Perhitungan Perhitungan Intake, Aerasi,Koagulasi Aerasi,Koagulasi Flokulasi, Sedimentasi, Desinfeksi dan Reservoar 3. Sedimentasi Kriteria Desain
Berikut ini kriteria desain dari bak sedimentasi dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel C.3 Kriteria Unit Sedimentasi (Bak Pengendap)
Kriteria Umum
Beban permukaan (m3/m2/jam) Kedalaman (m) Waktu retensi (jam) Lebar/panjang Beban pelimpah (m3/m/jam) Bil. Reynold Kecepatan pada pelat/tabung pengendap(m/menit) Bilangan Froude Kec. Vertical (cm/menit) Sirkulasi lumpur Kemiringan dasar bak (tanpa scraper) Periode antar pengurasan lumpur (jam) Kemiringan tube/plate
Bak Persegi (bak horizontal) 0,8 – 0,8 – 2,5 2,5
Bak persegi aliran vertical (menggunakan pelat/tabung pengendap) 3.8 – 3.8 – 7,5* 7,5*
Bak bundar (aliran verticalradial) 1,3 – 1,3 – 1,9 1,9
Bak bundar (kontak padatan)
Clarifier
2 – 3 – 3
0,5 – 0,5 – 1,5 1,5
3 – 6 6 1,5 – 1,5 – 3 3 >1/5 <11
3 – 6 6 0,07** <11
3 – 5 5 1 – 3 3 3,8 – 3,8 – 15 15
3 – 6 – 6 1 – 2 2 7 – 15 – 15
0,5 – 0,5 – 1,0 1,0 2 – 2,5 2,5 7,2 – 7,2 – 10 10
<2000 -
<2000 Max 0,15
-
-
<2000 -
>10 -5 -
>10-5 -
-
<1
>10-5 <1
-
-
-
-
45o – 60 60o
45o – 60 60o
45o – 60 60o
3 – 5% dari input >60o
45o – 60 60o
12 – 12 – 24 24
8 – 24 – 24
12 – 12 – 24 24
Kontinyu
12 – 12 – 24*** 24***
30o/60o
30o/60o
30o/60o
30o/60o
30o/60o
Sumber : SNI 6774-2008 Catatan: *luas bak yang tertutupi oleh pelat/tabung pengendap **waktu retensi pada pelat/tabung pengendap ***pembuangan lumpur sebagian
Desain terpilih
Desain perencanaan untuk unit sedimentasi ini adalah sebagai berikut: 1. Tipe unit sedimentasi yang direncanakan adalah bak persegi panjang 2. Bak pengendap ini direncanakan akan dibuat seban yak 2 bak 3. (Q/A): 2 m/jam = 5,56 x 10-4 m/dtk, v < 18 vo 4. Tinggi bak (H): 2 m 5. Panjang: lebar = 3: 1 (Rich) 6. Waktu pengurasan 1 hari sekali 7. Viskositas kinematik ): 0,9403 10 6 m²/dtk 8. Kemiringan plate (α) = 60º 9. N Re < 2000 10. N Fr > 10-5
(
Berikut ini data yang digunakan untuk perencanaan unit sedimentasi: 1. Debit (Qmax): 0,13 m³/dtk 2. Suhu: 23º C
Perhitungan
Asumsi data: 1. Tipe unit sedimentasi yang direncanakan adalah bak persegi panjang 2. Bak pengendap ini direncanakan akan dibuat sebanyak 2 bak 3. Panjang: lebar permukaan tube settler = 1: 1 4. Tinggi plate (h) = 0,5 m 5. Tebal plate (t) = 0,005 m 1. Kecepatan pengendapan
Sebuah test batch dengan ketinggian 2 m didapatkan data penyisihan TSS untuk setiap pengukuran. Data tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini. Tabel C.4 Persentase Penyisihan TSS pada Setiap Pengukuran Kedalaman (m) 0,5 1 2
5 41 19 15
10 50 33 31
Waktu Sampling (menit) 20 40 60 60 67 72 45 58 62 38 54 59
90 73 70 63
120 76 74 71
Berikut ini grafik isokonsentrasi dari sedimentasi klarifikasi tipe II dengan kedalaman 2 m.
Gambar 5.1 Grafik Isokonsentrasi dari Hasil Test Batch
Direncanakan efisiensi bak pengendap adalah 65 %. Asumsi waktu dtkensi untuk mengendapkan partikel adalah selama 95 menit, maka efisiensi penyisihan TSS adalah: Iterasi 1: td = 95 menit
( ) = + 11,(625 ) + 2 ( 0,)7+⋯+ =65%+ 0,2 2 (70%65%)+ 2 5 (75%70%) ( ) + 100%75% 2 = = 73,4375 %
Iterasi 2: td = 35 menit 59,5 %
=
Jika td yang diinginkan adalah 60 menit maka efisiensi penyisihan TSS dapat diketahui dengan cara interpolasi, yaitu 65,31 %
v = Ht v =
Cek kecepatan pengendapan:
= 0,033 m/menit = 2 m/jam (0,8-2,5 m/jam)......OK!
2. Bak Pengendap
Direncanakan hanya 2 bak sedimentasi yang akan digunakan dan keduanya beroperasi secara bersamaan. Debit masing-masing bak adalah 0,143 m3/dtk. Tabel C.5 Perhitungan Dimensi Bak Sedimentasi Parameter
Rumus & Perhitungan
Dimensi Bak A
p, l, h
QQ/A =5,56 x10−
A= 5,50,6 1x4310−
p : l =3 : 1 p = 3l Asumsi h = 2 m A=pxl A = 3 l2
l=
vh= l xQh R= l+2l x hh NRe= vhx R vh NFr= g x R
Cek Aliran vh
R NRe < 2000 NFr >10-5
vh= 9,0,3143x 2 R= 9,39,+23 x 2(2) NRe= 7,60,99x40310−10 x −1,40 − (7, 6 9 x 10 ) NFr= 9,81 x 1,53
Hasil
Satuan
257
m2
l = 9,3 p = 28 h =2
m m m
7,69 x 10 -3
m/dtk
1,40
m
11.450 2000...Tida OK 3,9 x 10-6< 10-5..Tidak OK
Tube settler
v
w
H
v α
sin
θ
sin θ cos θ Q A w tgθ sin θ
0,05 0,5 0,866
0,5
0,05
As tube settler
Asumsi tube settler yang digunakan adalah 200 buah A
Q v
Asumsi bentuk penampang tube settler adalah persegi Panjang dan lebar A=sxs tube settler (w)
m/dtk
7,2 x 10-4
m3/dtk
0,187
m2
0,43
m
0,866
0,866 Q tube settler
3,82x10-3
(5,56 x 10
4
)
1,732
Q= 0,200143 A= 3,7,822xx1010−− s=
√ 0,187
Parameter
w′= si0,n4603
Rumus & Perhitungan
Lebar efektif tube (w')
w
w '
sin
Hasil
Satuan
0,53
m
Direncanakan tube settler di letakkan sebanyak 10 lapis dan jumlah tube settler di sisi lebar bak adalah 20 buah Jari – jari hidrolis (R)
R= 0,443 x0,0,4343 NRe= 3,80,2x940310−10 x−0,−11 NFr= (3,9,8821xx100,11)
luasbasah R
kllbasah
Cek perhitungan
Bilangan Reynold
NR e
vh NFr= g x R
Bilangan Froude Ktrl scouring
v R
3,82 x 10 – 3 / 18 (5,56 x 10-4)
v < 18 vo
v = 0,10,87285x 200
Cek jika salah satu bak dikuras
v
v
Cek terhadap Q/A
Q
Luas tubetotal H
w
0,05
sin
sin cos v w tg sin
0,5
Cek thd bil. Froud
NR e
A
3,82x10 -3
0,866
0,05
< 2000...OK
1,4 x 10 – 5 >10-5...OK 0,38
<18...OK
0,0075
m/dtk
5,53 x 10 – 4
OK
877
< 2000...OK
5,21 x 10 -5
>10-5...OK
36,6
m
9,2
m
2,9
m
( Q/A )
1, 732
NRe= 0,0,90403075 10x 0,1−1 (0, 0 75) NFr= 9,81 x 0,11
v αR
υ
vh NFr= g x R
Panjang bak + (jumlah tube panjang tube )
0, 5
=
= 28 +(20 x 0,43)
Lebar bak Tinggi tot bak
447
Dimensi Bak Pengendap
Panjang tot bak
m
0 ,866
Q
0 ,866
Cek thd bil. Reynold
0,11
tinggi bak + freeboard (30% x t)
h = 2 + 0,9
Sumber: Data dan Perhitungan PBPAM, 2013
3. Ruang Lumpur
Data: a. Q max b. Kandungan solid dalam lumpur
= 0,143 m 3/dtk = 1,5 %
Kriteria perencanaan a. Lama pengurasan b. Waktu pengurasan c. Kecepatan pengurasan
= 30 menit = 1800 dtk = 12 jam = 0,5 m/dtk
Hasil perhitungan ruang lumpur dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel C.6 Perhitungan Ruang Lumpur Parameter
Rumus & Perhitungan
Vol=%.Llumpur umpur x Q x td
Volume lumpur
Efisiensi bak pengendap adalah 65,31 % Volume Vol s = 65,31 % x Vol Lumpur lumpur sebenarnya
Vol=1,.L5umpur % x 0,143 x 12 x 3600 Vol s = 65,31 % x 92,66
Vol s Ql= td pengurasan
Debit lumpur (Ql)
Hasil
Ql= 60,180052
Satu an
92,66
m3
60,52
m
0,034
m3/ dtk
Panjang ruang lumpur = lebar ruang lumpur = lebar b ak pengendap = 9,3 m Tinggi lumpur (h) Luas penampang pipa penguras Diameter pipa penguras
h= 9,60,3 x59,23 A= 0,0,1543
Vol s = A x h
A
A
Cek Kecepatan
Q
v
π
d
,, 43 6) v= 1/4(3,0,114)(0,
2
m
0,286
m2
600
mm
0,5
m/
d=
4
V
0,7
Q
1 / 4
π
d
2
dtk
Sumber: Data dan Perhitungan PBPAM, 2013
4. Zona Inlet
Asumsi data: a. Kecepatan inlet cabang b. Q tiap bak c. Kecepatan aliran di saluran inlet d. Kecepatan aliran saat melimpah
= 1 m/dtk = 0,065 m3/dtk = 0,2 m/dtk = 0,5 m/dtk
Hasil perhitungan dimensi inlet dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel C.7 Perhitungan Dimensi I nlet Bak Sedimentasi Parameter
Rumus & Perhitungan
Dimensi pipa inlet cabang dan utama
Luas penampang pipa cabang (A) Dimensi pipa inlet cabang Diameter pasaran Cek kec. inlet cabang
A
Q
d
v 4 A
V
Q 1 / 4
π
2 d
A= 0,1143 d= 4 x3,0,11443 v= 1/4(3,0,114)(0,43 45)
Hasil
Satuan
0,143
m2
0,426
m
450 mm 0,9
Inch m/dtk...OK
Parameter
Rumus & Perhitungan
Hasil
Satuan
0,08
m
Dimensi saluran inlet Asumsi panjang saluran inlet = lebar bak = 9,3 m, lebar saluran inlet = 1 m
Tinggi muka air
A= Qv A=p x t Qv A= A=p x t
9,3 x t= 0,0,1432
Ketinggian saluran inlet minimal = ketinggian muka air, oleh karena itu untuk safety factor di tambahkan freeboard = 30% x t = 0,08 m. Jadi tinggi saluran inlet = 0,104 m Tinggi pelimpah
9,3 x t= 0,0,1435
0,03
m
Sumber: Data dan Perhitungan PBPAM, 2013
5. Zona Outlet
Kriteria perencanaan a. Menggunakan V-Notch 900 b. Jarak antar V-notch c. Lebar pelimpah d. Lebar saluran pengumpul e. Weir loading f. Kecepatan saluran pelimpah g. Kecepatan saluran pengumpul
= 30 cm = 30 cm = 30 cm = 8 l/dtk/m = 0,008 m3/dtk/m = 0,05 m/dtkk = 0,3 m/dtkk
Hasil perhitungan dimensi outlet dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel C.8 Perhitungan Dimensi Outlet Bak Sedimentasi Parameter
Rumus & Perhitungan
p tot= qpQ n= p pell bakimpah
Dimensi Saluran Pelimpah Panjang pelimpah
Jumah sal. pelimpah Panjang 1 p = lebar bak- lebar pengumpul saluran pelimpah Asumsi jarak antar pelimpah 2 m Debit untuk 1 sal. pelimpah Tinggi muka air sal. pelimpah
p tot= 80,x11043− n= 17,9,39 p = 9,3 – 0,3
Q 1 pelimpah= n pelQimpah Q 1 pelimpah= 0,1243
Tinggi sal pelimpah (h)
Qv A= A=p x t
9 x t= 0,0,10435
impah n= jparaksal pelℎ
n= 9,0,03
Hasil
Satuan
17,9
m
2
Buah
9
m
0,08
m3/dtk
0,31
m
inggi sal pelimpah = h = 0,31 + 0,09 0,4 m inggi m.a sal pelimpah + freeboard (30% x t) Perhitungan v-notch Jmlh v-notch 1 30 Buah sal. pelimpah Jumlah total v- n tot = jmlh v-notch x jmlh sal. n tot = 30 x 4 120 Buah pelimpah notch Direncanakan v-notch diletakkan di kedua sisi saluran pelimpah, sehingga untuk satu sisi saluran pelimpah terdapat 15 v- notch Q tiap v-notch 2,6 x 10-3 m3/dtk yang masuk ke dalam 1 sal. pelimpah
pelimpah Q vnotch= 0,3008 Q vnotch= Qnsalvnotch
Parameter
Tinggi air pada v-notch
Rumus & Perhitungan
Q v-notch = 1,417 H
5/2
Asumsi kedalaman v-notch = 10 cm
Q=Qsalpelpengumpul impah x jmlh pelimpah
Perhitungan Saluran Pengumpul Debit saluran pengumpul Panjang sal. p sal pengumpul = (lebar sal pengumpul (p) pelilmpah + jarak antar sal
Hasil
Satuan
H= 1,417
0,08
m
Q sal pengumpul = 0,08 x 2 p sal pengumpul = (0,3 + 2) 3
0,16
m3/dtk
6,9 m
m
0,08
m
2,6 x 10− /
pelimpah) 3 Tinggi saluran pengumpul = tinggi saluran pelimpah = 0,4 m Dimensi Saluran Outlet Asumsi panjang saluran outlet = lebar bak = 9,3 m, lebar saluran outlet = 1 m Tinggi muka air
A= Qv A=p x t Qv A= A=p x t
9,3 x t= 0,0,1432
Ketinggian saluran outlet minimal = ketinggian muka air, oleh karena itu untuk safety factor di tambahkan freeboard = 30% x t = 0,024 m. Jadi tinggi saluran outlet = 0,104 m Tinggi 0,03 m pelimpah
Diameter pipa outlet = diameter pipa inlet = 450 mm Cek kec. inlet cabang
V
Q
1 / 4
π
d
2
Sumber: Data dan Perhitungan PBPAM, 2013
9,3 x t= 0,0,1435
v 0,143 = 1/4(3,14)(0,45)
0,9
m/dtk...OK
