Mesin Industri

IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah) WWTP dan STP

IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah) WWTP dan STP

Mesin Industri·

Bagi teman-teman yang bekerja di bidang lingkungan hidup, salah satu hal yang wajib diketahui adalah mengenai instalasi pengolahan air limbah (IPAL) khususnya dalam hal rangkaian proses yang dibutuhkan untuk memproses air limbah dari awal hingga akhirnya tidak berbahaya lagi bagi lingkungan, khususnya limbah domestik yang sering diproduksi oleh wilayah pemukiman.

Di lingkup pembahasan tentang instalasi pengolahan air limbah (IPAL) ini, maka kita akan mengenal istilah Grey and Black water.

Lalu apakah itu yang dimaksud dengan grey water dan black water?

Berdasarkan asalnya, limbah domestik dibagi menjadi 2 yaitu :

  • Blackwater

Black water terdiri atas limbah yang berasal dari toilet, kitchen sink, dan dishwasher.

  • Grey water

Grey Water terdiri atas limbang yang berasal dari clothes water, bath shower, miscellaneous.

Singkatan dalam artikel :

IPAL : Instalasi Pengolahan Air Limbah

STP : Sewage Treatment Plant

WWTP : Waste Water Treatment Plant

COD : Chemical Oxygen Demand

BOD : Biological Oxygen Demand

Bahaya Air Limbah

bahaya limbah air industri

Adapun bahaya air limbah yaitu :

  1. Berbahaya bagi kesehatan makhluk hidup
  2. Merusak ekosistem lingkungan
  3. Mengurangi ketersediaan air layak konsumsi

Sehingga air limbah perlu untuk diolah supaya :

  1. Tidak mencemari lingkungan
  2. Terbatasnya sumber air bersih
  3. Sudah diatur oleh pemerintah atau oleh hukum

Metode Pengolahan Air Limbah

Secara umum, metode pengolahan air limbah ada 3 cara, yaitu :

  • Metode fisika

Metode ini dilakukan dengan menghilangkan limbah yang berukuran besar melalui screening, filtrasi, dan sedimentasi.

Screening atau filtrasi meskipun sama-sama menyaring namun untuk screening biasanya diterapkan pada benda-benda yang berukuran besar seperti kayu, kaleng, atau botol yang terikut dalam air. Sedangkan filtrasi biasanya cenderung untuk partikel-partikel atau benda-benda yang berukuran kecil seperti lumpur.

Sedimentasi adalah proses pengendapan ketika benda-benda atau partikel-partikel yang ada di dalam air memiliki massa jenis yang lebih besar daripada air sehingga akan jatuh ke bawah karena terdapat gaya gravitasi.

Baca Juga : Cara Menggunakan Piknometer Untuk Pengukuran  Massa Jenis

  • Metode Biologi

Proses pengolahan limbah secara biologi menggunakan bantuan mikroorganisme, dimana mikroorganisme ini bertugas membantu menguraikan senyawa organik sehingga berubah menjadi senyawa karbon dioksida dan air.

Proses biologi ini dapat melalui :

Biofiltrasi dan tracking filter, sama-sama penyaringan namun bedanya pada media filtrasinya terdapat mikroorganisme yang berfungsi untuk menguraikan senyawa-senyawa organik.

Oksidasi atau Aerasi. Penambahan oksigen ke dalam air intinya yang berfungsi untuk agar bakteri dapat terus hidup dan dapat mengurai senyawa-senyawa organik yang terdapat di dalam air.

Pada dasarnya bakteri terdapat dua macam yaitu bakteri anaerob (tidak membutuhkan oksigen) dan bakteri aerob (membutuhkan oksigen) untuk dapat melakukan proses penguraian.

  • Metode Kimia

Dimana menggunakan penambahan-penambahan zat-zat kimia.

Proses netralisasi, yang artinya penetralan pada pH. Bakteri dapat hidup dalam PH sekitar 6 s/d 8 sehingga apabila terlalu asam maka harus ditambahkan dengan larutan basa seperti NaOH, dan jika terlalu basa harus tambahkan dengan asam seperti HCL atau H2SO4 agar bakteri dapat hidup dan melangsungkan proses penguraian.

Koagulasi dan flokulasi, Dimana keduanya ini saling berketerkaitan. Koagulasi dan flokulasi dibutuhkan ketika ada partikel-partikel padatan seperti minyak misalkan larutan minyak yang terus melayang di dalam air dan tidak bisa tenggelam atau terendapkan sehingga dibutuhkan zat-zat koagulan. ketika sudah ditambahkan zat koagulan maka kemudian diaduk dengan cepat dan lalu diaduk dengan lambat untuk proses flokulasi nya membentuklah flok flok besar sehingga karena massa jenisnya bertambah maka dapat diendapkan melalui proses sedimentasi.

Adsorpsi, yang artinya penyerapan kotoran di dalam limbah air menggunakan adsorben. Adapun adsorben yang paling umum digunakan yaitu berupa karbon aktif yang tujuannya adalah untuk menghilangkan warna gelap atau kotoran dan juga bau yang ada di dalam limbah cair.

Proses Aerasi

Dalam dunia industri, proses pengolahan limbah disebut dengan Sewage Treatment Plant atau STP

Selain STP terebut, ada juga proses pengolahan air seperti air sungai, danau, dan laut yang kemudian  dalam dunia industri yang disebut dengan WWTP (Waste Water Treatment Plant) atau IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah)

Keduanya tentu melibatkan mikroba untuk mengolah kandungan bahan-bahan organik.

Sehingga untuk menjaga mikroba pengolah agar mampu bertahan hidup dan berkembang maka perlu adanya proses aerasi.

Aerasi adalah proses penambahan oksigen terlarut dalam air

Nah pada umumnya untuk melakukan aerasi pada air limbah dibutuhkan sebuah alat yang disebut dengan aerator, yang prinsip kerjanya adalah memperbesar permukaan kontak antara air dan udara dengan cara menambahkan oksigen terlarut ke dalam air tersebut.

Umumnya penambahan oksigen dilakukan dengan menggunakan blower atau dapat juga dengan menggunakan rotor pemutar.

Hal tersebut tentunya memanfaatkan energi yang besar, oleh karena itu aerasi tidak dilakukan secara terus-menerus, namun dapat dikontrol dengan menggunakan DO meter (Dissolved Oxigen Meter) yang berfungsi untuk mengukur kadar oksigen terlarut dalam air sehingga sistem aerasi dapat dijalankan secara otomatis.

Jika DO Meter menunjukkan angka atau nilai yang mengindikasikan menipisnya kandungan oksigen dalam air, maka mesin aerator akan hidup, demikian juga sebaliknya jika DO Meter menunjukkan angka atau nilai yang menunjukkan kecukupan kandungan oksigen dalam air maka mesin aerator akan mati secara otomatis.

Proses aerasi atau sistem aerasi sebenarnya dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :

  1. Memasukkan udara ke dalam limbah cair menggunakan alat yang bernama nozzle atau poros yang berfungsi untuk memasukkan oksigen murni ke dalam air limbah secara langsung.
  2. Memaksa Air menuju keatas agar melakukan kontak langsung dengan oksigen yang biasanya dilakukan dengan bantuan blower atau pemutaran baling-baling yang selanjutnya akan diletakkan pada permukaan air limbah.

Berikut merupakan jenis-jenis proses atau metode yang sering digunakan untuk proses aerasi di dunia industri

  • Diffuser

diffuser ipal

Jika teman-teman punya aquarium di rumah pasti sudah familiar dengan alat ini.

Diffuser adalah memasukkan udara ke dalam limbah cair dengan menggunakan nozzle atau poros yang berfungsi untuk memasukkan oksigen murni ke dalam air limbah secara langsung.

gelembung udara dari difuser

Terlihat ada gelembung-gelembung udara yang mengalir keluar dari pipa atau poros.

  • Floating Fountain atau Air Mancur

air mancur untuk aerasi

Dimana ada alat aerasi yang mengapung kemudian menimbulkan atau menyemprotkan air ke atas sehingga terjadilah kontak air dengan oksigen.

  • Oxidation Ditch

oxidation ditch

Berupa Parit atau selokan.

Sistemnya di suatu area dibuat berbentuk parit atau selokan yang kemudian di selokan tersebut diletakkan rotor pemutar membentang sehingga air akan melaluinya dan air akan langsung secara maksimal dengan udara.

  • Superficial Float

Superficial Float

Sebuah alat aerator yang mengapung di atas permukaan air sedikit tenggelam dimana terdapat lempengan yang sedikit tenggelam di permukaan air dan berputar sehingga terjadilah proses aerasi.

Pengertian WWTP atau IPAL (instalasi pengolahan air limbah)

WWTP atau Waste Water Treatment Plant atau yang sering kita sebut dengan instalasi pengolahan air limbah (IPAL) merupakan struktur yang dirancang untuk membuang limbah biologis dan kimiawi dari air sehingga memungkinkan air tersebut dapat digunakan kembali dalam aktivitas lain.

3 Tahapan Instalasi Pengolahan Air Limbah

  • Primer

Tahapan ini bertujuan untuk menyaring limbah padat dengan metode filtrasi dan sedimentasi.

  • Sekunder

Tahapan ini bertujuan untuk mengeliminasi COD atau BOD.

Sehingga kandungan COD dan BOD nya perlu diukur untuk memenuhi baku mutu agar dapat dibuang kesaluran kota atau ke sungai dengan metode aerasi oksidasi dan juga menggunakan activated sludge.

  • Tersier

Tahapan ini bertujuan untuk memperoleh air bersih dimana disini terdapat proses klorinasi yang bertujuan untuk membunuh bakteri-bakteri yang ada di dalam air sehingga aman untuk dibuang ke lingkungan dan tidak mematikan biota.

Aliran Proses Pengolahan Limbah

aliran pengolahan air limbah

Dapat dilihat pada gambar aliran instalasi pengolahan air limbah (waste water treatment Plants) misalnya : dari gedung-gedung perkantoran atau industri.

Pada tahap pertama masuk ke proses primary dimana terdapat proses sedimentasi. Dalam primary sedimentation tank dilakukan pemberian koagulan kemudian terjadi flokulasi dan lalu sedimentasi.

Biasanya disini terdapat alat clarifier sehingga terpisah antara lumpur atau padatan dan air yang lebih bersih yang kemudian mengalir ke aeration tank atau proses secondary treatment.

Di aeration tank ini terdapat perlakuan bakteri atau mikroorganisme untuk mengurai organik-organik yang ada di dalam air.

Pada tahap terakhir yaitu pemberian klorin atau Chlorine tank untuk mendapatkan air yang bersih yang dapat digunakan kembali misalkan untuk proses menyiram tanaman, mencuci kendaraan, wastafel, maupun toilet.

STP ( Sewage Treatment Plant)

Umumnya STP digunakan dalam industri Perumahan, industri domestik seperti perhotelan, dan restoran.

Adapun tujuannya yaitu :

  1. Untuk meminimalisir atau menghilangkan kandungan organik yang terkandung dalam air seperti BOD, COD, residu padat yang terbawa air, dan juga zat amonia dan yang lainnya.
  2. Untuk menghasilkan air olahan yang terbebas dari bakteri, kuman, dan virus agar tidak mengganggu lingkungan yang sesuai standar baku mutu dari pemerintah. Karena seperti kita ketahui, bakteri, virus, kuman ini merupakan parameter yang tidak dapat dilihat secara langsung dan hanya bisa dilihat dengan menggunakan mikroskop.

Proses STP

Proses-proses yang terjadi pada STP terbagi atas 3 tahap :

  1. Primary settler
  2. Activated sludge proses
  3. Desinfeksi

proses stp

Seperti yang teman-teman lihat pada gambar diatas merupakan bagan diagram flow dalam proses STP.

Tahapan-Tahapan Proses STP

bar screen

Limbah cair (Grey dan blackwater) pertama-tama akan melalui bar screen untuk menghilangkan benda-benda yang berukuran besar, seperti sisa makanan, sayuran, plastik deterjen, botol, dan lain-lain.

grease trap

Selanjutnya air yang sudah lebih bersih akan dihilangkan kandungan minyaknya dengan menggunakan grease trap dan juga grit removal untuk menghilangkan pasir-pasir yang terikut.

bak equalifier dan juga clarifier

Proses selanjutnya yaitu air akan memasuki primary settler, alat yang digunakan biasanya berupa bak equalifier dan juga clarifier.

Bak equalifier berfungsi menyamaratakan kualitas dari air limbah dengan cara pengadukan merata menggunakan udara yang ditiupkan dari blower.

Kemudian akan dilanjutkan pada clarifier dimana akan diperoleh air bersih yang terpisah dari endapan lumpur atau sludge.

Air bersih selanjutnya akan memasuki tahap kedua yaitu proses biologis yaitu activated sludge proses.

Di tahap ini terjadi proses penguraian yang dilakukan oleh bakteri aerob dan anaerob.

Bakteri aerob membutuhkan oksigen untuk respirasi agar mampu melakukan penguraian sehingga dibutuhkan proses oksidasi atau penambahan oksigen ke dalam air.

Proses oksidasi dilakukan dengan metode aerasi yaitu pendifusian udara ke dalam air menggunakan blower dan diffuser.

tahap 2 aeration

Pada tahap ini terdapat partikel-partikel kecil atau yang disebut dengan koloid yang mana susah untuk mengendap sehingga diperlukan proses koagulasi dan flokulasi, yaitu penambahan zat koagulan dan flokulan pada air agar terbentuk flok flok besar dengan massa jenis yang lebih besar dari air sehingga mampu terjadinya proses pengendapan di clarifier 2.

proses pengendapan

Setelah melalui proses pemisahan di clarifier 2 maka kemudian akan dihasilkan produk berupa clean water atau air bersih dan juga endapan lumpur atau sludge.

Air bersih yang diperoleh kemudian akan ditransfer menuju ke clear water tank sedangkan lumpur yang diperoleh akan ditransfer menuju ke sludge holding tank.

clean water tank

Untuk domestik yang berukuran besar seperti di asrama misalnya, biasanya tidak menggunakan sludge holding tank akan tetapi sludge langsung dimasukkan kedalam digaster karena sludge akan diproses menjadi sebuah biogas sehingga akan dimanfaatkan gas metananya sebagai bahan bakar.

Akan tetapi jika dalam kapasitas yang sedikit maka sludge akan ditampung saja dalam sludge holding tank yang kemudian akan di press menggunakan press filter sehingga diperoleh padatan dan cairan terpisah.

Padatan akan dijadikan pupuk sedangkan cairannya akan diolah kembali dan ditransfer ke tahap pertama proses instalasi pengolahan air limbah (IPAL).

Clean water yang selanjutnya akan melalui tahap ketiga yaitu desinfeksi yang biasanya menggunakan klorin atau sering disebut dengan proses klorinasi.

Proses klorinasi bertujuan untuk mematikan bakteri-bakteri yang terkandung dalam air sehingga aman untuk dibuang dan tidak berbahaya bagi lingkungan.

Setelah melalui tahap ketiga ini greenwater akan dibuang kesaluran kota atau sungai akan tetapi harus melalui uji laboratorium dahulu agar sesuai baku mutu yang ditentukan oleh pemerintah.

multi grade filter

Biasanya ada juga industri yang memanfaatkan clean water yang diperoleh untuk keperluan lain seperti untuk mencuci kendaraan, wastafel, penyiraman taman, dll. Akan tetapi sebelumnya akan melalui satu tahap proses lagi yaitu multi grade filter menggunakan pressure sand filter dan carbon filter.

Instrumen dalam STP dan WWTP

Berikut ini adalah beberapa instrumen yang sering kita temua dalam STP dan WWTP atau IPAL :

  • On-site PH meter

online ph meter wwtp

Jika teman-teman di perkejaaannya berkaitan dengan pengolahan air, baik itu air limbah ataupun purified water, pasti sudah tidak asing lagi dengan on-site PH meter karena PH adalah salah satu bagian dari baku mutu yang harus dipantau.

Rentang ukur penggunaan dari on-site PH meter ini sangat luas. Biasanya kita banyak menemukan alat ini di proses netralisasi air atau di netralitation tank dan untuk penggunaannya biasanya bersamaan dengan proses injeksi dari dosing pump ataupun proses sirkulasi dari motorize ataupun selenoid valve.

Jika berbicara tentang baku mutu limbah cair atau air yang akan dibuang ke misalkan : saluran kota ataupun lingkungan sungai maka biasanya dalam kisaran pH 6 – 9.

Apabila tidak memenuhi pH tersebut maka bisa dipastikan akan bermasalah dan menyebabkan lingkungan tercemar serta dapat mematikan vegetasi-vegetasi yang ada.

Pemantauan nilai pH ini juga digunakan untuk memelihara bakteri yang akan mengurai bahan-bahan organik pada limbah air atau cairan yang diolah karena seperti kita ketahui, 90% lebih pengolahan limbah pada instalasi STP atau WWTP (IPAL) bagian pentingnya terjadi pada proses pengolahan secara biologis.

Sehingga nanti harus diukur berapa COD, BOD, Total Suspended Solid, dan ph-nya apakah sudah memenuhi baku mutu atau standar yang sudah ditetapkan oleh pemerintah (dinas kota) atau belum.

  • Conductivity Meter atau TDS Meter

online conductivity stp

Digunakan untuk mengukur nilai dari total suspended solid (TSS), Total Dissolved Solid (TDS), serta kekuatan daya hantar listrik (konduktifitasnya).

Penggunaannya biasanya yang paling umum adalah untuk aplikasi WPT reverse osmosis dan juga pada demineralisasi.

Biasanya perusahaan-perusahaan yang berhubungan dengan logam menggunakan peralatan ini untuk pemantauan.

Selain itu ada di industri mikrokontroler, industri chip, kemudian industri makanan atau yang telah menerapkan standar CPOTB dimana air yang untuk digunakan untuk membuat makanan atau minuman tersebut harus benar-benar dikontrol nilai TDS nya.

Bahkan untuk di industri Farmasi, bukan nilai conductivitynya lagi, tapi resistivity untuk melihat berapa daya hantar listriknya

DO (Disolved Oxigen) Meter

do meter pada pengolahan air limbah

Alat ini digunakan untuk mengukur kandungan Oksigen yang ada di dalam air dan biasanya terdapat pada kolam aerasi. Karena seperti kita ketahui bakteri memerlukan oksigen untuk mengurai bahan-bahan organik yang ada di dalam air sehingga ketika jumlah oksigen mencukupi maka bakteri akan dapat bekerja secara optimal.

Tujuannya pengukuran jumlah oksigen adalah untuk pemantauan jika jumlah oksigen yang dibutuhkan sudah mencukupi, dan tidak berarti untuk dilebih-lebihkan atau sesuai dengan kadar yang dibutuhkan karena jika berlebihan juga akan boros pada penggunaan energi karena pada proses ini akan berkaitan dengan penggunaan blower untuk suplai oksigen di kolam aerasi tersebut.

Nah jadi alat ini juga berfungsi sebagai alat fungsi otomatis ketika jumlah kandungan oksigen dalam kolam aerasi sudah mencukupi maka blower akan mati secara otomatis, sedangkan apabila nanti  jumlah oksigen kurang lagi maka blowernya akan hidup kembali. Dengan proses tersebut tentunya energi atau listrik yang dikonsumsi jadi lebih hemat.

Flow Meter

flow meter pada sistem Intalasi Pengolahan Air Limbah

Alat ukur aliran tentunya digunakan untuk melihat jumlah aliran. Ada 2 jenis dari alat ini, yaitu tipe digital dan tipe analog. Pada gambar diatas merupakan flow meter tipe analog

Namun secara prinsip baik yang tipe digital maupun tipe analog sama sama digunakan untuk mengukur jumlah aliran yang lewat. Alat ini harus ada di setiap waste water treatment karena keberadaannya adalah kewajiban yang mengacu pada undang-undang.

ORP Meter

orp meter sistem pengolahan air

Karena hanya beberapa industri yang menggunakannya ORP Meter maka terkadang dari kita jarang mengemukannya di instalasi pengolahan air limbah. Alat ini digunakan untuk mengukur elektronegativitas untuk mengindikasikan terjadinya reaksi reduksi ataupun oksidasi.

Alat ini digunakan pada WWTP yang mengandung crome sebagai polutannya dan juga beberapa WWTP yang menggunakan metode fenton untuk melihat keberhasilan proses AOP.

Oya, instrument ukur diatas tentunya harus dilakukan kalibrasi untuk mengetahui apakah ada penyimpangan dari nilai yang ditunjukkan di display dengan nilai sebenarnya.

Teman-teman bisa menggunakan layanan laboratorium kalibrasi rekanan teman-teman.

Semoga Bermanfaat

Referensi :

Ireksa Enginering

Bagian-Bagian Pompa Sentrifugal dan Fungsinya

Bagian-Bagian Pompa Sentrifugal dan Fungsinya

Mesin Industri·

Seperti yang kita ketahui dimana pompa merupakan suatu jenis mesin fluida yang berfungsi untuk memindahkan atau mentransfer zat cair dari suatu tempat ke tempat lain yang diinginkan.

Pompa merupakan salah satu alat yang paling banyak digunakan di industri. Namun tahukah teman-teman ada banyak jenis dari pompa tersebut antara lain Pompa sentrifugal, Pompa aksial, Pompa reciprocating, dll.

Nah kali ini kita akan lebih banyak fokus belajar mengenai pompa sentrifugal baik dari fungsinya dan bagian-bagiannya.

Prinsip Kerja Pompa

Pompa beroperasi dengan membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk atau yang disebut dengan suction dengan bagian keluar yang disebut dengan discharge.

Pompa juga berfungsi untuk mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga penggerak menjadi tenaga kinetis atau kecepatan.

Tenaga tersebut berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada di sepanjang aliran, seperti hambatan dari pipa, dari elbow, dari valve, dari perbedaan ketinggian, ataupun dari jarak yang ditempuh oleh cairan.

Macam-Macam Pompa

Macam pompa dibagi menjadi 2 yaitu pompa perpindahan positif dan pompa dinamik, dimana masing-masing jenis tersebut masih terbagi-bagi lagi menjadi beberapa tipe.

Pompa Perpindahan Positif

Pompa perpindahan positif bekerja dengan cara memberikan gaya tertentu pada volume fluida tetap dari sisi inlet menuju ke sisi outlet pompa.

Adapun kelebihan dari penggunaan pompa jenis ini adalah dapat menghasilkan power density atau gaya per satuan berat yang lebih berat dan memberikan perpindahan fluida yang tetap atau stabil di setiap putarannya.

Baca Juga : Cara Menggunakan Piknometer Untuk Pengukuran Densitas

Pompa perpindahan positif memiliki tipe yang lebih bervariasi daripada pompa dinamik.

Secara umum pompa perpindahan positif dibagi menjadi 2 tipe yaitu :

  • Pompa Rotari

gambar pompa rotari

Merupakan sebuah pompa yang sederhana dimana fluida ditekan dengan menggunakan dua roda gigi. Prinsip kerja pompa ini adalah saat antara roda gigi bertemu terjadi penghisapan fluida kemudian berputar dan diakhiri saat roda gigi akan pisah sehingga fluida terlempar keluar.

  • Pompa Recripocating

Pompa reciprocating ini menggunakan piston yang bergerak maju-mundur sebagai komponen kerjanya serta mengarahkan aliran hanya satu arah dengan check valve.

Pompa reciprocating memiliki rongga kerja yang mana akan meluas pada saat menghisap fluida dan akan mendorong dengan mempersempit rongga kerja tersebut.

Check valve digunakan untuk mengatur arah aliran fluida sehingga akan terjadi proses pemompaan yang seimbang.

Berikut merupakan gambar dari pompa reciprocating

pompa reciprocating

Dapat dilihat dimana terdapat “cam” yang berputar untuk menggerakkan piston.

Dimana piston tersebut akan bergerak maju mundur untuk membuat ruang vakum sehingga fluida dapat tersedot ke dalam melalui inlet check valve dan kemudian akan keluar melalui outlet check valve.

Adapun fungsi seal adalah untuk mencegah kebocoran.

Pompa Dinamik

Pompa Dinamik terbagi menjadi beberapa macam yaitu :

  • Pompa Special Effect atau Pompa Pengaruh Khusus

Pompa jenis ini beroperasi dengan menghasilkan kecepatan fluida tinggi dan mengkonversi kecepatan menjadi tekanan melalui perubahan penampang aliran fluida.

Jenis pompa ini biasanya juga memiliki efisiensi yang lebih rendah daripada tipe pompa perpindahan positif tetapi memiliki biaya yang rendah untuk perawatannya.

Pompa Dinamik juga bisa beroperasi pada kecepatan yang tinggi dan debit aliran yang juga tinggi.

Pompa ini sering digunakan untuk kebutuhan industri.

Pompa yang termasuk dalam spesial efek pump yaitu :

    • Pompa Jet atau eductor

Digunakan untuk mengkonversi energi tekanan dari fluida bergerak, menjadi energi gerak sehingga menciptakan area bertekanan rendah dan dapat menghisap di sisi suction.

    • Gas lift Pump

Adalah sebuah cara untuk mengangkat fluida di dalam sebuah kolom dengan jalan menginjeksikan suatu gas tertentu yang menyebabkan turunnya berat hidrostatik dari fluida tersebut sehingga reservoir dapat mengangkat kepermukaan.

    • Hidrolik RAM

Merupakan jenis pompa air yang bekerja dengan menggunakan prinsip fenomena palu air (water hammer) dari air yang dipompanya. Perbedaan ketinggian antara bagian pompa dan sumber air serta kecepatan aliran zat cair akan menghasilkan energi potensial dan kinetis yang cukup untuk menggerakkan pompa.

    • Pompa Elektromagnetik

Adalah pompa yang menggerakkan fluida logam dengan jalan menggunakan gaya elektromagnetik.

  • Centrifugal Pump

Sebuah pompa sentrifugal tersusun atas sebuah impeller dan saluran inlet ditengah-tengahnya.

Dengan desain ini maka pada saat impeler berputar fluida mengalir menuju casing disekitar impeller sebagai akibat dari gaya sentrifugal, artinya disitu terdapat ruang vakum sehingga fluida akan tertarik kedalam casing.

Casing tersebut berfungsi untuk menurunkan Kecepatan aliran fluida sementara. Kecepatan fluida diturunkan, kecepatan putar impeller tetap tinggi. Kecepatan fluida dikonversikan menjadi tekanan oleh casing sehingga fluida dapat menuju titik outletnya.

gambar pompa sentrifugal

Pada gambar terlihat suction pipe yang merupakan tempat masuknya aliran dimana disitu terlihat ada impeller yang berputar yang berfungsi untuk memberikan ruang vakum pada casing sehingga cairan akan tersedot masuk kedalam casing yang selanjutnya akan didorong oleh sudu-sudu dari impeller lalu cairan akan keluar melalui delivery pipe.

Tipe pompa sentrifugal

Pompa sentrifugal berdasarkan jenis alirannya atau bentuk alirannya dibagi menjadi 3 yaitu :

    • Pompa axial flow
    • Pompa Radial flow
    • Pompa mix flow

Perbedaan diantara ketiganya ini tentunya terjadi karena suatu kebutuhan dalam pengaplikasian sebuah pompa di dunia industri.

Pompa axial flow memiliki sudut 90° atau saling tegak lurus diantara saluran hisab dan saluran pembuangan atau suction line dan discharge line.

Sedangkan untuk pompa Radial flow memiliki sudut 180° atau lurus dan pompa mix flow ini memiliki aliran campuran atau cenderung biasanya didesain memiliki sudut 45° atau memiliki kemiringan tertentu.

Kita akan membahas lebih detil mengenai pompa sentrifugal ini nanti..

Oiya, ketika berbicara mengenai gaya sentrifugal, kita sebelumnya juga pernah membahans mengenai centrifuge laboratorium dimana alat ini juga menggunakan gaya sentrifugal dalam prinsip kerjanya.

  • Pompa Aksial

Pompa aksial biasa disebut juga dengan pompa propeller. Pompa Ini menghasilkan sebagian besar tekanan dari propeller dan gaya liting dari sudu terhadap fluida.

Pompa ini banyak digunakan pada sistem drainase atau irigasi.

Pompa aksial vertikal single-stage lebih umum digunakan, namun pompa aksial two stage lebih ekonomis penerapannya.

Untuk pompa aksial horizontal digunakan untuk debit aliran fluida yang besar dengan tekanan yang kecil dalam alirannya.

pompa axial

Seperti yang terlihat pada gambar, itulah alasan kenapa dinamakan pompa aksial karena alirannya adalah membentuk sudut 90° yaitu yang awalnya horizontal kemudian naik ke atas menjadi vertikal.

Kemudian kenapa juga disebut dengan pompa propeller karena menggunakan propeller untuk menyedot fluida sekaligus untuk mendorong fluidanya dari suction pipe menuju discharge pipe.

Prinsip Kerja dan Bagian-Bagian Pompa Sentrifugal

Seperti dalam judul artikel kali ini, diantara beberapa macam pompa diatas, kita akan fokus ke pembahasan pompa sentrifugal, karena pompa jenis merupakan jenis pompa yang paling banyak dipakai baik itu di perumahan maupun di dunia industri.

gambar pompa sentrifugal lengkap

Prinsip Kerja Pompa Centrifugal

Penggunaan pompa ini sangatlah penting.

Pompa ini mempunyai beberapa kelebihan diantaranya karena pengoperasiannya lebih mudah, pemeliharaannya yang tidak terlalu mahal, dan tidak berisik saat digunakan.

Pompa sentrifugal atau centrifugal pump adalah pompa yang mempunyai elemen utama berupa motor penggerak dengan sudu impeler yang berputar dengan kecepatan tinggi.

Prinsip kerja pompa sentrifugal adalah merubah energi mekanis alat penggerak menjadi energi kinetis fluida kemudian fluida diarahkan ke saluran buang dengan memakai tekanan atau energi kinetik sebagai fluida diubah menjadi energi tekan dengan menggunakan impeler yang berputar didalam casing.

Casing tersebut dihubungkan dengan saluran hisap atau suction dan saluran tekan atau discharge.

Untuk menjaga casing selalu terisi dengan cairan saluran hisap harus dilengkapi dengan katup kaki atau yang dinamakan dengan foot valve.

2 Komponen Penting Centrifugal Pump

Basic utama dari sebuah centrifugal pump itu terdapat pada 2 bagian yaitu :

bagian penting centrifugal pump

  • Bagian Motor
  • Bagian Pump

Motor berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak atau energi mekanik sehingga mampu menggerakkan impeler yang berada pada bagian pump.

Sedangkan impeller yang berada pada bagian pump itu sendiri berfungsi untuk mengubah energi gerak menjadi energi tekan sehingga akan mengakibatkan ruang vakum didalam casing yang mengakibatkan fluida akan tertarik menuju ke dalam melalui suction pump yang kemudian akan dilemparkan atau ditambahkan daya tekannya oleh impeller dan akan keluar melalui discharge pump menuju ketempat yang dituju.

prinsip kerja centrifugal pump

impeller centrifugal pump

cara kerja centrifugal pump

Seperti yang diilustrasikan pada gambar dapat dilihat prinsip kerja pompa sentrifugal.

Dimana impeler yang berputar mengakibatkan casing menjadi ruang vakum yang kemudian fluidanya akan tersedot ke dalam dan dilemparkan oleh sudu-sudutimpeler menuju discharge pump.

Dengan demikian jika disimpulkan dalam sebuah kalimat maka prinsip kerja pompa sentrifugal adalah sebagai berikut :

  • Pompa digerakkan oleh motor.
  • Daya dari motor diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeller yang terpasang pada poros tersebut.
  • Zat cair yang ada di dalam impeller akan ikut berputar karena dorongan sudu-sudu.

Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeler keluar melalui saluran diantara sudu-sudu dan meninggalkan impeler dengan kecepatan tinggi.

Zat cair yang keluar dari impeller dengan kecepatan tinggi ini kemudian akan keluar melalui discharge pump lalu mengalir melalui pipa ke tempat yang dituju.

Bagian-Bagian Centrifugal Pump

gambar bagian bagian centrifugal pump

  • Impeller

Seperti yang sudah diuraikan diatas dimana fungsi dari impeller yaitu untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada fluida.

  • Casing

Casing atau rumah pompa berfungsi sebagai pelindung elemen yang berada didalamnya.

Tempat dudukan diffuser, inlet nozzle, outlet nozzle dan sebagai pengarah aliran dari impeller yang akan mengubah energi kecepatan menjadi energi tekan.

  • Shaft

Shaft / poros berfungsi untuk meneruskan momen putar dari penggerak selama pompa dalam kondisi beroperasi.

Komponen ini berfungsi juga sebagai dudukan impeller dan bagian yang bergerak lainnya.

  • Shaft Sleeve

Bagian ini berfungsi untuk melindungi shaft dari erosi korosi dan keausan. Biasanya kita menyebutnya dengan bearing atau gotri dimana ini untuk menjaga agar shaft atau poros berada pada tempatnya dan terhindar dari erosi akibat gerakan berputar.

  • Wearing Ring

Casing Wearing Ring jika komponen tersebut dipasang pada casing.

Wearing impeller jika komponen tersebut dipasang pada impeller.

Fungsi utamanya adalah untuk meminimalisir terjadinya kebocoran akibat celah antara casing dengan impeler

  • Suction Nozzle

Sebagai tempat masuknya fluida atau Liquid.

  • Discharger nazel

Sebagai Tempat keluarnya fluida atau liquid.

Nah demikian penjelasan terkait dengan jenis pompa khususnya pompa sentrifugal mulai dari pengertian, prinsip kerja, dan bagian-bagian penting atau komponen-komponen penyusun dari pompa sentrifugal.

Kesimpulan

Dengan memahami macam-macam pompa diatas, dapat memberikan kita manfaat ketika bekerja di industri khususnya di bagian enginering sehingga tidak salah dalam melakukan pembelian sesuai dengan kebutuhan perusahaan.

Semoga Bermanfaat

Sumber :

Jenis-Jenis Pompa

Macam-Macam Pengaduk di Dalam Mesin Mixing Industri

Macam-Macam Pengaduk di Dalam Mesin Mixing Industri

Mesin Industri·

Mesin mixing merupakan salah satu mesin yang aplikasinya sangat luas di berbagai macam industri, dari industri farmasi, makanan, sampai dengan industri pakan ternak.

Kali ini kita akan belajar mengenai macam-macam impeller / pengaduk yang sering digunakan di dalam mesin mixing berikut dengan kelebihan dan kekurangannya. Namun sebelumnya kita pelajari terlebih dahulu terkait dengan mixing dan agitasi.

Perbedaan Mixing dengan Agitasi

agitasi adalah

Pada dasarnya mixing dan agitasi adalah hal yang berbeda.

Mixing atau pencampuran adalah suatu proses mencampurkan satu atau lebih bahan dengan menambahkan satu bahan ke bahan yang lainnya sehingga membuat suatu bentuk yang seragam dari beberapa konstituen seperti :

  • Cair dengan cair
  • Cair dengan padat
  • Cair dengan gas
  • Padat dengan padat

Komponen yang jumlahnya banyak disebut dengan fase kontinue, sedangkan komponen yang jumlahnya sedikit disebut dengan fase dispers.

Sedangkan agitasi adalah mengacu pada caranya dimana agitasi melalui proses pengadukan.

Nah, dalam proses pencampuran atau mixing itu tentunya tidak hanya dengan agitasi saja, namun ada juga proses yang lainnya misalnya melalui proses difusi.

Pengadukan pada proses agitasi menggunakan alat bantu yang disebut dengan impeler.

Ada beberapa jenis impeller, antara lain propellers, paddles, turbine, helical ribbon yang nanti juga akan kita bahas. Pemilihan jenis impeller tersebut tentunya disesuaikan dengan kebutuhan.

Adapun tujuan dari proses tersebut adalah homogenisasi suatu bahan atau menjadikan dua atau lebih zat bercampur sehingga terlihat homogen.

Pencampuran dapat terjadi dengan cara menimbulkan gerak didalam bahan, sehingga menyebabkan bagian-bagian bahan saling bergerak satu terhadap yang lainnya.

Pencampuran fasa cair merupakan hal yang cukup penting dalam berbagai proses kimia.

Pencampuran fase cair dapat dibagi dalam 2 kelompok :

  1. Pencampuran antara cairan yang saling tercampur / miscible.
  2. Pencampuran antara cairan yang tidak tercampur atau tercampur sebagian yang disebut dengan immiscible.

Selain mencampuran fasa cair dikenal pula operasi pencampuran fase cair yang pekat seperti lelehan, pasta, dan sebagainya.

Sedangkan untuk pencampuran fase padat seperti bubuk kering (powder kering) dan yang lainnya, pencampuran fasa gas dan pencampuran antar fasa.

Adapun sifat fisik fluida yang berpengaruh dalam proses pencampuran yaitu densitas dan viskositas.

Dimana densitas tersebut merupakan perbandingan antara massa dan volume benda Sedangkan viskositas adalah tingkat kekentalan suatu zat.

Baca Juga : Cara Menggunakan Piknometer Untuk Pengukuran Densitas

Pentingnya Pengaduk / Impeller dalam Mesin Mixing

jenis impeller
Proses pencampuran didalam suatu tangki dapat terlaksana dengan baik apabila faktor-faktor yang menentukan suatu proses pencampuran dipilih dengan benar, terutama dari sisi pengaduk. Hal-hal yang harus diperhatikan antara lain :

  1. Banyaknya bilah yang digunakan di suatu pengaduk
  2. Derajat kemiringan dari suatu bilah
  3. Putaran pengaduk
  4. Jenis pengaduk yang digunakan
  5. Fluida yang diaduk

Oleh karena itu untuk menjaga performa dari suatu pengaduk maka kita harus memilih suatu jenis pengaduk yang sesuai dengan fluida yang akan digunakan atau fluida yang menjadi objek.

Karena jika salah menggunakan suatu jenis pengaduk maka hal ini akan mempengaruhi dari hasil pencampuran yang telah dilakukan yaitu kemungkinan suatu proses pencampuran akan menjadi lebih lama ataupun hasil dari proses pencampuran menjadi kurang baik sehingga pada akhirnya akan berujung pada kurangnya efisien dari pengaduk itu sendiri.

Dan juga apabila ini Dalam suatu rangkaian proses maka ini akan menjadi salah satu penghambat dari proses tersebut.

Komponen Utama Mesin Mixer

bagian bagian mesin mixer

Di dalam mesin mixer industri terdapat beberapa komponen utama yang memiliki karakteristik dan fungsi yang berbeda. Komponen-komponen tersebut adalah :

  • Pengaduk atau impeller
  • Tangki pengaduk atau bowl
  • Motor penggerak

Sumber energi utama di dalam mixer adalah daya yang terbuang oleh putaran impeller dimana menghasilkan sirkulasi cair dan turbulensi sehingga menahan semua partikel pada dasar tangki.

Pemilihan impeler yang sesuai untuk memenuhi persyaratan suspensi sangatlah penting, impeller yang berbeda menghasilkan pola aliran yang berbeda pula yang menyebabkan hidrodinamika yang berbeda sehingga mempengaruhi efisiensi energi pada impeller.

Jenis Impeller pada Mesin Mixer

Terdapat 4 jenis tipe pengaduk yaitu :

  1. Pengaduk baling-baling atau propeller
  2. Pengaduk dayung atau Paddle
  3. Pengaduk turbin
  4. Pengaduk helical ribbon

Pengaduk Baling-Baling atau Propeller

Propeller biasa digunakan untuk kecepatan pencampuran tinggi dengan arah aksial.

Pengaduk ini dapat digunakan untuk cairan (liquid) yang memiliki viskositas / kekentalan rendah dan tidak bergantung pada ukuran serta bentuk tangki.

Kapasitas sirkulasi yang dihasilkan besar dan sensitif terhadap beban head, dimana bentuk head dari tangki akan sangat mempengaruhi pola aliran dalam proses mixing jika menggunakan tipe propeller.

Tipe propeller ada 3 yaitu :

  • Marine propeller

marine propeller

  • Hidrofoil propeller

hydrofoil propeller

  • High flow propeller

high flow propeller

Kelebihan Pengaduk Propeller

  • Propeller digunakan pada kecepatan berkisar 400 s/d 1750 RPM dan digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah.
  • Pengaduk propeller terutama menimbulkan aliran arah aksial.
  • Arus aliran meninggalkan pengaduk secara kontinyu ke satu arah tertentu sampai dibelokkan oleh dinding atau dasar tangki.
  • Dapat membersihkan diri secara otomatis.
  • Masa umur pakai blade panjang dan tidak mudah korosif.
  • Dapat beroperasi pada kekentalan atau viskositas antara 0 – 30 cP.
  • Harganya sedang / tergolong murah.
  • Memiliki efisiensi yang tinggi.

Kekurangan Pengaduk Propeller

Tidak cocok atau tidak efektif jika digunakan pada cairan yang memiliki viskositas tinggi atau kental.

Pengaduk Dayung atau Paddle

Pengaduk jenis ini sering memegang peranan penting pada proses pencampuran dalam dunia industri. Paddle digunakan pada aliran fluida laminer, transisi, ataupun turbulen tanpa baffle.

Pengaduk paddle menimbulkan aliran arah Radial dan tangensial dan hampir tanpa gerak vertikal sama sekali. Arus yang bergerak ke arah horizontal setelah mencapai dinding akan dibelokkan ke atas atau ke bawah. Bila digunakan dengan kecepatan tinggi akan terjadi pusaran saja tanpa terjadi agitasi.

Berbagai jenis pengaduk dayung atau Paddle biasanya digunakan pada kecepatan rendah antara 20 s/d 200 RPM.

Untuk pengukuran kecepatan mixing tersebut biasanya laboratorium kalibrasi menggunakan standar tachometer.

Tipe impeller paddle antara lain :

  • Paddle anchor

Paddle anchor

  • Paddle flat beam – basic

Paddle flat beam - basic

  • Paddle double – motion

Paddle double - motion

  • Paddle gate

Paddle gate

  • Paddle glassed Stell

Paddle glassed Stell

  • Paddle finger

paddle finger

  • Paddle helix

paddle helix

  • Multi paddle

multi paddle

Dimana tentunya penggunaanya sesaui dengan aplikasinya masing-masing.

Pengaduk jenis paddle biasanya digunakan untuk mengaduk jenis liquid yang begitu kental dengan pencampuran sedikit bahan yang memiliki granul tebal.

Pengaduk ini digunakan dengan putaran yang sangat rendah antara 20 s/d 200 RPM.

Adapun aplikasi dari pengaduk ini adalah dipakai untuk pengadukan seperti bumbu Liquid, bahan perekat, kosmetik, dan lainnya yang mengandung minyak atau sejenisnya.

Kelebihan Impeller Paddle

Penggunaan impeller paddle ini dapat digunakan pada aliran fluida laminer transisi ataupun turbulen tanpa disertai dengan baffle pada tangkinya.

Kekurangan Impeller Paddle

Tidak efektif untuk suspensi padatan karena aliran radial bisa terbentuk namun aliran aksial dan vertikal menjadi kecil.

Bila digunakan pada kecepatan tinggi akan terjadi pusaran saja tanpa terjadi agitasi.

Pengaduk Turbin

Pengaduk jenis turbin merupakan pengaduk dengan sudut tegak datar dan bersudut konstan. Pengaduk jenis ini digunakan pada viskositas fluida rendah seperti halnya pengaduk jenis propeller.

Pengaduk turbin menimbulkan aliran arah aksial dan tangensial dimana disekitar turbin terjadi daerah turbulensi yang kuat, arus dan gesekan yang kuat antar fluida. Hal ini membuat pencampuran lebih maksimal.

Tipe Pengaduk Turbin Antara lain :

  • Turbine disc flat blade

Turbine disc flat blade

  • Turbine hub mounted curved blade

Turbine hub mounted curved blade

  • Turbine disc mounted curve blade

Turbine disc mounted curve blade

  • Turbine pitched blade

Turbine pitched blade

  • Turbine bar

Turbine bar

  • Turbine shrouded

Turbine shrouded
Kelebihan Pengaduk Turbin :

  • Tidak mudah mengalami kerusakan dan tidak membutuhkan perawatan khusus di dalam pengoperasiannya
  • Dapat digunakan untuk arah aliran aksial dan radial sesuai dengan bentuk bejana
  • Dapat digunakan dalam beberapa tingkatan kekentalan atau viskositas pada material yang berbeda yaitu antara 0 s/d 100 cP.
  • Digunakan untuk tingkat geser dan turbulensi yang cukup tinggi terutama turbulensi di dekat blade,
  • Dapat beroperasi dengan kecepatan tinggi yaitu 500-1700 RPM.
  • Dapat digunakan pada suspensi padatan dan cairan.
  • Harganya sedang atau tidak terlalu mahal
  • Memiliki efisiensi yang tinggi

Helikal ribbon

Jenis pengaduk ini digunakan pada larutan pada kekentalan yang tinggi dan beroperasi pada RPM yang rendah pada bagian laminer.

Ribbon atau bentuknya seperti kita dibentuk dalam sebuah bagian helical bentuknya seperti baling-baling helikopter dan ditempelkan ke pusat sumbu pengaduk dimana cairan bergerak dalam sebuah bagian aliran berliku-liku pada bagian bawah dan naik ke bagian atas pengaduk.

Jenis pengaduk helical ribbon ini yang sering digunakan yaitu :

  • Ribbon impeller

Double ribbon impeller

  • Double ribbon impeller

Ribbon impeller

  • Helical screw impeler

Helical screw impeler

  • Sigma impeller

Sigma impeller

  • M-8 impeler

M-8 impeler

  • Z Blade

Z Blade impeller

Kelebihan Pengaduk Ribbon :

Dapat digunakan pada larutan yang memiliki kekentalan yang tinggi dan dapat beroperasi pada RPM yang rendah pada bagian laminer

Bentuk impeller ribbon banyak digunakan pada mesin ribbon di industri makanan atau obat tradisional yang menerapkan Standar Cara Pengolahan Obat Tradisional Yang Baik (CPOTB) untuk proses pembuatan produk ruahan.

Kekurangan Pengaduk Ribbon :

Tidak efisien jika digunakan pada fluida yang memiliki viskositas rendah atau cairan yang encer.

Penting Diperhatikan!

Hal yang penting dari mixing tank dalam penggunaannya sebelum kita melakukan pembelian, antara lain :

  • Bentuk

Biasanya digunakan bentuk silindris dan bagian bawahnya cekung

  • Ukuran

Ukuran yaitu perbandingan antara diameter tangki dengan tinggi tangki

  • Kelengkapan

Untuk kelengkapan itu dilihat pada ada-tidaknya baffle yang mana berpengaruh pada pola aliran di dalam tangki. Selanjutnya jacket atau koil pendingin atau pemanas yang berfungsi sebagai pengendali suhu lengkap dengan alat pengukur suhu pada mesin mixing tersebut dan letak lubang pemasukan dan pengeluaran untuk proses kontinyu dan kelengkapan yang lainnya seperti tutup tangki dan sebagainya.

Kesimpulan

Pengetahuan mengenai jenis-jenis impeller / pengaduk di dalam mesin mixing tersebut sangat penting jika teman-teman bekerja di industri yang dalam flowchart produksinya terdapat proses pencampuran atau homogenisasi, contohnya :

Pada industri Farmasi, mesin mixing digunakan dalam pembautan larutan pengikat. Ribbon mixer juga banyak digunakan untuk membuat produk ruahan, dll. Sedangkan di industri pakan ternak, mesin mixing merupakan salah satu mesin utama yang mereka gunakan untuk aktivitas produksi mereka.

Semoga Bermanfaat