Trending Topik

Koagulasi/Koagulan - Flokulasi/Flokulan - Sedimentasi/Clarifier

Diposting oleh On Sunday, July 30, 2017

Standar urutan PROSES PENGOLAHAN AIR dari air laut menjadi clean water/drink water:
Sea Water ---> Aerasi ---> Softening ---> pH Adjustment ---> Chlorination ---> Koagulasi + Flokulasi ---> Sedimentasi (Clarifier) ---> Multi Media Filter (MMF) ---> Dechlorination ---> Clean Water/Drink Water
  • Sea Water
Air laut digunakan sebagai sumber air proses karena jumlahnya yang melimpah, namun jika digunakan untuk proses langsung tanpa pre-treatment maka bisa menyebabkan korosi dan kerak di perpipaan. Oleh karena itu, penggunaan air laut secara langsung sangat dihindari dan harus diproses terlebih dahulu untuk menghilangkan kadar garamnya (desalination).
  • Aerasi 
Aerasi adalah sistem pemberian udara/oksigen kedalam air laut dengan peralatan aerator. Alat tersebut menggunakan sistem dengan menyemprotkan/mengalirkan udara secara langsung ke air laut atau dengan cara memberikan gelembung halus dari bawah air laut.
  • Softening
Softening adalah proses pelunakan air laut dari kesadahan (hardness). Satuan ukur kesadahan adalah terdapat kandungan total hardness (Ca & Mg), total carbonate, total bicarbonate dan total sulphate. Untuk mengetahui lebih jelas macam-macam kesadahan bisa dilihat DISINI. Perlakuan umum adalah dengan soda treatment yaitu menggunakan soda ash (Na2CO3) sesuai reaksi berikut :
Na2CO3 + CaSO4 (hardness) ---> CaCO3 (lumpur) + Na2SO4
  • pH Adjustment
Pengkondisian pH air laut sesuai keadaan yang cocok buat reaksi kimia koagulasi dan flokulasi. Ada 2 agent pH adjustment yaitu : 
1. Asam Adjustment : HCl dan H2SO4
2. Basa Adjustment : Na2CO3, NaOH dan Ca(OH)2 

* Perlakuan untuk koagulan alumumium based :
Al2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 ---> 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4
Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O---> 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3 CO2
Alumumium based bisa terjadi pada kondisi alkali, sehingga bila kondisi alkali belum tercapai harus ditambahkan basa adjustment sesuai reaksi diatas.
* Perlakuan untuk koagulan Ferrous Sulphate :
2 FeSO4.7H2O + 2 Ca(OH)2 +1/2 O2 ---> 2 Fe(OH)3 + 2 CaSO4 + 13 H2O
Pada koagulan ferrous sulphate, kondisi alkali diperlukan agar Fe2+ dapat diendapkan sebagai Fe(OH)3
* Perlakuan untuk koagulan Ferric Chloride :
2 FeCl3 + 3 Ca(OH)2 ---> 2 Fe(OH)3 + 3 CaCl2
  • Chlorination
Di tahap ini ada injeksi chlorin untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme di perpipaan. Injeksi chlorin harus tepat karena residu yang berlebih bisa merusak membran reverse osmosis.

BACA JUGA: Chemical Injection PLTU & PLTGU
  • Koagulasi + Flokulasi
* Koagulasi: proses pengikatan TSS (lumpur yang ter-suspensi dalam air) dengan bantuan agent koagulan. 
Ciri utamanya adalah:
1. Pengadukan cepat (rapid mixing/flash mixing = 75 - 300 rpm) supaya kondisi homogen antara air laut dengan koagulan cepat tercapai
2. Peralatan yang bisa digunakan seperti static mixer, agitator pond (paddle/turbine), baffle pond/baffle chamber
3. Waktu efektif pembentukan flok adalah 0.5 - 1 menit (Ebelling, J. 2003)

 
Prinsip kerja koagulan adalah berikatan dengan air sehingga menyebarkan ion ke dalam TSS (air laut) sehingga air laut yang permukaannya terhalangi oleh ion akan diikat oleh bantuan ion dari koagulan sehingga terjadi ikatan kimia membentuk flok (gumpalan). 

Macam-Macam Koagulan dan Karakteristiknya menurut Eckenfelder Jr, W. Wesley. 2000. Industrial Water Pollution Control 3rd :
* Al2(SO4)3 ---> powder dan Al2(SO4)3. 14 H2O ---> larutan 
  1. Nama dagang terkenal Tawas (alumunium based)
  2. pH efektif untuk reaksi adalah 6 - 8
  3. Dosis optimum 75 - 250 ppm
  4. Harga adalah yang termurah dari semua koagulan
Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 ---> 2 Al(OH)3 (lumpur) + 3 CaSO4 + 6 CO2
* FeCl3 ---> Ferri Chloride 
  1. pH efektif adalah 5.5 - 6.5
  2. Dosis optimum 35 - 150 ppm
  3. Flok ferric hydroxide lebih berat dibandingkan alumunium hydroxide (Ebelling, J. 2003)
2 FeCl3 + 3 Ca(HCO3)2 ---> 2 Fe(OH)3 (lumpur) + 3 CaCl2 + 6 CO2
* Al13(OH)22.(SO4)2.Cl15 (Poly Alumunium Chloride)
  1. Nama dagang PAC atau PACl 
  2. pH efektif 4.5 - 7
  3. Dosis optimum 75 - 250 ppm
* Fe2(SO4)3---> ferric sulphate 
  1. pH efektif 4.5 - 9.5
  2. Dosis optimum 70 - 200 ppm
Fe2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 ---> 2 Fe(OH)3 + 3 CaSO4 + 6 CO2
* Na2Al2O4 ---> sodium aluminat

2 Na2Al2O4 + Ca(HCO3)2 ---> 8 Al(OH)3 + 3 Na2CO3 + 6 H2O

pH yang tertera diatas hanya teoritis pada umumnya, sehingga tidak bisa secara langsung ditebak pada range pH tersebut lah keefektifan koagulan. Cara yang dianjurkan untuk mengetahui keefektifan adalah dengan Jar Test (sistem percobaan dengan menggunakan berbagai macam variabel dengan menggunakan sampling yang persis di lapangan namun skala laboratorium). Variabel jar test yang digunakan adalah jenis koagulan, pH, kecepatan mixing dan waktu pengendapan.

Berikut adalah bahan, peralatan dan prosedur dalam Jar Test :
(1) Sesuai Handbook Hendricks, D. 2011

(2) Sesuai Makalah Risdianto, D. 2007
Mengapa pH perlu dikondisikan ?
Karena jika pH tinggi maka kebutuhan koagulan untuk mengikat lumpur menjadi besar sehingga menambah operational cost.
Partikel dengan ukuran D = 1 - 10 µm tidak akan bisa mengendap oleh gaya gravitasi 
 
* Flokulasi: proses lanjutan koagulasi yaitu inti lumpur (flok) semakin membesar dengan bantuan agent flokulan/koagulan aid sehingga dengan gaya gravitasi bisa terendapkan dengan sendirinya. 

Perlakuan utamanya adalah : 
1. Pengadukan lambat (slow mixing = < 40 rpm ) disertai sistem overflow untuk mengeluarkan air yang bebas lumpur
2. Waktu efektif pembentukan flok adalah 20 - 60 menit

Macam - Macam Flokulan adalah :
* Bentonite/Clay ---> tanah liat
* CaCO3 (calcium carbonate)

* NaSiO3 (sodium silicate)
* Polymer (anonik atau kationik) ---> polyacrylamide, poly (acrylic acid), poly (diallyl dimethil ammonium chloride), poly (styrenic sulfonic acid)

Syarat Pemilihan Flokulan menurut Ebelling, J. 2003 dalam www.sciencedirect.com :
  1. Keefektifan dalam menghilangkan phospate
  2. Harga dan persedian
  3. Kecepatan membentuk flok
  4. Ramah lingkungan
  5. Mudah penanganan
  • Sedimentasi (Clarifier)
Sedimentasi adalah proses pengendapan lumpur sehingga terdapat 2 keluaran yaitu air dan lumpur. Pemisahan lumpur dari air menggunakan peralatan seperti clarifier.

Ada 3 macam Clarifier :
1. Inclined Plate (Lamela) ---> menggunakan serat filter seperti plate & frame
 Air melewati beberapa filter sehingga tersaring dan keluaran berupa air murni.
2. Rectangular Circular
3. Circular Clarfifier 
 
Sesuai "Voutchkov, N dalam Introduction to Wastewater Clarifier Design" didapatkan data keuntungan dan kerugian rectangular vs circular clarifier :

Ada 2 Parameter utama Clarifier :
1. Overflow Rate ---> standard 0.3 - 1 gpm/ft2 = 0.068 – 0.23 m3/h
2. Detention Time ---> standard 1 - 2 jam bahkan bisa sampai 4 jam

BACA JUGA : Macam - Macam Alat Pemisah (Separator)
  • Multi Media Filter (MMF)
Berupa susunan dari beberapa pasir (silica), batu (gravel/antransite) dan activated carbon. Jumlah susunan bisa 2 lapis atau 3 lapis tergantung desain. Fungsi MMF adalah mengikat kandungan Fe, Mn, TSS dn bau tidak sedap yang masih lolos dari Clarifier.

Ada 4 syarat material pengisi MMF ?
1. Mudah ditembus (permeabel)
2. Tidak bereaksi dengan air dan mudah dibersihkan
3. Keras dan bisa ditentukan umur pakainya
4. Bebas kontaminan
  • Dechlorination / Neutralizing
Proses netralisir air dari residu chlorin yang berlebih yaitu dengan menambahkan injeksi sodium sulphite/sodium metabisulphite/sodium bisulphite. Kendala penggunaan agent ini adalah sifatnya yang asam dan oksidatif maka material khusus harus digunakan untuk mencegah pengkorosian seperti SS 304 dan SS 316.

Silakan Downloading International Proceeding Journal Open Acces di:  https://doi.org/10.1088/1757-899X/1096/1/012102

Video Penjelasan Singkat untuk Artikel Tersebut Bisa Anda Lihat di:

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):
Feriyanto, Y.E. (2017). Koagulasi/Koagulan-Flokulasi/Flokulan-Sedimentasi/Clarifier, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:
[2] Eckenfelder Jr, W. Wesley. 2000. Industrial Water Pollution Control 3th ed. Singapore: Mc Graw Hill Book : USA
[3] Risdianto,D. 2007. Makalah Tesis Magister Teknik Kimia. Semarang
[4] Reynolds, Tom D. 1982. Unit Operations and Processes in Environmental Engineering. Belmont, California : Wadsworth, Inc. 
[5] Tchobanoglous, George and Franklin L. Burton. 1991. Wastewater Engineering Treatment Disposal Reuse 3th ed. Singapore: Mc Graw Hill Book : USA
[6] Hendricks, D. 2011. Fundamental of Water Treatment Water Process. Taylor & Francis Group : USA
[7] Anonim. 2016. Slide Coagulation and Flocculation 
[8] Slide R. Jaya Abd by Design Clarifier. 2017 
[9] Ebelling, J. 2003 dalam http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144860903000293
[10] ASTM, 1995. Standard Practice for Coagulation–Flocculation Jar Test of Water E1-1994 R(1995), D 2035-80. Annual Book of ASTM Standards, Vol. 11.02
[11] Irfan,M. 2017. The Removal of COD, TSS and Colour of Black Liquor by Coagulation–Flocculation Process at Optimized pH, Settling and Dosing Rate. www.sciencedirect.com

Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website, Silakan Hubungi KLIK

Macam - Macam Peta Kendali (Control Chart) dengan Software Minitab

Diposting oleh On Wednesday, May 03, 2017

Control Chart (Peta Kendali) adalah gambaran dari sebaran data (variasi) apakah masuk range spesifikasi atau tidak.
Ada 2 Control Chart yaitu :
1. Variable Control Chart ---> data kualitas diperoleh melalui pengukuran aktual, macam-macamnya adalah : Xbar - R; Xbar - s; I - MR
2. Attribute Control Chart ---> data kualitas diperoleh tidak dari pengukuran namun dari pemerikasaan sesuai/tidak sesuai, good/bad,  macam-macamnya adalah : p - chart; np - chart; s - chart dan u - chart 
Definisi menurut handbook Leland Blank (1980) sebagai berikut :
 
RANGKUMAN RUMUS 
Berikut uraian dari macam-macam peta kendali tersebut :
  • X bar dan R Control Chart
Adalah jenis peta kendali variabel yang banyak digunakan karena perhitungan yang sederhana dan mudah dikerjakan. Peta kendali ini menganalisa perubahan pada harga rata-rata atau keterpusatan data pada Xbar dan standar deviasi atau penyebaran data pada R. Terdapat 2 cara penyelesaian data yaitu menggunakan rumus dan software minitab
Contoh soal :
Terdapat pengambilan acak sampling ketebalan dari produk baja yang diambil sebanyak 5 kali dan masing - masing sebanyak 25 buah data. Gambarkan sebaran data tersebut untuk UCL dan LCL dengan metode X bar dan R Control Chart.
Dijawab :
Jumlah group : 25 data
Jumlah subgroup : 5 (digunakan untuk membaca Tabel) 
Menggunakan SOFTWARE MINITAB
- Memasukkan hasil pengetesan di excel
- Menghitung Mean (x bar) dan Rentang (R) 
- Menghitung X double bar dan R bar
- Mengcopy kan data dari excel ke worksheet software minitab sesuai gambar dibawah ini :
- Klik "Stat - Control Chart - Variables Charts for Subgroups - Xbar-R"
- Sesudah klik "Xbar-R" maka akan muncul dialog seperti dibawah ini
- Terdapat 2 menu yaitu All observations for a chart are in one column dan Observation for a subgroup are in one row of columns
- Pilihan "Observation for a subgroup are in one row of columns" digunakan untuk tampilan data secara keseluruhan
- Klik kotak dibawahnya, baru kemudian di sisi kiri (C1,C2 dst) akan muncul dan double klik variabel tsb sehinga masuk ke kotak sebelah kanan, klik OK
- Dibawah ini adalah hasil data dari tampilan control chart berbasis X double bar dan R bar
- Pilihan lain yaitu : "All observations for a chart are in one column" digunakan untuk menampilkan data per sub group
 
Kesimpulan dari peta kendali Xbar-R untuk contoh diatas adalah data sudah terkendali karena dari grafik, kesemuanya masuk dalam range LCL & UCL. 
Menggunakan RUMUS
 
Xdouble bar = 1.506
R bar = 0.325
Mean ---> nilai A2 didapatkan dari Tabel diatas
UCL = Xdouble bar + (A2 x Rbar) = 1.506 + (0.577 x 0.325) = 1.693
CL = Xdouble bar = 1.506
LCL =Xdouble bar - (A2 x Rbar) = 1.506 - (0.577 x 0.325) = 1.319
Range ---> nilai D3 dan D4 didapatkan dari Tabel diatas
UCL = Rbar x D4  = 0.325 x 2.282 = 0.742
CL = Rbar = 0.325
LCL = Rbar x D3 =0.325 x 0 = 0
Dengan software minitab dan perhitungan rumus didapatkan nilai yang sama
  • p - chart
p - chart adalah kependekan dari proportion defective control chart, digunakan untuk mengukur cacat (defective) / jumlah produksi. Cacat ada 2 yaitu defective (cacat sebagai kata sifat) ---> kumpulan dari beberapa defect (cacat sebagai kata benda) sedangkan defects (cacat sebagai kata benda) ---> cacat yang spesifik seperti penyok, tidak rata, patah, baret dll. Untuk p-chart digunakan cacat (defective).
Contoh :
Terdapat data 20 observasi dan setiap sampel dicek sebanyak 100 kali. Jumlah cacat seperti ditunjukkan dibawah ini 
Dijawab : 
Tipe cacat = defective
Jumlah cacat = 800 (DEFECTIVE)
Total observasi = 20 x 100 = 2000
Jumlah data per observasi (n) = 100
Menggunakan perhitungan RUMUS
Nilai p bar = jumlah cacat/total observasi = 800 / 2000 = 0,4
UCL = pbar + [3 akar(((pbar x (1-pbar))/n)] = 0.4 + [3 akar(((0.4 x (1-0.4))/100)] = 0.547
CL = pbar = 0.4
LCL = pbar - [3 akar(((pbar x (1-pbar))/n)] = 0.4 - [3 akar(((0.4 x (1-0.4))/100)] = 0.253

Menggunakan SOFTWARE MINITAB
  • Mengetikkan data di excel kemudian mengcopikan ke kolom software minitab
  • Kemudian klik "Stat - Control Chart - Attributes Chart - P"
  • Muncul kotak dialog seperti dibawah ini, isikan variable tempat kita menaruh data tadi yaitu C1, subgroup size adalah jumlah pengambilan yaitu 100 kali
  • Klik "OK" maka akan muncul control chart seperti dibawah ini
 
Didapatkan hasil yang sama antara perhitungan RUMUS dengan SOFTWARE MINITAB dan data sudah terkendali terbukti dari grafik semua data masuk dalam range LCL dan UCL
  • np - chart
np-chart adalah kependekan dari number proportion defective control chart, digunakan untuk mengukur jumlah cacat (defective) / total produksi. Cacat yang digunakan dalam np-chart sama dengan pada p-chart yaitu defective (cacat kata sifat).
Contoh Soal :
Suatu perusahaan permen ingin membuat peta pengendali untuk periode mendatang dengan mengadakan inspeksi terhadap proses produksi bulan ini. Perusahaan melakukan 35 observasi dengan mengambil sampel 100 buah untuk setiap observasi.

Data hasil pengambilan sampel dapat dilihat pada tabel berikut.
Cara Manual (RUMUS) :
Dijawab :
Jumlah cacat (defects bukan defective) : 245
Total observasi : 35 x 100 = 3500
Jumlah data per observasi (n) = 100
pbar = jumlah cacat (defective)/total observasi = 245/3500 = 0.07
maka, n x pbar = 100 x 0.07 = 7
UCL = (n x pbar) + [3 akar ((n x pbar) x (1-pbar))] = 7 + 3 akar (7 x (1 - 0,07)) = 14.65
CL = n x pbar = 7
LCL = (n x pbar) - [3 akar ((n x pbar) x (1-pbar))] = 7 - 3 akar (7 x (1 - 0,07)) = - 0,12 ~ 0

Dengan SOFTWARE MINITAB langkah - langkahnya sebagai berikut :
  • Seperti langkah diatas, dengan mengisi subgroup size = 100
  • Didapatkan hasil seperti dibawah ini, terdapat 3 data yang outlier (ditandai merah) sehingga data harus dibuang (sampel 6, 16 dan 29) kemudian di running lagi
  •  Membuang data outlier sehingga dihasilkan data baru yang berjumlah 32
  • Didapatkan grafik baru yang sudah di dalam spesifikasi (control limit)
KESIMPULAN : Didapatkan hasil yang sama antara perhitungan RUMUS dengan SOFTWARE MINITAB dan data sudah terkendali terbukti dari grafik semua data masuk dalam range LCL dan UCL
  • u - chart
u - chart adalah kependekan dari unit defect control chart, digunakan untuk mengukur jumlah cacat (defect) / total produksi. Cacat yang digunakan dalam u-chart adalah defects (cacat sebagai kata benda) yaitu menghitung banyaknya cacat-cacat (defects) pada cacat (defective) di produk. Defects berarti cacat spesifik seperti penyok, baret, patah, berlubang dll. 
Contoh Soal :
Terdapat data 20 observasi dan setiap sampel dicek sebanyak 100 kali. Jumlah cacat (defects) seperti ditunjukkan dibawah ini
 
Dijawab :  
Menggunakan RUMUS 
Jumlah cacat (defects) = 800
Total observasi = 20 x 100 = 2000
Jumlah data per observasi (n) = 100
Nilai u bar = jumlah cacat (defects)/total observasi = 800 / (2000) = 0,4
UCL = ubar + 3 akar (ubar/n) = 0,4 + 3 akar (0,4/100) = 0,5897
LCL = ubar - 3 akar (ubar/n) = 0,4 - 3 akar (0,4/100) = 0,2103

Menggunakan SOFTWARE MINITAB
KESIMPULAN : data tidak ada yang outlier, sehingga data sudah terkendali
  • c - chart
c - chart adalah kependekan dari count defect control chart, digunakan untuk mengukur jumlah cacat (defects) / total produksi. Cacat yang digunakan dalam c-chart adalah defects sama dengan u-chart

Contoh Soal :
Terdapat data 20 observasi dan setiap sampel dicek sebanyak 100 kali. Jumlah cacat (defects) seperti ditunjukkan dibawah ini
 
Dijawab :  
Menggunakan RUMUS
Jumlah cacat (defects) = 800
Total observasi = 20 x 100 = 2000
Jumlah data per observasi (n) = 100

Nilai cbar = jumlah cacat (defects)/total observasi = 800/2000 = 0.4
UCL = cbar + 3 akar(cbar) = 0.4 + 3 akar (0.4) = 2.297
CL = cbar = 0.4
LCL = cbar - 3 akar(cbar) = 0.4 - 3 akar (0.4) = -1.497 ~ 0

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):
Feriyanto, Y.E. (2017). Macam-Macam Peta Kendali (Control Chart) dengan Software Minitab. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:
[1] Montgomery, Douglass C. (2009). Introduction to Statistical Quality Control 6th
[2] Feriyanto, Y.E. (2017). Catatan Pribadi Kuliah di Magister Manajemen Teknik. Surabaya
[3] Blank, Leland. (2010). Statistical Procedures for Engineering, Management and Science