Filtrasi

FILTRASI

            Proses filtrasi merupakan proses pengolahan dengan cara mengalirkan air limbah melewati suatu media filter yang disusun dari bahan-bahan butiran dengan diameter dan tebal tertentu.

            Proses ini ditujukan untuk menghilangkan bahan-bahan terlarut dan tak terlarut (biological floc yang masih tersisa setelah pengolahan secara biologis).

Kompetensi : FILTRASI

            Mahasiswa mampu merancang unit kolam filtrasi melalaui perhitungan dimensi perancangan. Media filter yang umum digunakan sebagai filter adalah pasir. Menurut kecepatan an mekanisme pengalirannya, saringan pasir dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1.    Saringan pasir cepat.

2.    Saringan pasir lambat.

3.    Saringan bertekanan.

Gambar untuk masing-masing jenis saringan dapat dilihat sebagai berikut :

MEKANISME PROSES FILTRASI

            Selama air kotor dialirkan melewati saringan pasir berlangsung pembersihan yang bekerja menurut proses-proses mekanis,pengendapan dan penyerapan, metabolism biologis dan perubahan elektrolisa.

PROSES MEKANIS

            Bahwa dalam lapisan suatu saringan pasir terdapat rongga-rongga kecil yang memungkinkan air lewat sebagai aliran dalam tanah. Partikel halus yang tidak dapat lolos dari rongga-rongga ini akan tertahan dan dengan demikian dapat membebaskan air dari kandungan kotornya.

PENGENDAPAN DAN PENYERAPAN

            Rongga antara butiran tanah / pasir akan berlaku sebagai kola sedimentasi, selanjutnya kotoran halus akan mengendap disitu dan tidak akan lolos lagi karena adanya daya adhesi dari butiran tanah tanah / pasir yang mengikat kotoran. Selain itu proses penangkapan kotoran ini dapa pula dipercepat oleh adanya gelatin yang menyelimuti butiran pasir sebagai akibat adanya bakteri atau bahan kimia yang ikut terbawa dalam aliran.

METABOLISME BIOLOGIS

            Perkembangan dari proses kehidupan disebut sebagai metabolise biologis. Selama proses pengaliran air lewat rongga-rongga pori tanah, bakteri yan ikut terbawa akan terperangkap dalam rongga ini. Selanjutnya bakteri ini akan mengeluarkan lender yang dapat membentuk lapisan tipis di sekitar butiran pasir. Setelah beberapa waktu lapisan lender ini akan membentuk suatu lapisan yang terdiri dari kumpulan bakteri yang mampu menangkap, menyaring serta merubah bahan-bahan organik menjadi bahan yang lain melalui proses biokimia yang kompleks. Dengan demikian lapisan ini yang sering disebut sebagai schmutzdecke akan merupakan media kehidupan mikrorganisme atapun bakteri yang sekaligus bekrja sebagai saringan yang efektif.

PERUBAHAN ELEKTROLISA

            Butiran tanah / pasir, kotoran halus maupun bahan-bahan terlarut pada aliran air mengadung aliran listrik. Menurut teori ion, suatu benda yang mempunyai muatan listrik yang saling bertolak belakang akan mengalami gaya tarik menarik dan saling menetralisir. Kejadian ini akan meyebabkan terjadinya perubahan kompsisi kandunga yang menyebakan perubahan kualitas airnya.

PARAMETER OPERASI

            Parmeter operasi yang mempengaruhi efektifitas saringan terutama adalah gradai butiran dan tebal saringan. Walaupaun demikian kualitas / karakteristik air limbahnya sendiri sering juga mepengaruhi efekitifitasnya.

GRADASI BUTIRAN

            Fungsi saringan yang baik akan ditentukan oleh gradasi dari butiran saringan. Pemilihan ukuran butir yang terlalu halus akan menyebabkan sulitnya proses perkolasi air didalam saringan dan akan merendahkan produktivitas  serta menyulitkan pemeliharannya. Sedangkan untuk butiran terlalu kasar akan meyebabkan bateri maupun kotoran halus akan sulit tersaring. Uniformity coefficient (derajat sama rata) dan effectif size (derajat sama rata) dari suatu media pasir merupakan factor dominant dalam penentuan efektifitas suatu saringan. Yang dimaksud derajat sama rata disini adalah perbandingan ukuran diameter butiran yang lolos dari suatu ukuran saringan tertentu, yaitu d60/d10. Adapun d60 adalah ukuran diameter saringan yang sama 60% dari sample lolos dari sringan tersebut, sedangkan untuk d10 hanya 10% dari sample yang lolos. Syarat diameter butir terhadap butir lapisan dibawahnya agar butir pasir tidak lolos :

                        1/4 . π . dxd > 1/80 . π . DxD

Yang berarti : D < 4.5 d

Dengan : d = diameter butir kecil.

               D = diameter butir besar.

Syarat analisa ayakan :

a)    Saringan pasir cepat atau filter mekanis :

Derajat kerja : d10 = 0.35 – 0.55 mm

Derajat sama rata : d60/d10= 1.6

b)    Saringan pasir lambat atau filter biologis :

Derajat kerja : d10 = 0.30 – 0.35 mm

Derajat sama rata : d60/d10 = 1.75

TEBAL SARINGAN

            Selain uniformity coefficient dan gradasi pasir, untuk mendapatkan hasil yang baik diperlukan ketebalan lapisan tertentu. Ketebalan lapisan pasir yang umum dugunakan bervariasi antara 75-90 cm (Sing, 1980), atau 90-110 cm (Punmia, 1979).

KUALITAS AIR

            Saringan pasir lambat mempunyai efisiensi yang cukup tinggi (±98-99%) terutama untuk kondisi air kotor dengan nilai kekeruhan < 50 ppm. Disamping itu baud an umumnya akan banyak berkurang dengan saringan ini. Dalam kondisi air dengan kekeruhan < 50 ppm, saringan pasir lambat ini akan mengalami penurunan efektifitas setelah umur pelayanan 1 sampai 3 bulan tergantung pada tingkat kekotorannya. Pada keadan saringan sudah mengalami pengotoran berat, filtration head akan menunjukan nilai yang cukup tinggi yaitu ± 65-85% dari tebal lapisan saringan. Filtration head ini merupakan selisih tinggi tekanan antara permukaan lapisan hulu dan hilir saringan. Dalam keadaan yang demikian maka saringan pasir lambat perlu dibilas (backwashing). Saringan pasir hanya mampu mereduksi warna sekitar 20-25% saja. Dan untuk warna yang pekat saringan ini menjadi kurang efektif. Saringan ini akan efektif apabila menghadapi pengotoran yang ditentukan oleh bau ganggang dan akan kurang mengandung bahan-bahan makanan bagi mikroorgonisme yang menggunakannya. Disamping itu saringan ini jga kurang efektif  untuk beberapa jenis pengotoran kimiawi tertentu misalnya mangan. Untuk air limbah yang mengandung deterjen,saringan pasir hanya mampu mereduksi kekeruhan dan limbah karbol sama sekali tidak tersaring. Adapun umur pelayanan saringan sangat tergantung pada konsentarsi limbah dan gradasi saringan.

     Pembilasan Filter (Filter Backwashing)

            Pembilasan saringan pasir dilakukan dengan mengalirkan air bersih dengan arah aliran yang belawanan dengan arah aliran pada saat penyaringan. Selama pelaksanaan pembilasan bahan-bahan yang tertangkap di dalam media pasir akan terlepas dan akan dikeluarkan bersama-sama aliran air bilasan. Untuk membantu melepaskan bahan-bahan padat yang tertangkap di dalam media filter, biasanya sebelum air bilasan di alirkan, maka terlebih dahulu pasir diaduk dengan menginjeksikan udara yang bertekanan searah dengan aliran air pada saat pembilasan. Mekanisme backwashing ditunjukan pada gambar berikut :

How filter operatos

1.    Open valve A. (this allows effluent to flow to filter).

2.    Open valve B. (this allows effluent to flow through filter).

3.    During filter operation all other valves are closed.

How filter backwashed

1.    Close valve A.

2.    Close valve B when wate in filter drops down to top of overflow.

3.    Open valve C and D (this allows water from wash water tank to flow up through this filtering medium,loosening up the sand and washing the accumulated solids from the surface of the sand out of the filter. Filter backwash water is returned to head and of treatment plant.

How to filter to waste (if used)

1.    Open valve A and E. all other valves closed. Effluent is sometimes filtered to waste for a few minutes after filter has been washed to condition the filter before it is put into sevice.

Figure 22. definition sketch for operation of downlow, granular-medium. Gravity-flow filter.