Definisi :

· Temperatur/Suhu

Derajat kalorisasi/panas pada suatu media yang dinyatakan dalam skala oKelvin. (~ Celcius, Reamur, Fahrenheit, dsb.).

· Kekeruhan

Ukuran yang menggunakan efek cahaya sebagai dasar untuk mengukur keadaan air baku dengan skala NTU (nephelo metrix turbidity unit) atau JTU (jackson turbidity unit) atau FTU (formazin turbidity unit), Kekeruhan ini disebabkan oleh adanya benda tercampur atau benda koloid di dalam air yang dapat menghamburkan sinar dengan panjang gelombang (l) yang tertentu akibat dari efek Tyndal.

· Klarifikasi

Proses penghilangan sebagian besar padatan yang terkandung dalam air dengan pengendapan/sedimentasi secara gravitasi dalam waktu tertentu dan pengapungan/flotasi partikel berdensitas ringan.

· Prinsip klarifikasi

Dengan area penampang melintang, kecepatan aliran dirancang sangat rendah, menimbulkan kondisi tanpa gerak. Oleh karena pengaruh gaya gravitasi, partikel dengan densitas (massa jenis) s lebih besar dari densitas cairan di sekelilingnya akan bergerak kebawah (mengendap) sedangkan partikel dengan densitas yang lebih kecil akan bergerak keatas (flotasi). Dengan pengertian ini air baku akan tertahan baik pada lapisan busa di permukaan atau pada lapisan endapan pada dasar tangki/bak, pada akhirnya air yang meninggalkan tangki/bak ini berada dalam kondisi jernih. Partikel akan dipercepat sampai gaya geser cairan sama dengan gaya berat partikel, setelah itu kecepatan vertikal partikel akan tetap konstan.

Fi = ( ρs ρw ) g V

dimana :

ρs : kerapatan massa (densitas) partikel

ρw :kerapatan massa (densitas) air

g : gaya gravitasi (9,81 m/dt2)

V : volume partikel

Permasalahan :

Pada saat cuaca terik (siang hari) kekeruhan clarifier sering mengalami kenaikan dibanding pada kondisi normal atau hujan. Kenaikan kekeruhan ini ditandai dengan naiknya flok – flok ke ataa permukaan bak sedimentasi.

Tinjauan Masalah:

Secara hipotesis teori literatur, penyebab fenomena diatas dapat diuraikan sesuai tiga aspek (Biofisikokimia), yaitu :

· Aspek Biologi :

Pada cuaca terik, air mengalami penyinaran oleh ultraviolet. Sinar ini bersifat menembus media dan membawa kalor akan tetapi dapat dipantulkan. Intensitas paling besar terjadi pada siang hari dimana sinar matahari sebagai sumber utama. Berbeda dengan sinar infra merah yang hanya bersifat menembus dan tidak membawa kalor dan intensitas paling besar terjadinya pada malam hari. Ultraviolet sangat penting dalam proses oksidasi biologis pada mikroorganisme dalam air. Untuk melakukan proses kegiatan tersebut mikroorganisme terutama yang bersifat fotolitotrof akan menuju kearah datangnya sinar tersebut untuk mengolah makanan agar sistem metabolisme kerja anzim pada sel untuk berkembang biak dapat berjalan lancar.

Sebagai sumber makanan terutama kebutuhan zat organik dalam proses tersebut maka digunakanlah flok sebagai hasil penggumpalan kolloida dari kekeruhan. Secara simultan dengan terjadinya oksidasi biologis, bakteri seperti golongan nitrat (nitrisomonas sp.), bakteri besi (Crenothrix dan Sphaerotilus), bakteri belerang (Chromatium dan Thiobacillus) dan mikroalgae akan membawa flok (sumber makanan organik = sumber kebutuhan karbonitrogen) untuk memaksimalkan oksidasi biologis sehingga umumnya pada cuaca cerah flok – flok akan naik ke atas permukaan.

· Aspek kimia :

Flok yang merupakan gabungan partikel – partikel koloida yang merupakan susunan dari atom – atom suatu makromolekul. Adisi kalor pada medium akan beriterferensi pada muatan – muatan atom sehingga akan mengalami eksitasi. Eksitasi ini terjadi karena gaya elektromagnetik dari inti atom dengan elektron mengalami perenggangan sehingga electron terluar terlempar keluar lintasan orbital sebagai akibat dari pemuaian/kenaikan suhu. Keluarnya electron dalam susunan konfigurasi akan menyebabkan massa atom relative berkurang sehingga densitas dan berat menjadi ringan yang menyebabkan flok akan naik kepermukaan.

Elektron berada dalam lintasan (pita – pita) tenaga tertentu yang dipisahkan oleh lintasan terlarang. Lintasan tenaga tertinggi dimana electron biasanya berada adalah pita valensi. Perpindahan tenaga dari foton atau partikel bermuatan kesuatu electron valensi menyebabkan naiknya electron dari pita valensi melalui pita terlarang kedalam pita eksiton atau pita konduksi. Kekosongan yang ditinggalkan electron disebut sebagai lubang, analog seperti ion positif pada sistem gas. Kenaikan sebuah electron ke pita konduksi diketahui sebagai ionisasi dan pasangan electron lubang dapat dibandingkan dengan pasangan ion negative – positif didalam gas. Elektron dan lubang bebas bergerak dan dengan adanya potensial listrik akan ditarik secara berlawanan, sehingga memberikan konstribusi konduksi listrik didalam bahan.

Dalam hal electron masih terikat pada lubang oleh tenaga elektrik, electron tidak disalurkan pada konduksi. Ketidak sempurnaan atau murnian atom – atom didalam struktur kristal, yang menyebabkan electron terjebak dan terikat didalam pita terlarang.

Pada kembalinya electron kepita valensi, perbedaan tenaga dipancarkan sebagai fluoresens, biasanya foton atau cahaya tampak. Tenaga harus disediakan pertama kali oleh electron untuk melepaskan dari jebakan, untuk kembali ke pita eksiton dan kemudian ke pita valensi. Tenaga untuk membebaskan electron karena adanya kenaikan suhu yang menimbulkan pancaran cahaya sebagai hasil dari proses termoluminisen. Cahaya dari sinar ultraviolet dalam morfem cosmik yang dideskripsikan dalam ”mejikuhibiniu ” (sinar tampak/foton). Foton ini akan mengisi ruang/lubang kosong pada susunan konfigurasi elektron sesuai panjang gelombang partikel tersebut yang sehingga menimbulkan warna yang khas (warna ini merupakan karakter visual dari masing – masing air misalnya, hijau, biru, coklat, merah, dsb.)

· Aspek Fisika :

Secara fisika, bagian Hidrokarbon pada molekul organik berperilaku sebagai bahan hidrofobik dan cenderung ditolak oleh fase air dan menggumpal dipermukaan. Konsentrasi badan cair sangat berbeda dari konsentrasi permukaan. Perbedaan ini mengakibatkan afinitas tegangan permukaan menjadi berubah. Molekul – molekul mengalami gaya – gaya yang besarnya tidak sama yaitu pada kerapatan gas rendah, molekul – molekul permukaan tertarik kesamping dan kearah badan zat cair, tetapi dengan gaya tarik lebih lemah. Jadi lapisan permukaan mengalami tegangan dan cenderung mengerut membentuk ukuran terkecil yang sepadan dengan massa bahan, gaya menahan wadah, dan gaya – gaya dari luar, misalnya gravitasi, Afinitas temperatur pada fluida yang menimbulkan friksi antara dasar bak yang cenderung mempunyai suhu yang lebih rendah (dingin) dengan yang ada di atas permukaan fluida yang cenderung temperaturnya lebih tinggi (panas). Friksi ini akan mengakibatkan gaya tarik menarik antara fluida dibawah dan diatas permukaan sehingga timbul gaya kinetik partikel fluida sehingga membawa flok secara konveksi keatas permukaan.

Alternatif Solusi :

· Pengaturan debit fluida

Distribusi debit fluida yang optimum akan mempercepat terbentuknya aliran fluida yang laminer sehingga akan mengurangi laju kenaikan flok ke atas permukaan. Aliran yang turbulen akan meningkatkan friksi fluida sehingga memecah kembali ikatan flok membentuk flok dengan densitas yang lebih ringan sehingga mempercepat kenaikan flok keatas permukaan fluida. Kecepatan partikel-partikel tersuspensi untuk turun akan lebih tinggi dengan waktu pengendapan yang lebih singkat jika partikel tersuspensi lebih besar dan densitas lebih besar dari cairan.

· Penambahan dosis koagulan/flokulan atau adisi bahan penunjang lainnya.

Ukuran partikel dapat diperbesar dengan proses koagulasi/flokulasi. Hal ini akan mempercepat gradien partikel untuk kontak satu dengan lainnya, sehingga dapat melekat/ bergabung membentuk partikel yang lebih besar (seperti dijelaskan pada koagulasi-flokulasi). Untuk memperbesar densitas partikel dapat dilakukan pula dengan penambahan zat pemberat seperti tanah liat, bentonit, bubuk batu, dll. ke dalam air baku. Sedangkan proses flotasi dapat ditingkatkan dengan menambahkan gelembung-gelembung udara, gas klor ke dalam air dari dasar bak/tanki.

· Peminimalan afinitas fluida untuk kontak dengan sumber kalor (sinar matahari).

Walaupaun hal ini dapat mengurangi kenaikan flok akibat pengaruh cuaca (temperatur) secara fisikokimia akan tetapi pada aspek biologi masih perlu mendapat tinjauan yang lebih karena yang dibutuhkan mikroorganisme adalah sinar ultraviolet terjadi pada oragnisme fotolitrotof sedangkan diketahui bahwa banyak mikroba yang berkembang biak tanpa menggunakan sinar ultraviolet terutama organisme kemolitrotof dsb. Umumnya pengaruh algae/ganggang atau moss/lumut masih sering ditemui.

Referensi : Diolah dari berbagai sumber.

Oleh : Arifin

About these ads