Pengertian Jenis - Jenis Gravity and Pressurized Filter : Sand/Bed Filters; Variasi Tipe Dari Sand Filter

 Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, dimana zat padat tersebut dapat tertahan. Pada industri, filtrasi meliputi ragam operasi mulai dari penyaringan sederhana hingga pemisahan kompleks. Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan atau gas. Aliran yang lolos dari saringan dapat berupa cairan, padatan, atau keduanya.

Hal yang paling mendasar dalam proses filtrasi adalah pengaliran fluida melalui suatu media berpori. Filtrasi dapat terjadi karena adanya gaya dorong, misalnya; gravitasi, tekanan dan gaya sentrifugal. Pada beberapa proses, media filter dapat membantu balok berpori (cake) untuk menahan partikel-partikel padatan di dalam suspensi sehingga terbentuk lapisan berturut turut pada balok sebagai filtrat yang melewati balok dan media tersebut.

Filtrasi biasa dilakukan pada skala laboratorium hingga slaka pilot plant atau industri baik dengan cara batch maupun kontinyu Secara umum, beradarkan gaya pendorong aliran, filtrasi dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Penyaring gaya berat (Gravity filters)

2. Penyaring tekanan (Pressure filters)

3. Penyaring vakum (Vacuum filters)

4. Penyaring sentrifugal (Centrifugal filters)

Dalam artikel ini akan membahas lebih lanjut mengenai gravity filters utamanya sand filters. Gravity filtration adalah alat filtrasi yang memanfaatkan gaya gravitasi dalam prosesnya. Dengan adanya gaya gravitasi maka cairan akan mengalir ke bawah melalui media filtrate yang akan menahan partikel-partikel dalam fluida yang disaring.Karena hanya memanfaatkan gaya gravitasi dan tidak ada tambahan gaya lainnya maka gravity filtration merupakan jenis filtrasi yang paling sderhana. Umumnya digunakan untukmenyaring air dalam jumlah besar dan mengandung sedikit padatan di dalamnya.

Selanjutnya akan dibahas mengenai mekanisme filtrasi dari gravity filtration. Seperti sudah disebutkan sebelumnya,gaya gravitasi berperan sebagai driving force nya, sehingga air terus mengalir ke bawah dan partikel-partikel dalam air akan tertahan pada media filter. Ada beberapa macam jenis media yang digunakanuntuk berbagai jenis gravity filtration yaitu:

• Sand filtration, media filter nya adalah pasir kuarsa dan tujuan dari filtrasi nya adalah untuk menghilangkan suspended solid seperti tanah maupun lumpur.

• Carbon filter, menggunakan karbon sebagai media filternya dan bertujuan untuk menghilangkan logam berat

• Ion exchanger resin, proses filtrasinya bertujuan untuk menghilangkan ion-ion penyebab kesadahan seperti ion Ca, Mg, dan lainnya. Media filter yang digunakan adalah resin kation dan anion

Jenis filter yang dijelaskan berikutnya adalah sand filtration. Sand filter terbagi menjadi 2 jenis yaitu slow sand filter dan juga rapid sand filter. Slow sand filter adalah alat filtrasi yang memakai pasir dan juga gravel sebagai medainya, dan air mengalir melalui media filter hanya disebabkan oleh gaya gravitasi, dan tidak ada gaya tambahan lainnya. Oleh sebab itu proses filtrasinya lebih lama. Sedangkan jenis yang lainnya rapid sand filter yang proses filtrasinya lebih cepat karena digunakan tekanan tambahan dari pompa. Berikut penjelasan yang lebih lengkap mengenai keduanya.

B. Sand Filter

Secara umum, sand filter terbagi menjadi 2 jenis yaitu slow sand filter dan rapid sand filter.

1. Slow sand filter

Seperti namanya, sand filter jenis ini membutuhkan waktu yang lama untuk melakukan satu siklus filtrasi yaitu sekitar 3-4 bulan. Jangka waktu pembersihan ini tentunya jauh lebih lama bila dibandingkan dengan jenis sand filter yang lain. Hal ini disebabkan karena ukuran pasir yang digunakan lebih kecil yaitu berkisar 0,25-0,35 mm.

Berikut dijelaskan mekanisme terjadinya filtrasi dengan slow sand filter. Fluida yang akan difilter dialirkan ke dalam sand filter dari atas. Fluida akan terus mengalir melalui celah tumpukan pasir. Karena kecilnya ukuran pasir yang digunakan, maka partikel-partikel organik maupun mikroorganisme yang ada dalam fluida akan tertahan.

Pada saat terlewatnya fluida melalui lapisan pasir halus tersebut, terbentuk suatu lapisan biofilm yang disebut lapisan schmutzdecke. Lapisan schumutcdecke adalah akumulasi dari mikroorganisme yang tidak ikut mengalir bersama air dan akan terbentuk sekitar 2-3 minggu tergantung suhu serta kandungan dalam air tersebut.

Lapisan biofilm tersebut merupakan komponen penting dalam slow sand filter karena pada lapisan schmutzdecke terjadi pemurnian dimana fluida yang masih mengandung partikel organik akan terlarut, teradsorbsi, terserap dan tercerna oleh bakteri, fungi dan juga protozoa yang terdapat di lapisan schmutzdecke. Hal tersebut menyebabkan slow sand filter merupakan metode filtrasi yang baik untuk menghilangkan bau dan bakteri pada fluida yang di alirkan.

Kelebihan dari slow sand filter adalah proses operasinya sederhana sehingga biaya operasionalnya murah, minimnya masalah yang disebabkan oleh lumpur karna tidak diperlukannya supervisi yang intens, tidak dperlukan tambahan bahan kimia lain, serta tidak diperlukan banyak air untuk pencucian karena hanya dilakukan di bagian atas media tanpa backwash.

Kekurangan dari slow sand filter adalah membutuhkan lahan yang luas karena ukuran alat yang besar, lambatnya proses filtrasi, serta batas kekeruhan air yang akan difiltrasi rendah, sehingga tidak bisa digunakan untuk filtrasi air dengan tingkat kekeruhan yang tinggi.

2. Rapid sand filter

Rapid Sand Filter merupakan metode filtrasi yang berkebalikan dengan slow sand filter. Proses filtrasi dengan cara ini merupakan jenis metode filtrasi yang mampu menghasilkan debit fluida yang lebih banyak, namun kurang efektif untuk mengatasi bau dan rasa yang ada pada fluida yang disaring. Media yang digunakan untuk proses rapid sand filter biasanya tersusun dari pasir silica alami, anthrasit, atau pasir garnet yang memiliki variasi ukuran, bentuk dan komposisi kimia. 

Pengoperasian rapid sand filter dapat memanfaatkan gaya gravitasi atau pompa tekanan. Fluida yang difilter akan melewati rapid sand filter dari atas ke bawah karena adanya gaya gravitasi atau pemberian tekanan melewati lapisan kerikil terlebih dahulu, kemudian melewati lapisan pasir. Material floc akan terperangkap di permukaan media pasir, filtrate (fluida bersih yang telah difilter) akan keluar dibagian bawah unit (lihat gambar dibawah).

Saat proses filtrasi berlangsung, terjadi penurunan debit air produksi akibat clogging atau pemampatan oleh kotoran yang tersaring dan tertahan pada media yang menyebabkan diameter pori mengecil. Hal ini ditandai dengan penurunan kapasitas produksi dan peningkatan kehilangan energi (headloss) yang diikuti oleh kenaikan muka air di atas media filter, serta penurunan kualitas air terproduksi.

Adapun untuk membersihkan material floc yang terperangkap, dilakukan backwash atau teknik pencucian dengan mengalirkan air secara berkebalikan dari bawah ke atas, dengan kecepatan tertentu agar media filter terfluidisasi dan terjadi tumbukan antar media sehingga kotoran yang menempel pada media akan lepas dan terbawa bersama aliran air.

Kelebihan dari metode rapid sand filter adalah laju filtrasi tinggi (4.000 –12.000 L/jam/luas area), waktu pembersihan filter cukup singkat, serta membutuhkan area untuk penempatan alat yang tidak terlalu besar.

Kekurangan dari metode rapid sand filter adalah membutuhkan energi input yang besar, pembersihan filter harus sering dilakukan (setiap 24 –72 jam sekali), serta tidak efektif untuk menghilangkan bakteri, senyawa organik, dan beberapa jenis logam berat.

Location: Indonesia

Share :