Artikel Terbaru

Anti COPAS

Analisa Sistem Koagulasi-Flokulasi-Sedimentasi di PLTU dengan Jar Test (1 of 2)

Kata kunci : Koagulasi, Flokulasi, Sedimentasi, PLTU, Jar Test


I.          LATAR BELAKANG
PLTU luar jawa sebagian besar menggunakan air laut sebagai umpan di water treatment plant (WTP). Urutan proses sebagai berikut : air laut - Sea Water Pump (SWP) - Clarifier - Filter Feed PumpRoughing & Polisihing - Filter Tank - SWRO Feed Pump – SWRO Catridge Filter - SWRO HP Pump - SWRO Module - Raw Water Tank - BWRO Feed Pump - BWRO Catridge Filter - BWRO HP Pump - BWRO Module - Degassing - Mixed Bed - Demin Tank.
Sistem pre-treatment sesuai proses existing menggunakan injeksi koagulan dan flokulan untuk mempercepat proses penurunan total suspended solid (TSS) yang diukur menggunakan analisa turbidity (kekeruhan). Sistem injeksi tersebut harus tepat (dosis, residence time, RPM agitator dan pH reaksi) sehingga diperlukan percobaan khusus agar sesuai kondisi riil di lapangan. Percobaan ini menggunakan sistem jar test yaitu melakukan sampling dengan berbagai variabel (letak sampling, dosis, pH reaksi, RPM agitator dan residence time) sehingga dihasilkan sistem injeksi yang tepat guna.

II.         TUJUAN
Mengetahui dosis, pH dan residence time yang tepat dari injeksi koagulan - flokulan serta memberikan rekomendasi proses sedimentasi yang tepat sesuai keadaan peralatan di PLTU.

III.        BATASAN MASALAH
Pada percobaan ini dibatasi beberapa hal sebagai berikut :
  • Koagulan yang dipakai adalah yang sudah dipakai existing jenis Alumunium Hydroxychloride liquid yang sudah dilarutkan sesuai rekomendasi produsen yaitu 250.000 ppm dengan injeksi ke sistem 10 - 30 ppm.
  • Flokulan yang dipakai adalah yang sudah dipakai existing jenis polimer powder yang sudah dilarutkan dan tersedia di dozing tank dengan rekomendasi injeksi 0.2 - 0.3 % = 2000 - 3000 ppm.
  • Percobaan ini di scale up untuk dosing karena keterbatasan peralatan analitik dalam pengambilan koagulan maupun flokulan. 
  • Peralatan jar test dan pendukungnya menggunakan perlengkapan yang telah tersedia di PLTU. 
IV.       PROSES PERCOBAAN
Dalam percobaan jar test pada tanggal 01 - 03 Agustus 2017 membutuhkan alat dan bahan sebagai berikut :
4.1 ALAT :
  • Jar test kit (6 paddle)
  • Beaker glass 1000 mL (tersedia 4 buah)
  • pH Meter 
  • Turbidity meter 
  • Botol sampel  
Gambar 1. Jar Test Kit 6 Paddle
Gambar 2. Beaker Glass 4 Buah
Gambar 3. Turbidity meter
4.2 BAHAN :
  • Air laut
  • Koagulan (Alumunium hydrochloride)
  • Flokulan (polymer) 
  • Basa Adjustment - Soda ash (Na2CO3), NaOH dan Ca(OH)2 
  •  Asam Adjustment - HCl 

4.3 KERANGKA KERJA
Kerangka kerja percobaan jar test sebagai berikut :
Gambar 4. Kerangka Percobaan Jar Test
Dalam jar test diatas dilakukan pengukuran terhadap pH, turbidity, penampakan visual baik sebelum dan sesudah perlakuan untuk mengetahui kondisi yang tepat dari injeksi koagulan - flokulan.

V.        HASIL DAN PEMBAHASAN PERCOBAAN
Percobaan jar test dilakukan dengan berbagai variabel sesuai kerangka Gambar 3 yaitu :
5.1      PENENTUAN LETAK SAMPLING
Sampling diambil secara acak yang dimungkinkan dapat mewakili kondisi inlet clarifier seperti di intake kanal dalam A (kanan), intake kanal dalam B (kiri), intake kanal luar dan inlet clarifier. Tujuan dari variabel ini adalah untuk mengetahui di titik mana sampling kelihatan jelas proses terbentuknya sedimen saat diberi perlakuan koagulan - flokulan dengan dosis, rpm dan residence time yang sama.
Gambar 5. Intake Kanal Dalami B (Kiri)
Gambar 6. Intake Kanal Dalam A (Kanan)
Gambar 7. Intake Kanal Luar
Gambar 8. Inlet Clarifier
5.1.1 HASIL PERCOBAAN
KONDISI OPERASI KOAGULAN
  • Jenis Koagulan   : Alumunium hydrochloride liquid (@25 kg x 10 buah diencerkan sampai volume 1000 L = konsentrasi 25 % = 250.000 ppm)
  • Waktu Reaksi        : < 10 detik
  • Putaran Mixing      : 120 RPM (standar 100 - 140 RPM) 
  • Dosis                     : 1 tetes pipet injeksi (1 tetes = 0.04 mL)
Tabel 1. Percobaan untuk Mengetahui Letak Sampling yang Tepat dengan Percobaan (Koagulan)
NO
LETAK SAMPLING
pH AIR LAUT
TURBIDITY (NTU)
pH AIR LAUT + KOAGULAN
TURBIDITY AKHIR (NTU)
PENURUNAN TURBIDITY DARI NILAI AWAL
HASIL VISUAL
1
Intake Sisi B
7.99
6.59
7.77
6.16
6.53 %
Masih kelihatan jernih, belum muncul flok
2
Intake Sisi A
8.07
8.53
7.71
7.59
11.02 %
Masih kelihatan jernih, belum muncul flok
3
Intake Kanal Luar
8.04
8.27
7.51
7.20
12.94 %
Masih kelihatan jernih, sedikit flok namun ukuran besar
4
Inlet Clarifier (sudah tercampur koagulan)
-
-
7.59
5.87
-
Masih kelihatan jernih, sedikit flok namun ukuran sangat kecil

Gambar 9. Hasil Percobaan Sesuai Tabel 1
Grafik 1. Pengaruh Koagulan Terhadap Turbidity
Dari percobaan ini didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
Air Laut
  • pH                   : ± 8
  • Turbidity          : 6.6 - 8.5 NTU 
Koagulan
  • pH                   : 3.11 (sesudah pelarutan di dozing tank)
Air Laut + Koagulan
  • pH                   : 7.50 - 7.77 (standar 6 - 8)
  • Turbidity          : 6.0 - 7.6 NTU (standar < 5 NTU)
Dari data percobaan diatas bisa diketahui bahwa :
  1. Koagulan yang digunakan sekarang bersifat menurunkan pH dan turbidity, untuk turbidity masih belum optimal karena masih diatas standar yang ditetapkan.
  2. Pengambilan sampling di inlet clarifier didapatkan nilai pH dan turbidity juga turun namun belum memenuhi standar yang ditetapkan.
  3. Dari dua kesimpulan tersebut maka bisa ditarik keputusan bahwa untuk membantu kerja koagulan perlu ditambahkan coagulan aid/flokulan untuk menyempurnakan proses pembentukan flok. 

KONDISI OPERASI FLOKULAN
  • Jenis Flokulan             : Polymer powder
  • Putaran Mixing            : 40 RPM (standar <40 RPM)
  • Dosis                           : 1 tetes pipet injeksi (1 tetes = 0.08 mL) 
Tabel 2. Percobaan Untuk Mengetahui Letak Sampling Yang Tepat Untuk Percobaan (Flokulan)
NO
LETAK SAMPLING
pH AIR LAUT + KOAGULAN
RESIDENCE TIME (MENIT)
pH AFTER FLOKULASI
TURBIDITY AKHIR (NTU)
HASIL VISUAL
1
Intake Sisi B
7.77
20
7.89
3.50
Terbentuk flok namun masih sedikit
30
Flok mulai terbentuk sedikit besar dan menyatu
60
Tampak jernih, sedikit partikel melayang namun ukuran besar
2
Intake Sisi A
7.71
20
7.81
2.93
Terbentuk flok namun masih sedikit
30
Flok mulai terbentuk sedikit besar dan menyatu
60
Tampak jernih, sedikit partikel melayang namun ukuran besar
3
Intake Kanal Luar
7.51
20
7.61
1.54
Terbentuk flok ukuran besar namun masih menyebar
30
Terbentuk flok ukuran besar dan sudah mulai mengumpul
60
Banyak partikel melayang dan flok berukuran besar dan mengumpul
4
Inlet Clarifier (sudah tercampur koagulan)
7.59
20
7.81
2.57
Terbentuk flok ukuran halus dan menyebar
30
Flok ukuran halus dan mulai menyatu
60
Tampak jernih dan partkel melayang halus dan menyatu
 
Gambar 10. Hasil Percobaan Sesuai Tabel 2 untuk 20 Menit
Grafik 2. Pengaruh Flokulan terhadap Turbidity
Gambar 11. Hasil Percobaan Sesuai Tabel 2 untuk 30 Menit
Gambar 12. Hasil Percobaan Sesuai Tabel 2 untuk 60 Menit
Dari percobaan ini didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
Flokulan
  • pH                    : 7.69 (diukur di titik injeksi Inlet Clarifier)
Flokulan + Umpan
  • pH                   : 7.6 - 7.8
  • Turbidity          : 1.5 - 3.5 NTU (Standar < 5)
Dari data percobaan diatas bisa diketahui bahwa :
1.    Dengan pemberian dosis, RPM agitator dan residence time yang sama dari keempat sampel didapatkan bahwa efek penambahan flokulan adalah menaikkan nilai pH umpan dan menurunkan turbidity sampai dibawah standar yang ditetapkan yaitu < 5 NTU (standar manual book).
2.    Letak sampling yang bisa digunakan untuk melihat perbedaan proses sedimentasi dengan melihat hasil pengendapan yang mudah dilihat adalah Intake Kanal Luar sehingga untuk percobaan selanjutnya menggunakan sampel dari titik tersebut.

5.2     PEMILIHAN DOSIS DAN RESIDENCE TIME KOAGULAN - FLOKULAN
Ada 2 Letak sampling yang dipakai untuk perbandingan yaitu :
5.2.1 Letak Sampel INTAKE KANAL LUAR
Koagulan :
  • Packing                       : @25 kg 100% liquid dalam jerigen
  • Pelarutan                     : @25 kg x 10 buah liquid dilarutkan sampai volume 1000 L = 25 % = 250.000 ppm
  • Dosis Injeksi                : 10 - 30 ppm (anjuran supplier) 

Flokulan
  • Dosis Injeksi                : 0.2 - 0.3 % = 2000 - 3000 ppm (anjuran supplier)
  • Volume Clarifer           : 81 m3 = 81.000 L (didapatkan dari perhitungan dimensi dengan pembulatan)
Sehingga untuk skala laboratorium dengan sampel 1 L, didapatkan dosis injeksi 0.025 - 0.0037 ppm (rumus perbandingan)
Untuk percobaan jar test ini, dosis koagulan dan flokulan distandarkan memakai banyaknya tetes pipet (sehingga untuk dosis koagulan jumlahnya dibawah standar namun untuk flokulan jumlahnya diatas standar). Koagulan dengan jumlah dosis dibawah standar dianggap tidak berefek karena untuk injeksi koagulan saja proses sedimentasi masih membutuhkan flokulan (sesuai kesimpulan variabel 1) sedangkan untuk injeksi flokulan jumlah dosis diatas standar supaya bentuk flok lebih mudah terlihat dan mempermudah standarisasi ukuran injeksi (terkendala peralatan analitik).
KONDISI OPERASI KOAGULAN
  • Letak Sampling                       : Intake Kanal Luar
  • pH Intake Kanal Luar              : ± 8
  • Turbidity Intake Kanal Luar     : ± 8.3 NTU 
  •  Dosis Koagulan                      : 1 tetes pipet injeksi (1 tetes = 0.04 mL) 
Tabel 3. Percobaan Untuk Mengetahui Dosis dan Waktu yang Tepat (Koagulan)
Beaker Glass Ke -
DOSIS KOAGULAN
pH AFTER KOAGULASI
TURBIDITY AKHIR (NTU)
HASIL VISUAL
1
1 tetes
7.5 - 7.7
6.0 - 7.6
Belum terlihat flok
2
2 tetes
Flok terlihat sangat halus
3
3 tetes
Terbentuk flok yang agak besar
4
4 tetes
Flok besar dan menyebar
Dari data percobaan diatas bisa diketahui bahwa :
  1. Dengan dosis koagulan yang bervariasi tidak mampu menurunkan nilai turbidity dibawah standar (< 5 NTU)
  2. Semakin banyak dosis yang diberikan tingkat pembentukan flok semakin cepat namun cost akan tinggi
Gambar 13. Hasil Percobaan Sesuai Tabel 3
KONDISI OPERASI FLOKULAN
  • Jenis Flokulan             : Polymer
  • Putaran Mixing            : 40 RPM (standar <40 RPM)
  • Dosis Flokulan            : 1 tetes pipet injeksi (1 tetes = 0.08 mL) 
Tabel 4. Percobaan Untuk Mengetahui Dosis dan Waktu yang Tepat (Flokulan)
DOSIS FLOKULAN
RESIDENCE TIME (MENIT)
pH AFTER FLOKULASI
TURBIDITY AKHIR (NTU)
SELISIH DENGAN STANDAR (MAX 5 NTU)
HASIL VISUAL
1 tetes
20
7.99
4.31
13.8 %
Terbentuk flok halus
30
Flok mulai terlihat besar
60
Flok agak besar dan menyebar
2 tetes
20
7.96
3.52
29.6 %
Flok agak besar namun menyebar
30
Flok merata dalam wadah
60
Flok besar dan menyebar
3 tetes
20
7.88
2.78
44.4 %
Flok kasar mulai terbentuk
30
Flok mulai mengumpul
60
Flok besar dan mengumpul
4 tetes
20
7.80
1.20
76.0 %
Flok besar mulai terbentuk
30
Flok mulai menyatu menajdi lebih besar
60
Flok terlihat sangat besar dan mengumpul

Grafik 4. Pengaruh Dosis Flokulan terhadap Turbidity
Gambar 14. Hasil Percobaan Sesuai Tabel 4 untuk Waktu 20 Menit
Gambar 15. Hasil Percobaan Sesuai Tabel 4 untuk Waktu 30 Menit
Gambar 16. Hasil Percobaan Sesuai Tabel 4 untuk Waktu 60 Menit
Gambar 17. Hasil Percobaan Sesuai Tabel 4 untuk Waktu 60 Menit Tampak Atas
Dari percobaan ini didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
Flokulan
  • pH  : 7.69 (diukur di titik injeksi Inlet Clarifier)
Flokulan + Umpan
  • pH : 7.8 – 8
  • Turbidity          : 1.2 - 4.3 NTU (Standar < 5)
Dari data percobaan diatas bisa diketahui bahwa :
  1. Dosis injeksi 1 tetes = 0.08 mL yang berarti 3.2x dari dosis terendah yang dianjurkan (3.2 x 0.025 mL = 0.08 mL) didapatkan nilai turbidity = 4.31 NTU dan dengan standar maksimal yaitu 5 NTU maka nilai tersebut memiliki rentang dengan nilai standar hanya 13.8 % (mendekati alarm) sehingga harus dinaikkan dosisnya walaupun rentang masih aman.
  2. Untuk injeksi 2 tetes didapatkan nilai turbidity = 3.52 NTU sehingga memiliki rentang dengan standar sebesar 29.6 % dan nilai rentang tersebut sudah cukup tinggi untuk mewakili pemakaian aman injeksi flokulan.
  3. Rekomendasi produsen flokulan adalah 0.2% adalah paling minim dan 0.3% adalah paling tinggi sehingga dengan asumsi tersebut jika pemakaian 0.2% akan menurunkan turbidity sebesar 13.8% (mendekati alarm) sehingga harus dinaikkan sedikit untuk keamanan.
  4. Dosis injeksi flokulan yang direkomendasikan sesuai percobaan jar test adalah 0.2 - 0.5 % atau 2000 - 5000 ppm.  

5.2.2 Letak Sampel INTAKE KANAL DALAM
KONDISI OPERASI KOAGULAN
  • Letak Sampling           : Intake Kanal dalam
  • RPM Agitator              : 120 RPM
  • Waktu Reaksi              : < 10 detik 
  • Dosis Koagulan           : 1 tetes pipet injeksi (1 tetes = 0.04 mL) 
Tabel 5. Data Pengukuran Air Laut

BEAKER NO - 1
BEAKER NO - 2
BEAKER NO - 3
BEAKER NO - 4
pH AIR LAUT
8.13
8.10
8.12
7.94
TURBIDITY AIR LAUT (NTU)
3.5
4.10
4.59
6.10
Tabel 6 . Percobaan Untuk Mengetahui Dosis dan Waktu yang Tepat (Koagulan)
NO
DOSIS KOAGULAN
pH KOAGULAN + AIR LAUT
1
1 tetes
7.98
2
2 tetes
7.89
3
3 tetes
7.86
4
4 tetes
7.80
Gambar 18. Hasil Percobaan Sesuai Tabel 6
Dari data percobaan diatas bisa diketahui bahwa :
  1. Semakin bertambahnya dosis koagulan maka nilai pH akan semakin turun
  2. Dari gambar bisa dilihat bahwa semakin banyak dosis injeksi koagulan, partikel flok cepat terbentuk 
KONDISI OPERASI FLOKULAN
  • Jenis Flokulan             : Polyme
  • Putaran Agitator          : 40 RPM (standar <40 RPM)
  • Dosis Flokulan            : 1 tetes pipet injeksi (1 tetes = 0.08 mL)
Tabel 7 . Percobaan Untuk Mengetahui Dosis dan Waktu yang Tepat (Flokulan)
DOSIS FLOKULAN
RESIDENCE TIME (MENIT)
pH AFTER FLOKULASI
TURBIDITY AKHIR (NTU)
PENURUNAN NILAI TURBIDITY DARI NILAI AWAL
ANALISA
1 tetes
20
8.01
3.72
-6.29 %
Waktu terlalu cepat , flokulan belum sepenuhnya bereaksi sehingga turbidity belum turun
30
3.08
12.00 %
Waktu cukup efektif dengan penurunan turbidity sedang
60
2.79
20.29 %
Waktu tidak dianjurkan karena unit tidak memungkinkan namun jika ingin hemat flokulan harus mengorbankan residence time yang lama
2 tetes
20
7.90
3.41
16.83 %
Waktu cukup untuk bereaksi namun memaksa untuk menaikkan dosis flokulan, sedikit memakan cost namun residence time singkat
30
3.18
22.44 %
60
2.05
50.00 %
Waktu tidak dianjurkan karena unit tidak memungkinkan
3 tetes
20
7.87
3.73
18.74 %
Dosis terlalu besar, tidak dianjurkan walau penurunan turbidity sangat bagus
30
2.84
38.13 %
60
1.80
60.78 %
4 tetes
20
7.82
1.92
68.52 %
30
0.90
85.25 %
60
0.90
85.25 %

Gambar 19.  Hasil Percobaan Sesuai Tabel 7 untuk Waktu 10 Menit
Gambar 20. Hasil Percobaan Sesuai Tabel 7 untuk Waktu 20 Menit
Gambar 21. Hasil Percobaan Sesuai Tabel 7 untuk Waktu 30 Menit
 Dari data percobaan diatas bisa diketahui bahwa :
  1. Jika menggunakan acuan dosis terendah yaitu 0.2 % maka residence time minimum yang dibutuhkan adalah 30 menit dan itupun akan menurunkan turbidity hanya sebesar 12% (mendekati alarm) ---> cost rendah, residence time sedang
  2. Untuk injeksi flokulan dinaikkan 2x yaitu 0.4 % maka residence time sebesar 20 menit sudah cukup efektif dengan penurunan turbidity sebesar 16.83 % ---> cost tinggi, residence time rendah
  3. Jika dosis 0.4 % dipakai dan residence time di set 30 menit maka akan sangat aman jika ada fluktuatif kondisi air laut ---> cost tinggi, residence time sedang 
Referensi : Laporan pribadi pembangkitan

>

Previous
« Prev Post

1 comments:

Ingin data artikel pdf,kirim email admin : ye_feriyanto@yahoo.com