Sedimentasi: Pengertian – Contoh dan Dampaknya

Pada saat suatu kekuatan pengangkut berkurang atau melemah, material hasil pengikisan ini diendapkan.

Pengendapan ini bisa berlangsung di sungai, danau, dan di laut. Dan hal itulah yang dinamakan dengan sedimentasi.

Pengertian sedimentasi

Sedimentasi adalah suatu peristiwa-peristiwa pengendapan material batuan yang diangkut oleh suatu tenaga air atau angin.

Sesudah batuan terkikis, hasil pengikisan terbawa aliran air sungai, danau, dan akhirnya nya sampai di laut.

Ada beberapa pengertian mengenai Sedimentasi, yaitu:

• Sedimentasi adalah pemisahan solid-liquid menggunakan pengendapan secara gravitasi untuk menyisihkan suspended solid.
• Sedimentasi adalah salah satu operasi pemisahan campuran padatan dan cairan (slurry) menjadi cairan beningan dan sludge (slurry yang lebih pekat konsentrasinya).
• Sedimentasi adalah suatu proses mengendapkan zat padat atau tersuspensi non koloidal dalam air yang dilakukan dengan memanfaatkan gaya gravitasi.

Kecepatan pengendapan partikel yang terdapat di air tergantung pada berat jenis, bentuk dan ukuran partikel, viskositas air dan kecepatan aliran dalam bak pengendap.

Dapat disimpulkan bahwa sedimentasi merupakan proses pemisahan dan pengendapan padatan dan cairan (solid-liquid) dengan menggunakan gaya gravitasi untuk mengendapkan partikel suspensi, baik dalam pengolahan air bersih (IPAM), maupun dalam pengolahan air limbah (IPAL)

Fungsi sedimentasi

Menurut Kusnaedi (2002), tujuan pengolahan air minum merupakan upaya untuk mendapatkan air yang bersih dan sehat sesuai dengan standar mutu air.

Proses pengolahan air minum merupakan proses perubahan sifat fisik, kimia, dan biologi air baku agar memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air minum.

Secara keseluruhan, proses sedimentasi berfungsi untuk:

• Mengurangi beban kerja unit filtrasi dan memperpanjang umur pemakaian unit penyaring selanjutnya;
• Mengurangi biaya operasi instalasi pengolahan.
• Memisahkan partikel utuh (discreet) seperti pasir dan juga untuk memisahkan padatan melayang (suspensi) yang sudah menggumpal.

Pada pengolahan air minum, terapan sedimentasi khususnya untuk:

• Pengendapan air permukaan, khususnya untuk pengolahan dengan filter pasir cepat.
• Pengendapan flok hasil koagulasi-flokulasi, khususnya sebelum disaring dengan filter pasir cepat.
• Pengendapan flok hasil penurunan kesadahan menggunakan soda-kapur.
• Pengendapan lumpur pada penyisihan besi dan mangan.

Pada pengolahan air limbah, sedimentasi umumnya digunakan untuk:

• Penyisihan grit, pasir, atau silt (lanau).
• Penyisihan padatan tersuspensi pada clarifier pertama.
• Penyisihan flok/lumpur biologis hasil proses activated sludge pada clarifier akhir.
• Penyisihan humus pada clarifier akhir setelah trickling filter.

Pada pengolahan air limbah tingkat lanjutan, sedimentasi ditujukan untuk  penyisihan lumpur setelah koagulasi dan sebelum proses filtrasi.

Selain itu, prinsip sedimentasi juga digunakan dalam pengendalian partikel di udara.

Prinsip sedimentasi pada pengolahan air minum dan air limbah adalah sama, demikian juga untuk metoda dan peralatannya.

Penyebab sedimentasi

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi terjadinya sedimentasi yakni:

• Terdapat sumber material sedimen
• Terdapat lingkungan yang cocok untuk pengendapan (baik di darat, transisi, maupun laut)
• Terjadinya pengangkutan oleh angin, es maupun air terhadap sumber material (transport)
• Perbedaan arus atau gaya menyebabkan berlangsungnya pengendapan
• Adanya replacement (penggantian) dan rekristalisasi (perubahan) material
• Proses diagenesis atau perubahan yang terjadi ketika pengendapan berlangsung secara kimia dan fisika.
• Proses kompaksi, yakni berupa akibat dari gaya berat material sedimen yang memaksa volume lapisan sedimen berkurang
• Lithifikasi yang terjadi karena kompaksi yang berlangsung terus menerus sehingga sedimen menjadi keras.

Proses terjadinya Sedimentasi

Proses sedimentasi secara umum diartikan sebagai proses pengendapan dimana akibat gaya gravitasi.

Partikel yang mempunyai berat jenis lebih berat dari berat jenis air akan mengendap ke bawah dan yang lebih kecil berat jenisnya akan mengapung.

Kecepatan pengendapan partikel akan bertambah sesuai dengan pertambahan ukuran partikel dan berat jenisnya.

Pengendapan kandungan zat padat di dalam air dapat digolongkan menjadi :

• pengendapan diskrit (kelas 1)
• pengendapan flokulen (kelas 2)
• pengendapan zone
• pengendapan kompresi/tertekan (Martin D, 2001; Peavy, 1985; Reynolds, 1977).

Dan pada pengolahan air minum yang digunakan adalah dengan pengendapan diskrit dan pengendapan flokulen.

Pada dasarnya, pengolahan air minum dapat diawali dengan:

• Penjernihan air
• Pengurangan kadar bahan-bahan kimia terlarut dalam air sampai batas yang dianjurkan
• Penghilangan mikroba pathogen
• Memperbaiki derajat keasaman (pH)
• Serta memisahkan gas terlarut yang dapat mengganggu estetika dan kesehatan.

Air tidak jernih umumnya mengandung residu. Residu tersebut dapat dihilangkan dengan proses penyaringan (filtrasi) dan pengendapan (sedimentasi).

Untuk mempercepat proses penghilangan residu tersebut perlu ditambahkan koagulan.

Bahan koagulan yang sering dipakai adalah tawas (alum). Untuk memaksimalkan proses penghilangan residu, koagulan sebaiknya dilarutkan dalam air sebelum dimasukkan ke dalam tangki pengendapan.

Sedimentasi dilakukan di dalam sebuah tangki dimana tangki tersebut berfungsi untuk mengendapkan kotoran-kotoran berupa lumpur dan pasir. Pada tangki sedimentasi terdapat waktu tinggal.

Ke dalam tangki sedimentasi ini diinjeksikan klorin yang berfungsi sebagai oksidator dan desinfektan.

Sebagai oksidator klorin digunakan untuk menghilangkan bau dan rasa pada air.

Jenis-jenis sedimentasi

• Sedimen Fluvial

Jenis yang satu ini yaitu pengendapan hasil Erosi yang terjadi di sungai yang membentuk sedimen fluvial.

Hasil pengendapan disungai biasanya berupa batu giling, pasir, krikil, dan lumpur yang menutupi air sungai.

Sedimen fluvial ini bisa dimanfaatkan untuk bahan bangunan atau pengaspalan jalan.

Banyak penduduk bermata pencaharian sebagai pengumpul pasir, krikil, atau batu hasil sedimen fluvial.

• Sedimen Limnis

Sediemen Limnis yaitu salah satu jenis sedimen yang pengendapan hasil erosi terjadi didanau dan membentuk sedimen limnis.

Hasil pengendapan di danau ini biasa nya berbentuk delta, lapisan batu krikil, pasir, dan lumpur.

• Sedimen Marin

Sedimen Marin ialah suatu pengendapan hasil erosi terbanyak terjadi dilaut. Pengendapan hasil erosi dilaut akan membentuk sedimen marin. Salah satu bentuk sedimen marin ialah gumuk pasir (sand dunes).

Gumuk pasir ini berasal dari pasir yang terangkat ke udara saat ombak terpecah dipantai landai.

Selanjutnya pasir terbawa angin ke arah darat dan terendapkan membentuk timbunan pasir.

Tipe sedimentasi

Tipe sedimentasi yang sering ditemui pada proses pengolahan air minum adalah sedimentasi tipe I dan tipe II.

Sedimentasi tipe I dapat ditemui pada bangunan grit chamber dan prasedimentasi (sedimentasi I).

Sedimentasi tipe II dapat ditemui pada bangunan sedimentasi II. Sedangkan sedimentasi tipa III dan IV lebih umum digunakan pada pengolahan air buangan

Sedimentasi Tipe 1

Sedimentasi tipe I merupakan pengendapan partikel diskret, yaitu partikel yang tidak mengalami perubahan bentuk, ukuran maupun berat selama partikel tersebut mengendap.

Partikel tersebut dapat mengendap bebas secara individual tanpa membutuhkan adanya interaksi antar partikel, juga tanpa menggunakan koagulan.

Proses pengendapan partikel berlangsung semata-mata akibat pengaruh gaya partikel atau berat sendiri partikel.

Pengendapan akan berlangsung sempurna apabila aliran dalam keadaan tenang (aliran laminar).

Sebagai contoh sedimentasi tipe I antara lain pengendapan lumpur kasar pada bak prasedimentasi untuk pengolahan air permukaan dan pengendapan pasir pada grit chamber.

Berikut ini adalah langkah-langkah dalam menghitung kecepatan pengendapan bila telah diketahui ukuran partikel, densitas atau specific gravity, dan temperatur air :

• Asumsikan bahwa pengendapan mengikuti pola laminar, karena itu gunakan persamaan Stoke’s untuk menghitung kecepatan pengendapannya.
• Setelah diperoleh kecepatan pengendapannya, hitung bilangan reynold untuk membuktikan pola aliran pengendapannya.

Bila diperoleh laminar, maka perhitungan selesai. Bila diperoleh turbulen, maka gunakan persamaan untuk turbulen, dan bila diperoleh transisi, maka gunakan persamaan untuk transisi

Sedimentasi Tipe 2

Sedimentasi tipe II adalah pengendapan partikel flokulen dalam suspensi encer, di mana selama pengendapan terjadi saling interaksi antar partikel.

Bersatunya beberapa partikel membentuk gumpalan akan memperbesar rapat masanya, sehingga akan mempercepat pengendapannya.

Proses penggumpalan (flocculation) di dalam kolam pengendapan akan terjadi tergantung pada keadaan partikel untuk saling berikatan dan dipengaruhi oleh beberapa variabel seperti laju pembebanan permukaan, kedalaman kolam, gradient kecepatan, konsentrasi partikel di dalam air dan range ukuran butir.

Faktor-faktor yang dapat meningkatkan efisiensi bak pengendapan adalah:

• Luas bidang pengendapan
• Penggunaan baffle pada bak sedimentasi
• Mendangkalkan bak
• Pemasangan plat miring.

Sedimentasi Tipe 3 dan 4

Sedimentasi tipe III adalah pengendapan partikel dengan konsentrasi yang lebih pekat, dimana antar partikel secara bersama-sama saling menahan pengendapan partikel lain di sekitarnya (hindered).

Karena itu pengendapan terjadi secara bersama-sama sebagai sebuah zona dengan kecepatan yang konstan.

Pada bagian atas zona terdapat interface yang memisahkan antara massa partikel yang mengendap dengan air jernih.

Hindered Settling sebagian besar digunakan di dalam secondary clarifiers. Sedimentasi tipe IV merupakan kelanjutan dari sedimentasi tipe III, di mana terjadi pemampatan (kompresi) massa partikel hingga diperoleh konsentrasi lumpur yang tinggi.

Pengendapan partikel dilakukan dengan cara memampatkan (compressing) massa partikel dari  bawah.

Tekanan (compression) terjadi tidak hanya di dalam zone yang paling rendah dari secondary clarifiers tetapi juga di dalam tangki sludge thickening.

Cara mengatasi Sedimentasi

Dalam upaya mengatasi pengendapan yang dapat menyebabkan gangguan aliran air, seperti pendangkalan sungai yang bisa menyebabkan banjir. Maka harus diawali dengan mencari sumber penyebab terjadinya endapan.

Langkah yang dapat diambil untuk mencegah sedimentasi, antara lain:

• Menanggulangi Erosi Permukaan
  • Menanam vegetasi atau tumbuhan untuk mencegah kerusakan dan memperbaiki tanaman penutup permukaan, sehingga erosi permukaan dapat ditekan. Misalnya dengan cara reboisasi dan penghijauan, pembuatan pagar hidup, mencegah kebakaran hutan, menjaga humus tanah, melestarikan daerah aliran sungai, dan lain sebagainya
  • Pembuatan konstruksi untuk mencegah erosi dapat dilakukan dengan tujuan memperlambat aliran air. Caranya adalah memperkecil kemiringan atau lereng dengan membuat terasering serta pembuatan pematang sejajar garis kontur dan saluran air.
• Mengendalikan Material Sedimen – Angkutan sedimen sangat berpengaruh terhadap perubahan morfologi sungai.
• Pengendalian material sedimen adalah usaha agar endapan dapat terbawa aliran air hingga tempat tertentu yang tidak menimbulkan kerugian, dengan cara sebagai berikut:
  • Bottom control structure untuk mengatur kemiringan dasar sungai, sehingga aliran masih mampu membawa sedimen tanpa mengikis alur sungai.
  • Pembuatan penahan sedimen.
  • Pembuatan ground sill.
  • Pembuatan sabo dam.
  • Pembuatan kantong-kantong lumpur.
• Pengendalian Sedimentasi – Upaya ini dilakukan agar pengendapan yang terjadi ditempatkan pada lokasi-lokasi tertentu. Caranya dengan membuat kantong lumpur di waduk (reservoir), pembangunan tempat endapan di aliran sungai, penambangan bahan galian C, serta pengerukan endapan.

Dampak sedimentasi

 Berikut dampak dari sedimentasi adalah:

• Delta

Salah satu dampak dari sedimentasi yaitu akan membentuk Delta, delta terbentuk di muara sungai yang laut nya dangkal dan aliran sungai nya membawa banyak bahan endapan. Daerah delta ini biasanya subur.

Berdasarkan dari bentuk fisik, delta bisa berbentuk kaki burung, busur segitiga, dan kapak.

Lahan delta bisa dimanfaatkan untuk suatu kegitan pertanian, peternakan, dan perikanan.

• Tanggul Alam

Tanggul alam ini terbentuk ditepi sungai akibat sebuah timbunan material yang terbawa saat terjadi banjir.

Material tersebut ini terendapkan dikanan kiri sungai. Timbunan tersebut ini semakin tinggi menyerupai tanggul.

• Meander

Meander yaitu sebuah kelokan-kelokan alur sungai. Meander ini terbentuk melalui proses sebuah pengikisan dan pengendapan yang terjadi dibagian dalam ataupun luar lekukan sungai.

Pada bagian sungai yang alirannya cepat akan terjadi suatu pengikisan. Bagian sungai yang aliran nya lambat akan terjadi suatu pengendapan. Proses ini berlangsung secara terus-menerus sehingga akan membentuk meander.

• Danau Tapal Kuda (Oxbow Lake)

Oxbow Lake ini terbentuk akibat sebuah proses sedimentasi yang terus menerus di meander sungai.

Akibat dari proses pengendapan, material sedimen akan memotong alur sungai yang sehingga menjadi lurus.

Cekungan alur sungai yang terpotong akan membentuk suatu genangan air yang menjadi danau.

• Gumuk Pasir

Gumuk pasir ini terbentuk dari hasil suatu pengendapan oleh angin. Tiupan angin yang kuat didaerah gurun ataupun pantai akan membentuk sebuah gumuk pasir.

Gumuk pasir ini terdapat di sepanjang pantai barat Belanda yang menjadi tanggul laut negara tersebut dan dipantai Parangtritis Yogyakarta.

Akibat dari terjadinya sedimentasi akan membentuk sebuah bentuk yang indah, dan bisa menjadi pemandangan yang indah.