Oleh: Rizqi Amalia (3307100016) Dosen Pembimbing: Welly Herumurti ST. M.Sc
JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011
KERANGKA PENELITIAN LATAR BELAKANG
Realita Hari ini:
Peraturan dan Kajian Pustaka:
• • • •
RUMUSAN MASALAH
Baku mutu air limbah penambangan batubara menurut KEPMEN LH 113/2003 dan PERDA KALTIM No.26/2002
• GAP
Karakteristik fisika dan kimia air asam tambang an air limbah penambangan batu bara Proses pengolahan : koagulasi - flokulasi
• •
Parameter pH, kekeruhan, Fe, Mn, TSS, dan DHL
Pencemaran air dan tanah akibat air asam tambang (pH rendah dan DHL tinggi/ kaya logam berat) Pencemaran badan air akibat air dengan kekeruhan tinggi Biaya yang besar untuk penanganan air dengan kekeruhan tinggi dan air asam tambang (penggunaan sediment pond, alum dan kapur)
Solusi yang ditawarkan: Inovasi pengolahan (simbiosis mutualisme) “ penggunaan air asam tambang sebagai koagulan dalam pengolahan air dengan kekeruhan tinggi”
Tahapan Penelitian
TUJUAN
1. Bagaimana pengaruh penambahan air asam tambang terhadap parameter (pH, kekeruhan, DHL, dan TSS) ?
1. Menentukan pengaruh penambahan air asam tambang terhadap parameter (pH, kekeruhan, DHL, dan TSS)?.
2. Bagaimana dosis dan pH optimum air asam tambang sebagai koagulan ?
2. Menentukan dosis dan pH optimum air asam tambang sebagai koagulan.
3. Bagaimana efektifitas air asam tambang sebagai koagulan dibandingkan dengan koagulan komersial?
3.Menentukan efektifitas air asam tambang sebagai koagulan dibandingkan dengan koagulan komersial.
1. Studi Literatur 2. Penentuan Variabel dan Parameter Penelitian 3. Penyiapan Koagulan dan Sampel
METODE
4. Analisis Karakteristik Awal 5. Penelitian Tahap I
HASIL PENELITIAN
1. Akan diperoleh besarnya pengaruh penambahan air asam tambang terhadap parameter (pH, kekeruhan, DHL,dan TSS)
- Pengaruh waktu pengendapan - Pengaruh pH awal - Pengaruh TSS dan Dosis
2. Akan diperoleh dosis dan pH optimum air asam tambang sebagai koagulan.
- Perbandingan effluen 6. Penelitian Tahap II - pengolahan dengan Aair Asam Tambang - Pengolahan dengan Koagulan Komersial - pH Optimum
3. Akan diperoleh efektifitas air asam tambang sebagai koagulan dibandingkan dengan koagulan komersial.
- Analisis Logam 7. Analisis Data
2
8. Analisis Biaya 9. Penarikan Kesimpulan
Gambar 3.1 Kerangka Penelitian
PENDAHULUAN
Manfaat dan akibat dari industri penambangan batubara Karakteristik air run off penambangan batubara, air asam tambang Pengelolaan hari ini -> “Pemanfaatan Air Asam Tambang sebagai Koagualan” 4
pH Optimum dan Dosis Optimum
Pengaruh: pH, Kekeruhan, TSS, DHL
Air Asam Tambang
Efektifitas (dibandingkan dengan koagulan Komersial)
5
Air dengan kekeruhan tinggi,air asam tambang
Penelitian skala laboratorium
Parameter
Variabel penelitian
6
Penelitian
ini untuk membuktikan efektifitas penggunaan air asam tambang (acid mine drainge) sebagai koagulan. Sehingga air asam tambang yang selama ini dianggap sebagai limbah yang merugikan bisa dimanfaatkan sebagai koagulan dalam pengolahan air dengan kekeruhan tinggi.
7
TINJAUAN PUSTAKA
Solo, 8 Oktober 2006
8
Parameter
Satuan
Kadar Maksimum
pH
6-9
Residu Tersuspensi
mg/l
400
Besi (Fe) Total
mg/l
7
Mangan (Mn) Total
mg/l
4
Sumber : KEP MENLH/113/2003 9
Air
asam tambang atau AAT disebut juga sebagai Acid Mine Drainage (AMD) adalah air yang bersifat asam dan mengandung senyawa logam terlarut terutama Fe dan senyawa sulfat yang terbentuk akibat teroksidasinya lapisan batuan yang mengandung mineral-mineral sulfida. (Hadiyan, 1997)
10
• Presipitasi dari air asam tambang batubara pada pH 3,5 menghasilkan recovery 98,6% besi dan 2,8% alumunium. Sedangkan presipitasi pada pH 4 menghasilakan recovery 99,6 % besi dan 11,2 % alumunium.
Wei et al.(2005),
• Presipitasi dari air asam tambang batubara pada pH 3,8 menghasilkan koagulan yang terdiri dari 90,5% ferric sulphate dan 9,5 % alumunium sulfat serta menghasilkan Mn, Zn, Ca, dan Mg dengan konsentrasi rendah.
Menezes et al.((2009)
11
• presipitasi dari air asam tambang batubara pada pH 5 menghasilkan recovery besi 97% , dan alumunium 99%. Pada tes pengolahan air menunjukan bahwa koagulan yang tidak mahal ini tidak kalah efisien dengan koagulan konvensional.
Menezes (2010)
• Air asam tambang yang mengandung Fe3+ lebih dari 2 g/L adalah koagulan yang efektif untuk mengolah air yang mengandung campuran silica, kaolinite, dan bentonite. Campuran silica dan clay terbukti efektif untuk mengadsorbsi logam berat pada air asam tambang. Air asam tambang juga efektif dalam pengolahan limbah domestik untuk mereduksi TSS, turbidity, dan fosfor.
Rao et al. (1992) 12
Koagulasi
Flokulasi
• Koagulasi adalah proses adsorpsi dari koagulan terhadap partikel koloid sehingga menyebabkan destabilisasi partikel. (Benefield, 1982)
• Flokulasi bertujuan membentuk flok-flok sebagai hasil dari destabilisasi koloid oleh koagulan dari proses koagulasi dan memberikan kesempatan flok yang terbentuk menjadi besar dan menyatu dengan flok lainnya sehingga dapat mengendap dengan pengadukan lambat. (Reynold, 1982). 13
Studi Literatur Penentuan Variabel dan Parameter Penyiapan Koagulan dan Sampel Analisis Karakteristik Awal Penelitian Tahap I Penelitian Tahap II Analisis Data Analisis Biaya
Parameter
Konsentrasi
pH
2,34
DHL
3760 µs/cm
Total Cu
0,498 mg/L
Total Pb
Air Asam Tambang mempunyai pH rendah, mengandung Fe, Al, dan Mn dengan konsentrasi tinggi, serta mengandung logam berat dengan konsentrasi rendah (Axcil dkk., 2006).
Tidak Terdeteksi
Total Zn
2,32 mg/L
Total Cd
Tidak Terdeteksi
Total Ni
1,45 mg/L
Total Fe
423 mg/L
Total Mn
13,8 mg/L
Total Hg
Tidak Terdeteksi
Total Al
109 mg/L
Total As
Tidak Terdeteksi
Total Se
Tidak Terdeteksi 15
Pond A
TDS
DHL
TSS
Kekeruhan
(mg/L)
(µs/cm)
(mg/L)
(NTU)
Sampling
pH
1
7,65
81
135
700
996
2
7,64
102
172
900
1403
3
7,66
119
199
1100
1647
Pond B
TDS
DHL
TSS
Kekeruhan
(mg/L)
(µs/cm)
(mg/L)
(NTU)
Sampling
pH
1
7,5
345
575
1250
1072
2
7,5
349
586
2500
1801
3
7,5
381
599
3750
2841
Sampel
DHL
TSS
Kekeruhan
(µs/cm)
(mg/L)
(NTU)
pH
1
7,85
489
42
50,5
2
7,64
505
89
98,8
3
7,40
462
418
496
17
Pengaruh Waktu Pengendapan Pengaruh pH awal Pengaruh TSS Awal dan Dosis
Penurunan TSS (%)
100
80 60
10 menit 20 menit
40
30 menit
60
10 menit 20 menit
40
30 menit
20
40 menit 50 menit
0
40 menit
20
80
0
50 menit
2,115
4,23
6,345
4,23
6,345
8,46 10,575
Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
0 0
2,115
8,46 10,575
Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
8 7
Tidak Berpengaruh
6
10 menit
pH
Penurunan Keruhan(%)
100
20 menit
5
30 menit 40 menit
4
50 menit
3 0
2,115
4,23
6,345
8,46
10,575
Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
Penurunan TSS(%)
100 80 60 pH = 6,5
40
pH = 7,5 pH = 8,5
20
80 60 pH = 6,5
40
pH = 7,5 pH = 8,5
20 0 0
0 0
2,115
4,23
6,345
8,46
2,115
4,23
6,345
8,46
10,575 12,69
Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
10,575 12,69
Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L) 9 8 7 pH
Penurunan Kekeruhan (%)
100
pH = 6,5
6
pH = 7,5 pH = 8,5
5 4 0
2,115
4,23
6,345
8,46
10,575
Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
12,69
Dosis (% )
Dosis (mg Fe/L)
TSS Akhir (mg/L) pada TSS Awal (mg/L)
Kekeruhan (NTU) pada TSS Awal (mg/L)
pH Akhir pada TSS Awal (mg/L)
700
900
1100
700
900
1100
700
900
1100
0
0
676
862
1024
971
1340
1612
7,63
7,79
7,56
0,5
2,115
671
818
1014
960
1318
1584
6,92
7,1
6,96
1
4,23
140
393
644
188
537
949
6,23
6,48
6,46
1,5
6,345
11
26
33
16,5
37,7
63,2
5,48
5,87
5,95
2
8,46
9
6
10
11,7
9,1
16,5
4,56
5,02
5,25
2,5
10,575
7
4
7
9,48
7,19
10,1
4,08
4,41
4,7
8
pH
7 6
TSS=1100 TSS=900
5
TSS=700
4 2
4
6
8
10
Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
100 80 60
TSS=1100 mg/L
40
TSS=900 mg/L
20
TSS=700 mg/L
0
Penurunan TSS (%)
Penurunan Kekeruhan (%)
0
100 80 60 TSS=1100
40
TSS=900
20
TSS=700
0 0
2,115
4,23
6,345
8,46
10,575
Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
0
2,115
4,23
6,345
8,46
10,575
Dosis Air Asam Tambang (mg/L)
Dosis (% )
Dosis (mg Fe/L)
0
0
0,5
2,115
1
4,23
1,5
6,345
2 2,5
TSS Akhir (mg/L) pada TSS Awal (mg/L)
Kekeruhan (NTU) pada TSS Awal (mg/L)
pH Akhir pada TSS Awal (mg/L)
1250
2500
3750
1250
2500
3750
1250
2500
3750
1.238
2.253
3.458
1018
1733
2585
6,53
6,53
6,665
978
970
1.833
793
655
955
6,38
6,39
6,505
145
212
638
124
146
280
6,18
6,29
6,44
61
82
288
42,5
53
129
5,9
6,03
6,28
8,46
44,5
46
196
33,9
30
77,4
5,66
5,71
6,15
10,575
21
25,5
127
20,4
18
61,1
5,24
5,46
6,02
7
pH
6,5 6
TSS=1250
5,5
TSS=2500
5
TSS=3750
4,5 0
2
4
6
8
10
Penurunan TSS (%)
100 80 60 TSS=1250 mg/L
40
TSS=2500 mg/L
20
TSS=3750 mg/L
0 0
2,115 4,23 6,345 8,46 10,575 12,69
Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
Penurunan Kekeruhan (%)
Dosis Air Asam Tambang (mg/L) 100 80 60 TSS=1250 mg/L
40
TSS=2500 mg/L
20
TSS=3750 mg/L
0 0
2,115
4,23 6,345
8,46 10,575 12,69
Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
1
Pengolahan Menggunakan Air Asam Tambang
2
Pengolahan Menggunakan Koagulan Komersial
3
Penentuan pH Optimum
4
Analisis Logam
23
Penurunan Kekeruhan (%)
80
Kekeruhan 50 NTU
60
Kekeruhan 100 NTU
40
Kekeruhan 500 NTU
20 0 0
2 4 6 8 10 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
100 80
Kekeruhan 50 NTU
60
Kekeruhan 100 NTU
40
Kekeruhan 500 NTU
20 0 0
2
4
6
8
10
Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
Dosis Optimum: 50 NTU -> 6,345 mg Fe/L = 15 ml 100 NTU -> 6,345 mg Fe/L = 15 ml 500 NTU -> 8,46 mg Fe/L = 20 ml 8
550
Kekeruhan 50 NTU
530 510
Kekeruhan 100 NTU
490
Kekeruhan 500 NTU
470 450 0
2
4
6
8
10
Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
pH Akhir
570 DHL (µs/cm)
Penurunan TSS (%)
100
7,5
Kekeruhan 50 NTU
7
Kekeruhan 100 NTU
6,5
Kekeruhan 500 NTU
6 0
2 4 6 8 10 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
80 60
Kekeruhan 50 NTU
40
Kekeruhan 100 NTU
20
Kekeruhan 500 NTU
0 0
2
4
6
8
10
Dosis Ferric Sulphate (mg Fe/L)
1000 900 DHL (µs/cm)
Penurunan Kekeruhan (%)
100
Kekeruhan 50 NTU
800
Kekeruhan 100 NTU
700 600
Kekeruhan 500 NTU
500 400
pH
0
2
4
6
8
10
Dosis Ferric Sulphate (mg Fe/L)
8 7,8 7,6 7,4 7,2 7 6,8 6,6 6,4
Kekeruhan 50 NTU
0
2
4
6
8
10
Dosis Ferric Sulphate (mg Fe/L)
Kekeruhan 100 NTU
Dosis Optimum:
Kekeruhan 500 NTU
50 NTU -> 10,575 mg Fe/L = 53,06 mg ferric sulphate 100 NTU -> 6,345 mg Fe/L = 31,84 mg ferric sulphate 500 NTU -> 8,46 mg Fe/L = 42,45 mg ferric sulphate
80
Kekeruhan 50 NTU
60
Kekeruhan 100 NTU Kekeruhan 500 NTU
20 0 0
2
4
6
8
10
Dosis Alumunium Sulphate (mg Fe/L)
500 490 DHL (µs/cm)
40
Kekeruhan 50 NTU
480
Kekeruhan 100 NTU
470 460
Kekeruhan 500 NTU
450 440 0
pH
Penurunan Kekeruhan (%)
100
2
4
6
8
10
Dosis Alumunium Sulphate (mg Fe/L)
7,8 7,6 7,4 7,2 7 6,8 6,6 6,4 6,2
Kekeruhan 50 NTU
0
2
4
6
8
10
Dosis Alumunium Sulphate (mg Fe/L)
Kekeruhan 100 NTU
Dosis Optimum:
Kekeruhan 500 NTU
50 NTU -> 6,345 mg Fe/L = 78,26 mg alum 100 NTU -> 8,46 mg Fe/L = 104,34 mg alum 500 NTU -> 8,46 mg Fe/L = 104,34 mg alum
Kekeruhan
pH
Kekeruhan
Awal
Awal (NTU)
Akhir
Akhir (NTU)
3,06
96
2,71
12,1
4,01
96,2
3,68
10,7
5,03
96,6
4,49
9,41
5,04
97,3
5,42
8,82
7,01
97,7
6,08
7,25
8,02
108
6,96
11,5
9,02
111
8,08
11,5
10,05
209
9,43
20,8
Kekeruhan Akhir (NTU)
Kekeruhan Awal (NTU)
220
pH
200 180 160 140 120 100 80 2
3
4
5
6
7
pH Awal
8
9
10
11
23 20 17 14 11 8 5 2
3
4
5
6 pH Akhir
7
8
9
10
TES ICP Fe (mg/L)
Mn (mg/L)
Al (mg/L)
Cu (mg/L)
Zn (mg/L)
Ni (mg/L)
0,3252
0,3814
1,2449
0,0781
0,4365
0,0203
Baku Mutu Fe (mg/L)
Mn (mg/L)
Al (mg/L)
Cu (mg/L)
Zn (mg/L)
Ni (mg/L)
0,3
0,4
0,2
2
3
-
UJI XRF
Unsur Al Si P K Ca Ti V Mn Fe Cu Zn Zr Ba Re
Konsentrasi (%) 18,9 39,7 0,57 2,72 3,26 1,63 0,11 0,14 30,4 0,18 0,72 0,1 0,2 1
80
Air Asam Tambang Ferric Sulphate Alumunium Sulphate
60 40 20 0 0
2 4 6 8 Dosis Koagulan (mg Fe/L)
10
Penurunan Kekeruhan (%)
500 NTU
Ferric Sulphate
40
Alumunium Sulphate
20 0 0
2 4 6 8 10 Dosis Air Asam Tambang (mg Fe/L)
80
Air Asam Tambang
60 40
Ferric Sulphate
20
Alumunium Sulphate
0 2
4
6
8
Dosis Koagulan (mg Fe/L)
Air Asam Tambang
60
100
0
100 80
100 NTU Penurunan Kekeruhan (%)
Penurunan Kekeruhan (%)
50 NTU
100
10
Harga Koagulan per Kg (Rp)
Debit Pengolahan (L/dt)
Kekeruhan Awal (NTU)
Koagulan
50
Air Asam Tambang
50
Ferric Sulphate
20000
200
50
Alumunium Sulphate
7000
200
100
Air Asam Tambang
100
Ferric Sulphate
20000
200
100
Alumunium Sulphate
7000
200
500
Air Asam Tambang
500
Ferric Sulphate
20000
200
500
Alumunium Sulphate
7000
200
200
200
200
Kebutuhan Fe /Al per liter (mg Fe/ mg Al) 6,345 10,575 6,345 6,345 6,345 8,46 8,46 8,46 8,46
Kebutuhan Koagulan per liter (ml / mg)
Biaya Pengolahan Per Hari (Rp)
15,00
0
53,06
18.338.863
78,26
9.465.725
15,00
0
31,84
11.003.318
104,34
12.620.966
20,00
0
42,45
14.671.090
104,34
12.620.966
Kesimpulan 1. Penggunaan Air Asam Tambang sebagai koagulan berpengaruh pada penurunan nilai TSS, kekeruhan, dan pH,serta menaikan nilai DHL. 2. pH optimum air asam tambang sebagai koagulan adalah 6,08. Untuk dosis optimum air asam tambang sebagai koagulan adalah: Dosis optimum air asam tambang untuk air run off dengan berbagai variasi TSS awal (700 mg/L, 900 mg/L, 1100 mg/L, 1250 mg/L, 2500 mg/L, dan 3750 mg/L) adalah 6,345 mg Fe/L. Dosis optimum untuk pengolahan air permukaan dengan kekeruhan awal 50 NTU, 100 NTU, dan 500 NTU, berturut-turut yaitu: 6,345 mg Fe/L, 6,345 mg Fe/L, 8,46 mg Fe/L. 3. Efektifitas air asam tambang sebagai koagulan sama dengan efektifitas koagulan komersial
SARAN 1. Penelitian lanjutan dengan pengaturan pH dengan penambahan kapur sebelum koagulasi-flokulasi (liming) 2. Dilakukan pemeriksaan kandungan logam berat pada air run off penambangan batubara 3. Penelitian lanjutan dengan karakteristik air asam tambang lainnya. 4. Penelitian lanjutan untuk perbandingan pengolahan menggunakan air asam tambang dengan koagulan non polar (polimer).
TERIMA KASIH….
33
