A. Pendahuluan
Untuk meningkatkan kualitas air bersih bagi masyarakat, PDAM di berbagai daerah di Jawa Tengah menggunakan berbagai sumber air baku, mulai dari air sungai, waduk, dan mata air, hingga air sumur bawah tanah. Sumber air bawah tanah dipilih terutama di lokasi yang jauh dari sungai besar atau di mana waduk belum tersedia.
Namun, sumber air baku sumur bawah tanah seringkali mengandung konsentrasi besi (Fe) dan mangan (Mn) yang tinggi. Kandungan ini bervariasi antar lokasi, tergantung pada komposisi tanah dan batuan di sekitar aliran bawah tanah.
Air sumur bawah tanah biasanya terlihat jernih dan tidak berwarna saat pertama kali diambil, meskipun sering berbau karat. Hal ini karena besi dan mangan masih terlarut. Namun, setelah beberapa menit kontak dengan udara, air berubah menjadi kuning keruh hingga coklat kemerahan karena oksidasi.
Peningkatan oksigen terlarut mengubah besi ($Fe^{2+}$ menjadi $Fe^{3+}$) dan mangan ($Mn^{2+}$ menjadi $Mn^{4+}$), sehingga air berubah warna dan memerlukan pengolahan lebih lanjut untuk memenuhi standar kesehatan dan kebersihan.
Metode konvensional, seperti aerasi dan sedimentasi dengan koagulan-flokulan, semakin dianggap kurang efisien. Selain memerlukan investasi, biaya bahan kimia, energi, dan pemeliharaan yang tinggi, metode ini tidak optimal untuk air baku dengan kadar mangan yang tinggi.
Sejak 2007, PDAM telah beralih ke teknologi filter media DMI65 di beberapa lokasi di Jawa Tengah, yang merupakan solusi yang lebih efisien dan menghasilkan kualitas air yang lebih stabil.
B. Data Teknis
Filter media DMI65 adalah pasir media khusus yang mempercepat reaksi oksidasi besi (Fe), mangan (Mn), arsen (As), aluminium (Al), dan hidrogen sulfida ($H_2S$) dalam air.
Gambar 1. Pasir Media DMI65
Media ini memiliki karakteristik unggul:
- Dapat menghilangkan besi hingga > 20 ppm
- Operasi mudah tanpa memerlukan area yang luas
- Menghemat biaya listrik dan tenaga kerja karena tidak memerlukan energi tinggi
- Umur media dapat mencapai 8 tahun atau lebih dengan perawatan yang baik
- Tidak memerlukan bahan kimia regenerasi seperti $KMnO_4$, sebagaimana disyaratkan oleh media filter lain
Tabel 1. Spesifikasi Teknis Media DMI65
| Sifat Fisik | |
| Warna | Coklat hingga hitam |
| Kepadatan Curah | 92 lbs/ft³ |
| Berat Jenis | 2.7 |
| Ukuran Efektif | 0.38 mm |
| Koefisien Keseragaman | < 1.8 |
| Ukuran Mesh | 20 – 45 |
| Atrisi Tahunan | 1 – 5% |
Tabel 2. Spesifikasi Kondisi Operasi
| Kondisi Operasi | |
| Rentang pH | 5.8 – 8.6 |
| Suhu Air Maks. | 113°F (45°C) |
| Kedalaman Bed Minimum | 24 inci |
| Freeboard | minimal 50% |
| Laju Aliran Layanan | 2 – 12 gpm/ft² |
| Laju Aliran Backwash | 10 – 20 gpm/ft² |
| Ekspansi Bed Backwash | 15% – 50% |
Grafik 1. Penurunan Tekanan Layanan
Grafik 2. Ekspansi Bed Backwash
Tabel 3. Kualitas Air Hasil Pengolahan Filter Media DMI65
| Kap (m³/jam) | Mn (ppm) | Fe (ppm) | Warna (PtCo) | Tahun instalasi | ||||||
| Inlet | Outlet | Batasan | Inlet | Outlet | Batasan | Inlet | Outlet | Batasan | ||
| 36.0 | 0.180 | 0.000 | ≤ 0.4 | 0.27 | 0.01 | ≤ 0.3 | 26.00 | 0.01 | ≤ 5 | 2015 |
| 18.0 | 0.000 | 0.000 | ≤ 0.4 | 1.00 | 0.01 | ≤ 0.3 | 23.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2007 & 2009 |
| 93.6 | 0.500 | 0.000 | ≤ 0.4 | 0.58 | 0.01 | ≤ 0.3 | 21.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2015 & 2016 |
| 40.0 | 0.125 | 0.010 | ≤ 0.4 | 2.23 | 0.09 | ≤ 0.3 | 27.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2008 |
| 90.0 | 0.572 | 0.040 | ≤ 0.4 | 1.00 | 0.04 | ≤ 0.3 | 25.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2008 |
| 28.8 | 0.906 | 0.040 | ≤ 0.4 | 1.92 | 0.05 | ≤ 0.3 | 25.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2008 |
| 18.0 | 0.365 | 0.000 | ≤ 0.4 | 2.42 | 0.02 | ≤ 0.3 | 26.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2009 |
| 25.2 | 0.566 | 0.010 | ≤ 0.4 | 1.96 | 0.01 | ≤ 0.3 | 30.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2010 |
| 54 | 2.450 | 0.009 | ≤ 0.4 | 4.34 | 0.01 | ≤ 0.3 | 30.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2009 |
| 20 | 1.284 | 0.030 | ≤ 0.4 | 1.95 | 0.05 | ≤ 0.3 | 40.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2010 |
| 20 | 1.275 | 0.030 | ≤ 0.4 | 2.00 | 0.05 | ≤ 0.3 | 35.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2011 |
| 28.8 | 1.560 | 0.010 | ≤ 0.4 | 1.75 | 0.04 | ≤ 0.3 | 28.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2009 |
| 28.8 | 1.154 | 0.010 | ≤ 0.4 | 1.25 | 0.06 | ≤ 0.3 | 45.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2009 |
| 54 | 1.560 | 0.020 | ≤ 0.4 | 1.75 | 0.05 | ≤ 0.3 | 38.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2012 |
Hasil proses pengolahan air menggunakan Filter Media DMI65 pada Sistem Instalasi Pengolahan Air Baku PDAM dapat mengurangi ≥ 98% nilai parameter Besi (Fe) dan Mangan (Mn) yang terkandung dalam air.
Gambar 2. Sertifikat Validasi NSF/ANSI
Tabel 4. Hasil implementasi filter media DMI65 meliputi kapasitas debit, kecepatan linier operasi, dan kondisi air baku.
| Aplikasi | Kap (m³/j) | Mn (ppm) | Fe (ppm) | LV (m/j) | ||
| Inlet | Outlet | Inlet | Outlet | |||
| Air Minum | 36.0 | 0.180 | 0.000 | 0.27 | 0.01 | 16 |
| Air Kota | 18.0 | 0.000 | 0.000 | 1.00 | 0.01 | 10 |
| Air Kota | 93.6 | 0.500 | 0.000 | 0.58 | 0.01 | 15 |
| Air Industri | 40.0 | 0.125 | 0.010 | 2.23 | 0.09 | 13 |
| Air Minum | 90.0 | 0.572 | 0.040 | 1.00 | 0.04 | 10 |
| Air Minum | 28.8 | 0.906 | 0.040 | 1.92 | 0.05 | 5 |
| Air Minum | 18.0 | 0.365 | 0.000 | 2.42 | 0.02 | 7 |
| Air Minum | 25.2 | 0.566 | 0.010 | 1.96 | 0.01 | 7 |
Implementasi filter media DMI65 di Instalasi Pengolahan Air Minum PDAM Jawa Tengah menggunakan operasi filter kecepatan linier yang bervariasi dari 7 m/jam hingga 16 m/jam mengikuti nilai parameter Besi (Fe) dan Mangan (Mn) yang terkandung dalam sumber air baku.
C. Mekanisme Filter Media DMI65
Filter media DMI65 bekerja berdasarkan prinsip reaksi reduksi dan oksidasi (redoks) simultan, di mana reaksi reduksi tidak mungkin terjadi tanpa reaksi oksidasi. Media ini bertindak sebagai katalis yang “membantu” reaksi kimia terjadi tanpa mengalami perubahan permanen pada strukturnya.
Untuk mengoptimalkan proses oksidasi ion besi (Fe) dan mangan (Mn) yang terlarut dalam air, media DMI65 dirancang untuk beroperasi dengan oksidan seperti klorin. Oksidan ini berfungsi untuk menghilangkan elektron dari ion besi dan mangan, sehingga mengubah keduanya menjadi bentuk yang lebih mudah disaring oleh media. Agar proses oksidasi berjalan sempurna, kandungan klorin bebas dalam air keluaran filter perlu dijaga antara 0,1 hingga 0,3 ppm.
Berbagai jenis oksidan dapat digunakan dalam proses ini, seperti:
- Natrium Hipoklorit (NaOCl)
- Kaporit
- Gas Klorin
- Klorin Stabil (SDIC, TCCA)
- Oksidan lain, seperti Hidrogen Peroksida ($H_2O_2$), Klorin Dioksida ($ClO_2$), atau Ozon, asalkan tingkat residunya dapat diukur dan dipertahankan.
NaOCl tidak hanya berfungsi sebagai oksidan, tetapi juga mencegah pertumbuhan bakteri atau lendir pada permukaan media. Permukaan katalis mangan oksida dalam media harus tetap bersih agar ion dalam air dapat berinteraksi langsung dengan permukaan media. NaOCl, sebagai sumber oksigen yang lebih reaktif daripada oksigen molekuler, meningkatkan efisiensi proses oksidasi. Tabel di bawah ini menunjukkan tingkat aman untuk konstituen air lain yang dapat mengganggu interaksi permukaan.
Tabel 5. Tingkat Aman untuk Konstituen Air
| Rentang Maksimum Kimia Air | |
| pH | 5.8 – 8.6 |
| Kekeruhan | < 2 NTU |
| Besi (Fe) | < 10 ppm |
| Mangan (Mn) | < 2 ppm |
| Kalsium ($CaCO_3$) | < 250 ppm |
| Garam (NaCl) | < 1000 ppm |
| TDS | < 2000 ppm |
| Amonia ($NH_3$) | < 1 ppm |
| Silika ($SiO_2$) | < 70 ppm |
| Arsen (As5)/Besi | 1 ppb / 50 ppb |
Aktivasi Awal Media DMI65
Sebelum digunakan untuk pertama kalinya, media DMI65 harus melalui proses aktivasi. Proses ini memerlukan larutan natrium hipoklorit dengan konsentrasi 12,5% sebanyak 10 liter untuk setiap 1 m³ media. Aktivasi dilakukan dengan merendam media dalam larutan selama 12-24 jam. Tujuan perendaman ini adalah untuk menghilangkan lapisan luar media yang dapat menghambat reaksi oksidasi.
Backwash dan Persiapan Filter
Setelah proses aktivasi selesai, tangki filter DMI65 harus menjalani proses backwash untuk membersihkan kelebihan NaOCl dan partikel halus yang mungkin terbawa selama produksi media. Karena mangan oksida adalah zat aktif dalam media, proses backwash memerlukan waktu yang cukup hingga kandungan mangan dalam air cucian mencapai 0,03 ppm dan residu klorin bebas terbentuk.
Setelah proses backwash selesai, filter siap digunakan pada tahap layanan.
Daya Tahan dan Penggantian Media
Meskipun media DMI65 memiliki masa pakai rata-rata antara 5 hingga 8 tahun, abrasi fisik antar butir pasir dapat menyebabkan penurunan sifat penyaringan. Hal ini biasanya terjadi sebelum degradasi lapisan permukaan katalitik. Namun, bahkan ketika fungsi penyaringan fisik media telah menurun, DMI65 masih mampu mengoksidasi ion besi dan mangan. Dengan perawatan yang tepat, media ini tetap menjadi pilihan yang andal dan efisien untuk pengolahan air bersih.
D. Proses Penurunan Kadar Besi (Fe)
Besi dalam bentuk ion Ferro ($Fe^{2+}$) mudah larut dalam air, dan biasanya ditemukan dalam bentuk Ferro Bikarbonat. Untuk menghilangkan besi terlarut ini, diperlukan proses oksidasi yang mengubah Ferro menjadi Ferri Hidroksida ($Fe^{3+}$) dalam air dengan pH netral. Ferri Hidroksida yang terbentuk kemudian mengendap di permukaan media filter DMI65 dan dapat dihilangkan melalui proses backwash (pencucian aliran balik).
Reaksi oksidasi Ferro Bikarbonat oleh Natrium Hipoklorit (NaOCl) dengan bantuan media DMI65 yang bertindak sebagai katalis berlangsung sangat cepat, bahkan instan. Berikut adalah persamaan reaksi redoks yang terjadi:
$2Fe(HCO_3)_2 + NaOCl + H_2O ightarrow 2Fe(OH)_3 + 2CO_2 + NaCl$
Permukaan katalitik media DMI65 (M dalam lingkaran hitam solid) dilapisi dengan mangan oksida yang memungkinkan adsorpsi ion dalam air. Proses ini dikenal sebagai hidroksilasi permukaan oksida logam, di mana molekul air terionisasi tertarik ke ion di permukaan katalis. Berikut adalah langkah-langkah reaksi yang terjadi:
- Penyerapan Molekul Air
Oksigen dari molekul air pertama kali tertarik ke logam mangan (M) di permukaan media DMI65. Hal ini memicu molekul air untuk terurai menjadi ion hidroksida ($OH^−$) dan ion hidrogen ($H^+$).
- Proses Dinamis di Permukaan Katalis
Reaksi ini terjadi secara dinamis dan tidak serentak di seluruh permukaan katalis. Matriks hidroksida dan ion hidrogen yang menempel akan dilepaskan secara terus-menerus, menciptakan lingkungan yang ideal untuk oksidasi Ferro ($Fe^{2+}$).
- Transformasi Fero menjadi Feri Hidroksida
Ion Fero yang terlarut tertarik ke oksigen di permukaan katalis. Hal ini membawa Fero ke dalam ikatan kimia yang erat dengan ion hidroksida, yang kemudian berubah menjadi Feri Hidroksida ($Fe^{3+}$).
- Pembentukan Kristal Feri Hidroksida
Feri Hidroksida yang terbentuk memiliki muatan listrik yang lebih seimbang, sehingga lebih mudah menjauh dari permukaan katalis. Feri Hidroksida ini tidak larut dalam air, sehingga mengendap dalam bentuk kristal agregat dengan ukuran minimal 3 nanometer. Agregat ini menggumpal menjadi kelompok yang lebih besar dan mudah disaring oleh lapisan media DMI65.
Proses ini tidak hanya efisien tetapi juga memastikan bahwa ion Ferro diubah menjadi bentuk yang lebih stabil (Feri Hidroksida), yang kemudian dapat dihilangkan sepenuhnya melalui backwash. Dengan bantuan media DMI65, reaksi ini cepat dan efektif, menjadikan teknologi ini sangat andal dalam mengolah air dengan kandungan besi tinggi.
E. Proses Penurunan Mangan (Mn)
Media DMI65 dirancang dengan permukaan katalitik yang mengandung mangan oksida ($MnO_2$), yang memungkinkan ikatan kimia antara atom mangan dan oksigen dari air. Namun, proses oksidasi mangan berbeda dengan oksidasi besi karena mangan hidroksida ($Mn(OH)_2$) memiliki kelarutan yang lebih tinggi daripada fero hidroksida ($Fe(OH)_3$). Perbedaan ini mempengaruhi mekanisme penghilangan mangan dari air.
Proses oksidasi mangan oleh Natrium Hipoklorit (NaOCl) menghasilkan mangan dioksida ($MnO_2$), bukan oksihidroksida seperti pada besi. Berikut adalah persamaan reaksi redoks yang terjadi:
$Mn(HCO_3)_2 + NaOCl ightarrow MnO(OH)_2 + NaCl + 2CO_2$
Mangan dioksida yang terbentuk memiliki valensi oksida yang lebih tinggi, tetapi pengendapan dan penghilangan mangan tidak terlalu dibantu oleh konsentrasi anion hidroksida. Oleh karena itu, untuk meningkatkan efisiensi proses oksidasi mangan sambil mengurangi kebutuhan bahan kimia, sumber oksigen yang lebih reaktif seperti ozon atau aerasi sering digunakan sebagai alternatif. Oksigen terlarut yang cukup dapat mengurangi jumlah Natrium Hipoklorit yang dibutuhkan.
- Mekanisme Oksidasi pada Media DMI65
Mangan hidroksida ($Mn(OH)_2$) akan tertarik ke permukaan katalitik media DMI65 (M) di sisi oksigen. Agar proses oksidasi berjalan sempurna, molekul oksigen harus tersedia di dekat permukaan untuk mendukung transfer oksigen ke kisi katalitik. Namun, secara statistik, reaksi ini lebih lambat dibandingkan dengan oksidasi besi (Fe) melalui hidroksida.
- Faktor pH dan Kondisi Anoksik
Meningkatkan pH dapat membantu mempercepat oksidasi dan penghilangan mangan. Namun, dalam kondisi anoksik (oksigen terlarut rendah), mangan dapat larut kembali ke dalam air atau terlepas dari permukaan katalitik media. Hal ini menyebabkan kontaminan mangan yang seharusnya dihilangkan kembali masuk ke dalam sistem. Oleh karena itu, kondisi anoksik harus dihindari untuk melindungi lapisan katalitik media DMI65. PH optimal untuk oksidasi mangan adalah antara 7,0 dan 8,0.
- Hubungan Besi dengan Penghilangan Mangan
Kehadiran besi dalam air dapat memfasilitasi penghilangan mangan melalui mekanisme kopresipitasi. Karena radius atom mangan (127 pikometer) hampir sama dengan besi (127 pikometer), ion mangan dapat mengikat bersama dengan ion besi dalam proses oksidasi. Kopresipitasi ini menghasilkan lumpur backwash yang kurang stabil karena mangan cenderung lebih mudah bergerak dalam larutan.
- Kesimpulan Proses Oksidasi Mangan pada Media DMI65
- Proses oksidasi mangan memerlukan oksidan dan kondisi oksigen terlarut yang cukup untuk efisiensi tinggi.
- PH optimal 7,0–8,0 harus dipertahankan untuk mencegah pelarutan kembali mangan.
- Kehadiran besi dalam air dapat membantu proses penghilangan mangan melalui kopresipitasi.
- Pengendapan mangan yang berhasil menghasilkan mangan dioksida ($MnO_2$), yang mudah disaring dan dihilangkan melalui backwash.
Dengan desain dan pemeliharaan yang tepat, filter media DMI65 memberikan solusi efektif untuk mengurangi kadar mangan dalam air, bahkan dalam kondisi operasional yang kompleks.
F. Implementasi Filter Media DMI65
Sebelum mengimplementasikan filter media DMI65, ada beberapa langkah awal penting untuk memastikan desain dan operasi sistem pengolahan air sesuai dengan kebutuhan. Langkah-langkah ini meliputi analisis kondisi air baku, target kualitas air yang diinginkan, debit air baku, dan sistem instalasi pengolahan air (IPA) yang ada.
Analisis Awal dan Parameter Penting
1. Kondisi Air Baku
Kondisi air baku perlu dianalisis secara mendalam, termasuk parameter seperti kandungan besi (Fe), mangan (Mn), pH, kekeruhan, dan amonia ($NH_3$). Parameter Fe dan Mn menjadi acuan utama untuk menentukan kecepatan linier yang akan digunakan pada media DMI65 sehingga desain tangki filter dapat disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan pengolahan.
2. Target Kualitas Air
Kualitas air yang diharapkan akan menentukan konfigurasi sistem filter DMI65, apakah menggunakan konfigurasi seri untuk proses yang lebih intensif atau paralel untuk meningkatkan kapasitas produksi. Kedalaman bed media filter juga harus memadai untuk mencapai hasil yang optimal.
3. Debit Air Baku
Debit air baku diperlukan untuk menghitung kapasitas filter DMI65, yang meliputi luas penampang tangki filter berdasarkan kecepatan linier yang dipilih. Berikut adalah rumus untuk menghitung parameter tangki:
4. Kedalaman Bed dan Freeboard Tangki Filter
Kedalaman bed (ketebalan media) minimum yang direkomendasikan adalah 60–70 cm. Berdasarkan pengalaman, ketebalan media DMI65 yang optimal adalah 100 cm untuk menjaga stabilitas kualitas air meskipun filter sudah tersumbat. Freeboard (ruang kosong tangki) untuk ekspansi media selama backwash direkomendasikan minimal 40% dari kedalaman bed, namun 50% memberikan hasil yang optimal untuk mencegah pasir media keluar selama proses backwash.
Implementasi pada Sistem Pengolahan Air
Modifikasi Sistem yang Ada
Media DMI65 dapat diimplementasikan dengan mengganti media pasir pada sistem pengolahan yang sudah ada, baik pada tangki filter bertekanan maupun filter gravitasi. Langkah ini memberikan keuntungan ekonomis karena mengurangi kebutuhan investasi pada tangki baru. Sebelum penggantian, dimensi tangki filter dan spesifikasi saringan (nozzle) harus ditinjau untuk memastikan kompatibilitas dengan persyaratan desain DMI65.
Contoh Hasil Implementasi:
Penggunaan media DMI65 pada sistem eksisting yang dilengkapi dengan injeksi klorin di jalur inlet filter menghasilkan kualitas air yang lebih baik, dengan penurunan kadar Fe dan Mn yang signifikan, sambil mempertahankan efisiensi biaya operasional.
Sistem Pengolahan Baru
Pada sistem baru, desain instalasi dapat disesuaikan dengan kebutuhan spesifik sumber air baku. Berikut adalah dua opsi implementasi:
- Dari Sumur Langsung ke Filter DMI65
Air dari sumur langsung dialirkan ke filter DMI65, dan hasilnya dialirkan ke tangki reservoir untuk didistribusikan.
Keuntungan: Mengurangi biaya listrik dengan hanya menggunakan satu pompa sumur untuk operasi filter.
Kerugian: Memerlukan saklar interkoneksi (flow switch) antara pompa sumur dan pompa injeksi klorin agar injeksi klorin mengikuti siklus hidup pompa sumur, terutama jika operasi tidak berjalan selama 24 jam penuh.
Hasil kualitas air dari proses pengolahan Filter DMI65 dengan konsep langsung dari sumur ke Filter DMI65:
- Dari Sumur ke Tangki Penyangga Lalu ke Filter DMI65
Air dari sumur pertama-tama disimpan di tangki penyangga sebelum diolah oleh filter DMI65. Hasil penyaringan kemudian dialirkan ke tangki reservoir untuk didistribusikan.
Keuntungan: Kapasitas produksi filter DMI65 bisa lebih besar dari debit air sumur karena adanya waktu tinggal air di tangki penyangga. Jika pompa sumur rusak, air di tangki penyangga memberikan jeda waktu untuk melanjutkan proses.
Kerugian: Memerlukan lebih banyak listrik karena melibatkan 2-3 pompa operasional.
G. Prosedur Operasi Filter Media DMI65
Media filter DMI65 memerlukan prosedur operasi yang terstruktur untuk memastikan efektivitasnya dalam mengurangi kadar besi (Fe) dan mangan (Mn) dalam air baku. Berikut adalah tahapan operasional yang harus dilakukan.
1. Tahap Perendaman
Proses perendaman bertujuan untuk mengaktifkan media DMI65 sebelum digunakan, terutama untuk media baru. Pada media baru, lapisan matriks luar memiliki selaput yang perlu dihilangkan agar media dapat berfungsi optimal.
Langkah-langkah Perendaman:
- Media direndam dengan larutan Natrium Hipoklorit (NaOCl) dengan konsentrasi 12,5%.
- Dosis larutan:
- 10 liter NaOCl untuk setiap 1 m³ media DMI65.
- 10 ml NaOCl untuk setiap 1 liter media DMI65.
- Waktu perendaman: 12–24 jam.
Setelah proses perendaman selesai, media harus melalui tahap backwash untuk membersihkan sisa larutan NaOCl dan partikel halus dari media.
2. Tahap Backwash
Backwash dilakukan setelah proses perendaman dan ketika media DMI65 mulai jenuh. Kejenuhan media ditandai dengan:
- Peningkatan kadar Fe dalam air yang disaring.
- Penurunan laju aliran air yang disaring.
- Peningkatan tekanan pada filter.
Langkah-langkah Backwash:
- Injeksi klorin tetap dilakukan selama backwash dengan menjaga sisa klorin di air keluaran dalam rentang 0,3–1 ppm.
- Kecepatan: 25–35 m/jam atau sekitar 2,5 kali kecepatan filtrasi.
- Durasi proses: beberapa menit hingga 15 menit, tergantung kapasitas pompa.
Fungsi Backwash:
- Membersihkan kotoran dari media DMI65.
- Mengaktifkan kembali permukaan katalitik media.
Jika air baku yang digunakan untuk backwash memiliki kandungan padatan tersuspensi yang tinggi, proses backwash perlu dilanjutkan dengan tahap pembilasan untuk memastikan kebersihan media.
3. Tahap Pembilasan
Pembilasan dilakukan setelah backwash untuk menghilangkan sisa kontaminan padat sebelum filter kembali ke mode operasi normal.
Langkah-langkah Pembilasan:
- Durasi pembilasan:
- 30 detik untuk kedalaman bed yang kecil.
- 1 hingga beberapa menit untuk kedalaman bed yang besar.
- Setelah pembilasan, periksa padatan tersuspensi dalam air yang disaring untuk memastikan bahwa media siap digunakan kembali.
Dalam sistem pengolahan dengan air baku yang bersih dari padatan tersuspensi, tahap pembilasan tidak wajib dilakukan.
4. Tahap Filtrasi
Tahap ini adalah proses utama di mana air baku disaring melalui media DMI65. Proses ini bertujuan untuk mengurangi kadar Fe dan Mn hingga standar yang ditentukan.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Filtrasi:
- Kecepatan Linier (LV):
- LV optimum berkisar antara 5–10 m/jam untuk sistem besar.
- Kecepatan yang lebih rendah memberikan waktu kontak yang lebih lama, sehingga meningkatkan efisiensi reaksi oksidasi katalitik.
- Injeksi Klorin:
- Selama filtrasi, injeksi klorin tetap dilakukan dengan menjaga sisa klorin dalam air yang disaring dalam rentang 0,1–0,3 ppm.
- pH:
- PH optimal untuk proses filtrasi adalah 6,8–7,2.
Manfaat LV Optimal:
- Mengurangi frekuensi backwash.
- Mengurangi konsumsi energi.
- Memaksimalkan efisiensi penghilangan Fe dan Mn.
H. Kesimpulan
Berdasarkan studi kasus ini, beberapa kesimpulan kunci dapat ditarik mengenai penerapan filter media DMI65 dalam sistem pengolahan air:
1. Kemampuan Efektif dan Efisien
Filter media DMI65 telah terbukti andal dalam mengurangi kadar besi (Fe), mangan (Mn), dan warna dalam air. Proses ini dilakukan dengan efisiensi tinggi, menghasilkan kualitas air yang memenuhi standar tanpa memerlukan pengolahan kompleks tambahan.
2. Fleksibilitas dan Biaya Operasi Rendah
Implementasi filter DMI65 sangat fleksibel, baik untuk sistem pengolahan yang sudah ada maupun yang baru. Dengan biaya operasi yang lebih rendah, termasuk penghematan listrik, tenaga kerja operator, dan bahan kimia seperti klorin, filter DMI65 merupakan solusi ekonomis untuk berbagai kebutuhan pengolahan air.
3. Aplikasi Luas dan Umur Pakai Panjang
Filter DMI65 dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluan, termasuk pengolahan air bersih, air minum, dan air proses industri. Selain itu, media DMI65 memiliki umur pakai yang panjang, melebihi 8 tahun, sehingga memberikan manfaat jangka panjang bagi pengguna dengan kebutuhan pengolahan air yang berkelanjutan.
Dengan kemampuan yang andal, biaya operasi yang ekonomis, dan aplikasi yang fleksibel, filter media DMI65 adalah solusi optimal untuk memenuhi kebutuhan pengolahan air modern, baik untuk skala domestik maupun industri.
Siap merevolusi proses pengolahan air Anda? Temukan bagaimana filter media dapat secara efisien menghilangkan besi, mangan, dan warna, memastikan kualitas air yang optimal dengan biaya yang lebih rendah dan keberlanjutan yang ditingkatkan.
Hubungi kami hari ini untuk mempelajari lebih lanjut tentang penerapan solusi terbukti ini di sistem Anda dan merasakan air yang lebih bersih dan aman untuk komunitas atau industri Anda! A. Pendahuluan
Untuk meningkatkan kualitas air bersih bagi masyarakat, PDAM di berbagai daerah di Jawa Tengah menggunakan berbagai sumber air baku, mulai dari air sungai, waduk, dan mata air, hingga air sumur bawah tanah. Sumber air bawah tanah dipilih terutama di lokasi yang jauh dari sungai besar atau di mana waduk belum tersedia.
Namun, sumber air baku sumur bawah tanah seringkali mengandung konsentrasi besi (Fe) dan mangan (Mn) yang tinggi. Kandungan ini bervariasi antar lokasi, tergantung pada komposisi tanah dan batuan di sekitar aliran bawah tanah.
Air sumur bawah tanah biasanya terlihat jernih dan tidak berwarna saat pertama kali diambil, meskipun sering berbau karat. Hal ini karena besi dan mangan masih terlarut. Namun, setelah beberapa menit kontak dengan udara, air berubah menjadi kuning keruh hingga coklat kemerahan karena oksidasi.
Peningkatan oksigen terlarut mengubah besi ($Fe^{2+}$ menjadi $Fe^{3+}$) dan mangan ($Mn^{2+}$ menjadi $Mn^{4+}$), sehingga air berubah warna dan memerlukan pengolahan lebih lanjut untuk memenuhi standar kesehatan dan kebersihan.
Metode konvensional, seperti aerasi dan sedimentasi dengan koagulan-flokulan, semakin dianggap kurang efisien. Selain memerlukan investasi, biaya bahan kimia, energi, dan pemeliharaan yang tinggi, metode ini tidak optimal untuk air baku dengan kadar mangan yang tinggi.
Sejak 2007, PDAM telah beralih ke teknologi filter media DMI65 di beberapa lokasi di Jawa Tengah, yang merupakan solusi yang lebih efisien dan menghasilkan kualitas air yang lebih stabil.
B. Data Teknis
Filter media DMI65 adalah pasir media khusus yang mempercepat reaksi oksidasi besi (Fe), mangan (Mn), arsen (As), aluminium (Al), dan hidrogen sulfida ($H_2S$) dalam air.
Gambar 1. Pasir Media DMI65
Media ini memiliki karakteristik unggul:
- Dapat menghilangkan besi hingga > 20 ppm
- Operasi mudah tanpa memerlukan area yang luas
- Menghemat biaya listrik dan tenaga kerja karena tidak memerlukan energi tinggi
- Umur media dapat mencapai 8 tahun atau lebih dengan perawatan yang baik
- Tidak memerlukan bahan kimia regenerasi seperti $KMnO_4$, sebagaimana disyaratkan oleh media filter lain
Tabel 1. Spesifikasi Teknis Media DMI65
| Sifat Fisik | |
| Warna | Coklat hingga hitam |
| Kepadatan Curah | 92 lbs/ft³ |
| Berat Jenis | 2.7 |
| Ukuran Efektif | 0.38 mm |
| Koefisien Keseragaman | < 1.8 |
| Ukuran Mesh | 20 – 45 |
| Atrisi Tahunan | 1 – 5% |
Tabel 2. Spesifikasi Kondisi Operasi
| Kondisi Operasi | |
| Rentang pH | 5.8 – 8.6 |
| Suhu Air Maks. | 113°F (45°C) |
| Kedalaman Bed Minimum | 24 inci |
| Freeboard | minimal 50% |
| Laju Aliran Layanan | 2 – 12 gpm/ft² |
| Laju Aliran Backwash | 10 – 20 gpm/ft² |
| Ekspansi Bed Backwash | 15% – 50% |
Grafik 1. Penurunan Tekanan Layanan
Grafik 2. Ekspansi Bed Backwash
Tabel 3. Kualitas Air Hasil Pengolahan Filter Media DMI65
| Kap (m³/jam) | Mn (ppm) | Fe (ppm) | Warna (PtCo) | Tahun instalasi | ||||||
| Inlet | Outlet | Batasan | Inlet | Outlet | Batasan | Inlet | Outlet | Batasan | ||
| 36.0 | 0.180 | 0.000 | ≤ 0.4 | 0.27 | 0.01 | ≤ 0.3 | 26.00 | 0.01 | ≤ 5 | 2015 |
| 18.0 | 0.000 | 0.000 | ≤ 0.4 | 1.00 | 0.01 | ≤ 0.3 | 23.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2007 & 2009 |
| 93.6 | 0.500 | 0.000 | ≤ 0.4 | 0.58 | 0.01 | ≤ 0.3 | 21.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2015 & 2016 |
| 40.0 | 0.125 | 0.010 | ≤ 0.4 | 2.23 | 0.09 | ≤ 0.3 | 27.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2008 |
| 90.0 | 0.572 | 0.040 | ≤ 0.4 | 1.00 | 0.04 | ≤ 0.3 | 25.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2008 |
| 28.8 | 0.906 | 0.040 | ≤ 0.4 | 1.92 | 0.05 | ≤ 0.3 | 25.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2008 |
| 18.0 | 0.365 | 0.000 | ≤ 0.4 | 2.42 | 0.02 | ≤ 0.3 | 26.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2009 |
| 25.2 | 0.566 | 0.010 | ≤ 0.4 | 1.96 | 0.01 | ≤ 0.3 | 30.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2010 |
| 54 | 2.450 | 0.009 | ≤ 0.4 | 4.34 | 0.01 | ≤ 0.3 | 30.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2009 |
| 20 | 1.284 | 0.030 | ≤ 0.4 | 1.95 | 0.05 | ≤ 0.3 | 40.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2010 |
| 20 | 1.275 | 0.030 | ≤ 0.4 | 2.00 | 0.05 | ≤ 0.3 | 35.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2011 |
| 28.8 | 1.560 | 0.010 | ≤ 0.4 | 1.75 | 0.04 | ≤ 0.3 | 28.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2009 |
| 28.8 | 1.154 | 0.010 | ≤ 0.4 | 1.25 | 0.06 | ≤ 0.3 | 45.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2009 |
| 54 | 1.560 | 0.020 | ≤ 0.4 | 1.75 | 0.05 | ≤ 0.3 | 38.00 | 0.00 | ≤ 5 | 2012 |
Hasil proses pengolahan air menggunakan Filter Media DMI65 pada Sistem Instalasi Pengolahan Air Baku PDAM dapat mengurangi ≥ 98% nilai parameter Besi (Fe) dan Mangan (Mn) yang terkandung dalam air.
Gambar 2. Sertifikat Validasi NSF/ANSI
Tabel 4. Hasil implementasi filter media DMI65 meliputi kapasitas debit, kecepatan linier operasi, dan kondisi air baku.
| Aplikasi | Kap (m³/j) | Mn (ppm) | Fe (ppm) | LV (m/j) | ||
| Inlet | Outlet | Inlet | Outlet | |||
| Air Minum | 36.0 | 0.180 | 0.000 | 0.27 | 0.01 | 16 |
| Air Kota | 18.0 | 0.000 | 0.000 | 1.00 | 0.01 | 10 |
| Air Kota | 93.6 | 0.500 | 0.000 | 0.58 | 0.01 | 15 |
| Air Industri | 40.0 | 0.125 | 0.010 | 2.23 | 0.09 | 13 |
| Air Minum | 90.0 | 0.572 | 0.040 | 1.00 | 0.04 | 10 |
| Air Minum | 28.8 | 0.906 | 0.040 | 1.92 | 0.05 | 5 |
| Air Minum | 18.0 | 0.365 | 0.000 | 2.42 | 0.02 | 7 |
| Air Minum | 25.2 | 0.566 | 0.010 | 1.96 | 0.01 | 7 |
Implementasi filter media DMI65 di Instalasi Pengolahan Air Minum PDAM Jawa Tengah menggunakan operasi filter kecepatan linier yang bervariasi dari 7 m/jam hingga 16 m/jam mengikuti nilai parameter Besi (Fe) dan Mangan (Mn) yang terkandung dalam sumber air baku.
C. Mekanisme Filter Media DMI65
Filter media DMI65 bekerja berdasarkan prinsip reaksi reduksi dan oksidasi (redoks) simultan, di mana reaksi reduksi tidak mungkin terjadi tanpa reaksi oksidasi. Media ini bertindak sebagai katalis yang “membantu” reaksi kimia terjadi tanpa mengalami perubahan permanen pada strukturnya.
Untuk mengoptimalkan proses oksidasi ion besi (Fe) dan mangan (Mn) yang terlarut dalam air, media DMI65 dirancang untuk beroperasi dengan oksidan seperti klorin. Oksidan ini berfungsi untuk menghilangkan elektron dari ion besi dan mangan, sehingga mengubah keduanya menjadi bentuk yang lebih mudah disaring oleh media. Agar proses oksidasi berjalan sempurna, kandungan klorin bebas dalam air keluaran filter perlu dijaga antara 0,1 hingga 0,3 ppm.
Berbagai jenis oksidan dapat digunakan dalam proses ini, seperti:
- Natrium Hipoklorit (NaOCl)
- Kaporit
- Gas Klorin
- Klorin Stabil (SDIC, TCCA)
- Oksidan lain, seperti Hidrogen Peroksida ($H_2O_2$), Klorin Dioksida ($ClO_2$), atau Ozon, asalkan tingkat residunya dapat diukur dan dipertahankan.
NaOCl tidak hanya berfungsi sebagai oksidan, tetapi juga mencegah pertumbuhan bakteri atau lendir pada permukaan media. Permukaan katalis mangan oksida dalam media harus tetap bersih agar ion dalam air dapat berinteraksi langsung dengan permukaan media. NaOCl, sebagai sumber oksigen yang lebih reaktif daripada oksigen molekuler, meningkatkan efisiensi proses oksidasi. Tabel di bawah ini menunjukkan tingkat aman untuk konstituen air lain yang dapat mengganggu interaksi permukaan.
Tabel 5. Tingkat Aman untuk Konstituen Air
| Rentang Maksimum Kimia Air | |
| pH | 5.8 – 8.6 |
| Kekeruhan | < 2 NTU |
| Besi (Fe) | < 10 ppm |
| Mangan (Mn) | < 2 ppm |
| Kalsium ($CaCO_3$) | < 250 ppm |
| Garam (NaCl) | < 1000 ppm |
| TDS | < 2000 ppm |
| Amonia ($NH_3$) | < 1 ppm |
| Silika ($SiO_2$) | < 70 ppm |
| Arsen (As5)/Besi | 1 ppb / 50 ppb |
Aktivasi Awal Media DMI65
Sebelum digunakan untuk pertama kalinya, media DMI65 harus melalui proses aktivasi. Proses ini memerlukan larutan natrium hipoklorit dengan konsentrasi 12,5% sebanyak 10 liter untuk setiap 1 m³ media. Aktivasi dilakukan dengan merendam media dalam larutan selama 12-24 jam. Tujuan perendaman ini adalah untuk menghilangkan lapisan luar media yang dapat menghambat reaksi oksidasi.
Backwash dan Persiapan Filter
Setelah proses aktivasi selesai, tangki filter DMI65 harus menjalani proses backwash untuk membersihkan kelebihan NaOCl dan partikel halus yang mungkin terbawa selama produksi media. Karena mangan oksida adalah zat aktif dalam media, proses backwash memerlukan waktu yang cukup hingga kandungan mangan dalam air cucian mencapai 0,03 ppm dan residu klorin bebas terbentuk.
Setelah proses backwash selesai, filter siap digunakan pada tahap layanan.
Daya Tahan dan Penggantian Media
Meskipun media DMI65 memiliki masa pakai rata-rata antara 5 hingga 8 tahun, abrasi fisik antar butir pasir dapat menyebabkan penurunan sifat penyaringan. Hal ini biasanya terjadi sebelum degradasi lapisan permukaan katalitik. Namun, bahkan ketika fungsi penyaringan fisik media telah menurun, DMI65 masih mampu mengoksidasi ion besi dan mangan. Dengan perawatan yang tepat, media ini tetap menjadi pilihan yang andal dan efisien untuk pengolahan air bersih.
D. Proses Penurunan Kadar Besi (Fe)
Besi dalam bentuk ion Ferro ($Fe^{2+}$) mudah larut dalam air, dan biasanya ditemukan dalam bentuk Ferro Bikarbonat. Untuk menghilangkan besi terlarut ini, diperlukan proses oksidasi yang mengubah Ferro menjadi Ferri Hidroksida ($Fe^{3+}$) dalam air dengan pH netral. Ferri Hidroksida yang terbentuk kemudian mengendap di permukaan media filter DMI65 dan dapat dihilangkan melalui proses backwash (pencucian aliran balik).
Reaksi oksidasi Ferro Bikarbonat oleh Natrium Hipoklorit (NaOCl) dengan bantuan media DMI65 yang bertindak sebagai katalis berlangsung sangat cepat, bahkan instan. Berikut adalah persamaan reaksi redoks yang terjadi:
$2Fe(HCO_3)_2 + NaOCl + H_2O ightarrow 2Fe(OH)_3 + 2CO_2 + NaCl$
Permukaan katalitik media DMI65 (M dalam lingkaran hitam solid) dilapisi dengan mangan oksida yang memungkinkan adsorpsi ion dalam air. Proses ini dikenal sebagai hidroksilasi permukaan oksida logam, di mana molekul air terionisasi tertarik ke ion di permukaan katalis. Berikut adalah langkah-langkah reaksi yang terjadi:
- Penyerapan Molekul Air
Oksigen dari molekul air pertama kali tertarik ke logam mangan (M) di permukaan media DMI65. Hal ini memicu molekul air untuk terurai menjadi ion hidroksida ($OH^−$) dan ion hidrogen ($H^+$).
- Proses Dinamis di Permukaan Katalis
Reaksi ini terjadi secara dinamis dan tidak serentak di seluruh permukaan katalis. Matriks hidroksida dan ion hidrogen yang menempel akan dilepaskan secara terus-menerus, menciptakan lingkungan yang ideal untuk oksidasi Ferro ($Fe^{2+}$).
- Transformasi Fero menjadi Feri Hidroksida
Ion Fero yang terlarut tertarik ke oksigen di permukaan katalis. Hal ini membawa Fero ke dalam ikatan kimia yang erat dengan ion hidroksida, yang kemudian berubah menjadi Feri Hidroksida ($Fe^{3+}$).
- Pembentukan Kristal Feri Hidroksida
Feri Hidroksida yang terbentuk memiliki muatan listrik yang lebih seimbang, sehingga lebih mudah menjauh dari permukaan katalis. Feri Hidroksida ini tidak larut dalam air, sehingga mengendap dalam bentuk kristal agregat dengan ukuran minimal 3 nanometer. Agregat ini menggumpal menjadi kelompok yang lebih besar dan mudah disaring oleh lapisan media DMI65.
Proses ini tidak hanya efisien tetapi juga memastikan bahwa ion Ferro diubah menjadi bentuk yang lebih stabil (Feri Hidroksida), yang kemudian dapat dihilangkan sepenuhnya melalui backwash. Dengan bantuan media DMI65, reaksi ini cepat dan efektif, menjadikan teknologi ini sangat andal dalam mengolah air dengan kandungan besi tinggi.
E. Proses Penurunan Mangan (Mn)
Media DMI65 dirancang dengan permukaan katalitik yang mengandung mangan oksida ($MnO_2$), yang memungkinkan ikatan kimia antara atom mangan dan oksigen dari air. Namun, proses oksidasi mangan berbeda dengan oksidasi besi karena mangan hidroksida ($Mn(OH)_2$) memiliki kelarutan yang lebih tinggi daripada fero hidroksida ($Fe(OH)_3$). Perbedaan ini mempengaruhi mekanisme penghilangan mangan dari air.
Proses oksidasi mangan oleh Natrium Hipoklorit (NaOCl) menghasilkan mangan dioksida ($MnO_2$), bukan oksihidroksida seperti pada besi. Berikut adalah persamaan reaksi redoks yang terjadi:
$Mn(HCO_3)_2 + NaOCl ightarrow MnO(OH)_2 + NaCl + 2CO_2$
Mangan dioksida yang terbentuk memiliki valensi oksida yang lebih tinggi, tetapi pengendapan dan penghilangan mangan tidak terlalu dibantu oleh konsentrasi anion hidroksida. Oleh karena itu, untuk meningkatkan efisiensi proses oksidasi mangan sambil mengurangi kebutuhan bahan kimia, sumber oksigen yang lebih reaktif seperti ozon atau aerasi sering digunakan sebagai alternatif. Oksigen terlarut yang cukup dapat mengurangi jumlah Natrium Hipoklorit yang dibutuhkan.
- Mekanisme Oksidasi pada Media DMI65
Mangan hidroksida ($Mn(OH)_2$) akan tertarik ke permukaan katalitik media DMI65 (M) di sisi oksigen. Agar proses oksidasi berjalan sempurna, molekul oksigen harus tersedia di dekat permukaan untuk mendukung transfer oksigen ke kisi katalitik. Namun, secara statistik, reaksi ini lebih lambat dibandingkan dengan oksidasi besi (Fe) melalui hidroksida.
- Faktor pH dan Kondisi Anoksik
Meningkatkan pH dapat membantu mempercepat oksidasi dan penghilangan mangan. Namun, dalam kondisi anoksik (oksigen terlarut rendah), mangan dapat larut kembali ke dalam air atau terlepas dari permukaan katalitik media. Hal ini menyebabkan kontaminan mangan yang seharusnya dihilangkan kembali masuk ke dalam sistem. Oleh karena itu, kondisi anoksik harus dihindari untuk melindungi lapisan katalitik media DMI65. PH optimal untuk oksidasi mangan adalah antara 7,0 dan 8,0.
- Hubungan Besi dengan Penghilangan Mangan
Kehadiran besi dalam air dapat memfasilitasi penghilangan mangan melalui mekanisme kopresipitasi. Karena radius atom mangan (127 pikometer) hampir sama dengan besi (127 pikometer), ion mangan dapat mengikat bersama dengan ion besi dalam proses oksidasi. Kopresipitasi ini menghasilkan lumpur backwash yang kurang stabil karena mangan cenderung lebih mudah bergerak dalam larutan.
- Kesimpulan Proses Oksidasi Mangan pada Media DMI65
- Proses oksidasi mangan memerlukan oksidan dan kondisi oksigen terlarut yang cukup untuk efisiensi tinggi.
- PH optimal 7,0–8,0 harus dipertahankan untuk mencegah pelarutan kembali mangan.
- Kehadiran besi dalam air dapat membantu proses penghilangan mangan melalui kopresipitasi.
- Pengendapan mangan yang berhasil menghasilkan mangan dioksida ($MnO_2$), yang mudah disaring dan dihilangkan melalui backwash.
Dengan desain dan pemeliharaan yang tepat, filter media DMI65 memberikan solusi efektif untuk mengurangi kadar mangan dalam air, bahkan dalam kondisi operasional yang kompleks.
F. Implementasi Filter Media DMI65
Sebelum mengimplementasikan filter media DMI65, ada beberapa langkah awal penting untuk memastikan desain dan operasi sistem pengolahan air sesuai dengan kebutuhan. Langkah-langkah ini meliputi analisis kondisi air baku, target kualitas air yang diinginkan, debit air baku, dan sistem instalasi pengolahan air (IPA) yang ada.
Analisis Awal dan Parameter Penting
1. Kondisi Air Baku
Kondisi air baku perlu dianalisis secara mendalam, termasuk parameter seperti kandungan besi (Fe), mangan (Mn), pH, kekeruhan, dan amonia ($NH_3$). Parameter Fe dan Mn menjadi acuan utama untuk menentukan kecepatan linier yang akan digunakan pada media DMI65 sehingga desain tangki filter dapat disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan pengolahan.
2. Target Kualitas Air
Kualitas air yang diharapkan akan menentukan konfigurasi sistem filter DMI65, apakah menggunakan konfigurasi seri untuk proses yang lebih intensif atau paralel untuk meningkatkan kapasitas produksi. Kedalaman bed media filter juga harus memadai untuk mencapai hasil yang optimal.
3. Debit Air Baku
Debit air baku diperlukan untuk menghitung kapasitas filter DMI65, yang meliputi luas penampang tangki filter berdasarkan kecepatan linier yang dipilih. Berikut adalah rumus untuk menghitung parameter tangki:
4. Kedalaman Bed dan Freeboard Tangki Filter
Kedalaman bed (ketebalan media) minimum yang direkomendasikan adalah 60–70 cm. Berdasarkan pengalaman, ketebalan media DMI65 yang optimal adalah 100 cm untuk menjaga stabilitas kualitas air meskipun filter sudah tersumbat. Freeboard (ruang kosong tangki) untuk ekspansi media selama backwash direkomendasikan minimal 40% dari kedalaman bed, namun 50% memberikan hasil yang optimal untuk mencegah pasir media keluar selama proses backwash.
Implementasi pada Sistem Pengolahan Air
Modifikasi Sistem yang Ada
Media DMI65 dapat diimplementasikan dengan mengganti media pasir pada sistem pengolahan yang sudah ada, baik pada tangki filter bertekanan maupun filter gravitasi. Langkah ini memberikan keuntungan ekonomis karena mengurangi kebutuhan investasi pada tangki baru. Sebelum penggantian, dimensi tangki filter dan spesifikasi saringan (nozzle) harus ditinjau untuk memastikan kompatibilitas dengan persyaratan desain DMI65.
Contoh Hasil Implementasi:
Penggunaan media DMI65 pada sistem eksisting yang dilengkapi dengan injeksi klorin di jalur inlet filter menghasilkan kualitas air yang lebih baik, dengan penurunan kadar Fe dan Mn yang signifikan, sambil mempertahankan efisiensi biaya operasional.
Sistem Pengolahan Baru
Pada sistem baru, desain instalasi dapat disesuaikan dengan kebutuhan spesifik sumber air baku. Berikut adalah dua opsi implementasi:
- Dari Sumur Langsung ke Filter DMI65
Air dari sumur langsung dialirkan ke filter DMI65, dan hasilnya dialirkan ke tangki reservoir untuk didistribusikan.
Keuntungan: Mengurangi biaya listrik dengan hanya menggunakan satu pompa sumur untuk operasi filter.
Kerugian: Memerlukan saklar interkoneksi (flow switch) antara pompa sumur dan pompa injeksi klorin agar injeksi klorin mengikuti siklus hidup pompa sumur, terutama jika operasi tidak berjalan selama 24 jam penuh.
Hasil kualitas air dari proses pengolahan Filter DMI65 dengan konsep langsung dari sumur ke Filter DMI65:
- Dari Sumur ke Tangki Penyangga Lalu ke Filter DMI65
Air dari sumur pertama-tama disimpan di tangki penyangga sebelum diolah oleh filter DMI65. Hasil penyaringan kemudian dialirkan ke tangki reservoir untuk didistribusikan.
Keuntungan: Kapasitas produksi filter DMI65 bisa lebih besar dari debit air sumur karena adanya waktu tinggal air di tangki penyangga. Jika pompa sumur rusak, air di tangki penyangga memberikan jeda waktu untuk melanjutkan proses.
Kerugian: Memerlukan lebih banyak listrik karena melibatkan 2-3 pompa operasional.
G. Prosedur Operasi Filter Media DMI65
Media filter DMI65 memerlukan prosedur operasi yang terstruktur untuk memastikan efektivitasnya dalam mengurangi kadar besi (Fe) dan mangan (Mn) dalam air baku. Berikut adalah tahapan operasional yang harus dilakukan.
1. Tahap Perendaman
Proses perendaman bertujuan untuk mengaktifkan media DMI65 sebelum digunakan, terutama untuk media baru. Pada media baru, lapisan matriks luar memiliki selaput yang perlu dihilangkan agar media dapat berfungsi optimal.
Langkah-langkah Perendaman:
- Media direndam dengan larutan Natrium Hipoklorit (NaOCl) dengan konsentrasi 12,5%.
- Dosis larutan:
- 10 liter NaOCl untuk setiap 1 m³ media DMI65.
- 10 ml NaOCl untuk setiap 1 liter media DMI65.
- Waktu perendaman: 12–24 jam.
Setelah proses perendaman selesai, media harus melalui tahap backwash untuk membersihkan sisa larutan NaOCl dan partikel halus dari media.
2. Tahap Backwash
Backwash dilakukan setelah proses perendaman dan ketika media DMI65 mulai jenuh. Kejenuhan media ditandai dengan:
- Peningkatan kadar Fe dalam air yang disaring.
- Penurunan laju aliran air yang disaring.
- Peningkatan tekanan pada filter.
Langkah-langkah Backwash:
- Injeksi klorin tetap dilakukan selama backwash dengan menjaga sisa klorin di air keluaran dalam rentang 0,3–1 ppm.
- Kecepatan: 25–35 m/jam atau sekitar 2,5 kali kecepatan filtrasi.
- Durasi proses: beberapa menit hingga 15 menit, tergantung kapasitas pompa.
Fungsi Backwash:
- Membersihkan kotoran dari media DMI65.
- Mengaktifkan kembali permukaan katalitik media.
Jika air baku yang digunakan untuk backwash memiliki kandungan padatan tersuspensi yang tinggi, proses backwash perlu dilanjutkan dengan tahap pembilasan untuk memastikan kebersihan media.
3. Tahap Pembilasan
Pembilasan dilakukan setelah backwash untuk menghilangkan sisa kontaminan padat sebelum filter kembali ke mode operasi normal.
Langkah-langkah Pembilasan:
- Durasi pembilasan:
- 30 detik untuk kedalaman bed yang kecil.
- 1 hingga beberapa menit untuk kedalaman bed yang besar.
- Setelah pembilasan, periksa padatan tersuspensi dalam air yang disaring untuk memastikan bahwa media siap digunakan kembali.
Dalam sistem pengolahan dengan air baku yang bersih dari padatan tersuspensi, tahap pembilasan tidak wajib dilakukan.
4. Tahap Filtrasi
Tahap ini adalah proses utama di mana air baku disaring melalui media DMI65. Proses ini bertujuan untuk mengurangi kadar Fe dan Mn hingga standar yang ditentukan.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Filtrasi:
- Kecepatan Linier (LV):
- LV optimum berkisar antara 5–10 m/jam untuk sistem besar.
- Kecepatan yang lebih rendah memberikan waktu kontak yang lebih lama, sehingga meningkatkan efisiensi reaksi oksidasi katalitik.
- Injeksi Klorin:
- Selama filtrasi, injeksi klorin tetap dilakukan dengan menjaga sisa klorin dalam air yang disaring dalam rentang 0,1–0,3 ppm.
- pH:
- PH optimal untuk proses filtrasi adalah 6,8–7,2.
Manfaat LV Optimal:
- Mengurangi frekuensi backwash.
- Mengurangi konsumsi energi.
- Memaksimalkan efisiensi penghilangan Fe dan Mn.
H. Kesimpulan
Berdasarkan studi kasus ini, beberapa kesimpulan kunci dapat ditarik mengenai penerapan filter media DMI65 dalam sistem pengolahan air:
1. Kemampuan Efektif dan Efisien
Filter media DMI65 telah terbukti andal dalam mengurangi kadar besi (Fe), mangan (Mn), dan warna dalam air. Proses ini dilakukan dengan efisiensi tinggi, menghasilkan kualitas air yang memenuhi standar tanpa memerlukan pengolahan kompleks tambahan.
2. Fleksibilitas dan Biaya Operasi Rendah
Implementasi filter DMI65 sangat fleksibel, baik untuk sistem pengolahan yang sudah ada maupun yang baru. Dengan biaya operasi yang lebih rendah, termasuk penghematan listrik, tenaga kerja operator, dan bahan kimia seperti klorin, filter DMI65 merupakan solusi ekonomis untuk berbagai kebutuhan pengolahan air.
3. Aplikasi Luas dan Umur Pakai Panjang
Filter DMI65 dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluan, termasuk pengolahan air bersih, air minum, dan air proses industri. Selain itu, media DMI65 memiliki umur pakai yang panjang, melebihi 8 tahun, sehingga memberikan manfaat jangka panjang bagi pengguna dengan kebutuhan pengolahan air yang berkelanjutan.
Dengan kemampuan yang andal, biaya operasi yang ekonomis, dan aplikasi yang fleksibel, filter media DMI65 adalah solusi optimal untuk memenuhi kebutuhan pengolahan air modern, baik untuk skala domestik maupun industri.
Siap merevolusi proses pengolahan air Anda? Temukan bagaimana filter media dapat secara efisien menghilangkan besi, mangan, dan warna, memastikan kualitas air yang optimal dengan biaya yang lebih rendah dan keberlanjutan yang ditingkatkan.
Hubungi kami hari ini untuk mempelajari lebih lanjut tentang penerapan solusi terbukti ini di sistem Anda dan merasakan air yang lebih bersih dan aman untuk komunitas atau industri Anda!
