Hamzani, S (2019) Rancangan Proses Koagulasi Model Pipa Melingkar pada Pengolahan Air. [Edisi Khusus]. Buletin Profesi Insinyur 2(3): 108-115

## Rancangan Proses Koagulasi Model Pipa Melingkar pada Pengolahan Air
Proses  koagulasi  disebut  juga  sebagai  kondisi pengadukan  cepat  untuk  menyebarkan  bahan  kimia seperti  tawas  dan  kapur  yang  akan  mengikatkan partikel koloid dalam air, sehingga terbentuk flok dan mudah mengendap. Penggunaan pipa fleksibel selang plastik  yang  dibuat  melingkar  disebut  pipa circular digunakan  sebagai  alternatif.  Intensitas  atau  gradien kecepatan  (G)  dan  waktu  pengadukan  (td  =  V/Q) sangat  diperlukan  dalam  rancangan  ini.  Kriteria desain  yang  lebih  penting  adalah  jumlah  tumbukan antara  10 4 –10 5 dan  tidak  stagnan  (Gtd).  Hasil perhitungan  rancangan  proses  koagulasi  model  pipa melingkar  dengan  debit  pengolahan  air  (Q)  0,0005 m 3 /detik, waktu kontak (td) 20 detik, Gtd 10 4 , G teoritis 500 detik -1 , diameter selang (Ds) 1” (0,032 m), diameter lingkar  selang  (Dc)  0,3  m  diperoleh  hasil  sebagai berikut:  panjang  selang  yang  diperlukan  (Ls)  12,4  m, kecepatan  aliran  (Va)  0,62  m/detik,  angka  Reynold (NRe)  23528  (sesuai  kriteria:  >4000  turbulen),  jumlah selang melingkar 14 buah, G hitung 506 detik -1 (sesuai kriteria:  100-1000  detik -1 ).  Rancangan  ini  dapat diterapkan  pada  proses  flokulasi  dan  menghemat tempat.
Kata kunci : koagulasi, pipa melingkar, pengolahan air
DIpresentasikan: 30 Agustus 2019 Direvisi: 14 September 2019 Diterima: 2 Oktober 2019 Dipublikasikan online: 5 Oktober 2019

## Sulaiman Hamzani
Politeknik  Kesehatan  Kemenkes  Banjarmasin  Jurusan Kesehatan  Lingkungan  dengan  bidang  keahlian  rekayasa pengolahan air dan limbah cair

##  shamzenviro@gmail.com

## Pendahuluan
Koagulasi  sebagai  pengadukan  cepat  merupakan  proses terjadinya  tumbukan  atau  destabilisasi  muatan  koloid tersuspensi  dengan  bahan  koagulan  membentuk  flok-flok halus hingga dapat diendapkan. Selain itu kekeruhan, pH air, dan  dosis  koagulan  akan  berpengaruh  terhadap  koagulasi (Rachmawati dkk., 2009). Tujuan pengadukan cepat adalah untuk mempercepat penyebaran bahan koagulan terhadap air yang diolah, dimana proses hidrolis dalam hitungan detik dan  terjadi  adsorpsi  partikel  koloid.  Proses  penggumpalan flok tergantung dari waktu dan proses pengadukan dalam air olahan. Kecepatan aliran untuk pengolahan berkisar antara 0,45-0,9 m/detik (Joko, 2010).
Pengadukan  hidrolis  memanfaatkan  gerakan  air sebagai  energi  pengaduk  seperti  energi  gesek  media butiran,  energi  jatuhan  atau  ada  lompatan  hidrolis dalam aliran (Masduqi dan Slamet, 2002). Aliran dalam pipa  dipengaruhi  oleh  viskositas,  kecepatan  aliran, panjang  dan  diameter  pipa,  serta  belokan  pipa (Rachmat,  2011).  Aliran  yang  mengalir  dalam  pipa terjadi dengan kecepatan yang tidak sama dan distribusi aliran  turbulen  tergantung  angka  NRe,    memerlukan intensitas atau gradien kecepatan (G), lama pengadukan (td = V/Q), banyaknya tumbukan imajiner 10 4 -10 5 (Gtd)  dan  tidak  ada  zona  stagnan.  Jenis pengadukan  cepat  hidrolis  yang  digunakan  berupa turbulent pipe  flow  mixer adalah  proses  pencampuran yang  terjadi  di  dalam  saluran pipa  tertutup  dengan
waktu pengadukan optimum sebesar 1 menit (Hamzani, 2013).

## Metode
Bahan  yang  digunakan  untuk  rancangan  proses  koagulasi berupa  selang  plastik  fleksibel  berukuran  1”  (diameter 0,032m).  Perhitungan  rancangan  pada  pengolahan  air diperlukan  data  pendukung   berupa  tingkat  kebutuhan air pengguna atau menyesuaikan debit mesin pompa yang ada, maka  ditetapkan  (Q)  sebesar  0,0005m 3 /detik  sesuai perhitungan  Q  mesin  pompa.  Rumus  perhitungan  sesuai kriteria desain dan keterangan simbol pada rumus diuraikan sebagai berikut (Hamzani, 2013):
Q =  debit aliran (m 3 /detik)
Td =  V/Q, waktu kontak (detik) Gtd  =  10 4 –10 5 , banyaknya jumlah tumbukan
G =  100–1000 detik -1 , gradien kecepatan (detik -1 ) V =  Q.td, volume air (m 3 )
Ds =  diameter selang  (m)
Dc =  diameter lingkar selang (m) r =  jari-jari selang (m)
Ls =  panjang selang (m)
Va =  kecepatan aliran (m/detik)
NRe  =  bilangan Reynold ƒ =  faktor gesekan
 =  / µ, viskositas kinematik (m 2 /detik) P =  daya yang diberikan  (kg m 2 /detik 3 ), (J/detik) µ =  viskositas absolut zat cair (kg/m/detik)
 =  total daya per satuan massa cairan

=  massa jenis air (kg/m 3 ) g =  percepatan gaya gravitasi (9,8 m/detik 2 ) h f =  kehilangan tekanan yang terjadi (m)

## Hasil Perhitungan
Hasil  perhitungan  rancangan  proses  koagulasi  model pipa melingkar diuraikan sebagai berikut: 1. Debit air olahan (Q) = 0,0005 m 3 /detik
2. Waktu kontak (td) = 20 detik (kriteria: 20-60 detik)
3. Banyaknya tumbukan (Gtd) = 10.000 (kriteria: 10.000– 100.000)
4. Gradien Kecepatan (G) teoritis = . = 500 detik -1
(kriteria: 100–1000 detik -1 )
5. Volume air (V) = Q x td = 0,0005 x 20 = 0,01 m 3 6. Diameter selang 1” (Ds) = 0,032 m
7. Diameter lingkar selang (D c ) = 0,3 m
8. Jari-jari selang 1” (r) = 0,016 m
9. Panjang selang (Ls) = = , ,    ( , ) =  12,4 m 10. Kecepatan aliran (V a ) =    = . = , ,!  " (#,#  ) $ =
0,62 m/detik
11. Angka Reynold (NRe) = %&. ' = , , (, )* =  23528
(kriteria: aliran turbulen >4000)
12. Faktor Gesekan (ƒ) = = +, #,-. %& % / , 0 = #,-. , , , 0 = 0,019
13. Headloss (H f ) Mayor = ∆2 =    . 3 4 5 . 6& % = 0,019 : ; ( , ) <,( = : , , = 0,15 m
14. Keliling Lingkar Selang =  .D c = 3,14 x 0,3 = 0,9 m
15. Jumlah Selang Melingkar = >'?@'?5 A B'?5 C B B ?5 6 ?5 '  A B'?5
=
, ,< = 13,8  14 bh 16. Koefisien Elbow 90 0 (K) = 0,25 kriteria: 0,15-0,25
 long radius ( flanged ) 17. (K) Total = (K) x elbow lingkar selang x selang melingkar = 0,25 x 4 x 14 = 14
18. Headloss (H f ) Minor = D . 3 4 5 = 14 : ; ( , ) <,( = = 0,27 m
19. Headloss (H) Total = (H f ) Mayor + (H f ) Minor
= 0,15+0,27 = 0,42m
20. G hitung = ; E.F.5. G. = / =  ; ,    <<    <,(    , ( ,( ) )    , = / = 506 detik -1  500 detik -1
Koagulasi  adalah  proses  fisika-kimia,  dimana diperlukan  energi  dan  waktu  agar  proses  dapat berlangsung. Hasil perhitungan rancangan menunjukkan  bahwa  untuk  waktu  kontak  (td)  pada proses  koagulasi  model  pipa  melingkar  dikondisikan selama  20  detik  sesuai  kriteria  desain  20-60  detik. Sedangkan  banyaknya  tumbukan  (Gtd)  dikondisikan sebesar  10.000  sesuai  kriteria  desain  10 4 –  10 5 menghasilkan  G teoritis = 10.000/20 detik = 500 detik -1 setara G hitung    506 detik -1 memenuhi kriteria desain 100-1000 detik -1 . Pada  pengadukan  cepat  harus  terjadi  aliran  yang turbulen  (destabilisasi)  dengan  kecepatan  yang  tidak sama  dan  distribusi  tidak  normal.  Berdasarkan  hasil perhitungan  diperoleh  angka  Reynold  (NRe)  sebesar 23528  memenuhi  kriteria  aliran  turbulen  >  4000. Rancangan  proses  koagulasi  model  pipa  melingkar dapat dilihat pada Gambar 1 dan 2.
Gambar 1. Sketsa Proses Koagulasi Model Pipa Melingkar (Hamzani, 2013)
Gambar 2. Foto Proses Koagulasi Model Pipa Melingkar (Hamzani, 2013)

## Kesimpulan
Dari  hasil  perhitungan  diperoleh  data  sebagai  berikut: panjang  selang  yang  diperlukan  (Ls)  12,4  meter, kecepatan aliran (Va) 0,62 meter/detik, angka Reynold (NRe)  23528  (sesuai  kriteria:  >  4000  turbulen),  jumlah selang  melingkar  14 buah, G hitung  506 detik -1 (sesuai kriteria:  100-1000  detik -1 ).  Rancangan  ini  dapat diterapkan pada flokulasi dan menghemat tempat.

## Ucapan Terimakasih
Ucapan  terimakasih  kepada  Politeknik  Kesehatan Kemenkes Banjarmasin yang telah membiayai penelitian ini.

## Referensi
Rachmawati,  S.W.,  Iswanto,  B.,  dan  Winarni  (2009),
“Pengaruh  pH  pada  Proses  Koagulasi  dengan Koagulan  Aluminium  Sulfat  dan  Ferri  Klorida”, Jurnal Teknologi Lingkungan , Vol. 5, No. 2, hal. 40- 45.
Joko, T. (2010), Unit Produksi dalam Sistem Penyediaan Air Minum, Perbit Graha Ilmu, Yogyakarta. Masduqi,  A.  dan  Slamet,  A.  (2002), Buku  Ajar  Satuan Operasi, Jurusan  Teknik  Lingkungan,  FTSP-ITS, Surabaya.
Rachmat,  F. (2011), Efek Panjang  Pipa Terhadap  Aliran Berkembang  Penuh  Untuk  Air  Tawar  dan  Larutan Biopolimer  Cairan  Beras  Hasil  Fermentasi, Tesis Teknik Mesin, Universitas Indonesia, Depok.