringan dengan cara melakukan pengontrolan terhadap : 1. Proses awal penyaringan 2. Perubahan aliran 3. Perubahan air baku (misalnya dengan pengaruh dari koagulasi / flokuasi) 4. Kapasitas saturasi filter 5. Pengaruh dari sirkulasi air pencuci 6. Pembagian air pada filter sistem paralel 7. Mengontrol terjadinya proses biologis (penurunan DO dan perubahan pH) 8. Dalam kasus penentuan periode waktu penyaringan, tidak terbatas hanya pada kehilangan tekanan dan hambatan pada filter, tetapi juga pada kualitas air. Oleh karena itu, dianjurkan untuk melakukan pengawasan filtrat secara rutin. Tergantung dari jenis air yang akan disaring, pada umumnya dianjurkan pengawasan terhadap parameter : a. Kekeruhan b. Oksigen terlarut ( DO ) c. pH d. DHL e. Besi f. Mangan g. Penentuan jumlah zat organik melalui uji: Absorpsi UV pada 245 nm. h. Titrasi ( Angka Permanganat, COD ) BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 48 PA.05 5.1.2 Pengawasan kondisi operasi Filter Untuk pengawasan kondisi operasi filter harus diadakan pemantauan dan pengukuran parameter-parameter yang diperlukan, dalam jangka waktu yang berbeda , tergantung metode filtrasi yang digunakan , pengukuran , pemantauan dan pengawasan dilakukan terhadap : 1. Kehilangan tekanan dan hambatan 2. Volume air yang disaring dalam satu siklus penyaringan 3. Supernatan 4. Fungsi peralatan pendukung (alat penyetelan, katup) 5. Media filter 6. Nozzle 5.1.3 Pengawasan Media filter Sering kali sudah bisa dilihat dari awal proses penyaringan, apabila ada media filter yang lolos atau adanya perubahan lapisan atas media filter, misalnya tidak rata walaupun sudah dicuci dengan kecepatan setinggi mungkin. Hal ini sering kali disebabkan oleh distribusi air pencucian yang tidak rata atau nozzle yang tersumbat oleh endapan mangan, besi, atau tumbuhan algae, lumut, atau media filter. 1. Untuk mengatasi terjadinya pengerasan pada media filter, peningkatan kecepatan pencucian filter belum tentu bisa dilakukan, karena rancangan statis lantai saringan seringkali tidak diperhitungkan untuk menahan arus balik, sehingga mengakibatkan lantai saringan pecah. 2. Pengukuran ketebalan lapisan pada seluruh ketinggian media penyaring, secara periodik (jangka waktu panjang). 3. Jika distribusi media filter tidak rata, mungkin bisa diatasi dengan merubah cara menutup katup air pencuci, misalnya dengan diperlambat atau dipercepat. 4. Jika diprediksi bahwa diameter butiran media filter akan bertambah besar, maka dari awal perencanaan rancangan instalasi filter dan kecepatan pencucian , termasuk rancangan statis lantai filter, perlu dipertimbangkan , supaya filter dapat dipergunakan dengan kapasitas yang lebih besar. Selain itu, perlu teknologi pencucian yang dirancang untuk menghasilkan gesekan antar butiran lebih besar. 5. Kehilangan Media Penyaring Kehilangan media penyaring adalah terbuangnya butiran media penyaring bersama air bekas pencucian. disebabkan oleh : Nilai ekspansi media penyaring saat pencucian balik terlalu besar (> 30). BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 49 PA.05 Terbuangnya media penyaring pada saat pencucian balik dapat dicegah dengan cara-cara sebagai berikut : 5.2 a. Dinding pembatas yang dilalui oleh air bekas pencucian dibuat cukup tinggi, sehingga pasir yang terexpansi saat pencucian balik berlangsung tidak terbawa keluar bersama air bekas pencucian. b. Merubah kecepatan pencucian sehingga ekspansi bidang penyaring sebesar 20%. c. Menaikkan bak air pencuci. d. Mengganti pencucian permukaan berotasi menjadi dengan pencucian permukaan tetap. e. Memperpendek periode waktu antara pencucian balik dengan cucian permukaan. Pengontrolan Operasional Filter 5.2.1 Pengontrolan Media Filter Pengontrolan media filter dilakukan terhadap : 1. Pengawasan permukaan lapisan media filter (jika terjadi adanya air memancar pada pencucian dengan udara, menandakan adanya bola lumpur atau media pencucian tidak terbagi rata atau media filter tidak rata atau adanya gelembung – gelembung gas atau ada penyumbatan pada nozzle). 2. Perbandingan volume air yang tersaring antara dua siklus penyaringan. 3. Pengontrolan kualitas air hasil saringan (misalnya kekeruhan, zat padat). 4. Pemeriksaan air bekas pencucian (zat padat tersuspensi/ partikel penyebab kekeruhan, zat padat total). 5. Pengukuran kecepatan aliran air pencucian. 6. Mengontrol kehilangan tekanan selama proses penyaringan dan setelah pencucian (sebaiknya pada kedalaman yang berbeda-beda). 7. Pemeriksaan keberadaan media penyaring pada air bekas pencucian. 8. Mengontrol ekspansi lapisan media penyaring.. 9. Untuk operasional praktis, disarankan untuk memeriksa ulang efisiensi kecepatan pencucian, karena berdasarkan pengalaman setelah beberapa tahun filter beroperasi, karena ukuran butiran/partikel dan berat jenis media filter bisa berubah. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 50 PA.05 5.2.2 Pengontrolan Nozzle Suatu hal yang penting mengontrol kerusakan nozzle dengan cara : 1. Memeriksa adanya pasir yang terdapat di dalam ruangan antara lantai nozzle dan lantai dasar atau pada lantai reservoir. Adanya pasir mengindikasikan adanya nozzle yang rusak. 2. Untuk menjaga kerusakan nozzle perlu dilakukan pengontrolan terhadap tekanan selama pencucian. Jika tekanan terlalu tinggi berindikasi adanya penyumbatan pada nozzle. 3. Setelah filter berjalan cukup lama, harus diperiksa adanya pertumbuhan lumut dan atau erosi yang diakibatkan oleh kavitasi pada nozzle, dengan cara mengangkat media penyaring dan sekaligus dicek apakah di media penyaring apakah ada pengerasan atau perubahan pada lapisan media atau ada pertumbuhan partikel media filter. 5.2.3 Pengawasan terhadap Alat Ukur Untuk kalibrasi dan untuk mengecek akurasi alat ukur volume air (watermeter), perlu dicari beberapa cara pengukuran yang independen, misalnya dengan mengukur perbedaan tinggi/level air pada waktu tertentu yang sama dibandingkan dengan angka pembacaan pada meter air (water - meter), atau perbandingan tinggi air didalam bak penampung air bekas pencucian atau di bak penampung air pencuci, dengan angka pembacaan pada meter air, pada saat yang sama disuatu waktu tertentu. BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 51 PA.05 DAFTAR PUSTAKA 1. Huisman, L., Prof.,Dr.,Ir. , Rapid Filtration , TechnicheUniversiteit Delft, 1986. 2. GTZ, COP Perencanaan Filter, 3. Pusat Pelatihan Bidang Air Bersih & PLP, Direktorat Jenderal Cipta Karya, departemen PU., Operasi dan Perawatan Pada Sistem Saringan Pasir Cepat, 1990. 4. SNI 6775:2008. Tata cara pengoperasian dan pemeliharaan unit paket Instalasi Pengolahan Air BALAI TEKNIK AIR MINUM - REVIU MODUL 2018 52
