PROSES FLOKULASI

Proses Flokulasi

Dilakukan setelah proses koagulasi. Setelah proses koagulasi, partikel-partikel terdestabilisasi dapat saling bertumbukan membentuk agregat sehingga terbentuk flok, tahap ini disebut “Flokulasi”. Flokulasi adalah suatu proses aglomerasi ( penggumpalan ) partikel-partikel terdestabilisasi menjadi flok dengan ukuran yang memungkinkan dapat dipisahkan oleh proses sedimentasi dan filtrasi. Dengan kata lain proses flokulasi adalah adalah proses pertumbuhan flok (partikel terdestablisasi atau mikroflok) menjadi flok dengan ukuran yang lebih besar ( makroflok ).

Flokulator berjalan dengan kecepatan lambat dengan maksud terjadi pembentukan flok yang siap untuk diendapkan. Di dalam proses flokulasi ini pengadukan dilakukan secara bertahap yaitu dari kekuatan besar kemudian mengecil supaya flok yang sudah dibentuk tidak terpecah kembali.

Mekanisme terjadinya gumpalan

Aluminium atau besi akan bereaksi dengan alkalinitas dalam air. Alkalinitas adalah kemampuan untuk menetralkan asam. Poly Aluminium Chlorida bekerja pada interval pH 6-9 dengan pH netral adalah 7. Reaksi ini menghasilkan Al(OH)3 yang mengendap. Pada reaksi ini akan membebaskan asam yang menurut pH larutan dan bereaksi dengan alkalinitas. Reaksi tersebut tidak sederhana karena hidroksida-hidroksida Al dan Fe ternyata terbentuk ion-ion yang lain menunjukkan reaksi yang amat kompleks.

Pada penambahan garam Aluminium atau besi, akan segera terbentuk ion-ion polimer dan dapat terserap oleh partikel-pertikel. PAC benar-benar menggumpalkan zat-zat tersuspensi dan koloid dalam air untuk menghasilkan flok yang belum sempurna, lalu Ca(OH)2 berperan untuk mengikat flok-flok yang belum sempurna tersebut menjadi flok-flok yang lebih sempurna, dengan perbandingan 0,30 ml PAC dan 0,90 ml Ca(OH)2 dalam 500 ml air baku pada uji jar test di laboratorium. Ca(OH)2 bekerja pada pH basa sebagai flokulan yang menetralisir pH asam yaitu PAC sebagai koagulan, yang kemudian membentuk flok-flok yang lebih sempurna dan mempercepat pengendapan dalam penyaringan partikel koloid, yang akan terselubungi oleh koagulan. Muatan partikel koloid dan hasil hidrolisa akan saling menetralkan sehingga muatan dari partikel ini mengecil, hingga tergantung dari pH serta semacam dosis koagulan, maka besarnya zat potensial yang akan diturunkan atau diubah dari sedikit negatif menjadi netral dan akhirnya posif, dan suspensi ini tidak stabil sehingga terjadi penggumpalan sampai ukuran yang dapat mengendap.

Bahkan koagulan dapat terhidrolisa dan dapat terbentuk masa yang lebih besar, dalam hal ini partikel koloid menarik dan menggabungkan sehingga terbentuk gumpalan dan terjadilah pengendapan yang sempurna dalam tangki flokulator.

Reaksi kimia untuk menghasilkan flok adalah :

Al₂(SO₄)₃.14H₂O+3Ca(HCO₃)₂ à 2Al(OH)₃+3CaSO₄+14H₂O+6CO₂

Pada air yang mempunyai alkalinitas tidak cukup untuk bereaksi dengan alum, maka perlu ditambahkan alkalinitas dengan menambah kalsium hidroksida.

Al₂(SO₄)₃.14H₂O + 3Ca(HCO₃)₂ à 2Al(OH)₃ + 3CaSO₄ + 14H₂O

Ferro sulfat membutuhkan alkalinitas dalam bentuk ion hidroksida agar menghasilkan reaksi yang cepat. Untuk itu, Ca(OH)₂ ditambahkan untuk mendapatkan pH pada level dimana ion besi diendapkan sebagai Fe(OH)_3. Reaksi ini adalah reaksi oksidasi-reduksi yang membutuhkan oksigen terlarut air. Dalam reaksi koagulasi, oksigen direduksi dan ion besi dioksida menjadi ferri, dimana akan mengendap sebagai Fe(OH)₃.

2FeSO₄.7H₂O + 2Ca(OH)₂ + 1/2 O₂ à 2Fe(OH)₃ + 2CaSO₄ + 13H₂O

Untuk berlangsungmya reaksi ini, pH harus sekitar 9,5 dan kadang-kadang stabilisasi membutuhkan kapur berlebih.

Penggunaan ferri sulfat sebagai koagulan berlangsung mengikuti reaksi :

Fe₂(SO₄)₃ + 3Ca(HCO₃)₂ à 2Fe(OH)₃ + 3CaSO₄ + 6CO₂

Reaksi ini biasanya menghasilkan flok yang padat dan cepat mengendap. Jika alkilinitas alami tidak cukup untuk reaksi, diperlukan penambahan kapur. Rentang pH optimum adalah sekitar 4 hingga 12, karena ferri hidroksida relatif tidak larut dalam rentang pH ini.

Reaksi ferri klorida sebagai koagulan berlangsung sebagai berikut:

2FeCl₃+3Ca(OH)₂ à 2Fe(OH)₃+CaCl₂+6CO₂

Penambahan kapur diperlukan bila alkalinitas alami tidak mencukupi.

2FeCl₃+3Ca(OH)₂ à 2Fe(OH)₃+3CaCl₂

Reaksi ferri klorida berlangsung pada pH optimum 4 sampai 12. Flok yang terbentuk umumnya padat dan cepat mengendap.

Terdapat 2 perbedaan pada proses flokulasi yaitu :

1.      Flokulasi perikinetik, adalah Aglomerasi partikel-partikel sampai ukuran µm dengan mengandalkan gerakan Brownian, biasanya koagulan ditambahkan untuk meningkatkan flokulasi perikinetik.

2.      Flokulasi ortokinetik, adalah Aglomerasi partikel-partikel sampai ukuran diatas 1 µm, dimana gerakan Brownian diabaikan pada kecepatan tumbukan antar partikel, tetapi memerlukan pengaduk buatan ( artificial mixing ). dapat dikurangi dengan proses koagulasi (proses destabilisasi) melalui penambahan bahan kimia dengan muatan berlawanan. Terjadinya muatan pada partikel menyebabkan antar partikel yang berlawanan cenderung bergabung membentuk inti flok. Proses koagulasi selalu diikuti oleh proses flokulasi, yaitu penggabungan inti flok atau flok kecil menjadi flok yang berukuran besar.

Alat dan bahan

Alat :

1.      Terjunan hidrolis

Metode pengadukan terjunan air merupakan metode pengadukan hidrolis yang simple dalam operasional. Besar headloss selama pengadukan dipengaruhi oleh tinggi jarak terjunan yang dirancang. Metode ini tidak membutuhkan peralatan yang bergerak dan semua peralatan yang digunakan berupa peralatan diam/statis.

2.      loncatan hidrolis

3.      parshall flume

4.      baffle basin ( baffle channel )

Bentuk aliran dalam saluran baffle ada dua macam, yang paling umum digunakan yaitu pola aliran mendatar (round end baffle channel) dan pola aliran vertikal (over and under baffle).

5.      perforated wall

6.      gravel bed

Pengadukan

Faktor penting pada proses koagulasi-flokulasi adalah pengadukan. Tujuan pengadukan adalah untuk menciptakan tumbukan antar partikel yang ada dalam air baku. Dalam proses koagulasi, pengadukan akan membantu meratakan koagulan yang telah dibubuhkan dengan partikel-partikel koloid. Sedangkan pada proses flokulasi, pengadukan akan menumbukkan partikel-partikel flok yang telah terbentuk hingga menjadi suatu gumpalan yang cukup besar untuk diendapkan. Dengan demikian, yang menjadi fokus utama dalam pengadukan adalah proses tumbukan.

Berdasarkan kecepatannya, pengadukan dibedakan menjadi dua, yaitu pengadukan cepat dan pengadukan lambat.

Pengadukan cepat (flash mixing) merupakan bagian integral dari proses koagulasi. Tujuan pengadukan cepat adalah untuk mempercepat dan menyeragamkan pe nyebaran zat kimia melalui air yang diolah. Pengadukan cepat yang efektif sangat penting ketika menggunakan koagulan logam seperti alum dan ferric chloride, karena
proses hidrolisisnya terjadi dalam hitungan detik dan selanjutnya terjadi
adsorpsi partikel koloid.

Kecepatan pengadukan dinyatakan dengan gradient kecepatan (G), yang merupakan fungsi dari tenaga yang disuplai (P)

Rumus : √P/V.µ

Dalam hal ini :

P = suplai tenaga ke air (N.m/detik)

V = volume air yang diaduk, m³

µ = viskositas absolute air, N.detik/m²

Pengadukan cepat adalah pengadukan yang dilakukan dengan gradient kecepatan besar ( 300 sampai 1000 detik ^-1 ), sementara pengadukan lambat adalah pengadukan yang dilakukan dengan gradient kecepatan kecil ( 20 sampai 100 detik^-1 ). Waktu pengadukan juga berbeda. Pada pengadukan cepat, waktu yang diperlukan tidak lebih dari 1 menit, sementara pengadukan lambat membutuhkan waktu 15 hingga 60 menit.

Pengadukan dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu cara mekanis, hidrolis dan pneumatik. Pengadukan mekanis adalah metode pengadukan dengan menggunakan alat pengaduk berupa impeller yang digerakkan dengan motor bertenaga listrik. Umumnya pengadukan mekanis terdiri dari motor, poros pengaduk, dan gayung pengaduk ( impeller ). Pengadukan lambat secara mekanis umumnya memerlukan tiga kompartemen dengan ketentuan G di kompartemen I lebih besar daripada G di kompartemen II dan G di kompartemen III adalah yang paling kecil.

 

Pengadukan hidrolis adalah pengadukan yang memanfaatkan gerakan air sebagai tenaga pengadukan. Sistem pengadukan ini menggunakan energi hidrolik yang dihasilkan dari suatu aliran hidrolik. Energi hidrolik dapat berupa energi gesek, energi potensial (jatuhan) atau adanya lompatan hidrolik dalam suatu aliran. Beberapa contoh pengadukan hidrolis adalah terjunan, loncatan hidrolis, parshall flume, baffle basin (baffle channel), perforated wall, gravel bed, dan sebagainya.

Pengadukan pneumatis adalah pengadukan yang menggunakan udara ( gas ) berbentuk gelembung yang dimasukkan ke dalam air sehingga menimbulkan gerakan pengadukan pada air. Injeksi udara bertekanan ke dalam suatu badan air akan menimbulkan turbulensi, akibat lepasnya gelembung udara ke permukaan air. Makin besarnya tekanan udara, kecepatan gelembung udara yang dihasilkan makin besar dan diperoleh turbulensi yang makin besar pula.