I. PENDAHULUAN. A. Latar Belakang

1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Sistem utilitas merupakan sarana atau unit penunjang yang diperlukan untuk operasi suatu proses. Sarana atau unit penunjuang disini maksudnya adalah sebuah unit yang berfungsi sebagai penyedia bahan-bahan penunjang kegiatan pabrik. Sarana ini meliputi: unit pengolahan air, unit pembangkit steam, unit pembangkit listrik, udara tekan dan lain-lain. Unit utilitas penting dalam proses di dalam suatu industri. Contohnya, pada pabrik pupuk yang memerlukan air, baik sebagai pelarut maupun keperluan pabrik lainnya, mereka membutuhkan listrik untuk menjalankan alat-alat prosesnya dan mereka juga membutuhkan bahan bakar untuk pengoperasian sebagai alat yang berbahan bakar. Yang melatarbelakangi dibuatnya unit utilitas dalam pabrik yaitu: 1. Kapasitas Kapasitas atau daya tampung merupakan faktor pertama yang menjadi pertimbangan ada tidaknya unit utilitas disuatu pabrik. 2. Continuitas Hal yang tak boleh dilupakan dalam pertimbangan pengadaan unit utilitas adalah kekontinuitasan proses pabrik yang menggunakan bahan2 penunjang tadi. Pada beberapa jenis pabrik terdapat kebutuhan yang berbeda-beda terhadap bahan penunjang. Jika pemenuhan kebutuhan akan bahan penunjang terjadi setiap hari. Maka alangkah lebih baiknya kalau kita mempunyai unit utilitas. Tujuannya agar tidak kesulitan lagi menyediakan bahan penunjang tersebut untuk kebutuhan harian. B. Tujuan

2

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk memberikan referensi dalam menambah pengetahuan mengenai unit utilitas.

3

II. ISI

A. Alat-Alat Pemisah dalam Utilitas suatu Industri Menurut artinya, utilitas adalah bahan yang diperlukan untuk menujang terlaksananya suatu proses. Yang termasuk dalam utilitas adalah: air, uap air, udara dan listrik. a.

Air dalam industri kimia mempunyai beberapa fungsi, yaitu: sebagai air keperluan rumah tangga industri, air proses, air pencuci dan air pembangkit tenaga uap (air umpan boiler). Masing- masing jenis air mempunyai persyaratan yang berbeda. Kebutuhan total air untuk industri dihitung dengan cara menghitung kebutuhan air pada tiap- tiap alat. Alat produksi yang memerlukan air adalah: alat pencuci, alat pendingin (cooler) dan ketel pembangkit uap air. Dengan menggunakan konsep neraca massa dan neraca panas dan pada tiap alat, maka kebutuhan air dapat diketahui.

b.

Uap air dalam industri kimia berfungsi sebagai sumber panas. Alat- alat proses industri yang memerlukan uap air sebagai pemanas misalnya adalah: alat penguap (evaporator), alat pendidih kembali (reboiler), alat pemanas (heater). Seperti halnya pada penenetuan kebutuhan air, kebutuhan akan uap air ditentukan dengan bantuan neraca massa dan neraca panas.

c.

Udara tekan dan udara panas banyak digunakan dalam industri kimia pada proses pengeringan dan proses pembakaran bahan bakar yang berlangsung dalam suatu dapur pembakaran. Banyaknya udara tekan dapat diketahui dengan cara merancang alat- alat yang membutuhkan udara tekan.

d.

Dalam industri kimia, listrik digunakan

untuk keperluan

penerangan, pemompaan dan alat-alat angkut lainnya seperti conveyor

4

dan elevator. Prediksi kebutuhan listrik dihitung berdasarkan perancangan terhadap alat- alat yang memerlukan listrik. (Widyatmiko, Endang Dwi Siswani; 2005)

Gambar 1. Diagram Overall Pabrik PT Pusri

Kebutuhan sistem utilitas dan kinerjanya tergantung pada seberapa baik sistem utilitas tersebut mampu ‘melayani’ kebutuhan sistem proses utama dan tergantung pada efisiensi penggunaan bahan baku dan bahan bakar.

Pabrik tidak harus mempunyai sistem pemroses utilitas sendiri.Listrik misalnya, pabrik bisa membelinya dari PLN jika kapasitas PLN setempat mencukupi atau membeli dari pabrik tetangga. Demikian pula untuk unit pengolahan limbah, unit penyedia uap air & air pendingin dan unit penyedia udara bertekanan.

5

Unit Utilitas merupakan unit penunjang bagi unit-unit yang lain dalam suatu pabrik atau sarana penunjang untuk menjalankan suatu pabrik dari tahap awal sampai produk akhir. Unit Utilitas meliputi : 1.

Unit water intake.

2.

Unit pengolahan air.

3.

Unit pembangkit uap (steam).

4.

Unit pembangkit listrik.

5.

Unit udara instrumen dan udara pabrik.

6.

Unit pemisahan udara (ASP).

7.

Unit pengukuran gas (gas metering station).

8.

Unit pengolahan air buangan.

Berikut diberikan penjelasan tentang unit-unit tersebut diatas dan alat-alatnya, termasuk juga alat pemisahan pada unit utilitas yang dipakai pada beberapa industri. Pada makalah ini, kami mengambil contoh unit utilitas pada PT. Pupuk Iskandar Muda dan industri dikawasan KIIC. 1. Unit Water Intake

Gambar 2. Water Intake

6

Intake merupakan bangunan yang berfungsi untuk menangkap air dari sungai sesuai dengan debit yang di perlukan. Pada umumnya sumber air untuk pabrik diambil dari sungai yang jaraknya dekat dari lokasi pabrik. Pada fasilitas water intake terdapat unit pompa, dan dilengkapi dengan : 

Water Intake Channel, merupakan suatu kolam yang disekat sehingga berbentuk saluran (channel), serta dilengkapi dengan bar screen yang berfungsi untuk menyaring benda-benda kasar terapung yang mungkin ada di tempat penyadapan terutama di bangunan sadap sungai, agar tidak mengganggu proses pengolahan air berikutnya.



Intake Pond, merupakan suatu kolam dengan yang berfungsi untuk menampung air yang telah disadap dari sumber dan digunakan sebagai bahan baku. Air tersebut dialirkan ke Settling Basin (bak pengendapan) dengan menggunakan pompa.



Settling Basin, berfungsi untuk mengendapkan partikel-partikel kasar secara gravitasi dan mengatur aliran yang akan ditransmisikan, basin dibagi menjadi lima channel dan secara bergantian sebuah channel dibersihkan dan diambil lumpurnya. Air yang telah diterima di basin akan disuntikkan dengan PAC yang berguna untuk mengendapkan Phosphorus yang akan menjadi flock serta NaClO untuk menurunkan kadar Fe dalam air dan mematikan bakteri.

Air yang berasal dari fasilitas Water Intake kemudian dialirkan ke dalam instalasi pengolahan air dengan laju alir tertentu. 2. Unit Pengolahan Air Kebutuhan air di pabrik dapat digunakan untuk bahan baku dan pembantu proses yaitu dalam bentuk Filter Water dan Demin Water atau Polish Water, disamping itu diproduksi pula Potable Water sebagai air minum.

7

Gambar 3. Pengolahan Air Pada unit pengolahan air atau water treatment, terdapat alat-alat sebagai berikut: 2.1 Clarifier atau Clearator

Gambar 4. Clarifier

8

Clarifier atau Clearator berfungsi sebagai tempat pengolahan air tahap pertama yaitu proses penjernihan air untuk menghilangkan zat padat dalam bentuk suspensi dengan jalan: 1. Netralisasi Proses netralisasi bertujuan untuk melakukan perubahan derajat keasaman (pH) air. Proses ini dilakukan pada awal proses (pengkondisian) air sebelum dilakukan proses lanjutan atau pada akhir proses pada air limbah sebelum air limbah dibuang kelingkungan dalam rangka memenuhi standar baku mutu air limbah yaitu pH 6-9. (Anonim; 2012) Ketika asam dan basa bereaksi satu sama lain, maka akan terbentuk spesies garam yang biasanya diikuti dengan pembentukan molekul air. Reaksi ini disebut sebagai reaksi netralisasi, yang secara umum mengikuti persamaan kimia berikut ini: HA + BOH → BA + H2O 2. Sedimentasi Pengendapan dilakukan secara gravitasi dengan memakai settling pit untuk mengendapkan partikel-partikel yang tersuspensi dalam air. Faktor yang mempengaruhi proses ini antara lain adalah laju alir dan waktu tinggal. 3. Koagulasi dan filtrasi Tahap ini bertujuan untuk mengendapkan suspensi partikel koloid yang tidak terendapkan karena ukurannya sangat kecil dan muatan listrik pada permukaan partikel yang menimbulkan gaya tolak menolak antara partikel koloid. Untuk mengatasi masalah tersebut dilakukan pebambahan koagulan yang dapat memecahkan kestabilan yang ditimbulkan oleh muatan listrik tersebut. Partikel-partikel koloid yang tidak stabil tersebut akan saling berikatan sehingga terbentuk flok dengan ukuran besar dan mudah terendapkan. Pada inlet clarifier diinjeksikan bahan-bahan kimia seperti: alum sulfat, klorin, soda kaustik, sedangkan coagulant aid ditambahkan ke dalam clarifier.

9

Fungsi dari bahan-bahan kimia tersebut adalah : a. Alum Sulfat (Al2(SO4)3) Berfungsi untuk membentuk gumpalan dari partikel yang tersuspensi dalam air. Bila alum dikontakkan dengan air maka akan terjadi hidrolisa yang menghasilkan alumunium hidroksida (Al 2(SO4)3) dan asam sulfat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Al2(SO4)3 . 18 H2O + 6 H2O -----> 2 Al(OH)3 + 3H2SO4 + 18 H2O Gumpalan Al(OH)3 yang berupa koloid akan mengendap bersama kotoran lain yang terikut ke dalam air dan H2SO4 akan mengakibatkan air bersifat asam. Penambahan alum tergantung pada turbiditi (kekeruhan) dan laju alir air umpan baku. b. Soda Kaustik (NaOH) Berfungsi untuk menetralkan air akibat penambahan alum sehingga Phnya berkisar antara 6 sampai 8. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : H2SO4 + NaOH -----> Na2SO4 + 3 H2O c. Klorin (Cl2) Tujuan utama penambahan zat klorin adalah untuk mematikan mikroorganisme dalam air, disamping itu juga untuk mencegah tumbuhnya lumut pada dinding clarifier dan akan mengganggu proses selanjutnya. d. Coagulant Aid (Polymer) Berfungsi untuk mempercepat proses pengendapan, karena dengan penambahan bahan ini akan membentuk flok-flok yang lebih besar sehingga akan lebih mudah dan cepat mengendap. e. Polymer Ferric-Cloride Merupakan polimer untuk mengikat flok menjadi sludge. Clarifier dilengkapi dengan agitator dan rake yang berfungsi sebagai pengaduk, keduanya bekerja secara kontinyu. Agitator berfungsi untuk

10

mempercepat terjadinya flok-flok . Sedangkan rake berfungsi mencegah agar flok-flok (gumpalan lumpur) tidak pekat di dasar clarifier. Kotorankotoran yang mengendap bersama lumpur (sludge) dikeluarkan dari bawah clarifier ke sludge pit

sebagai blow down, sedangkan air jernih dari

clarifier keluar ke gravity sand filter sebagai over flow. 2.2 Saringan Pasir (Gravity Sand Filter) Yaitu tempat filtrasi untuk menyaring partikel-partikel dalam air yang belum tersaring. Air yang jernih dari Clarifier dialirkan ke Gravity Sand Filter secara gravitasi. Komponen utama dari saringan pasir adalah pasir yang ukurannya berbeda-beda. Ada juga industri yang komponen saringan pasirnya adalah pasir kuarsa. Saringan pasir bekerja kontinyu, jika kotoran-kotoran menggumpal atau lumpur yang sudah terlalu tebal di saringan, maka akan dilakukan back wash secara berkala.

Ga mbar 4: Saringan Pasir 2.3. Cell Pit Cell pit merupakan tempat pencampuran air yang sudah bersih dengan NaClO lagi untuk mematikan bakteri. Air kemudian dialirkan secara gravitasi menuju reservoir dimana air akan disimpan untuk sementara sampai saatnya digunakan. (Anonim; 2010) 2.4.

Reservoir dan Filter Water Reservoir

Reservoir adalah tempat penyimpanan air sementara sebelum air yang sudah diproses dipompa menuju water tank

melalui pump pit. Air

dialirkan menuju pump pit dengan pengaruh gravitasi. Air yang akan dipompa oleh pump pit akan memompa air menuju water tank untuk digunakan oleh pabrik, sementara pump pit juga akan memompa air ke

11

saringan pasir untuk proses backwash. Proses backwash adalah proses pencucian saringan pasir untuk menghilangkan endapan lumpur di saringan pasir. Ada juga industri yang melakukan pendistribusian air lanjutan ke tangkitangki sebagai berikut: 

Potable Water Tank digunakan untuk mendistribusikan air yang telah memenuhi persyaratan air minum ke perumahan, kantor, kapal, dan emergency shower.



Filter Water Tank digunakan sebagai fire water, make up Cooling Water dan back wash.



Recycle Water Tank digunakan sebagai air umpan demin. Air ini diproses lagi untuk menghasilkan air yang bebas mineral dan akan digunakan sebagai air umpan Boiler.

2.5.

Saringan

Karbon

Aktif

(Activated

Carbon

Filter)

Air dari Recycle Water Tank dialirkan ke dalamActivated Carbon Filter untuk menyerap CO2 terlarut dalam air dan zat-zat organik yang ada dalamfilter water, serta residual klorin dari air sebelum masuk ke sistem Deionisasi (Demineralizer). 2.6. Demineralizer Unit ini berfungsi untuk membebaskan air dari unsur-unsur silika, sulfat, klorida dan karbonat dengan menggunakan resin, unit ini terdiri dari : a. Cation Tower Proses ini bertujuan untuk menghilangkan unsur-unsur logam yang berupa ion- ion positif yang terdapat dalam filter water dengan menggunakan resin kation R- SO3H Proses ini dilakukan dengan melewatkan air melalui bagian bawah, dimana akan terjadi pengikatan logam- logam tersebut oleh resin. Resin R-SO3H ini bersifat asam kuat, karena

itu

disebut

asam

kuat

cation

exchanger

resin

12

Reaksi yang terjadi adalah : CaCl2+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Ca + 2 HCl MgCl2+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Mg + 2 HCl NaCl2+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Na + 2 HCl CaSO4+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Ca + 2 HSO4 MgSO4+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Mg + 2 HSO4 NaSO4+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Na + 2 HSO4 Na2SiO4+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Na + 2 HSiO4 CaCO3+ 2R – SO3H -----> (R – SO3)2Ca + 2 HCO3 b. Degasifier Degasifier berfungsi untuk menghilangkan gas CO2 yang terbentuk dari asam karbonat pada proses sebelumnya, dengan reaksi sebagai berikut : H2CO3 -----> H2O + CO2 Proses Degasifier ini berlangsung pada tekanan vakum dengan menggunakan steam ejektor, di dalam tangki ini terdapat netting ring untuk memperluas bidang kontak antara air yang masuk dengan steam bertekanan rendah yang diinjeksikan. Sedangkan outletsteam ejektor dikondensasikan dengan injeksi air dari bagian atas dan selanjutnya ditampung dalam seal pot sebagai umpan Recovery Tank. c. Anion Tower Berfungsi untuk menyerap atau mengikat ion-ion negatif yang terdapat dalam air yang keluar dariD egas ifier. Resin pada anion exchanger adalah R=NOH (Tipe Dowex Upcore Mono C-600). Reaksi yang terjadi adalah : H2SO4 + 2 R = N – OH -----> (R = N)2SO4 + 2 H2O HCl + R = N – OH -----> R = N – Cl + H2O H2SiO3+ 2 R = N – OH -----> (R = N)2SiO3 + 2 H2O H2CO3 + R = N – OH -----> R = N – CO3 + H2O HNO3 + R = N – OH -----> R = N – NO3 + H2O

13

Reaksi ini menghasilkan H2O, oleh karena itu air demin selalu bersifat netral. Air keluar tangki ini memiliki pH 7,5 sampai 8,5 konduktifitas kurang dari 3Ωµ d. Mix Bed Polisher Berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa logam atau asam dari proses sebelumnya, sehingga diharapkan air yang keluar dari mix bed polisher telah bersih dari kation dan anion. Di dalam mix bed polisher digunakan dua macam resin yaitu resin kation dan resin anion yang sekaligus keduanya berfungsi untuk menghilangkan sisa kation dan anion, terutama natrium dan sisa asam sebagai senyawa silika dengan reaksi sebagai berikut : Reaksi Kation : Na2SiO3 + 2 R – SO3H -----> 2 RSO3Na + H2SiO3 Reaksi Anion : Na2SiO3 + 2 R = N - OH -----> 2 RSO3Na + H2SiO3 Air yang telah bebas mineral tersebut dimasukkan ke Polish Water Tank dan digunakan untuk air umpan boiler. 3. Unit Pembangkit Uap Pada Unit Utilitas, sumber pembangkit uap yang digunakan untuk kebutuhan operasi adalah Package Boiler. Air dari Polish Water Tank dimasukkan ke dalam Deaerator untuk menghilangkan gas CO 2 dan O2 terlarut yang menyebabkan korosi. Di deaerator juga diinjeksikan hydrazine (N 2H4) untuk mengikat gas O2 yang terdapat dalam air. Reaksinya adalah sebagai berikut : N2 H4 + O2 -----> 2H2O + N2 Pada outlet Deaerator juga diinjeksikan ammonia yang berfungsi untuk mengatur pH dari boiler feed water. Package boiler menggunakan panas yang berasal dari pembakaran fuel gas. Sistem operasinya adalah air yang dari Deaerator masuk ke Economizer lalu dialirkan ke steam drum, dalam steam drum diinjeksikan Na3PO4 untuk mengikat komponen hardness serta untuk menaikkan pH airboiler. Sirkulasi antara steam drumdan coil-coil pemanas berlangsung secara alami karena perbedaan berat jenis air dalam pipa.

14

4. Unit Pembangkit Listrik Untuk memenuhi kebutuhan listrik, sebagai sumber tenaga pembangkit listrik yang dapat diklasifikasikan sebagai berikut : a. Main Generator Generator ini merupakan generator utama sumber tenaga listrik di utilitas pada pabrik yang digerakkan dengan turbin berbahan bakar gas alam, fungsinya adalah untuk menyalurkan listrik ke seluruh pabrik dan perumahan. b. Main Generator Generator ini merupakan generator utama sumber tenaga listrik di utilitas pada pabrik yang digerakkan dengan turbin berbahan bakar gas alam, fungsinya sama dengan main generator dan hanya salah satu main generator saja yang beroperasi. c. Standby Generator Merupakan generator pendamping, dioperasikan apabila terjadi gangguan pada main generator. Bahan bakarnya bisa solar atau gas alam. d. Emergency Generator Merupakan generator cadangan, yang dipakai dalam keadaan mendadak apabila terjadinya gangguan pada main generator dan pada saat peralihan ke standby generator. 5. Unit Udara Instrumen dan Udara Pabrik Kebutuhan udara pabrik saat awal pabrik dioperasikan serta pada saat emergensi, yaitu dengan kompresor. Udara ini masih belum kering atau murni maka dikeringkan pada dryer untuk menghilangkan kandungan air dengan menggunakan Silika Alumina Gel (silicagel). Fungsi dari udara instrument antara lain:  Menggerakkan Pneumatic Control Valve  Purging diBoiler  Flushing di Turbin Fungsi dari udara pabrik antara lain :  Flushing jaringan pipa  Mixing tangki kimia pengantongan urea  Pembakaran di Burning pit.

15

6. Unit Pemisahan Udara Dalam sebuah industri, baik itu industri minyak dan gas atau pun industri manufacture lainnya, dibutuhkan sebuah sistem utilitas untuk menunjang operasi pabrik tersebut. Salah satunya adalah kebutuhan gas inert. Gas inert ini biasanya adalah nitrogen. Nitrogen biasa diambil dari udara bebas. Alasan mengapa mengambil dari udara bebas adalah karena kandungan Nitrogen dalam udara sangat besar, nitrogen adalah komponen yang paling besar diantara komponen lainnya. Nitrogen dalam udara kering bisa mencapai 78%. Nitrogen ini, biasa digunakan untuk packaging di industri makanan, sebagai pengisi didalam bungkus makanan, agar makanan terhindar dari perkembang biakan mikroorganisme. Gas inert juga digunakan untuk melakukan pengosongan di pipa atau vessel di industri kimia, petrochemical, refinery atau minyak dan gas. Gas inert ini gunakan untuk menghindari terjadinya api atau kebakaran. Selain itu gas inert juga di gunakan untuk breathing di tanki agar tidak terjadi vakum ataun overpressure. Di industri yang lekat sekali dengan bahan yang mudah terbakar, nitrogen menjadi sebuah kebutuhan yang mutlak ada. Tentu karena alasan keselamatan. Karena kebutuhannya yang cukup besar, maka banyak industri kimia yang memiliki system penghasil nitrogen dengan bahan mentah udara. Ada juga pabrik yang produknya adalah nitrogen, oksigen dan sebagainya. Secara umum pemisahan udara terdiri dari beberapa unit proses, yaitu: a. Proses kompresi Dengan meningkatnya tekanan maka temperatur didih dari material akan meningkat juga. Peningkatan tekanan terbatas oleh kondisi dari fluida dan alat (kompressor). Fluida memiliki titik kritis. Apabila kondisi kritis dari fluida itu telah melewati maka sifat dari fluida tersebut akan berubah sama sekali. Misalkan fluida tersebut adalah nitrogen, nitrogen memiliki titik kritis pada temperatur 147oC dan tekanan 33.999 bar. diatas kondisi tersebut nitrogen akan memiliki sifat yang berbeda. Peningkatan tekanan ini akan meningkatkan temperatur, peningkatan temperatur yang terlalu tinggi tidak diharapkan karena ada bahaya

16

kebakaran atau ada bahaya kegagalan dalam operasi. Kegagalan operasi ini disebabkan karena adanya keterbatasan dari peralatan, misalnya kompressor salah satu titik lemah di kompresor adalah sistem pelumasan. Sistem pelumasan pada kompresor tekanan tinggi bisanya menggunakan fluida bertekanan. Fluida yang digunakan bisanya adalah dari jenis hidrokarbon, hidrokarbon ini tidak bisa bekerja dalam temperatur tinggi. b. Proses pendinginan Saat tekanan tinggi maka pada temperatur yang tidak terlalu rendah atau lebih tinggi dari titik didih normalnya udara telah mencair. Sehingga lebih mudah untuk memisahkan komponen yang diinginkan. c. Proses pemisahan Banyak dari pabrik pemisahan udara mendasarkan kepada linde’s double distillation collumn process. Proses ini memiliki dua kolom distilasi untuk memisahkan gas-gas yang diingikan seperti nitrogen, oksigen, argon, dan sebagainya. Proses linde ini terdiri dari dua unit pemisahan, unit pemisahan pertama dipergunakan untuk mendapatkan produk-produk ringan seperti oksigen dan nitrogen. Udara yang telah di tekan dan di didinginkan dimasukan ke dalam kolom distilasi pertama. Kompresi yang dilakukan hingga 9-10 bar. Sedangkan temperatur diturunkan hingga -166oC. Kemudian udara tekan di throtlle, sehingga tekanan turun sampai 5 bar. Baru kemudian udara tekan tersebut diumpankan kedalam kolom distilasi. Kolom distilasi yang pertama ini hanya melakukan enriching produk. Produk atas akan diumpankan ke kolom distilasi kedua di unit pertama di bagaian atas kolom, sedangkan produk bawah akan diumpankan ditengah kolom. Kolom distilasi kedua ini juga mendapatkan umpan dari recylce unit dua yang masuk di bagian bawah kolom dan yang di campurkan di kolom bagian atas. Baru di kolom kedua ini produk akhir didapatkan. Produk atas adalah nitrogen dengan kemurnian 99.5% dan produk bawah adalah oksigen dengan kemurnian 99.5%. Kolom kedua ini memiliki side draw yang produknya di kirim ke unit pemisahan kedua sebagai umpan.

17

Di unit kedua, terdapat tiga kolom distilasi disertai adanya reaktor pembakaran. Kolom pertama akan memisahkan nitrogen yang terbawa ke unit kedua untuk di recycle ke unit pertama. Produk yang di kirim ke unit pertama adalah produk atas dari kolom pertama tersebut. Sedangkan produk bawahnya dikirim ke kolom ke dua. Produk atas akan dikirim ke reaktor sedangkan produk bawah dikirim ke unit pertama. Produk atas akan dicampur dengan hidrogen dan dikirim ke reaktor pembakaran. Reaktor ini berfungsi untuk menghilangkan hidrogen. Reaksi pembakaran hidrogen akan menghasilkan air. Air yang dihasilkan akan dipisahkan dikolom reflux yang kemudian di buang ke waste water treatment. Sedangkan gas yang komponen utamanya adalah nitrogen dan argon akan menjadi umpan kolom ketiga. Kolom ketiga ini akan memisahkan argon dan gas ringan yang masih bercampur. Produk utama dari kolom ketiga adalah argon dan trace gas yang dibuang ke udara. Argon akan dihasilkan sebagai produk bawah sedangkan trace gas lainnya akan dihasilkan sebagai produk atas kolom disitilasi. Proses yang dijelaskan diatas adalah pabrik yang memproduksi gas (nitrogen, oksigen, argon). Untuk pabrik yang menggunakan nitrogen sebagai bahan pendukung produksi dan hanya untuk kebutuhan keselatanan saja, biasanya proses lebih sederhana. Proses pemisahan hanya terdiri dari unit kompresi, dan unit pendinginan tanpa adanya unit pemisahan. Pemisahan dilakukan dengan mencairkan sebagian udara tekan tersebut. Sehingga yang didapat adalah produk dengan kemurnian yang tidak terlalu baik. ( Radiman; 2008 ) Ada juga industri yang prinsip unit pemisahan udaranya (N2 dan O2) berdasarkan titik cairnya. Prosesnya sebagai berikut: Udara baku disaring melalui filter kemudian dimampatkan dengan kompresor udara sampai tekanan 41oC untuk memisahkan moisture (kandungan air) dari udara, pendinginan dilanjutkan dalam Precooler Unit

18

sampai temperatur 5oC. Udara yang telah mengembun dikeluarkan lewat drain separator dan dialirkan ke Adsorben untuk menyerap CO 2 dan H2O, kemudian udara ini dialirkan ke dalam cool box. 7. Unit Pengukur Gas Berfungsi untuk mengukur banyaknya gas alam yang dikonsumsi oleh pabrik, yaitu dipakai oleh pabrik utilitas (untuk menghasilkan steam dan sebagai bahan bakar generator), serta banyaknya gas alam yang dipakai oleh pabrik ammonia (untuk proses dan bahan bakar). Indikasi pengukur laju alir gas alam terdapat di lapangan dan diruang kontrol yang mengukur laju alir, tekanan, temperatur, dan densitas. 8. Unit Pengolahan Air Buangan Untuk menghindari pencemaran terhadap lingkungan, maka buangan dari proses produksi diolah terlebih dahulu sebelum dibuang. Zat-zat pencemar (contaminants) dalam air buangan industri dikurangi kadarnya (diolah) melalui proses fisik, kimia dan biologis. (Metcalf and Eddy, 1979). Sebelum air buangan diolah oleh reaktor biologis, air buangan tersebut harus mengalami pengolahan pendahuluan (pretreatment) agar kondisi air buangan tersebut dapat diolah dengan mudah oleh mikroorganisma dalam reactor biologis. Unit proses fisik yang diperlukan dalam prosespendahuluan itu antara lain screening dan communition,get removal dan primary sedimentation. Kadang kadang diperlukan suatu proses untuk mengurangi beban minyak atau grease oleh suatu unit skimming tank atau oil dan grease removal apabila air buangan tersebut banyak mengandung zat-zat tersebut di atas. 1. Screening Screening atau penyaringan (bukan filtrasi) adalah proses fisik pertama dalam pengolahan air buangan industri. Screening bertujuan untuk menahan padatan kasar seperti sampah-sampah dalam ukuran besar yang akan mengganggu proses atau merusakkan instrument instalasi seperti pompa dan katup-katup dalam instalasi.

19

Bentuk screen bermacam-macam, dapat berupa batangan besi paralel, baik berbentuk bulat (rod) ataupun segi empat,palat baja berlubang dan saringan (screen). Dalam instalasinya ada yang fixed dan ada yang berputar (rotary). a. Rack Rack adalah alat penyaring yang terbuat dari batangan besi parallel. Alat ini hanya untuk menahan sampah dan benda-benda kasar untuk melindungi kerusakan alat-alat dalam instalasi, terutama pompadan katup-katup. Untuk pengolahan buangan industry, alat ini mungkin tidak diperlukan, tergantung dari kualitas air buangannya. Sampah yang tertahan oleh rack ini kemudian diambil untuk dibuang/diproses setelah dihancurkan oloeh comminutor. Apabila volume sampah tersebut sedikit, sampah yang telah dihancurkan tersebut mungkin juga dimasukkan ke dalam aliran proses. Dari segi operasi, pertimbangan utama adalah metode

pembersihan

sampah

yang

menyumbat

rack

tersebut.

Pembersihan secara mekanis untuk rack yang “menangkap” sampah dalam jumlah besar akan lebih efisien. b. Fine Screen Kalau rack merupakan penyaring yang menggunakan batang besi yang paralel, fine screen biuasanya menggunakan wire-mesh ( jalinan logam membentuk ayakan ) yang mempunyai bukaan yang sempit. Fungsi fine screen ini untuk menahan sampah atau padatan yang lebih halus. Faktor lain yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan screen adalah bahan dari screen tersebut.untuk buangan industry yang bersifat korosif, bahan yang tahan karet seperti stainless screen atau logam campuran yang tahan karat (mis: monel) dapat digunakan.

2. Comminuting

20

Prosess communiting ini bertujuan untuk menghancurkan padatan/sampah yang tidak tersaring dalam proses screening. Penghancuran ini membuat ukuran

padatan

tersebut

lebih

homogen,sehingga

mempremudah

prosesselanjutnya. Kadang-kadang apabila sampah yang tersaring dalam proses screening jumlahnya sedikit,sampah tersebut juga dihancurkan dalam comminutor, untuk kemudian diolah. Banyak tipe dari comminutor, tetapi pada umumnya metoda penghancuran material/sampah sama yaitu dengan menggunakan semacam grinder yang digerakkan oleh motor listrik.informasi teknis dari produser tentunya merupakan petunjuk yang paling baik dalam pemilihan dan pengoperasian alat ini. Faktor yang harus dipertimbangkan dalam pemasangan alat ini adalah pentingnya dibuat suatu sistem “by-pass” aliran untuk menghindari gangguan operasi pada saat terjadi pada alat ini (yang sering terjadi). Perletakan alat ini dalam bagan alir proses pengolahan buangan industri juga fleksibel. Biasanya dipasang setelah unit screening dan sebelum pompa. Perlu diperhatikan bahwa alat ini juga sering mendapat problem akibat adanya pasir yang mengikis pisau pemotong pada grinder.

3. Grif Removal Penyisihan “grit” atau pasir dan benda-benda padat yang relatif berat dilakukan dalam unit yang disebut “grit chambers”. Tujuan utama dari unit ini adalah untuk melindungi alat-alat instalasi dari keausan akibat gesekan (mechanical abrasion) dengan pasir atau padatan keras yang mempunyai berat jenis yang tinggi lainnya serta menghindari adanya pengendapan pasir/padatan berat lainnya dalam unit-unit pengolah lumpur seperti sludgethickener dan sludge digester. Bilamana mungkin, unit ini diletakkan pada awal pengolahan.

21

Di dalam grit chamber ini, prinsip penyisihan pasir dan benda-benda padat lainnya menggunakan teknik sedimentasi (pengendapan) secra gravitasi. Theory tentang sedimentasi ini akan dijelaskan dalam bagian sedimentasi. Dari segi operasinya, ada dua jenis grit chamber yaitu: Horizontal flow grit chamber dan aerated grit chamber.

4. Skimming Tank dan Penangkap Lemak Skimming tank berfungsi untuk “menjebak” sampah dan material lainnya yang terapung, sedangkan penangkap lemak (grase trap) digunakan untuk menangkap lemak. Prinsip kerja kedua unit pengolah ini sama, yaitu dengan mengalirkan air ke dalam bak yang bersekat. Aliran inflow dipermukaan, tetapi outlet untuk aliran keluar haruslah selalu terendam air, sehingga material yang terapung tetap tinggal di dalam bak atau trap tersebut. Secara periodik material yang terjebak itu dibersihkan. Tidak semua pengolahan air buangan industri memerlukan skimming tank ataupun grase trap. Apabila kehadiran material yang mengapung seperti oil ataupun minyak yang diperkirakan akan mengganggu proses biologis dengan cara menghalangi kontak dengan udara karena permukaannya tertutup oli/minyak, unit ini sebaiknya digunakan.

Untuk skimming tank, parameter perencanaan adalah waktu detensi. Pada umumnya waktu detensi bervariasi dari 1 sd 15 menit. Makin lama waktu detensi akan lebih baik. Untuk grease trap,waktu detensi akan lebih panjang,10 sd 30 menit. Pada umumnya grease trap ini diperlukan dalam industri makanan, rumah sakit, bengkel dan hotel.

5. Sedimentasi Primer

22

Unit pengolah sedimentasi primer yang diletakkan sebelum reaktor biologis bertujuan untuk mengurangi beban pencemar (organik). Zat pencemar yang dapat dikurangi atau disisihkan oleh unit ini dalam bentuk settleable solid (zat padat yang dapat diendapkan) termasuk di dalamnya zat organik. Tergantung dari karakter air buangannya, unit ini dapat mengurangi kadar zat padat tersuspensi hingga 50 – 70%, dan mengurangi kadar zat organic hingga 40 %. Ditinjau dari arah alirannya, ada 2 jenis bak sedimentasi yaitu bak dengan arah aliran horisontal dan bak dengan arah aliran vertikal. Jenis yang pertama lebih banyak digunakan karena lebih efisien. Ditinjau dari bentuknya, ada dua bentuk yang umum, yaitu bentuk segiempat memanjang dan bentuk lingkaran. Apabila suatu cairan mengandung zat padat yang tersuspensi (bukan koloid), ditaruh dalam kondisi yang relatif tenang, dan zat padat tersebut mempunyai berat jenis yang lebih besar dibandingkan cairan tersebut, maka zat padat itu cenderung untuk mengendap. Prinsip ini yang disebut pengendapan secara gravitasi digunakan dalam proses pengendapan didalam bak pengendap primer. (Rahardi, J.B. 2011)

B. Ion Exchange 1. Pengertian Teknologi penukaran ion sebetulnya sudah digunakan selama bertahun-tahun dalam industri. Dalam perkembangannya, sekarang ini ada berbagai macam resin yang terdapat di pasaran untuk berbagai kebutuhan dan sistem regenerasi. Dengan demikian, memungkinkan adanya penghematan dalam investasi dan biaya operasional. Peralatan penukaran ion yang paling sederhana digunakan di dalam softener dan yang lain adalah Double Bed Demineralizer serta Mix Bed Demineralizer.  Double Bed Deminerlizer

23

 Mix Bed Demineralizer Untuk menghilangkan kadar ion-ion lain dari dalam air, selain ion Ca dan Mg, maka peralatan yang dapat digunakan adalah Double Bed Demineralizer atau Mix Bed Demineralizer. Resin penukar ion positif dan ion negatif dimasukkan ke dalam dua tangki yang berbeda di dalam Double Bed Demineralizer. Sementara pada Mix Bed Demineralizer, kedua jenis resin penukar ion tersebut dimasukkan di dalam satu tangki yang sama. Prosesnya menggunakan resin yang dapat menukar ion negatif (anion) dan ion positif (kation) dari dalam air. Dengan cara ini, akan diperolah air dengan kemurnian yang jauh lebih tinggi daripada air baku. Proses regenerasi pada Double Bed Demineralizer dan Mix Bed Demineralizer dapat dilakukan dengan manual atau automatis berdasarkan waktu atau kadar zat padat terlarut dalam air produk). Resin penukar ion adalah suatu bahan padat yang memiliki bagian (ion positif atau negatif) tertentu yang bisa dilepas dan ditukar dengan bahan kimia lain dari luar. Berdasarkan jenis ion / muatan yang dipertukarkan, resin dapat dibagi menjadi 2 : 1.Resin Penukar Kation adalah Ion positif yang dipertukarkan 2.Resin Penukar Anion adalah Ion negatif yang dipertukarkan Ion Exchange adalah proses penyerapan ion – ion oleh resin dengan cara Ionion dalam fasa cair (biasanya dengan pelarut air) diserap lewat ikatan kimiawi karena bereaksi dengan padatan resin. Resin sendiri melepaskan ion lain sebagai ganti ion yang diserap. Selama operasi berlangsung setiap ion akan dipertukarkan dengan ion penggantinya hingga seluruh resin jenuh dengan ion yang diserap.

24

Resin penukar ion sering digunakan untuk menghilangkan kesadahan dalam air. Air yang banyak mengandung mineral kalsium dan magnesium dikenal sebagai “air sadah” . Kesadahan air dapat dibedakan atas dua macam, yaitu : •Kesadahan sementara , disebabkan oleh garam-garam karbonat (CO3-) dan bikarbonat (HCO3-) dari kalsium (Ca) dan magnesium (Mg). •Kesadahan tetap, disebabkan oleh adanya garam-garam khlorida (Cl-) dan sulfat (SO42-) dari kalsium (Ca) dan magnesium (Mg).

2. Jenis-Jenis Resin penukar ion merupakan suatu polimer yang terbuat dari polystyrene dengan divinil benzene sebagi cross link. Resin penukar ion terbagi menjadi 2 jenis yaitu kation dan anion. 1. Resin kation melepaskan ion positif pada resin ( misalnya mobile H+atau

Na+) untuk ditukar dengan kandungan unsur kation pada air . Resin kation mempunyai immobile berupa SO3- atau COO2. Resin anion melepaskan ion negative ( misal OH-atau Cl-) untuk di tukar dengan kandungan unsur anion pada air. Resin anion mempunyai immobile NH2+. Jenis Media Ion Exchange 1. Resin Cation Melepaskan ion Hydrogen (H+) untuk di tukar dengan kandungan unsur kation pada air. 2. Anion Resin Melepaskan ion Hydroxyl (OH-) untuk di tukar dengan kandungan unsur anion pada air. 3. Prinsip Kerja Air masuk pada bagian atas tangki melalui pipa, kemudian didistribusikan di atas permukaan bed exchanger. Air yang telah didemineralisasi dikeluarkan oleh pipa kolektor pada bagian bawah.

25

Regenerasi dilakukan bila resin sudah jenuh (konduktivitas tinggi dan kandungan SiO2 besar). Cara regenerasi resin :  Cocurrent  Countercurrent

Syarat resin :   

Stabil pada temperatur setinggi-tingginya 300 Of Terdapat pada range pH yang besar Densitas besar

4. Mekanisme Proses penghilangan ion-ion yang terlarut dalam air dapat melibatkan penukar kation (cation exchanger) yang berupa resin Na (R-Na). Prosespertukaran-ion natrium merupakan proses yang paling banyak digunakan untuk melunakkan air. Dalam proses pelunakan ini, ion-ion kalsium dan magnesium disingkirkan dari air berkesadahan tinggi dengan jalan pertukaran kation dengan natrium. Bila resin penukar itu sudah selesai menyingkirkan 346 sebagian besar ion kalsium dan magnesium sampai batas kapasitasnya, resin itu di kemudian diregenerasi kembali ke dalam bentuk natriumnya dengan menggunakan larutan garam dengan pH antara 6 sampai 8. Kapasitas pertukaran resin polistirena besarnya 650 kg/m3 bila diregenerasikan dengan 250 g garam per kilogram kesadahan yang dibuang.

26

Untuk penukar kation siklus natirum atau hidrogen biasanya digunakan resin sintetik jenis sulfonat stirena -divinilbenzena. Resin ini sangat stabil pada suhu tinggi (sampai 150 oC) dan dalam pH antara 0 sampai 14. Di samping itu, bahan ini sangat tahan terhadap oksidasi. Kapasitas total penukar kation bisa mencapai 925 kg CaCO3 per meter kubik penukar ion dengan siklus hidrogen dan sampai 810 kg CaCO3 per meter kubik dengan siklus natrium.Namun dalam praktiknya kapasitas operasi tidak setinggi itu. Dalam reaksi pelunakan air di bawah ini, lambang R menunjukkan radikal penukar kation. Resin tersebut menghilangkan ion Ca 2+ dan Mg 2+ penyebab kesadahan. Reaksinya sebagai berikut: CaCO3

+

2

R-Na

->

R2-Ca

+

Na2C03

MgCO3 + 2 R-Na-> R2-Mg + Na2C03 Bila tanur penukar kation sudah habis kemampuannya untuk menghasilkan air lunak, unit pelunak itu dihentikan; lalu dicuci balik (backwash) untuk membersihkannya dan mengklasifikasikan partikel resin di dalam tanur itu kembali:kemudian diregenerasi dengan larutan garam biasa (natrium klorida) yang menyingkirkan kalsium dan magnesium dalam bentuk klorida yang

27

dapat larut dan sekaligus mengembalikan penukar kation itu ke dalam bentuk natriumnya. Tanur itu dicuci lagi untuk membersihkannya dari hasil samping yang dapat larut dan dari kelebihan garam; kemudian dikembalikan ke operasi untuk selanjutnya melunakkan air. Reaksi regenerasi menggunakan air gararn (NaCI) dapat dilukiskan sebagai berikut: R2-Ca

+

2

NaCI

->

2

R-Na

+

CaCl2

R2-Mg + 2 NaCI -> R-Na + MgCl2 Sedangkan kandungan anion tidak dihilangkan lewat penukar anion (anion exchanger). Jika kandungan anion sudah tinggi, biasanya dilakukan blowdown yaitu membuang sebagian besar air dan diganti dengan air kondensat.Selain pengotor-pengotor diatas, terdapat pula berbagai macam gas yang terlarut dalam air (C02, CF4, 02, H2S). Gas tersebut dihilangkan dengan deaerator sebelum memasuki ketel. Deaerator bekerja dengan cara memanaskan air ketel sehingga gas-gas tersebut dapat keluar. 5. Kelebihan dan Kekurangan Kelebihan Ion Exchange  Mengurangi / menghilangkan unsur inorganik dengan baik  Bisa diregenerasi kembali  Dapat digunakan untuk flowrate atau debit yang berfluktasi  Jenis resin yang bervariasi, setiap jenis resin dapat digunakan untuk menghilangkan unsur/kontaminan tertentu  Untuk kualitas air baku dengan TDS < 500 ppm merupakan pilihan investasi dan operasi lebih murah . Kekurangan Ion Exchange  Penanganan limbah buangan perlu hati-hati, dapat merusak lingkungan.  Semakin tinggi TDS semakin besar biaya operasional  Tidak menghilangkan partikel, bakteri pyrogen  Diperlukan pretreatment untuk hampir semua air baku.  Sensitive terhadap fluktuasi kualitas air  Media resin berpotensi menjadi media berkembang biak bakteri

28

C. Koagulator 1. Pengertian Koagulasi merupakan salah satu sifat dari koloid. Partikel-partikel suatu koloid dapat mengalami penggumpalan membentuk zat semi-padat. Partikelpartikel koloid tersebut bersifat stabil karena memiliki muatan listrik sejenis. Apabila muatan listrik itu hilang, maka partikel koloid tersebut akan bergabung membentuk gumpalan. Proses penggumpalan partikel koloid dan pengendapannya disebut Koagulasi. Dalam hal ini, koagulasi koloid merupakan proses bergabungnya partikel-partikel koloid secara bersama membentuk zat dengan massa yang lebih besar 2. Sifat-Sifat Faktor - faktor yang mempengaruhi koagulasi : 1. Pemilihan bahan kimia. Untuk melaksanakan pemilihan bahan kimia, perlu pemeriksaan terhadap karakteristik air baku yang akan diolah yaitu: a. Suhu b. pH c. Alkalinitas d. Kekeruhan e. Warna Efek karakteristik tersebut terhadap koagulan adalah: a. Suhu berpengaruh terhadap daya koagulasi dan memerlukan pemakaian bahan kimia berlebih,untuk mempertahankan hasil yang dapat diterima. b. pH Nilai ekstrim baik tinggi maupun rendah, dapat berpengaruh terhadap koagulasi. pH optimumbervariasi tergantung jenis koagulan yang digunakan. c. Alkalinitas yang rendah membatasi reaksi ini dan menghasilkan koagulasi

yang

memerlukan

kurang baik,

penambahan

padakasus

alkalinitas

ke

demikian, mungkin dalam

air,

melalui

penambahanbahan kimia alkali/basa ( kapur atau soda abu). d. Makin rendah kekeruhan, makin sukar pembentukkan flok.Makin sedikit partikel, makin jarang terjadi tumbukan antar partikel/flok, oleh sebab itu makin sedikit kesempatan flok berakumulasi.

29

e. Warna berindikasi kepada senyawa organik, dimana zat organik bereaksi dengan koagulan, menyebabkan proses koagulasi terganggu selama zat organik tersebut berada di dalam airbaku dan proses koagulasi semakin sukar tercapai. 2. Penentuan dosis optimum koagulan Untuk memperoleh koagulasi yang baik, dosis optimum koagulan harus ditentukan.

Dosis

optimum

mungkin

bervariasi

sesuai

dengan

karakteristik dan seluruh komposisi kimiawi di dalam air baku,tetapi biasanya dalam hal ini fluktuasi tidak besar, hanya pada saat-saat tertentu dimana terjadiperubahan kekeruhan yang drastis (waktu musim hujan/banjir) perlu penentuan dosis optimumberulang-ulang. 3. Penentuan pH optimum Penambahan garam aluminium atau garam besi, akan menurunkan pH air, disebabkan oleh reaksihidrolisa garam tersebut, seperti yang telah diterangkan di atas. Koagulasi optimum bagaimanapun juga akan berlangsung pada nilai pH tertentu. Apabila muatan koloid dihilangkan, maka kestabilan koloid akan berkurang dan dapat menyebabkankoagulasi atau penggumpalan. Penghilangan muatan koloid dapat terjadi pada sel elektroforesisatau jika elektrolit ditambahkan ke dalam sistem koloid. Apabila arus listrik dialirkan cukup lama kedalam sel elektroforesis maka partikel koloid akan digumpalkan ketika mencapai elektrode. Jadi, koloid yang bermuatan negatif akan digumpalkan di anode, sedangkan

koloid

yang

bermuatanpositif

digumpalkan

di

katode.Koagulan yang paling banyak digunakan dalam praktek di lapangan adalah alumunium sulfat[Al2(SO4)3], karena mudah diperoleh dan harganya relatif lebih murah dibandingkan dengan jeniskoagulan lain. 3. Prinsip Kerja

30

Koagulasi dan flokulasi merupakan awal dari suatu proses pengolahan lengkap sekaligus merupakan aspek yang paling penting dari suatu proses pengolahan air. Suatu pengolahan akan dikatakan berhasil apabilapemisahan zat padat secara kimiawi berhasil, yang ditandai dengan terbentuknya flokflok dengan baik. Pada prinsipnya ada dua aspek yang penting dalam proses koagulasi flokulasiyaitu : 1. Pembubuhan bahan kimia koagulan. 2. Pengadukan bahan kimia tersebut dengan air baku. 3. Aplikasi dari koagulasi dan flokulasi ini dilakukan dalam dua reaktor yangberbeda yaitu koagulator dan flokulator. Pada proses koagulasi, zat kimia koagulan dicampur dengan air baku selamabeberapa saat hingga merata dalam suatu reaktor koagulator. Dari pencampuran ini akan terjadi destabilisasi koloid zat padat yang ada di air baku. Keadaan ini menyebabkan menggumpalnya koloid-koloid tersebut menjadi koloid dengan ukuran yang lebih besar. Proses koagulasi ini dilaksanakan dalam satu tahap dan dalam waktu yang relatif cepat yaitu kurang dari satu menit, sehingga koagulator disebut juga sebagai pengaduk cepat. Dalam proses ini, koloid-koloid yang sudah kehilangan muatannya atau terdestabilisasi,

saling

tarik

menarik

sehingga

cenderung

untuk

membentukgumpalan yang lebih besar. Karena itu, air yang sudah mengalami proses koagulasi ini kemudian dialirkan ke reaktor kedua untuk prosespenggumpalan/flokulasi. 4. Mekanisme 1. Secara fisika Koagulasi dapat terjadi secara fisik seperti : a. Pemanasan Kenaikan suhu sistem koloid menyebabkan tumbukan antar partikelpartikel soldengan molekul-molekul air bertambah banyak. Hal ini melepaskan elektrolit yang teradsorpsi padapermukaan koloid. Akibatnya partikel tidak bermuatan. contoh: darah.

31

b. Pengadukan, contoh: tepung kanji. c. Pendinginan, contoh: agar-agar 2. Secara kimia Sedangkan secara kimia seperti penambahan elektrolit (asam, basa, atau garam). Contoh: susu + sirup masam —> menggumpal lumpur + tawas —> menggumpal 3. Pencampuran koloid yang berbeda muatan,dan penambahan zat kimia koagulan. Contoh: Fe(OH)3 yang bermuatan positif akan menggumpal jika dicampur As2S3 yang bermuatan negatif. Ada beberapa hal yang dapat menyebabkan koloid bersifat netral, yaitu: a. Menggunakan Prinsip Elektroforesis. Proses elektroforesis adalah pergerakan partikel-partikelkoloid yang bermuatan ke elektrode dengan muatan yang berlawanan. Ketika partikel ini mencapaielektrode, maka sistem koloid akan kehilangan muatannya dan bersifat netral. b. Penambahan koloid dengan muatan berlawanan. Dapat terjadi sebagai berikut: Koloid yang bermuatan negatif akan menarik ion positif (kation), sedangkan koloid yang bermuatan positif akan menarik ion negatif (anion). Ion-ion tersebut akan membentuk selubung lapisan kedua. Apabila selubung lapisan kedua itu terlalu dekat maka selubung itu akan menetralkan muatan koloid sehingga terjadi koagulasi. Makin besar muatan ion makin kuat daya tariknya dengan partikel koloid,sehingga makin cepat terjadi koagulasi. (Sudarmo,2004) c. Penambahan Elektrolit. Jika suatu elektrolit ditambahkan pada sistem koloid, maka partikel koloid yang bermuatan negatif akan mengadsorpsi koloid dengan muatan positif (kation) dari elektrolit. Begitu juga sebaliknya, partikel positif akan mengadsorpsi partikel negatif (anion) dari elektrolit. Dari adsorpsi diatas, maka terjadi koagulasi. d. Pendidihan Kenaikan suhu sistem koloid menyebabkan jumlah tumbukan antara partikel-partikel sol dengan molekul-molekul air bertambah banyak.

32

Menyebabkan lepasnya elekrolit yang teradsorpsi pada permukaan koloid. Dalam proses koagulasi, stabilitas koloid sangat berpengaruh.stabilitas merupakan daya tolak koloid karena partikel-partikel mempunyai muatan permukaan sejenis (negatif). Beberapa gaya yang menyebabkan stabilitas partikel, yaitu: a. Gaya elektrostatik yaitu gaya tolak menolak terjadi jika partikelpartikel mempunyai muatan yangsejenis. b. Bergabung dengan molekul air (reaksi hidrasi) c. Stabilisasi yang disebabkan oleh molekul besar yang diadsorpsi pada permukaan. Suspensi atau koloid bisa dikatakan stabil jika semua gaya tolak menolak antar partikel lebih besardari ada gaya tarik massa, sehingga dalam waktu tertentu tidak terjadi agregasi.Untuk menghilangkan kondisi stabil, harus merubah gaya interaksi antara partikel denganpembubuhan zat kimia supaya gaya tarik menarik lebih besar.Untuk destabilisasi ada beberapa mekanisme yang berbeda: 1. Kompresi lapisan ganda listrik dengan muatan yang berlawanan. 2. Mengurangi potensial permukaan yang disebabkan oleh adsorpsi molekul yang spesifik denganmuatan elektrostatik berlawanan. 3. Adsorpsi molekul organik diatas permukaan partikel bisa membentuk jembatan molekul diantara partikel. 4. Penggabungan partikel koloid kedalam senyawa presipitasi yang terbentuk dari koagulan. Secara garis besar (bedasarkan uraian diatas), mekanisme koagulasi adalah: 1. Destabilisasi muatan negatif partikel oleh muatan positip dari koagulan 2. Tumbukan antar partikel 3. Adsorpsi D. Deaerator 1. Pengertian

33

Deaerator adalah alat yang bekerja untuk membuang gas-gas yang terkandung dalam air umpan boiler, setelah melalui proses pemurnian air (water treatment). Selain itu juga deaerator berfungsi sebagai pemanas awal air pengisi ketel sebelum disalurkan ke dalam boiler. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam proses deaerator adalah : a. Jumlah aliran air kondensat b. Jumlah aliran bahan air ketel c. Tekanan dalam deaerator d. Level air dalam deaerator Kelima faktor diatas adalah berhubungan erat satu sama lainnya. Jika salah satu tidak bekerja dengan baik dapat berpengaruh jelek terhadap sistem air umpan, sistem kondensat dan juga menaikan pemakaian bahan kimia yang lebih tinggi. Deaerator adalah salah satu jenis alat pemanas yang digunakan oleh banyak pembangkit listrik didunia. Deaerator berfungsi untuk menghilangkan oksigen dan gas-gas lainnya yang terkandung dalam feedwater ( air boiler ). Deaerator biasanya terletak pada bagian atas dari ruangan turbin. Sebenarnya fungsi utama dearator adalah bukan untuk menghilangkan oksigen melainkan mengurangi kadar/konsentrasi oksigen sehingga berada pada level yang sangat rendah seolah-olah tidak ada lagi oksigen pada air tersebut. Padahal kita tahu bahwa air itu komposisi kimianya terdiri dari unsur Hidrogen dan Oksigen. (Anonim, 2011) Deaerator adalah peralatan yang digunakan untuk mengurangi kandungan gas terutama untuk membatasi kandungan oksigen dalam air selama proses pembuatan uap dan pembangkitan listrik. Hal ini dilakukan agar tidak menyebabkan terjadinya proses karat (korosi) dalam pipa-pipa baik pada heat exchanger maupun boiler. Selain itu deaerator juga berfungsi sebagai pemanas yang pada umumnya dengan cara kontak langsung dan fungsi penyimpanan air umpan boiler. Tangki penyimpanan air umpan berbentuk silinder dengan ujung-ujungnya berbentuk hemispherical.

34

Gambar Deareator 2. Jenis-Jenis Deaerator modern terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian de-aerating dan tangki penyimpan air besar. Konstruksi dan operasi bagian de-aerating adalah sama dengan pemanas hubung langsung, dimana air dikabutkan dengan perantaraan nozzle-nozzle menjadi bentuk butir yang halus dan kemudian bercampur secara langsung dengan uap. Gas-gas yang tidak terkondensasi dikeluarkan dari sisi atas unit deaerating dan setelah melalui suatu kondensor ventilasi (vent kondensor), kemudian dialirkan kembali kekondensor utama untuk dikeluarkan dari sistem oleh pompa (udara) vakum. Tangki penyimpan adalah cadangan untuk kebutuhan seluruh sistem dan memasok untuk perubahan kebutuhan air dan menyediakan cadangan untuk keadaan darurat (sebagai contoh turbin trip). (Anonim, 2012)) Salah satu jenis Deaerator adalah jenis steamjet. Deaerator jenis ini diletakkan diatas tangki penyimpanan air umpan (feedwater storage tank) yang dihubungkan dengan pipa. Air yang harus dideaerasi dimasukkan ke deaerator melalui header yang terletak di bagian atas vessel. Bagian atas deaerator adalah “tray region”. Air mengalir berlawana arah dengan arah uap setelah melewati “tray” dengan susunan tertentu. Aliran air yang jatuh meninggalkan tray berlubang (perforated tray) mempunyai rasio permukaan

35

dengan volume besar, untuk membantu heat transfer dan menurunkan difusi “non condensable gas”. Bagian bawah deaerator adalah daerah “steamjet”. Uap diekspansi pada orifice dan air disemprotkan untuk dikumpulkan pada suatu tempat. Disinilah bagian deaerasi yang mempunyai koefisien heat transfer yang paling efisien karena kondisi aliran yang turbulen. Adapun jenis deaerator yang sering dijumpai adalah : 1. Deaerator Tipe spray Deaerator ini dipergunakan apabila air umpan perlu dipanaskan terlebih dahulu dengan menggunakan uap sebagai pemanas. Uap yang masuk ke dalam deaerator, memecah aliran air menjadi serpihan-serpihan kecil yang mengakibatkan gas-gas yang larut didalam air dipaksa keluar sehingga konsentrasi oksigen dalam air turun. Mekanisme proses deaerasi pada deaerator spray dapat diterangkan secara garis besar yaitu sebagai berikut. Apabila uap masuk ke dalam deaerator maka kontak antara uap dengan air yang masuk akan terjadi di zona deaerasi pertama. Uap tersebut akan memecah air dan sekaligus menghilangkan oksigen yang terkandung di dalam air dan uap yang masuk ke dalam zona deaerasi kedua akan menghilangkan sisa-sisa oksigen. (Anonim, 2011)

Gambar b. Deareator

36

(Sumber : http://www.taylorboiler.com/images/deaerator.jpg) 2. Deaerator Vakum Mekanisme kerja deaerator vakum dapat dijelaskan karena gas-gas yang terlarut dalam air dihilangkan dengan menggunakan ejaktor uap atau dengan pompa vakum, untuk memperoleh vakum yang diperlukan. Besarnya vakum tergantung pada suhu air, akan tetapi biasanya 730 mm Hg. Sistem deaerasi dengan menggunakan deaerator vakum dapat dikatakan tidak seefesien deaerator uap, dan konsentrasi oksigen dalam air hanya dapat diturunkan sampai kira-kira 0,2 ppm dan karbon dioksida berkisar antara 2-10 ppm. Tergantung konsentrasi sebelum deaerasi.

Gambar c. Deareator Vakum (Gambar : Deaerator vakum) 3. Deaerator Tipe Tray Pada deaerator tipe tray lebih memaksimalkan sekat-sekat (tray) sebagai media untuk memperbesar ruang jatuh air sehingga molkul-molekul air saling berpisah secara paksa satu dengan yang lainya, jadi tray pada

37

deaerator tipe ini adalah untuk memaksa molekul air untuk menyebar sehingga mempermudah pelepasan udara.

Gambar: Deareator Tray

3. Sifat-Sifat Deaerator ini bekerja berdasarkan sifat dari oksigen yang kelarutanya pada air akan berkurang dengan adanya kenaikan suhu. Deaerator berfungsi sebagai pemanas yang pada umumnya dengan cara kontak langsung dan fungsi penyimpanan air umpan boiler. Tangki penyimpanan air umpan berbentuk silinder dengan ujung-ujungnya berbentuk hemispherical. Tangki penyimpanan ini biasanya didesain dengan kapasitas setara dengan lima menit maksimum “feed water flow”. Kapasitas ini berdasarkan pada level normal pada tangki tersebut. Air umpan dari Deaerator dikumpulkan pada ”sprouts” dan dialirkan pada kedua sisi vessel. Kemudian air mengalir ke bagian “suction feed water pump”. Konstruksi deaerator terdiri dari “deaerator-dome” dan “Feedwater tank” yang secara detail konstruksinya

tergantung dari desain masing-masing fabrikator.

Penempatan Deaerator berada pada elevasi diatas pompa umpan boiler (Boiler Feed Pump). (Anonim, 2012).

38

Untuk menunjang operasi dari deaerator, maka pada dearator tersebut perlu diperlengkapi dengan: a. Vent Condensor Condensor

ini

berfungsi

untuk

mengkondensasi

gas-gas

serta

mengumpulkan gas-gas tersebut sebelum di keluarkan ke atmosfir. Bagian dari vent kondensor terbuat dari bahan stainles steel. Gas-gas yang sudah terpisahkan dari air akan keluar ke atmosfir melalui jalur vent. Katup di dalam jalur ini harus dibuka sedikit sehingga pengeluaran gas dapat dilakukan secara kontinyu. Tanda-tanda pengeluaran gas tersebut dapat dilihat dengan keluarnya asap dari jalur vent. b. Tray (sekat-sekat) Tray yang terdapat pada deaerator berfungsi sebagai media pemanas, tempat saringan, dan juga tempat memperluas ruangan untuk kondensasi uap. c. Liquid Level Gauge (gelas penduga) Gelas penduga digunakan untuk mengetahui tinggi rendahnya permukaan air yang ada di dalam tangki deaerator. Prinsip kerja alat ini adalah dengan bejana berhubungan. Garis tengah kira-kira 20 mm dan panjangnya 300 mm. Kedua gagang dan peralatan terbuat dari tembaga serta dilengkapi dengan katup (pada kedua ujungnya). Gelas penduga ini juga dilengkapi dengan kran dan bola pemeriksa. d. Termometer Termometer ditempatkan pada storage tank dari deaerator. Temperatur pada storage tangk tersebut akan bersesuaian dengan tekanan operasi dari uap. Jika dibutuhkan termometer juga dapat ditambahkan pada jalur pemasukan uap. Di dalam keadaan ini, pada kedua termometer ini akan terbaca temperatur dengan perbandingan yang tetap. (Anonim, 2011 ) 4. Prinsip Kerja Deaerator terdiri dari dua drum dimana drum yang lebih kecil merupakan tempat pemanasan pendahuluan yang berfungsi membuang gas-gas dari

39

bahan air ketel sedangkan drum yang lebih besar merupakan tempat penampungan bahan air ketel yang jatuh dalam drum yang lebih kecil di atasnya. Pada drum yang lebih kecil terdapat spray nozle yang berfungsi untuk menyemprotkan bahan air ketel menjadi butiran-butiran halus agar proses pemanasan dan pembuangan gas-gas dari bahan air ketel lebih sempurna. Selain itu pada drum yang lebih kecil disediakan satu saluran vent agar gas-gas dapat terbuang (bersama steam) ke atmosfir. Unsur utama dalam menentukan keberhasilan dari proses ini adalah kontak fisik antara bahan air ketel dengan panas yang diberikan oleh uap. Deaerator pada prinsipnya hampir sama dengan heater yang lainnya yakni juga berfungsi untuk pemanasan temperatur feedwater, akan tetapi berbeda dalam hal prosesnya. Proses perpindahan panas yang terjadi didalam heater adalah perpindahan panas secara tidak langsung. Air dipanaskan oleh steam yang mengalir pada tube-tube yang ada didalam heater. Sedangkan pada deaerator, perpindahan panas terjadi akibat dari kontak langsung antara steam dan feedwater. (Anionim, 2011)

40

III.

KESIMPULAN

1. Unit Utilitas merupakan unit penunjang bagi unit-unit yang lain dalam suatu pabrik atau sarana penunjang untuk menjalankan suatu pabrik dari tahap awal sampai produk akhir. 2. Terdapat bermacam-macam alat terutama alat pemisah pada unit utilitas untuk menghasilkan bahan baku yang diingikan. 3. Resin penukar ion adalah suatu bahan padat yang memiliki bagian (ion positif atau negatif) tertentu yang bisa dilepas dan ditukar dengan bahan kimia lain dari luar. 4. Koagulasi merupakan salah satu sifat dari koloid. Partikel-partikel suatu koloid dapat mengalami penggumpalan membentuk zat semi-padat. 5. Deaerator adalah peralatan yang digunakan untuk mengurangi kandungan gas terutama untuk membatasi kandungan oksigen dalam air selama proses pembuatan uap dan pembangkitan listrik. 6. Jenis-jenis Deaerator yang sering dijumpai : deaerator tipe spray , deaerator vakum dan deaerator tipe tray .

41

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. Utilitas/ Utility. http://cahayacinta7.blogspot.com/2011/02/utilitasutility.html diakses pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 13.24 WIB. Metcalf dan Eddy. 1979. Wastewater Engineering Treatment, Disposa, and Reuse. (2 nd. Edition). New York ; McGraw-Hill Book Company, Inc. Radiman. 2008. Pemisahan Udara. http://radiman.wordpress.com/2008/08/13/ pemisahan-udara/ diakses pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 13.20 WIB. Rahardi, J.B. 2011. Pengolahan Limbah. Bahan Kuliah TSAL. Sumada,

Ketut.

2012.

Pengolahan

Air

Limbah

Secara

Kimia.

http://ketutsumada.blogspot.com/2012/04/pengolahan-air-limbah-secarakimia.html diakses pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 13.16 WIB. Wilda Prima Puspita. 2013. Belajar Merancang Pabrik Kimia (Bagian II): Menghitung Kapasitas Produksi serta Memilih Sistem Proses dan Sistem Pemroses.

https://mizzpurple20.wordpress.com/2013/02/14/

belajar-merancang-pabrik-kimia-bagian-ii-menghitung-kapasitasproduksi-serta-memilih-sistem-proses-dan-sistem-pemroses/

diakses

pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 13.26 WIB. Anonim. 2011. Pengolahan Air. http://pengolahanairbaku.blogspot.com/2011/06/ proses-pengolahan-air-baku-menjadi-air.html

diakses

pada

tanggal

1Maret 2013 pukul 13.33 WIB. Anonim. 2011. Water Treatment. http://healthvermont.gov/enviro/water/water_ treatment.aspx diakses pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 13.34 WIB.

42

PT Pusri. 2010.

Diagram Overall Pabrik PT Pusri

http://www.pusri.co.id/

indexB0301.php diakses pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 13.30 WIB. Anonim. 2012. http://infokelistrikan.blogspot.com/2012/09/fungsi-dan-klasifikasi -boiler.html diakses pada tanggal 1 Maret 2013 pukul 15.46 WIB