PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami haturkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas perlindungan, ilmu, bim bimbin bingan, an,
rahm rahmat,
dan
hidayat-Nya dayat-Nya
sehi sehingga
kami kami
dapat
meny enyelesai elesaikan kan
tug tugas
“Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum” dengan lancar. Tugas ini dibuat dalam
rangka memenuhi persyaratan mata kuliah PBPAM (Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum). Tugas ini disusun berdasarkan penyusunan data - data primer dan sekunder yang kami peroleh peroleh dari beberapa buku buku pandu panduan an dan badan pusat pusat stati statistic stic yang ang berkaitan berkaitan,, serta dari berbagai berbagai sum sumber informasi ormasi baik baik berupa berupa media edia massa maupu aupun n instansi stansi pemeri pemerin ntah yang ang berkaitan berkaitan deng dengan Perencan Perencanaan aan Bang Banguna n Peng Pengolah olahan an Air Air Min Minum. Tak lupa kami haturkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu untuk kelancaran penulisan tugas ini, yakni : 1. Allah Allah SW SWT T atas ata s segala rahm r ahmat at dan nikmat nikmat yang diber diberikan ikan kepad kep adaa kami. 2. Bapak Aditya Prana Iswara, ST, MSc selaku dosen pengampu mata kuliah Perencanaan Bangunan
Pengolahan
Air
Minum
yang
telah
banyak
meluangkan
waktunya
untuk
member memberika ikan n ilmu ilmu yangbermanfa yangberma nfaat. at. Terimaka Terimakass ih kami ucapkan ucapk an atas kesab kes abara aran n dan ilm ilmunya. 3. Keluarga tercinta yang telah memberikan dorongan semangat dan motivasi, biaya dan khususnya khususnya atas ata s doa yang yang telah mengi mengirr i ngi selama tugas tugas ini ini ditulis. ditulis. 4. Selu Se luruh ruh ang a nggota gota kelom ke lompok pok yang turut berker ber kerjasa jasam ma dalam da lam penulisa penulisan n tugas tugas ini ini.. Kami Ka mi berharap berharap tugas ini ini dapat dapa t memberikan emberika n manfaat bagi pembaca dan da n lainnya. lainnya.
Surabaya, Surabaya, 17 Mei 2017 Hormat Kami,
(Penyusun)
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM DAFTAR ISI
..................................................................... .............................................. ............................ ....... i KATA PENGANTA PENGAN TAR R ............................................ DAFTAR DAFTAR ISI
............................................... ........................................................................ .............................................. .................................... ............... ii-v
DAFTAR DAFTAR TABEL
............................................... ........................................................................ .............................................. ......................... .... vi-vii
DAFTAR DAFTAR G AMBAR ...........................................................................................
viii-ix
LAMPIRAN BAB I KAPASITAS PRODUKSI
I.1. Topografi Topografi Perenca naan Bangunan Bangunan ........................................................... ................................................................... ........ 1-2 I.2. Kebutuhan Kebutuhan Air Daerah Daera h .................................................. ........................................................................... .................................... ........... 2 I.3. Kebutuhan Air Main Air Maintenance tenance ............................................. ...................................................................... ................................ ....... 2 I.4. Kapasitas Total............................. Total...................................................... .................................................. ............................................ ................... 2 BAB II PERENCANAAN I N T A K E
II.1. Dasar Teori Teori............................................................... ....................................................................................... ...........................................3-9 ...................3-9 II.2. Kriteria
Perencanaan............................................................................................9-12
II.3. Perencan Perencanaan aan ............................................ ..................................................................... .............................................. ....................................13-15 ...............13-15 II.4. Perhi Perhitung tungan an ............................................. ...................................................................... .............................................. ....................................16-26 ...............16-26 DAFTAR PUSTAKA
............................................... ....................................................................... .........................................27 .................27
LAMPIRAN I N T A K E BAB III PERENCANAAN PRASEDIMENTASI
III.1. Dasar Teori Teori........................................... .................................................................... .............................................. .................................... ............... 28-29 III.2. Bak Prasedim Prase dimentas entasii Berbentuk Rectangular Rectangular .................................................... ................................................... 29- 36 III.3. Bak Prasedim Prase dimentas entasii Berbentuk Circular .................... Circular ............................................. ...................................... ............. 37- 38 III.4. Aliran Overflow Rate...................... Rate............................................... ................................................. ......................................... ................. 38-44 III.5. Kriteria Kriteria Perencanaan Perencanaan ................. ......... ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ........ 44 III.6. Perencan Perencanaan aan..................... .............................................. .................................................. .............................................. ................................ ........... 45-47 III.7. Perhi Perhitung tungan an ........................................... .................................................................... .............................................. .................................... ............... 48-58 DAFTAR PUSTAKA ............................................. ..................................................................... ......................................... ................. 59 LAMPIRAN PRASEDIMENTASI
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM BAB IV PERENCANAAN KOAGULASI
IV.1. Dasar Teori Teori........................................... .................................................................... .............................................. .....................................60-61 ................60-61 IV.2. Spesifi Spesifikasi kas i Sub Uni Unit Koagul Koagulasi................. ......... ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ..........61.61-62 62 IV.3. Mekanisme
Koagulan.........................................................................................62-63
IV.4. Proses Peng Pengadukan adukan Cepat............................................ Cepat..................................................................... ......................................63-67 .............63-67 IV.5. Kriteria Kriteria Perencanaan Perencanaan ................. ......... ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ................. ................ .........67.67-68 68 IV.6. Perencan Perencanaan aan..................... .............................................. .................................................. .............................................. .................................69-71 ............69-71 IV.7. Perhi Perhitung tungan an ........................................... .................................................................... .............................................. .....................................71-76 ................71-76 DAFTAR PUSTAKA ............................................. ..................................................................... ......................................... ................. 77 LAMPIRAN KOAGULASI BAB V PERENCANAAN FLOKULASI
V.1. Dasar Teori Teori........................................... .................................................................... .............................................. .................................... ............... 78-80 V.2. Kriteria Kriteria Perencanaan Perencanaan ................. ......... ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ........ 80-81 80- 81 V.3. Perencan Perencanaan aan..................... .............................................. .................................................. .............................................. ................................ ........... 81-82 V.4. Perhi Perhitung tungaa n........................................... .................................................................... .............................................. .................................... ............... 82-88 ..................................................................... ......................................... ................. 89 DAFTAR PUSTAKA ............................................. LAMPIRAN FLOKULASI BAB VI PERENCANAAN SEDIMENTASI
VI.1. Dasar Teori Teori........................................... .................................................................... .............................................. .................................... ............... 90-93 VI.2. Kriteria Kriteria Desain Desain ................. ........ ................. ............... ............... ................. ................. ............... ............... ................. ................. ............... ......... .. 93-94 93- 94 VI.3. Perencan Perencanaan aan..................... .............................................. .................................................. .............................................. ................................ ........... 94-96 VI.4. Perhi Perhitung tungan an ........................................... .................................................................... .............................................. .................................... ............... 96-113 DAFTAR PUSTAKA ............................................. ..................................................................... ......................................... ................. 114 LAMPIRAN SEDIMENTASI BAB VII PERENCANAAN FILTRASI
VII.1. Gambaran Umum ..................................................................................................115-119 VII.1. Mekanisme Flitrasi ................................................................................................119-120 VII.2. Medi Media Filter Filter dan Distri Distribusi busi Medi Mediaa ................ ........ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ...........12 ...120-1 0-122 22 VII.3. Alternatif Desain................................................................................................... 123
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM VII.4. Dim Dimensi Bak Fil Filter ................. ........ ......... ............... ........ ............... ................. ......... ............... ........ ............... ................. ......... ............. ........ ..... 123-1 123-124 24 VII.5. Hidrolika Filtrasi....................................................................................................124-128 VII.6. Hidrolik Hidrolikaa Pencucian Pe ncucian ( Back wash) wash ) ........................................................................ 128-129 VII.7. Sistem Underdrain ............................................................................................ 130-131 VII.8. Kriteria Perencanaan .......................................................................................... 131-133 VII.9. Perencanaan....................................................................................................... 133-135 VII.10. Perhitungan ...................................................................................................... 135-167
................................................................... ......................................... ................. 168 DAFTAR PUSTAKA........................................... LAMPIRAN FILTRASI BAB VIII PERENCANAAN DESINFEKSI
VIII.1 Latar Latar Bel Be lakang .............................................. ....................................................................... .............................................. ......................... .... 169-170 VIII.2 Faktor ya ng Berpengaruh terhadap ter hadap Proses Desinfeksi Desinfeks i ................................... ................................... 170-172 VIII.3 Disinfeksi Disinfeksi secara F isik .............................................. ....................................................................... ...................................... ............. 172-173 VIII.4 Disinfetai secara K imia imia .................................................... ............................................................................. ............................... ...... 173-178 173-178 VIII.5 Kriteria Perencanaan Perencanaa n .............................. ....................................................... .................................................. ................................ ....... 178 VIII.6 Perencanaan .............................................. ....................................................................... .............................................. ............................. ........ 179 VIII.7 Perhitungan Perhitungan ............................................... ........................................................................ .............................................. ............................. ........ 179-181 DAFTAR PUSTAKA........................................... ................................................................... ............................................182 ....................182
BAB IX PERENCANAAN RESERVOIR
IX.1. Gambaran Gambaran Umum Umum................. ........ ................. ............... ............... ................ ................. ................ ............... ................. ................. ............... ........183 .183 IX.2. Kapasitas Kapasitas Produksi Produksi............................................................. ...................................................................................... ..................................184 .........184 IX.3. Kebutuh Kebutuhan Ai Air Kantor ................. ........ ................. ............... ............... ................. ................. ............... ............... ................. ................. ........184 184 IX.4. Kapasitas unt untu uk Keperluan Keperluan Instal Instalas asii ................. ........ ................. ............... ................ ................. ................ ............... ...........184 ....184 IX.5. Volum Volumee Reservoi Reservoirr ................. ......... ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ............... .......184184-186 186 IX.6. Perencan Perencanaan aan..................... .............................................. .................................................. .............................................. ...................................186 ..............186 IX.7. Perhi Perhitung tungan an ........................................... .................................................................... .............................................. .......................................187-188 ..................187-188 ....................................................................... ........................................189 ...............189 DAFTAR PUSTAKA .............................................. LAMPIRAN RESERVOIR
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM BAB X PERENCANAAN PROFIL HIDROLIS
X.1. Intake Intake .............................................. ....................................................................... ............................................... ............................................190 ......................190 X.2. Prasedim Prasedimentasi entasi .............................................. ....................................................................... .............................................. ...............................191 ..........191 X.3. Pengaduk Pengaduk cepat dan lambat ambat ................ ........ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ..........191 ..191 X.4. Bak Sedimentasi ...................................................................................................192 X.5. Fil Filtrasi trasi .............................................. ....................................................................... ............................................... ............................................192 ......................192-193 -193 X.6. Reserv Reservoir oir .............................................. ....................................................................... .............................................. .......................................193 ..................193
BAB XI PERENCANAAN LUAS LAHAN LAHAN
XI.1.
Luas Lahan Tahap I ..........................................................................................194
XI.2.
Luas Luas Lahan Lahan Tahap Tahap II ................. ........ ................. ............... ............... ................. ................. ............... ............... ................. ................. ........194194-195 195
BAB XII PERENCANAAN PENGOLAHAN LUMPUR
XII.1. Sumber Sumber dan Karakteristik Karakteristik lumpur umpur ................ ........ ................. ................ ............... ................ ................. ................ .............19 ......196 6 XII.2. Jenis Jenis Pengol Pengolahan ahan Lum Lumpur ................ ........ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ..........197..197-204 204 XII.3. Kriteria Kriteria Perencanaan Perencanaan................ ........ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ................. ..........205 .205 XII.4. Perencan Perencanaan aan ............................................... ........................................................................ .............................................. ...............................205-206 ..........205-206 XII.5. Perhi Perhitung tungan.................... an............................................. .................................................. .............................................. ...................................206-207 ..............206-207 DAFTAR PUSTAKA
.............................................. ....................................................................... ........................................208 ...............208
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM DAFTAR TABEL
Tabel I.1. Debit Debit Kebutuhan Kebutuhan Air..... Air.............. ................. ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ................ .......1 1 Tabel I.2. Kebutuhan Maintenance.................. Maintenance........................................... .................................................. ....................................2 ...........2 Tabel I.3. Kebutu Kebutuhan han Q total................. ........ ................. ............... ............... ................. ................. ............... ............... ................. ................. ........2 2 Tabel II.1. Faktor Bentu Bentuk k Bar ................. ......... ................ ................ ................ ................ ................. ................ ............... ................ ..............10 ......10 Tabel II.2. Faktor Kecepatan unt untuk uk berbagai jeni jenis pipa pipa ................ ....... ................. ................ ................. ...............11 ......11 Tabel II.3. Kriteria Kriteria Jumlah Jumlah Pom Po mpa Yang Yang akan di Rencanakan.. Rencanakan...... ........ ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....12 12 Tabel II.4. Catalogo Catalogo Bombas Bombas Torishim Torishimaa Pump Pump ................ ........ ................. ................ ............... ................. ................. ............23 ....23 Tabel III.1Ragam Weir Loading dari Berbagai Berbagai Sumber Sumber ................ ....... ................. ................ ................. ...............35 ......35 Tabel III.2. Data Hasil Uji Peng P engendapan endapan di Laboratorium Laboratorium................. ......... ................ ............... ................ ............48 ...48 Tabel III.3. Perhitungan Perhitungan Luasan Luasan Daerah ................ ........ ................ ................ ............... ................ ................. ................ ............... .......48 48 Tabel IV.1. Hubun Hubungan gan antara pH Opti Op tim mun dengan Dosis Dosis Koagu Koa gullan ........ .... ....... ....... ....... ....... ........ ......6 ..62 2 Tabel IV.2. Tipe - tipe tipe Impeller ................... Impeller ............................................ .................................................. ........................................68 ...............68 Tabel Tabe l IV.3. IV.3 . Nilai K T dan K L ............................................. ..................................................................... ............................................68 ....................68 Tabel V.1. Tipe - tipe Impeller .................... Impeller ............................................. .................................................. ........................................80 ...............80 Tabel Tabe l V.2. Nilai K T dan K L............................................... ....................................................................... ............................................81 ....................81 Tabel VI.1. VI.1. Anal Analasi asiss data % Removal Removal................ ........ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ...........96 ...96 Tabel VI.2. VI.2. Efi Efis ie nsi Removal Removal pada tiap tiap Waktu (t)................ ........ ................. ................ ............... ................ ..............10 ......100 0 Tabel VI.3. Hasil Perhitung Perhitungaa n Surface Surface Loading Loading pada tiap tiap Waktu ........ .... ....... ....... ....... ....... ........ ....... ...... ...102 102 Tabel VII.1. Perbanding Perbandingaa n Fil Filter Lambat Lambat dan Filter Filter Cepat ................ ........ ................ ................ ................ ..........120 ..120 TabelVII.2 TabelVII.2 Tipe Tipe Media Media dan Apli Aplikasinya ................ ........ ................. ................ ............... ................ ................. ................ .............12 ......123 3 Tabel VII.3. VII.3. Tabel Kri K riteri teriaa Perencanaan Perencanaan Dual Dual Medi Med ia Fi F ilter ................ ........ ................. ................ ............... .........132 .132 Tabel VII.4 Desain Kritria Underdrain ............................................ ..................................................................... ............................133 ...133 Analiisa Ayakan Ayakan Medi Mediaa Pasir Pasir ................ ........ ................. ................ ............... ................ ................. ................ .............13 ......137 7 Tabel VII.5. Anal Tabel VII.6 Fraksi Pasir yang Digunakan......................................................................140 Tabel VII.7. Distri Distribusi busi Media Media Antrasi Antrasitt dan Pasir........ Pasir................ ................. ................ ............... ................ ................. ..........141 .141 Tabel VII.8. Distri Distribusi busi Media Media Kerikil Kerikil ................ ........ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ........ ..141 Tabel VII.9. Distri Distribusi busi Ekspansi Ekspansi Media Media Antrasi Antrasitt ................ ........ ................. ................ ............... ................ ................. ..........149 .149 Tabel VII.10. Di Distribusi stribusi Ekspansi Ekspansi Media Pasir...................... Pasir.............. ................ ............... ................ ................. ............... .......150 150 TabelVII.11. Headloss Headloss Total pada Underdrain ............................................ ............................................................158 ................158 TabelVIII.1 Dosis Klor yang yang Diperlu Diperluka kan n untuk untuk Desinf Desinfeksi eks i ........ .... ........ ........ ........ ....... ....... ....... ...... ....... ........ ....175 175
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Tabel XII.1. XII.1. Karakteri K arakteristi stik k Tanah Tanah dan da n Kerikil Kerikil................. ......... ................ ............... ................ ................. ................ ............... .......206 206
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1. Ri II.1. Rivv er Intak e ............................................. ...................................................................... .............................................. ......................... .... 4 Gambar II.2. Canal Intake ............................................ ..................................................................... .............................................. ......................... .... 5 Gambar II.3. Res II.3. Reservoir ervoir Intake Intak e .............................................. ....................................................................... .......................................... .................5 Gambar Gambar II.4. Screen Scre en di intake intake (atas), potong p otongan an memanjan memanjang g saluran saluran dan screen dalam dalam suatu suatu saluran saluran ................ ........ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ............ .... 6-7 Gambar Gambar II.5.Pembersihan II.5.Pembersihan Screen Secara Manual Manual ................. ........ ................. ............... ............... ................. ................. .......... .. 8 Gambar Gambar II.6. Pembersi Pembersihan han Screen Secara Mekani Mek anik k ................ ........ ................. ................ ............... ................ ................ ........ 8 GambarIII.. Sketsa Perforated Sketsa Perforated Baffle .............................................. ...................................................................... .............................. ...... 30 Gambar Gambar III.2. Pergerakan Partikel pada Bak Prasedim Prase dimentas entas i Ali Aliran Horizon Horizonta tal... l....... ....... ...... ... 31 Gambar Gambar III.3. Profil Profil pada Bak Bak Rec Rectanguler tanguler Ideal Ideal ......................................... ........................................................... .................. 32 Gambar Gambar III.4. Pengendapa Pengendapan n Partikel pada Ali Aliran Lami Laminer dan Turbul Turbulee n ........ .... ........ ........ ....... ....... .... 33 Gambar Gambar III.5. Letak Zona Zona Lum Lumpur pada Tengah Tengah Bangu Bangun na n.................... n............ ................. ................ ............... ........ 34 Gambar Gambar III.6. Beragam Beragam Susu S usunan nan Pelim Pelimpah pada Outl Outlet........ et................. ................. ............... ............... ................. ........... 36 Gambar Gambar III.7 Contoh Contoh v-notch v-notch ................. ......... ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ................. ................ .......... 36 Gambar Gambar III.8. Contoh Bak Prasedim Pras edimentas entas i Tipe Tipe Center Feed ....................................... .......................................37 Gambar III.9. Performance Performance curves f or settling basin basin of v arying eff effectiv ectiveness eness ............... 49 Gambar Gambar IV.I. Gambaran Gambaran proses koagul koagulasi as i - flokula okula s i................. ......... ................ ............... ................ ................. ............. ..... 60 Gambar Gambar IV.2. Proses Koagu K oagullasi................. ........ ................. ............... ............... ................. ................. ............... ............... ................. ............... ...... 63 Gambar Gambar IV.3.Pengadukan IV.3.Pengadukan Cepat dengan dengan Alat Alat Pengaduk Pengaduk................ ........ ................. ................ ............... ................ ........ 64 Gambar Gambar IV.4.Pengadukan IV.4.Pengadukan Cepat dengan dengan Terjunan Terjunan......... ................. ................ ............... ................ ................. ................ .......... 65 Gambar Gambar IV.5. Pengadu Pengadukan kan Cepat secara Pneum Pneumatis ................ ........ ................. ................ ............... ................ ................ ........ 67 Gambar Gambar V.1. Kompartem Kompartemen en Bak Pengadu Pengaduk k Lambat Lambat ................. ........ ................. ............... ............... ................. ............... ...... 83 Gambar VI.1. Test Coloums dan Detail dan Detail Sampling Ports..................... Ports .............................................. ........................... .. 90 Gambar Gambar VI.2. Grafi Grafik Isoremoval Isoremoval................ ........ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ............. ..... 91 Gambar Gambar VI.3. Penent Penentuan uan Kedalaman Kedalaman H1, H2, dan Seterusny Seterusnya ................. ........ ................. ............... .............. ....... 91 Gambar Gambar VI.4. Grafi Grafik Plot Plot Isoremoval.............. Isoremoval...................... ................. ................ ............... ................. ................. ............... ............... ........ 98 Gambar Gambar VI.5. Grafik Grafik Prosentase Prose ntase Total Remov Removal al (%RT) dengan Waktu Wa ktu (t) ........ .... ........ ....... ....... .... 101 Gambar Gambar VI.6. Grafik Grafik %Rт VS Surface Loading .............................................. ............................................................. ............... 103 Gambar Gambar VII.1. Bagi Bagian an - bagian bagian Fil Filtrasi........ trasi................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ............ .... 116 Gambar Gambar VII.2. Al Aliran pada saat Operasi Fil Filter................ ter........ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ....... 117
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Gambar Gambar VII.4. Skema Skema Filter Filter Pasir Lambat Lambat ................. ........ ................. ............... ................ ................. ................ ............... ............. ...... 119 Gambar Gambar VII.5. Lembar Lembar untuk untuk Peng P enggam gambara bara n Hasil Anali Analis is AyakanPasir AyakanPasir ....... ... ....... ....... ....... ....... .... 121 Gambar Gambar VII.6. Kehil Kehilangan anga n Tekanan pada Filtrasi, Filtrasi, (a) Percobaa Perc obaan n Piezemetrik Piezemetrik (b) Profil Profil Kehil Kehilangan anga n Tekanan selama selama Proses Pro ses Filtrasi.... Filtrasi........ ........ ........ ....... ....... ........ ....... ...... ..... .. 127 Gambar Gambar VII.7. Hubun Hubungan gan antara Headloss dan Kekeruhan Ke keruhan deng de ngan an Waktu Wa ktu Operasi Opera si Fil Filter............................................... ........................................................................ .............................................. ................................. ............ 128 Gambar Gambar VII.8. Sistem Underdrain Underdrain dengan Model Manifold Manifold Pipe P ipe ................................ ................................ 130 GambarVII.9. Sistem Underdrain dengan Model Perforated Plate .............................. .............................. 131 Gambar VII.10 Sistem Underdrain dengan Model Nozzle dan Strainer ........................ ........................ 131 Gambar VII.11.Sistem Underdrain dengan Model Block Block Filter ..................... Filter .................................... ............... 131 Gambar Gambar VII.12. Grafi Grafik Probabili Probability Media Media Ayakan........... Ayakan................... ................ ............... ................ ................. ............. ..... 138 Gambar Gambar VII.13. Media Media Filter Filter ................. ........ ................. ............... ............... ................. ................. ............... ............... ................. ................. .......... .. 142 Gambar VII.14. Penampang Underdrain Underdrain Fil Filter.................. ter.......... ................ ............... ................ ................. ................ ............. ..... 154 Gambar VII.15. Denah Inlet dan dan Outlet Filter.................................................................. 161 Gambar Gambar VIII.1. Kurva Invaktivas Invaktivasii Mikroorganis Mikroorganis me didalam didalam Proses Prose s Desinf Desinfeksi eks i ........ .... ........ .... 171 Gambar VIII.2. VIII. 2. Grafik Grafik klorinas klorinasii dengan d engan Breakpoint Breakpoint ................... ............................................ ................................... .......... 175 Gambar VIII.3. Skema Sel Pembentukan Ozone..................... Ozone ............................................. ....................................... ............... 176 Gambar VIII.4. Bak Kontak Ozone Ozone .............................................. ....................................................................... .................................. .........177 Gambar VIII.2. Grafik Break Break Point Chlori C hlorination nation ........................................... .......................................................... ............... 179 Gambar Gambar VIII.3. Bangu Bangunan nan Desinf Desinfeks eksii................. ......... ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ .............. ..... 181 Gambar XII.1. Bangunan Drying ................................................. .............................. ......203 Drying Bed ..................... Bed .............................................. Gambar Gambar XII.2. Detail Detail dan Bangu Bangunan nan Centrif Centrifugal ................ ........ ................. ................ ............... ................ ................. ............ ... 204
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
BAB I KAPASITAS KAPASITAS PRODUKSI PR ODUKSI
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM BAB I KAPASITAS PRODUKSI
I.1.
Topografi Topografi Perencanaan Bangunan
Penentu Pe nentuan an lokasi instalas instalasii pengol p engolaha ahan n perlu p erlu memper mempertimba timba ngkan ngka n hal - hal beriku ber ikutt ini ini :
Lokasi geografi wilayah perencanaan.
Kondisi geologi dan topografi wilayah perencanaan.
Kondisi sanitasi lingkungan.
Aman Aman dari da ri bencana benca na alam, alam, misalkan banjir dan gempa. gempa.
Memili Memilik k i akses akse s yang yang baik.
Ketersed Ke tersediiaan tenaga tenaga li listri str ik dan peralatan lainnya. lainnya.
Jarak antara daerah pelayanan pelayanan deng d engan an instalas nstalasii terjangkau. terjangkau.
Adanya kemung kemungk k inan untuk untuk pengemban pengembangan gan dimasa dimasa yang akan aka n datang. dat ang. Lokasi Loka si yang baik ba ik adalah ada lah yang dapat dap at memanfaatka memanfaatkan n
ketinggi ketinggian an sebagai seba gai energi untuk untuk
mengalirkan air sehingga tidak diperlukan pemompaan. Kemiringan yang diperlukan sekitar 2 - 3 %. Pada umumnya instalasi pengolahan air minum konvensional membutuhkan perbedaan ketin ket inggia ggian n sekitar sek itar 4,9 - 5,2 m sepanjang sep anjang instalasi instalas i untuk untuk mengata mengatass i I.2.
headlosss
yang terjadi.
Kebu Ke butuh tuhan an Air Dae Da e rah
Instalasi pengolahan air minum ini direncanakan akan beroperasi selama 20 tahun mendatang,
kemudian
akan
melayani
penduduk
Kecamatan
Tandes
dan
Kecamatan
Simomulyo yang merupakan Kota Surabaya bagian barat. Jumlah kebutuhan air minum di wilaya wilayah h perencanaa per encanaan n selam se lamaa 20 tahun yang yang akan datang, datang, ditunju ditunjukka kka n pada pad a tabel tab el I.1 Tabel Tabe l I.1. I.1 . Debit Kebutuhan Air Air Uraian
Satuan
Tahun 2035
Kebutu Ke butuhan han air rata - rata harian harian
Liter/det Liter/det ik
74.80 74.8 0
Kebutuh Ke butuhan an harian maksimum
Liter/d Liter/det etik ik
88.27 88. 27
Kebutu Ke butuhan han jam puncak puncak
Liter/det Liter/det ik
149.61 149. 61
Sumber : Perhitungan Debit kebutuhan IPAM sesuai kebutuhan yang direncanakan dengan memperhatikan
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM menggunakan kebutuhan air (L/org/hr) dengan nilai SR : 150 dan nilai KU : 30 (Sumber : P3KT).
I.3. I.3 .
Mai nte ntenanc nance e Kebutu Ke butuhan han Air Mai
Kebutuhan air
maintenance
ini meliputi kebutuhan perawatan selama operasional
instalasi pengolahan air minum/peralatan yang digunakan selama waktu operasi yaitu 20 tahun, diantaranya adalah kebocoran maupun kebakaran. Berikut ini adalah tabel I.2 kebutuhan
maintenance
: Tabel I.2. Kebutuhan Maintenance Maintenance Jumlah (L/detik)
Uraian Q Domestik Domestik
353.97 353. 97
Q Non Domestik Domestik
20.04 20.0 4
Q kehilang kehilangaa n Air Air
74.80 74.8 0
Q Kebakaran Kebaka ran
22.09
Sumber : Perhitungan I.4.
Kapasitas Total
Kapasitas Total = Kapasitas Produksi + Kapasitas Pencucian Filter + Kapasitas Bhn. Kimis + Kapasitas Kebutuhan
Maintenance Maintenance
+ Kapasitas lain - lain. Berikut ini adalah data
kebutu keb utuhan han Q total tota l : Tabel I.3. Kebutu K ebutuhan han Q total PERHITUNGAN Q TOTAL KELURAHAN
Putat Gede Sonokwijenan Simomulyo Sukomanunggal Tanjungsari Simomulyo Baru Tandes Karang Poh Balongsari Manukan Wetan Manukan Kulon Banjarsugihan JUMLAH
Q DOM Q NON DOM Q TOTAL (L/detik) (L/detik) (L/detik) 12.47 1.62 14.10 12.55 1.88 14.43 48.66 1.91 50.56 48.66 1.62 50.28 30.61 0.78 31.39 23 23.47 0.61 24.08 31.78 1.56 33.34 19.01 2.06 21.07 33.01 1.84 34.84 12 1 2.20 3.40 15.60 60.38 1.77 62.14 21.19 0.98 22.17 353.97 20.04 374.01
Sumber : Perhitungan
% KEHILANGAN Q KA(L/detik) AIR 0.2 2.82 0.2 2.89 0.2 10.11 0.2 10.06 0.2 6.28 0.2 4.82 0.2 6.67 0.2 4.21 0.2 6.97 0.2 3.12 0.2 12.43 0.2 4.43 74.80
Q Rh F Hm (1,15 -1,2) (L/detik) 2.82 1.18 2.89 1.18 10.11 1.18 10.06 1.18 6.28 1.18 4.82 1.18 6.67 1.18 4.21 1.18 6.97 1.18 3.12 1.18 12.43 1.18 4.43 1.18 74.80
Q Hm (L/detik) 3.33 3.41 11.93 11.87 7.41 5.68 7.87 4.97 8.22 3.68 14.67 5.23 88.27
F Jm (1,75 -2,1)
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Q Jm Q KEBAKARAN X (0,1 - 0,25) (L/detik) (L/detik) 5.638289 0. 0.15 0.50 5.77387 0. 0 .15 0.87 20.22594 0. 0.15 3.03 20.11282 0. 0 .15 3.02 12.55426 0.0.15 1.88 9.630098 0.15 1.44 13.33709 0.15 2.00 8.429064 0. 0.15 1.26 13.93785 0.0.15 2.09 6.23966 0.15 0.94 24.85759 0.15 3.73 8.869021 0.0.15 1.33 149.61 22.09
Q TOTAL (L/detik) 6.14 6.64 23.26 23.13 14.44 11.07 15.34 9.69 16.03 7.18 28.59 10.20 171.70
Q TOTAL (m3/detik)
0.1717
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHA PENGO LAHAN N AIR MINUM
BAB II PERENCANAAN INTAKE
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM BAB II PERENCANAAN I N T A K E
II.1.
Dasar Teori II.1.1.
Umum
Bangunan intake adalah suatu bangunan yang berfungsi sebagai penyadap atau penan penang gkap air air baku yang yang berasal dari sumbern sumberny ya atau badan air seperti sungai sungai,, danau dan kolam sesuai dengan debit yang di perlukan untuk pengolahan. Bangunan intake intake harus disesuaikan menurut konstruksi bangunan air, dan pada umumnya memiliki konstuksi beton bertulang (reinforced concrete) concrete) agar memiliki ketahanan yang baik terhadap kemungkinan hanyut oleh arus sungai. Secara Sec ara um umum terda te rdapat pat beberap bebe rapaa fung fungss i dari da ri bangunan bangunan intake, intake, diantanranya adalah ada lah :
Mengumpulkan air dari sumber untuk menjaga kuantitas debit air yang di butuhkan oleh instalasi.
Menyaring Menyaring benda - benda kasar dengan menggun menggunaka aka n bar screen. screen.
Mengambil
air
baku
sesuai
debit
yang
diperlukan
instalasi
pengolahan
yang
di
rencanakan renca nakan demi d emi menjaga kontin k ontinuita uitass penyediaan dan pengambilan pengambila n air a ir dari dar i sumber sumberny nya. a. Kualitas air yang dimanfaatkan untuk pengolahan pada bangunan intake biasanya intake biasanya kurang baik baik namun namun secara seca ra kuanti kuantitas tas airnya airnya cukup cukup banyak. banyak. Dalam mementu mementukan kan titi titik k pengamb pengambiilan air didasarkan pada variasi kualitas air permukaan dimana terdapat adanya variasi yang konstan (tidak berfluk berfluktuasi tuasi). ). Hal yang harus harus diperhatikan diperhatikan dalam dalam perencanaa pere ncanaan n intake, intake, yaitu :
Intake sebaiknya direncanakan dan ditempatkan pada tempat/sumber air yang memiliki aliran yang stabil dan tidak deras. Hal ini berguna agar tidak membahayakan bangunan intake tersebut. intake tersebut.
Bangunan intake harus intake harus kedap air.
Tanah di sekitar Intake Intak e seharusnya cukup stabil dan tidak mudah mudah terke te rkena na eros ero s i.
Intake Intak e seharusnya terletak jauh sebelum sumber kontaminasi.
seb aiknyaa terletak te rletak di hulu hulu sun s ungai gai suatu kota. ko ta. Intake Intak e sebaikny
Intake Intak e sebaiknya di lengkapi dengan saringan kasar yang selalu di bersihkan. Ujung pipa peng pengambilan ambilan air air yang ang berhu berhububg bubgan an deng dengan popa sebaikny sebaiknyaa jug juga di beri sarin saringan ( striner ). ).
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM
Inlet sebaiknya berada di bawah permukaan badan air untuk mencegah masuknya benda benda benda terapun terapung. Disam Disamping ping itu sebaikn sebaikny ya terletak terletak cuku cukup p diatas diatas air. air.
Untuk muka air yang berfluktuasi, inlet yang ke sumur pengumpul sebaiknya di buat beberapa lev level el..
Jika permukaan badan air selalu konstan dan tebing sungai terendam air maka intake dapat di buat dekat sungai.
II.1.2.
Bangunan I nta ntake dan Jenisnya
Bangunan intake memili memilik k i tipe yang berm ber macamac am-maca macam m diantaranya d iantaranya adalah ada lah : 1. Direct Direct Intake Intak e Digunakan untuk sumber air yang dalam seperti sungai atau danau dengan kedalaman yang cukup tinggi. Intake Intak e jenis ini memungkinkan terjadinya erosi pada erosi pada dinding dinding dan pengendapan pengendapa n di bagian dasar da sarny nya. a. 2. Indirect Indirect Intake Intak e a. Riv Riv er Intak e Menggunakan pipa penyadap dalam bentuk sumur pengumpul. Intake ini lebih ekonomis untuk air sungai yang mempunyai perbedaan level muka air pada musim hujan dan d an musim musim kemara k emarau u yang yang cukup tinggi.
Gambar II.1. Ri II.1. River ver Intake Intak e b.
Canal Intake Digunakan untuk air yang berasal dari kanal. Dinding chamber sebagian terbuka ke arah ara h kanal dan dilengkap dilengkapii dengan pipa pengolahan selanjutnya. selanjutn ya.
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM
Gambar II.2. Canal Intake
c. Reservoir Reservoir Intake Intak e Digunakan untuk air yang berasal dari dam dan dengan mudah menggunakan menara intake. intake. Menara intake intake dengan dam dibuat terpisah dan diletakkan di bagian hulu. Untuk mengatasi fluktuasi level muka air. Inlet dengan beberapa level diletakkan pada menara.
Gambar II.3. Re II.3. Reservoir servoir Intake Int ake 3. Spring Intake Digu Digunaka nakan n untuk untuk air baku bak u dari dar i mata air atau air tanah. 4. Intake Intak e Tower Digu Digunaka nakan n untuk untuk air a ir permu pe rmukaa kaan n deng de ngan an kedalaman ke dalaman air berada berad a dalam da lam level tertentu. terte ntu. 5. Gate Intake Berfungsi sebagai screen dan screen dan merupakan pintu pintu air pada prasedimentas prasedimentas i.
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM II.1.3.
Komponen I nta ntake
Beberapa hal dibawah ini merupakan komponen dari suatu intake, intake, yaitu yaitu : 1. Bangunan sadap, yang berfungsi untuk mengefektifkan air masuk menuju sumur peng pengumpul. 2. Sumur pengumpul ( sump well ), ), waktu detensi pada sumur pengumpul setidaknya 20 menit atau luas area yang cukup untuk pembersihan. Dasar sumur minimal 1 m dibawah dasar sungai atau tergantung pada kondisi geologis wilayah perencanaan. Konstruksi sumur disesuaikan dengan kondisi sungai dan setidaknya terbuat dari beton dengan keteba ket ebalan lan minim minimaa l 20 cm atau ata u lebih tebal. teb al. 3. Screen, terdapat pada inlet sumur pengumpul berfungsi untuk menyaring padatan atau bentu bentuk k lain ainnya yang ang terkandu terkandun ng dalam dalam air air baku. baku. Peny Penyarin aringan kasar ( screening screening ) dimaksudkan untuk menyaring benda-benda kasar terapung atau melayang di air agar tidak terbawa ke dalam unit pengolahan. Contoh benda - benda kasar yaitu daun, plasti plastik, k, kayu kayu, kain kain, botol plasti plastik, k, bang bangkai bin binatang atang, dan sebagai sebagain nya. Screening biasan biasany ya menjadi enjadi bagi bagian dari suatu suatu bang bangunan peny penyadap air air yang ang terdiri terdiri atas batangbatang batang batang besi yang ang disu disusu sun n berjajar/par berjajar/paral alel el (selan (selanju jutn tny ya disebu disebutt screen). screen). Screening juga sering ditempatkan pada saluran terbuka yang menghubungkan sungai (sumber air) menuju menuju ke bak pengum pengump p ul.
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM
Gambar Gambar II.4. Screen di intake (atas), potongan meman memanja jang ng saluran saluran dan screen scree n dalam suatu s uatu saluran. Dalam pengoperasiannya, air akan mengalir melalui bukaan ( space) space) di antara batang besi. besi. Bil Bila air air membawa embawa benda benda kasar, maka benda benda ini akan tertah tertahan an oleh oleh besi berjajar berjajar tersebu tersebut. t. Benda kasar yang tetahan dalam batang - batang screen screen akan menurunkan luas bukaan sehingga menghambat laju aliran air yang berakibat pada terjadinya penyumbatan dan meningkatkan kehilangan energi aliran atau headloss. headloss. Headloss Headloss biasanya dihitung pada kondisi screen bersih dan pada kondisi screen setengah tersumbat. Rumus untuk menghitung headloss pada headloss pada screen screen adalah sebagai berikut :
HL
............................................ ................................................................. ......................................... .................... II.1
Dimana : HL
= Headloss, m
Cd
= Koefi Koe fisien sien debit (biasanya (biasanya 0,7) 0,7 )
g
= Kecepa Ke cepatan tan gravi gravitasi tas i, m/det
V b
= Kecepa Ke cepatan tan aliran aliran di screen, scree n, m/det
Va
= Kecepa Ke cepatan tan aliran aliran sebel sebe lum screen, scree n, m/det
Perhitungan ini penting dilakukan untuk memastikan air bisa mengalir, yang ditunjukkan dengan nilai headloss yang kecil. Hasil perhitungan juga dapat digunakan untuk menentukan waktu pembersihan screen, terutama untuk screen yang dibersihkan secara manual.
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM Pembersihan secara manual merupakan pembersihan yang menggunakan tenaga manusia dengan cara mengambil (menggaruk) benda yang tersangkut di screen screen dibawa ke atas atau disingkirkan dari screen. screen. Pembersihan ini dilakukan secara berkala dan tidak boleh melebihi kondisi setengah tersumbat karena di khawatirkan headlossnya headlossnya melebihi batas yang ditentukan ditentuka n sehingg sehinggaa air tidak mengalir mengalir ke unit unit peng pe ngolahan olahan beriku ber ikutnya. tnya. Jenis pembersihan lainnya adalah pembersihan secara mekanik. Pembersihan ini mengandalkan tenaga mekanis, yaitu alat pengambil (penggaruk) benda yang tersangkut di screen screen yang berjalan terus - menerus dengan digerakkan oleh motor. Berikut gambar yang menun menunjj ukkan ukka n scre s creen en yang pem pe mbersih ber sihaa nnya dilakuka dilakukan n seca s ecara ra manual manual dan da n mekanis. mekanis.
Gambar II.5. Pembersiha Pembersiha n screen scree n secara manu manual al
Gambar Gambar II.6. Pembersiha Pembersiha n Screen Scre en Secara Seca ra Mekani Meka nik k
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM 4. Pompa intake (dengan (dengan Bell Mouth Strainer, discharge discharge valve, v alve, dan akses ak sesoris oris lainnya) lainnya) a. Strainer Untuk menyaring benda - benda yang terkandung dalam air baku, perlu direncanakan strainer pada ujung pipa suction pompa intake. intake. Beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu :
Kecepatan melalui lubang strainer = 0,15 - 0,3 m/dt, dan dianjurkan untuk berada pada batas rendah rendah untu untuk k menceg encegah ah masukny asuknya padatan dasar badan air. air.
Bukaan pada pa da lubang lubang strainer antara antara 6 - 12 mm. mm.
Luas area strainer area strainer adalah 2 kali dari luas total lubang.
b. Pipa suction dan dan discharge discharge Kecepatan pada pipa suction pipa suction antara antara 1 - 1,5 m/dt.
c.
Valve Valve Valve harus dipasang pada perpipaan pompa agar mudah dalam pengontrolan aliran, aliran, penggantia penggantia n dan perawatann perawat annya. ya.
II.2. Kriteria Perencanaan 1) INTAKE Intake Intak e adalah ad alah bangu bangunan nan yang di gunak gunakan an untuk mengamb mengamb i l air a ir dari da ri sumbernya sumber nya untuk
keperluan kep erluan pengolaha pengolahan n dan suplai. suplai. Intake Intak e dibuat pad p adaa lokasi yang mudah mudah dijangkau dijangka u dengan kuantitas air yang stabil stab il dan da n didesain didesa in berda ber dasar sarkan kan k apasitas apa sitas harian maks maksimum imum (Qm) (Q m) , pada pa da akhir periode perenca pe rencanaan naan yaitu 20 tahun. Kriteria Kr iteria yang harus harus dipenuhi dalam pembuatan intake :
Tanah dilokasi intake harus intake harus stabil. Intake Intak e dekat dengan permukaan air untuk mencegah masuknya suspended solid solid dan inlet jauh jauh di atas atas intake. intake.
Intake harus harus kedap k edap air sehingg sehinggaa tidak tidak terjadi terja di kebocoran. keboc oran.
Intake Intak e harus harus didesan untuk untuk menghadap menghadapii keadaan kead aan darurat.
2) BAR SCREEN SCREEN Bar screen screen berfungsi sebagai penahan benda-benda seperti : Sampah , Kayu , dan Plastik. Secara berkala bar screen memerlukan pembersihan karena benda - benda kasar yang menyebabkan peningkatan kehilangan tekan. Proses pembersihan dapat dilkukan secara manual manual atau a tau secara sec ara otom oto matis. Kriteria Kr iteria desain de sain untuk untuk bar screen screen adalah :
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM
Kemi Ke miringan ringan bata b atang ng = 30 o – 60 60o (Metcalf & Eddy, 1981 hal 182)
Kece Ke cepata patan n aliran aliran sebelum se belum melalu melaluii batang ba tang (v) = 0,3 0 ,3 – – 0,6 0,6 m/s Jarak antar kisi (b) = 25 – 25 – 75 75 mm atau 0,025 0,02 5 – 0,07 5 m. (Metcalf & Eddy, 1981 hal 182) – 0,075
Diamete Diameterr kisi (w) = 0,25” 0,25” – 5” – 5” , 1” = 2,54 cm
Kehil Kehilangan tekanan pada bar 0,01 - 0,8 m
Tebal bar screen = screen = 1,25 - 2 m (Kawamur (Kawamura, a, 1991)
Faktor Fak tor bentuk bentuk bar dapat da pat dilihat dilihat pada tabel tabe l berikut berikut :
Tabel II.1. Faktor Bentuk Bar BENTUK BAR
FAKTOR FAKTOR BENTUK (β)
Segi Se gi empat ujung ujung tajam taja m Segi empat dengan bentuk setengah bul bulat di bagi bagian hulu Bulat Segi empat dengan bentuk setengah bul bulat di bagi bagian hulu dan hi hilirnya Bentuk Bentuk sembarang
2,42 2, 42 1,83 1,79 1,67 0,76
(Sumber : Sye, R. Qosim., “Waste Water Treatment Treatment Plants, Planning, Planning, Design and Opera Op eration” tion” page 161)
3) SALURAN INTAKE Dalam perencanaan jenis intake ini maka harus diperhatikan karakteristik air seperti tinggi air minimum dan maksimum , materi tersuspensi dan terapung. Kecepatan merupakan parameter parameter penti pentin ng agar agar tidak tidak terjadi terjadi peng pengendapan endapan.. Menu Menurut rut Al-Lay Al-Laylla (1980) , Kriteri Kriteriaa desain desain untuk untuk saluran intak intakee ada a dalah lah :
Kecepa Ke cepatan tan di saluran saluran antara 0,6 – 0,6 – 1,5 1,5 m/s m/s untuk untuk mencegah sedim sed imentas entas i. Kecepatan air pada saat tinggi muka air minimum harus lebih besar dari 0,6 m/s dan pada saat saa t tinggi tinggi muka air a ir maksimum maksimum harus lebih kecil ke cil dari 1,5 1, 5 m.s. Headloss Headloss untu untuk k salu s aluran ran intak intakee = 0,011 0,0 11 – – 0,8 0,8 m Slope atau Slope atau kemiringa kemiringan n = 1 x 10 -3 Nil Nilai C pada pipa pipa dapat dil dilihat pada tabel beriku berikutt :
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM Tabel II.2. Faktor Kecepata Kec epatan n untuk untuk berbagai berba gai jenis jenis pipa C
140
JENIS PIPA PIPA
Pipa baru ba ru : kuning kuningan, an, tembaga, tembaga, timah timah hitam, hitam, besi bes i tuang, baja (dilas atau ditarik), baja atau besi dilapis semen. Pipa asbes - semen (selalu “licin” dan sangat lurus).
130
Pipa baja baru (lurus (lurus tanpa perlengkapa perlengkapan, n, dilas dilas atau ditarik), pipa besi tuang baru (biasanya angka ini yang dipakai), pipa tua: kuningan, tembaga, timah hitam. Pipa PVC - keras.
110
Pipa dengan lapisan semen yang sudah tua, pipa keramik yang masih baik.
100
Pipa besi tuang tuang atau pipa baja yang yang sudah tua.
(Sumber : Sufyan dan Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal 71) 4) PINTU AIR Pintu air dibutuhkan untuk menjaga aliran tetap stabil meskipun sumber air berfl berfluktuasi ktuasi terutam terutamaa pada saat peng pengali alihan berlebi berlebih h. Pin Pintu air air diperl diperlu ukan untuk tuk membuka embuka atau menutu menutup p saluran ketika akan dilakuka dilakukan n pembers p embersih ihaa n. 5) BAK PENGUMPUL Bak pengumpul berfungsi untuk mengumpulkan air yang telah di ambil oleh intak sebelum masuk instalasi pengolahan. Dengan bak pengumpul maka aliran dapat diseragamkan dari debit pengambilan air baku yang berfluktuasi. Adapun kriteria desain bak pengumpul adalah :
Jumlah Jumlah bak b ak minima inima l 2 buah (untuk (untuk kemudahan perawa pe rawatan tan dan pemeliharaa pemelihara a n). Dasar bak minimal 1 m dibawah dasar sunggai atau 1,52 m dibawah tinggi muka air minimum. Ketinggian foot v alve dari dasar dasa r bak tidak tidak kurang dari da ri 0,6 0, 6 m. m. Konstruksi harus minima minimall 20 cm.
kuat,
disarankan
menggunakan
Waktu Wak tu detensi tidak lebih dari da ri 20 menit. menit.
Kuat terhadap pengaruh up lift pressure. pressure.
beton
dengan
ketebalan
dinding
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM 6) BELL MOUNTH STRAINER
Kecepatan melalui lubang strainer 0,15 – 0,15 – 0,3 0,3 m/detik.
Diamete Diameterr luba lubang ng strainer 66 - 12 mm
Letak strainer strainer 0,6 – 0,6 – 1 1 m dibawah diba wah tinggi tinggi muka muka air minim minimum. um.
7) POMPA Pompa digunakan untuk menyediakan head yang cukup untuk mengalikar air dari 1 tempat yang memiliki head yang lebih rendah dari pada tempat yang lain. Klarifikasi yang ada di pasaran adalah :
Reciprocating Reciprocating pump
Fland pump Centrifugal pump
Air lift lift pump
Jumlah pompa yang digunkan tergantung pada besarny aliran yang diperlukan dan kapasitas pompa ditentukan oleh head yang diperlukan. Kriteria dalam menentukan jumlah pompa pompa dapat dil dilihat ihat pada tabel II.3 : Tabel Tabe l II.3. II.3 . Kriteria Kr iteria Jum J umlah lah Pom Po mpa Yang akan aka n di Rencanakan Rencanak an
(Sumber : Al – Laayl – Laayla, a, 1980) 1980 ) Pada proses pengambilan air oleh pompa digunaka pipa suction. suction. Kriteria untuk pipa ad alah : suction adalah
Kecepa Ke cepatan tan melal melalui ui pipa 1 - 1,5 m/s m/s
Perbedaan tinggi muka air minimum dengan pusat pompa maksimum 3,7 m jika ketinggian pompa lebih besar dari tinggi muka air minimum, jaraknya harus kurang dari 4 m.
Pompa Po mpa di bawah ba wah tinggi tinggi muka muka air a ir minimum minimum lebih di utamakan utamakan lebih leb ih ekonomi eko nomis. s.
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM II.3.
Perencanaan
1)
PIPA INLET PIPA INLET
Direncanakan :
Q total = 0,171 m3 /s
Kece Ke cepata patan n yang yang masuk masuk di pipa inlet inlet (V) = 0,3 0, 3 – 0,6 0,6 m/s - Kecepatan (V) HWL ( High High Water Level ) = 1,5 m/s -
Kecepatan (V) MWL ( Medium Medium Water Level ) = 1 m/s
- Kecepatan (V) LWL ( Low Low Water Level ) = 0,6 m/s
Lebar Leba r pipa (L), asumsi asumsi : -
Lebar Leba r pipa (L hwl) hwl) = 8 m
-
Lebar Leba r pipa (L mwl) mwl) = 9 m
-
Lebar Leba r pipa (L ( L lwl lwl)) = 10 m
Ketin Ke tinggi ggiaa n pipa (H), asumsi : -
Ketin Ke tinggi ggiaa n pipa (H hwl) hwl) = 5 m dari dar i dasar dasa r sungai sungai..
-
Ketin Ke tinggi ggiaa n pipa (H ( H mwl) mwl) = 3,5 m dari dasar das ar sungai. sungai.
-
Ketin Ke tinggi ggiaa n pipa (H ( H lwl) lwl) = 2 m dari dasar das ar sungai. sungai.
Tinggi Tinggi keda ke dalaman laman sung s ungai ai = 6 m
2) SCREEN Direncanakan :
Jenis Intake Intak e yang di gunak gunakan an adalah ad alah Riv Riv er Intake
Q total = 0,171 m³/s
Jarak antar antar bar (b) = (0,0254 – (0,0254 – 0,0762 0,0762 m), 0,05 m
Kem Ke miringan ringan bar = (30o – 60 60o ), 45o
Hf pada bar = (0,011(0,011 - 0,8 m), m), tidak boleh b oleh lebih
Lebar bar (w) = (0,25” (0,25” – 5” ), 3” = 7,62 cm = 0,0762 m – 5”),
Lebar screen Lebar screen = = diameter diameter pipa inlet pada pada saat LWL, MWL, HWL
Tinggi screen = screen = diameter diameter pipa inlet pada pada saat LWL, MWL, HWL
Kecepa Ke cepatan tan ali aliran melalui bar 0,6 – 0,6 – 1,5 1,5 m/s m/s direncanakan direncanakan 1m/s
Jenis pipa yang digun digunaka akan n pipa baja ba ja baru deng de ngan an nila nila i c = 130
Bar menggunaka n jenis circuler dengan faktor bentuk β = 1,79
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM 3) PINTU AIR Direncanakan :
Q total = 0,171 m³/s Nil Nilai koef. koef. gate valve v alve k k = 0,20 Diameter (Ø) pipa= Lebar pintu air (B) pada saat LWL, MWL, HWL (sama dengan diameter pipa inlet )
Kecepa Ke cepatan tan (V) pada saat LWL, LWL, MWL, HWL (sama dengan kecepatan kece patan pada pa da pipa inlet ) Headloss Headloss pintu air pada saat LWL, MWL, HWL (sama dengan headloss sepanjang pipa inlet )
4)
SUMUR PENGUMPUL
Direncanakan :
Q total = 0,171 m³/s
Jumlah Jumlah sumura sumuran n 1 buah
Waktu detensi d etensi = 15 meni menitt = 900 detik
Freeboard = = 1 m
Kedalaman Ke dalaman ruang lum lumpur pur = 1,5 m
Dimens Dimensii sumur sumur peng pe ngum ump p ul berbe ber bentu ntuk k pers p ersegi, egi, maka P = 1 L
5) POMPA Direncanakan :
Jumlah pipa suction 1 suction 1 buah
V air pada pipa = 1,5 m/s
Q pipa suction pipa suction = = Q total = 0,171 m3/s = 10,26 m3 /min
Jumlah pipa discharge 1 discharge 1 buah
Q pipa pipa discharge discharge = Q total = 0,171 m3/s = 10,26 m3 /min
Jenis pompa yang digunakan Centrifugal Pump
Merk Mer k pompa yang yang digun digunaka aka n adalah ada lah Torishima Standard Sta ndard Pump 1800 180 0 min-1 (125-250)
Jenis pipa cost iron pipe, pipe, C = 130
= 1000 kg/m3 Diamete Diameterr inlet inlet = 150 mm = 0,15 m
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM
Diamete Diameterr outlet = 315 mm mm = 0,315 0,3 15 m Head static stat ic = = 31 m Aksesoris : -
Gate valv valvee = 0,20
-
Check valve valve = 2,0
-
Belokan 90o = 0,75
-
T aliran aliran cabang cab ang = 0,5
-
T aliran aliran lurus lurus = 1,5
(Sumber :
Susumu kawamura,”Integrated Design and Operation Of Water Treatmen Treatme nt
Faci Fac ilities tie s ”, second seco nd edition edition)) 6) STRAINER Direncanakan :
Q total = 0,171 m³/s
V stainer stainer = V pompa pompa
Berbentuk Berb entuk kubus ( p x l x h) h)
Diamete Diameterr luba lubang ng strain stra iner er = (6 - 12 mm), 10 mm mm = 0,012 0,01 2 m
Diamete Diameterr pipa inl inlet et = 150 15 0 mm = 0,125 0,1 25 m
Luas total permu pe rmukaa kaan n strainer s trainer 2 kali luas luas efektif
Strainer Strainer sebai seba iknya knya 0,6 - 1 m di bawah muka muka air terendah
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM II.4. Perhitungan 1) INLET Intak e Q Sumuran Intake
0,171 m3 /s
Q=
Q Tiap Pipa Inlet Pipa Inlet 0,057 m3 /s
Q=
Luas Penam Pe nampang pang Pipa Inlet (A) (A) A hwl hwl =
0,114 0,11 4 m2
A mwl mwl =
0,171 0,1 71 m2 0,285 0,28 5 m2
A lwl =
Diameter Pipa Inlet Pipa Inlet (Ø) (Ø) A=¼
π
D2 , maka untu untuk k mencari encar i diam d iamete eterr :
D2 = Ø hwl hwl =
=
Ø mwl = Ø lwl =
=
=
= 0,380 m
=
=
=
= 0,465 0,46 5 m = 0,602 0,60 2 m
Check Keceptan tiap Inlet V hwl hwl = =
=
= 1,5 m/s
V mwl = =
=
= 1 m/s
V hwl hwl = =
=
= 0,6 m/s
Headloss Headloss Sepanjang Pipa Hf hwl = =
= =
= 0,258 m
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM Hf mwl
=
=
= 0,120 m
Hf lwl
=
=
= 0,0414 m
Slope Pipa inlet (s) (s) S hwl =
=
= 0,032 0, 032 m/m
S mwl mwl =
=
= 0,013 0,0 13 m/m
S lwl =
=
=
= 0,041 0,0 41 m/m
Headloss Headloss pa pada da saat Keluar Keluar Pi P intu Air Air Koef. Gate Valve ; 0,20 Hf hwl = =
= 0,0229 m
Hf mwl = =
= 0,0101 m
Hf lwl = =
= 0,0036 m
2) SCREEN Bar (n) (n) Jumlah Bar n hwl hwl = (n) = D = ( n x w ) + ((n + 1) x b) 0,380 = (n x 0,0762) + ((n+1) x 0,05) 0,380 = 0,0762 n + 0,05 n + 0,05 0,33 = 0,1262 n n=
= 2,61
bar
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM n mwl mwl = (n) = D = ( n x w ) + ((n + 1) x b) 0,465 = (n x 0,0762) + ((n+1) x 0,05) 0,465 = 0,0762 n + 0,05 n + 0,05 0.406 = 0,1262 n n=
= 3,21
bar
n lwl lwl = (n) = D = ( n x w ) + ((n + 1) x b) 0,602 = (n x 0,0762) + ((n+1) x 0,05) 0,602 = 0,0762 n + 0,05 n + 0,05 0,551 = 0,1262 n n=
= 4,36
bar
Jumlah Bukaan antar Bar (s) (s) s hwl hwl = n + 1 = 3 + 1 = 4 buah s mwl mwl = n + 1 = 3 + 1 = 4 buah s lwl lwl = n + 1 = 4 + 1 = 5 buah
Lebar Bukaan antar Bar Bar Total (Lt) Lt hwl hwl = b x (n+1) (n+1) = 0,05 x (3+1) = 0,2 m Lt mwl mwl = b x (n+1) (n+1) = 0,05 x (3+1) = 0,2 m Lt lwl lwl = b x (n+1) (n+1) = 0,05 x (4+1) = 0,25 m
Panjang Bar yang Terendam Air (Ls) = seluruhnya terendam air sesuai diameter pipa inlet 0,38 0 m Ø hwl = 0,380 0,46 5 m Ø mwl = 0,465 Ø lwl lwl = 0,602 0,60 2 m
Koefisien Efesiensi (ɳ) ɳ hw ɳ hwll = Lt/b x 100% = ɳ m ɳ mwl = Lt/b x 100% = ɳ lw ɳ lwll = Lt/b x 100% 100 % =
=4 =4 =5
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM
Kece Ke cepata patan n Aliran Aliran melalu melaluii Bar pada pada saat Bersih (Vs) Vs hwl hwl =
=
= 0,75 m/s
Vs mwl =
=
= 0,61 m/s
Vs lwl =
=
= 0,37 m/s
Tekanan Kecepatan melalui Bar (hv) Hv hwl hwl =
=
= 0,0286 0,02 86 m
Hv mwl mwl =
=
= 0,0189 0,0 189 m
Hv lwl =
Headloss Normal Normal Headloss
=
= 0.006 0. 0069 9m
pada saat Bersih Bersih
Hf = Hf hwl = o
= = 0,0432 m
Hf mwl = o
= = 0,0285 m
Hf lwl = = = 0,0113 m
o
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM Headloss Headloss Norm No rmal al
Hf 50 % =
pada saat Tersum Tersumbat bat (clogging ) 50% x
Hf 50%. hwl =
x
= Hf 50%. mwl =
= 5,72 x 10 -3 m
x
= 3,80 x 10 -3 m
x
= 1,01 x 10 -4 m
x
= Hf 50%. lwl =
x
=
3)
x
SUMUR PENGUMPUL Q Sumuran 0,171 m3 /s
Q=
Volume Volume Sumuran, Sumuran, dengan td = 15 menit menit Vol = Q
td = 0,171 m3 /s = 153,9 m3
900 detik 154 m3
Ketinggian Efektif (H) H efektif = Hintake + Hfreeboard + Hlumpur = 5 m + 1 m + 1,5 m = 7,5 m
Luas Efekti Efektiff (A) A efektif efektif =
=
= 20,5 m2
21 m2
Dimensi Sumur Pengumpul, dengan perbandingan A= 21 = 21 =
2
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM = = 4,58 m
5 m, maka dapat dapa t diperoleh
5m =5m
Sehingga dimensi sumur pengumpul Panjang Pa njang (L) =5m Lebar (B) =5m Ting Tinggi gi (Htotal) (Htota l) = 7,5 m Chek Volume Volume (V) V=px xh = 4,58 m x 4,58 m x 7,5 m = 157,32 m3
Check Waktu Detensi (td)
4) POMPA Pipa Suction (untuk pipa p ipa lurus) lurus) Hf mayor (untuk L = total L suction = 5,5 m Hf =
=
= 2,8 m
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) - Check Valve Valve = 1 buah dengan dengan K = 2 Hf minor = - Belokan 90o = 1 buah buah deng d engan an K = 0,75 Hf minor =
Hf suction total tot al = Hf mayor mayor + Hf min minor or = 2,8 m + (0,229 (0 ,229 m + 0,086 0,08 6 m) m) = 3,115 m
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM Pipa Discharge Hf mayor (untuk (untuk pipa p ipa lurus) lurus) L = total L discharge =7m
Hf =
=
= 0,096 m
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) - Belokan 90o = 1 buah dengan K = 0,75 0,7 5 Hf minor minor =
Hf discharge total tota l = Hf mayor mayor + Hf Hf minor inor = 0,096 m + 0,086 m = 0,182 m
Head Loss Statik L statik stat ik = Jarak Jar ak muka muka air sumur sumur pengumpul pengumpul ke output pipa bak penampung penampun g = 1,5 m
Head Loss Total Hf Tota Totall = Hf Hf suction suction + Hf dischar discharge ge + Head statik sta tik = 3,115 3,11 5 m + 0,182 0, 182 m + 1,5 m = 4,797 m Maka, Maka , Hf Total 4,797 m
Head Pompa 31 m (OK !)
Daya Pompa Berat Bera t air per satuan volume volume ( ) = 1000 kg/m3 Efisi Efisiee nsi ns i pompa po mpa ( ) = 85%
1 Hp = 0,746 Kw maka, Hp = 12,86 x 0,746 = 9,59 Kw
PBPAM PERENCANAAN PER ENCANAAN BANGUNAN BANGUNAN PENGOL P ENGOLAHAN AHAN AIR MINUM MINUM Tabel II.4. Catalogo Cata logo Bombas Torishima Torishima Pump
1452010059, 1452010080, 1452010084
23
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM 5) STRAINER
Luas Strainer (A) Aefektif =
Dimensi : A =Sx S = S2 S=
= 0,33 m
maka, Panjang
= 0,33 m
Lebar
= 0,33 m
Ting Tinggi gi
= 0,33 0,3 3 m
Cross Area CA = 2 x A CA = 2 x 0,33 m2 CA = 0,66 m2
Luas Lubang (AL)
Jumlah Lubang (n)
Jumlah Jumlah luba lubang ng di Tiap sisi
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM 6) BAK PENAMPUNG
Volum Volume Penam Pe nampung pung (deng (de ngan an td = 15 menit) V = Q penampang x td = 0,171 m3 /dt x 900 detik = 153,9 m3
154 m3
Dimensi Penampung p = 1,5 V=px xH 154 m3 =
Hasumsi = 7 m x x7m
154 m3 = 1,5
2
22 = 1,5
2
x7m
2
= 22/1,5
2
= 14,7
=
= 3,8 m
maka, p = 1,5 x l = 1,5 x 1,5 x 3,8 m = 5,7 m
7)
PIPA PENGHUBUNG INTAKE KE KE PRASEDIMENTASI Pipa Penghubung
Hf mayor (untuk (untuk pipa p ipa lurus) lurus) Ø pipa pipa peng pe nghu hubun bung g (in, (in, out) = 466 mm mm = 0,466 0,46 6 m L = total L penghubun penghubung g =3m Hf = =
= 0,00615 m
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) -
Head kecepatan (Hv) Hv =
=
= 0,05 m
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM
Hf total tota l penghubu penghubung ng = Hf mayor + Hf min minor or = 0,00615 + 0,05 = 0,05615 m
Headloss Headloss Total = Hf total pengh p enghubung ubung + Hf statis = 0,05615 + 1,5 = 1,556 m
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENG OLAHAN AIR MINUM Daftar Pustaka Pustaka
Kawamura. Susumu. 1971. Integrated Design Design of Water Treatment Facilities Facilities.. John Willey & Sons, Inc. Metcalf and Eddy, 1981. Wastewater Engineeri Wastewater Engineering ng Collection and Pumping of Wastewater . Wastewater . New York York : Mc Graw-Hi Graw-Hill ll c 1981. Al – Layla M. A, Ahmad S, Middlebrooks J. E. 1980. Water Supply Engineering Design. Design . Michigan Michigan : Ann Arbor Arbo r Science Publishers Publishers Inc.
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHA PENGO LAHAN N AIR MINUM
LAMPIRAN I N T A K E
40100 15100 6000
5600
500
6000
STRAINER
330
LWL 602
5000 7000 9000
DENAH SKALA 1:222
D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
POMPA
500
SCREEN HWL 0 0 5 7
SCREEN MWL
SCREEN LWL
STRAINER
5600
POTONGAN A-A SKALA 1:214 D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
BAB III PERENCANAAN PRASEDIMENTASI
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM BAB III PERENCANAAN PRASEDIMENTASI
III.1. Dasar Das ar Teori III.1.
Umum
Konsentrasi SS yang tinggi tersebut dapat membebani unit - unit pada bangunan peng pengolah olahan an air air minum, sehi sehingga diperl diperlu ukan sebuah sebuah unit sebagai sebagai peng pengolah olahan an pendah pendahu uluan agar tidak membebani unit selanjutnya. Pengolahan pendahuluan umumnya dilakukan dengan menggunakan unit prasedimentasi. Unit prasedimentasi merupakan unit dimana terjadi proses peng pengendapan endapan partikel partikel diskri diskrit. t. Partikel Partikel diskri diskritt adalah adalah partikel partikel yang ang tidak tidak meng engalam alamii perubah perubahan an bentu bentuk, k, uku ukuran, ran, maupu aupun n berat pada saat meng engendap. endap. Peng Pengendapan endapan dapat berlan berlang gsun sung deng dengan efisien apabila syarat - syaratnya terpenuhi. Menurut Lopez (2007), efisiensi pengendapan tergantung pada karakteristik aliran, sehingga perlu diketahui karakteristik aliran pada unit tersebut. Karakteristik aliran dapat diperkirakan dengan bilangan Reynolds dan bilangan Froude (Kawamura, 2000). Bentuk bak prasedimentasi dapat mempengaruhi karakteristik aliran, sehingga bentu bentuk k merupakan erupakan hal yang ang harus arus diperh diperhati atikan kan pada saat merancang erancang unit prasedim prasedimentasi entasi.. Selain bentuk, rasio lebar dan kedalaman merupakan hal yang juga menentukan karakteristik aliran. Hal ini dikarenakan formula perhitungan bilangan Reynolds dan Froude mengandung jari - jari hidroli drolis (r) sebagai sebagai salah salah satu fungsin sinya. Jari - jari hidroli drolis terkait terkait deng dengan luas permu permukaan basah (A) (A) dan keliling basah (P) yang merupakan fungsi dari lebar dan kedalaman, sehingga rasio antara lebar dan kedalaman juga akan mempengaruhi karakteristik aliran. Berdasarkan SNI 6774 tahun 2008 tentang tata cara perencanaan unit paket instalasi pengolahan air, bilangan Reynolds pada unit prasedimentasi harus memiliki nilai kurang dari 2000, sedangkan Bilangan Froude harus lebih dari 10 -5 . Kedua persyaratan tersebut seharusnya terpenuhi, tetapi pada kenyataannya akan sulit memenuhi kedua bilangan tersebut sekaligus dalam perancangan unit prasedimentasi. Oleh karena itu, perlu dilakukan studi literatur untuk mengetahui acuan yang harus diutamakan untuk dipenuhi. Bentuk dan rasio antara lebar dan kedalaman memiliki peran penting dalam menentukan karakteristik aliran, sehingga kedua hal tersebut harus di pertimbangkan dalam menetapkan acuan. Selain karakteristik aliran, ada beberapa faktor lain yang menentukan kondisi pengendapan, yaitu
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM benar-benar benar-benar diperh diperhati atikan kan,, maka dapat tercapai kondisi kondisi peng pengendapan endapan sesuai sesuai deng dengan yang ang diharapkan, sehingga pada saat mendesain zona pengendapan, faktor -faktor harus benar benar benar diperh diperhati atikan kan.. Selai Selain n kondi kondisi si zona ona peng pengendapan endapan,, ketig ketiga zona ona lain ainnya, yaitu aitu zona ona inlet , zona lumpur, dan zona outlet saling mempengaruhi satu sama lainnya dalam menentukan efisiensi pengendapan. Adanya ketidakseimbangan pada zona inlet dapat menyebabkan adanya aliran pendek, pendek, turbu turbullensi ensi,, dan ketidakstab ketidakstabiilan pada zon zona peng pengendapan endapan (Kawamu (Kawamura, 2000). Begi Begitu jug juga haln alnya terhadap terhadap zona ona lumpur. pur. Zona Zona lumpur pur merupakan erupakan zona ona dim dimana ana terkum terkumpul pulnya partikel partikel diskret diskret yang ang telah telah terendapkan terendapkan.. Apabil Apabila terjadi terjadi ali aliran turbu turbullen, en, partikel partikel diskret diskret yang ang telah terendapkan dapat mengalami penggerusan , , sehingga partikel yang telah terendapkan dapat kembali naik. Zona outlet juga mempengaruhi karakteristik aliran, sehingga zona outlet harus didesain untuk meminimalisasi terjadinya aliran pendek. Oleh karena itu, perlu dilakukan studi literatur untuk mengetahui bagaimana desain seluruh zona pada unit prasedim prasedimentas entasii agar agar tercapai kondi kondisi si peng pengendapan endapan sesuai sesuai deng dengan yang ang dih diharapkan. arapkan. Prasedimentasi merupakan unit dimana terjadi proses pengendapan partikel diskrit. Pada dasarnya, prasedimentasi memiliki tiga bentuk, yaitu rectangular, circular, dan square. Menurut Montgomery 1985, bak berbentuk square sangat jarang digunakan. Oleh karena itu, pembah pembahasan asan bak prasedim prasedimentasi entasi hany anya untuk tuk dua dua bentu bentuk, k, yaitu yaitu bak prasedim prasedimentasi entasi berbentu berbentuk k rectangular dan circular .
III.2.
ctangula ngul ar Bak Pras Prasee dime dime ntasi berb berbee ntu ntuk k R ecta Bak prasedim prase dimentasi entasi bentuk bentuk rectanguler terb rectanguler terbagi agi menjadi empat zona, yaitu :
Zona inlet.
Zona pengendapan.
Zona lumpur.
Zona outlet. III.2.1.
nlet Zona I nlet
Zona inlet berfungsi untuk mendistribusikan air ke seluruh area bak secara seragam, mengurangi energi kinetik air yang masuk, serta untuk memperlancar transisi dari kecepatan air yang tinggi menjadi kecepatan air yang rendah yang sesuai untuk terjadinya proses peng pengendapan endapan di zona ona peng pengendapan endapan.. Kawamu Kawamura 2000, tentan tentang g perforated baffle. baffle . Perforated baffle merupakan modifikasidari baffle yang memiliki lubang - lubang pada
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM menyebabkan terjadinya perataan aliran, sehingga dapat meminimalisasi terjadinya dead zone. Sketsa perforated Sketsa perforated baff le dapat dap at dilih dilihaa t pada pad a Gambar III.1. III. 1. dibawa dibawah h ini ini :
Gambar III.I Sketsa Perforated Sketsa Perforated Baffle
Perforated baffle baff le berfu berfungsi untuk tuk meratakan ali aliran, ran, sehi sehingga dapat memi eminimali alisasi terjadinya dead zone. zone. Perataan aliran yang terjadi menyebabkan kecepatan aliran hampir merata di semua titik, sehingga kecepatan air yang terjadi seragam di semua titik pada lubang perforated
baffle. baff le. Namu Namun, perforated
baffle bukan bukan berfu berfungsi untuk tuk
meng engatur atur
agar agar
terpenuhinya bilangan Reynolds aliran, sebab kecepatan aliran yang seragam hanya terjadi pada lubang bang di perforated baffle baff le,, namun setelah air melalui lubang tersebut, kecepatan air akan mengikuti luas penampang basah bak yang dilalui oleh air, sehingga perforated baffle baff le bukan bukan berfu berfungsi untuk tuk meng engatur bil bilang angan Reyn Reynolds. olds.
III.2.1. III.2.1 .
Zona Pengend Penge ndapan apan
Proses pengendapan pada zona pengendapan pada dasarnya ditentukan oleh dua faktor, yaitu : 1.
Karakteristik partikel tersuspensi Proses
pengendapan
yang
terjadi
di
unit
prasedimentasi
merupakan
pengendapan
partikel partikel diskri diskrit. t. Partikel Partikel diskri diskritt adalah adalah partikel partikel yang ang tidak tidak meng engalam alamii perubah perubahan an bentu bentuk, k, ukuran, maupun berat pada saat mengendap. Pada saat mengendap, partikel diskrit tidak terpengaruh oleh konsentrasi partikel dalam air karena partikel diskrit mengendap secara individual dan tidak ada interaksi antar partikel. Contoh partikel diskrit adalah silika, silt, serta lempung. Partikel diskret memiliki spesifik gravity gravity sebesar 2,65 dengan ukuran partikel < 1 mm dan kecepatan mengendap < 100 mm/detik. Pengendapan partikel diskrit merupakan
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM jeni jenis peng pengendapan endapan tipe tipe I, yaitu aitu proses peng pengendapan endapan yang ang berlan berlang gsun sung tanpa tanpa adany adanya interaksi teraksi antar partikel. 2.
Overflow Rate dan Efisi Efisiee nsi ns i Bak Proses pengendapan partikel pada bak prasedimentasi aliran horizontal pada dasarnya
seperti yang terlihat pada Gambar III.2. Partikel memiliki kecepatan horizontal, VH dan kecepatan pengendapan VS.
Gambar Gambar III.2. Pergerakan Pergeraka n Partikel pada Bak Bak Prasedim Prase dimentas entas i Ali Aliran Horizontal Horizontal
Gambar III.2. menunjukkan bahwa apabila overflow rate/ kecepatan kecepatan horizontal sebanding dengankedal dengankedalaa man/panja ng bak, maka .......................................... ................................................................ ........................................... ............................................... .......................... .(III.1) .(III.1) ........................................... ................................................................ ........................................... .........................................(II ...................(III.2) I.2) ........................................ .............................................................. ........................................... ...........................................(I ......................(III.3) II.3) Sehingga menjadi, ........................................... ................................................................. ........................................... ........................................... ........................(III.4) ..(III.4)
Persamaan (III.4) menunjukkan bahwa overflow rate merupakan fungsi dari debit dan luas permukaan. Selain persamaan (III.1) hingga (III.4), persamaan - persamaan berikut dapat membukt ika n bahwa
.
......................................... .............................................................. ........................................... ........................................... ..........................(III.5) .....(III.5) ......................................... .............................................................. ........................................... ........................................... ..............................(III.6 .........(III.6))
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM Sehingga menjadi, .......................................... ................................................................ ........................................... ........................................(II ...................(III.6.1) I.6.1) Atau ......................................... ............................................................... ........................................... .........................................(II ....................(III.6.2) I.6.2)
......................................... ............................................................... ........................................... ............................................(I .......................(III.8) II.8)
Apabila bak prasedimentasi didesain dengan overflow rate, rate, memil emiliki kecepatan kece patan pengendapa pengendapan n
lebih besar besa r daripada
, maka ak a partikel par tikel yang
akan tersisih tersisih seluruh seluruhny nya. a. Partikel
yang memil memiliki iki kecepa kec epatan tan pengendap pengendapan an lebih kecil kec il daripada dar ipada
akan ak an tersisi ters isih h sebagi seb agian, an, yaitu yaitu
partikel partikel yang ang berada pada kedalam kedalaman an H2 (Gambar (Gambar III.3). III.3).
Gambar Gambar III.3. Profil Profil pada Bak Bak Rectangul Rectanguler er Ideal Ideal (Sumber : Reynolds dan Richards, 1996)
Untuk menentukan besar penyisihan partikel dengan desain overflow rate
pada proses
peng pengendapan endapan partikel partikel,, dapat diketah diketahu ui dari hasil asil anal analiisa tes kolom kolom.. Hasil Hasil tes kolom kolom tersebu tersebutt akan menentukan overflow rate serta dimensi bak, sehingga dapat diketahui waktu detensi yang tepat untuk proses pengendapan. Oleh karena itu, pada dasarnya kriteria desain tidak dapat digunakan untuk menentukan waktu detensi maupun overflow rate. rate. Kolom yang digunakan untuk analisa memiliki beberapa kran pada rentang jarak tertentu. Kran - kran tersebut digunakan untuk mengambil sampel airpada rentang waktu tertentu yang telah ditetapkan. Sebelum tes dilakukan, terlebih dahulu diambil sampel untuk dikeringkan dan dianalisis konsentrasinya untuk diketahui konsentrasi awalnya. Selama proses analisa dengan kolom tes tersebut, setiap rentang waktu tertentu, diambil sampel air untuk di analisis konsentrasinya. Konsentrasi tersebut akan dibandingkan dengan
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM konsentrasi awal agar diketahui besar penyisihan partikelnya. Hal tersebut dilakukan selama rentang waktu tertentu.Untuk menentukan efisiensi penyisihan partikel pada overflow rate tertentu, fraksi yang tersisihkan terbagi menjadi dua, yaitu yang memiliki kecepatan peng pengendapan endapan lebih ebih besar daripada daripada overflow ratedan ratedan yang lebih kecil daripada overflow rate. Partikel Pa rtikel yang tersisi ters isih h karena kar ena memil memiliki iki kecep ke cepata atan n peng pe ngendap endapan an
dapat dap at dituliskan dituliskan sebagai seb agai
1- . Part Partiikel kel yang ang tersi ersisi sih h kare karen na mem memel eliiki kece kecepa pata tan n pen pengenda endapa pan n
tetap etapii bera berada da
pada kedalam kedalaman an terten tertentu tu,, sehi sehingga gga dapat terendapkan terendapkan dapat dituli dituliss sebagai sebagai 3.
Efisiensi Hidrolika Bak Aliran air dalam bak dapat diketahui dari beberapa hal, antara lain kecepatan horizontal
(Vh) sertakarakteristik aliran yang ditentukan oleh Bilangan Reynolds dan Froude. -
Karakteristik Aliran, berdasarkan studi literatur, diketahui bahwa karakteristik aliran dapat dap at diketahu diketa huii melalu melaluii Bilanga Bilangan n Reyn Re ynolds olds dan Froude. Fro ude.
-
Bilangan
Reynolds,
teori
dasar
dan
penerapan
Bilangan
Reynolds
pada
unit
prasedim prasedimentasi entasi menu enunjukkan jukkan korelasi korelasi bahwa bahwa fungsi Bil Bilang angan Reyn Reynolds olds adalah adalah untuk tuk menunjukkan kondisi aliran pada unit prasedimentasi apakah laminer atau turbulen. Kondisi karena
aliran
yang
keadaan
aliran
laminer yang
diharapkan
turbulen
dapat
terjadi
di
menurunkan
unit efisiensi
prasedimentasi kerja
unit
prasedim prasedimentasi entasi.. Oleh Oleh karena karena itu, tu, sesuai sesuai deng dengan SNI 6774 Tahu Tahun 2008 tentan tentang g Tata Tata Cara Perencanaan Unit Paket Instalasi Pengolahan Air, nilai Bilangan Reynolds harus kurang dari 2000. Pengaruh jenis aliran yang terjadi pada prasedimentasi terhadap proses peng pengendapan endapan partikel partikel dapat dili diliha t pada Gam Gambar bar III.2. III.2.
Gambar III.4. III .4. Pengendap Pengendapan an Partikel P artikel pada p ada Aliran Aliran Laminer Laminer dan Turbule Turbule n (Sumber : Huisman, Huisman, 1977) 197 7) -
Bilangan Froude, teori dasar bilangan Froude menunjukkan bahwa bilangan Froude terkait dengan kondisi aliran apakah, subkritis, kritis, atau super kritis. Kondisi aliran
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM subkritis memiliki nilai bilangan Froude kurang dari satu yang menunjukkan bahwa gaya gravitasi lebih mendominasi dari pada gaya inersia, sehingga kecepatan aliran cukup rendah. Penerapan pada unit prasedimentasi menunjukkan bahwa bilangan Froude dapat menunjukka enunjukkan n apakah apak ah terjadi aliran aliran pendek atau tidak tidak pada uni unit prasedim prase dimentas entasi. i. Aliran pendek dapat terjadi apabila kecepatan aliran pada unit prasedimentasi tidak terlalu besar atau dalam keadaan subkritis, sehingga aliran pendek sebisa mungkin dapat dihindari. Oleh karena itu, sesuai dengan SNI 6774 Tahun 2008 tentang Tata Cara Perencanaan Unit Paket Instalasi Pengolahan Air, nilai bilangan Froude harus lebih dari . Unit prasedimentasi dirancang sedemikian rupa agar mampu memenuhi Bilangan Reynolds dan Froude, sehingga tercapai keadaan aliran yang sebaik mungkin untuk mendukung endukung proses prose s pengendapan. pengendapan. III.2.3 III. 2.3..
Zona Lumpur Lumpur
Zona
lumpur
merupakan
zona
dimana
partikel-partikel
diskret
yang
telah
mengendap berada. Zona ini memiliki kemiringan tertentu menuju ke hopper yang terletak di bagi bagian bawah inlet. Menu Menurut rut Qasim Qasim (1985), kemi kemirin ringan dasar bak rectangular adalah sebesar 1 - 2%. Zona lumpur didesain memiliki kemiringan tertentu agar mempermudah pada saat pembersi pembersih han lumpu umpur. r. Kemi Kemirin ringan yang ang cuku cukup p terutam terutamaa untuk tuk pembersi pembersih han yang ang dil dilakukan akukan secara
manual,
sebab
pembersihan
secara
manual
biasanya
dilakukan
dengan
cara
menggelontorkan air agar lumpur terbawa oleh air. Hopper Hopper terletak di bagian bawah inlet, sebab sebagian besar partikel besar mengendap di ujung inlet . Selain itu, apabila hopper diletakkan di bawah zona outlet , dikhawatirkan partikel yang telah terendapkan dapat tergerus karena kar ena adanya pergerak per gerakan an air menuju peli p elimpah. mpah. Selain diletakkan dekat dengan inlet, hopper jug juga dapat dil diletakkan secara dan jug juga dapat dapa t dil diletakkan etakk an di tengah tengah bak b ak seperti sepe rti pada Gambar Gambar III.5. beriku be rikutt ini ini :
Gambar III.5 I II.5 Letak Zona L
pad Tengah Tengah Bangu
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM Pembersihan lumpur juga dapat dilakukan dengan cara automatis dengan beberapa macam scraper . Pada dasarnya, untuk bak rectangular terdapat dua jenis peralatan pembersih lumpur, yaitu tipe chain and flight dan travelling bridge dan memiliki scraper untuk mendorong lumpur masuk ke hopper . Tipe Chain and Flight merupakan tipe pembersih lumpur dengan kecepatan perpindahan yang tidak lebih dari 1 cm/detik. Dasar bak dirancang memili emilik i kemiringan kemiringan sebesar sebe sar 1%. Zona Outlet
II.2.4.
Desain outlet biasan biasany ya terdiri terdiri dari peli pelimpah yang ang diran dirancan cang g sedemi sedemikian kian rupa rupa untuk tuk mengurangi terjadinya aliran pendek. Weir loading rate adalah beban pelimpah (dalam hal ini debit air) yang harus ditanggung per satuan waktu dan panjangnya. Berikut ini adalah beberapa kriteri kriteriaa desain desain untuk tuk weir loading rate dari berbagai berba gai sumber sumber (Tabel III.1.).
Tabel III.1 Ragam Weir Loading dari dari Berbagai Sumber
Weir Loading Rate (m3/hari.m) 186
Katz, 1962
249,6
Katz, 1962
264 125-500 125- 500 172,8-259,2 172,8- 259,2
Sumber
Keterangan Pada daerah yang terpengaruh density current
Kawamura, Kawamura, 2000 Droste, 1997 Hui Huisma sma n, 1977
Berdasarkan sejumlah kriteria desain pada beragam sumber mengenai weir loading rate di atas, dapat dilihat bahwa jika pada bak terjadi density current , weir loading rate diharapkan tidak terlalu besar karena dapat menyebabkan terjadinya penggerusan pada partikel partikel yang ang meng engendap endap di sekitar sekitar outlet , sehingga diharapkan weir loading rate dapat sekecil mungkin. Pada dasarnya satu pelimpah sudah cukup, namun jika hanya ada satu pelimpah, maka weir loading rate akan menjadi besar. Hal tersebut dapat mengganggu proses peng pengendapan endapan,, sebab terjadi terjadi ali aliran ke atas menu enuju peli pelimpah deng dengan kecepatan cuku cukup p besar yang menyebabkan partikel yang bergerak ke bawah untuk mengendap terganggu. Terdapat beberapa altern alternati atiff untuk tuk mendesai endesain n peli pelimpah agar agar luas yang ang dibu dibutu tuh hkan untuk tuk zona ona outl outlet et tidak terlalu besar dan beban pelimpah juga tidak terlalu besar, antara lain dapat dilihat pada Gambar III.6
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
Gambar III.6. Beragam Susunan Pelimpah pada Outlet (Sumber : Qasim, 1985)
Pemilihan desain outlet sangat tergantung pada lebar bak, debit air yang dialirkan serta weir loading rate, rate, sehingga pada saat menetapkan bentuk outlet . Ketiga hal tersebut harus dipertimbangkan. Jenis pelimpah yang umumnya digunakan adalah bentuk rectangular dan v-notch, v-notch, namun v-notch v-notch lebih banyak digunakan karena memiliki kemampuan self cleansing dan dapat meminimalisasi pengaruh angin. digunakan karena memiliki kemampuan self cleansing dan dapat meminimalisasi pengaruh angin. Contoh gambar v-notch v-notch dapat dilihat pada Gam Gambar III.7 beriku berikutt :
Gambar III.7 Contoh v-notch (Sumber : Fair dkk., 1981) Selain menggunakan pelimpah, outlet unit prasedimentasi dapat menggunakan perforated baffle baffle karena pada dasarnya outlet berfungsi untuk mengalirkan air yang telah terpisah dari suspended solid solid tanpa mengganggu partikel yang telah terendapkan di zona lumpur, sehingga perforated baffle dapat digunakan, hanya saja bukaan diletakkan 30-90 cm dari permukaan, dan tidak diletakkan terlalu di bawah, sebab apabila bukaan diletakkan terlalu terlalu bawah, partikel yang telah telah terndapakan terndapa kan dapat da pat ikut ikut terbawa te rbawa ke outlet .
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM III.3. Bak Prase Prase dimentasi dimentasi Ber Be rbentu bentuk k Circular
Pada dasarnya, bak prasedimentasi berbentuk circular terdiri dari dua jenis, yaitu peripheral peripheral feed dan center feed. Bak circular tipe peripheral peripheral feed memiliki inlet yang terletak di sekeliling bak, (sedangkan tipe center feed memiliki inlet yang terletak di tengah bak. Gambar Gambar III.8. salah satu contoh bak prasedim prase dimentas entasii tipe tipe center feed.
Gambar Gambar III.8. Contoh Bak Prasedim Prase dimentas entas i Tipe Tipe Center Feed
Bak prasedimentasi bentuk circular terbagi menjadi empat zona, yaitu zona inlet , zona peng pengendapan endapan,, zona ona outlet , serta zona lumpur. Berikut ini adalah pembahasan untuk masingmasing masing zona tersebut. terseb ut. III.3.1.
nlet Zona I nlet
Inlet yang paling tepat adalah terletak di tengah atau tipe center feed . Inlet bak tersebut dapat beragam, misalnya air dibiarkan melimpah melalui inlet di tengah bak atau dinding inlet dirancang berlubang - lubang, sehingga air akan mengalir melewati lubang lubang tersebut. Selain itu, pada inlet juga dapat dipasang baffle. baffle. Baff Baffle le tersebut berfungsi untuk mereduksi mered uksi energi ener gi kinetik air yang keluar melalui melalui inlet . III.3.2.
Zona Pengendapan
Pemilihan inlet maupun outlet untuk bak circular sangat tergantung pada kondisi zona pengendapan, sehingga zona pengendapan yang menentukan penempatan zona inlet maupun zona outlet . Oleh karena itu, perlu ditentukan lebih dahulu kondisi zona pengendapan yang efisien. Faktor - faktor yang mempengaruhi proses pengendapan pada bak circular sama dengan pada bak rectangular , hanya saja nilai Bilangan Reynolds dan Froude berubah sepanjang perubahan diameter.
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM III.3.3 III. 3.3..
Zona Lumpur Lumpur
Scraper yang digunakan untuk bentuk circular adalah tipe radial atau tipe diametral . Scraper tersebut bergerak pada sekeliling bak untuk mendorong lumpur agar masuk ke hopper yang terletak ditengah bak. Berbeda dengan prasedimentasi bentuk rectangular , bentuk circular memiliki hopper yang terletak di tengah bak, sebab pengendapan partikel partikel yang ang terjadi terjadi pada bak circular ini terjadi pada segala arah, sehingga untuk mempermudah pembersihan lumpur, hopper dil hopper dileta etakka kkan n di tengah bak. bak . III.3.4.
Zona Outlet
Berdasarkan hasil pembahasan zona pengendapan, maka outlet yang paling tepat bagi bagi bak presedim presedimentasi entasi bentu bentuk k circular terletak di sekeliling bak. Di sekeliling bak dipasang peli pelimpah, pah,
sehi sehingga
air air
yang ang telah telah melal elalu ui bak prasedim prasedimentasi entasi akan meli elimpah melal elalu ui
peli pelimpah tersebu tersebut. t. Peli Pelimpah dapat beru berupa v-notch atau rectangular weir .
Overf low R ate ate III.4. Aliran Overflow Overflow rate menentukan enentukan proses peng pe ngendapan endapan yang yang terjadi pada zona pengendapan. Overflowrate memiliki keterkaitan dengan kecepatan horizontal serta Bilangan Reynolds dan Froude Fro ude dalam mera merancang ncang zona pengendapan. pengendap an. Berikut adalah ad alah tahapan - tahapan tahapa n perhi per hitungan tungan :
Menentukan Menentukan hubun hubungan gan antara W, L, L, dan H untu untuk k Nre = 1 dan Nre = 2000 1. Overflow rate (Vo) ditentukan terlebih dahulu berdasarkan kriteria desain. Menurut Schulz Schulz dan Okun (1984), (1984 ), overflow rate (Vo) adalah sebesar sebe sar 20 2 0 - 80 m/hari m/hari.. 2. Setelah ditetapkan nilai overflow rate dan debit air yang akan diolah dengan unit tersebut,
maka
dapat
dihitung
luas
permukaan
unit
prasedimentasi
dengan
menggunakan rumus berikut ini : ......................................... ............................................................... ........................................... ............................................(I .......................(III.9) II.9)
Dimana : = Overflow rate (m/detik) Q = Debit air (m3/detik) (m3/detik) = Luas permukaan (m2)
Pada simulasi ini, nilai overflow rate dan debit divariasikan dengan overflow rate 20, 40, 60, dan 80 m/hari m/hari dan debit 50 liliter/det ik hingg hinggaa 250 liliter/det ik.
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM 3. Langkah berikutnya adalah melakukan simulasi untuk menentukan luas penampang Ac. Penentuan luas penampang dilakukan dengan menggunakan Nre sebagai acuan. Berdasarkan Berdasa rkan kriteria desai desa in, Nre < 2000. 2000 . 4. Kedalaman bak ditetapkan lebih dahulu, yaitu dalam rentang 1,5 hingga 3 m. Dengan acuan ac uan Nre Nr e dan da n kedalaman ked alaman bak, b ak, dilak dilakukan ukan simulas simulasii untuk menentuka menentukan n nilai nilai Nf. a.
Menghit Menghit ung lebar bak dengan acuan ac uan Bilangan Bilangan Reynolds Reynolds dan kedalaman ked alaman bak. b ak. .......................................... ....................................................................... .............................................(I ................(III.10) II.10) .......................................... ..................................................................... .............................................(I ..................(III.10.1) II.10.1) ........................................ .................................................................. ........................................(I ..............(III.10.2) II.10.2) ............................................. ................................................................... .......................................(I .................(III.10.3) II.10.3) Sehingga menjadi, ........................................ .................................................................... .........................................(I .............(III.11) II.11)
.......................................... ...................................................................... ......................................(II ..........(III.12) I.12) .......................................... ...................................................................... ......................................(II ..........(III.13) I.13)
Dimana : Ac = Luas penampang penampang ( m² ) Nre = Bil Bilangan angan Reyn Reynolds olds Vh = Kecepa Ke cepatan tan horizon horizonta tall (m/detik)
b.
R
= Jari Jar i - jari hidro hidrolis lis (m)
W
= Lebar bak (m) (m)
H
= Kedalam Ke dalaman an bak (m) (m)
υ
= Viskositas kinemat kinematis is (m²/detik) (m²/de tik) Menghitung kecepatan horizontal (Vh) ......................................... .................................................................... .................................................( ......................(III.1 III.14) 4)
Dimana : Vh = Kecepa Ke cepatan tan horizon horizonta tall (m/detik)
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM Q
= Debit air (m³/de (m³/deti tik) k)
W
= Lebar bak (m) (m)
H
= Kedalam Ke dalaman an bak (m) (m)
c.
Menghitung nilai jari-jari hidrolis (R) ........................................ ................................................................... ..........................................(I ...............(III.15) II.15)
Dimana : R
= Jari Jar i - jari hidro hidrolis lis (m)
A
= Luas Luas basah basa h (m²) (m²)
P
= Keli Ke liling ling basah bas ah (m)
W
= Lebar bak (m) (m)
H
= Kedalam Ke dalaman an bak (m) (m)
d.
Menghitung nilai Nfr ........................................... ..................................................................... ..............................................( ....................(III.16) III.16)
Dimana : Nfr Nfr = Bil Bilanga anga n Froude Froude Vh = Kecepa Ke cepatan tan horizon horizonta tall (m/detik)
e.
R
= Jari Jar i - jari hidro hidrolis lis (m)
g
= Percepata Perc epatan n gravi gravitasi tas i (m/detik²) (m/detik²) Menghitung panjang bak ........................................... ..................................................................... ...................................................( .........................(III.17 III.17))
Dimana : As = Luas Luas permukaan permukaan (m²) (m²) L = Panjang bak (m) (m) W = Lebar bak (m)
Hasil simulasi menunjukkan bahwa Nre = 1 tidak bisa digunakan sebagai acuan, sebab akan menghasilkan lebar yang sangat besar dan tidak sebanding dengan panjang bak. Apabila Nre dig digunakan sebagai sebagai acuan acuan,, maka pada saat Nre memen emenu uhi syarat syarat untuk tuk terjadi terjadin nya ali aliran
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM laminer (Nre <2000) bilangan Froude tidak akan dapat terpenuhi. Jika Nre memenuhi syarat, maka bentuk unit prasedimentasi.
Menentukan Menentukan hubun hubungan gan antara W, W , L, dan H untu untuk k Nfr > 10- 5 1. Overflow rate (vo) ditentukan terlebih dahulu berdasarkan kriteria desain. Menurut Schulz Schulz dan Okun (1984), (1984 ), overflow rate (vo) adalah sebesar sebe sar 20 2 0 - 80 m/hari m/hari.. 2. Setelah ditetapkan nilai overflow rate dan debit air yang akan diolah dengan unit tersebut,
makadapat
dihitung
luas
permukaan
unit
prasedimentasi
dengan
menggunakan rumus berikut. .......................................... ............................................................... ........................................... ...........................................(I .....................(III.18) II.18)
Dimana: Vo = Overflow rate (m/detik) Q = Debit air air (m³/de (m³/deti tik) k) As = Luas Luas permukaan permukaan (m²) (m²) 3. Langkah berikutnya adalah melakukan simulasi untuk menentukan luas penampang Ac. Penentuan P enentuan luas luas penam pe nampang pang dilakuka dilakukan n deng de ngan an menggun enggunaka akan n Nfr > 1010 - 5. Karena Ka rena Nfr merupakan erupakan kombi kombin nasi persamaan persamaan yang ang kompl kompleks, eks, sehi sehingga yang ang ditetapk ditetapkan an adalah ad alah nil nilai ai Vh agar Nfr >10>10 - 5 4. Kedalaman bak ditetapkan lebih dahulu, yaitu dalam rentang 1,5 hingga 3 m. Dengan acuan ac uan Nfr dan kedalaman ked alaman bak, bak , dilak dilakukan ukan simulas simulasii untuk untuk menentuka menentukan n nilai nilai N fr. a. Menghit Menghit ung lebar bak dengan acuan a cuan vh dan kedalaman ked alaman bak. b ak. ........................................... ................................................................. ................................................( ..........................(III.19 III.19)) ........................................... ....................................................................... ................................................( ....................(III.20 III.20)) ............................................ ....................................................................... .............................................( ..................(III.21) III.21)
Dimana : Ac = Luas penampang (m2) Q = Debit air (m3/detik) (m3/detik) Vh = Kecepa Ke cepatan tan horizon horizonta ta l (m/detik) (m/detik) R = Jari Jar i - jari hidro hidrolis lis (m) W = Lebar bak (m) (m)
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM H = Kedalam Ke dalaman an bak (m) b. Menghitung nilai jari-jari hidrolis (R) ........................................ ...........................................................(I ...................(III.22) II.22) Dimana: R = Jari-ja Jar i-jari ri hidro hidrolis lis (m) A = Luas Luas basah b asah (m2) (m2) P = Keli Ke liling ling basah ba sah (m) W = Lebar bak (m) H = Kedalam Ke dalaman an bak ba k (m) (m) c. Mengecek nilai Nre ............................................... ...................................................................... ..........................................( ...................(III.23) III.23)
Dimana: Nre = bil bilang angan Reyn Reynolds olds Vh = kecep kec epata atan n horizonta horizontall (m/detik) R = jari-jari jari- jari hidro hidrolis lis (m ( m) v ` = visko viskositas sitas kinemat kinematis is (m2/detik) (m2/d etik)
Menentukan hunungan W/H terhadap Nfr dan Nre. Langkah - langkah simulasi untuk menentuka menentukan n hubung hubungaa n W/H terhadap terhad ap Nfr dan Nre Nr e sebagai seb agai berikut : 1.
Overflow rate rate (Vo) ditentukan terlebih dahulu berdasarkan kriteria desain. Menurut Schulz Schulz dan Okun (1984), (198 4), overflow rate (Vo) rate (Vo) adalah sebesar sebe sar 20 2 0 - 80 m/hari. m/hari.
2.
Setelah Se telah ditetapkan ditetap kan nilai nilai overflow rate rate dan debit air yang akan diolah dengan unit tersebut,
maka
dapat
dihitung
luas
permukaan
unit
prasedimentasi
dengan
menggunakan rumus berikut : ........................................... ................................................................ ........................................... ..........................................(II ....................(III.24) I.24)
Dimana : = overflow rate (m/detik) Q = debit air (m3/detik) As = luas luas perm per mukaan (m2)
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM Pada simulasi ini, nilai overflow rate dan debit divariasikan dengan overflow rate 20 dan 80 m/hari dan debit deb it 50 liter/ liter/det detik ik hingga250 hingga250 liter/d liter/det etik. ik. 3. Langkah berikutnya adalah menentukan kedalaman bak dan variasi W/H. Jika H dan W/H sudah diketahui, diketahui, maka dapat d apat ditentukan ditentukan W bak. 4. Lalu dihit dihit ung kecep ke cepata atan n horizonta horizontall (Vh) dan R. ......................................... .............................................................. ..................................................( .............................(III. III.25) 25) .......................................... ............................................................... ............................................(I .......................(III.25.1) II.25.1) ......................................... ............................................................... ...........................................(I .....................(III.26) II.26)
Dimana: Ac = Luas penampang (m2) Q = Debit air (m3/detik) (m3/detik) Vh = Kecepa Ke cepatan tan horizon horizonta ta l (m/detik) (m/detik) R = Jari Jar i - jari hidrolis hidrolis (m) W = Lebar bak (m) (m) H = Kedalam Ke dalaman an bak ba k (m) (m) 5. Mengecek Nfr dan Nre ......................................... .............................................................. ..............................................(I .........................(III.27) II.27) ........................................... ................................................................ ..............................................(I .........................(III.28) II.28)
Dimana: Nfr = Bil Bilangan angan Froude Froude Nre = Bil Bilanga anga n Reyn Reynolds olds Vh = Kecepa Ke cepatan tan horizon horizontt a l (m/detik) (m/detik) R
= Jari Jar i - jari hidro hidrolis lis (m ( m)
g
= Percepata Perc epatan n gravi gravitasi tas i (m/detik2) (m/detik2)
v ` = Visko Viskositas sitas kinemat kinematis is (m2/detik) (m2/de tik)
Hasil simul simulaa s i menunj enunj ukkan ukka n bahwa untuk untuk H yang sama, semakin se makin besar besa r rasio ras io W/H, maka nilai nilai Nfr akan aka n semakin kec k ecil il,, begi b egitu tu jug j ugaa dengan d engan nil nilai ai Nre, Nr e, sedangkan sed angkan untuk rasio ras io W/H yang sama, sama, semakin se makin dalam bak, bak , Nfr akan ak an semakin kec k ecil il,, begi b egitu tu juga juga dengan Nre. Nre . Berdasar Berda sarkan kan
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM hasil pembahasan sebelumnya, yaitu nilai Nfr digunakan sebagai acuan dalam mendesain unit prasedim prasedimentas entasii, maka sim simula si ini dil dilakukan akukan untuk tuk menen enentu tukan kan rasio rasio W/H dan L/W L/W agar Nf N fr > 10- 5 dengan nilai nilai Nre Nr e yang sekecil seke cil mungki mungkin. n.
III.5.
Krite Kr iteria ria Perencanaan
Adapun
kriteria
desain
yang
harus
dipenuhi
dalam
merencanakan
prasedim prasedimentas entasii, antara antara lain ain : 1) ALIRAN OVERFLOW RATE
Waktu detensi d etensi (jam (ja m) = 1,5 - 2,5 jam (tipikal (tipikal = 2 jam)
Overflow Rate (m Rate (m3 /m3 .hari) - Average Av erage flow = 25 - 30 m3 /m3 .hari - Peak hourly hourly flow = flow = 50 - 70 m3 /m3 .hari
Weir loading (m (m3 /m.hari) /m.hari) = 25 - 500 m3 /m3 .hari (tipikal = 250 m3/m.hari)
Partikel Pa rtikel yang diremova diremovall bila bila Vs > V
Tida Tidak k memilik memilikii penggerusan penggerusa n jika, Vh < VSc
Factor scale up = 1 = 1 - 2 kali
Kedalam Ke dalaman an bak sekitar = 3,05 – 3,05 – 4,6 4,6 m (Sumber (Sumber ; Metcalf and Eddy, Eddy, 1991) 199 1)
Slope ruang ruang lum lumpur berkisar antara 2% - 6% = 0,02 - 0,06
Bil Bilangan anga n Nre = > 2000
Bilangan Bilangan Nfr = < 1 x 10 -5
2) PERFORATED PERFORATED WALL
Harus memen memenuhi uhi Nre : 2000
Dipasang untuk melaminerkan aliran
3)
DESAIN RUANG LUMPUR
Slope ruang lumpur lumpur = 30 o – 60 60o
bangunan
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM III.6.
Perencanaan
1) ALIRAN OVERFLOW RATE Direncanakan :
Q = 0,171 m3 /s
H test kol ko lom = 1,2 m
% Removal Removal = 66,02 66,0 2
Bak prasedim prase dimentas entasii berbentu berbe ntuk k Rectanguler Rectanguler
SS = 2,63
Faktor scale Faktor scale up = up = ( 1 - 2 kali k ali), ), 2 kali
k = 0,04
f = 0,02
Vo = 0,025 m/s
Kedalam Ke dalaman an bak = ( 2 - 5 m), m), 1,5 1, 5 m
2) PERFORATED PERFORATED WALL Direncanakan :
Q = 0,171 m3 /s
Dipasang tegak lurus lurus dan berjar be rjarak ak 3 m didepan didepa n dinding dinding inlet inlet
Tinggi perforated wall = = 2/3 x ting tinggi gi bak = 2/3 x 1,5 1, 5 = 1 m
Panjang perforated wall = = lebar bak, 18,51 n
Lebar perforated Lebar perforated wall = wall = tinggi tinggi bak, bak , 1,5 m
lubang lubang = 20 cm = 0,2 m
Perforated wall terbuat dari pelat baja
3) ZONA LUMPUR Direncanakan :
Kadar Ka dar kekeruhan kekeruhan = 500 NTU dengan total zat padat p adat (MLSS) (MLSS ) = 2832,6 2832 ,6 mg/L mg/L
Spesific gravity particle = 2,65
Berat jenis sludge = sludge = 1,02 kg/l
SS = 2,65 Berat Bera t jenis lu
(kadar (ka dar solids solids kadar ai
95%
5%)
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM 4)
DESAIN RUANG LUMPUR Direncanakan :
Ruang lumpur berbentuk limas terpacung dipasang dibawah perforated wall agar agar mudah dalam pengurasannya
Lumpur Lumpur dikuras selama s elama gravitas gravitasii tiap 24 jam
Panjang Permukaan Permukaan lumpur umpur (P) = lebar bak = 18,51 m
Lebar Leba r permukaa permukaan n lumpur lumpur (L) = 13 m
Panjang dasar dasa r perm per mukaan lum lumpur (P’) (P’ ) = 12 m
Lebar dasar dasa r perm per mukaan lum lumpur (L’) = 12 m
Periode pengurasan pengurasan = 3 hari
5)
PIPA PENGURAS LUMPUR Direncanakan :
Pengurasan lumpur dilakukan secara gravitasi
V dalam pipa = 1 m/s m/s
Waktu peng p engurasan urasan = 3 hari = 72 jam = 259200 2592 00 detik
6) ZONA INLET ZONA INLET Saluran Pengumpul : Direncanakan :
Q = 0,171 m3 /s
V rencana = 1 m/s
Lebar Leba r saluran (L) = 2 x h saluran
Panjang saluran saluran (P) = (lebar bak prasedimentas prasedimentasii x 2) + tebal dindi dinding ng
7) PINTU AIR Direncanakan :
Q pintu pintu air = Q bak = 0,171 0,17 1 m3 /s
V = 1 m/s
Lebar pintu pintu = 1 m (agar (agar bukaan b ukaan tidak tidak terlalu terlalu besar) besa r)
Ting Tinggi gi muka muka air = 0,29 0,2 9 m (pada saluran saluran pengump pengump ul)
k=1
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
=1
8) ZONA OUTLET Perencanaan Weir : Weir : Direncanakan :
Q bak = 0,171 m3 /s
Weir loading rate (WLR rate (WLR)) = 3 L/dt.m L/dt.m = 0,003 m3 /dt.m /dt. m (agara daya tampungnya tampungnya masih memenuhi pengaliran walaupun dimensinya tidak terlalu besar)
Terdapat 9 gutt 9 gutter er yan yang g di d iperkirakan cukup untuk untuk debit pada pad a bak dengan dengan jarak antar gutter = = 3 x lebar gutter
Saluran Pengumpul Outlet : : Direncanakan :
Data perencanaa per encanaan n sudah diket diketahui ahui dari perhi per hitungan tungan sebelumny seb elumnyaa
Q saluran saluran pengum pengumpul = 0,171 0,17 1 m3 /s
Bentuk saluran persegi per segi dengan d engan P = 2L
Panjang = lebar lebar bak prasedimentas prasedimentasii = 18,51 18,5 1 m Saluran Outlet : :
Q = 0,171 m3 /s
Lebar Leba r saluran = 2 x Hsaluran
Panjang Panja ng saluran s aluran = (lebar bak x 2) + tebal teb al dinding dinding = ( 18,51 x 2) + 0,2 = 37,22 m
V rencana = 1 m/s
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM III.7. Perhitungan
1) ALIRAN OVERFLOW RATE Terdapat titik sampling overflow rate rate ( Vo) Vo) = 0,025 m/s. H test Coloum Coloum = 120 cm = 1,2 m
Tabel Tabe l III.2. III. 2. Data Hasil Uji Pengenda Pengendapan pan di Laborato Labo ratorium rium Waktu (menit)
0,5
1,0
2,0
4,0
6,0
8,0
Fraki partikel tersisa (Fo)
0,56
0,48
0,37
0,19
0,05
0,02
Kec. pengendapan (Vo) (m/s)
0,04
0,02
0,01
0,005
0,0033333
0,0025
Contoh Co ntoh Perhi Per hitungan tungan : Overflow Rate (Vo) Rate (Vo) = 0,025 m/s Fo
= 0,51 Kemudian data frekuensi partikel tersisa (Fo) dan kecepatan pengendapan (Vo) dari tabel
diatas diplotkan kedalam Grafik Pengendapan Partikel Diskrit seperti yang telah dijelaskan pada Gam Gambar III.9. III.9. pada teori teori tentan tentang g overflow rate. rate. Pada Grafik Pengendapan Partikel Diskrit tersebut dapat dicari dari luasan daerah di atas kurva sampai batas Vo yang telah ditetapkan yaitu 0,025 m/s, dan didapatkan batas Fo pula, yaitu 0,51. Luasan daerah di atas kurva dapat dicari dengan membuat kotak dengan seadil mungkin sehingga dapat dicari luasan kotak tersebut. Luasan kotak harus representatif dari luasa luasan n daer d aerah ah diatas kurva hin hingga gga titik titik Fo yang telah ditetapkan. ditetap kan.
Tabel III.3. Perhitunga Perhitungan n Luasan Luasan Daerah Daer ah dF
Fo
Vo
(%)
m/s
Luas
A
0,035
0,022
0,00077
B
0,05
0,016
0,0008
C
0,05
0,012
0,0006
D
0,125
0,0082
0,001025
E
0,125
0,0052
0,00065
F
0,05
0,004
0,0002
G
0,075
0,0028
0,00021
Σ
0,004255
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
Efisi Efisiee nsi ns i peng pe ngendap endapan an partikel par tikel diplotka diplotkan n ke k e grafik grafik Perse Pe rsentasi ntasi removal Vs nilai nilai kap k apasitas asitas peng pengendapan endapannya nya.
Gambar III.9. Performance curves f or settling basin basin of varying v arying effectiv eness (Sumber: (Sumber: Fair dan Geyer, 1981) 1 981)
Waktu Detensi (td) =
Untuk Untuk Desain Desa in Waktu Detensi (td desain desa in)) = td x fact x factor or scale up
=
= 48 detik = 0,8 menit enit
= 48 detik x 2 kali = 96 detik
Surface Loading = = Vo x factor x factor scale scale up = 0,025 0,02 5 m/s m/s x 2 kali kali = 0,05 m/s
Cek % Removal Removal =
Kedalam Ke dalaman an Bak =
=
= 0,5 = 50 %
x P 0,8
1,5 m =
x P 0,8
1,5 m = 0,0834 x P 0,8 17,98 P
=P
0,8
37,02
37,02/2
18,51
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM Maka, Maka , dimensi dimensi Panjang
= 37,02 37,0 2 m
Lebar
= 18,51 m
Kedalam Ke dalaman an + freeboard
= 1,5 + 0,5 = 2 m
Cek td =
Kecepa Ke cepatan tan Horizon Horizonta tall (Vh) (Vh) =
=
= 6010,87 detik detik = 100,18 menit enit =
= 0,0061 0,00 61 m/s
Partikel (d) = = =
= 1,49 x 10 -4 m
=
Kontrol Penggerusan (VSc) VSc = VSc = = =
= 6,20 x 10 -2 m
=
Jika Vh < VSc, maka tidak ada penggerusan 0,0061 < 0,0620 (OK !)
Kontrol Ko ntrol Nre dan Nfr JariJar i- jari Hidrolis Hidrolis (R) = luas luas basah ba sah / keliling basah bas ah = Nre = Nfr =
= =
=
= 1,38 m = 10471,45 < 2000 2000 (TIDA (TIDAK K OK !)
= 5,23 x 10-6 > 1 x 10 -5 (TID (TIDAK AK OK !)
Karena Ka rena nilai nilai Nre Nr e > 2000 200 0 dan da n nilai nilai Nfr < 1 x 10-5 , maka perlu per lu dipasang dipasa ng bangunan bangunan Perforated Wall Wall pada pada zona inlet kar inlet karena ena untuk untuk mence mencegah gah ali a liran ran pendek pende k dan agar alirannya alirannya menjadi lebih laminer sehingga kesempatan mengendap lebih lama.
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM 2) PERFORATED PERFORATED WALL
Luas Perforated Wall Wall = p x l = 18,51 x 1,5 = 27,765 m2
Luas Lubang Total (A 2 ) = 40 % x 27,765 = 11,106 m 2
Tinggi Perforated Wall Wall = = 2/3 x tinggi tinggi bak = 2/3 x 1,5 = 1 m
Luas tiap tiap Lubang (A1 ) = ¼ x
x (D)2
= 0,25 x 3,14 x (0,2) 2 = 0,0314 m2
Nre = Q tiap tiap Lubang Lubang = 2000 x ((3,14 ((3,1 4 x 0,2) x 8,039 8,0 39 x 10 -7 ))) = 0,001 m3 /s = 0,171 0,1 71 m3/s / 0,001 m3/s = 171 buah
Jumlah Jumlah Lubang =
V melalui melalui Lubang = Q tiap tiap Luba Lubang ng / A tiap tiap Lubang = 0,001/0,0314 = 0,0318 m/s
Dimensi Perofrated Wall Jika b = 2,5 h b x h
= 171 buah buah
2h x h = 171 buah 2 h2
= 171 buah
h2
= 171/2
h
=
h
= 8,2 8,2 m
68,4 maka, aka, b = 2,5 2,5 h b = 2,5 (8,2) = 20,5 m
Jarak Jar ak Horizonta Horizontall antar a ntar Lubang (Sh) Sh =
= 0,67 m Jarak Vertikal antar Lubang (Sv) Sh =
= 0,0391 m
Jumlah Total Lubang (n)
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM = 171 x 8,2 = 1402,2 buah buah
Cek Nre Nre =
= 240 < 2000 (OK!)
3) ZONA LUMPUR
Sludge yan Sludge yang g harus harus dihil dihilaa ngkan ngka n = 65 % x total zat padat pada t = 0,65 x 2832,6 mg/L = 1841,19 mg/L
Partikel Pa rtikel yang lolos lolos = total tota l zat padat pad at – – sludge sludge yang harus dihilangkan = 2832,6 2832, 6 mg/L mg/L - 1841,19 mg/L mg/L = 991,41 mg/L mg/L
Berat Bera t lum lumpur pur per bak (kg/hr) = Sludge yang harus dihilan dihilangka gkan n x Q bak ba k = 1841,19 1841,1 9 mg/L mg/L x 0,171 m3 /s = 1,84119 kg/m3 x 0,171 m3 /s = 0,314 kg/s = 27129,6 kg/hr kg/hr
Densitas Lumpur Lumpur = (Densitas SS) SS ) + (Densitas air) = (2650 kg/m3 x 5%) + (995,68 kg/m3 x 95%) = (132,5 kg/m3 ) + (945,89 kg/m kg/m3 ) = 1078,39 kg/m3
Volume Sludge = volume = volume solids solids + Volume Volume air Vol. Sludge =
+
, Ms : Ma = 95 : 5
=
+
=
Ma = 19 Ms +
= 20,44 m3 /hr = 0,85 m3 /jm
4)
DESAIN RUANG LUMPUR
Luas Luas Permukaan Permukaan Lum Lumpur (A) = P x L = 18,51 18,5 1 x 13 = 240,62 m 2
Luas Dasar Permukaan Permukaan Lumpur Lumpur (A’) = P’ x L’ = 12 x 12 = 144 m2 3
3
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
Kedalaman Ruang Lumpur (h) Volume lumpur tiap 24 jam =
61,32 m3
=
h
= 0,33 m
(544,13)
Kemiringan Ruang Lumpur (h) Tan
= = 0,33/0,5= 0,66
Maka tan 0,66 = 33,5 o
Pengurasan ruang lumpur Q pengur pengurasan asan = A pipa pipa =
= 0,085 m2
=
D pipa =
= 0,000236 m3 /s
=
=
= 0,329 0,32 9 m
Diameter yang dipakai adalah 329 mm (diameter dalam pipa) dan pipa yang dipakai adalah pipa PE.
5) ZONA INLET ZONA INLET Saluran Pembawa :
Panjang Saluran Saluran (P) = (lebar (lebar bak prasedim pra sedimentas entasii x 2) + tebal dindi dinding ng = (18,51 x 2) + 0,2 m = 37,22 m
Dimensi Saluran A= A
=
= 0,17 0,171 1 m² =hxh
0,171 m² m² = 2 h² h²
= 0,171 m²/ 2
h²
= 0,0855 0,08 55 m
h
=
0,0855 0,0855 m = 0,29 m
l = 2(h) 2(h) = 0,58 m
maka, dimensi saluran pengumpul : Ting Tinggi gi (h) + Freeboard Free board Panjang (p)
= 0,29 m + 0,5 m = 0,79 m 37,22 37,2 2
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM Lebar (l)
= 0,58 m
Headloss Headloss di Salu Sa luran ran Peng Pe ngum umpul pul Mayor Losses (hm) : V
=
=
1 m/s =
= 0,0316 0,03 16 m
Head Kecepatan (hv) hv =
=
= 0,05 m
6) PINTU AIR
Bukaan Pintu Air Q =kx
x a x b (2 x g x h) 0,5
0,171 m3 /s = 1 x 1 x a x 1 (2 x 9,81 x 0,29) 0,5 0,171 m3/s = 2,385 a a = 2,385/ 0,171= 13,94 m
Headloss Headloss di Pintu Air Dengan k gate valve valve = 2 hf = k x =2x = 0,101 m -
HI Salu Sa lura ran n Berpin Berp intu tu = =
x (hf x hv saul sa ulra ran n pengumpu pengumpul) l) x (0,101 x0,05)
= 0,00168 m -
HI di Pintu Air =
=
= 0,084 0,0 84 m
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM 7) ZONA OUTLET Perencanaan Weir :
Panjang Weir (P) = lebar lebar bak = 18,51 m
Jumlah Weir W = (9 x S) + (3 x S)8 + 14t, dengan tebal weir weir (t) = 1 cm = 0,01 m 18,51 m = 9S + 24 + 8S + 1,4 18,51 m = 42,4 S S = 18,51/42,4 = 0,436 m = 43,6 cm (lebar (lebar gutter) utter)
Panjang tiap Gutter (b) (b) b
= 14L + 9S + (8 x 3S)
18,51 m = 14L + 9(0,436) + (8 x 3(0,436)) 14 L = 18,51 – 18,51 – 14,38 14,38 L = 4,13/14 = 0,295 m = 29,5 cm
Ting Tinggi gi air diatas Weir Q = 2/3 x Cd x P x
x h3/2 , dengan Cd = 0,6
0,171 m3 /s = 0,667 0,66 7 x 0,6 x 18,51 18,5 1 m x
x h 3/2
0,171 m3 /s = 102,74 m x h3/2
h3/2
= 0,001664 m
h
= 0,014 0,01 4 m = 1,40 cm
Dimensi Saluran Q = 1,84 x B x h3/2 Lebar gutter gutter (S) = 0,436 0,43 6 m Ting Tinggi gi air dalam gutter gutter (H) ( H) Maka, Q
= 1,84 x B x h3/2
0,171 m3 /s
= 1,84 x 0,436 0,43 6 m x h3/2
h3/2
= 0,171 /0,80224
h
= 0,213 0,21 3 m = 0,356 0,35 6 m = 35,6 cm
Saluran Pengumpul Outlet : :
Q = 1,375 x l x h 3/2 0,171 = 1,375 x 2h x h 3/2 0,171 = 2,75 h5/2 h5/2
0,171/2,75
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM h5/2
= 0,0621 m
h
= 0,329 0,32 9 m = 32,9 cm
maka l = 2h = 2(0,329) = 0,658 m = 68,8 cm
Dimensi A=pxlxh = 18,51 m x 0,658 m x 0,329 m = 4 m2
Diemeter outlet D = (4 x 0,171)/ 3,14)) 0,5 = 0,466 m = 466 mm
Kecepatan dalam Saluran Pengumpul V = Q/A = 0,171 m3 /s / 4 m2 = 0,042 m/s
Slope V= 1 m/s
=
=
= 0,05026 0,05 026 m
Salu aluran ran (hf) (hf) = slope x panjang panjang = 0,05026 x 18,51 = 0,93 m Headloss Headloss S
Head Kecepatan Kecepatan (hv) hv =
=
= 0,05 m
Headloss Headloss To Total tal = hf + hv = 0,93 m + 0,05 m = 0,98 m
Saluran Outlet : :
A = Q/V = 0,171 m3/s / 1 m/s = 0,171 m3 /s
A
=BxH
0,171 = 2H x H 0,171 = 2H2 H2
= 0,171/2
H
=
= 0,292 0,29 2 m
Maka, B = 2H = 2(0,292) = 0,584 m Maka, Mak a, dimens dimensii Salu Sa luran ran Outlet Kedalaman Kedalaman + freeboard freeboard = 0,292 + 0,5 = 0,79 m Panjang = 18,51 m
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM Lebar = 0,584 m
Headloss Headloss di di Saluran Outlet -
Mayo Losses (hm) V=
=
1 m/s =
= 0,0539 0,05 39 m
Head Kecepatan Kecepatan (hv) hv =
Slope =
=
= 0,05 m
= 0,0539/12,1 = 0,0044 m
Headloss Headloss To Total tal = hf + hv = 0,05 + 0,0044 = 0,0544 m
Pipa Penghubung
Diameter Pipa Penghubung (inlet, outlet) D=
=
= 0,466 m
Cek Kecepatan = Q/A = 0,171 m3/s/0,171 m2 = 1 m/s
8) PIPA PENGHUBUNG PENGHUBUNG PRASEDIMENTASI KE KOAGUL KO AGULASI ASI Pipa Penghubung
Hf mayor (untuk pipa lurus) lurus) Ø pipa pipa peng pe nghu hubun bung g (in, (in, out) = 466 mm mm = 0,466 0,46 6 m L = total tota l L penghubung penghubung = 1,5 m + 4 m = 5,5 m Hf = =
= 0,0112 m
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) -
Belokan 90o = 1 buah dengan K = 0,75 Hf minor minor =
-
Head kecepatan (Hv) Hv =
=
= 0,05 m
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM Hf total tota l penghubu penghubung ng = Hf mayor + Hf min minor or = 0,0112 + 0,0382 + 0,05 = 0,0994 m
Headloss Headloss Total Tota l = Hf total pipa p ipa penghu penghubun bung g + Hf statis = 0,0994 + 1,5 = 1,5994 m
PBPAM PERENCANAAN BANGUNA BANGUNAN N PENGOLAHAN PENGOLAHAN AIR MINUM MINUM Daftar Pustaka Lopez, P. R, Lavin, A. G, Lopez, M. M, dan Heras, J. L. 2007. Flow models for f or Rectanguler Sedimentation Tanks. Tanks . Chemical Engineeering Engineeering Processing : Proses Intensification. Intensification. Kawamura. Susumu. 1971. Integrated Design Design of Water Treatment Facilities Facilities.. John Willey & Sons, Inc. Standar Nasional Indonesia (SNI) 6774: 2008 tentang Tata cara perencanaan unit paket instalasi pengolahan air, Badan Standarisasi Nasional Reynolds, Tom D. dan Richards, Paul A., Unit Operations and Processes in Environmental Engineering, Engineering, 2nd edition, edition , PWS Publi Publishing Company, Company, Boston, 1996. 19 96. Huisman, L. 1977. Sedimentation and Flotation : Sedimentation and Flotation, Mechanical Filtration, Rapid Rapid Sand Filtrat Filtration ion.. Herdruk Herd ruk : Delft Delft Univers Univers ity it y of Technolo Technolo gy. Qasim, S. R. 1985. Wastewater Treatment Plants, Planning Design, and Operation . United States Sta tes of America America : CBS Coll Co llege ege Publishi Publishing. ng. Ronald l, Droste. 1997. Technology & Engineering : Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment . John Jo hn Willey Willey & Sons, So ns, Inc (now in in 3 rd printing and in Chinese and Korean translation). Metcalf & Eddy. 1991. Wastewater Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse . New York : Mc Graw-Hill. Katz, M. & Foulkes, D. 1962. On The Use of Mass Media as “Escape” : Clarification of a Concept . Schulz, C. R, dan Okun, D. A. 1984. Surface Water Treatment for Communities in Developing Countries. Countries. Canada Ca nada : John Wil W illey ley & Sons, Inc. James M, Montgomery. 1985. Water Treatment Priciples and Design. Design . University of Michigan : John Wil W illey ley & Sons. pp. Fair, G. M, Geyer, J. C, dan Okun, D.A. 1981. Water and Wastewater Engineering Volume 2 . New York York : John John Will Willey & Sons, Inc. Inc.
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
LAMPI LAM PIRAN RAN PRASEDIMENTASI
PINTU AIR
PERFORATED WALL
D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaru UPN-backgroundtransparant.png
200 0 3 5 2
1500
PERVORATED WALL
0 9 9
780
POTONGAN A-A SKALA 1:214 D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
PINTU AIR
PERVORATED WALL
GUTTER
2530
18910
POTONGAN B-B SKALA 1:109 D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
BAB IV PERENCANAAN PEREN CANAAN KOAGULASI
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
BAB IV PERENCANAN KOAGULASI IV.1.
Dasar Das ar Teori
IV.1.1.
Pengertian
Koagulasi adalah proses stabilisasi partikel - partikel koloid. Partikel - partikel tersebut harus dilapisi dengan suatu lapisan pengikat kimia yang menjadikannya berflokulasi (aglomerasi) aglomerasi ) dan diam dalam waktu tertentu. Pengadukan cepat merupakan bagian dari koagulasi, yang bertujuan untuk mempercepat dan meratakan zat - zat kimia yang digunakan untuk untuk pengolahan air. Proses Pros es koagu koa gulasi lasi dapat dap at terjadi terjadi dengan dua cara car a yaitu : 1. Destabilisasi/eliminasi
stabilitas
partikel
dalam
suspensi
dengan
menetralisir
muatan
dengan dengan suatu elektrolit dengan garam garam atau ata u kedua cara diatas. 2. Penambahan absorban, serentak pada permukaan sebagai usaha untuk meningkatkan daya atraksi atra ksi inter inter - molekuler guna guna mendap mendapatk atkan an aglomera aglomerass i yang kuat. kuat. Selanjutnya diikuti oleh proses flokulasi, yaitu penggabungan inti flok menjadi flok berukuran lebih besar yang memungkinkan partikel dapat mengendap. Proses koagulasi flokulas flokulas i dapa d apatt digambark digambarkan an secara sec ara skemati ske matik k pada pad a gambar gambar berikut b erikut ini ini :
Gambar Gambar IV.I. Gambaran Gambaran proses prose s koagul koagulasi as i - fl flokulas okulasii Koagulasi adalah proses pembentukan koloid yang stabil menjadi koloid yang tidak stabil dan membentuk flok - flok dari gabungan koloid yang berbeda muatan. Bagian integral dari proses koagulasi adalah pengadukan dan percampuran cepat ( flash mixing ). ).
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
Tujuannya untuk mencampur dan mendistribusikan bahan kimia keseluruh bagian air baku secara merata. Pengadukan dan pencampuran cepat dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu meka mekani nis, s, hidro hidrolis lis dan pneumat pneumatis. is.
IV.2.
Spesifikasi Spes ifikasi Sub Unit Unit Koagulasi Koagulasi
Pengendapan kimiawi dalam pengolahan air minum dilakukan dengan penambahan zat - zat kimia (koagulan) untuk mengubah bentuk fisik dari padatan terlarut atau padatan tersuspensi dan untuk memudahkan penyisihannya dengan sedimentasi. Akibat sampingan dari dar i penambahan zat kimia kimia adalah ada lah peningkata peningkata n jumlah jumlah zat terlarut terlarut di dalam air. Suatu zat tertentu yang disebut koagulan tidak dapat larut dalam air, bahkan dapat membentuk flok - flok presipitasi. Presipitasi dapat menyerap atau mengikat suspensi halus dan koloid - koloid yang terdapat dalam air, proses ini dapat berjalan dalam waktu relatif cepat. Proses koagulasi ini dapat menurunkan derajat warna, bau dan rasa. Partikel suspensi maupun koloidal yang telah berbentuk flok hasil proses koagulan dapat dipisahkan dari air melalui proses prose s sedim sedimentasi. Tingkat
kejernihan
yang
diperoleh
tergantung
pada
jumlah
bahan
kimia
yang
digunakan. Pengendapan bisa menghasilkan effluent yang jernih, bebas dari substansi dalam bentu bentuk k suspen suspensi si mau maupu pun n koloid. koloid. Sekitar Sekitar 80 - 90 % total padatan padatan terlaru terlarut, t, 40 - 70 % BOD5, BOD5, 30 - 60 % COD, dan 80 - 90 % bakteri dapat disisihkan dengan pengendapan kimiawi. Sebagai perbandi perbandin ngan, an, jika jika hany anya melaku elakukan kan peng pengendapan endapan biasa biasa tanpa tanpa tambah tambahan an zat kim kimia, hany anya 50 70 % dari total padatan tersuspensi dan 30 - 40 % bahan organik yang dapat terendapkan. Berikut ini hal - hal yang harus harus diperhatika d iperhatikan n dalam proses pro ses koagulas koagulasii : 1.
Pertimbangan pemakaian koagulan Muatan listrik partikel. Kapasitas penukar ion. Termperatur. Dosis dan sifat dasar koagulan. Lama pengadukan. Koagulan pembantu.
2.
Dosis koagu koa gulan lan yang diper diperlu luka kan n untuk untuk pengolahan air tergantung pada pa da :
Jenis koagulan.
Kekeruhan air.
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
Warna air. pH air. air.
Temperatur.
Waktu pencampuran.
Tabel Tabe l IV.1. IV.1 . Hubungan Hubungan antara pH p H Optim Op timun un dengan Dosis Koagu Koa gulan. lan. Koagulan
3.
Dos is (mg/l) (mg/l)
Alum Aluminium inium sulfat sulfat
5,5 - 8,0
5,15 - 8,5
Natriu Natrium alu aluminat minat
-
3,4 - 34
Ferri sul sulfat
5,5 - 11
8,5 - 51
Ferri klori klorida da
5,5 - 11
8,5 - 51
Ferro sulf sulfat
8,5 - 11
5,1 - 51
Jenis koagu koa gulan lan yang ditambahkan
Alumunium Sulfat.
Natriu Natrium Ali Alimunat. munat.
4.
PH Optimum Optimum
Koagulan Besi.
Faktor Fak tor Keberhasil Ke berhasilan an Proses Prose s Koagu Ko agullasi Dalam keberhasilan suatu proses koagulasi ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu sebagai
beriku berikut: t:
Sumber air baku.
Temperatur.
Air anaerobic. anaerobic.
Zat padat tersuspensi.
Pengaturan pH.
Pemi Pe miliha lihan n bahan b ahan koagu koa gulasi. lasi.
Flokulation acid . Pengurangan energi.
IV.3.
Me kanisme kanisme Koagulan Koagulan
Secara alami, muatan partikel adalah negatif dan saling tolak menolak satu dengan yang lainnya. Ion yang bermuatan positif menetralisir muatan listrik dan mengkoagulasi partikel partikel - partikel partikel kecil kecil tersebu tersebut. Ion - ion ini din dinamakan amakan koagu koagulan Partikel Partikel – pertikel kecil
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
cenderung untuk mengembang dalam cairan dan tidak mengendap. Partikel sekecil 10‾ 8 mm disebut koloid yang tidak terlihat. Partikel – partikel terkoagulasi tumbuh menjadi lebih besar, bertambah bertambah berat dan men menjadi jadi mudah untuk tuk meng engendap, endap, sehi sehingga gga diperol diperoleh eh air air bersih bersih.
Gambar Gambar IV.2. Proses Koagu K oagullasi
IV.4.
Prose Prose s Pengadukan Pengadukan Cepat
Kogulan Aluminium seperti Alum dan Poly Aluminium Chloride (PAC), terhidrolisa dalam air dan bertindak sebagai kogulan tetapi tidak berfungsi bila di hidrolisa secara berlebi berlebih han. an. Untu Untuk k menceg encegah ah masalah asalah ini, kogu kogulan Alu Aluminium harus arus di aduk aduk atau di campu campurr dan di difusi secara cepat. Sesudah itu, koagulan menetralisir partikel dalam air dan membentuk mikro flok. Pengadukan cepat adalah pengadukan yang dilakukan dengan gradien kecepatan besar (300 sampai 1000 detikˉ¹). Waktu yang diperlukan diperlukan pada pengadukan cepat tidak lebih dari 1 menit. Pengadukan dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu cara mekanis, cara hidrolis, dan cara pneumatis. 1.
Pengadukan mekanis adalah metoda pengadukan menggunakan alat pengaduk berupa impeller yang di gerakkan dengan motor bertenaga listrik. Umumnya pengadukan mekanis terdiri dari motor, poros pengaduk, dan gayung pengaduk ( impeller ). ). Untuk lebih jelasnya dapat dap at dilihat dilihat pada pa da gambar gambar berikut be rikut ini :
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
Gambar Gambar IV.3. Pengadukan Pengadukan Cepat Cep at dengan dengan Alat Alat Pengaduk Pengadukan secara mekanis ini dapat dilakukan dengan menggunakan paddle, turbin atau propeller. propeller. Persa Pe rsamaan maan yang digun digunaka aka n untuk untuk mengh menghtt i ung daya paddle : p FD . v p
1 2
1 2
ρ .CD
ρ.CD .A .
..................................................................... ................................ ........ IV.1 . A . v 2 . v .............................................
....................................................................... ..................................... ............ IV.2 v i v a 3 ..............................................
vi
..................................................................... .............................................. ................................... .............. IV.4 2 π n r ............................................
va
....................................................................... .............................................. ................................... .............. IV.5 k . v i ..............................................
Dimana : P = Daya (kg m2 /dtk 3 ) FD = Gaya (kg m/dtk 2 ) CD = Koefi Ko efisien sien kekas k ekasaran aran A = Luas Luas area paddle area paddle (m2 ) v = Kecepa Ke cepatanrel tanrelatif atif paddleter paddle terhadap hadap air (m/dtk) (m/dtk) ρ = Berat Bera t jenis jenis air (kg/m3 ) µ = Viskositas dinami dinamik k (kg/m dkt) dkt ) vi = Kecepatan paddle (m/dtk) paddle (m/dtk) va = Kecepatan air(m/dkt) n = Putaran paddle per paddle per menit menit (rpm) k = Konstanta Konstanta 2. Pengadukan hidrolis adalah pengadukan yang memanfaatkan gerakan air sebagai tenaga
pengadukan.
Sistem
pengadukan
ini
menggunakan
energy
hidrolik
yang
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
dihasilkan dari suatu aliran hidrolik. Energi hidrolik dapat berupa energy gesek, energy potensial po tensial (jatuhan) atau ata u adany ada nyaa lompatan lompatan hidro hidroli lik k dalam suatu suatu aliran. aliran.
Gambar Gambar IV.4. Pengadukan Pengadukan Cepat Cep at dengan dengan Terjunan Terjunan Pengadukan secara hidrolis dilakukan dengan memanfaatkan pengaliran air, seperti terjunan, saluran pipa dan baffle chanel. chanel. Persamaan yang digunakan pada proses ini adalah : ..................................................................... .............................................. ............................... .......... IV.6 P ρ . g . h . Q ............................................
G
ρ . g . h .Q μ.V
ρ.g . h μ . td
g.h v . td
............................................. .................................................................. ..................... IV.7 IV.7
Dimana : G = Gradien kecepatan kecepa tan (dtk -1 ) P = Daya (kg m2 /dtk 3 ) µ = Viskositas dinamik dinamik (kg/m dtk) dtk ) ρ = Berat Berat jenis air (kg/m3 ) h = Headl = Headloss oss (m) V = Volum Volume air yang akandiolah (m3 ) Q = Debit (m3 /dtk) v = Viskositas kinemat kinematik ik (m2 /dtk) td = Waktu detensi (dtk) (d tk)
Perhitungan headloss - Pada Pa da terjun terj unan an air digun digunaka aka n persamaan: per samaan:
h
v2 2.g
............................................ ..................................................................... .............................................. ....................................... .................. IV.8
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
Dimana : h = Headl = Headloss oss (m) v = Kecepatan Kecep atan aliran aliran air (m/dtk) (m/dtk) g = Kecepa Ke cepatan tan gravi gravitasi tas i (m/dtk (m/dtk 2 ) - Pada Pa da saluran pipa digun digunaka aka n persamaan per samaan :
h f
f
L.v2 D . 2g
............................................ ..................................................................... .............................................. ............................... .......... IV.9
Dimana : hf = Kehi Ke hillanga anga ntinggitek nt inggitekaa n (m) L = Panjang Pa njang pipa pipa (m) D = Diamete Diameterr pipa (m) (m) f = Faktor Fakto r gesekan pipa pipa v = Kecepa Ke cepatan tan ali aliran air (m/dtk) (m/dtk) g = Kecepa Ke cepatan tan gravi gravitasi tas i (m/dtk (m/dtk 2 ) - Pada Ba Pada Baff ffle le Channel dig Channel digun unaka akan n persamaan: per samaan:
n k
v2 2g
............................................ ..................................................................... .............................................. ...................................... ................. IV.10 IV.10
Dimana: n = Jumlah baffle k = Konstanta v = Kecepa Ke cepatanal tanaliiran ra n air (m/dtk) (m/dtk) g = Kecepa Ke cepatang tangravitas ravitasii (m/dtk (m/dtk 2 ) t = Waktu detensi detensi (30 - 45 dtk) 3. Pengadukan pneumatis adalah pengadukan yang menggunakan udara (gas) berbentuk gelembung yang dimasukkan kedalam air sehingga menimbulkan gerakan pengadukan pada air. air. Injeksi Injeksi udara bertekan bertekanan an kedalam kedalam suatu suatu badan air air akan meni enimbul bulkan turbulensi, akibat lepasnya gelembung udara ke permukaan air. Makin besar tekanan udara, kecepatan gelembung udara yang dihasilkan makin besar dan diperoleh turbulens turbulens i yang makin besa b esarr pula. pula.
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
Gambar Gambar IV.5. Pengadukan Pengadukan Cepat Cep at secara seca ra Pneum Pneumatis Pengadukan
dengan
cara
memasukkan
udara
kedalam
air
sehingga
terjadi
peng pengadukan adukan.. Udara Udara yang ang dim dimasukkan asukkan diatu diaturr sesuai sesuai deng dengan nilai G untuk tuk proses koagulasi. Persamaan yang digunakan untuk menghitung daya pada proses pneumatis adalah: P k .Qa . log
h 34 34
........................................... .................................................................... ........................................... .................. IV.11 IV.11
Dimana: P
= Daya (kg m2 /dtk 3 )
K = Konstanta Konstanta Q a = Debit udara yang disuplai (m3 /dtk) h = Headloss Headloss (m)
IV.5.
1)
Kriteria Kr iteria Desain De sain
MEKANISME PENGADUKAN - Untuk pengadukan menggunakan paddle secara seca ra horiz horizontal ontal :
Gradien Kecep K ecepatan atan (G) (dtk -1 ) = 40 - 50 (rata (rata - rata 50).
Waktu detensi (t) = 30 - 40 (dtk). (dtk).
- Untuk pengadukan menggunakan Blade Blade secara seca ra vertikal :
Gradien Kecep K ecepatan atan (G) (dtk -1 ) = 60 - 80 (rata (rata - rata 70).
Waktu detensi (t) = 20 - 40 (dtk). (dtk).
- Jika menggunak enggunakaa n pompa p ompa sebagai seb agai sistem peng pe ngaduka adukan n cepat cep at :
G x t = 400 - 1600 (rata - rata 1000).
Kecepatan Kecepa tan pengadukan pengadukan = 20 - 25 fps fps pada orifice.
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
-
Untuk pengaduk statis :
G x t = 350 - 1700 (rata - rata 1000).
Waktu detensi d etensi (t) = 1 - 5 (dtk).
- Untuk pengadukan dengan baffled :
2)
Gradien Kecep K ecepatan atan (G) (dtk -1 ) = 45 - 55 (rata (rata - rata 50).
KRITERIA IMPLLER Tabel IV.2. Tipe Tipe - tipe tipe Impeller Impeller
Tipe I mpeller
Paddle
Kece Ke cepatan patan Putar Putar
Dimensi Dimens i
Keterangan Ke terangan
20 - 150 rpm
Diameter Diameter : 50 - 80% ledar bak, lebar : 30 – 30 – 50 50 % diameter paddle. paddle.
Turbine
10 - 150 rpm
Diameter Diameter : 30 - 50% lebar bak
Propeller Propeller
400 – 400 – 175 1750 0 rpm
Diamete Diameterr : max. max. 45 cm
Jumlah Jumlah pitch 1- 2 buah buah..
(Sumber : Reynolds and Richards, 1996) 3) PENGADUKAN Tabel Tabe l IV.3. IV.3 . Nilai Nilai K T dan K L Nilai K T dan K L
Jenis Impeller
K L
KT
Propel Prope ller, pitch 1, 3 blads
41,0
0.32
Propel Prope ller, pitch 2, 3 blads Turbin Turbine, e, 4 flat blades, vaned vaned disc
43,5 60,0
1,00 5,31
Turbin Turbine, e, 6 flat blades, vaned vaned disc
65,0
5,75
Turbin Turbine, e, 6 curved curved blandes blandes Fan turbine, turbine, 6 blades at 45 derajat dera jat
70,0 70,0
4,80 1,65
Shrounde Shrounde turbine, turbine, 6 curved curved blades
97,5
1,08 1 ,08
Shrounde turbine, turbine, with stator stat or no baflles baflles Flat paddl padd les, 2 blades (singl (singlee paddle), padd le), Di/Wi Di/Wi = 4
172,5 172 ,5 43,0
1,12 1,1 2 2,25
Flats paddl padd les, 2 blades, Di/Wi Di/Wi = 6
36,5
1,70
Flats paddl padd les, 2 blades, Di/Wi Di/Wi = 8 Flats paddl padd les, 4 blades, Di/Wi Di/Wi = 6
33,0 49,0
1,15 2,75
71,0
3,82
Flats paddl padd les, 6 blades, Di/Wi Di/Wi = 8 (Sumber : Reynolds and Richards, 1996)
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
IV.6.
Perencanaan
1) KEBUTUHAN BAHAN KOAGULAN Direncanakan :
Q = 0,171 m3 /s
Dosis optimum Alumunium Sulfat Al2 (SO2 )3 .4H2O = 80 mg/L
Dengan nilai nilai μ = 1,071 1,0 71 kg/L
Kadar Ka dar air air dalam d alam larutan larutan = 95 %
Kadar Ka dar tawas dalam larutan larutan = 5 %
Ph optim opt imum um = 6,5
Kadar tawas = 60 %
2) SALURAN INLET Direncanakan :
Saluran Saluran ini membawa membawa air dari bak prasedim prase dimentas entas i ke bak pengadukan pengadukan cepat cepa t
Bentuknya Bentuknya persegi, per segi, dngan pembandi pe mbanding ng b : h = 2 : 1
Panjang saluran 4 m (agar jarak antar bak prasedimentasi dan bak engadukan cepat tidak terlalu jauh)
Kecepa Ke cepatan tan saluran saluran = 0,6 m/s m/s
3) DIMENSI BAK PELARUT PELARUT KOAGUL KO AGULASI ASI Direncanakan :
Q = 0,171 m3 /s
Untuk Untuk waktu periode pelarutan = 6 jam jam = 21600 2160 0 detik
Bahan koagulan yang digunakan adalah Alumunium Sulfat Al2 (SO2 )3 .4H2 O
Bentuk bak adalah ad alah persegi perse gi agar mudah mudah untuk untuk konstruksin k onstruksinya, ya, dengan panjang = lebar eb ar bak
Jumlah Jumlah bak 1 buah
Kedalam Ke dalaman an bak = 2 m
Bak dari beton (n) = 0,015
Tebal Teba l dindi dinding ng 0,2 m
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
4) PENGADUKAN BAK PELARUT Direncanakan :
Q = 0,171 m3 /s
Menggunak Menggunakaa n pengaduk p engaduk secara secar a mekanis dengan turbine impller
Dengan Dengan kecepatan kece patan putar p utar (n) = 150 rpm = 2,5 rps
Turbine, Turbine, 4 flat flat blades, b lades, vaned disc
Nil Nilai K L = 60
NILAI NILAI K T = 5,31
Efisi Efisiee nsi ns i motor () = 80 %
Gradien kecepatan kece patan = 1000 detik detik
Lebar baff ba fflle = 0,1 x diameter diameter
Jarak impeller impeller dengan dengan dasar dasa r (Hi) (Hi) = 0,5 x Di
Densitas Densitas air = 1000 kg/m3
Viskositas Viskositas absolute air = 0,8004 0,80 04 x 10-3 N.dt/m2
5) DIMENSI BAK KOAGULASI Direncanakan :
Q = 0,171 m3 /s
Bak koagu koa gulasi lasi berbe be rbentuk ntuk ling lingkar kar a n
Kedalam Ke dalaman an bak = 1,2 x diameter diameter bak
Waktu detensi de tensi pengadukan = 60 detik detik
Nre > 10000, ali aliran turbu turbullen
Nfr > 1 x 10-5 , aliran laminer laminer
6) PENGADUKAN BAK KOAGULASI Direncanakan :
Q = 0,171 m3 /s
Menggunak Menggunakaa n pengaduk p engaduk secara secar a mekanis dengan turbine impller
Dengan Dengan kecepatan kece patan putar p utar (n) = 150 rpm = 2,5 rps
Turbine, Turbine, 4 flat flat blades, b lades, vaned disc
Nil Nilai K L = 60 NILAI NILAI K = 5,31
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
Efisi Efisiee nsi ns i motor () = 80 %
Gradien kecepatan kece patan = 1000 detik detik
Lebar baff ba fflle = 0,1 x diameter diameter
Jarak impeller impeller dengan dengan dasar dasa r (Hi) (Hi) = 0,5 x Di
Densitas Densitas air = 1000 kg/m3
Viskositas Viskositas absolute air = 0,8004 0,80 04 x 10-3 N.dt/m2
IV.7.
Perhitungan
1) KEBUTUHAN BAHAN KOAGULAN
Kebutuh Ke butuhan an akan a kan Koagul Ko agulan an Alum Alumunium uni um Sulfat Sulfat Al 2 (SO2 )3 .4H2 O Keb. Ke b. Tawas Tawas = dosis dosis optim o ptimum um x Q = 80 mg/L mg/L x 171 L/s x 1 kg/10^6 x 86400/1 hari = 1181,95 1181 ,95 kg/hari kg/hari
Kebutuhan Tawas =
Volume Volume Tawas Cair =
Volume Volume Air Pelarut Pe larut =
Volume Volume Total = Volum Volume Tawas Cair C air + Volume Volume Air Pelarut
=
= 1969,92 kg/hari
=
= 1837,61 lt/hari
x 1837,61 1837, 61 lt/hari lt/hari = 34914,59 34914, 59 lt/hari lt/hari
= 1837,61 1837 ,61 lt/hari lt/hari + 34914,59 34914 ,59 lt/hari lt/hari = 36752,2 3675 2,2 lt/hari lt/hari = 25,52 25,5 2 m 3 /hari
2) DIMENSI BAK PELARUT PELARUT KOAGUL KO AGULASI ASI
Volume Volume bak ba k = volum volumee larutan total tot al x frekuensi pelarutan x = 25,52 m3/hari x
Luas Permukaan (A)
x
= 4,25 m3
A = 4,25/2 = 2,125 m2
Dimens Dimensii bak : Jika p = l, maka : A
=pxl
2,125
= l2
l
= 1,45 1,4 5 m dengan
p = 1,45 m
Sehi Se hing ngga ga dimensi dimensi bak ba k pelarut koagu koa gulan lan : Panjang (p) + tebal di d inding nding = 1,45 m + (2 x 0,2) = 1,85 m
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
Lebar (l) + tebal teba l dindin dinding g = 1,45 1, 45 m+ m+ (2 x 0,)2 = 1,85 m Kedalam Ke dalaman an (h) + freeboard freeboa rd = 2 + 1 = 3 m
Debit Debit koagulan yang diinjeksikan
=
volume larutan total t otal
=
86400 detik
86400 detik
2,95 10 4 m3 /detik
Diamete Diameterr pipa injeks injeksii = ¼ π d2 x V
Q
0,000295 m3/s = ¼ x 3,14 x d 2 x 1 m/s D2 = 0,000375 D = 0,0193 m
3) PENGADUKAN BAK PELARUT
Daya Motor untuk untuk Menggera Menggerakka kkan n Impeller Impeller (P) : 2
P
G x μ x Volume
2
3
(1000) x 0,8004.10 x 4,25 80% 80%
η
P = 4252,125 kg m/det
Diameter Impeller (Dt)
P
K T xn 3xDt 5 xγ g
4252,125
5,31 x(2,5 rps)3 x Dt 5 x 1000 kg/m3 9,81
( ) 0,87 m =
=
Jarak Impller Jarak Impller dari dari Dasar Bak (Hi) Hi = ½ x Dt = ½ x 0,87 m = 0,435 0,43 5 m
Lebar Ba Lebar Baff ffle le (L) L = 0,1 x Dt = 0,1 x 0,87 m = 0,087 0,0 87 m
Kontrol Bilangan Reynold (Nre) Nre =
Dt 2 x n x γ μxg
(0,87) 2 x 2,5 x 1000 0,8004 x10
3
9,81
x
241050,9 10000 (OK!)
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
4) DIMENSI BAK KOAGULASI (CIRCULER ( CIRCULER// LINGKARAN)
Volume Volume Bak (Vol) Vol = Q x td = 0,171 m3 /s x 60 detik = 10,26 m3
Diamete Diameterr Bak Koagul Ko agulasi asi Vol = ¼ π x π x D2 x h 10,26 m3 = ¼ x 3,14 x D 2 x 1.2 D2
= 10,9
D
=
√
= 3,3 m, m, maka, h = 1,2 x diameter diameter bak = 1,2 x 3,3 = 3,96 m
Jadi Jad i Dimen Dimenss i Bak Koagul Ko agulasi asi : Kedalam Ke dalaman an + freebo freeboard ard = 3,96 + 0,5 m = 4,46 m Diameter Diameter + tebal dinding dinding = 3,3 + (2 x 0,2) = 3,7 m
5) PENGADUKAN BAK KOAGULASI
Daya Motor untuk untuk Menggera Menggerakka kkan n Impeller Impeller (P) : P
G 2 x μ x Volume
(1000) 2 x 0,8004.10 3 x 10,26
80%
η
P = 10265,13 kg m/det
Diameter Impeller (Dt)
P
K T xn 3xDt 5 xγ g
10265,13
5,31 x(2,5 rps)3 x Dt 5 x 1000 kg/m3 9,81
( ) 1,03 m =
=
Cek Perbandingan Cek =
x 100% =
x 100% = 31% (OK!) (OK !) karena 30 – 30 – 50% 50% bak koagulasi
Kontrol Bilangan Reynold (Nre) Nre =
Dt 2 x n x γ μxg
(1,03) 2 x 2,5 x 1000 0,8004 x10 3.9,81
337866,2 10000 (OK!)
Kontrol Ko ntrol Bi Bilangan anga n Froude (Nfr) Nfr =
=
= 0,270 > 1 x 10 -5 (OK!)
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
Jarak Impller Jarak Impller dari dari Dasar Bak (Hi) Hi = ½ x Dt = ½ x 1,03 m = 0,51 m
Lebar Ba Lebar Baff ffle le (L) L = 0,1 x Dt = 0,1 x 1,03 m = 0,103 0, 103 m
6) SALURAN INLET
Luas Permuka Permukaan an (A) = =
A
=HX H
= 0,285 m2
0,285 m2 = 2H
H
= 0,285/2 = 0,142
P
=4m
Diameter Diameter aluran nlet/Pipa pembubuh oagulan oagulan D=
4 π
4 0,285
=
3,14
= 0,6 m 60 cm
Headloss -
Mayor losses : f =
1,85
0,2785 D 2,63
L=
0,171
0,2785 130 0,6)2,63
= 0,00239 m -
Minor Loses : ead velocity =
v2 2 g
=
0,6)2
2 9,81
1,85
= 0,0183 m
Terdapat 1 valve, valve, dimana dimana k = 0,3
valve valve = k
v2 2 g
=1
(0,6)2 2 9,81
= 0,00
Maka, Maka , Headloss Total r = Mayor losses + Minor Minor Loses = 0,00239 m
m
Slope = Slope =
=
= 0,0261 m
0,0183 m
= 0,0045 m
0,0183 m
0,00
m
4
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
7) PIPA PENGHUBUNG KOAGULASI KE FLOKULASI
Diameter Pipa Penghubung (sebelum pompa) D=
=
= 0,466 m
Cek Kecepatan = Q/A = 0,171 m3/s/0,171 m2 = 1 m/s
Headloss Headloss Pipa Penghubung Penghubung Prasedim Prase dimentas entas i ke Koagu Ko agullasi Pipa Peng Pe nghu hubun bung g Sebelum Se belum Pom Po mpa Hf mayor (untuk pipa lurus) lurus) Ø pipa penghubung penghubung = 466 mm mm = 0,466 m L = total L penghubun penghubung g = 1m Hf =
=
= 0,00205 m
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) -
Head kecepatan (Hv) Hv =
=
= 0,05 m
Hf total sebelum se belum pompa = Hfm Hfmayor + Hf min minor or = 0,00205 + 0,05 = 0,0520 m
Diameter Pipa Penghubung (sebelum pompa) D=
=
= 0,6 m
Cek Kecepatan = Q/A = 0,085 m3/s/0,285 m2 = 0,3 m/s
Pipa Penghubung Penghubung Sesudah Pompa Pompa Hf mayor (untuk pipa lurus) lurus) Ø pipa penghubun penghubung g = 600 mm mm = 0,6 m L = total L peng pe nghu hubung bung = 1,5 m + 4,8 m + 0,5 m = 6,8 m Hf =
=
= 0,00111 m
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) -
Belokan 90o = 2 buah dengan K = 0,75 Hf minor minor =
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
-
reducer = reducer = 1 buah dengan K = 0,25 0,2 5 Hf minor minor =
-
Tee = 1 buah dengan K = 1,8 Hf minor minor =
-
Head kecepatan (Hv) Hv =
=
= 0,0045 m
Hf total sesudah se sudah pompa = Hfmayor Hfmayor + Hf min minor or = 0,00111 + (0,0068 + 0,114 + 0,0082 + 0,0045) = 0,134 m Pipa Sesudah Reducer Hf mayor (untuk pipa lurus) lurus) Ø pipa = 600 6 00 mm mm = 0,6 m L = total L = 3 m + 1,5 1, 5 m = 4,5 m Hf =
=
= 0,00073 m
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) -
Head kecepatan (Hv) Hv =
=
= 0,0045 m
Hf total sesudah sesuda h reducer re ducer = Hfmayor Hfmayor + Hf min minor or = 0,00073 + 0,0045 = 0,00523 m
Headloss Headloss Total = Total = Hf total sebelum seb elum pompa po mpa + Hf total tota l sesudah sesuda h pompa p ompa + Hf sesudah reducer + Hf statis = 0,0520 + 0,134 + 0,00523 + 1,5 = 1,691 m
Daya Pompa Berat air air per satuan satuan volu volume ( ) = 1000 kg/m kg/m3 Efisi Efisiee nsi ns i pompa po mpa ( ) = 85%
1 Hp = 0,746 Kw maka, Hp = 4,53 x 0,746 = 3,37 Kw
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
DAFTAR PUSTAKA Qasim, Syed R, Edward M. Motley, dan Guang Zhu, Water Works Engineering : Planning, Design Design dan Operation, Operation, Prentice Prentice Hall PTR, PTR, Upper Uppe r Saddle River, River, NJ 07458, 2000. 2000 .
Reynolds, Tom D. dan Richards, Paul A., Unit Operations and Processes in Environmental Engineering, Engineering, 2nd edition, edition , PWS Publi Publishing Company, Company, Boston, 1996. 19 96.
Standar Nasional Indonesia (SNI) 6774: 2008 tentang Tata cara perencanaan unit paket instalasi pengolahan air, Badan Standarisasi Nasional
Fair. Geyer. 1968. Water and Wastewater Engineering (Water Purification and Wastewater Treatment and Disposal) Disposal)..
Kawamura. Susumu. 1971. Integrated Design Design of Water Treatment Facilities Facilities.. John Willey & Sons, Inc.
Linvil Linvil G. Rich. Rich. 1961 1 961.. Unit Operation Operation and Sanitary Engineering Engineering . John Jo hn Willey Willey & Sons, Inc. Inc.
Masker Maske r Fair, Gordon, John Ch Charles arles Geyer and Dani Daniel el Alexander Alexander Okun. 1958. Elements of Water Treatment Suply and Waste Water Disposal Disposal , Second Edition. Edition. John Wiley Wiley & Sons, Inc. New York. York.
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
LAMPI LAM PIRAN RAN KOAGULASI
1850 D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
1850
DENAH SKALA 1:48,6
4860
3700
A - A SKALA 1:98
D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
BAB V PERENCANAAN FLOKULASI
PBPAM PERENCANAAN PERENCANAAN BANGUNAN BAN GUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM MI NUM BAB V PERENCANAAN FLOKULASI
V.1.
Dasar Das ar Teori V.1.1.
Umum
Flokulasi adalah proses penggabungan inti flok sehingga menjadi flok yag berukuran lebih besar. besa r. Pada Pa da flokulas flokulasi, i, kontak antar partikel par tikel melalui melalui tiga tiga mekanisme, yaitu : 1.
Thermal motion, motion, yang dikenal dengan Brownian Brownian Motion Motion atau difusi atau disebut sebagai Perikinetik Flocculation Flocculation..
2.
Gerakan cairan oleh pengadukan.
3.
Kontak selama pengendapan (Marsono, 2002). Pengadukan lambat (agitasi (agitasi dan stirring ) digunakan dalam proses flokulasi, untuk
memberi
kesempatan
kepada
partikel
flok
yang
sudah
terkoagulasi
untuk
bergabung
membentuk flok yang ukurannya semakin membesar. Selain itu, untuk memudahkan flokulan untuk mengikat flok - flok kecil. Dan mencegah pecahnya flok yang sudah terbentuk. Ada beberapa jeni jenis flokul okulas i, yaitu aitu flokul okula si secara mekan mekaniis, hidrolis, drolis, dan pneu pneum matis. atis. A. Flokulas Flokulasii secara seca ra mekanis mekanis Flokulator mekanis merupakan flokulator flok ulator yang menggunakan tenaga motor untuk menggerakkan motor yang dilengkapi dengan
paddle, paddle, atau turbine. turbine. Paddle Paddle terdiri dari
blade blade yang terpasang secara vertikal atau horizontal dengan kecepatan rotasi 2 - 15 rpm. Arus yang terbentuk akibat pengadukan ini dapat berupa arus radial atau tangensial. Flokulator jenis ini dapat digabungkan dengan sistem pemisahan flok berupa upflow sedimentation sedimentation dalam satu reaktor, atau terpisah dalam bak pengaduk lambat tersendiri (Hadi, 2002). Fd = ½ Cd.A.D.v2 .............................................. ...................................................................... .............................................. ...............................(V .........(V.1) .1)
Dimana : Fd = Power input Cd = Koefi Ko efisien sien Drag A = Luas Luas paddles D = Densitas air (kg/m3 ) v = Kecepatan Kecep atan paddle paddle relative terhadap relative terhadap air (m/detik)
PBPAM PERENCANAAN PERENCANAAN BANGUNAN BAN GUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM MI NUM P = Power x kecepatan kece patan
= Cd = G2
2 1/ 2 ...................................................................... .............................................. ......................(V.2) .(V.2) G = Cd.A.D.v /2 V) .............................................
B. Flokulasi Flokulas i secar se caraa hidro hidroli liss Flokulasi secara hidrolis adalah flokulasi yang memanfaatkan gerakan air sebagai tenaga peng pengadukan adukan.. Floku Flokullasi secara hidroli drolis sebagai sebagai contoh contoh adalah adalah Baffled Channel Flocculator Flocculator dan Gravel Grav el Bed Flocculator. Flocculator. 1. Baffled Channel Flocculator Flocculator Ada dua jenis Baffled Channel Flocculator Flocculator , yaitu around the end dan dan over and under. -
Kriteria perencanaan around the end : :
Jarak antara sekat harus > 45 cm.
Jarak Jar ak ujun ujung g baffle baffle dengan dinding dinding > 60 cm.
Keda Ke dalam laman an air > 1 m.
Bahan untuk membuat sekat lebih baik menggunakan sekat kayu daripada sekat baja.
Sebaiknya tidak menggunakan sekat dari bahan semen - asbes karena akan larut pada pH rendah.
-
Kriteria perencanaan over and under : :
Jarak antara sekat > 45 cm.
Kedalam Ked alaman an air 2-3 2- 3 kali 45 cm.
Ruang bebas antara ujung sekat dengan permukaan air atau ujung sekat bawah deng dengan dasar = 1,5 kali kali jarak antara antara sekat.
Material Mate rial sama dengan yang yang digunaka digunaka n pada p ada around the end .
Ada lubang untuk penguras.
2. Gravel Grav el Bed Flocculator Flocculator Flokulator jenis
ini
hanya
menggunakan
kerikil
untuk
sistem
sehingga : a. Seder Se derhana hana dan murah, terutama te rutama untuk untuk insta instalasi lasi kec il (50 liter/d liter/det etik). ik). b. Aliran masuknya bisa secara up flow atau flow atau down flow. c. dan gradien kece k ecepat patan an merupakan merupaka n fung fungss i dari dar i : -
ukuran batu atau kerikil.
-
debit aliran.
-
luas penampang flokulator. flok ulator.
pengadukannya,
PBPAM PERENCANAAN PERENCANAAN BANGUNAN BAN GUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM MI NUM -
headloss.
Sifat yang khas dari flokulator flok ulator jenis ini adalah kemampuannya dalam mengendapkan flok di antara batuan, sehingga flokulator flok ulator jenis ini dapat dipakai sebagai pre-treatment untuk direct filtration filtration (tanpa pengendap II) (Hadi, 2002). C. Flokulas Flokulasii secara seca ra Pneum Pneumatis Flokulasi secara pneumatis adalah pengadukan yang menggunakan udara (gas) berbentuk gelembung yang dimasukkan ke dalam air sehingga menimbulkan gerakan pengadukan pada air. air. Injeksi Injeksi udara bertekan bertekanan ke dalam dalam suatu suatu badan air air akan meni enimbul bulkan turbulensi, akibat lepasnya gelembung udara ke permukaan air. Makin besar tekanan udara, kecepatan gelembung udara yang dihasilkan makin besar dan diperoleh turbulensi yang makin besar pula (Slamet, 2002). Pada pengadukan lambat ini dimana titik akhir flok - flok yang telah terbentuk karena proses koagu koagulasi, asi, diperbesar diperbesar sehi sehingga flok tersebu tersebut dapat bergabu bergabun ng dan akan dien diendapkan dapkan dalam bak sedimentasi. Proses ini memanfaatkan ketidakstabilan dari partikel - partikel koloid sehingga flok - flok tersebut dapat berikatan satu dengan yang lain. Dua mekanisme yang penting dalam da lam proses pro ses flokul flokulaa s i ini ini adalah ad alah :
Perikinesis, dimana pengumpulan dihasilkan dari pengadukan lambat dalam air dan sangat signifika signifikan n untuk untuk partikel p artikel lebih kecil ke cil dari 1 - 2 mm. mm.
Orthokinesis, berhubungan dengan gradien kecepatan (G), di mana dengan G tertentu diharapkan
terjadi
pengadukan
yang
membantu
pengumpulan
flok
dan
tidak
menyebab menyebabkan kan flok flok - flok flok yang sudah terbentuk pecah. pec ah. V.2.
Krite Kr iteria ria Perencanaan
1) JENIS IMPLLER JENIS IMPLLER
Tabel V. 1. Tipe Ti pe - tipe Impeller Tipe Impeller Paddle
Kecepatan Putar
Dimensi
20 - 150 rpm rpm
Diameter Diameter : 50 - 80% ledar bak,
Keterangan
pad dle e . lebar : 30 – 50 50 % diameter paddl Turbine
10 -150 rpm rpm
Propeller
400 – 1750 175 0 rpm
Diameter Diameter : 30 - 50% lebar bak Diameter : max. 45 cm
Jumlah pitch 1- 2 buah.
PBPAM PERENCANAAN PERENCANAAN BANGUNAN BAN GUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM MI NUM Tabel Tabe l V.2. V.2 . Nilai Nilai K T dan K L Nilai K T dan K L
Jenis Impeller
K L
KT
Propel Prope ller, pitch 1, 3 blads
41,0
0.32
Propel Prope ller, pitch 2, 3 blads
43,5
1,00
Turbin Turbine, e, 4 flat blades, vaned vaned disc
60,0
5,31
Turbin Turbine, e, 6 flat blades, vaned vaned disc
65,0
5,75
Turbin Turbine, e, 6 curved curved blandes blandes
70,0
4,80
Fan turbine, turbine, 6 blades at 45 derajat dera jat
70,0
1,65
Shrounde Shrounde turbine, turbine, 6 curved curved blades
97,5
1,08 1 ,08
Shrounde Shrounde turbine, turbine, with with stator no bafll baflles
172,5 172, 5
1,12
Flat paddl padd les, 2 blades (singl (singlee paddle), padd le), Di/Wi Di/Wi = 4
43,0
2,25
Flats paddl padd les, 2 blades, Di/Wi Di/Wi = 6
36,5
1,70
Flats paddl padd les, 2 blades, Di/Wi Di/Wi = 8
33,0
1,15
Flats paddl padd les, 4 blades, Di/Wi Di/Wi = 6
49,0
2,75
Flats paddl padd les, 6 blades, Di/Wi Di/Wi = 8
71,0
3,82
(Sumber : Reynolds and Richards, 1996) V.3.
Perencanaan
1) DIMENSI BAK PENGADUKAN LAMBAT Direncanakan :
Menggunakan 2 buah flokulator untuk mengantisipasi apabila adasalah satu yang rusak atau dibersihkan
Flokulator yang digunakan adalah jenis flokulator flok ulator baffle channel yang dibagi menjadi 3 kompartemen -
Kom Ko mpartemen 1, G = 60 detik deng d engan an td = 10 meni menitt = 600 detik detik
-
Kom Ko mpartemen 2, G = 40 detik deng d engan an td = 10 meni menitt = 600 detik detik
-
Kom Ko mpartemen 3, G = 20 detik deng d engan an td = 10 meni menitt = 600 detik detik
PBPAM PERENCANAAN PERENCANAAN BANGUNAN BAN GUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM MI NUM
Kedalaman Ke dalaman (h) = 2 m
μ = 0,8004 x 10 -3 dengan de ngan suhu 30 30 o
Koefi Ko efisien sien gesek (f) = 0,3(merupaka 0,3 (merupakan n faktor fak tor friksi friksi baffle) baffle)
ρ = 995,69 kg/m3
0,8039 x 10 m /dt tiap tiap flokula okula tor = 0,171 m /s/2 buah = 0,0855 m /s -6
3
3
3
Jarak antar ujung baffle baffle dan dinding bak direncanakan = 1 m x diameter, agar ada cukup
ruang bagi orang yang akan aka n member membersihka sihka n bak ba k flokula flokulass i tersebut ters ebut
2) SALURAN OUTLET Direncanakan :
Salu Sa luran ran berbentuk ber bentuk persegi, per segi, dengan d engan perbanding per bandingaa n b : l = 2 : 1
Q = 0,0855 m3/s
Terbuat dar beron beron dengan nilai nilai n = 0,015 0, 015
V = 0,3 m/s (nilai v tidak terlalu besar karena oulet hanya merupakan saluran pengumpul effluent dari bak pengaduk pengaduk lambat lambat tersebut) terseb ut)
Lebar Leba r saluran = 2 x h saluran
Panjang Pa njang saluran s aluran = 10 m
jarak baffle dengan dinding dinding bak = 1 m
V.4.
Perhitungan
1) DIMENSI BAK PENGADUKAN LAMBAT
Waktu Detensi Total (td total) = td komp.I + td komp.II komp.II + td komp.III = 600 detik + 600 detik + 600 detik = 1800 detik
Volume Volume Total Bak Flokulas Flokulasii = Q x td total tota l
= 0,0855 x 1800 detik = 153,9 m 3 = = 76,95 m2 Luas Luas Penampang Total =
Dimen Dimenss i Bak Flokulas Flokulasi, i, dengan perb p erbandin andingan gan b : l = 2 : 1
2l2
= 76,95 m2
l
= 76,95 m2 /2
PBPAM PERENCANAAN PERENCANAAN BANGUNAN BAN GUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM MI NUM l
=
√ = 6,20 m, maka b = 2l = 2(6,20) = 12,4 m
Dimens Dimensii Bak : Keda Ke dalam laman an = 2 m Panjang = 6,20 m Lebar =
= 4,13 m Inlet
Kompartemen I 4,13 m
1m
Kom Ko mpartemen II
4,13m 4,13 m
Kompartemen III
4,13 m
Outlet 6,20 m Gambar Gambar V.1. Kompartemen Bak Pengaduk Pengaduk Lambat Lambat
Kompartemen Ko mpartemen I : a.
Jumlah baffle (N) 1/ 3 2 2 td h L G N = (1,44 f ) Q
1/3 2 3 2 0,8004.10 600 2 4,13 60 N = 995,68 (1,44 0,3) 0,0855
N = 12,36 buah buah b.
12 buah
Jarak antar baf ba ffle fle (bl) bl =
Lbak 4,13 m 0,341 m (N 1) (12 1)
PBPAM PERENCANAAN PERENCANAAN BANGUNAN BAN GUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM MI NUM c.
Kecepa Ke cepatan tan pada saluran saluran lurus urus (Vl) (Vl)
Q
Vl =
(bl h)
0,0855 m3/dt /dt (0,341 m 2 m)
0,125 m/dt
d. Headloss Headloss pada pad a saluran lurus lurus (Hfl) (Hfl)
Vl 2 Hfl = (N 1) 2g
(0,125) 2 Hfl = (12 1) 0,0103 m 2 9,81 e.
Kecepatan pada belokan (Vb) Vb =
f.
Q (d h)
0,0855 m3 /dt /dt (1m 2 m)
0,0427 m/dt
Jari-jari hidrolis (R) R=
A P
bl h bl 2h
0,341 m 2 m 0,341 m (2 2 m)
0,157 m
g. Headloss Headloss akibat gesekan (Hg) Panjang Pa njang salu sa luran ran = L – d d = 4,13 m – m – 1 1 m = 3,13 3, 13 m Hg =
=
(N 1) Vl 2 n 2 pan p anja jang ng saluran R 4/3 2 2 (12 1) (0,125) (0,015) 3,13
0,157
4/3
= 0,00169 m
Kompartemen Ko mpartemen II : a. Jumlah baffle (N) 1/ 3 2 2 td h L G N = (1,44 f ) Q
1/3 2 2 0,8004.10 3 600 2 4,13 40 N = 0,0855 995,68 (1,44 0,3)
N = 9,4 buah buah
9 buah
PBPAM PERENCANAAN PERENCANAAN BANGUNAN BAN GUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM MI NUM b. Jarak antar baffl baffle (b2)
Lbak
b2 =
(N 1)
4,13 m (9 1)
0,413 m
c. Kecepa Ke cepatan tan pada saluran saluran lurus lurus (V2) V2 =
Q (b2 h)
0,0855 m3 /dt /dt (0,413 m 2 m)
0,103 m/dt
d. Headloss Headloss pada pad a saluran lurus lurus (Hfl) (Hfl)
V2 2 Hf2 = (N 1) 2g (0,103) 2 Hf2 = (9 1) 0,0054 m 2 9,81 e. Kecepatan pada belokan (Vb) Vb = f.
Q (d h)
0,0855 m3 /dt /dt (1m 2 m)
0,0427 m/dt
Jari-jari hidrolis (R) R=
A P
b2 h b2 2h
0,413 m 2 m 0,413 m (2 2 m)
0,187 m
g. Headloss Headloss akibat gesekan (Hg) Panjang Pa njang salu sa luran ran = L – d d = 4,13 m – 1 1 m = 3,13 3, 13 m Hg =
(N 1) V2 2 n 2 p an anja jang ng saluran R 4/3
(9 1) (0,103) (0,015) 3,13 2
=
2
0,187 4/3
= 0,0007 m
Kompartemen Ko mpartemen III : a. Jumlah baffle (N) 1/ 3 2 2 td h L G N = (1, 44 f ) Q
1/3 2 3 2 0,8004.10 600 2 4,13 20 N = 995,68 (1,44 0,3) 0,0855
PBPAM PERENCANAAN PERENCANAAN BANGUNAN BAN GUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM MI NUM b. Jarak antar baffl baffle (b3)
Lbak
b3 =
(N 1)
4,13 m (6 1)
0,59 m
c. Kecepa Ke cepatan tan pada saluran saluran lurus lurus (Vl) (Vl)
Q
V3 =
(b3 h)
0,0855 m3 /dt /dt (0,59 m 2 m)
0,072 m/dt
d. Headloss Headloss pada saluran lurus lurus (Hf3)
V3 2 Hf3 = (N 1) 2g
(0,072) 2 Hf3 = (6 1) 0,00184 m 2 9,81 e. Kecepatan pada belokan (Vb)
Q
Vb = f.
(d h)
0,0855 m3 /dt /dt (1m 2 m)
0,0427 m/dt
Jari-jari hidrolis (R) R=
A P
b3 h b3 2h
0,59 m 2 m 0,59 m (2 2 m)
0,257 m
g. Headloss Headloss akibat gesekan (Hg) Panjang Pa njang salu sa luran ran = L – d d = 4,13 m – 1 1 m = 3,13 3, 13 m Hg =
=
2 2 (N 1) V3 n pan p anja jang ng saluran
R 4/3
(6 1) (0,072)2 (0,015)2 3,13 0,257 4/3
= 0,000156 m
Headloss Headloss Total seluruh seluruh Kom Ko mpartemen par temen Hftotal Hftotal = Kom Ko mpartemen I + Kom Ko mpartemen II + Kompartemen III = (0,0103 + 0,00169) + (0,0054 + 0,0007) + (0,00184 + 0,000156) = 0,02 m
PBPAM PERENCANAAN PERENCANAAN BANGUNAN BAN GUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM MI NUM 2) SALURAN OUTLET
= 0,285 m2
Luas Luas Permu Pe rmukaa kaan n (A) =
Dimen Dimenss i, dengan Perbanding Per bandingaa n b = 2h
A
=bxh
0,285 m2
= 2h2
h2
= 0,285/2
h
=
√ = 0,377 m, m, maka b = 2(0,377) = 0,754 m
Dimensi Saluran Outlet : : Panjang Panja ng = 10 m Lebar = 0,752 Kedalaman Kedalaman + freeboard freeboard = 0,377 + 0,5 = 0,877 m
Headloss Headloss Saluran Outlet -
Mayor Losses (hm) : b h V = 0,015 b 2h 1
2/3
hf L
1/2
0,754 0,877 0,3 m/dt = 0,015 0,754 (2 0,877) 1
2/3
hf 10
1/2
hf = 0,00725 m
Head Kecepatan Kecepatan (Hv) Hv =
V
Slope =
2
2g
(0,3)
2 9,81
hf L
2
0,00458 m
0,00725 m
10
0,000725m
Headloss Headloss Total = hf + hv = 0,0072 0,0 0725 5 m + 0,00458 m = 0,01183 m
3) PIPA PENGHUBUNG FLOKULASI KE SEDIMENTASI Pipa Penghubung
Hf mayor (untuk pipa lurus) lurus) Ø pipa penghubung penghubung (in) (in) = 600 mm mm = 0,6 m Ø pipa penghubung penghubung (out) = 333 33 3 mm mm = 0,33 m L = total L peng pe nghu hubun bung g (in) (in) = 1,5 m + 3 m + 1,5 + 3 m = 9 m
PBPAM PERENCANAAN PERENCANAAN BANGUNAN BAN GUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM MI NUM L = total L peng pe nghu hubun bung g (out) = 1 m + 6,4 m + 1,35 m + 1 m + 6,4 m + 1,35 1,3 5 m = 17,5 m Hfin
=( )
= ( ) = 0,00149 m ) Hfout = ( =
( ) = 0,0532 m
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) -
Belokan 90o = 4 buah dengan K = 0,75 Hf minor minor =
4 belokan belokan = 4 x 0,0382 = 0,152 m -
Tee = 4 buah buah deng de ngan an K = 1,8 Hf minor minor =
4 tee = 4 x 0,0917= 0,366 m -
Head kecepatan (Hv) Hv =
=
= 0,05 m
Hf total tota l penghubu penghubung ng = Hf mayor + Hf min minor or = (0,00149 + 0,0532) + (0,152+ 0,366 + 0,05) = 0,622 m
Headloss Headloss Total Tota l = Hf total pipa p ipa penghubung penghubung + Hf statis = 0,622 + 1,5 = 2,122 m
PBPAM PERENCANAAN PERENCANAAN BANGUNAN BAN GUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM MI NUM Daftar Pustaka Pustaka
Hadi. S. 2002. Metodologi Research Research Jilid 1. Yogyakarta : Fakultas Psikologi Universitas Gajah Mada.
Reynolds, Tom D. dan Richards, Paul A., Unit Operations and Processes in Environmental Engineering, Engineering, 2nd edition, edition , PWS Publi Publishing Company, Company, Boston, 1996. 19 96.
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
LAMPI LAMP IRAN FLOKULASI
12790 KOMPARTEMEN 1
KOMPARTEMEN 2
KOMPARTEMEN 3
POTONGAN DENAH SKALA 1:134
D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
12790 200 333
433
619
2700
POTONGAN A-A SKALA 1:87 D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
BAB VI PERENCANAAN PEREN CANAAN SEDIMENTASI
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM BAB VI PERENCANAAN SEDIMENTASI
VI.1.
Dasar Das ar Teori
VI.1.1.
Umum
Bangunan sedimentasi berfungsi sebagai tempat terjadinya proses pengendapan partikel partikel - partikel partikel flokul okule n yang ang terbentu terbentuk k dari proses koagu koagulasi - floku flokuasi asi.. Partikel flokulen adalah partikel yang selama proses pengendapannya berubah ukuran, bentuk dan beratnya. Partikel flokulen yang ada di dalam air atau fluida mempunyai kemungkinan
bagi
partikel
untuk
saling
mempengaruhi mempengaruhi.. Kemu K emung ngkin kinan an bagi partikel par tikel
kontak
karena
adanya
gaya
-
gaya
yang
untuk untuk saling saling berkontak ber kontak akan ak an semakin besar bes ar
dengan bertambahnya kedalaman tempat mengendap. Jadi penyisihan dari suspended matt er (benda - benda tersuspensi) tidak hanya tergantung dari kecepatan pengendapan tetapi juga dari kedalaman. Inilah perbedaan penting antara pengendapan patikel diskrit dengan partikel flokulen. Tes
kolom
juga
diperlukan
untuk
menganalisa
dan
mempelajari
proses
peng pengendapan endapan partikel partikel flokul okulen. en. Alat Alat tes kolom kolom untuk tuk partikel partikel flokul okulen berbeda deng dengan alat alat tes kolom untuk partikel diskrit, perbedaannya terletak pada jumlah lubang sampel ( sampling ( sampling ports), ports), untuk untuk partikel p artikel flokulen flokulen lubangn lubangnya ya lebih banyak banyak..
n m u l o c g n i l t t e S
Sampling ports
Gambar VI.1. Test Coloums dan Coloums dan Detail Detail Sampling Ports
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Dengan menggunakan kolom pengendapan tersebut, sampling dilakukan pada setiap ports pada interval waktu tertentu, dan data removal partikel diplotkan pada grafik seperti ini :
Gambar VI.2. VI. 2. Grafik Grafik Isoremoval Iso removal Grafik isoremoval dapat digunakan untuk mencari besarnya penyisihan total pada waktu tertentu. Dengan cara menarik garis vertikal dari waktu tertentu tersebut. Tentukan kedalaman ked alamannya nya H1, H2, H3, dan da n seterusny sete rusnya, a, bisa dilih dilihaa t pada pad a gambar gambar berikut ber ikut ini ini :
Gambar Gambar VI.3. Penentuan Penentuan Kedalam Ke dalaman an H1, H2, dan Seterusnya Seterusnya Efisiensi penyisihan partikel flokulen dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut ini :
h1
h5
R1 R2 2
h2
h5
R2 R3 2
h3
h5
R3 R4 2
h4
h5
R4 R5 2
……………………….(VI.1)
Grafik isoremoval juga dapat digunakan untuk menentukan lamanya waktu peng pengendapan endapan dan surface loading loading atau overflow rate rate bila diinginkan efisiensi pengendapan tertentu. Langkah yang dilakukan adalah :
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 1.
Hitung penyisihan total pada waktu tertentu (seperti langkah diatas), minimal sebanyak tiga tiga variasi waktu dan ulangi ulangi langka langkah h diatas minima minimall dua kali.
2.
Buat grafik hubungan antara persen penyisihan total (sebagai sumbu y), dengan waktu peng pengendapan endapan (Sebagai (Sebagai sum sumbu x).
3.
Buat grafik hubungan antara persen penyisihan total (sebagai sumbu y), dengan overflow rate rate (Sebagai sumbu x). Kedua grafik ini dapat digunakan untuk menentukan waktu pengendapan atau
waktu detensi (td) dan overlow rate rate (Vo) yang menghasilkan efisiensi pengendapan tertentu. Hasil yang diperoleh dari kedua grafik ini adalah nilai berdasarkan experimen di laboratorium (secara batch). batch). Nilai ini dapat digunakan dalam merencanakan bak pengendapan (aliran continue) continue) setelah dilakukan penyesuaian, yaitu dikalikan factor scale up. up. Untuk waktu detensi, factor fact or scale up up yang digunakan umunya adalah 1,75 sedangkan untuk overflow rate factor fact or scale scale up yang digun digunak akaa n umumnya umumnya adalah ada lah 0,65 0,6 5 (Reynold (Reynold dan da n Richard Richards, s, 1996). 199 6). Kriteria desain bak sedimentasi adalah waktu detensi, kecepatan pengendapan, kecepa kec epatan tan horisontal horisonta l waktu wa ktu detensi det ensi dapat dap at dihitun dihitung g dengan rum rumus sebagai se bagai berikut :
t
V
Q
.......................................... ............................................................... .................................................. ..................................................... ................................ ........ (VI.2)
Dimana : t
= Waktu detensi (jam)
V
= Volum Volume bak (m3 )
Q
= Debit Debit rata - rata (m3 /hari) Bangunan sedimentasi mempunyai bagian bangunan yang sama dengan bangunan
prasedim prasedimentas entasii yang ang terdiri terdiri dari :
Zona inlet
Zona settling (peng (p engendapan) endapan)
Zona sludge sludge (lumpur)
Zona oulet Untuk
meningkatkan
efisiensi
pengendapan
biasanya
digunakan
sekat
yang
dipasang secara horisontal. Pengembangan dari bentuk sekat horisontal adalah dengan meletakkan sekat miring (membentuk sudut dengan bidang horisontal) sehingga lumpur dapat meluncur ke bawah dengan sendirinya kedasar bak. Hal yang perlu diperhatikan dalam
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM mendesain bak sedimentasi adalah pengaturan inlet maupun outletnya. Ada dua jenis bak sedimentasi yang biasa digunakan : 1. Horizontal Horizontal - flow Sedimentation Desain yang baik pada bangunan ini dapat mengurangi lebih dari 95% dari kekeruhan air. Bentuknya yang perse pe rsegi gi panjang pa njang
yang tanpa tanpa menggun menggunak akan an alat pengambi pe ngambill lumpur lumpur mekani meka nik k
mempumyai beberapa keuntungan misalnya, mempunyai kemampuan untuk menyesuaikan kondisi air seperti perubahan kekeruhan, laju aliran yang meningkat ataupun debit air yang meningkat secara tiba-tiba. Sedangkan pada bentuk yang circular biasanya menggunakan peng pengambil ambil lumpur pur mekani ekanik. Cara kerja bak sedimentasi bentuk rectangular (persegi panjang) yaitu, air yang mengandung flok masuk ke zona inlet kemudian masuk ke zona settling melalui baffle/sekat agar alirannya menjadi laminer. Di zona settling partikel mengendap, endapannya masuk ke zona lumpur, sedangkan supernatant (airnya) keluar melalui zona outlet. Beberapa keuntungan horizontal-flow dibandingkan dibandingka n dengan up flow flow adalah ada lah:: a.
Lebih bisa menyesua menyesuaika ikan n dengan variasi variasi kualitas kualitas dan hidro hidroli lik k air
b.
Prosesnya memberikan bentuk yang dapat direncanakan sesuai dengan operasional dan kondisi iklim
c.
Biaya konstruksi murah
d.
Opera Op erasional sional dan perawata per awatann nnya ya mudah Adapun kriteria desainnya jumlah air yang akan diolah (Q), waktu detensi, luas permu permukaan dan kecepatan kecepatan pengen pengendapan dapan..
2. Upflow Sedimentation Bangunan tipe ini biasanya digunakan bila debit air konstan dan kualitas kekeruhan tidak lebih dari 900 NTU. Kelemahan dari bangunan ini adalah tidak bisa digunakan bila kapasitasnya berlebih dan memerlukan tenaga ahli untuk mengoperasikannya. Bila dalam suatu bangunan bangunan pengolahan air
lahanny lahannyaa terbatas terba tas bisa digun digunaka akan n tipe ini ini untuk untuk bak
sedimentasinya karena lahan yang diperlukan untuk bangunan ini relatif kecil.
VI.2.
Krite Kr iteria ria Perencanaan
0,25 cm/dt
Kecepatan pengendapan ( plate settler ) =
Kemi Ke miringan ringan plate = 20 o - 60 o
Kecepatan Kece patan pengendapan pengendapan = 0,017 - 0,051 cm/dt cm/dt
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Tebal pl p late = 3 - 10 mm mm
Beban permukaan =
Bil Bilangan anga n reynold reynold (Nre) (Nre ) = < 1000
Bil Bilangan anga n Froude (Nfr) = > 10 -5
Surface Surface loading (Q/A) = 30 - 40 m3/m2.h m3/m2.har arii
Kedalaman Ke dalaman bak ba k pengendap dari dar i weir minima minimall = 3 m dengan waktu wak tu detensi (td) (td ) = 2 jam
Dan jika jika menggun enggunaka akan n aliran aliran rata - rata maka maka waktu detensi = 4,5 - 6 jam
VI.3.
250 m /m .hari 3
2
Perencanaan
1) ZONA PENGE P ENGENDAPAN NDAPAN Direncanakan :
Q = 0,171 m3 /s = 0,171/2 = 0,085 m3 /s
Jumlah Jumlah bak sedim sed imentas entas i 2 buah
Perba Pe rbandi nding ngaa n panjang pa njang : lebar = 2 : 1
Efisi Efisiee nsi ns i remov re moval al = 55%
Vo = 25,35 m3 /m2 .hari
Surface loading = = 39 m3 /m2 .hari
Td = 56 meni menitt = 0,934 detik
SS = 2,63
k = 0,04
f = 0,02
p = 2l
2) PLATE SETTLER Direncanakan :
Q = 0,085 m3 /s
α = 600 (diperkirakan kemiringannya telah mencukupi agar partikel yang menempel pada plate plate dapat lan lang gsung jatuh jatuh ke dasar bak) bak)
W (jarak antar plate settler) = 5 cm = 0,05 m (agar ada ruang yang cukup bagi partikel untuk untuk menempe menempell pada pa da plate sebelu sebe lum m akhirnya akhirnya jatuh ke dasar das ar bak) ba k)
Tebal plate (t) = 1 cm = 0,01 m
Tinggi tegak settler = 1 m sehingga dengan sudut 60 0 , ketinggian miring settler adalah 1,3
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 3) ZONA LUMPUR Direncanakan :
Q = 0,085 m3 /s
Pengurasan lumpur dilakukan secara gravitasi
V dalam pipa = 1 m/s m/s
Waktu pengurasan pengurasan = 3 hari = 72 jam = 259200 2592 00 detik
4) DESAIN RUANG LUMPUR Direncanakan :
Ruang lum lumpur pur berbentuk ber bentuk limas limas terpacung terp acung dipasang dipasa ng dibawah perforated perfora ted wall wa ll agar mudah mudah dalam pengurasannya
Lumpur Lumpur dikuras selama s elama gravitas gravitasii tiap 24 jam
Panjang Permukaan Permukaan lumpur umpur (P) = lebar bak = 12,1 m
Lebar Leba r permukaa permukaan n lumpur lumpur (L) = 10 m
Panjang dasar dasa r permukaan permukaan lumpur umpur (P’) = 9 m
Lebar dasar das ar permukaa permukaan n lumpur lumpur (L’) = 9 m
Periode pengurasan pengurasan = 3 hari
5) ZONA INLET Saluran Pengumpul : Direncanakan :
Q = 0,085 m3 /s
V rencana = 1 m/s
Lebar Leba r saluran (L) = 2 x h saluran
Panjang saluran saluran (P) = (lebar bak prasedimentas prasedimentasii x 2) + tebal dindi dinding ng
6) PINTU AIR Direncanakan :
Q pintu pintu air = Q bak = 0,085 0,08 5 m3 /s
V = 1 m/s
Lebar pintu pintu = 1 m (agar (agar bukaan b ukaan tidak tidak terlalu terlalu besar) besa r)
Ting Tinggi gi muka muka air = 0,29 0,2 9 m (pada salura saluran n pengump pengump ul)
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
k=1
= 1
7) ZONA OUTLET Saluran Pengumpul Outlet : Direncanakan :
Data perencanaa per encanaan n sudah diket diketahui ahui dari perhi per hitungan tungan sebelumny seb elumnyaa
Q saluran saluran pengum pengumpul = 0,171 0,17 1 m3 /s
Bentuk saluran persegi per segi dengan d engan P = 2L
Panjang = lebar lebar bak prasedimentas prasedimentasii = 18,51 18,5 1 m
Saluran Outlet :
Q = 0,171 m3 /s
Lebar Leba r saluran = 2 x Hsaluran
Panjang Panja ng saluran s aluran = (lebar bak x 2) + tebal teb al dinding dinding = ( 18,51 x 2) + 0,2 = 37,22 m
V rencana = 1 m/s
VI.4.
Perhitungan
1) SURFACE LOADING LOADING Tabel VI.1. VI.1 . Analasis Analasis data dat a % Removal
Kedalaman (cm)
30
Waaktu (menit) 0 10 20 30 45 60
Berat kertas saring (gr) Awal 0.11 0.116 0.109 0.103 0.103 0.11 0.112
Akhir 0.119 0.113 0.114 0.1101 0.112 0.118
Berat kertas saring (mg) Awal 110 116 109 103 110 112
Akhir 119 113 114 110.1 110.1 112 118
TSS (mg/L)
% Removal
332 136 80 79 72 8
0 18.2 28.8 42.5 58.2 64.4
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Kedalaman (cm)
Waaktu (menit)
60
0 10 20 30 45 60
Kedalaman (cm)
Waaktu (menit)
90
0 10 20 30 45 60
Kedalaman (cm)
Waaktu (menit)
120
0 10 20 30 45 60
Berat kertas saring (gr) Awal 0.1107 0.1058 0.1149 0.1088 0.1192 0.1161
Akhir 0.1152 0.1096 0.1182 0.1115 0.1212 0.1178
Berat kertas saring (gr) Awal 0.1100 0.1072 0.1136 0.1107 0.1140 0.1113
Akhir 0.1172 0.113 0.1173 0.1141 0.117 0.1133
Berat kertas saring (gr) Awal 0.1157 0.1176 0.1186 0.1178 0.1187 0.1195
Akhir 0.1174 0.1189 0.1196 0.119 0.12 0.1212
Berat kertas saring (mg) Awal 110.7 105.8 114.9 108.8 119.2 116.1
Akhir 115.2 109.6 118.2 111.5 121.2 117.8
Berat kertas saring (mg) Awal 110 107.2 113.6 110.7 114 111.3
Akhir 117.2 113 117.3 114.1 117 113.3
Berat kertas saring (mg) Awal 115.7 117.6 118.6 117.8 118.7 119.5
Akhir 117.4 118.9 119.6 119 120 121.2
TSS (mg/L)
% Removal
180 152 132 108 80 68
0 15.556 26.667 40.000 55.556 62.222
TSS (mg/L)
% Removal
265.95 232 206.7 169.6 129.5 106.4
0 12.8 22.3 36.2 51.3 60.0
TSS (mg/L)
% Removal
68 52 40 48 52 68
0 8.2 20.8 32.9 48.2 57.8
Dari tabel diatas di plotkan dalam d alam Gambar VI.4. VI. 4. Grafik Grafik Plot Isorem Isore moval
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
VI.4. VI.4 . Grafik Grafik Plot Isoremoval Iso removal
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Misal, contoh perhi per hitungan tungan deng de ngan an keda k edalam laman an 90 90 :
TSS (Total (Total Suspended Solid )
= = 265,95 mg/l = = = 232 mg/l = = = 206,7 mg/l = = = 169,6 mg/l = = = 129,5 mg/l = = = 106,4 mg/l =
% Removal
x 100% = x 100% = 12,8 % x 100% = x 100% = 32,3% % Removal Removal pada t20 = x 100% = x 100% = 36,2 % % Removal Removal pada t30 = x 100% = x 100% = 51,3 % % Removal Removal pada t45 = x 100% = x 100% = 60,0 % % Removal Removal pada t60 = % Removal Removal pada t10 =
Penyisihan Penyisihan Total pada waktu waktu (t)
R 15 15 = 10+
(20-10) + (30-20) + (40-30) + (50-40) ) + (60-50) = 19,6
R 23 23 = 20+
(30-20) + (40-30) + (50-40) + (60-50)
= 29,3 R 34 34 = 30+
(30-20) + (40-30) ) + (50-40)
= 39,1 R 48 48 = 40+
(50-40) ) + (60-50)
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM R 57 57 = 50+
(60-50)
= 56,0 Dengan cara c ara yang sam sa ma tentukan total tota l removal pada p ada 1 (waktu) (wak tu) yang yang lain misalkan misalkan : 15,23, 15, 23, 34. 48, dan 57 menit. Hasilnya Hasilnya dapat dap at dilihat dilihat dari dar i tabel tabel berikut ini ini : Tabel VI.2. Efi Efiss ie nsi Removal Removal pada tiap tiap Waktu Wa ktu (t) Waktu (menit)
% Rт Rт
15 23 34 48 57
19.6 29.3 39.1 48.3 56.0
Hasil perhitungan efisiensi removal diatas dibuat dalam bentuk grafik agar mendapatkan korelasi antara prosentase total removal (%RT) dengan waktu (t). Grafik hasil korelasi tersebut dapat dilihat pada Gambar VI.5. Grafik Prosentase Total Removal (%RT) dengan Waktu (t).
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Gambar VI.5. VI.5 . Grafik Grafik Prosentas Pro sentasee Total Removal (%RT) deng de ngan an Waktu Wak tu (t)
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Dari grafik diatas untuk mendapatkan efisiensi removal bak sedimentasi sebesar 55% peng pengendapan endapan,,
maka
diperl diperlu ukan waktu waktu 56
meni enit untuk tuk
meng engendapkan endapkann nya.
Selan Selanju jutn tny ya
dihitung surface loading loading ((overflow rate) rate) pada waktu - waktu diatas, diatas, seperti sepe rti dibawah ini :
Surface Loading
x 1440 = 144 m³/hr-m² SL = x 1440 = x 1440 = 93,9 m³/hr-m² SL = x 1440 = x 1440 = 63,5 m³/hr-m² SL = x 1440 = x 1440 = 45 m³/hr-m² SL = x 1440 = x 1440 = 37,9 m³/hr-m² SL = x 1440 =
Tabel Tabe l VI.3. VI.3 . Hasil Perhi Per hitungan tungan Surface Loading Loa ding pada p ada tiap Waktu Wak tu Waktu (menit)
Surface Loading (m³/hr-m²)
% Rт Rт
15 23 34 48 57
144.0 93.9 63.5 45 37.9
19.6 29.3 39.1 48.3 56.0
Dari tabel VI.3. diplotkan diplotkan pada Gambar Gambar VI.6. Grafik Grafik % Rт VS Rт VS Surface Loading Loading
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Gambar Gambar VI.6. Grafik Grafik % Rт VS Surface Loading
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Berdas Be rdasar arkan kan perhitungan diata diatass bilamana bilamana efisiensi e fisiensi re moval yang dihas dihasil ilkan kan sebes se besar ar 55% 55% dengan 3
2
menggunakan surface surfa ce loading loading 39 m /m .hari .ha ri dan Td = 56 menit menit = 0,934 detik
Td desai desa in = td x factor fact or scale up = 0,934 detik x 1,75 = 1,63 detik
Surface Loadin Load ing g = Vo x factor x factor scale scale up = 39 m3 /m2 .hari x 0,65 = 25,35 25,3 5 m3 /m2 .hari = 2,9 x10 x10 -4 m/s
Cek % Removal Removal =
= = 0,57 x 100 = 57 %
2) ZONA PENGE P ENGENDAPAN NDAPAN
Q masing masing - masing bak ba k sedim sed imenta entass i =
Luas Permukaan Bak As =
= = 0,085 m3/s
= = 293,10 m2
Dimensi As
=PxL
293,10 m2
= 2L x L
293,10 m2
= 2L2
293,10/2
= L2
146,55
= L2
m
= L2 = L, maka P = 2 x l = 2 x 12,1= 12,1 = 24,2 m
Jadi dimensi bangunan : Panjang (p)
= 24,2 m
Lebar (l) (l)
= 12,1 m
Kedalaman Kedalaman (h) (h) + Freeboard
= 1,5 + 0,5 = 2 m
= =
Cek td =
Volume Bak Vol = Qbak x Td desain = 0,0855 m3/s x 5137,19 s = 439,22 m3
5137,19 5137 ,19 detik = 85,61 meni menitt
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Cek Kedalaman Kedalaman bak
= = 1,49 m 1,5 m (OK!) = = 0,00471 m/s V Horizontal (Vh) = H=
Partikel (d) = * + =* + = = = 1,6 x 10
-5
m
Kontrol Penggerusan (VSc)
* + + =*
VSc = VSc =
= = = 2,04 x 10 -2 m Jika Vh < VSc, maka tidak ada penggerusan 0,00471 < 0,0204 (OK !)
Kontrol Ko ntrol Nre dan Nfr JariJar i- jari Hidrolis Hidrolis (R) = luas luas basah ba sah / keliling basah bas ah
= = 1,33 m = = 7775,8 < 1000 (TIDAK Nre = (TIDAK OK !) = = 1,7 x 10 -6 > 1 x 10 -5 (TID Nfr = (TIDAK AK OK !) =
Karena Ka rena bak sedim sed imentasi entasi yang dirancang secara sec ara konvensi k onvensional onal nilai nilai Nre Nr e dan Nfr-nya N fr-nya tidak tidak memenuhi, maka digunakan plate settler untuk memperbaiki kinerja dari bak sedimentasi tersebut.
3) PLATE SETTLER Untuk menentukan plate settler , maka dibutuhka dibutuhkan n :
=
= 293,10 m2
Lebar Leba r bak x ting tinggi gi miring iring settler sett ler = = 12,1 m x 1,3 m = 15,73 m 2
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Panjang Panja ng bak b ak yang dilengkap dilengkapii settler sett ler = = 24,2 x 0,05 m = 1,21 m
Luas Permukaan
x x = = 28,6 m2
AC =
Jumlah Plate Settler Sett ler (n) (n)
d = = = 0,577 m = = 16 buah n= n=
Kece Ke cepata patan n lurus lurus (Vh) relatif pada pa da plate plate Vh =
= = 3,43 x 10 -3 m/s
Debit yang melalui melalui antar plate plate settler (Qp) (Q p) Qp = Vh x Panjang Pa njang plate settler sett ler x W = 0,00343 x 10,68 x 0,05 = 1,83 x 10 -3 m3 /dt
Panjang plate p late settler total = jarak antar settler x juml jumla h plate settler = 0,05 m x 16 buah = 0,8 0 ,8 m
Kontrol Ko ntrol Nre dan NFr Jari- jari Hidroli Hidroliss (R) = W/2 = 0,05/2 0,05 /2 = 0,025 m
= = 106,6 < 2000 (OK !) = = 4,8 x 10 -5 > 1 x 10 -5 (OK !) Nfr =
Nre =
Kontrol Ko ntrol bila bila satu bak dicuci : Q = 0,171 m3 /s
= = 6,9 x 10 -3 m/s = = 214,5 Nre = 214,5
Vo =
< 2000 (OK !)
4) ZONA LUMPUR ZONA LUMPUR
Sludge yan Sludge yang g harus harus dihil dihilaa ngkan ngka n = 55 % x total zat padat = 0,55 x 1000 mg/L = 550 mg/L
Partikel Pa rtikel yang lolos lolos = total tota l zat padat pad at – – slu sludge dge yang harus dihilan dihilangka gkan n = 1000 mg/L – 550mg/L 550mg/L = 450 mg/L
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Berat Bera t lum lumpur pur per bak (kg/hr) = Sludge Sludge yang harus dihilan dihilangka gkan n x Q bak ba k = 550 mg/L mg/L x 0,171 m3 /s = 0,55 kg/m3 x 0,171 m3 /s = 0,094 kg/s = 8121,6 kg/hr kg/hr
Densitas Lumpur Lumpur = (Densitas SS) SS ) + (Densitas air) = (2650 kg/m3 x 5%) + (995,68 kg/m3 x 95%) = (132,5 kg/m3 ) + (945,89 kg/m kg/m3 ) = 1078,39 kg/m3
Volume Sludge = volume volume soli solids ds + Volume Volume air
+ , Ms : Ma = 95 : 5 Ma = 19 Ms = + = +
Vol. Sludge =
= 20,44 m3 /hr /hr = 0,85 m3 /jm
5)
DESAIN RUANG LUMPUR
Luas Luas Permukaan Permukaan Lum Lumpur (A) = P x L = 12,1 x 10 = 121 m2
Luas Dasar Permukaan Lumpur Lumpur (A’) = P’ x L’ = 9 x 9 = 81 m2
Volume Volume Lumpur Lumpur = 20,44 20, 44 m3/hr x 3 hari = 61,32 61,3 2 m3
Kedalaman Ruang Lumpur (h)
( √ ) ) = ( √ = (1093)
Volume Volume lumpur lumpur tiap 24 jam
=
61,32 m3 61,32 m3
h
Kemiringan Ruang Lumpur (h) Tan
= =
= 1,22
Maka tan 1,22 = 50,6
51
o
=
= 0,611 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Pengurasan Ruang Lumpur
= = 0,000236 m3/s = 0,085 m2 A pipa = = = 0,329 m = D pipa = Q pengurasan pengurasan =
Diameter yang dipakai adalah 700 mm (diameter dalam pipa) dan pipa yang dipakai adalah pipa PE.
6) ZONA INLET ZONA INLET Saluran Pembawa :
Panjang Pa njang Saluran S aluran (P) (P ) = (lebar bak sedim se dimentas entasii x 2) + tebal teb al din d inding ding = (12,1 x 2) + 0,2 m = 24,4 m
Dimensi Saluran
= 0,085 m²
A = = A
=hxh
0,085 m²
= 2 h²
h²
= 0,085/2
h²
= 0,0425 0,04 25 m
h
=
0,0425 0,0425 m = 0,2 m
l = 2(h) 2(h) = 0,4 m
maka, dimensi saluran pengumpul : Ting Tinggi gi (h) + Freeboard Freeb oard
= 0,2 m + 0,5 m = 0,7 m
Panjang (p)
= 24,4 m
Lebar (l) (l)
= 0,4 m
Headloss Head loss di Salu Sa luran ran Pengump Pengump ul
Mayor Losses (hm) :
* + *+ = [] * + [ ] * + = 0,0111 m 1 m/s = V=
Head Kecepatan (hv) hv =
= = 0,05 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 7) PINTU AIR
Bukaan Pintu Air
= k x x a x b (2 x g x h) 0,5
Q
0,085 m3 /s = 1 x 1 x a x 1 (2 x 9,81 x 0,2) 0,5 0,085 m3 /s = 1,980a a
= 1,980/0,085 = 23,29 m
Headloss Head loss di d i Pintu Air Dengan k gate valve valve = 2 hf = k x
= 2x
= 0,101 m
x (hf x hv hv saul saulra ran n pengu pe ngumpul) mpul) = x (0,101 x 0,05)
- HI Saluran Berpintu =
= 0,00168 m - HI di Pintu Air =
= = 0,084 m
8) ZONA OUTLET OUTLET Saluran Pengumpul Outlet :
Q = 1,375 x l x h 3/2 0,085 = 1,375 x 2h x h 3/2 0,085 = 2,75 h5/2 h5/2
= 0,085/2,75 m
h5/2
= 0,0309 m
h
= 0,248 0,24 8 m = 24,8 cm
maka l = 2h = 2(0,248) = 0,658 m = 68,8 cm
Dimensi A=pxlxh = 12,1 m x 0,658 m x 0,248 m = 1,97 m2
Kecepatan dalam Saluran Pengumpul V = Q/A = 0,085 m3 /s / 1,97 m2 = 0,043 m/s
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Slope
1 m/s
[] [ ] [ ] * + V= = [ ][] = 0,05026 m =
Headloss Saluran Saluran (hf) (hf) = slope slope x panjang = 0,05026 x 12,1 = 0,608 m
Head Kecepatan (hv)
hv = = = 0,05 m
Headloss Head loss Total = hf + hv = 0,608 m + 0,05 0 ,05 m = 0,658 m
Saluran Outlet :
A = Q/V = 0,085 m3/s /1 m/s = 0,0855 m2 A
=BxH
0,0855
= 2H x H
0,0855
= 2H2
H2
= 0,0855/2
H
=
√ = 0,204 m
Maka, B = 2H = 2(0,204) = 0,409 m
Dimensi Saluran Outlet Kedalaman Kedalaman + freeboard freeboard = 0,204 + 0,5 = 0,704 m Panjang = 12,1 m Lebar = 0,409 m
Headloss Head loss di Salu Sa luran ran Outlet -
Mayo Losses (hm)
* + *+ = [] * + [ ] * + = 0,0992 m 1 m/s = V=
Head Kecepatan (hv)
= = 0,05 m = 0,0081 m Slope = = hv =
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Headloss Head loss Total = hf + hv = 0,05 + 0,0081 = 0,0581 m
9) PIPA PENGHUBUNG PENGHUBUNG SEDIMENTASI KE FILTRASI FILTRASI
Diameter Pipa Penghubung (sebelum pompa) D=
=
= 0,33 m
Cek Kecepatan = Q/A = 0,085 m3/s/0,085 m2 = 1 m/s
Headloss Headloss Pipa Peng Pe nghu hubun bung g Sedim Se dimentas entasii ke Filtras Filtras i Pipa Peng Pe nghu hubun bung g Sebelu Seb elum m Pompa Hf mayor (untuk pipa lurus) lurus) Ø pipa penghubun penghubung g = 333 mm mm = 0,33 0,3 3 m L = total L peng pe nghu hubung bung = 1,7 m + 1,3 m + 0,4 m + 1,3 m + 0,4 m + 1,9 m = 7 m Hf =
= 0,0120 m
=
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) -
Belokan 90o = 3 buah dengan K = 0,75 0,7 5 Hf minor minor =
3 belokan = 3 x 0,038 = 0,114 m -
Tee = 1 buah dengan K = 1,8 Hf minor minor =
2 tee = 2 x 0,091 = 0,182 m -
Head kecepatan (Hv) Hv =
=
= 0,05 m
Hf total sebelum se belum pompa = Hfm Hfmayor ayor + Hf min minor or = 0,0120 + (0,114 + 0,182 + 0,05) = 0,358 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Diameter Pipa Penghubung (sebelum pompa) D=
=
= 0,208 m
Cek Kecepatan = Q/A = 0,0342 m3/s/0,0342 m2 = 1 m/s
Pipa Penghubung Penghubung Sesudah Pompa Pompa Hf mayor (untuk pipa lurus) lurus) Ø pipa penghubung penghubung = 208 mm mm = 0,208 m L = total L penghu penghubung bung = 1+ 1,5 + 0,35 + 2,75 + 1 + 4 + 1 + 2,75 +1 + 4 + 1 = 20,35m Hf =
= 0,1074 m
=
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) -
Belokan 90o = 4 buah dengan K = 0,75 Hf minor minor =
4 belokan = 4 x 0,0382 0,03 82 = 0,152 m -
Tee = 4 buah buah deng de ngan an K = 1,8
Hf minor minor = 4 tee = 4 x 0,0917= 0,366 m -
Head kecepatan (Hv) Hv =
=
= 0,05 m
Hf total sesudah ses udah pompa = Hfmayor Hfmayor + Hf min minor or = 0,1074 + (0,152 + 0,366 + 0,05) = 0,675 m
Headloss Headloss Total = Total = Hf total sebelum se belum pom po mpa + Hf total tota l sesudah pompa + Hf statis = 0,358 + 0,675 + 1,5 = 2,533 m
Daya Pompa Berat air air per satuan satuan volu volume ( ) = 1000 kg/m kg/m3
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Efisi Efisiee nsi ns i pom po mpa ( ) = 85%
1 Hp = 0,746 Kw maka, Hp = 6,79 x 0,746 = 5,06 Kw
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Daftar Pustaka Pustaka
Kawamura. Susumu. 1971. Integrated 1971. Integrated Design Design of Water Treatment Facilities Facilities.. John Will Willee y & Sons, Inc.
Reynolds, Tom D. dan Richards, Paul A., Unit Operations and Processes in Environmental Engineering, Engineering, 2nd edition, edition , PWS Publi Publishing Company, Company, Boston, 1996. 19 96.
Syed R, Qasim. 1985. Wastewater Treatment Plants : Planning, Design, and Operation . Holt, Rinehart, Rinehart, and Winston. Winston.
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
LAMPI LAM PIRAN RAN SEDIME SEDIMENTASI NTASI
25800
PLATE SETTLER
PLATE SETTLER
D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
DENAH SKALA 1:147
25800 900 2071 600 9191
POTONGAN A-A SKALA 1:158
D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
BAB VII PERENCANAAN FILTRASI
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM BAB VII PERENCANAAN FILTER
VII.1. Gambaran umum a. Fungsi dan Proses Filtrasi
Filtrasi adalah proses yang digunakan pada pengolahan air bersih untuk memisahkan (menyaring) bahan - bahan pengotor (partikulat) yang terdapat di dalam air. Pada prosesnya, air yang melewati media filter akan terakumulasi pada permukaan filter dan terkumpul di sepanjang
kedalaman
media
yang
terlewati.
Filter
juga
memiliki
kemampuan
untuk
memisahka memisahka n semua ukuran ukuran partikul par tikulaa t termasuk alga, bakteri, bak teri, dan koloid - koloid tanah. Sedangkan bangunan filter berfungsi untuk menyaring flok - flok yang masih terdapat di dalam air yang tidak dapat terendapkan pada bak sedimentasi dan juga menyaring mikro mikroorga organisme nisme yang terkandung ter kandung di d i dalam air. air. Beberapa Beber apa macam proses prose s filtras filtrasi, i, antara lain lain : 1) Rapid Rapid sand filtrasi f iltrasi Adalah proses filtrasi yang dilakukan setelah adanya koagulasi dan flokulasi serta sedim sed imentas entas i. Media Med ia yang umu umum m dipaka d ipakai, i, adalah :
Single Media, contoh : pasir.
Dual Med Dual Media, ia, contoh : pasir pa sir dan antrasit antras it yang terpisah. ter pisah.
Mixed Media, Med ia, contoh : pasir pas ir dan antrasit antras it yang tercampur. terc ampur. Media yang sering dipakai adalah antrasit, pasir, dan kerikil. Antrasit dan pasir sebagai
media penyaring, sedangkan kerikil sebagai media penyangga. Susunan media yang baik untuk filtrasi adalah bagian atas kasar dan semakin ke bawah semakin halus. Hal ini dapat menghindari terjadinya clogging (penyumbatan) di lapisan atas media dan seluruh media dapat dap at digunakan digunakan sebagai seb agai media media peny pe nyaring. aring. BagianBagian-bag bagian ian dari dar i filter filter pasir pas ir cepat cep at meliput meliputii (Gambar VII.1) :
Bak filter, bak ini merupakan tempat proses filtrasi berlangsung. Jumlah dan ukuran bak tergantung deb d ebit it pegolahan (mi ( minimum nimum dua bak). bak ).
Media filter, media filter merupakan bahan berbutir/granular yang mempunyai pori - pori. Di pori - pori antar butiran inilah air mengalir dan terjadilah proses penyaringan. Media dapat tersusun oleh satu macam bahan ( single single media), dua macam (dual (dual media), atau bany banyak media edia (mixed media). media).
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Sistem underdrain, underdrain , underdrain underdrain merupakan sistem pengaliran air yang telah melewati proses fi filtrasi yang ang terletak terletak di bawah bawah media media filter. Underdrain terdiri terd iri atas ata s :
Orifice, Orifice, yaitu lubang pada sepanjang pipa lateral sebagai jalan masuknya air dari media fil filter ter ke dalam pipa.
Lateral , yaitu pipa cabang ca bang yang yang terletak di sepanjang pipa manifold .
Manifold , yaitu pipa utama yang menampung air dari lateral dan mengalirkannya ke bang bangunan penam penampu pung ng air. air.
Gambar VII.1. VII.1 . Bagian Bagian - bagian Filtras Filtrasii
Peng Pe ngope operas rasian ian filter filter pasir pas ir cepat cep at adalah ada lah sebagai seb agai berikut : 1.
Selama proses filtrasi berlangsung, partikel yang terbawa air akan tersaring di media filter. Sementara itu, air terus mengalir melewati media pasir dan penangga, masuk lubang/orifice lubang/orifice.. Ke pipa lateral , terkumpul di pipa manifold , dan akhirnya air keluar menuju menuju bak b ak penampung (lihat (lihat gambar gambar VII.2 VII .2))
2.
Partikel yang tersaring di media lama kelamaan akan menyumbat pori - pori mediasehingga
terjadi
clogging (penyumbatan).
Clogging ini
akan
meningkatkan
headloss diatas media atau menurunnya debit filtrasi. Untuk menghilangkan clogging , dilakukan pencucian media. 3.
Pencucian dilakukan dengan cara memberikan aliran balik pada media ( backwash) backwash) dengan tujuan untuk mengurai media dan mengangkat kotoran yang menyumbat pori pori media edia filter. Ali Aliran air air dari manifold , ke lateral , keluar orifice, orifice, naik ke media hingga
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM media terangkat, dan air dibuang melewati gutter gutt er yang terletak terleta k
diatas media (lihat (lihat
gambar VII.3) 4.
Bila Bila media fil filter ter telah bersih, fil filter ter dapat dap at dioperasikan dioper asikan kembali.
Gambar Gambar VII.2. Ali Aliran pada saat Operasi Operas i Filter Filter
Gambar Gambar VII.3. Ali Aliran pada saat Pencucian Pencucian Filter Filter
Filter Filter pasir cepat dapat dapa t dibedakan dalam beberapa kategori : 1.
Menurut sistem kontrol kecepatan filtrasi Berdasarkan sistem kontrol kecepatannya, filter dikelompokkan menjadi :
Constant rate rate : debit hasil proses filtrasi konstan sampai pada level tertentu. Hal ini dilakukan dengan memberikan kebebasan kenaikan level muka air diatas media filter.
Declinin Declining g rate atau Constant head : debit hasil proses filtrasi menurun seiring dengan waktu filtrasi, atau level muka air diatas media filter dirancang pada nilai yang tetap.
2.
Menurut arah aliran Berdasarkan arah alirannya, filter dikelompokkan menjadi :
Filter aliran down flow (keba flow (kebawah wah). ).
Filter aliran upflow (keatas). upflow (keatas).
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
3.
Filter aliran horizontal.
Menurut sistem pengaliran Berdasarkan sistem pengalirannya, filter dikelompokkan menjadi :
Filter Filter dengan aliran aliran secara sec ara grafitas grafitasii ( grafity grafity filter ). ).
Filter dengan aliran bertekan ( pressure filter ). ).
2) Slow sand filtrasi filtrasi Adalah proses filtrasi dengan kecepatan yang relatif lambat, dengan menggunakan media pasir. pasir. Proses ini merupakan erupakan proses peny penyarin aringan air air permu permukaan yang ang sebelu sebelumnya tidak tidak melal elalu ui unit - unit koagulasi, flokulasi, dan sedimentasi. Jadi dari bak prasedimentasi langsung dialirkan dialirka n ke k e filter filter lambat ini. Pada filter ini, proses koagulasi, flokulasi, dan sedimentasi, terjadi pada filter dengan bantu bantuan an dari mikroorgan kroorganiisme sme yang ang terbentu terbentuk k pada permu permukaan pasir. pasir. Keuntu Keuntun ngan filter ini adalah ada lah tingkat tingkat pengolahannya pengolahan nya tinggi tinggi,, namun namun juga banyak kerug ker ugiannya, iannya, antara lain lain adalah :
Sang Sa ngat at sensi se nsitif tif terhadap terhad ap variasi variasi pH air baku. bak u.
Jika terdapat air keruh masuk, maka pori - pori dari film di permukaan akan tersumbat. Karena itu biasanya diperlukan tambahan bak pengendap yang besar sebelum masuk ke filter ini.
Waktu Wak tu pengendapan pengendap an air a ir baku bak u cukup lama lama sehi se hingga ngga proses pro ses filtras filtras i jug j ugaa berlang be rlangsun sung g lama. lama.
Memerlukan lahan yang cukup luas selain untuk filter itu sendiri juga lahan untuk bak peng pengendap. endap.
3) Presure Filtration (penyaringan (penyaringan bertekanan) bertek anan) Adalah proses penyaringan dengan tekanan dengan menggunakan air baku berupa air tanah. 4) Direct Direct filtration (peny (pe nyaring aring langsung) langsung) Adalah proses pro ses fil filtras tras i untuk untuk air baku dengan tingkat tingkat keker ke keruh uhan an tin t inggi ggi.. Keuntungan filter lambat antara lain :
Biaya konstruksi rendah.
Rancangan dan pengoperasian lebih sederhana.
Tida Tidak k diper diperlu luka kan n tambahan bahan b ahan kimia. kimia.
Variasi kual k ualitas itas air baku bak u tidak terlalu mengang menganggu. gu.
Tidak diperlukan banyak air untuk pencucian, pencucian tidak menggunakan backwash, backwash, hanya hanya dilakuka dilakukan n dibagian atas a tas media. ed ia.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Kerugian filter pasir lambat adalah besarnya kebutuhan lahan, yaitu sebagai akibat dari lambatnya kecepatan filtrasi. Secara umum, filter pasir lambat hampir sama dengan filter pasir pasir cepat. Fil Filter lambat ambat tersusu tersusun n oleh oleh bak filter, media edia pasir, pasir, dan sistem sistem underdrain (lihat gambar VII.4). pembedaan filter pasir cepat dan filter pasir lambat dapat dilihat pada tabel VII.1. VII.1.
Gambar Gambar VII.4. Skem Ske ma Fil Filter Pasir Lambat Lambat
VII.2. Mekanisme Flitrasi
Mekanisme filtrasi yang paling penting, antara lain : 1. Mechanical Mechanical Straining Merupakan proses penyaringan zat padat agar dapat lolos melewati media pasir berpori yang biasanya terjadi terj adi di permu per mukaa kaan n media fil filter. ter. 2.
Sedimentasi Sedimentasi adalah proses pengendapan partikel tersuspensi yang lebih halus ukurannya
daripada lubang pori pada permukaan butiran. Apabila filtrasi berlangsung terus - menerus maka akan menyebab menyebabka kan n : a.
Berkurangnya Berk urangnya ukuran efektif pori p ori - pori. por i.
b.
Kecepa Ke cepatan tan turun turunny nyaa air bertambah. bertambah.
c.
Terjadinya penggerusan endapan
3.
Adsorbsi Merupakan proses yang paling penting dalam filtrasi karena dapat menghilangkan
partikel partikel koloi koloid d yang ang berasal dari bahan bahan organ organiik maupu aupun n non organ organiik yang ang tidak tidak terendapkan terendapkan.. Proses Prose s ini dapat dapa t terjadi secara sec ara alami alamiaa h dengan dengan menggunakan menggunakan pasir kuarsa. kuarsa.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Tabel VII.1. VII.1. Perba P erbandi nding ngaa n Filter Filter Lambat dan d an Filter Filter Cepat Cep at Karakteristik
Slow Sand Filter
Rapid Rapid Sand Filter
Kecepa Ke cepatan tan Filtrasi Filtrasi Ukuran Ukuran Bak Effectiv Eff ectivee Size (ES) pasir
2 – 5 – 5 m /m .har .harii Luas Luas (2000 m ) 0,35 mm
Gravitasi Bertekanan 120 120 – 360 360 m /m .har .harii Kecil Kecil (100 m ) 0,6 – 0,6 – 1,2 1,2 mm
Uniformity Coef . (UC)
2 – 2,5 – 2,5
1,5 – 1,5 – 1,7 1,7
Sampai 1 m
Sam Sa mpai pa i 3 m
Metoda Pencucian
Mengeruk lapisan paling atas dan mencucinya mencucinya atau ata u mengga engga nti dengan pasir baru bar u
Back Back wash dengan air atau ata u air dan udara, dalam beberapa hal menggunakan surface scour
Karakteristik
Slow Sand Filter
Head loss
Kebutuh Ke butuhan an air pencuci
Rapid Rapid Sand Filter Gravitasi
Bertekanan
0,2 0, 2 – 0,6 – 0,6 % dari filtrat tra t
3 – 6 6 % dari dar i filtrat filtrat
Penetrasi suspended solid solid ke ke dalam media
superficial
Dalam
Pretreatment dengan koagulasi
Tida Tidak k
Iya
Iya
Konstruksi Ko nstruksi tertutu tert utup p
Tida Tidak k
Optional Op tional
Iya
Visible Operation Biaya Investas Investasii
Iya
Iya
Tidak Tidak
Tinggi Tinggi
Tinggi Tinggi
Medium Me dium
Biaya Biaya Opera Op erasi si
Rendah
Ting Tinggi gi
Ting Tinggi gi
Penyisihan Penyisihan bakteri bakte ri
99,99 99,9 9 %
90 – 90 – 99 99 %
Tidak Tidak begitu Penting
Diper Diperlu luka kan n
Keterampilan operator operator
VII.3. Media Filter dan Distribusi Media
Bagian filter yang berperan penting dalam melakukan penyaringan adalah media filter. Media filter tersusun oleh pasir silica alami, anthrasit, atau pasir garnet. Media ini umumnya memiliki variasi dalam ukuran, bentuk dan komposisi kimia. Pemilihan media filter yang akan digunakan dilakukan dengan cara ayakan ( sieve ( sieve analysis analysis). Hasil ayakan suatu media filter digambarkan dalam kurva akumulasi distribusi (lihat gambar VII.5) untuk mencari ukuran efektif (effective (effective size) size) dan keseragaman media yang diinginkan (dinyatakan sebagai uniformity coefficient ). ). Eff ective size size (ES) atau ukuran efektif media filter adalah ukuran media filter bagian atas yang dianggap paling efektif dalam memisahkan kotoran yang besarnya 10% dari total kedalaman lapisan media filter atau 10% dari fraksi berat, ini sering dinyatakan sebagai d 10 (diameter persentil 10).
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Uniformity Coefficient (UC) atau koefisien keseragaman adalah angka keseragaman media filter yang dinyatakan dengan perbandingan antara ukuran diameter pada 60% fraksi berat terhadap terhadap ukuran kuran efekti efektiff atau dapat ditu ditullis : UC = d 60 /d10 x d60 adalah diemeter butiran pada persen persentil til 60.
Gambar VII.5. VII.5 . Lembar untuk untuk Penggambara Penggambara n Hasil Ha sil Anali Analiss is Ayakan Ayak an Pasir
Berdasarkan jenis dan jumlah media yang digunakan dalam penyaringa, media filter dikategorikan menjadi : 1.
Single Single media : satu jenis media seperti pasir silika, atau dolomit saja. Filter cepat tradisional biasanya menggunakan pasir kuarsa. Pada system ini penyaring SS terjadi
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM pada lapisan apisan pali paling atas sehi sehingga dian diang ggap kuran kurang g efekti efektiff karena karena serin sering dil dilakukan akukan pencu pencuci cian an.. 2. Dual media : misalnya digunakan pasir silika, dan anthrasit. Filter dual media sering digunakan filter dengan media pasir kuarsa di lapisan bawah dan anthrasit pada lapisan atas. Keuntungan dual media :
K ecepat ece patan an fil filtras tras i lebih tinggi tinggi ( 10 - 15 m/jam).
Periode Pe riode pencucian pencucian lebih lama. lama.
Merupakan peningkatan filter single media (murah).
3. Multi Multi media : misalnya digunakan pasir silika, anthrasit dan garnet/ dolomit. Fungsi dari multi media adalah untuk memfungsikan seluruh lapisan filter agar berperan sebagai peny penyaring aring.. Susu Susun nan media edia berdasarkan berdasarkan ukuran kuran dibedakan dibedakan menjadi enjadi :
Seragam (uniform (uniform), ), ukuran butiran media filter filter relatif sama dalam satu bak. ba k.
Gradasi ( stratified stratified ), ), ukuran butiran media filter filter tidak sama dan tersusun ters usun berting b ertingkat kat..
Tercampur (mixed (mixed ), ), ukuran buti b utiran ran media filter filter tidak sama dan berca ber cam mpur. Kriteria ukuran media efektif dan keseragaman media untuk beberapa jenis dan jumlah
media filter dapat dilihat Tabel VII.3. Bila suatu stok pasir tidak memenuhi kriteria, maka harus dilakukan pemilihan ukuran hingga memenuhi kriteria tersebut. Perhitungan presentase pasir pasir yang ang dapat dig digunakan, akan, pasir pasir yang ang terlal terlalu u kecil kecil, pasir pasir yang ang terlal terlalu u besar dapat dih dihitun tung sebagai beriut ini :
Presentase Pres entase stok pasir yang yang dapat digun digunaka akan n : Pus e = 2 (Pst60 – P Pst10)……………………………… ………………………………...................VII.1 ...................VII.1
Presentas Pre sentasee pasir pa sir yang terlalu kecil k ecil : Pf = = Pst10 – 0,1 0,1 Puse = Pst10 – 0,2 0,2 (Pst60 – P Pst10 )…………………VII.2 …………………VII.2
Presentas Pre sentasee ukuran pasir yang terlalu besa b esarr : Pc = 100 – P Pf – P Pus e ……………………………………………VII.3
Keterangan :
Pst10 adalah ada lah presentas pre sentasee pasir p asir stok yang yang memenuhi memenuhi ES sesuai ses uai kriteria yang dim diminta.
Pst60 adalah presen adalah presentase tase pasir pasir stok yan yang g memenuhi emenuhi ES x US sesu sesuai ai kriteri kriteriaa yang ang dim diminta Setelah Se telah dilakuka dilakukan n pemiliha pemilihan n ukuran butiran pasir pa sir stok, sto k, maka pasir stok sto k dapat dap at
digunakan sebagai media filter yang memenuhi kriteria.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM VII.4. Alternatif Desain
Tabel VII.2 VII.2 Tipe Tipe Media Me dia dan Apli Aplikasinya kasin ya Filter Media Fine Sand
Tipe Tipe Filter Filter
Desain Kriteria Kriteria
Keun Ke untun tungan/K gan/Ker erugian ugian
Slow Sand Filter , tingkat 1. Desain Eff ective Size = Size = 0,25-0,35 fil filtrasi tras i 0,130,13 - 0,42 m/jam mudah U.C. : 2 – 2 – 3 3 Kedalam Ke dalaman an = 1 - 1,2 m Sg ≥ 2,63
dan
konstruksinya
2. Kualitas effluen effluen baik tanpa retreatment a. Memerlukan area filter bed yang besar b. Hany Hanya untuk tuk air air baku yang ang berkual berkualiitas baik baik c. Frekuensi pengurasan 20 - 30 hari
Rapid Rapid Sand Filter , Medium Medium 1. Proses filtrasinya dapat tingkat filtrasi 5 - 7,5 Eff ective Size = Size = 0,45-0,65 Sand diterima diterima secara sec ara luas luas m/jam 2. Range Range aplikasinya luas jika U.C. : 1,4 - 1,7 pretreatm pretreatmen entt tersedi tersediaa Kedalam Ke dalaman an = 0,6 - 0,75 m
Sg ≥ 2,63
a. Filter run-nya run-nya lebih rendah karena adany ada nyaa fil filtrasi tras i permukaan permukaan
b. Selal Selalu u memerl emerlu ukan peng pengolah olahan an koagu koagulasi dan memerlukan sistem pencucian
( Sumber Sumber : Kawamura, Kawamura, S. )
Pada kawamura sebenarnya terdapat 6 macam tipe madia, tetapi karena yang dapat dipakai pada perencanaan hanya 2 macam tipe, maka hanya 2 tipe itulah yang disebutkan seperti pada tabel VII.2. Karena
sebelumnya
telah
terdapat
pengolahan
pendahuluan
seperti
koagulasi,
flokulasi, dan sedimentasi, maka jenis filter yang lebih cocok dipakai adalah rapid sand filter . Hal ini berdasarkan pertimbangan lain bahwa luas area yang dibutuhkan untuk rapid sand filter tidak terlalu besar, dan kesempatan clogging lebih rendah daripada menggunakan slow sand filter .
VII.5. Dimensi Bak Filter
Luas permukaan bak filter tergantung pada jumlah bak, debit pengolahan, dan kecepatan filtrasi, jumlah bak ditentukan berdasarkan debit pengolahan dengan rumus pendekatan pendekatan : N = 1,2 Q 0,5 , dengan Q adalah debit pengolahan (mgd). Jumlah bak juga
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM ditentukan dengan batasan luas permukaan maksimum 100 m 2 per bak. Jumlah bak minimum adalah ada lah dua. Luas permuka permukaan an bak ba k dihitun dihitung g dengan rumus rumus : As =
............................................. .......................................... ................................V ...........VII.4 II.4 ..................................................................
Dengan Dengan Vo kecepatan kece patan fil filtras tra s i. Berdasarkan Berdasa rkan luas luas permukaan permukaan bak, ukuran ukuran bak (panjang dan lebar, ebar , atau diameter) diameter) dapat dapa t ditentukan. ditentukan. Ratio Ratio lebat terhadap te rhadap panjang berkisar b erkisar sekitar 1 : 1 hing hingaa 2 : 2. Ting Tinggi gi bak filter filter ditentukan ditentuka n dari da ri tinggi tinggi total tota l bahan yang terdap ter dapat at di bak, bak , meliput eliputii underdrain, underdrain , media penyangga, penyangga, media filter filter dab ait diatas media ditambah ditambah dengan ting tinggi gi jagaan jagaan ( freeboard freeboard ). ). Ting Tinggi gi air diata diatass media media direncanakan direncanak an sekitar sek itar 90 sampai 120 12 0 cm.
VII.6. Hidrolika Filtrasi
Pada perinsipnya aliran pada media berbutir (filter pasir) dianggap sebagai aliran dalam pipa berjumlah banyak. Kehilangan tekanan dalam pipa akibat gesekan aliran mengi engik uti persam persa maan Darcy Dar cy - Weisbach beriku b erikutt :
hL = f ………………………………………………………..VII.5 Dengan : hL = Kehi Ke hillangan anga n tekanan akibat gesekan (m) (m) f
= Koef Koe fisien Kekasa Ke kasaran ran
L = Panjang Pa njang pipa (m) V = Kecepata Kec epatan n aliran aliran (m/s) (m/s) Dc = Diameter Diameter pipa (m) Bila persamaan Darcy - Weisbach diterapkan pada aliran di media berbutir, maka perlu perlu ada peny penyesuai esuaian an.. Ketebalan Ketebalan atau tin tinggi media edia sama sama dng dngan panjan panjang g pipa pipa dan diam diameter eter pori di antara antara buti butiran ran pasir pasir dian diang ggap identi dentik k deng dengan diam diameter eter pipa. pipa. Pada pipa, pipa, luas penam penampan pang g saluran adalah ¼ x π x Dc 2 . Jari - jari hidrolis (r) pada pipa adalah luas penampang dibagi dengan keliling keliling basah bas ah : r=
= ……………………………………………………..VII.6
Jari - jari hidrolis pada media berbutir dapat ditentukan dengan volume rongga dibagi dengan luas permukaan butiran (Ap) : r=
………………………………………………………………..VII.7
Volume rongga bergantung pada besarnya porositas media. Porositas media dinyatakan sebagai berikut :
dapat
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
……………....VII.8 = = Persa Pe rsamaan maan VII.8 ditulis ditulis kem ke mbali sebagai seb agai berikut ber ikut : Vv =
…………………………………………………..VII.9
Dengan substitusi, persamaan VII.7 menjadi : r=
…………………………………………………..VII.10a
Bila Bila Vp/Ap = (1/3 x π x d3 )/ (1/3 x π x d 2 ) = d/6, maka maka : r=
……………………………………………………VII.10b
Substitusi Substitusi persam persa maan VII.6 dan persam persa maan VII.10b VII.10 b diperoleh diperoleh :
……………………………………………….VII.11
Dc =
Kecepatan aliran pada pipa (v) identik dengan pendekatan laju aliran (flow rate, Va = debit/l deb it/luas uas permu per mukaa kaan n bak) dibagi dengan dengan porositasny poros itasnya, a, maka ak a : V=
……………………………………………………………..VII.12
Untuk jenis media yang tidak bulat digunakan faktor bentuk (kebulatan)
, sehingga
perlu perlu dikoreksi dikoreksi :
= ………..………………………………………………..VII.13 Dari rumus Darcy – Weisbach untuk f’ =3/4 x f, diperoleh persamaan Carman – Kozeny : hL = f’
= …………………………………………...VII.14
Nil Nilai f’ merupakan erupakan fungsi Nre : f’ = 150
+ 1,75…………………………………..…………VII.15
Bilangan Reynold, Nre merupakan fungsi diameter dan kecepatan aliran yang diturunkan dengan rumus : Nre =
= ..…………………………………….VI I.16 ..…………………………………….VII.16
Dimana :
= Berat jenis jenis v = Visko Viskositas sitas dinami dinamiss
= Viskositas kinemat kinematis is Selain
persamaan
Carman
-
Kozeny
diatas,
terdapat
ersamaan
empiris
untuk
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM hL = 1,067
……..……………………………………….VII.17
CD adalah koefisien drag yang besarnya tergantung bilangan Reynold (persamaan VII.16) VII.1 6) nilai nilai C D dihitung sebagai berikut :
Untuk Untuk Nre = 1
Untuk Untuk 1 < Nre < 104
Untuk Untuk Nre > 10 4
Dc = ……………………………VII.18c Dc = + √ + 0,34……………..VII.18b ……………..VII.18b Dc = 0,4…………………………… ……………………………..VII.10c ..VII.10c
Persamaan VII.14 dengan persamaan VII.17 digunakan untuk menghitung kehilangan tekanan akibat aliran pada media berbutir yang seragam. Untuk media terstratifikasi dengan porositas porositas tidak tidak sama, sama, maka setiap setiap lapisan apisan media edia dih dihitun tung tersendi tersendiri ri sebagai sebagai media edia seragam seragam.. Demikian juga untuk jumlah media lebih dari satu macam media. Untuk media tidak seragam tetapi porositas poro sitas seragam, seragam, maka persamaan tersebut ters ebut berubah berubah menjadi menjadi : Persamaan Carman - Kozeny : hL =
∑ ……………………………………………VII.19
Persamaan Rose : hL = 1,067
∑ ……………………………………..…..VII.20
Dengan x adalah fraksi berat butiran media dengan ukuran d i dan L adalah tebal media total. Besarnya kehilangan tekanan pada media filter dapat ditentukan dengan menggunakan percobaan piez piezom ometri etrik k
dalam dalam skala skala
laboratori aboratoriu um seperti seperti gambar ambar VII.6a VII.6a
dan VII.6b VII.6b
memperlihatkan rangkaian alat yang digunakan untuk mengukur tingginya tekanan air ( head ) pada piez piezom ometer eter selam selamaa percobaan filtrasi trasi berlan berlang gsun sung. Makin Makin kebawah kebawah lokasi titi titik k sampl sampliing, maka head makin menurun (karena kehilangan tekanan atau headloss headloss bertambah).selama proses filtrasi berlan berlang gsun sung, head di setiap piezometer dicatat seperti gambar VII.6b. Dengan bertambah bertambahn nya
waktu waktu
filtrasi, trasi,
head makin
menurun
(karena
terjadi
clogging
yang
menyebabkan headloss headloss meningkat), bahkan bisa mencapai head negative, artinya tinggi muka air di piezomete piezometerr berada ber ada dibawah dasar da sar media media filter. filter.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Gambar Gambar VII.6. Kehil Kehilangan anga n Tekanan pada pad a Filtrasi, Filtrasi, (a) Percobaan Percob aan Piezemetrik Piezemetrik (b) Profil Profil Kehi Ke hillangan anga n Tekanan selama selama Proses Prose s Filtras Filtrasii
Headloss Headloss pada proses filtrasi akan selalu meningkat sejalan dengan waktu operasional. Naikn Naikny ya headloss headloss ini dapat digunakan untuk menentukan filter run run atau siklus filter, yaitu periode periode waktu waktu operasi filtrasi dian diantara tara dua dua pencu pencuci cian an media. edia. Filter run run ditentukan dengan melakukan pencatatan kekeruhan pada efluen efluen filter dan headloss headloss yang terjadi selama filter beroperasi beroperasi.. Gambar Gambar VII.7 VII.7 memperl emperliihatkan hubun bungan antara antara headloss headloss dan kekeruhan dengan waktu. Dengan mengacu pada besarnya kekeruhan maksimum pada efluen, waktu backwash dapat ditentuukan. Waktu backwash backwash juga dapat ditentukan dengan memberi batasan pada nilai headloss maksimum. headloss maksimum.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Gambar Gambar VII.7. Hubun Hubungan gan antara Headloss dan Kekeruhan Ke keruhan deng de ngan an Waktu Wak tu Operasi Op erasi Filter
VII.7. Hidrolika Pencucian (B ackwash ckwash)
Filter pasir cepat, setelah digunakan dalam kurun waktu tertentu akan mengalami peny penyumbatan akibat akibat tertah tertahan ann nya partikel partikel halu alus dan koloi koloid d oleh oleh media edia filter. Tersu Tersum mbatny batnya media fil filter ter ditanda oleh o leh : 1.
Penu Pe nurun runan an kapasitas kap asitas produksi pro duksi (untuk (untuk filter constant head ). ).
2.
Peningkatan kehilangan energi (headloss (headloss)) yang diikuti oleh kenaikan muka air di atas media filter (untuk filter constant rate). rate ).
3.
Penurunan kualiatas air produksi. Jika keadaan ini tercapai, seperti ditunjukkan oleh adanya head yang negatif pada
gambar VII.6b, maka filter harus dicuci. Teknik pencucian filter cepat dapat dilakukan dengan menggunakan aliran balik (backwashing (backwashing ), ), dengan kecepatan tertentu agar media filter terfluidasi dan terjadi tumbukan antar media. Tumbukan antar media menyebabkan lepasnya kotoran yang menempel pada media, selanjutnya kotoran yang telah terkelupas akan terbawa bersama bersama deng dengan ali aliran air. air. Untu Untuk k meni eningkatkan kin kinerja backwashing, backwashing, sering didahului dengan pencucian di permukaan ( surface washing ) dan atau memberikan tekanan udara dari bawah denga dengan n blower blower (air ( air washing ) Tujuan pencucian filter adalah melepaskan kotoran yang menempel pada media filter dengan aliran diatas (upflow (upflow)) hingga media terekespansi. Umumnya tinggi ekspansi sebesar 15% sampai 35% (Droste , 1997). Lama pencucian sekitar 3 hingga 15 menit. Ada beberapa sistem pencucian filter, yaitu :
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Menggunakan menara air. Interfilter. Pompa backwash. Untuk menghitung head pompa pompa pencucian atau tinggi menara, makan harus dihitung
headloss melalui media, dasar filter (underdrain (underdrain), ), dan sistem perpipaan pada saat awal backwash. backwash. Saat awal backwash, backwash, tekanan air backwash backwash harus mampu memecahkan media yang kemungkinan memadat akibat adanya kotoran yang melekat pada permukaan media. Tekanan air backwash juga harus mampu mengangka mengangka t pasir pas ir hing hingga ga ketin ket inggia ggian n tertentu tert entu (terfl (te rfluidas uidasi). i). Pada saat terfluidasi, massa butiran pasir tidak berubah. Massa butiran oasir saat operasi filtrasi sama dengan massa pasir saat terfluidasi. Hal ini dapat dituliskn dengan persamaan persamaan beriku berikutt :
( ) ( ).......................................... ............................................................V ..................VII.21 II.21 L dan Le masing-masing adalah tinggi media mula-mula saat filtrasi dan tinggi media terekspansi. Ε dan ε e adalah porositas saat filtrasi dan saat terekspansi. A merupakan luas permu permukaan bak filter dan ρρ adalah jenis butiran media. Tinggi media terekspansi pada saat backwash dapat dap at dituliska dituliska n :
() ............................................. ( ...................................................................... .............................................. .......................... ..... VII.22 VII.22 ) Porositas media terekspansi (εe) bergantung b ergantung pada kecepatan backwash backwash dan kecepatan peng pengendapan endapan partikel partikel :
( ) ............................................ ..................................................................... .............................................. .......................... ..... VII.23 VII.23 Dimana : VB = kecepatan backwash VS = kecepatan kece patan pengendapa pengendapan n partikel Besarnya
kecepatan
backwash backwash minimum ditentukan dengan persamaan (VII.23)
dengan ketentuan Vs adalah kecepatan pengendapan partikel terbesar :
............................................ ..................................................................... .............................................. .......................... ..... VII.24 VII.24 Kom Ko mbinasi binasi persam persa maan (VII.22) dan (VII.23) diperoleh persamaan per samaan
(() ........................................... ................................................................... ....................................... ............... VII.25 VII.25 ⁄ )
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM nder dr ai n VII.8. Sistem U nde
Sistem underdrain adalah sistem pengaliran air dibawah media filter setelah air melewati proses prose s penyaringan. penyaringan. Persyaratan Persyarata n sistem sistem underdrain adalah : a.
Dapat Dapa t mendukung endukung media diatasnya.
b.
Distribusi Distribusi merata pada saat pencucian. pencucian. Kriteria untuk sistem underdrain underdrain adalah sebagai berikut :
1.
Dasar filter dapat terdiri dari sistem perpipaan yang tersusun dari lateral dan manifold , dimana air diterima melalui lubang orifice yang diletakk diletakkan an pada pad a pipa lateral .
2.
Kecepatan pencucian ± 36 m/jam (600 l/m². menit), dengan tinggi ekspansi sebesar 15 cm sehing sehingaa headloss = 25 cm.
3. Manifold dan lateral ditunjukan agar distribusi merata, headloss headloss 1-3 m dengan sistem manifold – manifold – literal literal : : a.
Perbandingan luas orifice/f orifice/fiilter = 0,0015 - 0,005.
b.
Perbandingan luas lateral/orifice = 2 - 4.
c.
Perbandingan luas manifold/lateral = = 1,5 - 3.
d.
Diameter orifice = orifice = 0,6 - 2 cm.
e.
Jarak antara orifice = orifice = 7,5 - 30 cm.
f.
Jarak antara lateral = = orifice. orifice. Gambar VII.8 sampai VII.11 dibawah ini adalah bentuk sistem underdrain underdrain dengan
model orifife-lateran-manifold orifife-lateran-manifold dan dan bentuk sistem s istem underdrain underd rain lainnya. lainnya.
Gambar VII.8 Sistem Underdrain Underdrain dengan Model Manifold Pipe
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Gambar VII.9 Sistem Underdrain dengan Model Perforated Plate
Gambar VII.10 Sistem Underdrain Underdrain dengan Model Nozzle dan Nozzle dan Strainer
Gambar VII.11 Sistem Underdrain dengan Model Block Block Filter
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM VII.9. Kriteria Perencanaan
Tabel VII.3. Tabel Kriteria Kriteria Perencanaan Pere ncanaan Dual Dual Media Filter Filter Jenis Saringan Sarin Sa ringan gan dgn Pencucian Antar Saringan Minimum Minimum 5 bak 11-Jun
Saringan Bertekanan
Tanpa/dengan Tanpa/d engan blower & & atau surface wash
Tanpa/dengan blower & & atau surface wash
Tanpa/dengan blower & & atau surface wash
Kecepa Ke cepatan tan (m/jam (m/jam))
36 – 36 – 50 50
36 – 36 – 50 50
72 – 72 – 198 198
Lama Pencuci Pe ncucian an (menit) (menit) Periode antara dua pencu pencuci cian an (jam)
10 – 10 – 15 15
10 – 10 – 15 15
-
15 – 15 – 24 24
18 – 18 – 24 24
-
Ekspansi (%)
30 – 30 – 50 50
30 – 30 – 50 50
30 – 30 – 50 50
300 – 300 – 700 700 600 – 600 – 700 700 300 – 300 – 600 600 0,3 – 0,3 – 0,7 0,7 1,2 – 1,2 – 1,4 1,4
300 – 300 – 700 700 600 – 600 – 700 700 300 – 300 – 600 600 0,3 – 0,3 – 0,7 0,7 1,2 – 1,2 – 1,4 1,4
300 – 300 – 700 700 600 – 600 – 700 700 300 – 300 – 600 600 1,2 – 1,2 – 1,4 1,4
2,5 – 2,5 – 2,65 2,65 0,4 >95 %
2,5 – 2,5 – 2,65 2,65 0,4 >95 %
2,5 – 2,5 – 2,65 2,65 0,4 >95 %
80 – 80 – 100 100 5-Feb 80 – 80 – 100 100 5 – 10 10 80 – 80 – 100 100 10 – 10 – 15 15
80 – 80 – 100 100 5-Feb 80 – 80 – 100 100 5 – 10 10 80 – 80 – 100 100 10 – 10 – 15 15
-
80 – 80 – 150 150 15 – 15 – 30 30
80 – 80 – 150 150 15 – 15 – 30 30
-
Unit Jumlah Jumlah Bak Sarin Sa ringan gan Kecepatan Penyaringan (m/jam) Pencucian : Sistem Pencucian
Media Pasir : Tebal (mm)
Single media Single media Media Ganda Ukuran efektif,ES (mm) Koefisien keseragaman,UC 3 Berat Bera t Jenis (kg/dm (kg/dm ) Porositas
Kadar SiO SiO2
Sarin Sa ringan gan Biasa Biasa ( Gravitasi Gravitas i ) N = 12 Q
,
*)
Dec-33
Filter Filter dasar dasa r saringan saringan 1) Lapisan penyangga penyangga dari dar i atas ke bawah
Kedalaman (mm)
Ukuran butir (mm) Kedalaman (mm) Ukuran butir (mm)
Kedalaman (mm) Ukuran butir (mm) Kedalaman (mm) Ukuran butir (mm)
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 2) Filter Filter Nozel No zel Lebar Slot Nozel (mm) Prosentase Prose ntase luas luas slot slot
< 0,5
< 0,5
< 0,5
>4 %
>4 %
>4 %
nozel terhadap terha dap luas luas filter (%)
Catata Ca tatan n : * ) untuk untuk saringan saringan dengan jeni je niss kece ke cepat patan an menurun. menurun. ** ) untuk untuk sarin sar ingan gan dengan jenis jenis kecep kec epata atan n konstan, konsta n, harus dilengkap dilengkapii dengan peng pengatur atur ali aliran otomati otomatis. s. (Sumber (Sumber : SNI 6774 – 6774 – 2008) 2008) Tabel VII.4 Desain Kritria Underdrain Kriteria
Nilai
Minimum diameter underdrain
20 cm
Diameter Lubang ( perforations) perforations) Jarak Jar ak lubang lubang sepa s epanjang njang lateral Ratio total luas lubang terhadap total luas penam penampan pang g pipa pipa lateral
6 – 12 12 mm 7,5 7, 5 cm untuk untuk diameter d iameter luba lubang ng 6 mm 20 cm untuk untuk diameter d iameter luba lubang ng 12 mm 0,25 0, 25 untuk untuk diam d iamete eterr lubang lubang 6 mm 0,5 0, 5 untuk untuk diameter lubang lubang 12 mm
Ratio total luas lubang terhadap luas bak
0,003
Ratio Panjang terhadap diameter lateral
60 : 01 : 00
Jarak antar pipa lateral maksimum
30 cm
Luas penam pe nampa pang ng pipa manifold Kecepatan Aliran di outlet
1,5 sampai 2,0 total luas luas lateral 1,0 – 1,0 – 1,8 1,8 m/detik
VII.10. Perencanaan
Direncanakan : Desain filter direncanakan sebagai berikut : 1.
Menggunakan rapid sand sand filter. f ilter.
2.
Menggunak Menggunakaa n dual media yaitu yaitu pasir p asir dan antrasit. antras it.
3.
Opera Op erasi si filter filter adalah a dalah konstan. konsta n.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 4.
Opera Op erasi si pencucian dengan d engan backwash. backwash.
5.
Media filter stratified stratif ied .
6.
Penyediaan tekanan untuk pencucian melalui pompa backwash.
7.
Sistem underdrain dengan perpipaan manifold , lateral , dan orifice. orifice.
1)
BAK FILTER
Direncanakan :
Debit air yang dig d igun unaka akan n (Q) (Q ) = 0,171 0,17 1 m3 /s
Kece Ke cepata patan n filtras filtrasii (Vf) ( Vf) = 4 m/jam
Freeboard
2)
= 0,3 m
KEHILANGAN TEKANAN MEDIA FILTER saat CLOGGING
Direncanakan :
Clogging terjadi saat porositas (f) = f saat bersih x (0,6 – 0,8), pada perencanaan ini dipakai nilai 0,8
3) KEBUTUHAN BACKWASHING BACKWASHING Direncanakan :
V backwash back wash
: 0,004 0,00 4 m/dt
Dimens Dimensii bak
: panjang = 8 m ; lebar = 4 m
Periode Pe riode pencucian
: 1 hari sekali sek ali,, setiap 24 jam
a. Saluran Saluran Pembawa Wash Wa sh Water (Gull (Gullet) Direncanakan :
Saluran Saluran pembawa wash water water
Q gul gulllert = q backwash back wash = 0,128 m3 /s
Waktu detensi d etensi(td) (td) = 1 menit enit = 60 detik
Panjang Pa njang gull gullet et = lebar bak = 4 m
Kedalaam Ke dalaam = 1,5 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 4) SISTEM UNDERDRAIN Direncanakan :
Menggunakan performance pipe, terd iri dari d ari : pipe, terdiri -
Pipa Lateral Pipa Lateral
-
Pipa Mani Pipa Manifold fold
-
Orifice (luba (lubang ng pada pad a pipa lateral )
5) PERENCANAAN INLET a.
Saluran Pembawa Merupakan Merupa kan salu sa luran ran pembawa dari dar i bak sedim sed imenta entass i menuju filter filter
Direncanakan :
Salu Sa luran ran berjum ber jumlah lah 1 buah
Q saluran saluran = 0,171 m3 /dt
Salu Sa luran ran berbentuk ber bentuk segi empat e mpat deng de ngan an penampang = B : H = 2 : 1
Panjang Pa njang (L) saluran saluran = 2 m
Vrencana = 0,6 m/dt m/dt b.
Saluran Pembagi Merupakan Merupa kan saluran pembagi ke masing - masing masing bak filter filter
Direncanakan :
Salu Sa luran ran berjum ber jumlah lah 1 buah
Q saluran saluran = 0,171 m3 /dt
Salu Sa luran ran berbentuk ber bentuk segi empat e mpat deng de ngan an penampang = B : H = 2 : 1
Panjang Pa njang (L) ( L) saluran saluran = (4 x lebar bak) b ak) + (3 x tebal teb al din d indin ding) g) = (4 x 4 m) m) + (3 x 0,2 0 ,2 m) m) = 16,6 1 6,6 m
Vrencana = 0,6 m/dt m/dt
VII.11. Perhitungan
Dalam perhitungan ini, dilakukan uji laboratorium, yaitu : 1.
Analisa Analisa ayakan ayaka n media filter filter Dari analisa ini didapat gradasi dari media filter yang digunakan (pasir, antrasit, dan kerikil).
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 2.
Analisa pilot plan Yaitu analisa tentang proses filtrasi untuk menentukan : a.
Kebutuhan air untuk filtrasi.
b.
Waktu pencucian.
c.
Efisiensi filter.
d.
Kecepatan filtrasi.
1) MEDIA Dari analisa analisa laboratorium, labora torium, diperoleh dipero leh data fisi fisik k dari dar i media yang dipakai dipaka i : a.
b.
c.
Antrasit -
Ss
= 1,5 gr/cm3
-
ψ (shape faktor)
= 0,7
-
Porosi Poros itas (f)
= 0,48
Pasir -
Ss
= 2,65 gr/cm gr/cm3
-
ψ (shape faktor)
= 0,83
-
Porosi Poros itas (f)
= 0,4
Kerikil -
Ss
= 2,65 gr/cm gr/cm3
-
ψ (shape faktor)
= 0,98
-
Porosi Poros itas (f)
= 0,38
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM A. Pasir Dilakuka Dilakuka n anali a nalisa sa ayakan ayaka n dengan hasil sebagai seba gai berikut be rikut : Tabel Tabe l VII.5. VII.5 . Anali Analisa sa Ayakan Media Med ia Pasir Pa sir No. Ayakan
D. Media
% Media Tertahan Ter tahan
(x0,01 cm)
% Kumulatif umulatif
% Ku Kumulat mulatif if
Media Tertahan
Media Lolos
6
35,8
0
0
100
8
24,5
2,8
2,8
97,2
12
17,1
3,6
6,4
93,6
16
11,6
18,8
25,2
74,8
20
8,3
16,2
41,4
58,6
30
5,9
21,2
62,6
37,4
40
4,5
16,4
79
21
50
2,5
11,4
90,4
9,6
70
2,1
5,6
96
4
100
1,45
3,2
99,2
0,8
140
1,1
0,6
99,8
0,2
Sumber Sumber : Hasil Analisa Analisa Laborato Labo ratorium rium Hasil analisa ini kemudian diplotkan pada grafik probability (Fair, Geyer dan Okun, 1981) dengan diameter butiran pada sumbu horizontal (skala log) dan prosentase butiran pasir yang lolos ayakan diplotkan pada sumbu vertikal.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Gambar Gambar VII.12. Grafik Grafik Probabil Proba bility ity Media Ayakan Ayakan Dari grafik grafik tersebut, ters ebut, didap didapatk atkan an : 1.
ES (Ukuran Efektif) D10 (diameter dimana 10% dari total berat pasir terdiri dari butiran dengan diameter sama
dan lebih kecil dari diameter tersebut), D10 = 2,65 x 10 -2 cm. 2.
D60 Merupakan diameter dimana 60% dari total berat pasir terdiri dari butiran yang
berdiam berdiameter eter sama sama atau lebi lebih h kecil kecil dari diam diameter eter tersebu tersebut, D60 = 8,7 x 10 -2 cm. 3.
UC (Uniform (Uniform Coefficient ) Yaitu angka keseragaman media yang dinyatakan dengan perbandingan antara ukuran
diameter diameter pada 60% fraksi berat terhadap ukuran efektif efektif diameter. diameter. UC =
D60 D10
8,7.102 cm 2,65.10 2 cm
3,28 (Tidak OK!)
karena besaran UC terlalu besar untuk ukuran dual media bagi pasir pada rapid sand filter ). ). Karena Ka rena UC tidak memenuhi memenuhi kriteria, maka direncanaka direnca nakan n pasir pas ir filter filter sebagai seb agai berikut :
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 4.
Pasir Filter Direncanakan pasir dengan UC = 1,5 (karena diperkirakan ukuran ini memenuhi ukuran
pasir pasir dalam dalam sistem sistem dual dual media) edia) UC =
D60 D10
ES = D10 = 5 x 10-2 cm sehi se hingga ngga : D60 = UC x ES = 1,5 x 5.10 -2 cm = 7,5.10 -2 cm 5.
Prosentase Pasir Filter Nil Nilai D10 dan D60 dari pasir yang direncanakan tersebut, diplotkan pada grafik dan
hubungan secara garis lurus. Grafik tersebut adalah grafik pasir yang diinginkan. Kemudian ditarik garis vertikal dari ukuran D10 dan D60 pasir filter yang diinginkan pada grafik stok pasir, pasir, sehi sehingga gga didapatkan didapatkan : D10 = 26% ( prosentase prose ntase pasir deng de ngan an diameter diameter < 5.10 -2 cm) D60 = 52% (prosentase (prose ntase pasir dengan diameter diameter < 7,5.10 7,5. 10 -2 cm) -
Prosentase pasir yang digunakan Pusable = 2.(% D60 - % D10 ) Pusable = 2.(52% - 26%) = 2.(26%) = 52%
-
Prosentase pasir halus Ptoo fine = (% D10 ) – ) – ( ( 0,1 P usable) Ptoo fine = (26 %) – %) – ( ( 0,1 . 52%) = 20,8%
-
Prosentase pasir kasar Ptoo coarse coarse = Pusable + Ptoo fine = 52 % + 20,8 % = 72,8 % Dari grafik pasir yang ada, dicari diameter pasir dengan prosentase P too
fine dan
P too
coarse
yang didapat didapa t dari dar i perhi per hitunga tunga n, sehingg sehinggaa diperoleh dipero leh : Ptoo fine
= 20,8 %
Ptoo coarse coarse = 72,8 %
→ Ø pasir = 4,5.10 -2 cm → Ø pasir = 11,6.10 -2 cm
Maka Mak a pasir pas ir yang yang digun digunaka akan n untuk untuk filter filter adalah ada lah : 4,5.1 4,5 .10 0 -2 cm < Ø pasir < 11,6.10 -2 cm Kemudian dilakukan perhitungan Ø pasir yang memenuhi persyaratan dengan fraksi berat masin
asing diam d iamete ete
Berikut ini tabel
jelask
distribusi
edia pasir pa sir
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Tabel VII.6 Fraksi Pasir yang Digunakan -2
Diameter (10 cm)
% Be rat rat
4,5
21
5,9
% Fraks Fraksii Terh Te rhad adap ap Stock
% Fraksi Terhadap Media Filter
16,4
30,7
21,2
39,6
15,9
29,7
53,5
100
37,4
8,3
58,6
11,6
74,5 Jumlah
Sumber : Hasil Perhitu P erhitunga ngan n Keterangan Tabel : -
Kolom Ko lom 2 = dari grafik grafik probab pro babil ility ity (kumulatif weight ). ).
-
Kolom Ko lom 3 = selisih selisih antara % berat ber at d2 dan d 1.
-
Kolom 4 = 2 x ( % berat d 2 - % berat d1 ).
B. Antrasit Media pasir direncanakan menggunakan dual media yaitu pasir dan antrasit, maka 29% media pasir diganti dengan media antrasit pada bagian atas, dan dengan diameter pasir yang diganti diganti adalah ada lah 4,5 x 10 -2 cm sampai dengan 5,9 x 10 -2 cm.
Diamete Diameterr Media Med ia Antrasit Peng Pe ngganti ganti 1/ 2
d a d p
p a
p 1 1 a
Dimana : ψ p = shape pasir (0,8) ψa = shape antrasit antrasit (0,7) ρ p = densitas densitas pasir (2,65) ρa = densitas antrasit (1,5) Antrasit ini digunakan agar tujuan dari kedalaman filter media untuk meremoval suspended sol so lid dapat da pat tercapai. tercap ai. Dengan Dengan menggunaka enggunakan n persam persa maan beri ber ikut : -
Untuk diameter pasir (d p ) = 4,5 x 10 -2 cm 1/ 2
d a
4,5.10
2
0,8 2,65 1
0,7 1,5 1
= 9,34 x 10 -2 cm
0,000934 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM -
Untuk diameter pasir (da) = 5,9.10 -2 cm 1/ 2
d a
0,8 2,65 1
5,9.10
0,7 1,5 1
2
= 12,25 x 10-2 cm = 0,001225 0,00 1225 m
Selanju Se lanjutny tnyaa dapat da pat diketahui diketa hui distribusi distribus i fraksi frak si media media yang digun digunaka aka n melalui tabel tab el berikut ber ikut : Tabel VII.7. VII.7. Distribu Distribuss i Media Antrasit Antrasit dan Pasir Diameter Tebal % Fraks Fraks i Ge ometric ometric M e an Siz Sizee
Media
-2
(10 cm) (cm)
9,34 ANTRASIT
12,25
Jumlah
(Pi)
di (10 cm)
100 100
10,69
11,6 Jumlah
39,6
87,34 57,1
7
116,5
42,9
9,81
44,5
29,7 69,3
161 161
Sumber Sumber : Hasil Perhitu P erhitunga ngan n
Pi =
Geometric Geomet ric Mean Size Size = diameter diameter rata- rata (di) di = (Ø terkeci terkec il x Ø terbesar) terbes ar)1/2 C. Media Med ia Peny Pe nyangg anggaa (keriki (ke rikil) l) Media Med ia ini ini terdiri dari dar i keriki ker ikill dengan d engan karak kar akteristik teristik sebagai seb agai berikut : Tabel VII.8. VII.8 . Distribus Distribusii Media Med ia Keriki Ke rikill Diameter Tebal % Fraks Fraks i -2 (10 cm) (cm) (Pi)
Ge ometric ometric Me M e an -2 Size Size di (10 cm)
Pi/di
2
64 25
12,5
90,16
0,37
34
17
155,34
0,14
41
20,5
222,26
0,08
100 100
50
127 127 190 190 260 260 Jumlah
2
87,34
30,7
8,3 8,3
Pi/di
30,7
5,9 5,9 PASIR
-2
Sumber Sumber : Hasil Perhitu P erhitunga ngan n
0,59
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan, dapat ditampilkan susunan media filter dan tebal teb al masingmasing-m ma s ing lapisan : 1.
Media antrasit antrasit
= 30,7 cm
2.
Media pasir
= 69,3 cm
3.
Media Keri Ke rikil kil
= 100 cm
Gambar skets s ketsaa filter filter media dapat dap at dilih dilihat at berikut ber ikut ini ini :
Antrasit Antrasit
30,7 cm
Pasir
69,3 cm
Keriki Ke rikill
100 cm
Gambar VII.13. Media Filter
2) BAK FILTER
Jumlah Jumlah Bak Filter (n) n = 12 (Q) 0,5 n = 12 (0,171) 0,5 = 4,96 ≈ 5 buah 5 buah
Debit tiap bak ba k filter filter Q bak =
= 0,034 m3/s =
Luas perm per mukaan filter filter (A) A=
= 2 = 31 m
Perba Pe rbandin ndingan gan p : l = 1 : 2 A
=pxl
31 m2
= 2l2
31/2
= l2
m
= 4 m, maka p = 2 x lebar = 8 m
Jadi Jad i dimensi dimensi bak filter filter adalah ada lah : - Panjang bak (p)
=8m
- Lebar bak (l) (l)
=4m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
3)
Cek Ce k Luas (Af)
Cek Ce k pada saat satu Bak dicuci dicuci (backwash) backwash)
= p x l = 4 m x 8 m = 32 m
Total Bak
= 5 – 1 1 = 4 buah
Q tiap tiap Bak
= 0,034 m3 /s
Vf
=
= 3,82 m/jam (OK!) (OK !)
PENGOPERASIAN FILTER CONSTANT RATE Waktu operasi filter 2 – 7 memberikan konsekuensi bahwa filter harus dicuci 1 hari
sekali. Pada constant rate, kece patan fil filtras tr asii tiap tiap fil filter adalah sama. rate, kecepatan Pencucian filter dapat dilakukan bergantian pada jam tertentu dalam 1 hari, maka interval pencu pencuci cian an dalam dalam satu hari dil dilakukan akukan deng dengan frekuen rekuensi si waktu waktu yang ang sama. sama. Untu Untuk k setiap setiap filter, pencu pencuci cian an filter dil dilakukan akukan deng dengan waktu waktu pencu pencuci cian an selam selamaa 5 meni enit. Selam Selamaa pencu pencuci cian an (backwashing ), ), terjadi debit dan rate filtras filtras i yang paling paling tinggi. tinggi.
4)
HIDROLIKA FILTER CONSTANT RATE
Kehi Ke hilangan langan Tekanan Teka nan Media Filter Filter saat sa at bersih ber sih Headloss Head loss pada pa da media fil filter ter : Hf L
K
g
Vf
(1 f ) 2 f 3
2
6 Pi 2 di
Dimana :
L
= tebal teb al media
f
= porosi poros itas (Antrasit (Antrasit = 0,48 ; Pasir = 0,4 ; Keri Ke rikil kil = 0,38) 0,38 )
ψ
= shape faktor (Antrasit (Antrasit = 0,7 ; Pasir = 0,83; 0,83 ; Keri Ke rikil kil = 0,98) 0,98 )
υ
= viskositas viskositas kinematis kinematis = 0,8004.1 0,80 04.10 0 -2 cm2 /dt
Vf
= saat semua semua bak beroperasi berop erasi = 4 m/jam = 0,11 cm/dt
Vf
= saat satu bak tidak tidak beropera be roperasi si = 3,82 m/jam = 0,106 0,10 6 cm/dt
K
= konstanta konstanta = 5
Pada saat semua semua bak beroperasi -
Media antrasit (Hfa) Hf L
K
Hfa 30 7
5
g
Vf
(1 f ) 2 f 3
0,8004.102 981
2
6 Pi 2 di
0,11
(1 0,48) 2 0 483
2
6 87,34 0 7
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
= 5 x 0,00000815 x 0,11 x 2,44 x 73,4 x 87,4
= 2,15 cm 0,0215 m
-
Media pasir (Hfp) Hfp 69,3
5
0,8004.102 981
0,11
(1 0,4) 2 0,43
2
6 161 0,83
= 5 x 0,00000815 x 0,11 x 5,62 x 52,2 x 161
= 14,67 cm 0,146 m
-
Media Med ia keriki ker ikill (Hfk) ( Hfk) Hfk 100
5
0,8004.10
2
0,11
981
(1 0,38)
2
3
0,38
2
6 0,59 0 , 98
= 5 x 0,00000815 x 0,11 x 7 x 37,4 x 0,59
= 0,0692 cm 0,000692 m
Jadi, Hf total pada media saat bersih untuk untuk semua semua bak beroperasi beroperas i : Hf total = Hfa + Hfp + Hfk Hf total = 2,15 cm + 14,67 cm + 0,0692 cm = 16,88 cm = 0,1688 m
Pada saat satu bak tidak beroperasi -
Media antrasit (Hfa) 2
Hfa 0,8004.10 2 (1 0,48) 2 6 5 0,106 87,34 30,7 981 0,483 0,7
= 5 x 0,00000815 x 0,106 x 2,44 x 73,4 x 87,4
= 2,07cm 0,0207 m
-
Media pasir (Hfp) Hfp 69,3
5
0,8004.10
2
981
0,106
(1 0,4) 0,4
2
3
2
6 161 0 , 83
= 5 x 0,00000815 x 0,106 x 5,62 x 52,2 x 161
= 14,13 cm 0,1413 m
-
Media Med ia keriki ker ikill (Hfk) ( Hfk) Hfk 100
0,8004.10
2
5
981
0,106
(1 0,38) 0,383
= 5 x 0,00000815 x 0,106 x 7 x 37,4 x 0,59
2
2
6 0,59 0 , 98
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
= 0,0667 cm 0,000667 m
Jadi, Hf total pada media media saat bersi bers ih untuk untuk 1 bak tidak tidak beroperasi: berop erasi: Hf total = Hfa + Hfp + Hfk Hf total = 2,07 cm + 14,13 cm + 0,0667 cm = 16,26 cm
5)
KEHILANGAN TEKANAN MEDIA FILTER saat CLOGGING Clogging terjadi saat porositas (f) = f saat bersih x (0,6 – 0,8). Pada perencanaan ini
dipakai dipaka i nilai nilai 0,8. 0,8 . Maka Mak a hasil perhitunga perhitungannya nnya adalah ada lah sebagai seb agai berikut : f
= porosi poros itas → Antrasit
= 0,48 x 0,8 = 0,384
Pasir
= 0,4 x 0,8 = 0,32
Keri Ke rikil kil
= 0,38 x 0,8 = 0,304 0,30 4
ψ
= shape faktor (Antrasit (Antrasit = 0,7 ; Pasir = 0,83; 0,83 ; Keri Ke rikil kil = 0,98) 0,98 )
Vf
= saat semua semua bak beroperasi berop erasi = 4 m/jam = 0,11 cm/dt cm/dt
Vf
= saat satu bak tidak tidak beroperasi beropera si = 3,82 m/jam = 0,106 0,10 6 cm/dt
Pada saat semua semua bak beroperasi -
Media antrasit (Hfa) Hfa 30,7
5
0,8004.10 2 981
0,11
(1 0,384) 2 0,3843
2
6 87,34 0,7
= 5 x 0,00000815 x 0,11 x 6,7 x 73,4 x 87,4
= 5,91 cm = 0,0591 m
-
Media pasir (Hfp) Hfp 69,3
5
0,8004.10 2 981
0,11
(1 0,32) 2 0,323
2
6 161 0,83
= 5 x 0,00000815 x 0,11 x 14,11 x 52,2 x 161
= 36,83 cm 0,368 m
-
Media Med ia keriki ker ikill (Hfk) ( Hfk) Hfk 50
5
0,8004.10 2 981
0,11
(1 0,304) 2 0,304 3
= 5 x 0,00000815 x 0,11 x 17,2 x 37,4 x 0,59
= 0,170 cm 0,00170 m
2
6 0,59 0,98
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Jadi, Hf total pada media saat clogging untu untuk k semua semua bak beroperasi beropera si : Hf total = Hfa + Hfp + Hfk Hf total = 5,91 cm + 36,83 cm + 0,170 cm = 42,91 cm
Pada saat satu bak tidak beroperasi -
Media antrasit (Hfa) 2
Hfa 0,8004.10 2 (1 0,384) 2 6 5 0,106 87,34 30,7 981 0 , 7 0,384 3
= 5 x 0,00000815 x 0,106 x 6,7 x 73,4 x 87,4
= 5,69 cm = 0,0569 m
-
Media pasir (Hfp) 2
Hfp 0,8004.10 2 (1 0,32) 2 6 5 0,106 161 69,3 981 0,32 3 0,83
= 5 x 0,00000815 x 0,106 x 14,11 x 52,2 x 161
= 35,49 cm = 0,354 m
-
Media Med ia keriki ker ikill (Hfk) ( Hfk) Hfk 50
5
0,8004.10 2 981
0,13
(1 0,304) 2 0,3043
2
6 0,59 0 , 98
= 5 x 0,00000815 x 0,106 x 17,2 x 37,4 x 0,59
= 0,163 cm = 0,00163 0, 00163 m
Jadi, Hf total pada media saat clogging untu untuk k 1 bak tidak tidak beroperasi berop erasi : Hf total = Hfa + Hfp + Hfk Hf total = 5,69 cm + 35,49 cm + 0,163 cm = 41,343 cm
6) SISTEM BACKWASH Backwash Backwash digunakan untuk pencucian filter saat terjadi clogging . Sistem backwash meliput eliputii perencanaan tentang tentang backwas b ackwash h baik itu kecepatan, kece patan, debit, dll dll. e.
Kontrol Intermixing Intermix ing Setelah backwash backwash ada kemungkinan terjadi pencampuran antara antrasit dan pasir. Untuk
itu harus dilakukan kontrol intermixing atau pencampuran dengan membandingkan kecepatan mengendap engendap (Vs) dari kedua media media tersebut. terseb ut.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Pencampuran Media Dengan prinsip, Vs antrasit Ø terbesar < Vs pasir Ø terkecil = tidak terjadi pencampuran
media. 4 g (Ss 1) d Vs 3 Cd
Cd
1/ 2
18,5
Nre0, 6
Nre
Vs
d
-
Media Antrasit Diketahui : ψ = 0,7 Ss = 1,4 Ø terbesar = 0,1225 cm (d) Nre Cd
0,7 Vs 0,1225 0,8004.10 2 18,5
(10,71Vs)
0, 6
= 10,71Vs
4,46
Vs0, 6 1/ 2
4 Vs 0 , 6 (1,4 1) 0,1225 = 3,79 Vs0,3 Vs 981 4,46 3 Vs0,7 = 3,79 Vs -
= 6,71 cm/dt cm/dt
Media Pasir Diketahui Diketahui : ψ = 0,83 Ss = 2,65 Ø terkecil = 0,059 cm (d) Nre
Cd
0,83 Vs 0,059 0,8004.10 18,5 (6,12Vs)0, 6
2
= 6,12Vs
6,24 Vs 0, 6
4 Vs0,6 Vs 981 (2,65 1) 0,059 6,24 3 Vs0,7 = 4,52 Vs
= 8,63 cm/dt cm/dt
1/ 2
= 4,52 Vs0,3
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Karena Vs antrasit Ø terbesar < Vs pasir Ø terkecil = 6,71 cm/dt < 8,63 cm/dt (OK!), tidak terjadi pencampuran.Dengan demikian, pasir akan mengendap terlebih dahulu, sehingga tidak tidak akan a kan terjadi pencampu p encampuran ran antara antrasit dan pasir saat backwash dilakukan. dilakukan.
Kehilangan Tekanan saat Ba saat Backw ckwash ash Kecepa Ke cepatan tan fi filtrasi tras i (Vf) (Vf) = 4m/jam 4m/jam = 0,11 cm/dt cm/dt
Kecepatan Backw Backwash ash Diketahui Diketahui : d terbesar terbes ar pasir = 11,6.10 11,6 .10 -2 cm 0,83 Vs 11,6.10
2
Nre
Cd
Vs
2
Vs 2
0,8004.10 18,5 (12,03Vs)
4 3
0, 6
981 981
2
= 12,03Vs
4,16 Vs
Vs
0, 6
0, 6
4,16
(2,65 1) 11,6.102
= 60,18 Vs 0,6
Vs1,4 = 60,18 Vs
= 18,67 cm/dt cm/dt
Syarat Syara t terjadin terja dinya ya eksp e kspansi ansi :
Vvp f Vs
0 , 22
atauVvp Vs f 4, 5
Dimana : Vvp = Vbw (V backwash), backwash), maka : Vbw > Vs x f 4,5 Vbw > 18,67 x 0,4 4,5 Vbw > 0,3 cm/dt, Karena syarat Vbw harus > 0,3 cm/dt, maka direncanakan Vbw = 0,4 cm/dt.
Ekspansi Media Filter Rumusan yang dipakai : -
Porositas Ekspansi
Vbw fe Vs
0 , 22
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM -
Prosentase Ekspansi H
-
Le Li Li
100 100%
Ting Tinggi gi Media Med ia Terekspa Terek spansi nsi Le
Li (1 f ) 1 fe Di
1 fe
Ekspansi Media Antrasit -
d terbesar
= 12,25.10 -2 cm
-
Vs
= 6,71 cm/dt
-
f
= 0,48
Kontrol terjadi Ekspansi :
Vbw w Vb Vs
0 , 22
0,4 6 , 71
0 , 22
fe f 0,53 0,48 (OK!) Tabel Tabe l VII.9. VII.9 . Distribus Distribusii Ekspansi Ekspa nsi Media Antrasit Diameter -2
Di
Li
Vs
-2
(10 cm) (10 cm) (cm) (cm/dt)
fe
Pi (%) Pi/(1-fe)
9,34 10,7
30,7
6,71
0,53
100 100
2,13
12,25 30,7
Sumber Sumber : Hasil Perhitu P erhitunga ngan n
Ting Tinggi gi Media Med ia tereksp tere kspansi ansi : Le = Li x (1 - f) x (Σ Pi/1-fe) Pi/1-fe) Le = 30,7 x (1 – (1 – 0,48) 0,48) x 2,13 = 34 cm
Prosentase Prose ntase Media Media Antrasit Antrasit terekspansi tereks pansi : H
34 30,7 30,7
100% 10,75% 100
2,13
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Ekspansi Media Pasir -
d terbesar
= 5,9.10 -2 – 8,3.10 8,3.10 -2 cm
-
f
= 0,4
-
Kecepa Ke cepatan tan Pengendapa Pengendapan n untuk untuk Diameter Diameter 8,3.10 8,3. 10 -2 cm : 0,83 Vs 8,3.10
2
Nre
2
0,8004.10 18,5
Cd
(8,61Vs)
0, 6
Vs
Vs 2
= 35,26 Vs 0,6
3
5,08 Vs
0, 6
0, 6
4
2
= 8,61Vs
981 981
Vs
5,08
(2,65 1) 8,3.10 2
Vs1,4 = 35,26 Vs
= 12,74 cm/dt cm/dt
Kontrol terjadi Ekspansi :
Vbw Vs
0 , 22
0,4 12,74
fe f 0 , 22
0,47 0,4 (OK!)
Tabel VII.10. Distribusi Distribusi Ekspansi Medi Med ia Pasir Diameter -2
Di
Li
Vs
-2
(10 cm) (10 cm) (cm) (cm/dt)
fe
Pi (%)
Pi/(1-fe)
5,9 5,9 6,99
39,6
12,74
0,47
57,1
1,08
9,81
29,7
18,67
0,42
42,9
0,74
8,3 8,3
11,6 69,3 Sumber : Hasil Perhitungan
Ting Tinggi gi Media Med ia tereksp tere kspansi ansi : Le = Li x (1 - f) x (Σ Pi/1-fe) Pi/1 -fe) Le = 69,3x (1 – (1 – 0,4) 0,4) x 1,82 = 75,68 cm
-
Prosentase media antrasit terekspansi : H
75,68 69,3 69 3
100% 9,21% 100
1,82
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
K ehilanga ehilangan n Tekanan Tek anan Media Med ia Filter Filter selam se lamaa Ekspa Eks pansi nsi -
Media Antrasit : Hf = Le (1 – (1 – f) f) x (Ss – (Ss – 1) 1) = 34 (1 – (1 – 0,48) 0,48) x (1,4 – (1,4 – 1 1 ) = 7,07 cm
-
Media Pasir Hf = Le (1 – (1 – f) f) x (Ss – (Ss – 1) 1) = 75,68 (1 – (1 – 0,4) 0,4) x (2,65 – (2,65 – 1 1 ) = 74,9 cm
Ekspansi Ekspa nsi Media Med ia Peny Pe nyangg anggaa (krikil) (krikil) Kerikil sebagai media penyangga tidak akan terekspansi, karena V backwash
yang digunakan adalah kecepatan untuk menaikkan pasir dengan diameter terbesar dan tidak berlaku ber laku untuk untuk keriki ker ikill yang diamete diameterr yang lebih besar bes ar dari da ri pasir. pas ir.
Kontrol Ko ntrol terjadiny terj adinyaa ekspa ek spansi nsi : Syarat : Vvp < Vs x f 4,5 Ø terkeci terkec il kerikil kerikil
= 64.10 64.1 0-2 cm
f
= 0,38
Ss
= 2,65 gr/cm gr/cm3
ψ
= 0,83
Nre
Vs d
Cd
Vs
2
Vs 2
18,5 0, 6
Nre
=
=
0,8004.10 2
18,5 (66,37Vs)0, 6
4
Vs0, 6
3
1,49
981
0,83 Vs 64.102
= 66,37 Vs
1,49 Vs0, 6
(2,65 1) 64.10 2 = 927,012
= 927,012 Vs 0,6
Vs1,4 = 927,012 Vs
= 131,63 cm/dt cm/dt
Maka,Vvp = 131,63 x (0,38) 4,5 = 1,69 cm/dt 0,4 cm/dt < 1,69 cm/dt (Vbw < Vvp), Karena Vbw < Vvp, maka pada media kerikil tidak terjadi ekspansi, dimana syarat ekspansi adalah Vvp < Vbw.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Headloss saat Backwash saat Backwash
Hf = 2 x Hf kerikil saat saa t bersih bers ih = 2 x 0,035 = 0,07 cm
Kehi Ke hillangan anga n Tekanan Total pada saat Backw Backwash ash Hf total = Hf antrasit total tota l +Hf pasir pa sir total tota l + Hf kerikil = 7,07 cm + 74,9 cm + 0,07 cm = 82,04 cm
7) KEBUTUHAN BACKWASHING BACKWASHING
Qbw = Vbw x A = 0,004 m/dt x (4 m x 8 m) m) = 0,128 m3 /dt
Volume Volume Air Backwash Backwa sh untuk untuk 1 Bak (t = 10 menit) menit) Vol = Qbw x td = 0,128 m3 /dt x 600 detik = 76,8 m3
Volum Volumee Total 5 bak = 76,8 m3 x 5 buah = 384 m3
Produksi Pro duksi 1 Filter Filter dalam 1 hari : Produksi = Q bak x 1 hari hari x 86400 dt/hr = 0,034 m3 /dt x 1 hari x 86400 dt/hr = 2937,6 293 7,6 m3
Prosentase Prose ntase Volum Volumee Air Air Backwash =
76,8 2937,6
100% 2,61%
Saluran Saluran Pembawa Wash Wa sh Water (Gull (Gullet)
Volume Gullet Vol = Qgul Qgullet x td = 0,128 0,12 8 m3 /dt x 60 detik = 7,68 m3
Luas Permukaan A=
= = 5,12 m2
Dimens Dimensi, i, jika p = 4 m A
=pxl
5,12 m2
=4xl
l
= 5,12/4 5,12 /4 = 1,28 m
jadi, jadi, dim dimensi ensi salu saluran gullet : Panjang + tebal dinding dinding
= 4 + (2 x 0,2) = 4,4 m
Lebar + tebal dinding dinding
= 1,28 + (2 x 0,2) = 1,68 m
Kealam Ke alaman an + freeboard
= 1,5 + 0,5 = 2 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 8) SISTEM UNDERDRAIN Jika pada pad a saat saa t filtras filtrasii dengan kondi ko ndisi si satu s atu bak dicuci : Q=
0,171 4
0,0427 m3 / dt
a. Orifice Direncanakan :
Diameter Diameter orifi orifice = 1,5 cm = 0,015 0,01 5 m
Jarak antar ori o rifi fice ce (SL) = 37,6 cm
A orifice orifice : A media cover c over = 1,5.10 1,5. 10 -3
A Orifice = A media ed ia filter filter x 1,5.1 1,5 .10 0-3 = 32 m2 x 1,5.10 -3 = 0,048 m2 = 480 cm2
015) = 0,000176 m2 Luas Lubang tiap Orifice = 1 / 4 d 2 = 1 / 4 3,14 (0,015
Jumlah Orifice Total Orifice Total pada Pipa Lateral (n) = A orifice/A orifice/A tiap orifice
2
= 0,048 m2/0,000176 m2 = 272,7 ≈ 273 buah
b. Pipa Lateral Pipa Lateral Direncanakan :
A late lateral ral : A orifice orifice = 2 : 1
Diameter Diameter lateral = 6 cm = 0,06 m
Luas Lateral Total Lateral Total = 2 x luas luas total tota l orifice orifice = 2 x (0,048) = 0,096 m2
2 A tiap Lateral = = 1 / 4 d = 1 / 4 3,14 (0,06) = 0,00282 m2
Jumlah Pipa Lateral (n) (n) = A lateral /Atiap /Atiap lateral = lateral = 0,096/0,00282 = 34 buah
A Lateral Total Total = 34 x 0,00282 m 2 = 0,0958 m2
Debit tiap Pipa Lateral Pipa Lateral =
3 Kecepa Ke cepatan tan ali aliran tiap tiap Pipa Lateral Pipa Lateral (v) (v) = Qf 1,25.10 0,44m 3 / dt (OK!)
Jumlah Orifice pada Orifice pada tiap Lateral = =
Cek Jumlah Orifice Total Orifice Total = 8 buah buah x 34 buah b uah = 272 buah
2
Qf n
0,0427 34
1,25.103 m3 / dt
A
0,00282
Jumla Jumlahori horif f ice ice Jumla JumlahLat hLate eral
273 273 34
8buah
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM c. Pipa Manifold Pipa Manifold Direncanakan :
A manifold : : A lateral = = 1,5 : 1
Jarak antara ujung manifold dengan manifold dengan dinding dinding cover (Sm) = 20 cm = 0,2 m
Luas Penam Pe nampang pang Pipa = 1,5 x A lateral = 1,5 x 0,0958 m2 = 0,1437 m2
A
= 1 / 4 d 2
0,1437 m2
= 1 / 4 3,14 ( d )
d
2
= 0,42 m
Q 0,0427 0,3m / dt (OK!) A 1 / 4 (0,42) 2
Cek Kecepatan = V
L Pipa Manifold Pipa Manifold = (Panjang bak – bak – (Sm)) (Sm)) = (8 m – m – 0,2 0,2 m) = 7,8 m Manifold outlet sepanjang 0,2 m merupakan sambungan di luar bak filter. Dan di
sepanjang sep anjang 0,2 m ini ini tidak diberi d iberi lateral . Jadi yang diberi diber i lateral hany lateral hanyaa sepanjang sep anjang 7,8 m. m.
L Lateral = = (lebar bak – bak – D D manifold – (2 (2 x SL)) /2 = (4 m – 0,42 0,42 m – m – (2 (2 x 0,1))/2 = 1,69 m = 169 cm
Jarak antar Orifice = Orifice = (L lateral – (d – (d x Σorifice Σorifice)) ))/( /( Σorifice Σorifice + 1) = (169 m – (1,5 (1,5 x 5))/ (5 + 1) = 26,9 cm (OK!)
Jarak antar Lateral = Lateral = ( L mani maniffo ld/ju ld/ jumla mlah h lateral tiap tiap sisi ) – ) – 20 20 cm = [780 cm – (4 (4 x 17)]/ 20 cm = 35,6 cm
Manifold
Lateral Orifice 1,69 m
4m
8m
Manifo Manifo ld
PENAM PENAMPA PANG NG UNDERDRAIN UNDERD RAIN
DETAIL DETAIL
Gambar VII.14. Penampang Underdrain Filter Underdrain Filter
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Headloss saat sa at Filtrasi Filtrasi pada Underdrain a.
Orifice -
Σ orifice tiap orifice tiap lateral = = 8 buah
-
Diameter orifice = orifice = 0,015 m
-
A tiap orifice = 0,000176 m2
-
Jumlah orifice total orifice total = 273 buah
Saat Saa t Seluru Seluruh h Bak Beroperasi Q fi filtrasi tras i = 0,034 m3 /dt Q tiap orifice = Q fil filtras tras i / (n orifice orifice tiap lateral later al x n lateral) =
0,034 8 34
1,25.104 m3 / dt
V Orifice saat saa t Filtras Filtrasii (Vorifice (Vorifice)) =
Hf pada Orifice saat Orifice saat Filtrasi Hf
Q2 C 2 A2 2 g
=
Q A
1,25.104 1,76.10
4
(0,000125) 4
0,71m / dt
2
0,6 (1,76.10 ) 2 9,81 2
2
= 0,071 m = 7,1 7, 1 cm
Saat 1 bak tidak beroperasi Q Fil Filtrasi = 0,171 m3/dt : 4 = 0,0427 m3 /dt Q tiap Orifice Orifice = Q fil filtras tras i / (n orifice orifice tiap lateral latera l x n lateral) =
0,0427 8 34
1,56.10 4 m 3 / dt
V Orifice saat saa t Filtras Filtrasii (Vorifice (Vorifice)) =
Hf pada Orifice saat Orifice saat Filtrasi Hf
Q2 C 2 A2 2 g
=
Q A
1,56.104 1,76.10
4
(0,000156) 4
0,88m / dt
2
0,6 (1,76.10 ) 2 9,81 2
b. Lateral -
Σ pipa lateral = = 34 buah
-
Diameter lateral = = 6 cm = 0,06 m
-
A tiap lateral = = 0,00282 m2
-
L lateral = = 1,69 m = 169 cm
-
f = 0,03
2
= 0,112 m = 11,12 cm
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Saat Saa t seluru seluruh h Bak Beroperasi Beropera si Q Filt Filtrasi rasi = 0,034 m3 /dt Q Lateral = =
Qfiltrasi
lateral
0,034 034 34
1.103 m3 / dt
3 V Filtras Filtrasii pada p ada Lateral Lateral (Vlateral (Vlateral ) = Q 1.10
Hf pada Lateral pada Lateral saat saat Filtrasi Hf Hf
0,00282
A
0,35m / dt
2 L V = 1 1,69 0,35 2 = 1,75 x 10 -3 m f 0,03 3 D 2 g 3 0,06 2 9,81
1
Saat 1 Bak tidak Beroperasi Q Fil Filtrasi = 0,171 m3/dt : 4 = 0,0427 m3 /dt Q Lateral = = Qfiltrasi 0,0427 1,25.10 3 m 3 / dt
lateral
34
3 V Filtras Filtrasii pada p ada Lateral Lateral (Vlateral (Vlateral ) = Q 1, 25.10 0,44m / dt
Hf pada Lateral pada Lateral saat saat Filtrasi
A
Hf Hf
0,00282
2 L V = 1 1,69 0,44 2 = 2,75 x 10 -3 m f 0 , 03 3 D 2 g 3 0,06 2 9,81
1
c. Manifold
-
L pipa manifold = = 7,8 m
-
Diameter manifold = = 0,42 m
-
A manifold = = 0,1437 m2
-
f = 0,025
Saat Saa t seluru seluruh h Bak Beroperasi Beropera si Q fi filtrasi tras i = 0,034 m3 /dt Q mani manifold fold = Q fil filtrasi tras i = 0,034 m3 /dt
V Filtras Filtrasii pada p ada Manifold Manifold (Vmanifold (Vmanifold ) =
Hf pada Mani pada Manifold fold saat saat Filtrasi
Q 0,034 0,236m / dt A 0,1437
7,8 0,2362 V 2 1 L = 4,39.10 -2 m = 0,025 Hf f 3 D 2 g 3 0,42 2 9,81 1
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Saat 1 Bak tidak Beroperasi Q fi filtrasi tras i = 0,171 m3/dt : 5 = 0,0427 m3 /dt Q manifold = = Q fi filtras ltrasii = 0,0427 m3 /dt
V Filtras Filtrasii pada p ada Manifold Manifold (Vmanifold (Vmanifold ) =
Hf pada Mani pada Manifold fold saat saat Filtrasi
Q 0,0427 0,297 m / dt A 0,1437
7,8 0,297 2 V 2 1 L = 6,95.10 -2 m = 0,025 Hf f 3 D 2 g 3 0,42 2 9,81 1
Headloss saat Ba saat Backw ckwash ash pada pada Underdrain a.
Orifice -
Σ orifice tiap orifice tiap lateral = = 8 buah
-
Diameter orifice = orifice = 0,015 m
-
A tiap orifice = 0,000176 m2
-
Jumlah orifice total orifice total = 273 buah
Q Backwash = Backwash = 0,128 m3 /dt Q tiap Orifice = Q backwash backwa sh / (n orifice orifice tiap lateral latera l x n lateral) =
0,128 4,7.10 4 m 3 / dt 8 34
4 V Orifice saat Orifice saat Bac Backk wash (V wash (Vorifice orifice)) = Q 4,7.10 4 2,67m / dt
Hf pada Orifice saat Orifice saat Ba Backw ckwash ash
A
Hf Hf
Q 2
4
(4,7.10 )
2
C A 2 g 2
1,76.10
=
4
2
0,6 (1,76.10 ) 2 9,81 2
2
b. Lateral -
Σ pipa lateral = = 34 buah
-
Diameter lateral = = 6 cm = 0,06 0 ,06 m
-
A tiap lateral = = 0,00282 m2
-
L lateral = = 1,69 m = 169 cm
-
f = 0,03
Q Backwash = Backwash = 0,128 m3 /dt Q Lateral = =
Qbackwash
lateral
0,128 128 34
3,76.103 m3 / dt
= 1,082 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
V Lateral pada Ba pada Backw ckwash ash (V (Vlateral lateral ) =
Hf pada Lateral pada Lateral saat Bac saat Backk wash
Q A
3,76.103
1,33m / dt
2,82.103
2 1,69 1,33 = 0,0253 m L V = 1 0 , 03 Hf Hf f 3 0 , 06 2 9 , 81 D 2 g 3
2
1
c. Manifold -
L pipa manifold manifold = 7,8 m + 5 m (manifo (manifo ld outlet s/d reservoir) res ervoir) = 12,8 12, 8 m
-
Diameter manifold = = 0,42 m
-
A manifold = = 0,1437 m2
-
f
= 0,025 0,0 25 Perhi Pe rhitungan tungan :
Q Backwash = Backwash = 0,128 m3 /dt Q Manifold = = Q Ba Q Backw ckwash ash = = 0,128 m3 /dt
V Manifold pada Bac pada Backk wash (V wash (Vmanifold manifold ) =
Hf pada Manifold pada Manifold saat Backwash saat Backwash
Q 0,128 0,89 m / dt A 0,1437
12,8 0,892 V 2 1 L = 1,02.10 -2 m = 0,025 Hf f 3 D 2 g 3 0,42 2 9,81 1
Jadi, headloss total pada underdrain dapat dap at dilihat dilihat pada pa da tabrl tabrl dibawah ini : Tabel VII.11. Headloss Headloss Total pada Underdrain Underdrain
Hf filtrasi (5 bak) Hf filtrasi (4 bak) Hf backwash
Orifice
(m)
(m)
0,071
0,112
1,082
-3
Lateral
1,75 x 10
Manifold
4,39.10
0,11665
-2
Total
9)
(m)
PERENCANAAN INLET Saluran Pembawa
Luas Permukaan (A) A
Q V
0,171 0,6
0,285m 2
-3
2,75 x 10
0,0253
6,95.10
-2
6,95.10
0,18425
1,1768
-2
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Dimensi A
=BxH
0,285 m
= 2H2
0,285/2
= H2
m
= 0,37 m, maka B = 0,74 m
Dimensi saluran pembawa :
Panjang Panja ng (L)
=2m
Lebar (B)
= 0,74 m
Kedalam Ked alaman an (H) + fb
= 0,37 m + 0,22 = 0,59 m
Headloss Headloss di saluran pembawa p embawa Mayor Losses (hm) : 2/3
b h hf V= 0,015 b 2h L 1
1
0,6 m/dt =
hf 0,5h 0,015 L
0,5 0,37
2/ 3
0,015
1
hf 2
V 2 2 g
Slope = Slope =
0,62 2 9,81
hf
1/ 2
→ hf = 6,67.10 6,67 .10-2 m
0,018m 2
6,6.10 m 2m
L
0,033 033m
Headloss Headloss total total = hf + hv =6,67.10-2 m + 0,018 0,0 18 m = 0,084 0 ,0847 7m Saluran Pembagi
Luas Permukaan (A) A
Q V
0,171 0,6
1/ 2
2/3
Head Kecepatan Kecepatan (hv) : hv =
1/ 2
0,285m 2
Dimensi A
=BxH
0,285 m
= 2H2
0,285/2
= H2
m
= 0,37 m, maka B = 0,74 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Dimensi saluran pembawa :
Panjang (L)
= 16,6 m
Lebar (B)
= 0,74 m
Kedalam Ke dalaman an (H)+ fb
= 0,37 m + 0,22 = 0,59 m
Headloss Headloss di saluran pembawa Mayor Losses (hm) : 2/3
b h hf V= 0,015 b 2h L 1
1/ 2
hf 0,5h 0,015 L 1
1 hf 0,5 0,372 / 3 0,6 m/dt = 0,015 16,6
1/ 2
→ hf = 4,59 m 4,59 m
Head Kecepatan Kecepatan (hv) : hv =
1/ 2
2/3
V 2 2 g
Slope = Slope =
0,62 2 9,81
0,018m
hf 4,59 m 0,276 m L 16,6 m
Headloss Headloss total total = hf + hv = 4,59 m + 0,018 0,0 18 m = 4,608 m Pintu Air
Bukaaan Bukaaa n pintu pintu air (a) : Q
= k . μ . a . b . (2 g h) 0,5
0,0427 m3 /dt = 1 . 1 . a . 0,5 . (2 . 9,81 . 0,59) 0,59) 0,5 a
= 0,00215 m
Headloss Headloss di pintu air Hl saluran saluran berpin ber pintu tu = 1/3 x (hf + hv saluran saluran pengump pengump ul) = 1/3 x (4,59 m + 0,018 m) = 1,536 m Hl di pintu air a ir = Hl salu sa lura ran n berp be rpin intu tu / (1 – β – β2 ) = 1,536 m / ( 1 – 0,99 0,992 ) = 77,18 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Saluran Pembawa Saluran Pembagi Pintu Air
Filter
Saluran Outlet
Salu Sa luran ran Pengumpul Pengumpul Outlet
Gambar VII.15. Denah Inlet dan dan Outlet Filter Filter
Saluran Pelimpah (gutter) -
Jumlah Jumlah gutter gutter = 1 buah
-
Q gutter gutter = Q backwash = 0,128 m3 /dt
-
Lebar gutter gutter (b) = 0,5 m
-
Panjang gutter gutter = lebar lebar bak = 4 m
Kedalam Ke dalaman an air pada gutter gutter (H)
Q2 H 1,73 ( g b)
1/ 3
0,1282 1,73 (9,81 0,5)
1/ 3
0,257m
Ting Tinggi gi air di atas ata s pelimpah pelimpah (h) Gutter mempunyai 2 bibir pelimpah, maka debit ke masing-masing pelimpah adalah : 3
Q
0,128m / dt 2
0,064m3 / dt
Q = 3,33 x L x H 3/2 L = panjang bak b ak = 8 m Q H 3,33 L
2/3
0,128 3,33 8
2/3
0,028m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Saluran Penampung Berfungs Berfungsii untuk untuk menampung menampung air bekas beka s yang sudah digunakan digunakan untuk untuk backwash. backwash. Q salur saluran an = Q backwash = 0,128 m3 /dt Bentuk saluran segi s egi empat empat (b =2h)
Dimensi saluran = 1,375 1,37 5 x B x H3/2
Q
0,128 = 1,375 x 2H x H 3/2 H
= 1,96 m ; B = 3,92 m
Panjang Pa njang (L)
=8m
Lebar (B)
= 3,92 m
Kedalam Ke dalaman an (H) + freeboard reebo ard = 1,96 m + 0,2 = 2,16 m
10) PERENCANAAN OUTLET (PIPA (PIPA OUTLET ) -
Kapasitas pipa untuk 5 bak
-
Q pipa = 0,171 m3 /dt
-
Diamete Diameterr pipa = diamete diameterr manifold = = 0,42 m
-
L pipa = 25 m
Kecepatan dalam pipa :
Headloss Headloss di pipa outlet
V
Q A
0,171 (1/ 4 (0,42) )
Mayor Losses :
= () = 0,0851 m
Hf =
Head Kecepatan Kecepatan (hv) Hv
V
2
2 g
2
1,23
2 9,81
0,077 077m
Minor Losses -
1 buah buah gate valve, valve, k = 0,19
-
1 buah buah belokan, k = 0,4
-
4 buah tee, k = 0,5
2
1,23m / dt
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Hm k
V
2
2
(0,19 0,4 (4 0,5))
2 g
1,23
2 9,81
0,199 199m
Head Stati Sta tiss = Tebal Tebal media (total) = 2 m Headloss Head loss Total = Hf + Hv + Hm + Hstatis = 0,0851 0,085 1 m + 0,077 m + 0,199 m + 2 m = 2,3611 m
11) SALURAN DRAIN DRAIN Air bekas cucian dari saluran pengumpul dialirkan ke saluran drain, drain, kemudian diolah di bang bangunan peng pengolah olah lumpur. pur. -
Q saluran drain = drain = Q backwash = backwash = 0,128 m3 /dt
-
V dalam salu sa luran ran = 1 m/dt
-
L pipa = 20 m
A pipa =
D pipa =
Q
V
0,128 1
4 A
4 0,128
0,4m 40cm
3,14
0,128m 2
Headloss di saluran drain Mayor Losses :
= () = 0,05 m
Hf =
Head Kecepatan Kecepatan (hv) 2
Hv Hv
V
2 g
2
1
2 9,81
051m 0,051
Minor Losses -
1 buah buah gate valve, valve, k = 0,19 Hm k
V 2 2 g
(0,19)
12 2 9,81
9,68.10 3 m
Headloss Head loss Total = Hf + Hv Hv + Hm = 0,05 m + 0,051 m + 9,68.10 -3 m = 0,11068 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 12) TINGGI BAK FILTER Diketahui (dari perhitungan sebelumnya) : -
Tinggi air tertinggi saat backwash, backwash, karena pada saat itu terjadi ekspansi media antrasit dan pasir.
-
Tebal manifold (pipa (pipa underdrain) underdrain ) pali pa ling ng besar bes ar yaitu 46,5 46 ,5 cm
-
Ting Tinggi gi ekspansi eks pansi media antrasit antras it = 34 cm = 0,34 0,3 4 m
-
Ting Tinggi gi ekspansi eksp ansi media media pasir = 75,68 cm = 0,7568 0,75 68 m
-
Tebal Teba l media media total tota l = 2 m
-
Ting Tinggi gi gutter gutter = 0,674 0,6 74 m
-
Ting Tinggi gi air diatas peli pe lim mpah = 0,028 0,02 8 m
-
Freeboard rencana rencana = 0,3 m
Tinggi media saat backwash Ting Tinggi gi = L media keriki ker ikill + tinggi tinggi ekspansi eks pansi pasir pa sir + tinggi tinggi ekspa ek spansi nsi antrasit antra sit = 1 m + 0,7568 m + 0,34 m = 2,0968 2,0 968 m
Tinggi Tinggi bak ba k filter filter Tinggi = Tebal underdrain (pipa manifold) + tinggi media saat backwash + tinggi gutter + tinggi tinggi air diata diatass gutter gutter + fb = 0,456 m + 1,1768 m + 0,674 m + 0,028 0 ,028 m + 0,3 m = 2,63 m
Ting Tinggi gi air di atas ata s media media pada pad a filter filter Pada saat filtrasi dengan media bersih = Hf pada underdrain saat 1 bak tidak beroperasi + Hf media media fil filter saat 1 bak tidak tidak beroperasi berop erasi = 0,11665 m + 0,18425 m = 0,3009 m Pada saat clogging = Hf pada underdrain saat 1 bak tidak beroperasi + Hf media filter saat 1 bak tidak beroperasi = 0,4441 m + 0,4125 m = 0,8566 m Pada Pad a saat backwash back wash = Hf pada underdra underdrain in saat backwash + Hf media media filter saat backwash bac kwash = 0,11665 m + 1,1768 m = 1,293 m
Kontrol Ko ntrol tinggi tinggi air di atas ata s media media Ting Tinggi gi air di atas ata s media media saat saa t fil filtras tras i = H bak ba k filter filter – tebal tebal media – fb fb = 2,63 m - 2 mm- 0,3 m = 0,33 m Tinggi air di atas media saat filtrasi dengan media bersih = 0,3009 m. Angka tersebut
lebih rendah dari d ari 0,33 0,3 3 m, sehingga sehingga desain des ain fil filter ter aman.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 13) PIPA PENGHUBUNG FILTRASI KE DESINFEKSI – RESERVOIR RESERVOIR
Diameter Pipa Penghubung (sebelum pompa) D=
=
= 0,208 m
Cek Kecepatan = Q/A = 0,0342 m3/s/0,0342 m2 = 1 m/s Headloss Headloss Pipa Pipa Peng Pe nghu hubun bung g Filtras Filtrasii ke Desinfeks Desinfeks i Pipa Peng Pe nghu hubun bung g Sebelum Se belum Pom Po mpa Hf mayor (untuk (untuk pipa p ipa lurus) lurus) Ø pipa penghubung penghubung = 208 mm mm = 0,208 m L = total L pengh p enghubung ubung = 1 m + 1,8 m = 2,8 m Hf =
( ) = 0,0147 m
=
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) -
Belokan 90o = 2 buah dengan K = 0,75
( ) Hf minor = 2 belokan = 2 x 0,038 = 0,076 m - Head kecepatan (Hv)
( ) = = 0,05 m
Hv =
Hf total sebelum se belum pompa = Hfm Hfmayor ayor + Hf min minor or = 0,0147 + (0,076 + 0,05) = 0,140 m
Diamete Diameterr Pipa Peng Pe nghu hubun bung g (sebe (s ebelu lum m pom po mpa)/Fil pa) /Filtt ras i ke Pipa Injeksi Injeks i Desinfekta Desinfektan n D=
4x A π
=
4x 0
= 0,660 m
3,14
Cek Kecepatan = Q/A = 0,171 m³/s/0,342 m2 = 0,5 m/s Pipa Penghubung Penghubung Sesudah Pompa Hf mayor (untuk (untuk pipa p ipa lurus) lurus) Ø pipa penghubung penghubung = 660 mm mm = 0,660 m L = total L peng pe nghu hubun bung g = 0,4 + 12 m + 6 m = 18,4 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Hf =
( ) = 0,00692 m
=
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) -
Belokan 90o = 1 buah dengan K = 0,75 Hf minor =
-
) (
Tee = 11 buah buah deng de ngan an K = 1,8 Hf minor =
) (
11 tee = 11 x 0,0229 = 0,251 m - Head kecepatan (Hv) Hv =
=
( ) = 0,0127 m
Hf total sesudah ses udah pompa = Hfmayor Hfmayor + Hf min minor or = 0,00692 + (0,0095 + 0,251 + 0,0127) = 0,280 m
Diamete Diameterr Pipa Injeksi Injeks i Desinfekta Desinfektan n ke k e Reservoir Rese rvoir D=
4x A π
=
= 0,384 m
Cek Kecepatan = Q/A = 0,085 m³/s/0,116 m2 = 0,5 m/s Pipa Penghubung Penghubung Sesudah Pompa Hf mayor (untuk (untuk pipa p ipa lurus) lurus) Ø pipa penghubung penghubung = 384 mm mm = 0,384 m L = total L peng pe nghu hubung bung = 1,4 m + 2,5 2, 5 m + 2,6 m + 2,3 m + 1,7 m + 2,3 m + 1,7 m = 14,5 m Hf =
( ) = 0,0208 m
=
Hf minor (untuk pipa accecoris) accecoris) -
Belokan 90o = 4 buah dengan K = 0,75 Hf minor =
) (
4 belokan = 4 x 0,0095 0,00 95 = 0,038 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM -
Tee = 1 buah buah deng de ngan an K = 1,8 Hf minor =
) (
- Head kecepatan (Hv) Hv =
( ) = = 0,0127 m
Hf total injeksi injeksi ke reservoir res ervoir = Hfmayor Hfmayor + Hf min minor or = 0,0208 + (0,038 + 0,0229 + 0,0127) = 0,094 m
Headloss Headloss Total = Total = Hf total tota l sebelum seb elum pom po mpa + Hf total tota l sesudah ses udah pompa p ompa + Hf total tota l injek injeksi si ke reservoi reservoirr + Hf Hf statis statis = 0,140 + 0,280 + 0,094 + 1,5 = 2,014 m
Daya Pompa
Berat air air per satuan satuan volum volumee ( ) = 1000 kg/m kg/m3 Efisi Efisiee nsi ns i pom po mpa ( ) = 85%
ρ
1 Hp = 0,746 Kw maka, Hp = 5,40 x 0,746 = 4,02 Kw
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Daftar Pustaka Pustaka
Droste, R. L. 1997. Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment . Treatment . John Wiley & Sons, Inc. Fair, G. M, J. C. Geyer, dan D. A. Okun. 1981. Water and Wastewater Enggineering, Voume 2 : Water Purification and Wastewater Teatment and Disposal . New York : John Wiley & Sons, Inc. Hui Huisman, L. 1994. 1994 . Rapid Rapid Sanf Filtration Filtrat ion.. IHE Delft Delft Netherl Ne therlands ands : Lecture Notes. N otes. Hui Huisman, L. 1994. 1994 . Slow Sanf Filtration. Filtration . IHE Delft Delft Netherl Ne therlands ands : Lecture Notes. N otes. Kawamura, S. 1991. Integrated Design Design of Water Treatment Facilities Facilities.. John Wiley & Sons, Inc. Qasim, S. R, Motley, E. M, dan Zhu, G. 2000. Water Work Engineering : Planning, Design & Operation. Operation . Texas Texas : Prenti Pre ntice ce Hall PTR. Rich, Rich, L. G. 1974. 197 4. Unit Unit Operations Operations of Sanitary Engineering Engineering . John Wiley Wiley & Sons, So ns, Inc. Inc. Reyolds, T. D, dan P. A. Richards. 1996. Unit Operations and Processes in Environmental Engineering Engineering . 20 Park Plaza, Plaza, MA 12116 : PWS Publi Publishing shi ng Company. Company.
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
LAMPIRAN FILTRASI & DESINFEKSI
DENAH SKALA 1:158
D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
22000
2830
POTONGAN B-B SKALA 1:131 D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
BAB VIII PERENCANAAN DESINFEKSI
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM BAB VIII VIII PERENCANAAN DESINFEKSI
VIII.1 Latar Belakang
Bahaya atau risiko kesehatan yang berhubungan dengan pencemaran air secara umum dapat di klasifikasikan menjadi dua yakni bahaya langsung dan bahaya tidak langsung. Bahaya langsung terhadap kesehatan masyarakan dapat terjadi akibat mengkonsumsi air yang tercemar atau air yang tercemar atau air dengan kualitas yang buruk, baik, secara langsung diminum diminum
atau ata u melalui melalui makanan, makanan, dan akibat ak ibat penggunaan penggunaan air yang terc tercemar emar untuk untuk berbagai berb agai
kegiatan sehari - hari untuk misalnya mencuci peralatan makan dll, atau akibat penggunaan air untuk rekreasi. Bahaya terhadap kesehatan masyarakat dapat juga diakibatkan oleh berbagai berbagai dampak dampak kegi kegiatan industri dustri dan pertani pertanian. an. Sedang Sedangkan bahay bahayaa tidak tidak lang angsun sung dapat terjadi misalnya akibat mengkonsumsi hasil perikanan dimana produk - produk tersebut dapat mengakumula engakumulass i zat - zat polutan polutan berbahay berba haya. a. Pencemaran air khususnya air minum oleh virus, bakteri, patogen, dan parasit lainnya, ataupun oleh zat kimia, dapat terjadi pada sumber air bakunya, ataupun terjadi pada saat peng pengali aliran air air peng pengolah olahan an dari pusat pusat peng pengolah olahan an ke konsu konsum men. en. Di beberapa negara egara yang ang sedang membangun, termasuk di Indonesia sungai, danau, kolam (situ) dan kanal sering digunakan untuk berbagai kegunaan, misalnya untuk mandi , mencuci pakaian, untuk tempat pembu pembuan ang ga kotoran kotoran (tin (tinja), sehi sehingga badan air air menjadi enjadi tercemar tercemar berat oleh oleh virus, rus, bakteri bakteri patogem patogem serta parasit parasit lain ainnya. nya. Desinfeksi adalah memusnahkan mikroorgansme yang dapat menimbulkan penyakit. Disinfeksi benteng manusia terhadap paparan mikroorganisme patogen penyebab penyakit, termasuk termasuk di dalamny dalamnyaa virus, virus, bakte b akteri ri dan protozoa parasi paras it (Biton, (Biton, 1994). 1994 ). Khlorinasi adalah proses yang paling awal pada abad ini untuk pengaman terhadap mikroorganisme patogen. Pemusnahan patogen dan parasit dengan cara desinfeksi sangat membantu dalam penurunan wabah penyakit akibat konsumsi air dan makanan. Namum demikian pada tahun - tahun belakangan ini ditemukan bahwa di dalam proses khlorinasi terjadi hasil samping berupa senyawa halogen organik yang dapat meracuni manusia maupun bin binatang atang, sehi sehingg ngga mendoron endorong g untuk tuk menem enemu ukan desin desinfektan yang ang lebih ebih aman aman.. Ditem Ditemu ukan pul pula bahwa bahwa beberapa patogen patogen atau parasit parasit telah telah resistan resistan terhadap terhadap desin desinfektan.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Sebagai fungsi tambahan selain kegunaannya untuk memusnahkan patogen. Beberapa desinfektan seperti ozon, khlorine dioxide, dioxide, berfungsi juga unyuk oksidasi zat organik, besi dan mangan mangan serta ser ta untuk untuk mengontro mengontro l masalah rasa ras a dan warna dan pertum pe rtumbuhan buhan alga. alga.
VIII.2 Faktor yang yang Ber Be rpengaruh pengaruh terh terhadap adap Prose Prose s Desinfeks De sinfeksii
a.
Jenis Desinfektan Efisiensi desinfektan tergantung pada jenis bahan kimia yang digunakan, beberapa
desinfektan seperti ozon dan khlorin dioksida merupakan oksidator yang kuat dibandingkan dengan yang lain lainnya nya seperti sep erti khlorin. khlorin. b.
Jenis Mikroorganisme Di alam terdapat banyak sekali variasi mikroba patogen yang resisten terhadap
desinfektan.
Bakteri
pembentuk
spora
umumnya
lebih
resistan
terhadap
desinfektan
dibandungkan bakteri vegetatif. Terdapat juga variasi dari bakteri vegetatif yang resisten terhadap desinfektan dan juga diantara starin yang termasuk dalam spesies yang sama. Sebagai contoh Legionella Legionella pneumophila pneumophila lebih resisten terhadap khlorin dibadingkan E.Coli. Secara umum resistensi terhadap desinfeksi berurutan sebagai berikut : bakteri vegetatif < virus virus enteric < bakteri bak teri pembentuk spora-forming bacteria) bacteria) < kista kista protozoa. c.
Konsen Ko nsentrasi trasi desin d esinffekta n dan waktu kontak Inaktivasi mikroorganisme patogen oleh senyawa desinfeksan bertambah sesuai dengan
waktu kontak, dan idealnya mengikuti kinetika reaksi orde satu. Inaktivasi terhadap waktu mengi mengik k uti garis lurus lurus apabil apa bilaa data d ata diplot diplot pada pa da kertas log log - log. log.
⁄
........................................... ...................................................................... .....................................V ..........VIII.1 III.1
Dimana : No = jum jumlah mikroorganisme kroorganisme pada waktu waktu 0. Nt = jum jumlah mikroorganism kroorganismee pada waktu t K
= decay constant atau atau konstanta pemusnah pemusnahaa n
t
= waktu Namu Namun demi demikian kian data inaktiv aktivasi di lapang apangan pada gambar ambar VIII.1 VIII.1 (Hoff (Hoff dan Akin Akin, 1986).
Kurva C pada gambar VIII.1 menunjukkan diviasi dari kinetika orde satu. Bagian ujung kurva merupakan akibat adanya subpopulasi dari populasi heterogen mikroorganisme yang resisiran terhadap desinfektan. Kurva A menunjukkan populasi mikroorganisme homogen yang sensitif
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM kurva B menunjukkan populasi mikroorganisme homogen yang agak resistan terhadap disinfektan.
Gambar Gambar VIII.1. Kurva Kurva Invakti Invaktivas vasii Mi M ikroorganisme didalam didalam Proses Prose s Desinfeksi Efektifitas desinfektan dapat digambarkan sebagai C.t. C adalah konsentarsi desinfektan dan t adalah waktu yang diperlukan untuk proses inaktivasi sejumlah persentasi tertentu dari popul populasi pada kondi kondisi si terten tertentu tu (pH dan suh suhu). Hubu Hubun ngan antara antara konsen konsentras trasii desin desinfektan dengan waktu kontak diberikan diberika n oleh hukum hukum Watson Wats on sebagai seb agai berikut (Clark, (C lark, 1989) 198 9) :
........................................... ...................................................................... ..............................................V ...................VIII.2 III.2
Dimana : K = Kontan Ko ntanta ta mi mikroorganis kroor ganis me tertentu yang terpapar terpapa r desin de sinfektan fektan pada kondisi kondisi tertentu C = Konsen Ko nsentarsi tarsi disinfekta disinfektan n (Mg/L) (Mg/L) t = Waktu Wak tu yang diperlukan diperluka n untuk untuk memu memusna sna hkan hka n perse pe rsentasi ntasi tertentu ter tentu dari da ri popul pop ulasi asi (menit) (menit) n = K onstanta yang diseb disebut ut koefi koe fisie sien n pelarutan pe larutan d.
Pengaruh pH Dalam hal desinfeksi dengan senyawa khlor, pH akan mengontrol jumlah HOCI ( asam
hypokhlorit ) dan OCI
⁻
⁻
(hypokhlorit ) dalam larutan HOCI 80 kali lebih efektif dari pada
OCI untuk E.Coli. E.Coli. Di dalam proses desinfeksi dengan khlor, harga Ct meningkat sejalan dengan kenaikan pH, sebaliknya inaktivasi bakteria, virus, dan kista protozoa umumny lebih efektif pada pH tinggi. Pengaruh pH pada inaktivasi mikroba dengan khloramin tidak
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM diketahui secara pasti karena adanya hasil yang bertentangan. Pengaruh pH pada inaktivasi patogen patogen degan degan ozon jug juga belu belum bany banyak diketah diketahu ui secara pasti. pasti. e.
Temperatur Inaktivasi patogen dan parasut meningkat sejalan dengan meningkatnya temperatur
(sebagai contoh Ct menurun). f.
Peng Pe ngaruh aruh kim k imia ia dan fisika fisika pada pad a desin de sinfeks feksii Beberapa senyawa kimia yang dapat mempengaruhi proses desinfeksi antara lain adalah
senyawa nitrogen anorganik maupun organik, besi, mangan, dan hidrogen sulfida. Senyawa organik terlarut jyga menambah kebutuhan khlor dan keberadaannya menyebabkan penurunan efisiensi efisiensi proses prose s desi des infekta nfekta n. Kekeruhan dalam air disebabkan adanya senyawa anorganik (misal lumpur, tanah luat, oksida besi) dan zar organik serta sel - sel mikroba. Kekeruhan diukur dengan adanya pantu pantullan cahay cahayaa (light scattering ) oleh partikel dalam air. Hal ini dapat mengganggu peng pengamatan amatan coliform coliform dalam air, disamping itu kekeruhan dapat menurunkan efisiensi khlor maupun senyawa desinfektan lainnya. Kekeruhan (turbidity (turbidity)) harus dihilangkan karena mikroorganisme yang bergabung partikel yang ada didalam air akan lebih resistan terhadap desinfektan dibandingkan dengan mikroorganisnme yang bebas. Gabungan total organic carbon (TOC) (TOC) dengan kekeruhan akan menaikkan kebutuhan khlor mikroorganisme jika bergabung dengan zat kotoran manusia, sampah dan padatan air buangan akan tahan terhadap desinfektan. Penemuan ini penting untuk untuk masyara masyarakat kat yang mengolah engola h air hanya dengan d engan khorinas khorinasi. i.
VIII.3 Disinfeks Disinfeksii se cara cara Fisik
1.
Pemanasan Peman Pe manasa asan n dengan dengan waktu pendidihan selama 15 - 20 meni menitt dapat dap at
membunu membunuh h bakter ba kterii
patogen patogen tidak tidak untuk tuk bakteri bakteri pemben pembentu tuk k spora dan menu enurun runkan kesadahan kesadahan semen sementara tara dalam dalam air. 2.
Radiasi Ultra Viol et et (UV) Radiasi sinar UV dapat digunakan untuk desinfeksi air minum. Sumber sinar UV yang
bisa bisa dig digunakan adalah adalah lampu ampu mercury mercury tekanan rendah. Lampu mercury mercury menghasilkan sekitar 85% output cahaya monokrom pada panjang gelombang 253,7 nm, yang berada pada rentang optimum (250 - 270 nm) untuk mematikan mikroorganisme. Untuk menghasilkan energi UV, lampu
mengandung
uap
mercury. mercury. Energi dibangkitkan dengan eksitasi uap
mercury
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM menghasilkan emisi sinar UV. Radiasi UV dengan panjang gelombang sekitar 254 nm mempenetrasi dinding sel mikroorganisme dan diabsorpsi oleh bahan seluler termasuk DNA (deoxyribonucleic acid ) dan RNA (ribonucleic (ribonucleic acid ), ), sehingga menghalangi replikasi atau menyebab menyebabkan kan kematian sel. Adapun Adap un keuntungan dan kerug ker ugian ian dari dar i UV ini ini adalah ad alah : Keuntungan : 1.
Tida Tidak k ada zat zat kimia kimia yang dilarutka dilarutka n dalam air sehingga sehingga kualitas kualitas air tida tidak k berpengaruh berp engaruh..
2.
Konsti Ko nstituen tuen di air, air, seperti sepe rti ammonia ammonia tidak tidak menim menimb ulka n efek pada kapasitas kapa sitas desinfeksi. desinfeksi.
3.
Tidak Tidak menimb enimb ulkan rasa dan bau (tetapi UV tidak tidak menghila menghilangka ngkan n rasa, bau dan warna).
4.
Waktu pemaparan yang singkat.
5.
Overdosi Overdos is tidak tidak menyebab menyebabkan kan efek mengangg enganggu. u. Kerugian :
1.
Spora, Spor a, kista dan da n virus virus lebih susah didesinfeksi didesinfeksi daripada bakteri. ba kteri.
2.
Membutuhka Membutuhkan n banyak UV karena kar ena diserap disera p oleh o leh zat lain lain..
3.
Tida Tidak k ada residu, res idu, sehingga sehingga diperlukan desinf d esinfeks eks i sekun sek under der..
4.
Peralatan Pe ralatan yang mahal mahal dan energi listrik listrik yang dibutuhka dibutuhkan n besar. bes ar.
5.
Sering kali, perawatan alat yang mahal diperlukan untuk memastikan energy yang stabil dan densitas yang relative relative seragam. ser agam. (Sumber : Qasim, et al. 2000) Desinfeks Desinfeks i dengan UV akan aka n efektif apabila apa bila :
-
Tidak Tidak terdapa ter dapatt zat yang yang dapat mengabso engabsorbs rbsii sinar sinar (senyawa fenol, fenol, aromatik/LAS) aromatik/LAS) .
-
Zat yang tersuspensi.
-
Waktu dan intensitas ntensitas pemaparan sesuai. s esuai.
VIII.4 Disin Dis infetan fetan s ecara Kimia Kimia
Bahan pengoksidasi/ok pengoksidas i/okss ida n yang dapat dap at digun digunak akan an adalah: a dalah: -
Kelom Ke lompok pok halogen, klori k lorin n (pali (pa ling ng efektif), bromi bro min n dan iodin (kolam renang). renang).
-
Ozon (terkuat, (ter kuat, mahal mahal tanpa meninggal meninggalka kan n sisa untuk untuk pengaman pengaman jaringa jaringa n).
-
KMnO4 dan H2O2 (Digun (Digunaka akan n di rum rumah sakit).
-
Ion logam logam Ag (perak (pe rak)) (efektif (efekt if untuk untuk bakteri). bak teri).
-
CuSO4 CuSO 4 efektif untuk untuk ganggan ganggang g bukan untu untuk k bakt b akteri. eri. Teknologi desin des infeks feksii dengan d engan bahan kimia, kimia, tergantung pada pad a :
-
Jenis bakteri. Kadar desinfektan.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM -
Kondi Ko ndisi si air yang didensinfeks didensinfek s i dan d an Ph.
-
Waktu Wak tu kontak
Desinfeks Desinfeksii yang paling paling efektif adalah ada lah klorin, klorin, HOCl HOC l dan OClOC l- (Klor (K lor bebas) beb as)
dibanding dibanding dengan Klor teri ter ikat NH2Cl, N H2Cl, NHCl NHC l3 dan NCl NC l3 pada pH tertentu. Berikut ini ini adalah ada lah proses pro ses desin des infeks feksii seca s ecara ra kimia kimia : 1.
Klorinasi Klor merupakan bahan yang paling umum digunakan sebagai disenfektan karena efektif
pada konsen konsentrasi trasi rendah rendah,, murah dan memben embentu tuk k sisa sisa klor klor jika jika diterapka diterapkan n pada dosis dosis yang ang mencukupi. Beberapa faktor penting yang mempengaruhi efisiensi desenfeksi dengan klor adalah : -
Kekuatan dari desinfektan.
-
Konsentrasi dari desinfektan.
-
Temperatur.
-
Pengadukan.
-
Reaksi breakpoint .
-
Waktu kontak.
-
Karakteristik air.
-
Karakteristik mikroorganisme.
-
pH. Senyawa klor yang umum digunakan adalah gas klor (Cl 2), kalsium hipoklorit
(Ca(OCl)2), sodium sodium hipoklor hipokloriit (NaOC (Na OCll) dan klor dioksida (ClO 2 ). Reaksi Reak si klorinas klorinasii :
⁻
Cl2 + H2O → HOCl + H+ + Cl
(HOCl) (H+) (Cl-)/(Cl2 )
Kh = 4,5 x 10 (mole/L) pada 25 ºC. Dosis klor adalah jumlah klor yang ditambahkan pada air air untuk tuk meng enghasil asilkan residu residu spesif spesifik pada akhi akhir waktu waktu kontak. kontak. Hasil Hasil sisa sisa (residu (residu)) adalah dosis dikurangi kebutuhan klor yang digunakan oleh komponen dan materi organik yang ada dalam air. Dosis klor yang dibutuhkan pada proses pengolahan ditentukan dengan uji laboratorium atau pilot plant. Dosis klor dapat bervariasi tergantung pada kualitas air, temperatur dan kondisi iklim yang lain. Umumnya, dosisnya berada pada rentang 0,2 sampai 4 mg/L. mg/L. Tabel Tabe l berikut be rikut menun menunjj ukka ukk a n dosis dos is klor yang dianjurka dianjurkan. n.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Tabel Tabe l VIII.1 VIII. 1 Dosis Klor yang yang Diperluka Diperlukan n untuk untuk Desinfeks Desinfeks i
Reduksi klorin dan oksidasi amoniak terjadi pada perbandingan molar klorin dan amoniak > 1 dan reaksi akan sempurna pada saat perbandingannya mencapai 2 yang menyebabkan kedua zat atau senyawa hilang dari larutan ( Br ( Break eak Point Chlorination Chlorination/BPC). /BPC). BPC terjadi pada titik dimana kedua zat atau senyawa hilang pada air yang mengandung amoniak yang diberi zat desinfektan klor. BPC maksimum terjadi pada pH 6,5 - 8,5 dengan waktu kontak ko ntak lebih dari dar i 30 menit. menit.
Gambar VIII.2. VIII. 2. Grafik Grafik klori k lorinas nasii dengan d engan Breakpoint Breakpoint Deklorinasi diperlukan apabila jumlah klor yang dibubuhkan berlebih, menghilangkan bau dan rasa. rasa. Metode yang ang dig digunakan antara antara lain ain :
₂ ₃ ₂ ₃ ₂ ₂ ₂
Penam Pe nambahan bahan agen reduksi red uksi (SO , NaHSO , Na SO ), reaksi : SO + 2 H O + Cl + Cl
₂ ₂
H SO + 2 HCl + 2 HCl
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
₂₂ ₂ ₂ ₂ ₂
2 Na S O + Cl
C + 2 Cl + 2 H O
Karbon aktif
Aerasi
2.
Ozone
₂₂ ₂ ₂
Na S O + 2 NaCl CO + 4 HCl
Ozone Ozone merupa merupakan kan oksidan oks idan kuat berbentu berbe ntuk k gas berwarna ber warna biru biru yang
berbau ber bau tajam taja m dan
merupakan bentuk tidak stabil dari oksigen yang terdiri dari tiga atom O (rumus kimia ozone adalah O3). Ozone dihasilkan dari oksigen yang dilewatkan pada listrik bertegangan tinggi dalam udara kering. Reaksinya adalah :
⁻ ⁻ ₂ ₂ ⁻
O3 + 2e 2O O
+ O O3
3O + 2e
2O 3
Gambar VIII.3. Skema Sel Pembentukan Ozone Reaksi ini merupakan reaksi reversible, sekali ozone terbentuk, akan terurai menjadi oksigen. Reaksi reversible ini terjadi di atas suhu 35°C. Oleh karena itu, diperlukan peralatan sistem pendingin pada sistem penghasil ozon. Energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan ozon adalah 0,82 kW- h per kg ozon. Pemakaian
ozone ozone dalam pengolahan air minum yang paling umum adalah untuk
disinfeksi terhadap bakteri dan virus. Dosis ozone ozone sebesar 0,4 mg/l dalam waktu 4 menit (faktor waktu kontak (CT) = 1,6) direkomendasikan untuk menghilangkan bakteri patogenik dan polivirus. Faktor CT sebesar 2 diperlukan untuk menjamin penghilangan total giardia giardia cysts. cysts. Desinfeksi dengan ozone ozone membutuhkan air input yang bebas dari mangan terlarut (Mn2 +). Jika terdapat kandungan Mn2 + lebih besar dari 0,03 mg/l, ozone ozone akan mengoksidasi mangan mangan menjadi Mn(VII) Mn(VII) yang berwarna ber warna jing jingga ga kec k ecoklata oklatan n sebagai se bagai akibat presipi pre sipitas tasii MnO2 .
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Karena itu diperlukan pengecekan warna air input yangberhubungan dengan kandungan bahan bahan organ organiik agar agar tidak tidak meng enghasil asilkan presipi presipitasi tasi setelah setelah ozon ozonasi asi..
Ozone Ozone sebagai oksidan
yang sangat reaktif, dalam proses ozonasi akan langsung membunuh mikroorganisme karena merusak
dinding
sel
(lisis).
Ozonasi
tidak
menghasilkan
padatan
terlarut
dan
tidak
dipengaruhi oleh ion ion ammoni ammonium um atau ata u pengaruh pH dalam proses. pros es.
Gambar VIII.4. Bak Kontak Ozone Ozone Pada reaksi itu terbentuk radikal bebas, HO 2 dan HO, yang mempunyai kekuatan oksidasi besar dan merupakan erupakan bentu bentuk k yang ang aktif aktif dalam dalam proses disen disenffeksi. eksi. Radikal Radikal bebas ini jug juga mempunya mempunyaii kekuatan kek uatan oksidasi oksidasi untuk untuk bereak ber eaksi si dengan dengan pengotor lain lain dalam da lam larutan. Bila ozone ozone masuk ke dalam air, akan terjadi dua kemungkinan, yaitu oksidasi langsung yang berlangsung lambat dan selektif, dan auto dekomposisi menjadi radikal hidroksil yang berlan berlang gsun sung cepat. Auto Auto dekomposi dekomposisi si dipercepat dipercepat oleh oleh adany adanya radikal radikal hidroksil droksil, radikal radikal organik, hidrogen peroksida, sinar UV, atau ion hidroksida dalam konsentrasi tinggi. Radikal hidroksil dapat mengoksidasi organik dengan cepat dan tidak selektif. Oksidasi langsung akan terjadi terj adi bil b ilaa pH air rendah dan d an auto dekompos de komposisi isi akan ak an terjadi terj adi bil b ilaa pH air ting tinggi. gi. Ozone Ozone bereaksi dengan senyawa anorganik seperti ion nitrat, besi, mangan, sulfida, dan amonium. Oksidasi substansi anorganik ini dengan prosese ozonisasi sangat cepat dan lengkap. Ozone, Ozone, sebagai oksidan yang kuat dan efektif, merusak banyak senyawa organik peny penyebab warna, warna, rasa, dan bau dalam dalam air air minum. Oleh Oleh karena karena itu, tu, ini secara luas dig digunakan untuk untuk mengenda mengendall ikan ika n rasa ras a dan bau, ba u, menyis menyisihka ihkan n warna dan menyisihka enyisi hkan n besi bes i dan mangan. mangan. Ozone Ozone juga bereaksi dengan bahan organik alami (NOMs (NOMs = natural organic matters), matters ), di antaranya senyawa alifatik dan aromatik, asam humit dan pestisida. Ozon menguraikan
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM senyawa organik menjadi jenis molekul yang lebih rendah, seperti aldehid dan keton. Keun Ke untun tunga gan n dan kerugian kerugian ozone dalam da lam pengolaha pe ngolahan n air min minum um berikut be rikut ini ini : Keuntungan : 1.
Masal Masa lah rasa, bau, b au, dan warna warna dapat da pat dikurangi dikurangi..
2.
Bahan organi organik k pengotor dapat dapa t dioksidasi dioksidasi dengan cepat. cep at.
3.
Desinfeks Desinfeks i efektif yang dapat dicap dicapai ai pada pad a kisaran kisara n pH p H dan suhu yang luas. luas.
4.
Efek membunuh bakteri dan spora cepar (300 - 3000 kali lebih cepat daripada khlorinasi), diperlukan waktu kontak yang pendek. pende k.
5.
Tida Tidak k tim timbul bau ba u akibat dari pem pe mbentukan bentuka n kompleks.
6.
Mereduksi Mered uksi bahan pengkonsumsi pengkonsumsi klor.
7.
Memperbaiki efisiensi pengolahan secara keseluruhan. Kerugian :
1.
Sisa ozon tidak bertahan lama.
2.
Diperlukan input energi listrik yang tinggi dan biaya investasi dan operasi yang besar (sekitar (se kitar 10 1 0 - 15 kali lebih ting tinggi gi daripada dar ipada klorinas klorinasi). i).
3.
Suhu dan kelem ke lembab baban an yang tinggi tinggi dapat da pat mempersulit empers ulit penghasilan ozon.
4.
Proses Pro ses kurang fleks fleksibe ibell terhada te rhadap p variasi debit d ebit dan kualitas kualitas air.
5.
Teknik analisa analisa yang kurang spesifik spesifik atau ata u sensitif untuk untuk pengendalian p engendalian proses pro ses yang efisie efisien. n.
6.
Air yang mengandung bahan organic dan alga yang tinggi memerlukan pengolahan pendah pendahu ulua lua n untuk tuk meng engurangi bahan bahan pengkon pengkonsum sumsi si ozon ozon.. (Sumber : Qasim et al. 2000).
VIII.5 Kriteria Perencanaan
1.
Jenis densifektan yang digunakan :
Gas klor (Cl2 ), kandungan kandungan klor aktif minima minimall 99%
Kaporit atau kalsium hipoklorit (CaOCl2 ) x H2 O kandungan klor aktif (60 – 70%)
2.
Sodiu So dium m hipoklor hipoklorit it (NaO (N aOCl), Cl), kandungan kandungan klor aktif akt if 15%
Dosis klor ditentukan berdasarkan bpc yaitu jumlah klor yang dikonsumsi air besarny besarnya tergan tergantu tun ng dari kual kualiitas air air bersih bersih yang ang di produksi produksi serta serta diten ditentu tukan kan dari sisa klor klor di instalas nstalasii (0,25 – (0,25 – 0,35) 0,35) mg/l.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM VIII.6 Perencanaan
Dalam merncanakan suatu bangunan dibutuhkan data - data yang dapat mendukung proses perencan perencanaan aan.. Data Data - data yang ang didapat didapat bisa bisa berupa berupa data prim primer (hasi (hasill anal analiisa laboratorium, survey dll) ataupun sekunder. Dari data - data tersebut diharapkan didapat hasil yang diinginkan: a.
Berdasarkan analisa laboratorium :
Dosis klor optimum berdasarkan analisa jar test (nilai BPC) = 5,1 mg/L. seperti ambar grafik Break Break Poin P oin Chlorination dibawah diba wah ini ini :
BPC 10 9
) L / g m ( r o l K a s i S
8 7 6 5
BPC
4 3 2 1 0 0
10 0
2 00
300
400
500
Cl2 yang yang dibubuhkan dibubuhkan (mg/L) (mg/L )
Gambar VIII.2. Grafik Break Break Poin Chlorination
Densitas Densitas klor = 860 kg/m kg/m3 = 0,86 kg/L
Direncanakan :
Q air = 0,171 m³/s
Q tiap tiap tabung = 0,171/2 0,171 /2 tabung = 0,085 0,08 5 m³/s m³/s = 7344 m³/hari m³/hari
Sisa klor k lor di pelanggan pelanggan = 0,3 0, 3 mg/L (Sum (S umber ber : SNI SN I 6774 677 4 – 2008) 2008)
Menggunak Menggunakaa n gas klor deng de ngan an proses prose s penginjeks penginjeks ian ia n menggunak menggunakaa n tabung ta bung klorinato klorinatorr
Kapasitas Ka pasitas tabung klorinator klorinator = 100 Kg
Tabung dioperasikan dioper asikan secara sec ara berganti ber gantian an
Proses Prose s penginjeksia penginjeksia n dengan meng menggunaka gunakan n pompa dosing dosing
Panjang Pa njang pipa = 5 m
Gas klor diin diinjek jekss i selama 30 menit menit (td)
Vasumsi = 0,5 m/s m/s
Ting Tinggi gi desin des infeks feksii = 1,5 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM VIII.7 Perhitungan
Dosis Klor yang dibutuhka dibutuhkan n = Dosis klor optimum optimum + sisa klor = 5,1 mg/L mg/L + 0,3 mg/L mg/L = 5,4 mg/L
Kebutuh Ke butuhan an K lor dalam da lam 1 hari = Dosis klor yang yang dibutuhka dibutuhkan n x Q tiap tabung = 5,4 mg/L mg/L x 7344 734 4 m³/ m³/hari hari x 10 -6 kg/mg kg/mg x 1000 L/m3 = 39,657 39,6 57 kg/hari kg/hari
Penampungan Penampungan klor cukup cukup selama selama 30 hari hari = 39,657 39,6 57 kg/hari kg/hari x 30 hari hari = 1189,71 kg
Ruang Peny Pe nyim impa panan nan Tabung Klor K lor A = diamete diameterr tabun tab ung g x jumlah jumlah tabun tab ung g = 1,5 m x 12 tabung tabung = 18 m2
Kebutuh Ke butuhan an Tabung Ta bung Klor = penampunga penampunga n klor /kapasitas /kapa sitas tabun tab ung g klor
= 1189,71 kg/100 kg = 11,8 ≈ 12 buah Volume Volume Gas Klor yang dibutuh dibutuhka kan n untuk untuk klori k lorinas nasii Diketahui : T = 27 ° C = 300 K R = 0,0821 atm/mol.K P = 520 KPa = 5,132 atm (Shculz, (Shculz, Okun, 1982) 1982 ) n = massa gas klor/Mr klor/Mr Cl2
( Cl = 35,45 x 2 = 71,5)
= 1189,71 kg /71,5 = 16,639 kg x 1000 = 16639 mol Maka, P.V = n.R.T 5,132 5,13 2 . V = 16639 1663 9 mol x 0,0821 0,08 21 atm/mol.K atm/mol.K x 300 K
V = 409818,57 liter = 409,818 m3 A tiap tiap pipa sadap = Q/v = 0,171 0,17 1 m³/s m³/s / 0,5 m/s m/s = 0,342 m² m²
Diamete Diameterr pipa =
Cek Kecepatan Kece patan = Q/A = 0,171 m³/s/ m³/s/ (1/4 x 3,14 x (0,660)²)) = 0,5 m/s m/s (OK! (OK ! Memenu Memenuhi) hi)
√ √
≈
Headloss Headloss
Mayor Loses H
C Head Kecepatan : H
[
]
Minor Minor loses diabaikan diabaikan karena kare na pipa pipa tidak tidak memilik emilikii aksesoris akse soris dan da n tidak tidak berbelok b erbelok sehingga, sehingga, headloss total headloss total = Hf + Hv = 0,00183 m + 0,0127 m = 0,0145 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Gambar VIII.3. VIII. 3. Bangunan Bangunan Desinfeks Desinfeks i
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Daftar Pustaka Pustaka Hamer, Hamer, Mark J. 1975. Water and Waste Water Water Technology Technology.. John Wiley Wiley & sons, Inc.
Gabriel, Gabriel, Biton. Biton. 1994. 1994 . Wastewater Waste water Microbiolo Microbiolo gy. New Ne w York : John John Wil Wiley & sons, Inc. Inc.
Clark, J. J, and Hindelang, T. J. 1989. Capital Budgeting :Planning and Control of Capital Expendit Expendit ures. New Ne w Jersey Jer sey : John Wiley Wiley & sons, Inc.
Masduki, A. (2009). Bahan Ajar Mata Kuliah Pengolahan Air Minum, Jurusan Teknik Ling Lingkunga kungan, n, FTSP : ITS Surabaya.
Qasim, S.R., Motley, E.M., dan Zhu, G. (2000). Water Work Engineering : Planning, Design & Operation. Operation. Texas Texas : Prentice Hall Ha ll PTR.
Standar Nasion Na sional al Indonesia Indonesia (SNI) (SNI )
6774 : 2008 tentang tentang Tata cara perencanaan uni unitt paket
instalasi pengolahan air, Badan Standarisasi Nasional. Schulz, C. R, dan Okun, D. A. 1984. Surface Water Treatment for Communities in Developing Countries. Countries. Canada Ca nada : John Wil W illey ley & Sons, Inc.
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
BAB IX PERENCANAAN RESERVOIR
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM BAB IX PERENCANAAN RESERVOIR
IX.1.
Gambaran Umum
Reservoir digunakan untuk menampung air hasil pengolahan, dimana dari reservoir ini air akan didistribusikan ke konsumen. Selain itu, reservoir ini juga berfungsi agar waktu kontak yang lebih baik antara desinfektan (klor) dengan air yang akan diditribusikan. Reservoir distribusi diperlukan dalam suatu sistem distribusi air minum karena konsumsi air yang berfluktuasi. Pada saat pemakaian air dibawah konsumsi air rata - rata, maka suplai air yang berlebihan akan ditampung dalam reservoir untuk mengimbangi pemakaian air yang lebih besar dari pemakaian air rata - rata. Selain itu reservoir distribusi juga dipakai untuk memberikan tekanan yang cukup pada setiap titik agar air dapat memancar dengan tekanan yang diinginkan. Kapasitas reservoir ditentukan oleh fluktuasi pemakaian air dan pengaliran yang terjadi terj adi dalam
1 hari yang dapat dap at ditentukan ditentukan dengan metode analisis analisis yang didasarka didasa rkan n pada pad a
akumulasi kuantitas, baik pengaliran maupun pemakaian sehari - hari. Dalam perencanaan ini, terdapat hanya terdapat 1 macam reservoir, yaitu ground reservoir saja. Ground reservoir menerima suplai air langsung dari Instalasi Pengolahan Air Minum (IPAM) kemudian dipompa, lalu mengalirkannya menuju area pelayanan. Bak penampung air minum atau reservoir diberi sekat seka t - sekat seka t yang yang dileng dilengk k api ap i dengan : 1.
Ventilasi.
2.
Tangga.
3.
Pelimpah air.
4.
Lubang Lubang pem pe meriksaan dan perbai perba ikan.
5.
Alat ukur ukur ketinggi ketinggiaa n air.
6.
Instalasi pengolahan air penguras ( Sumber Sumber : SNI SN I 6774 677 4 – 2008 2008 ). Untuk dapat menampung air hasil pengolahan digunakan reservoir, dimana dari
reservoir ini air akan didistribusikan ke konsumen. Selain itu, reservoir ini juga berfungsi agar waktu kontak yang lebih baik antara desin de sinfekta fektan n (klor) dengan d engan air yang akan ak an diditrib diditrib usika us ikan. n.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM IX.2.
Kapasitas Produksi
Reservoir didistribusikan
digunakan
ke
untuk
konsumen.
menampung
Kapasitas
air
hasil
reservoir
dibuat
pengolahan untuk
yang
kemudian
memenuhi
kebutuhan
distribusi dan instalasi. Kebutuhan instalasi adalah kebutuhan air untuk proses pengolahan air minum meliputi : 1.
Kebutuhan Kantor.
2.
Pelarutan Alum.
3.
Kebutuhan Back Back wash. Data perencan pere ncanaan aan reservoir yang yang digun digunaka aka n 0,171 0, 171 m3 /dt
IX.3.
Kebutuhan Air Kantor
Untuk menghitung kebutuhan air kantor, maka diasumsikan jumlah pegawai dalam kantor adalah 100 orang. Dari tabel kebutuhan standar air non domestik (kantor), didapat kebutu keb utuhan han air = 30 L/ora L/orang ng/hr /hr 1.
Kebutuh Ke butuhan an Air Total Tota l = 100 orang x 30 L/orang/hr = 300 L/hr L/hr = 3 m3/hr = 0,375 m3 /jam (selam (se lamaa 8 jam)
2.
Pemakaian Pemakaian Air untuk untuk Kantor K antor selama selama Jam Kerja Kerj a (8 jam), jam), sehingga sehingga : Q kantor = 0,375 m3 /jam = 1,04 x 10 -4 m3 /dt
3.
% Kebutuhan untuk Kantor =
1,04.10
4
m
3
/ dt
3
0,171m / dt
100% 0,06% tiap detik (selama 8
jam kerja efekti efektiff). Diasu Diasum msikan sika n pemakai pemakaian an air air kantor kantor pada puku pukull 08.00 – 08.00 – 16.00 16.00
IX.4.
Kapasitas untuk Keperluan Instalasi
A. Kebutuhan Air untuk Backw Backwash ash
Bak fil filtras trasii sebany seba nyak ak 5 buah
Kebutuhan air untuk backwash backwash untuk 5 bak setiap harinya adalah 384 m 3 . Maka % kebutuh ke butuhan an total tota l air untu untuk k backwash Prosentas Pro sentasee Volum Volume Air Ba Air Backw ckwash ash =
IX.5.
384 2937,6
100% 13%
Volume Reservoir
Untuk menentukan kebutuhan distribusi digunakan analisa fluktuasi kebutuhan air (pemakaian dan pengaliran air). Cara ini didasarkan pada besarnya pengaliran air/suplai dan
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM pemakai pemakaian an air air (demand ) dalam 1 hari. Dimana dalam proses suplai, dilakukan pemompaan selama 24 jam. Berikut ini penentuan dan pengaliran pengalira n air tiap tiap jam ja m : Tabel Tabe l IX.1. IX.1 . Persentas Per sentasee Penentu Pe nentuan an dan Peng Pe ngali alira ran n Air Air tiap Jam Jam
% Pem Pe makaian aka ian Konsum Ko nsumen en
Instalasi
% Pemakaian Pe makaian Total
Kumulatif Kumulatif
% Supply
% Seli Se lisih sih
% Seli Se lisih sih Kumulatif Kumulatif
00 – 00 – 01 01
1,0
1,0
1,0
4,167
3,167
3,167
01 – 01 – 02 02
1,0
1,0
2,0
4,167
3,167
6,334
02 – 02 – 03 03
1,0
1,0
3,0
4,167
3,167
9,501
03 – 03 – 04 04
1,0
1,0
4,0
4,167
3,167
12,668
04 – 04 – 05 05
1,5
1,5
5,5
4,167
2,667
15,335
05 – 05 – 06 06
3,5
3,5
9,0
4,167
0,667
16,002
06 – 06 – 07 07
7,0
7,0
16,0
4,167
-2,833
13,169
07 – 07 – 08 08
7,2
7,2
23,2
4,167
-3,033
10,136
08 – 08 – 09 09
7,0
0,4
7,4
30,6
4,167
-3,233
6,903
09 – 09 – 10 10
6,3
0,4
6,7
37,3
4,167
-2,533
4,370
10 – 10 – 11 11
6,4
0,55
7,0
44,3
4,167
-2,783
1,587
11 – 11 – 12 12
7,1
0,4
7,5
51,8
4,167
-3,333
-1,746
12 – 12 – 13 13
7,5
0,4
7,9
59,7
4,167
-3,733
-5,479
13 – 13 – 14 14
6,6
0,4
7,0
66,7
4,167
-2,833
-8,312
14 – 14 – 15 15
5,2
0,05
5,3
71,9
4,167
-1,083
-9,395
15 – 15 – 16 16
5,6
0,05
5,7
77,6
4,167
-1,483
-10,878
16 – 16 – 17 17
7,0
7,0
84,6
4,167
-2,833
-13,711
17 – 17 – 18 18
5,9
5,9
90,5
4,167
-1,733
-15,444
18 – 18 – 19 19
3,0 3,0
3,0
93,5
4,167
1,167
-14,277
19 – 19 – 20 20
2,0 2,0
2,0
95,5
4,167
2,167
-12,110
20 – 20 – 21 21
1,5
1,5
97,0
4,167
2,667
-9,443
21 – 21 – 22 22
1,0
1,0
98,0
4,167
3,167
-6,276
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 22 – 22 – 23 23
1,0
1,0
99,0
4,167
3,167
-3,109
23 – 23 – 24 24
1,0
1,0
100,0
4,167 4,167
3,167
0,058
100,008
0,058
97,3
2,65
Sumber Sumber : Hasil Perhitu P erhitunga ngan n Berdasarkan tabel diatas, dapat diperoleh pengisian kapasitas reservoir. Dari tabel didapatkan bahwa % volume terbesar = + 16,002 % dan yang terkecil = - 15,444 %. Maka volume reservoir distribusinya adalah :
% Volume Volume yang dibutuhkan dibutuhka n % Vol Volum umee = 16,002 % - (-15,444 (-15,4 44 %) = 31,446 % dari debit perencanaan
Volume Reservoir Volume Volume
= 31,446 31, 446 % x Q yang menuju reser re servoi voirr (2 bak) bak ) = 31,446 % x 0,171 m3/dt x 86400 dt/hr = 4645,95 m3 ≈ 4646 m3
IX.6.
Perencanaan
1) Dimensi Direncanakan :
Kedalaman reservoir = 3 m (agar tidak terlalu dalam penggalian konstruksinya, selain itu jug juga karena karena level evel muka air air tanah tanah yang ang tin tinggi dapat mempen empeng garuh aruhi konstru konstruksi ksi dari reservoir itu sendiri nantinya).
Volum Volumee total bak reservoi reser voirr = 4646 m3
Jumlah reservoir = 2 buah (agar luas yang dibutuhkan untuk reservoir tidak terlalu besar, mengingat mengingat luas luas lahan lahan yang juga tidak tidak terlal te rlalu u luas) luas)..
Reservoir berbentuk segi empat dengan perbandingan B : L = 1 : 2 (agar memudahkan dalam proses konstruksinya).
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM IX.7.
Perhitungan
Volume Volume tiap Reservoir Rese rvoir = Luas bak (A) =
4646m 3 2
Volume
2323m
H
3m
2323m 3
3
774,3m
2
Dimensi A
=BxL
774,3 m2
= 2B2
B2
= 774,3/2
B
=
B
= 19,67, 19,6 7, maka l = 2 x b = 39,34 39,3 4
√
Jadi Jad i dimensi dimensi reservoir res ervoir :
Panjang (L)
= 39,34 39,3 4 m
Lebar (B)
= 19,67 19,6 7 m
Kedalam Ke dalaman an (H)
= 3 m + 0,5 (fb) = 3,5 m
PIPA INLET = PIPA OUTLET Diketahui :
Debit setiap Reservoi Rese rvoirr = 0,171 0,17 1 m3 /det Debit tiap Reservoi Rese rvoirr = 0,171/2 0,17 1/2 = 0,085 0,08 5 m3 /det V (Kecepatan) (Kece patan) Rencana = 0,5 m/det m/det
Q
= v asumsi x A
A = Q/Vasumsi Q/Vasumsi = 0,085/0,5 = 0,116 m2
D=
4 xA
=
= 0,384 m = 384 mm
Pipa yang digunakan adalah pipa PE. Diameter pipa yang ada dipasaran adalah 400 mm dengan diameter pipa luar dengan sebesar 327,4 mm dan ketebalan pipa sebesar 36,3 mm.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Headloss : Mayor Loses :
[
]
[
Head Kecepatan :
Headloss Headloss total
= 0,00152 + 0,183 = 0,184 m
]
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Daftar Pustaka Pustaka Masduki, A. (2009). Bahan Ajar Mata Kuliah Pengolahan Air Minum, Jurusan Teknik Ling Lingkunga kungan, n, FTSP : ITS Surabaya.
Qasim, S.R., Motley, E.M., dan Zhu, G. (2000). Water Work Engineering : Planning, Design & Operation. Operation. Texas Texas : Prentice Hall Ha ll PTR.
Standar Nasion Na sional al Indonesia Indonesia (SNI) (SN I)
6774 : 2008 tentang Tata cara perencanaan uni unitt paket
instalasi pengolahan air, Badan Standarisasi Nasional.
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
LAMPIRAN RESERVOIR
20070
39740
1500
D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
DENAH SKALA 1:345
3950
20070
POTONGAN B-B SKALA 1:246
D:\mila\upn\fd\LogoBaruUPN-BESAR.jpg D:\LogoBaruUPN-background transparant.png
PBPAM PEREN PE RENCA CANAAN NAAN BANGUNAN PENGOLAH PENG OLAHAN AN AIR AIR MINUM BAB X PERENCANAAN PROFIL HIDROLIS Profil hidrolis digambarkan untuk mendapatkan tinggi muka air pada masing - masing unit instalasi. Profil ini menunjukkan adanya kehilangan tekanan ( headloss) yang terjadi akibat pengaliran pada bangunan. Beda tinggi setiap unit instalasi dapat ditentukan sesuai dengan sistem yang digunakan serta perhitungan kehilangan tekanan baik pada perhitungan yang telah dilakukan pada bab masing - masing bangunan sebelumnya maupun yang langsung dihitung dihitung pada pad a bab ini. ini.
X.1.
Intake
Elevasi Elevasi muka muka air awal (EMA)
= +15,0 +1 5,00 0
Hf Pipa Sadap Sada p (hwl) (hwl)
= 0,258 0,25 8 m
Slope pipa sadap sada p (hwl) (hwl)
= 0,032 0,03 2 m/m
Hf pada saat keluar keluar pintu pintu air
= 0,0229 0,02 29 m
Hf Barscreen Barscree n saat bersih (hwl) (hwl)
= 0,0432 0,04 32 m
Hf Barscreen Barscree n saat saa t clogging clogging (hwl (hwl)= 0,00572 0,00 572 m
EMA Akhi Akhir
= +15 - (0,285 + 0,032 + 0,0229 + 0,0432 + 0,00571) = 14,61
Pompa
EMA Awal
= +14,61 +14, 61 m
Head Pompa Pompa
= 4,797 m
Sisa Tekan
=5m
EMA
= (+14,61 + 4,797 + 5)m = +24,4
Slope
= 0,02 m
EMA Akhir Akhir
= +24,4 +24, 4 m - 0,02 m = +24,38 +24, 38 m
Pipa Penghubung
EWA Awal
= +24,38 +24, 38 m
Hf Pipa Peng Pe nghu hubun bung g
= 1,556 1,5 56 m
EWA akhir akhir
= ++24,38 ++2 4,38 m - 1,556 1,55 6 m = 22,82 22,8 2 m
PBPAM PEREN PE RENCA CANAAN NAAN BANGUNAN PENGOLAH PENG OLAHAN AN AIR AIR MINUM X.2. Prasedimentasi
EMA Awal
= +22,82 +22, 82 m
Hf Salu Sa luran ran Pem Pe mbawa ba wa Inlet Inlet
= 0,0316 0,0 316 m
Slope Slope
= 0,05026 m
Hf saluran Peng Pe ngum ump p ul Inlet Inlet
= 0,98 0,9 8 m
Hf Pintu Air
= 0,186 0,1 86 m
Hf Salu Sa luran ran Pengum Pengumpul pul Outl O utlet et
= 0,98 0,9 8 m
Hf Perforated Baffl Baffle
= 0,013 0,01 3 m
EMA Akhi Akhir
= +22,82 - (2,24) = +20,58 m
Pipa Penghubung
EWA Awal
= +20,58 +20, 58 m
Hf Pipa Peng Pe nghu hubun bung g
= 1,5994 1,5 994 m
EWA akhir akhir
= +20,58 +20, 58 m - 1,5994 1,59 94 m = +18,98 +18, 98 m
X.3. Pengaduk cepat dan lambat
Pengaduk Lambat
EMA awal
= +18,98 +18, 98 m
Headloss outlet outlet
= 0,0261 0,02 61 m
Slope
= 0,0045 0,00 45 m
Hf Pipa Peng Pe nghu hubun bung g
= 1,691 1,6 91 m
EMA akhir akhir
= 18,98 - (0,0261 + 0,0045 + 1,691)m = +17,22 m
Pengaduk Cepat
EMA awal
= +17,22 +17, 22 m
Hf kompartemen 1
= 0,0119 0,01 19 m
Hf Kom Ko mpartemen 2
= 0,0061 0,00 61 m
Hf Kom Ko mpartemen 3
= 0,00199 0,00 199 m
Hf Salu Sa luran ran Outlet
= 0,0118 0,0 1183 3m
Hf Pipa Peng Pe nghu hubun bung g
= 2,122 2,1 22 m
EMA akhir akhir
= +17,22 - (2,153)m = +15,06 m
PBPAM PEREN PE RENCA CANAAN NAAN BANGUNAN PENGOLAH PENG OLAHAN AN AIR AIR MINUM X.4. Bak Sedimentasi
Zona Inlet
Muka Air Air Awal
= +15,06 +15, 06 m
Headloss Saluran Saluran Pengum Pengumpul
= 0,0611 0,06 11 m
Headloss Head loss Pintu Air
= 0,1866 0,1 866 m
Muka Air Air Akhir Akhir Inlet Inlet
= +15,06 +15, 06 - (0,2477) (0,24 77) = +14,81 +14, 81 m
Zona Outlet
Muka Air Air Awal
Beda ting tinggi gi air di atas ata s pelimpa pelimpah h dengan air dalam pelimpa pelimpah h = 0,0502 0,0 5026 6m
Hf Outlet Outlet
= 0,658 0,65 8 m
Muka Air Air Akhir Akhir
= +14,81 +14, 81 - (0,708)m (0,70 8)m = +14,10 +14, 10 m
= +14,81 +14, 81 m
Saluran outlet
Muka Air Air Awal
= +14,10 +14, 10 m
Headloss Saluran Saluran Outlet
= 0,0581 0,05 81 m
Muka Air Air Akhir Akhir
= +14,10 +14, 10 - (0,0581)m (0,05 81)m = +14,04 +14, 04 m
Pipa Penghubung
Muka Air Awal
= +14,0 +1 4,04 4m
Hf Pipa penghubun penghubung g
= 2,533 2,5 33 m
Muka Air Air Akhir Akhir
= +14,04 +14, 04 - (2,533)m (2,53 3)m = +11,50 +11, 50 m
X.5. Filtrasi
Inlet
Muka Air Air Awal
= +11,50 +11, 50 m
Headloss Saluran Saluran Pembawa
= 0,0847 0,08 47 m
Headloss Saluran Saluran Pembagi
= 4,608 4,60 8 m
Outlet
Headloss outlet outlet
= 2,3611 2,36 11 m
Muka Air Air Akhir Akhir
= +11,50 +11, 50 - (4,692 (4,69 2 + 2,3611)m 2,36 11)m = +9,16 +9,1 6 m
Headloss Saluran Saluran Drain
= 0,11068 0,11 068 m
Headloss Total melalui melalui Underdrain saat Fi F iltrasi tras i = 0,11665 0,11 665 + 0,18425 0,18 425 + 1,1768 1,17 68 = 1,47 m
Muka Air Air khir khir
Pipa Penghubung
= +9,16 +9,1 6 - (1,58) (1,58 ) = +7,58 +7,5 8 m
PBPAM PEREN PE RENCA CANAAN NAAN BANGUNAN PENGOLAH PENG OLAHAN AN AIR AIR MINUM
Hf Pipa penghubun penghubung g
= 2,533 2,5 33 m
Muka Air Air Akhir Akhir
= +7,58 +7,5 8 - (2,533)m (2,53 3)m = +5,04 +5, 04 m
X.6. Reservoir
Muka Air Awal
= +5,04 +5 ,04 m
Headloss di Ground Ground Reservoir Reservoir
= 0,184 0,18 4 m
Muka Air Air Akhir Akhir
= 5,04 - (0,184)m (0,18 4)m = +4,85 +4, 85 m
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM BAB XI PERENCANAAN LUAS LAHAN
Pada bab ini akan dibahas luas lahan yang dibutuhkan dalam perencanaan bangunan peng pengolah olahan an air air minum. Luas Luas lahan ahan keselu keseluruh ruhan ini didapat didapat dari luas permu permukaan tiap tiap - tiap tiap bang bangunan peng pengolah olah sehi sehingga nanti antin nya akan dapat diperki diperkirakan rakan berapa besarny besarnya lahan ahan yang ang dibutuhkan dalam membangun unit pengolahan air minum. Selain itu, perencanaan ini dibuat dengan proyeksi selama 20 tahun ke depan dengan maksud mengantisipasi biaya investasi yang terlalu besar. Hal tersebut dikarenakan biaya untuk pembelian lahan dari tahun ke tahun cenderung bertambah besar sehingga dapat berakibat berakibat pada besarny besarnya investasi yang ang harus arus dil dilakukan. akukan.
XI.1.
Luas Lahan Tahap I
Luas lahan tahap I didapat dari jumlah luas permukaan (Asurface) dari tiap - tiap bang bangunan peng pengolah olahan an pada tahap tahap I. Beri Berikut kut ini adalah adalah luas lahan ahan masin asing - masin asing unit peng pengolah olahan. an. a.
Intake (1 buah)
= 42,77 42,7 7
m2
b.
Prasedim Pras edimentas entasii (1 buah)
= 689,54 689, 54
m2
c.
Koagu Ko agullasi
= 5,285 5,28 5
m2
d.
Flokulas Flokulasii (2 buah) buah)
= 76,95 76,9 5
m2
e.
Sedi Sed imentasi entas i (2 buah) buah)
= 295,24 295, 24
m2
f.
Filtrasi Filtrasi (5 buah)
= 36,12 36,1 2
m2
g.
Desinfeks Desinfeks i (1 Ruang Peny Pe nyim impa panan nan Tabung Klor)
= 18
m2
h.
Reservoir Reservoir (1 buah) buah)
= 774,64 774, 64
m2
i.
Ruang Office Office (1 buah)
= 50
m2
(1 buah) buah)
Total lahan tahap I
XI.2.
+
= 1988,545 1988 ,545 m2
Luas Lahan Tahap II
Luas lahan tahap II didapat dari jumlah luas permukaan (Asurface) dari tiap - tiap bang bangunan peng pengolah olahan an pada tahap tahap II. Beri Berikut kut ini adalah adalah luas lahan ahan masin asing - masin asing unit olah olah
PBPAM PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM a.
Intake (2 buah)
= 85,54 85,5 4
m2
b.
Prasedim Pras edimentas entasii (2 buah)
= 1379,08 1379 ,08
m2
c.
Koagu Ko agullasi (2 buah)
= 10,57 10,5 7
m2
d.
Flokulas Flokulasii (3 buah)
= 115,42 115, 42
m2
e.
Sedi Sed imentasi entas i (3 buah)
= 442,86 442, 86
m2
f.
Filtrasi Filtrasi (6 buah)
= 43,34 43,3 4
m2
g.
Desinfeks Desinfeks i (2 Ruang Peny Pe nyim impa panan nan Tabung Klor)
= 36
m2
h.
Reservoir Reservoir (2 buah)
= 1549,28 1549 ,28
m2
i.
Ruang Office Office (2 buah)
= 100
m2
Total lahan tahap II
= 3762,09 3762, 09
m2
+
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHAN P ENGOLAHAN AIR MINUM MINUM
BAB XII PERENCANAAN PERENCANAA N SDB
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM BAB XII PERENCANAAN PENGOLAHAN LUMPUR
XII.1. Sumber dan Karakteristik lumpur
Proses pengolahan air baku menjadi air yang berkualitas air minum di Instalasi Pengolahan Air (IPA) menghasilkan residu atau buangan berupa lumpur. Lumpur yang dihasilkan berasal dari proses sedimentasi. Lumpur dari proses sedimentasi merupakan lumpur hasil endapan flok - flok yang terbentuk setelah mengalami proses koagulasi dan flokulasi. Lumpur yang banyak mengandung padatan diperoleh dari hasil proses pemisahan padat ke cair cair dari limbah yang ang serin sering disebu disebutt deng dengan sludge sludge atau lumpur encer, di dalam sludge sludge tersebut sebagian besar mengandung air dan hanya beberapa persen berupa zat padat. Umum Umumnya nya persentase perse ntase kandungan kandungan air tersebut dapat dap at mencapai mencapai 95 - 99%. a.
Sumber Lumpur
Grit Chamber
Bak sedimentas sedimentasii I
Bak sedimentas sedimentasii II
Bak filter
Bak penurunan penurunan kesad ke sadahan ahan
Bak presipitasi
b.
Karakteristik Lumpur Karak Ka rakteristik teristik lum lumpur tergantung dari d ari sumber sumber lumpur lumpur,, antara lain lain :
Lumpur
dari
grit
chamber
dan
sedmentasi
I
merupakan
padatan/lumpur
kasar
(kebanyakan anorganik)
Lumpur dari sedimentasi II mengandung padatan tersuspensi dan bahan kimia koagulan, misalnya lumpur alum.
Lumpur Lumpur dari dar i filter filter merupakan erupa kan lumpu lumpurr alur yang yang tidak tidak mengendap mengendap di bak ba k sedim sed imentas entasi. i.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM XII.2.
Jenis Je nis Pengolahan Lumpur Lumpur
Tujuan penanganan lumpur adalah menghasilkan lumpur dengan kandungan padatan setinggi - tingginya, atau volume yang sekecil - kecilnya dan stabil serta tidak memiliki dampak lingkungan yang lebih buruk. Peningkatan kandungan padatan atau pengurangan kadar air dapat dilakukan melalui beberapa cara. Umumnya upaya pengelolaan terhadap lum lumpur meliput meliputii tahap - tahap pengerja pengerjaan an : 1.
Pengentalan atau pemekatan lumpur ( sludge thickening thick ening ) Proses pengentalan lumpur bertujuan untuk meningkatkan kekentalan atau kandungan
padatan dalam dalam lumpur pur deng dengan cara pengel pengelu uaran air. air. Pada umumnya lumpur pur yang ang dih dihasil asilkan dari unit pengolahan air limbah masih encer dengan kandungan padatan antara 0,5 - 1,0% atau kandungan air 99,5 - 99%, sehingga perlu dipekatkan secara gravitasi hingga 2 - 3% atau kandungan air 97 - 98% dengan menggunak menggunakaa n thickener . a.
Peng Pe ngentala entalan n lumpu lumpurr secara sec ara gravitasi gravitas i Pengentalan lumpur secara gravitasi adalah salah satu metode yang umum digunakan.
Unit pengental gravitasi bekerja dengan gaya gravitasi seperti halnya dengan tangki peng pengendap endap lain ainnya. Prin Prinsip sip dasar dan bentu bentuk k unit ini jug juga meny enyerupai erupai tang tangki peng pengendap endap yang ang biasa, biasa, perbedaann perbedaannya hany anya pada nilai beban permu permukaan yang ang lebih ebih rendah rendah.. Alat Alat ini berbentu berbentuk k tangki bundar dilengkapi dengan penggaruk lumpur. Kepekatan lumpur kimia - fisika dapat mencapai kadar padatan kering 5 - 10% atau kandungan air 90 - 95%, sedangkan untuk lumpur biologi hanya mencapai kadar padatan kering antara 2 - 3% kandungan air antara 97 - 98%. Hasil pengentalan yang diperoleh untuk lumpur campuran dari lumpur kimia - fisika dan lumpur biologi mencapai kepekatan dengan kadar padatan kering 2 - 8% atau kandungan air 92 - 98%,. Unit pengental gravitasi umumnya digun digunaka aka n sebagai seb agai uni unitt pertama per tama di dalam bagian bagian penanganan lumpur. lumpur. Kelebihan
dengan
cara
ini
adalah
mudah
dalam
pengoperasian
dan
perawatan
(maintenance). maintenance). Kelemahan dengan cara ini adalah seringkali timbul lumpur yang naik ke atas ( sludge sludge floating ) akibat dari terlalu lama lumpur berada dalam bak lumpur karena tidak cepat dikeluarkan. Hal ini dapat menyebabkan kondisi anaerobik sehingga menghasilkan gas. Gas tersebut akan membawa sekelompok lumpur ke permukaan. Ciri - ciri lumpur tersebut adalah berbau dan berwarn berwarnaa hitam. tam.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM b.
Pemekata Pe mekatan n lumpu lumpurr secara sec ara flota flotasi si ( floating floating t hickening ) Dibandingkan
dengan
pemekatan
lumpur
secara
gravitasi,
alat
ini
lebih
sukar
peng pengoperasian operasiann nya dan diperl diperlu ukan pul pula penam penambah bahan an bahan bahan kim kimia poli polimer untuk tuk meni eningkatkan konsentarasi lumpur dari 85% menjadi 98%. Dengan terkonsentrasinya lumpur dapat meningkatkan efisiensi alat. Pemakaian bahan kimia polimer untuk memekatkan lumpur biol biolog ogii sekitar sekitar 2 - 5 kg berat kerin kering poli polimer/mg er/mg zat padat. Peng Penggunaan rasio rasio udara - padatan sangat mempengaruhi kinerja sistem ini, pada umumnya nilai rasio udara - padatan bervariasi, maksimum pada kisaran kisaran dari 2 - 4% untuk untuk mengapungkan engapungkan zat padat. pada t. Hasil pemekatan dengan sistem ini mencapai kadar padatan kering antara 4 - 6% atau kandungan air 94 - 96% untuk lumpur biologi dengan penambahan bahan kimia polimer, sedangkan tanpa penambahan bahan kimia polimer kadar padatan kering hanya mencapai 3 5% atau kandungan air 95 - 97%. Kelebihan cara ini adalah waktu tinggal jauh lebih singkat yaitu sekitar 15 - 30 menit dan hasil lumpur lebih pekat, sehingga volume lumpur lebih sedikit. Kelemahan cara ini adalah cara pengoperasian lebih sulit, biaya operasional tinggi, karena ada penambahan bahan kimia, biaya perawatan relatif tinggi dan penggunaan listrik cukup besar. Sistem penyapuan lumpur ( scrapper ( scrapper ) menggunakan rantai sering bermasalah karena terdapat bagian yang bergesekan. Permasalahan scrapper dapat diatasi dengan mengganti engganti rantai penggerak penggerak secara seca ra periodik. 2.
Stabilisasi lumpur ( sludge sludge stabilization stabilization) Stabilisasi lumpur merupakan upaya mengurangi kandungan senyawa organic dalam
lumpur atau mencegah aktivitas mikroorganisme. Tujuan stabilisasi lumpur adalah agar lumpur menjadi stabil dan tidak menimbulkan bau busuk dan gangguan kesehatan saat dilakukan proses maupun saat pembuangan ke lingkungan. Stabilisasi lumpur dapat dilakukan dengan beberapa bebera pa cara, antara lain lain adalah ad alah sebagai beri be rikut kut : a.
Digestasi anaerobik Proses ini merupakan suatu proses degradasi senyawa organik dalam lumpur secara
anaerobik. Stabilisasi ini biasanya hanya untuk lumpur biologi dan dilakukan sebelum proses peng pengelu eluaran air air dari lumpur. pur. Deng Dengan proses dig digestasi ini, sekitar sekitar 50% seny senyawa organ organiik dalam dalam lumpur dapat diubah menjadi gas bio yang tersusun dari metan (CH4) dan CO2 apabila di dalam senyawa organik tersebut terdapat kandungan sulfur, maka dihasilkan H2S. Produk gas bio bio ini sang sangat potensi potensial al untuk tuk dim dimanf anfaatkan sebagai sebagai sum sumber energ energii, sedang sedangkan lumpur pur sisa sisa yang diperoleh dipero leh bisa diman dimanfaatka faatka n seba s ebagai gai pupuk.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Digestasi lumpur dilakukan dalam tangki tertutup dengan sistem pengeluaran gas dan dapat dilengkapi dengan sistem pengadukan. Waktu retensi yang diperlukan antara 10 - 20 hari dengan beban padatan antara 2 - 4 kg/m3. Hasil pemekatan dengan sistem ini mencapai kadar padatan kering antara 2 - 5% atau kandungan air 95 - 98% untuk lumpur kimia - fisika, sedangkan untuk lumpur campuran kimia - fisika - biologi kadar padatan kering hanya mencapai 1,5 - 4% atau kandungan kandungan air 96 - 98,5%. 98,5 %. Kelebihan sistem ini adalah pengurangan volume lumpur dengan penguraian dalam artian peng pengurang rangan lumpur pur diu diubah menjadi enjadi gas yang ang dapat dim dimanf anfaatkan sebagai sebagai energ energii panas. panas. Kelem Ke lemahan ahan dari dar i sistem ini ini adalah ada lah cara car a pengoperas pengope rasiannya iannya agak sulit. sulit. b.
Stabilisasi aerobik Pada prinsipnya proses ini sama seperti proses lumpur aktif pada pengolahan air limbah,
yaitu degradasi senyawa organik dalam lumpur terjadi secara aerobik. Proses stabilisasi aerobik dapat dilakukan dalam suatu tanki terbuka, sebelum ataupun setelah dilakukan proses peng pengelu eluaran air air dari lumpur. pur. Metode stabil stabilisasi aerobic aerobic lumpur pur yang ang sudah sudah meng engalam alamii proses peng pengelu eluaran air air merupakan erupakan bentu bentuk k peng pengomposan omposan yang ang bany banyak dil dilakukan akukan di indu industri stri.. Proses stabilisasi dilakukan dengan beban padatan berkisar 1,6 - 4,8 kg/m3.jam dengan waktu retensi 10 - 15 hari. Udara dimasukkan ke dalam tanki untuk mensuplai oksigen, sehingga kadar oksigen terlarut dapat diperhatikan minimal 1 - 2 mg/L dengan pengaturan pH, kelem kelembaban baban,, suh suhu, dan penam penambah bahan an nutrisi trisi,, maka lumpur pur hasil asil proses stabil stabilisasi dapat dimanfaatkan sebagai kompos. Hasil pemekatan dengan sistem ini mencapai kadar padatan kering antara 2,5 - 7%% atau kandungan air 93 - 98,5% untuk lumpur kimia - fisika, sedangkan untuk lumpur campuran kimia - fisika - biologi kadar padatan kering sekitar 1,5 4% atau ata u kandungan kandungan air 96 – 98,5%. 98,5%. Kelebihan sistem ini adalah lebih mudah dalam pengoperasian dan mdah dalam peng pengontrol ontrolan an.. Kelem Kelemah ahan an dari sistem sistem ini adalah adalah bany banyak membu embutu tuh hkan energ energii, yaitu aitu energ energii listrik untu pembangkit oksigen. c.
Stabilisasi dengan kapur Penambahan kapur ke dalam lumpur mengakibatkan aktifitas mikroorganisme terhenti,
tetapi tidak mempengaruhi kandungan senyawa organik dalam lumpur. Proses stabilisasi ini umumnya dilakukan untuk mengatasi masalah bau yang timbul. Untuk menjamin lumpur tetap stabil, stabil, maka pH lum lumpur pur harus harus dipertahanka dipertahankan n di atas pH 11,8.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Metoda stabilisasi ini perlu pengawasan pH dan juga perlakuan pencampuran bahan kimia kapur dengan lumpur secara baik agar pH lumpur homogen. Hasil pemekatan dengan sistem ini mencapai kadar padatan kering antara 3 - 6% atau kandungan air 94 - 97% untuk lumpur kimia - fisika, sedangkan untuk lumpur campuran kimia - fisika - biologi kadar padatan kerin kering hany anya mencapai encapai 1 - 1,5% atau atau kandun kandungan air air 98,5 - 99%. Kelebihan sistem ini adalah pengoperasian mudah dan biaya operasional relatif rendah. Kelemahan sistem ini adalah tidak terjadi pengurangan kandungan air atau volume lumpur. Pada pengoperasian system ini sering terjadi perubahan nilai pH sehingga perlu dipantau terus - menerus. 3.
Peng Pe ngelu eluara ara n air a ir ( sludge sludge dewatering ) Tujuan proses pengeluaran air lumpur ialah menghilangkan sebanyak mungkin air yang
terkandung dalam lumpur setelah proses pengentalan. Persyaratan kadar padatan kering lumpur yang diinginkan tergantung pada penanganan akhir yang akan dilakukan, umumnya berkisar berkisar 30%. Proses peng pengelu eluaran air air lumpur pur dapat dil dilakukan akukan deng dengan beberapa cara, antara antara lain lain menggunak menggunakaa n alat : a.
Belt Press Proses pengeluaran air lumpur yang digunakan di industri antara lain belt filter press.
Tipe alat ini banyak digunakan di industri pulp pulp dan kertas. Pengeluaran air dari lumpur yang dapat dap at dilakuka dilakukan n dengan alat ini ini melalui melalui 2 tahapan, tahapa n, :
Daerah Daer ah Peng Pe ngeluara eluaran n Air ( Draining Draining Zone) Zone) Pada daerah ini lumpur mengalir dan tersebar secara merata di atas lembaran wire. wire.
Pengeluaran air dilakukan tanpa tekanan, hanya mengandalkan gravitasi sampai mencapai kadar kada r padatan pada tan tertentu, tertentu, selanjutnya selanjutnya lum lumpur memasuk emasuk i daerah daera h pengering pengeringaa n bertekanan. bertek anan.
Daerah Pengeringan Bertekanan ( Pressing Zone) Zone) Air keluar dari lumpur dengan cara dijepit di antara dua belt atau wire wire sambil ditekan
oleh rol secara bertahap di daerah pressing pressing zone, zone, dengan tekanan meningkat sejalan dengan mengecilnya rol. Pada saat dijepit, air diperas ke luar sampai akhir daerah bertekanan, yang selanjutnya memasuki daerah pengelupasan lumpur dari belt atau wire ( share share zone). zone). Sebelum difungsikan kembali di daerah pengeluaran air, belt atau wire perlu dicuci dahulu. Umumnya kadar padatan kering yang bisa dicapai antara 30 - 40% atau kandungan air 60 - 70%, untuk lumpur kimia - fisika dan 22 - 30% atau kandungan air 70 - 78%, untuk lumpur biologi.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Pengkondisian lumpur dengan menambahkan polimer erlu dilakukan untuk mempercepat dan mempermudah pengeluaran air. Alat pengering lumpur dirancang untuk beban 150 - 300 kg padatan kering/m lebar wire per jam untuk tuk lumpur pur yang ang sul sulit dipi dipisah sahkan kan airn airny ya, sedang sedangkan untuk tuk lumpur pur yang ang mudah dipisahkan airnya 250 - 500 kg padatan kering/m lebar wire/jam. wire/jam. Belt Belt penjepit baik bagian atas maupun bawah, setelah melepaskan lumpur, perlu dicuci, sebelum difungsikan kembali di daerah pengeluaran air. Kelebihan alat ini adalah kapasitas olah yang besar dan kandungan padatan kerin kering yang ang relati relatiff tin tinggi. Kelem Kelemah ahan an yaitu aitu membu embutu tuh hkan biay biayaa operasion operasional al yang ang relatif tinggi karena penggunaan bahan kimia polielektrolit yang tinggi dan kebutuhan energi listrik yang besar. Disamping itu maintenance membutuhkan biaya yang lebih tinggi dan operasional lebih sulit karena permasalahan di belt/wire belt/wire dan tracking sistem (alat pengarah belt/wire). belt/wire). b.
Filter Press Prinsip kerja sistem ini adalah memberi tekanan pada lumpur yang berada di antara
lempengan - lempengan filter ( filter plate). plate). Tekanan diberikan melalui gaya hidrolik di kedua sisi lempengan. Filter ini tersusun dari plate plate and frame frame filter berjumlah banyak, dimana bagi bagian dalam dalam dari frame frame tersebut ditarik oleh filter kain yang bersambungan. Setelah frame terkunci karena tekanan hidrolik atau tekanan tangan, lumpur akan tertekan masuk dari tabung suplai ke k e dalam da lam ruang ruang filtras filtras i. Air yang tersaring karena tekanan itu akan jatuh dari frame, frame , lumpur akan mengental karena kehilangan air dan tersiasa di bagian dalam. Penambahan tekanan berkisar antara 1 10 kgf/cm2, tetapi karena resistan tekanan yang masuk bertambah besar, maka akan terbentuk cukup adonan di bagian dalam. Apabila sudah terjadi kondisi seperti ini maka pengisian lumpur dihentikan. Tipe alat penyaring tekanan ini umumnya digunakan di industri kecil, antara lain seperti industri tekstil. Kelebihan dari sistem ini adalah sederhana dalam konstruksi konstr uksi dan d an biaya operas ope rasion ional al yang relatif lebih rendah. renda h. Kelem Ke lemahan ahan adalah ad alah hanya hanya dapat dapa t digun digunaka akan n untuk untuk penanganan p enanganan lupur yang sediki sed ikit. t. c.
Drying Bed Salah satu metode paling sederhana adalah drying bed atau bak pengering lumpur.
Pengeluaran air lumpur dilakukan melalui media pengering secara gravitasi dan penguapan sinar matahari. Lumpur yang berasal dari pengolahan air limbah secara langsung tanpa proses pemekatan pemekatan terlebi terlebih h dahu dahulu dapat dikeri dikerin ngkan deng dengan drying bed . Deskripsi bak pengering
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM berupa berupa bak dang dangkal berisi berisi media edia peny penyarin aring pasir pasir setin setinggi 10 - 20 cm dan batu keriki kerikill sebagai sebagai peny penyang angga pasir pasir antara antara 20 - 40 cm, cm, serta salu saluran air air tersari tersarin ng (fi (filtrat) trat) di bagi bagian bawah bak. Pada bagian dasar bak pengering dibuat saluran atau pipa pembuangan air dan di atasnya diberi lapisan kerikil (diameter 10 - 30 mmÆ) setebal 20 cm dan lapisan pasir kasar (3 - 5 mmÆ) setebal 20 - 30 cm. Media penyaring merupakan bahan yang memiliki pori besar untuk ditembus air. Pasir, ijuk ijuk dan keriki ker ikill merupakan merupaka n media peny pe nyaring aring yang serin ser ing g digunaka digunaka n. Pengisian lumpur ke bak pengering sebaiknya dilakukan 1 kali sehari dengan ketebalan lumpur di bawah 15 cm. Mengingat keterbatasan daya tembus panas matahari, maka kedalaman bak ikurang dari 50 cm. Jika lumpur masuk terlalu banyak, permukaan lumpur tampak mengering tetapi lapisan bawah masih basah, sehingga pengurangan air perlu waktu berhari berhari-hari -hari.. Jika Jika sarin saringan tersum tersumbat maka air air tidak tidak dapat kelu keluar, sehi sehingga peng pengurang rangan kadar air tidak terjadi. Pengurangan kandungan air dalam lumpur menggunakan sistem pengeringan alami dengan matahari, maka air akan keluar melalui saringan dan penguapan. Pada mulanya keluarnya air melalui saringan berjalan lancar dan kecepatan pengurangan air tinggi, tetapi jika jika bahan bahan peny penyarin aring (pasir) (pasir) tersum tersumbat maka proses peng pengurang rangan air air hany anya tergan tergantu tun ng kecepatan penguapan. Kecepatan pengurangan air pada bak pengering lumpur seperti ini bergan bergantu tun ng pada peng penguapan dan peny penyarin aringan, an, dan akan sang sangat dipen dipeng garuh aruhi oleh oleh kondi kondisi si cuaca cuaca seperti suhu, kelembaban, kecepatan angin, sinar matahari, hujan, ketebalan lapisan lumpur, kadar air, sifat lumpur yang masuk dan struktur kolam pengering. Waktu pengeringan biasan biasany ya antara antara 3 - 5 hari. hari. Kelebihan sistem ini adalah pengoperasian yang sangat sederhana dan mudah, biaya operasional relatif rendah dan hasil olahan lumpur bisa kering atau kandungan padatan yang tinggi. Kelemahan sistem ini adalah membutuhkan lahan yang luas dan sangat tergantung cuaca.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM
Gambar XII.1. Bangunan Drying Drying Bed d.
Screw Press Screw press press seperti terlihat di Gambar XII.1 menghasilkan lumpur kering (cake) dengan
kadar padatan kering 30 - 70% atau kandungan air 30 - 70%. Apabila lumpur yang akan diolah berasal dari campuran lumpur kimia - fisika dengan lumpur biologi, maka perlu ditambahkan koagulan polimer atau polielektrolit (PE), sebaliknya apabila hanya berasal dari lumpur kimia - fisika tanpa penambahan koagulan polimer atau polielektrolit (PE), dengan pemakai pemakaian an umumnya mnya sekitar sekitar 1 - 2 ppm. Besarnya tekanan yang dihasilkan tergantung dari pengaturan perbedaan jarak antara pun puncak ulir tekan sepanjan sepanjang g poros deng dengan kekuatan kekuatan tekan flange flange penahan yang ditentukan oleh kondisi dan jumlah pegas yang digunakan. Alat screw press press sangat hemat energi. Penggunaan alat screw press press makin banyak diterapkan di industri khususnya industri pulp pulp dan kertas. e.
Centrifugal Pada prinsipnya alat ini memisahkan padatan dalam lumpur dari cairan melalui proses
sedimentasi dan sentrifugasi. Ada beberapa tipe sentrifugasi tetapi yang umum digunakan adalah tabung horizontal berbentuk kerucut-silindris yang di dalamnya dilengkapi juga dengan screw conveyor yang dapat berputar.Kecepatan putaran conveyor ini sedikit lebih lambat dibandingkan dengan putaran tabung horizontal. Lumpur masuk melalui suatu tabung yang tak bergerak terletak sepanjang garis pusat tabung, kemudian didorong keluar oleh conveyor dan didistribusikan ke bagian sisi tabung. Lumpur mengendap dan dipadatkan oleh adanya kekuatan centrifugasi, kemudian dibawa oleh conveyor ke daerah pengeringan dalam tabung di bagian yang runcing, cairannya yang telah terpisah dikeluarkan di bagian yang lainnya. Pada sistem ini padatan kering mencapai sampai 50% atau kandungan air 50%. Pengkondisian lumpur dengan menambahkan koagulan polimer adalah untuk mempercepat
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM dan mempermudah pengeluaran air. Pemakaian koagulan polimer antara 2 - 6 kg/ton padatan lumpur kering. Biaya investasi dan operasi alat sentrifugal mahal, karena diperlukan bahan kimia peng pengkondi kondisi si dan konsu konsum msi energ energii listrik strik yang ang tin tinggi. Biay Biayaa pemel pemeliiharaann araannya jug juga tin tinggi jika jika dibandingkan dibandingka n dengan alat yang yang lain. lain.
Gambar XII.2. Detai dan Bangunan Centrifugal f.
Rotary Drum Vacuum Filter Penyaringan terjadi pada permukaan drum yang berputar. Drum berputar ini dibagi dalam
beberapa bagi bagian yang ang masin asing - masin asing berada di bawah tekanan tekanan vakum akum. Sekitar Sekitar 20 - 40% bagi bagian drum drum akan terendam terendam lumpur pur dan meng engambi ambill zat padat membentu embentuk k padatan lumpur pur yang menempel di permukaan karena diserap pompa vakum. Sebelum bagian drum dengan padatan lumpur pur yang ang menem enempel pel terendam terendam kembal kembalii, padatan tersebu tersebutt akan terlepas terlepas setelah setelah dicuci. Lumpur kimia - fisika dapat dikeluarkan airnya sampai mencapai padatan kering sebesar 7 - 9% atau kandungan air 91 - 93% tanpa perlu dikondisikan dahulu dengan bahan kimia. Lumpur biologi mencapai padatan kering sebesar 4 - 9% atau kandungan air 91 - 96%, sedangkan lumpur campuran mencapai padatan kering sebesar 5 - 9% atau kandungan air 91 95%. Beban lumpur kimia - fisika umumnya 30 kg padatan kering/m 2 jam, sedangkan untuk lumpur biologi atau lumpur campuran bebannya lebih kecil yaitu 10 - 20 kg padatan kering/m2 jam deng dengan hasil asil padatan kerin kering sekitar sekitar 15% dan sebelu sebelumnya perlu perlu dikon dikondi disi sikan kan terlebih
dahulu.
Kelebihan
dari
cara
ini
adalah
kapasitas
pengolahan
yang
besar.
Kelemahannya adalah pencapaian padatan kering yang masih rendah dan alat ini lebih cocok digunakan untuk lumpur yang berserat.
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM XII.3. Kriteria Perencanaan
Sludge Drying Bed , Unit sludge drying drying bed be d terdiri terd iri dari da ri : Periode pengeringan pengeringan = 10 -15 hari hari
Tebal Teba l lap lapisan isan lumpu lumpurr = < 6 ft = 1,82 1, 82 m
Tebal Teba l lapisan tanah = 255 – 300 300 mm mm = 2,55 3 m
Koefi Ko efisien sien keseragam kese ragaman an = < 4
Kadar Ka dar lumpu lumpurr yang dihasi dihasilkan lkan = 60%
Bak/bed beruku be rukuran ran 6 - 9 m (lebar (lebar); ); 7,5 - 37,5 m (panjang (panjang); ); 0,2 lumpur)
Pasir, tebal 15 -25 cm
Kerikil, tebal 15 – 30 30 cm
Drain, dibawah keriki ker ikill untuk untuk menampung menampung resapa res apan n air dari da ri lum lumpur
0,3 m (kedal (keda laman
XII.4. Perencanaan
1)
SDB (Sludge (Sludge Drying Bed ) Direncanakan :
Q Prasedim Prase dimentas entasii = 0,171 m3 /s
Q sedim sedimentasi entas i = 0,0855 0,08 55 m3 /s
Volume Volume lumpu lumpurr total tota l = 0,85 0,8 5 m3/jm + 0,85 m3 /jm= /jm= 1,7 m3 /jam x 60 = 102 m3
Freeboard = 0,25 m
Jumlah Jumlah bak = 1 buah
Perbandi Perb anding ngaa n panjang : lebar = 2 : 1, p = 2l
Periode pengeringan pengeringan = 10 hari
Tebal Teba l lum lumpur pur (hl) (hl) = 1,5 m
Kem Ke miringan ringan dasar dasa r = 0,5%
Diamete Diameterr pipa drain = 0,5 m
Diamete Diameterr orifice orifice = 0,1 m
Jumlah Jumlah orifice orifice = 40 buah
Kedalam Ke dalaman an media = 0,45 m
Bak dilapisi dilapisi deng de ngan an tanah ta nah dan keriki ker ikill untuk untuk menahan beban beb an lumpu lumpurr
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM 2) Kadar Air Direncanakan :
Kadar Ka dar soli solid = 5%
Kadar air = 95%
Kadar air pada sludge pada sludge cake = 75%
XII.5. Perhitungan
1)
SDB (Sludge (Sludge Drying Bed )
Media Med ia Sludge Sludge Drying Drying Bed Tabel XII.1. Karakte K arakteri ristik stik Tanah Tanah dan d an Keri Ke rikil kil Nama Na ma M e dia
Ukuran Efe Efektif ktif (mm) (mm)
H (mm) (mm)
Pasir halus halus
0,4
150
Pasir kasar
0,6
75
Keriki Ke rikill halus halus
5
75
Keri Ker ikil sedang seda ng
20
75
Keri Ker ikil kasar kasa r
40
75
Debit Lumpur Lumpur yang Masuk ke Bak SDB Q = (20,44 m3 /hr /hr x 1 bak) + (20,44 m3 /hr x 2 bak) = 61,32 m3 /hr /hr = 0,000709 m3 /s
Volume Volume Lumpur Lumpur di SDB V = 61,32 m3 /hr x 10 hari hari = 613,2 m3
Luas Luas Permu P ermukaan kaan Bak SDB
A = =
= 409,46 m2
Dimens Dimensi, i, jika p = 2l A
=pxl
409,46 m2
= 2l x l
409,46 m2
= 2l2
409,46/2
= l2
√ m
=l = l, maka p = 2 x 1ebar 1eba r = 28,6 m
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM Jadi Ja di dimensi SDB S DB : Panjang + tebal dinding dinding
= 28,6 + (2 x 0,2) = 29 m
Lebar + tebal dinding dinding
= 14,3+ 14,3 + (2 x 0,2) = 14,7 m
Kedalaman Kedalaman + freeboard
= (1,5 + 0,45) + 0,25 = 2,2 m
2) Kadar Air
Volume Volume Cake Ca ke Kerin Ke ring g Vol =
= = 9,80 m3 /hr
Volume Volume Air per hari Vol = (Vol. (Vol. kering kering x 95%) x Vol. Vol. Cake Ca ke Kering Kering (75/25)%) (7 5/25)%) = (61,32 m3 /hr x 0,95) x 9,80 m3 /hr x (75/25)%) = 58,254 m3 /hr x 0,294 0,29 4 m3 /hr = 17,126 m3 /hr
PBPAM PERENCANAAN ERENC ANAAN BANGUNAN PENGO P ENGOLAHAN LAHAN AIR MINUM DAFTAR PUSTAKA
Hamer, Hamer, Mark J. 1975,Water 1975,Water and Waste Water Technology Technology , John Wiley Wiley & sons, Inc
Kawamura, Susumu (1991), Integrated Design Design of Water Water Treatment Treatm ent Facilities Facilities,, John Jo hn Wiley Wiley & Sons, Inc., New York.
Masduki, Mas duki, A. (2009) (20 09),, Bahan Ajar Mata Kuliah Kuliah Peng Pe ngolahan olahan Air Minum Minum,, Jurusan Tekni Te knik k Ling Lingkunga kungan, n, FTSP, ITS Surabaya.
Direktorat Jendral Cipta Karya 1998. Petunjuk Teknis Perencanaan Rancangan Teknik Sistem Peny Pe nyediaa ediaan n Air Minum Minum Perkota Per kotaan an Vol.V.
PBPAM TUGAS TUG AS PERENCANA PER ENCANAAN AN BANGUNAN PENGOLAHA PENGO LAHAN N AIR MINUM
LAMPIRAN
PROFIL HIDROLIS POTONGAN A - A INTAKE
+5 +4
+4
PINTU AIR
+3 Muka Air
+2
PRASEDIMENTASI
KOAGULAN
-5
FILTRASI
+2
Muka Air
+2
SEDIMENTASI
POMPA
+1
+1 0 -1 -3
-2 -3
-2
KOAGULASI -4
-4 -4
-5
-5
-6
POTONGAN B - B
+5 +4 +3
FILTRASI
+2
DESINFEKSI
+3
+1 0 -1
-1
-2 -3 -4 -4 -5
-3
RESERVOAR
-6
D:\AyibArif Files\UPNTek. Lingkungan\Lain-lai n\UPNjatim.png D:\mila\upn\fd\Logo Baru UPN-BESAR.jpg E:\matakuliah\logoupnnyar.png
B
RESERVOAR
OFFICE
DESINFEKSI FILTRASI
SLUDGE DRYING BED A
A SEDIMENTASI B
PRASEDIMENTASI FLOAKULASI INTAKE KOAGULASI
KOAGULAN
D:\AyibArif Files\UPNTek. Lingkungan\Lain-lai n\UPNjatim.png D:\mila\upn\fd\Logo Baru UPN-BESAR.jpg E:\matakuliah\logoupnnyar.png
D:\mila\upn\fd\Logo Baru UPN-BESAR.jpg D:\AyibArif Filles\UPNTek. es\UPNTek. Lingkungan\Lain-lai n\UPNjatim.png E:\matakuliah\logoupnnyar.png