Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

96

PENGOLAHAN AIR MINUM DENGAN KARBON AKTIF BUBUK

Prinsip Dasar Perhitungan, Perencanaan Sistem Pembubuhan Dan Kriteria Disain

Oleh :Nusa Idaman Said

Pusat Teknologi Lingkungan, BPPT

Abstract

Activated carbon is substance or material which is often used in processing of drinkingwater to eliminate such's pollutant for example : organic matter, odors, ammonia,detergent, phenol compound, organic compound of methane derivates, and otherssubstances, which cannot be eliminated by usual processing like coagulation, flocculation,precipitation and filtration.The processing of drinking water using Powder Activated Carbon (PAC), influenced bywater flow rate, concentration of pollutant to be eliminated, injection rate of activatedcarbon, contact time as well as influenced by type of process for example single stageoperation or multi stage operation either through cross current operation or withcountercurrent operation. Despitefully is also influenced by nature of activated carbon it'sself.Processing of drinking water using powder activated carbon very compatible andeconomic for processing in a state of emergency for example at the time of dry seasonwhere quality of water become worse, because its can be conducted as according toexisting equipments without making special equipments.

Kata Kunci : Pengolahan, air minum, karbon aktif bubuk.

1. PENDAHULUAN

Proses pengolahan air minum dengankarbon aktif digunakan untuk menghilangkankandungan zat-zat yang tidak dapat dibersihkanatau dihilangkan dengan teknik pengolahanbiasa seperti koagulasi, flokulasi danpengendapan. Zat-zat dalam air baku yang tidakdapat dihilangkan dengan cara pengolahan biasayaitu antara lain : bau, detergent, senyawaphenol, zat warna organik, ammonia dan zat-zatorganik lainnya. Jika air baku yang digunakanmengandung zat-zat tersebut di atas cukuptinggi, dengan cara pengolahan air minum biasa,kandungan zat-zat tersebut di atas hanya dapatditurunkan sedikit saja dan jika dilakukan proseschlorinasi untuk disinfeksi maka zat-zat tersebutmisalnya zat organik derivat methan dapatbersenyawa dengan khlorine membentuksenyawa Trihalomethane (THMs) yang jikakandungannya lebih besar dari standar yangdiperbolehkan (0,1 mg/lt THMs ) dapatmenyebabkan gangguan kesehatan (carcinogenicity).

Oleh karena itu untuk pengolahan airminum yang air bakunya seperti di atas, perludilengkapi dengan fasilitas pengolahan dengankarbon aktif, untuk menghilangkan zat-zatpolutan tersebut. Dalam merencanakan fasilitaspengolahan dengan karbon aktif, sangat

dipengaruhi oleh kualitas air baku, jenis maupunsifat dari karbon aktifnya. Pada prakteknya harusdilakukan penelitian pendahuluan termasukpercobaan dengan kondisi nyata skalalaboratorium, untuk mengetahui hasil danpengaruh yang timbul, agar didapatkan hasilyang optimal. Ada 2 (dua) tipe karbon aktif yangsering dipakai untuk pengolahan air minum yaitukarbon aktif bubuk atau Powder ActivatedCarbon (PAC) dan Carbon Aktif butiran atauGranular Activated Carbon (GAC) yang manakeduanya mempunyai kelebihan dan kekurangandalam segi proses maupun segi ekonominya.

Pada umumnya pengolahan dengan karbonaktif bubuk dipilih atau dilakukan denganpertimbangan untuk pengolahan dalam keadaandarurat atau untuk jangka pendek misalnya padasaat musim kemarau di mana kualitas air bakumenjadi jelek. Sedangkan untuk proses yangsinambung atau untuk jangka waktu yang lamapenggunaan karbon aktif butiran (granular)mempunyai keuntungan yang lebih besardibandingkan dengan karbon aktif bubuk. Tetapipada kondisi tertentu kombinasi antara keduanyasering juga dilakukan.

2. SIFAT DAN JENIS KARBON AKTIF

Karbon aktif merupakan zat karbon yangberwarna hitam dan mempunyai porositas yang

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

97

tinggi. Diameter partikel molekul karbon aktifantara 10 a 105 [A] dan luas permukaan spesifiknya antara 500 - 1500 m2 per gram, mempunyaidaya adsorpsi yang besar terhadap zat-zatmisalnya detergent, senyawa phenol, warnaorganik, gas H2S, methane dan zat-zat organiklainnya dalam bentuk gas maupun cairan(Maron,1965).

Karbon aktif biasanya dibuat dari bahanbaku yang mengandung karbon (C) misalnya,batok kelapa, limbah kayu, arang, batu bara atausenyawa karbon lainnya, dengan caramemanaskan tanpa oksigen pada suhu tinggi(distilasi kering) serta diaktifkan dengan prosestertentu sehingga mempunyai sifat adsorpsi yanglebih spesifik. Daya adsorpsi karbon aktiftergantung dari ukuran partikel atau luaspermukaan spesifiknya dan juga carapengaktifannya. Dilihat dari bentuk ukuranpartikelnya dapat digabungkan dalam dua jenisyaitu karbon aktif bubuk (Powder ActivatedCarbon disingkat PAC) dan Karbon Aktif Butiran(Granular Activated Carbon disingkat GAC).

2.1 Karbon Aktif Bubuk (Powder ActivatedCarbon)

Karbon aktif bubuk mempunyai ukuranpartikel yang sangat halus yaitu sekitar 50 - 75 u(micron). Karena ukurannya sangat halus danringan maka pengerjaannya sangat sulit (mudahterbang) maka biasanya dicampur dengan airdengan kandungan air sekitar 30-50%.

Salah satu contoh spesifikasi karbon aktifbubuk untuk pengolahan air minum dapat dilihatpada Tabel 1.

2.2. Karbon Aktif Butiran (GranularActivated Carbon)

Yaitu karbon aktif dalam bentuk butiranatau kepingan (flake) dengan ukuran partikel0,16-1,5 mm. Cara pengerjaan maupun carapengkutannya lebih mudah. Salah satuspesifikasi dari karbon aktif butiran dapat dilihatpada Tabel 2.

3. PRINSIP DASAR PENGOLAHANDENGAN KARBONAKTIF

Proses pengolahan air minum dengankarbon aktif adalah merupakan proses Adsorpsisecara fisika (Physical Adsorption) yaitu prosesterkonsentrasinya molekul-molekul adsorbate(zat yang akan diadsorp) dalam air (misalnya zatorganik dll.) ke permukaan karbon aktif olehkarena adanya gaya tarik menarik antara molekulkarbon aktif dengan molekul-molekul adsorbateyang ada dalam air (Gaya Van der Walls).Karbon aktif adalah salah satu zat yangmempunyai daya menyerap zat-zat polutan yang

ada dalam air sehingga zat tersebut akanmenempel atau terkonsentrasi pada permukaankarbon aktif, sehingga konsentrasi zat polutanyang ada dalam air tersebut menjadi hilang atauberkurang. Proses ini disebut adsorpsi.

Tabel 1 : Standar Pemilihan Karbon Aktif BubukUntuk Pengoalahn Air Minum

ITEM StandarPemilihan

Spesifikasi

Ukuran butiran Surplus kurang10 % setelah

screening 74 µ.

100 mesh

Methylene bluedecoloration

- > 150 mg/l

Iodine Adsorption - > 1.000 mg/gDry Weightreduction

20 -50 % < 45 -540 %

pH 4 - 11 4 - 11Chloride < 0,5 % < 0,5 %Lead (Pb) < 10 ppm < 10 ppmZinc (Zn) < 50 ppm < 50 ppmCadmium (Cd) < 1 ppm < 1ppmArsenic (As) < 2 ppm < 2 ppmConductivity < 900 µΩ/cm -Sumber : (JWWA 1977)

Tabel 2 : Contoh Spesifikasi Karbon Aktif Butiran(Granular Activated Carbon, GAC).

ITEM Standar PemilihanUkuran butiran 8 -32 mesh (2,302 – 0,495

mm) lebih dari 95 %Methylene bluedecoloration

> 150 mg/g

Iodine Adsorption > 1.000 mg/gDry Weight reduction < 5 %pH 4 - 11Chloride < 0,5 %Lead (Pb) < 10 ppmZinc (Zn) < 50 ppmCadmium (Cd) < 1 ppmArsenic (As) < 2 ppmSumber : (JWWA 1977)

3.1 Persamaan Freundlich

Hubungan antara jumlah massa zat yangteradsorpsi oleh karbon aktif per massa karbonaktif yang diberikan, dengan konsentrasiadsorbate (misal zat organik), dalam air padakeadaan setimbang, secara empiris ditunjukkanoleh persamaan, Freundlich (Naitoh, 1985)sebagai berikut :

XY = = kC1/n (1)

M

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

98

di mana :Y = Jumlah zat teradsorp per jumlah massa

karbon aktif.X = Jumlah massa zat yang teradsorpsi.M = Jumlah massa karbon aktif.C = Konsentrasi zat polutan dalam air (disebut

Adsorbate) pada keadaan setimbang.k,n = Konstanta.

Hubungan kesetimbangan antara X/M dengan Cdapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1: Grafik hubungan antara zat yangteradsorp per jumlah karbon aktif (X/M) dengankonsentrasi (C) pada saat kesetimbangan.

Logaritma dari persamaan (1) di atas adalahsebagai berikut:

X 1log = log C + log k (2)

M n

Jika log X/M diplotkan dengan log C, akandidapatkan suatu garis lurus dengan slope(kemiringan) sama dengan 1/n dan interceptsama dengan log k seperti Gambar 2.

Gambar 2 : Grafik hubungan antara Log X/Mdengan Log C untuk adsorpsi isothermisFreundlich.

Harga k dan n bervariasi tergantung dari macamzat yang akan diadsorpsi dan juga tergantungdari jenis maupun sifat dari karbon aktifnya.Disamping itu juga tergantung pada suhumaupun tekanan.

Besarnya harga k dan n diketahui dengancara melakukan percobaan laboratorium yaitudengan cara mengukur harga X/M untuk tiapkonsentrasi C tertentu, kemudian dibuat grafikantara log X/M dengan log C sehingga didapatgaris lurus dengan slope 1/n dan intercept samadengan log k.Pada prakteknya persamaan Freundlich tersebutdi atas cukup akurat untuk konsentrasi zat yangakan diadsorp (adsorbate, C) rendah, sedangkanuntuk konsentrasi C yang tinggi kurang sesuai.

2.2 Persamaan Langmuir

Persamaan adsorpsi isotherm yang lain,telah dirumuskan oleh IRVING LANGMUIR yangdikembangkan secara teoritis dengan asumsibahwa, zat yang teradsorpsi oleh permukaan zatpadat (solid) hanya dapat membentuk satulapisan molekul yang menempel padapermukaan zat padat tersebut. Selanjutnya,Langmuir menyatakan bahwa pada prosesadsorpsi terdapat 2 (dua) aksi yang salingberlawanan, yang pertama yaitu kondensasimolekul dari fase gas atau liquid ke permukaanzat padat (solid) dan yang kedua adalahpelepasan kembali molekul yang sudahteradsorpsi dari permukaan zat padat ke faseliquid atau gasnya.

Pada saat proses adsorpsi dimulaimolekul-molekul adsorbate akan bertumbukandengan permukaan solid tetapi pada prosesadsorpsi selanjutnya, adsorpsi hanya terjadi padabagian permukaan solid yang belum tertutup olehlapisan molekul (yang masih kosong). Akibatnya,kecepatan kondensasi molekul di permukaansolid pada tahap awal besar dan makin lamamakin turun karena luas permukaan solid yangbelum tertutup makin kecil. Dipihak lainmolekul-molekul yang telah teradsorpsi padapermukaan solid kemungkinan akan lepaskembali ke fase liquid atau gasnya, misalnyakarena aksi pengadukan yang disebabkan olehpanas (thermal agitation).

Kecepatan pelepasan molekul-molekulyang telah teradsorpsi (kecepatan desorption)sebanding dengan luas permukaan solid yangtelah tertutup oleh lapisan molekul, dan akanbertambah besar pada saat terjadi keseimbang-an (jenuh). Pada saat keseimbangan terjadi,maka kecepatan kondensasi partikel kepermukaan solid sama dengan kecepatanpelepasan molekul dari permukaan solid ke faseliquid atau gasnya.

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

99

Dari asumsi tersebut di atas, dapatdirumuskan suatu persamaan secara metematik.Jika θ adalah fraksi dari total luas permukaansolid yang telah tertutup oleh lapisan molekul,maka fraksi dari luas permukaan solid yangbelum tertutup oleh molekul adalah (1- θ).Sesuai dengan teori kinetik, maka laju tumbukanmolekul ke permukaan solid berbanding lurusdengan konsentrasi liquid atau tekanan gas,dengan demikian maka kecepatan kondensasimolekul ke permukaan solid sebanding dengankonsentrasi atau tekanan dan fraksi dari luaspermukaan solid yang belum tertutup (yangmasih kosong). Secara matematik ditulis sebagaiberikut :

Laju Kondensasi = k1 (1- θ) C (3)

di mana :k1 = konstanta.C = konsentrasi zat yang diadsorp (adsorbate)

dalam air atauliquid.

Di lain pihak, jika k2 adalah laju pelepasanmolekul dari permukaan solid ke fasa cairnyapada saat permukaan solid tertutup semua olehlapisan molekul, dan θ adalah fraksi daripermukaan solid yang tertutup oleh lapisanmolekul, maka kecepatan pelepasan molekuldapat ditulis sebagai berikut :

Kecepatan pelepasan molekul = k2 θ (4)

Pada saat adsorpsi dalam keadaan setimbang,laju atau kecepatan kondensasi sama dengankecepatan pelepasan.jadi :

K1(1- θ) C = k2 θ

k1 Cθ =

k2 + k1 C

b Cθ = (5)

1 + b C

di mana : b = k1 / k2

Jika Y adalah jumlah zat yang diadsorp per unitluas permukaan karbon aktif atau jumlah massakarbon aktif, maka Y akan berbanding lurusdengan fraksi luas permukaan solid yang tertutupθ.

Jadi :k b C

Y = k θ =1 + b C

a CY = (6)

1 + b C

di mana a adalah sama dengan k b. Persamaan(6) adalah merupakan persamaan adsorpsiisothermis Langmuir. Konstanta a dan bmerupakan kerakteristik dari sistem danharganya didapat dari data percobaan yangharganya dipengaruhi oleh suhu atau temperaturdari sistem.

Untuk temperatur tertentu, persamaan (6)di atas dapat dimodifikasi, yaitu dengan membagikedua sisi dengan C, di dapatkan hasil sebagaiberikut :

C 1 b= + ( ) C (7)

Y a a

Selama harga a dan b konstan, maka plot antaraC/Y terhadap C, akan didapatkan suatu garislurus dengan kemiringan (slope) b/a danintercept sama dengan 1/a, seperti ditunjukkanpada Gambar 3.

Dengan mengetahui harga-hargakonstanta baik persamaan Freundlich maupunpersamaan Langmuir, maka kedua persamaanitu dapat dipakai untuk menghitung jumlahkebutuhan karbon aktif yang digunakan.

Gambar 3 : Grafik hubungan antara C/Y dengankonsentrasi, C untuk adsorpsi isothermis

Langmuir.

4. PENGOLAHAN AIR MINUM DENGANKARBON AKTIF BUBUK

4.1. Proses Pengolahan

Pada umumnya, karbon aktif diinjeksikankedalam air baku sebelum proses koagulasi.Melalui kontak dan percampuran, zat polutanyang ada dalam air baku, akan teradsorp olehkarbon aktif. Setelah itu karbon aktif yang telahmenyerap zat-zat polutan tersebutbersama-sama dengan kotoran lain misalnya

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

100

lumpur, dipisahkan dengan cara koagulasi dansedimentasi sehingga keluar berupa lumpur(sludge) berwarna hitam. Untuk partikel-partikelkarbon aktif yang belum dapat terpisahkan olehproses koagulasi dan sedimentasi dapatdihilangkan dengan proses filtrasi. Tetapi padaprakteknya kadang-kadang partikel-partikelkarbon aktif yang sangat halus masih juga dapatlolos pada proses filtrasi. Terutama pada musimdingin di mana suhu sangat rendah, proseskoagulasi tidak berjalan dengan baik, sehinggapartikel-partikel karbon aktif tidak dapatdiendapkan dan akibatnya beban filter terlalubesar. Untuk menghindari hal tersebut, biasanyadapat dilakukan dengan cara memberikan

koagulan Poly Aluminium Chloride sertapengontrolan proses yang ketat.

Cara pembubuhan dan pengkontakkankarbon aktif dengan air baku dapat dilakukandalam tangki kontak khusus (Contact Chamber)yang dilengkapi dengan pengaduk, atau dapatjuga disesuaikan dengan peralatan yang adamisalnya pada bak pemisah pasir (grit chamber)atau dapat juga di lakukan bersama-sama ditangki koagulasi, pada bak pencampur cepat(Rapid Mixing Tank) atau pada clarifier(accelator). Beberapa contoh diagrampengolahan air dengan karbon aktif bubuk dapatdilihat Gambar 4 dan Gambar 5.

Gambar 4 : Sistem pengolahan air minum dengan karbon aktif bubuk menggunakan bak kontaktorkarbon aktif.

Gambar 5 : Sistem Pengolahan Air Minum dengan karbon aktif bubuk, dengan cara pembubuhan didalam Bak Koagulasi-Sedimentasi (Clarifier).

Beberapa keuntungan dari prosespengolahan air minum dengan karbon aktifbubuk antara lain yaitu : Fasilitas pengolahan dapat disesuaikan

dengan peralatan yang sudah ada.

Sangat ekonomis untuk pengolahan dalamkeadaan darurat (emergency) atau untukpengolahan jangka pendek, karena dapatdilakukan tanpa membuat peralatan yangkhusus.

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

101

Luas permukaan spesifik dari karbonaktifnya besar, sehingga daya adsorpsinyajuga besar.

Kemungkinan tumbuh mikroorganisme kecilsekali.

Sedangkan beberapa keburukkannya antaralain :

Cara pengerjaan (handling) danpengakutannya lebih sulit karena partikelnyasangat halus dan mudah terbang sertamudah terbakar. - Regenerasi sulitdilakukan karena karbon aktif yang telahdipakai dalam proses pengolahan akanbercampur dengan kotoran-kotoran lain,berupa lumpur yang berwarna hitam.

Pengontrolan proses lebih sulit sertakemungkinan kerusakan mesin atauperalatan akibat penyumbatan lebih besar.

4.2 Perhitungan Kebutuhan Karbon Aktif

Untuk proses yang kontinyu, perhitungankebutuhan karbon aktif tergantung dari laju alirair baku, konsentrasi zat yang akan diadsorp(adsorbate) dalam air baku dan tergantung darimacam proses yang digunakan misalnya prosesoperasi satu tahap (single stage operation) atauproses operasi dua tahap atau lebih (multi stageopration) secara cross current atau countercurrent.

4.2.A. Operasi Satu Tahap (Single StageOperation)

Pengolahan air minum dengan caraadsorpsi satu tahap (single stage opration)ditunjukkan seperti pada Gambar (6), dengananggapan bahwa karbon aktif sebagai adsorbenttidak larut atau tidak bereaksi dengan air atausolventnya. Air baku dengan konsentrasiadsorbate ( zat yang akan diadsorp) sebesar Cndan laju alir Q, diturunkan konsentrasinyamenjadi C1 (massa adsorbate per unit volume airbaku) dengan laju penambahan karbon aktif M(massa/waktu). Jumlah massa zat yangteradsorp per jumlah massa karbon aktif akannaik dari Yn menjadi Y1. Untuk operasi yangkontinyu maka jumlah adsorbate yang direduksi(diambil) dari air baku akan sama dengan jumlahyang di adsorp oleh karbon aktif. Persamaanmatematiknya dapat dituliskan sebagai berikut :

Q ( C0 – C1 ) = M ( Y1 - Y0 ) (8)

Jika digambar dalam koordinat C,Y, persamaan8 tersebut di atas menunjukkan garis lurusmelalui titik (Yn,Cn) dan titik (Y1,C1) dengan slope(kemiringan) - M/Q. Jika operasi dalam keadaankeseimbangan, maka aliran efluen juga akan

berada dalam keadaan keseimbangan, sehinggatitik (Y1,C1) terletak pada garis kesetimbanganadsorpsi (C vs Y). Hal ini ditunjukkan padaGambar 8.

Gambar 8 : Operasi Adsorpsi satu Tahap (singlestage opration).

Apabila waktu kontak tidak mencukupi,maka kesetimbangan belum tercapai, maka titik(Y1,C1) tidak terletak pada garis kesetimbangan,tetapi terletak di atas garis setimbang, misalnyapada titik A (lihat Gambar 8). Denganmenganggap persamaan Freundlich Y =kC1/n

(persamaan 1) berlaku pada operasi tersebut diatas, maka pada keadaan setimbang :

Y1 = k C11/n (9)

Jika dianggap bahwa untuk adsorbentyang masih baru,Y0 = 0, maka jika persamaan (9) disubstitusikanke persamaan (8), didapatkan hasil sebagaiberikut :

M C0 – C1= (10)

Q k C1 1/n

Persamaan (10) tersebut merupakan caraanalitik untuk menghitung ratio atauperbandingan antara jumlah karbon aktif per unitvolume air baku untuk menurunkan konsentrasiadsorbate dalam air baku dari C0 menjadi C1.

Secara garis besar ada 3 tipe untukadsorpsi isothermis yaitu garis kesetimbangan Cvs Y akan berupa garis lurus untuk n =1 ; berupagaris cekung k eatas untuk n >1 dan berupa

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

102

garis cekung kebawah untuk n < 1. Hal ini terlihatseperti pada Gambar 11.

Jika untuk masing-masing tipe adsorpsitersebut di atas, konsentrasi adsorbate dalam airbaku diturunkan dan Cn menjadi C1, terdapat 3buah garis operasi yang menyebar dari titik A(lihat Gambar 11). Slope (kemiringan) darimasing-masing garis operasi berbanding lurusterhadap ratio antara laju penambahan karbonaktif dengan laju air baku (M/Q).

Untuk adsorpsi yang baik, biasanyabesarnya harga n antara 2 - 10; antara 1 - 2untuk yang agak sulit; sedangkan untuk n lebihkecil dari 1 adsorpsi sangat sulit di lakukan. Disamping itu besarnya harga k juga merupakanparameter yang penting untuk proses adsorpsi.

Gambar 9 : Kurva kesetimbangan Freundlichuntuk adsorpsi satu tahap.

4.2.B. Operasi Dengan Aliran Silang SecaraBertahap ( Multi Stage Cross CurrentOperation )

Diagram alir untuk proses pengolahansecara cross current (dua tahap) ditunjukkanseperti Gambar 10. Air baku dengan laju aliryang konstan, Q, diolah dengan penambahankarbon aktif dengan laju penambahan M1 dan M2pada masing-masing tahap operasi, untukmenurunkan konsentrasi adsorbate dari C0menjadi C2.

Neraca massa untuk tiap-tiap tahapoperasi adalah sebagai berikut :

Tahap I : Q ( C0 – C1 ) = M1 ( Y1 – Y0 ) (11)

Tahap II : Q ( C1 – C2 ) = M2 ( Y2 – Y0) (12)

Secara grafis dapat digambarkan seperti terlihatpada Gambar 10.

Gambar 10 : Operasi adsorpsi dengan aliransilang dua tahap.

Masing-masing garis operasi, menunjukkanproses pada masing-masing tahap dan hargaslope dari masing-masing garis operasimenunjukkan perbandingan laju penambahankarbon aktif dengan laju alir air baku padamasing-masing tahap. Jika jumlah karbon aktifyang digunakan pada masing-masing tahapsama besar, maka garis operasinya sejajar(besarnya slope sama).

Apabila sistem operasi tersebut di atasdianggap merupakan adsorpsi isothermis sertauntuk masing-masing tahap operasimengunakan karbon aktif yang masih baru(dianggap Y0 = 0), maka jumlah kebutuhankarbon aktif untuk kedua tahap operasi dapatlangsung dihitung sebagai berikut :

Untuk operasi tahap I :

M1 C0- C1= (13)

Q k C11/n

dan untuk operasi tahap II :

M2 C1 – C2= (14)

Q k C21/n

Total jumlah karbon aktif yang digunakan adalah:

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

103

M1 + M2 1 C0 – C1 C1 – C2[ ] = [ + ] (15)

Q k C11/n C21/n

Untuk jumlah total karbon aktif minimum, maka :

d M1 + M2 d C0 – C1 C1 – C2[ ] = [ + ] = 0

dC1 Q dC1 C11/n C11/n

…………….(16)

dan jika k, C0 dan C2 konstan, makapenyelesaian dari persamaan (16), adalahsebagai berikut :

C1 1/n 1 C0 1[ ] - [ ] = 1 - (17)

C2 n C1 n

Persamaan (17) dapat digunakan untukmenghitung besarnya konsentrasi air bakusetelah operasi tahap I (Y1) dengan caracoba-coba (trial and error) dan jumlah karbonaktif yang dibutuhkan untuk tiap-tiap tahap dapatdihitung dengan persamaan (13) dan persamaan(14). Persamaan (17) juga dapat diselesaikandengan cara grafis tanpa trial and error sepertiditunjukkan pada Gambar 11.

4.2.C Operasi Dengan Aliran BerlawananSecara Bertahap (Multi StageCountercurrent Operation)

Diagram alir untuk proses pengolahandengan aliran berlawanan secara bertahap,ditunjukkan seperti pada Gambar (12). Untukproses sinambung (kontinue) dan setimbang,neraca massa adsorbate untuk semua tahap (Nptahap) dapat dituliskan sebagai berikut :

Gambar 11 : Penyelesaian secara grafis daripersamaan (17), total jumlah karbon aktifminimum untuk operasi dengan aliran silang(cross curent) dua tahap.(Treyball, 1980).

Q ( C0 – CNp ) = Ms ( Y1 – YNp +1 ) (18)

Ms ( C0 – CNp )= 19)

Q ( Y1 – YNp+1 )

Gambar 12 : Operasi Adsorpsi Dengan AliranBerlawanan Tahap Banyak ( Multi Stage CounterCurrent Adsorption).

Persamaan (18) tersebut, jika digambar dalamdiagram C, Y dengan garis kesetimbangan : C =(Y/k)n , didapatkan suatu garis operasi (garislurus) dimulai dari titik (Y1 ,C0 ) dan berakhir dititik (YNp+1, CNp) dengan kemiringan (slope) samadengan Ms/Q (Gambar 12).

Jumlah (stage) tahapan operasi yangdiperlukan secara teoritis, dapat dicari dengancara menghitung jumlah garis tangga yangterjadi, yang ditarik antara garis kesetimbangandan garis operasi. Mulai dari titik (Y1 ,C0 )sampai titik (YNp+1, CNp) seperti terlihat padaGambar (12).

Selain itu, untuk memperkirakan jumlahstage (tahap) operasi yang diperlukan, dapatjuga dilakukan dengan cara mencoba-cobabesarnya harga Ms/Q (Ratio karbon aktif denganair baku) atau mencoba-coba letak garis operasi.Untuk proses desorbsi, maka garis operasinyaberada di bawah garis kesetimbangan.

Makin banyak jumlah tahapan (stage)operasi yang digunakan untuk menghasilkanpenurunan konsentrasi dari C0 menjadi CNp yangsama, maka jumlah konsumsi karbon aktifmakin kecil. Pada saat jumlah konsumsi karbonaktif minimum, maka jumlah tahap operasi akanmenjadi tak terhingga. Hal ini dapat dilihat padaGambar 13. Pada kondisi Ms/Q minimum, makagaris operasi akan memotong atau menyinggunggaris kesetimbangan C vs Y, akibatnya jumlahtahap operasi akan menjadi tak terhingga. Olehkarena itu pada prakteknya harga Ms/Q haruslebih besar dari pada harga Ms/Q minimum.

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

104

Gambar 13 : Garis operasi dan ratio jumlahkarbon aktif dengan air baku minimum untukjumlah tahap (stage) tak terhingga.

Penggunaan Persamaan Freundlich

Perhitungan untuk ratio karbon aktif denganair baku (Ms/Q) dengan cara coba-coba (trial anderror) dapat dihilangkan apabila gariskesetimbangan dapat digambarkan secaraaljabar. Sebagai contoh misalnya untuk operasi 2(dua) tahap seperti pada Gambar 14.

Untuk karbon aktif yang masih barudianggap harga Y3 = 0. Neraca massa total untukadsorbate dalam air baku dapat ditulis sebagaiberikut :

Q (C0 – C2 ) = Ms (Y1 - 0) (20)

Dengan menggunakan persamaan (1) keefluenoperasi tahap I didapatkan :

Y1 = k C11/n (21)

Gambar 14 : Operasi adsorpsi dengan aliranberlawanan dua tahap (Treyball, 1980).

Dari persamaan (20) dan persamaan (21) di-dapatkan :

Ms C0 – C2= (22)

Q k C11/n

Garis operasi untuk operasi tahap II sepertiditunjukkan pada Gambar (14), didapatkan dari :

Q (C1 – C2) = Ms (Y2 - 0) = Ms . k C21/n (23)

Eliminasi Ms/Q antara persamaan (22) danpersamaan (23) didapatkan persamaan :

C0 C1 C1- 1 = ( ) 1/n ( - 1 ) (24)

C2 C2 C2

Persamaan (23) dapat digunakan untukmenghitung konsentrasi antara operasi tahap Idan operasi tahap II, C1 dan kebutuhan karbonaktif (Ms/Q) dapat dicari dari persamaan (23).Untuk membantu memecahkan persamaan (24),dapat digunakan grafik pada Gambar 15.

Dari beberapa cara operasi seperti operasisatu tahap (single stage operation), operasidengan aliran silang tahap banyak (Multi stageCross Current) dan operasi dengan aliranberlawanan tahap banyak (Multi stage CounterCurrent), maka untuk jumlah tahap serta hasilyang sama, operasi dengan aliran berlawananmemerlukan jumlah karbon aktif yang lebihsedikit, berarti ditinjau dari pemakaian karbonaktifnya lebih ekonomis dibanding lainnya. Tetapisemakin banyak tahap yang digunakan akanmemerlukan reaktor atau bak kontaktor yanglebih banyak sehingga biaya investasi alatmenjadi lebih besar.

Gambar 15 : Penyelesaian persamaan (24),adsorpsi dengan aliran berlawanan (counter-current) dua tahap (Treyball, 1980).

Di dalam prakteknya pengolahan dengankarbon aktif bubuk digunakan pada saat kondisiair baku yang buruk sehingga sifatnya adalah

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

105

pengolahan dalam keadaan darurat. Prosesnyaumumnya dibubuhkan di dalam bak pencampurbersama-sama dengan bahan koagulan sebelumbak flokulator.

4.3 Contoh Perhitungan

Air baku dengan laju alir 100 lt/detik ( 8640m3/hari) akan diolah menjadi air minum denganmenggunakan karbon aktif bubuk. Kandunganzat organik (COD) dalam air baku 18 mg/lt, akanditurunkan sampai menjadi 8 mg/lt. Berapakahlaju penambahan karbon aktif agar prosesberjalan sesuai dengan yang diharapkan. Darihasil percobaan di laboratorium terhadap karbonaktif yang akan dipakai, didapatkan sebagaiberikut :

Jumlah Karbon AktifBubuk

(mg/100 ml air baku)

Konsentrasi zatorganik (COD) setelah

diberi karbon aktif(mg/l)

0 405 27

10 1915 1420 10

Bandingkan jumlah dosis karbon aktif yangdipakai, untuk proses operasi satu tahap, prosesaliran silang dua tahap dan proses aliranberlawanan dua tahap.

Perhitungan :

Dari data hasil percobaan, dicari hubunganantara jumlah zat organik (COD) yang diadsorp(X) perjumlah karbon aktif yang dipakai (M)dengan konsentrasi zat organik setelah diberikarbon aktif atau pada saat setimbang, (C).

Hasil perhitungannya terlihat pada tabel berikut :

M(mg)

C(mg/l)

X (mg) Y =X/M

Log C LogX/M

0 40 - - - -

5 27 13 0,26 1,43 - 0,59

10 19 2,1 0,21 1,28 - 0,68

15 14 2,6 0,17 1,15 - 0,77

20 10 3,0 0,15 1,0 - 0,82

Plot antara harga-harga log X/M dengan log C,didapatkan suatu garis lurus seperti padaGambar 16.

y = 0,5481x - 1,3809

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

00 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Log C

Log

X/M

Gambar 16 : Grafik hubungan antara Log Cdengan Log X/M.

Berdasarkan persamaan Freundlich :X

Y = = k C1/n (1)M

Xmaka : log = 1/n log C + log k

M

Oleh karena plot antara log C dengan log X/Mmerupakan garis lurus, maka persamaanFreundlich (persamaan 1), berlaku untuk sistemtersebut di atas. Dari grafik plot antara Log Cdengan Log X/M (Gambar 16) denganmenggunakan program Excel didapatkanpersamaan :

y = 0,5481 x – 1,3809

dimana y = Log X/M dan x = Log C.

Jadi slope dari garis hasil plot antara log X/Mdengan log C pada Gambar 16 sama dengan 1/ndan intercept sama dengan log k.

Slope = 1/n = 0,5481 (dibulatkan 0,55) n = 1,82

log k = - 1,3809 k = 0,042

Dari perhitungan tersebut di atas didapatkanpersamaan kesetimbangan adsorpsi yaitu :

XY = = 0,042 C0,55

MAtau :

Y YC = [ ]n = [ ]1,82

K 0,042

C = 320 Y1,82

Grafik hubungan antara C dengan Y dapatdilihat pada Gambar 17.

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

106

Gambar 17 : Grafik hubungan antara C denganY, untuk penyelesaian perhitungan kebutuhankarbon aktif.

4.3.1 Operasi Satu Tahap (Single StageOperation)

Laju alir air baku, Q = 100 lt/detik (8640 m3/hari)

C0 = 18 mg/liter.C1 = 8 mg/liter.

Untuk karbon aktif yang masih baru, Y = 0. Didalam Gambar 17 titik A menunjukkankonsentrasi COD mula-mula dan titik Bmenunjukkan konsentrasi COD setelah adsorpsi.Dalam keadaan Titik B terletak pada gariskesetimbangan C vs Y.

Pada titik B, Y1 = 0,135Jadi,

M ( C0 – C1 )Dosis Karbon aktif = ( ) =

Q ( Y1 – Y0 )

M 18 mg/lt - 8 mg/lt( ) = = 74,1 mg/lt

Q 0.135

atau dapat juga dengan memakai persamaan(10) :

M ( C0 – C1 ) 18 - 8= = = 75,87 mg/lt

Q k C11/n 0,042 (8)0,55

= 75,87 gr/m3

Laju penambahan karbon aktif =

= 8640 m3/hari x 75,87 gr/m3 x 1 kg/1000 gr= 655,5 kg/hari.

4.3.2 Operasi Dengan Aliran Silang Dua(Two-stage Cross Current Operation)

Jumlah total karbon aktif minimum dapatdihitung dengan cara coba-coba (trial and error)pada Gambar17, titik C menunjukkan kondisi airbaku setelah operasi tahap I, ditentukansembarang pada garis kesetimbangan, sehinggadidapatkan garis operasi AC dan DB dan hargaM1 + M2 dihitung dengan memakai persamaan(11) dan (12). Posisi titik C diubah-ubah sampaididapatkan harga M1 + M2 yang paling kecil(minimum). Titik C pada Gambar 17 tersebut,adalah hasil akhir (harga minimum) dengankoordinat (Y1 = 0,174 , C1 = 13) ; Y2 = 0,139(pada titik B).

Dari persamaan (11) :

M1 ( C0 - C1 ) 18 - 13= = = 28,7 mg/lt

Q ( Y1 – Y0 ) 0,174 - 0

Dari persamaan (12) :

M2 ( C1 – C2 ) 13 - 8= = = 36 mg/lt

Q ( Y2 – Y0 ) 0,139 - 0

(M1/Q + M2/Q) Min = (28,7 + 36) mg/lt = 64 mg/lt= (64,7 gr/m3)

Total jumlah karbon aktif yang diperlukan :(M1 + M2) =

= 8640 m3/hari x 64,7 gr/m3 x 1kg/1000 gr= 559 kg

Di samping cara coba-coba di atas, untukmencari jumlah total karbon aktif minimum, dapatdigunakan Gambar 11 sebagai berikut :

C0 = 18 mg/lt. C2 = 8 mg/lt. n = 1,82

C2 8= = 0,44

C0 18

Dari Gambar 11 untuk C2/C0 = 0,44 dan n =1,82; didapatkan :

C1/C0 = 0,65

Jadi, C1 = 0,65 x 18 mg/lt = 11,7 mg/lt

Dari persamaan (13) :

M1 C0 – C1 18 – 11,7= = = 38,8 mg/lt

Q k C11/n 0,042 (11,7)0,55

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

107

Dari persamaan (14) didapatkan :

M2 C1 – C2 11,7 - 8= = = 28 mg/lt

Q k C21/n 0,042(8)0,55

(M1/Q + M2/Q)Min = (38,6 + 28) mg/lt= 66,8 mg/lt = 66,8 gr/m3.

M1+ M2 = 8640 m3/hari x66,8 gr/m3 x1kg/1000 gr= 577,15 kg/Hari

4.3.3 Operasi Dengan Aliran Berlawanan DuaTahap (Two-Stage Counter CurrentOperation)

C0 = 18 mg/lt ; C2 = 8 mg/ltYNp+1 = 0 (untuk karbon aktif yang masih baru)

Garis operasi dicari dengan cara coba-coba (trialand error), sampai didapatkan dua tahap (garistangga) antara garis operasi dengan gariskesetimbangan, seperti terlihat pada Gambar 17.Di dalam Gambar 17 tersebut pada kondidisetelah adsorpsi (Titik E), di dapatkan :

Y1 = 0,193. Np = jumlah tahap.

Untuk proses dua tahap YNp+1 = Y3 = 0 untukkarbon aktif baru.

Dari persamaan (4.11) :

Ms ( C0 – CNp ) 18 - 8= = = 51,8 mg/lt.

Q ( Y1 – YNp+1 ) 0,193

Di samping perhitungan tersebut di atas, hargaMs/Q dapat juga dicari dengan menggunakanGambar 15 dan persamaan (22).

C2/C0 = 8/18 = 0,44 ; n = 1.82

Dari Gambar (4-10) didapatkan harga C2/C1 =0,52

Jadi C1 = 8 / 0,52 = 15,4 mg/lt

Dari persamaan (22) didapatkan :

Ms ( C0- C2) 18 - 8= = = 52,9 mg/l.

Q ( k.C11/n) 0,042(15,4)0,55

Dari kedua cara perhitungan di atas terdapatsedikit perbedaan harga Ms/Q. Dari caraperhitungan pertama didapatkan harga Ms/Q =51,8 mg/l, sedangkan dari cara perhitungan kedua didapatkan harga Ms/Q = 52,9 mg/l. Untukperancangan kebutuhan jumlah karbon aktif yang

dibutuhkan diambil harga hasil perhitungan Ms/Qyang besar (Ms/Q = 52,9 mg/l).

Jumlah kebutuhan karbon aktif (Ms) == 8640 m3/hari x 52,9 gr/m3 x 1 kg/1000 gr= 457 kg/hari

Dari hasil perhitungan di atas, dapatdiketahui bahwa ditinjau dari pemakaian jumlahkarbon aktif yang digunakan, maka denganmemakai proses operasi aliran silang secarabertahap (multi-stage counter current operation),kebutuhan karbon aktifnya paling sedikit (kecil)dibandingkan dengan kebutuhan karbon aktifuntuk proses operasi lainnya.

5. KRITERIA PERENCANAAN PENGOLAH-HAN AIR MINUM DENGAN KARBONAKTIF BUBUK

5.1 Jenis karbon Aktif Yang Digunakan

Jenis karbon aktif yang digunakan harusmemiliki tingkat kualitas tertentu agar dapatmemberikan pengaruh yang baik pada prosespengolahan dan bebas dari zat-zat yang dapatmembahayakan kesehatan.

Karbon aktif mempunyai sifat yang khasuntuk proses adsopsi, dan di pasaran terdapatbermacam-macam merek dagang karbon aktifyang dapat digunakan untuk bermacam-macampenggunaan sesuai dengan spesifikasinya. Olehkarena itu karbon aktif yang akan digunakanuntuk pengolahan air minum harus dipilih melaluisuatu percobaan (experiment) untuk kondisilapangan (actual sample) agar didapatkan hasilyang optimal.

Biasanya, karbon aktif bubuk yangdigunakan untuk pengolahan air minum, yaitukarbon aktif yang cara pembuatan ataupengaktifannya dengan uap air panas (steamactivited method).

5.1 Dosis Karbon Aktif

Dosis atau laju penambahan karbon aktifadalah merupakan faktor yang penting untukproses pengolahan dan besarnya tergantung darijumlah dan kualitas air baku serta sifat darikarbon aktifnya sendiri. Untuk menentukanjumlah karbon aktif yang akan digunakan dapatdilakukan dengan memakai persamaan (rumus)seperti yang telah diuraikan di atas, berdasarkanhasil percobaan laboratorium pada kondisi yangnyata (kondisi lapangan).

Oleh karena itu laju penambahan karbonaktif mungkin akan bervariasi tergantung dari lajualir air baku, kualitas air baku, obyek yang akandihilangkan, dosis karbon aktif dan faktor-faktorlainnya. Selain itu penentuan jumlahpenambahan karbon aktif dapat dilakukan

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

108

dengan cara membandingkan dengan fasilitaslain yang telah ada.

Dalam hal penghilangan bau dan rasadosis karbon aktif biasanya antara 10 - 30 ppm(JWWA, 1977). Beberapa contoh dosis

penambahan karbon aktif bubuk (injection rate)pada beberapa pusat pengolahan air minum diJepang dapat dilihat pada Tabel 3 (JWWA,1977).

Tabel 3 : Pembubuhan karbon aktif bubuk di beberapa instalasi pengolahan air minum di Jepang.

Kota FilterPlant

Tujuan Injection rate(ppm)

Tahun Penyebab

TokyoMetropolis

Asaka Untuk mengatasipencemaran

yang tidak biasa.

40 (max) 1976 Pencemaran senyawa phenol dll.

KawasakiCity

Nagasawa Penghilanganbau

10 -20 1971 Rasa yang tidak biasa disebab-kan karena euthrophikasi

Osaka City Niwakubo Penghilanganbau

5 -15 1972 Sama dg atas

Kyoto City Keage Penghilanganbau

5 -7 1972 Sama dg atas

FukuokaCity

Otogane Penghilanganbau

Sama dg atas

Sumber ; (JWWA, 1977

5.3 Titik dan Cara Pembubuhan KarbonAktif

Titik pembubuhan (Injection Point) harusterletak pada suatu lokasi, sedemikian rupa agarterjadi kontak yang cukup antara karbon aktifdengan air baku serta dihindari kemungkinanadanya pengaruh dari prekhlorinasi atau aspekteknis lainnya.

Pada umumnya karbon aktif diinjeksikanke dalam air baku sebelum proses koagulasisedimentasi dan waktu kontak minimal 20 menit.Agar didapatkan waktu kontak yang cukup lama,biasanya karbon aktif diinjeksikan pada lokasimisalnya, tangki kontak khusus, bak pemisahpasir (grit chamber), tangki penerima ataureceiving well, rapid mixing tank, atau dapat jugadilakukan pada fasilitas intake.

Dilihat dari cara pembubuhan karbon aktifdapat digolongkan menjadi dua macam yaitucara pembubuhan kering dan cara pembubuhanbasah. Pemilihan antara sistem pembubuhankering dan sistem pembubuhan basah,tergantung dari kondisi dan kemudahanpengontrolan. Umumnya sistem pembubuhanbasah lebih banyak dipilih karena tidak terjadidebu dari bubuk karbon aktif.

Dengan cara pembubuhan kering, karbonaktif yang diinjeksikan, jumlahnya diukur dalamkeadaan kering. Karbon aktif bubuk dimasukkanmelalui tangki penerima (receiver), kemudiandialirkan ke tangki penampung (storagechamber). Dari tangki penampung dialirkan keinjektor yang dilengkapi dengan alat ukur. Skema

dari cara pembubuhan kering dapat dilihat padaGambar 18. Untuk sistem pembubuhan basah(wet feeding system), bubuk carbon aktifdiinjeksikan kedalam air baku dalam bentukcampuran dengan air (slurry). Agar didapatkanslurry yang merata dan stabil serta kemudahandalam hal pemompaan, densitas karbon aktifdalam slurry biasanya antara 5 - 10 %. Skemauntuk sistem pembubuhan basah dapat dilihatpada Gambar 19.

Gambar 18 : Skema sistem pembubuhan keringkarbon aktif bubuk.

Untuk tangki slurry harus dibuat dari bahanyang anti karat, biasanya dari baja tahan karatatau dari bahan resin sintetis. Kapasitas tangkiumumnya untuk 12 jam penyimpanan danjumlahnya minimal 2 tangki. Ukuran pipapembubuh (feeding pipe) untuk slurry karbon

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

109

aktif harus ditentukan sedemikian rupa agar tidakterjadi penyumbatan atau pengendapan padapipa. Untuk menghitung diameter pipa pembubuh(feeding pipe) dapat digunakan persamaansebagai berikut (JWWA, 1977) :

Gambar 19 : Skema pembubuhan karbon aktifbubuk sistem basah.

Us2 D Us ρm ρs - ρL= 0,741 [ ] 0,775 [ ] (25)

g d μ ρL

di mana :Us = laju alir minimum yang diperlukan

(cm/det)g = kecepatan gravitasi (cm/det2)D = diameter pipa (cm)d = diameter partikel karbon aktif (cm)μ = viskositas air (gram/cm det)ρm = density slurry (gram/cm3)ρs = density karbon aktif (gram/cm3)ρL = density air (gram/cm3)

Bahan pipa harus dipilih agar tahan korosidan tahan terhadap abrasi oleh partikel karbonaktif. Pipa yang umum dipakai adalah pipa PVCkarena harganya relatif murah dan kuat.

5.4 Ruang untuk Peralatan Pembubuhan(Room for Injection Equipment)

Ruangan untuk peralatan pembubuhan(injeksi) karbon aktif harus dekat dengan titikpembubuhan dan harus tahan gempa,mempunyai ventilasi yang baik serta dihindaridari bahaya kebakaran. Disamping itu harusdilengkapi juga dengan alat pengumpul debu(Dust Collection).

Untuk luas lantai harus direncanakan agarterdapat ruang yang cukup untuk pemeliharaandan perbaikan. Salah satu contoh ruangpembubuhan karbon aktif serta bahan koagulandapat dilihat pada Gambar 20.

V.5 Bak Kontaktor Karbon Aktif

Bak kontaktor karbon aktif harusmemenuhi syarat untuk proses pencampuran

dan pengkontakan yang efektif dan kapasitasbak harus cukup untuk waktu kontak minimal 20menit. Konstruksi bak kontaktor harus kuat dantahan gempa, biasanya dibuar dari betonbertulang (reinforced concrete) atau dari bajaserta dilengkapi dengan peralatan pengadukanagar terjadi percampuran (mixing) yang cukup.Disamping itu perlu juga dilengkapi denganperalatan untuk pencucian dan pengetapan(draining) serta peralatan untuk keperluanperbaikan. Untuk jumlah bak kontaktor (contactbasin), disarankan minimal dua bak. Salah satucontoh bak kontaktor karbon aktif bubuk untukpengolahan air minum dapat dilihat sepertiGambar 21.

Gambar 20 : Ruang pembubuhan bahan kimiakoagulan dan karbon aktif untuk pengolahan airminum.

Gambar 21: Bak kontaktor karbon aktif bubukuntuk pengolahan air minum.

5.6 Fasilitas Penyimpanan Karbon Aktif(Storage Facilities)

Karbon aktif bubuk biasanya diangkut dandisimpan dalam kantong dengan ukuran 10 - 50kg atau kantong (kontainer) ukuran 100 - 500 kg.Untuk cheking jumlah karbon aktif, makadiperlukan peralatan timbangan yang sesuaidengan jenis transportasi yang digunakan sertaukuran kontainer yang dipakai. Untuk ukurankontainer yang kecil cukup dengan timbanganbiasa, tetapi untuk ukuran kontainer yang besarbiasanya digunakan track scale.

Nusa Idaman said : Pengolahan Air Minum Dengan Karbon Aktif Bubuk JAI Vol.3, No.2 2007

110

Kapasitas penyimpanan (gudang) harusdisesuaikan dengan jumlah kebutuhannya danjuga disesuaikan dengan waktu yang diperlukanuntuk pemesanan. Jika karbon aktifnyamerupakan produksi lokal, waktu pengirimanbiasanya lebih cepat bila dibandingkan denganeksport. Oleh karena itu ditentukan denganpertimbangan yang sebaik-baiknya.

Bangunan gudang harus tahan terhadap apidan bebas dari bahaya kebakaran, dan fasilitaspembangkit tenaga harus aman daribahan-bahan yang mudah meledak.

6. PENUTUP

Dari uraian tentang prinsip dasarpengolahan dengan karbon aktif bubuk, sifat-sifatkarbon aktif, proses operasi dan juga tentangkriteria perencanaan seperti tersebut di atas,maka sitem pengolahan air minum dengankarbon aktif bubuk sangat sesuai untuk dipakaipada saat kondisi darurat misalnya pada saatterjadi penurunan kualitas air baku secaratiba-tiba atau dipakai untuk jangka waktu pendekatau periode tertentu misalnya pada musimkemarau dimana kualitas air baku memjadimenjadi buruk. Hal ini disebabkan karena carapengolahannya dapat dilakukan denganmemakai fasilitas peralatan yang telah adadengan sedikit modifikasi tanpa harusmembangun peralatan khusus yang baru, danjuga karena karbon aktif bubuk yang telahdiinjeksikan kedalam air baku akan terpisah ataukeluar bersama-sama dengan kotoran-kotoranyang lain misalnya lumpur berupa sludgeberwarana hitam sehingga regenerasi karbonaktif sulit dilakukan.

Oleh sebab itu jika untuk penggunaanuntuk jangka waktu yang panjang, pengolahandengan karbon aktif bubuk kurang sesuai karenaakan memerlukan biaya untuk karbon aktif yangbesar karena karbon aktifnya hanya satu kalipakai dan sulit untuk diregenerasi.

Ditinjau dari cara pengkontakan dengan airbakunya, ada beberapa cara operasi yaitu :operasi satu tahap (single stage operation),operasi dengan aliran berlawanan tahap banyak(multi stage crosscurrent operation) dan operasidengan aliran berlawanan tahap banyak (multistage countercurrent operation). Dari ketiga caraoperasi tersebut, yang paling ekonomis yaitudalam arti pemakaian karbon aktif yang palingsedikit adalah operasi dengan aliran berlawanantahap banyak (multi stage countercurrentoperation).

Secara keseluruhan proses pengolahan airminum dengan karbon aktif bubuk dipengaruhioleh faktor-faktor antara lain :

Kualitas air baku maupun kualitas karbonaktifnya, dalam hal ini tergatung dari macamzat yang akan diadsorp oleh karbon aktifnya.

Dosis pembubuhan karbon aktif. Waktu kontak dan juga cara operasi yang

digunakan. Disamping itu dipengaruhi juga oleh

faktor-faktor teknis lainnya, misalnya tingkatkemerataan pencampuran, bentuk geometrireaktor.

DAFTAR PUSTAKA

Suidou Shisetsu Sekkei Shishin (DesignCriteria for Waterworks Facilities), JapanWater Works Association (JWWA, 1977).

Fair, G.M., Geyer, J.C., and Okun, D.A.,Element Of Water And Wastewater Disposal.Second Edition John Weley and Sons, NewYork, 1971.

Maron, S.H., and Prutton, C.F., Principles OfPhysical Chemistry, McMillan Company.London, 1965.

Naitoh, S., and Fujita, K., Jousuidou KougakuEnshuu. Gakkensha, Tokyo, 1985.

Treyball, R.E., Mass Transfer Operations,Third Edition. McGraw Hill Kogakusha, 1980.