BAB 3 PENDEKATAN, METODOLOGI & RENCANA
3.2.3 Analisis Data
Analisis ini dilakukan dengan identifikasi terhadap semua data teknis eksisting. Identifikasi data teknis adalah untuk keakuratan data serta prinsip perencanaan teknis yang didasari kaidah teoritis teknis maupun kaidah perencanaan.
Beberapa analisis yang secara khusus dilakukan meliputi: analisis lokasi pekerjaan ( area dan topografi, analisis kebutuhan air minum, analisis system pengolahan air minum, jaringan pipa).
1. Analisis dan Evaluasi Data Topografi
Produk Laporan kegiatan ini adalah Laporan Topografi dan Gambar Pengukuran. Laporan Topografi terdiri dari Laporan Pengukuran dan Diskripsi BM serta Buku Pengukuran. Kegiatan ini di bawah koordinasi Ahli Geodesi. Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan perhitungan adalah sebagai berikut :
Data hasil pengukuran supaya dihitung pada saat masih dilapangan,
agar bila ada kesalahan dapat langsung di cek kembali.
Lokasi pengamatan matahari harus tercantum pada sketsa deskripsi.
Semua titik polygon dihitung pada system proyeksi UTM
Apabila menggunakan system lokal harus mendapat persetujuan
Pengawas.
Pada gambar sketsa kerangka utama harus dicantumkan hasil
hitungan:
- Salah penutup sudut dan jumlah titiknya serta toleransinya
- Salah linier polygon beserta harga toleransinya
- Salah penutup sipat datar beserta harga toleransinya
- Jumlah jarak
Pada waktu melakukan penggambaran harus memperhatikan hal-hal sebagai berikut:
Garis silang untuk Grid dibuat tiap 10 cm.
41 | Hal LAPORAN AKHIR
Semua BM dan CP digambarkan sesuai legenda yang telah
ditentukan dan dilengkapi dengan elevasi dan koordinat.
Pada interval 5 garis kontur dibuat tebal,ditulis lengkap dengan
elevasinya.
Pencantuman legenda pada gambar sesuai obyek yang ada di
lapangan.
Garis sambung ( overlap ) peta berdasarkan Grid.
Penggambaran halus ( fail drawing ) dilakukan pada kertas kalkir
ukuran A3.
Produk gambar pengukuran adalah sebagai berikut :
Peta situasi rencana jalur pipa dan sekitarnya skala 1:1000 atau
1:2000
Potongan memanjang dan situasi trase rencana jalur pipa skala
vertikal 1:100 dan skala horisontal 1:2000.
Potongan melintang rencana jalur pipa, skala horisontal dan vertikal
1:100.
Semua produk gambar dibuat diatas kertas kalkir ukuran A3.
2. Analisis Kebutuhan Air Minum (kuantitas) Kriteria Standar Konsumsi air minum:
Tabel 3.7 Standar Kebutuhan Air Bersih untuk daerah perkotaan
No. Jenis Pemakaian Kebutuhan l/org/hari
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Sambungan Langsung Hidran Umum Apartemen Restoran Hotel Pertokoan Gedung Pertunjukan Kantor Rumah Sakit 100 – 200 20 – 40 80 – 100 40 – 160 70 – 150 6 – 12 8 – 15 40 – 80 200 – 400
42 | Hal LAPORAN AKHIR
No. Jenis Pemakaian Kebutuhan l/org/hari
10. Sekolah 15 - 30
Perhitungan kebutuhan air : Qrkd = Qsk x P
Qrk = Debit kebutuhan rata-rata (liter/detik)
Qsk = standar konsumsi air minum (liter/org/hari)
P = Jumlah Penduduk Daerah Pelayanan
Qrd = Qrk + Qrnd + Qufw
Qrd = Kebutuhan rata-rata design (liter/detik)
QRnd = Kebutuhan rata-rata non domestik (liter/detik)
Qufw = Kebocoran air (asumsi) (liter/detik)
Qmd = fmd x Qrd
Qmd = Kebutuhan air harian maksimum (liter/detik)
Fmd = faktor fluktuasi maksimum harian
Qp = fp x Qrd
Qp = Kebutuhan air jam puncak (liter/detik)
Fp = Faktor fluktuasi jam puncak
3. Analisa Sistem Pengolahan Air Minum
Pengolahan air merupakan upaya - upaya teknis yang dilakukan untuk mengubah air baku dengan kualitas tertentu menjadi air bersih sesuai dengan kualitas air yang telah ditentukan, dan salah satu dari maksud pengolahan air adalah agar air baku memenuhi syarat yang telah ditentukan.
Sasaran dari pengolahan adalah : 1. Pemusnahaan bakteri patogen
2. Penghilangan kandungan zat yang merugikan didalam air
Pengolahan air merupakan rangkaian proses yang meliputi proses fisika, kimia dan biologi.
43 | Hal LAPORAN AKHIR
Merupakan proses pengolahan air berdasarkan pada prinsip – prinsip ilmu fisika diantaranya :
- proses pengendapan ( sedimentasi ) - proses penyaringan ( filtrasi ) - proses penyerapan ( absorbsi)
Proses biokimia
Merupakan proses pengolahan yang berdasarkan prinsip ilmu biologi dan kimia diantaranya adalah :
- proses oksidasi / disinfeksi - proses koagulasi
- proses netralisasi
Unit – unit pengolahan air bersih :
Bangunan Penangkap Air (Water Intake)
Merupakan bangunan yang diperlukan untuk menangkap atau menyadap air dari suatu sumber air ( air permukaan dan mata air ) dan menyalurkannya ke unit pengolahan.
Intake adalah suatu konstruksi yang berguna untuk mengambil air dari sumber air di permukaan tanah seperti reservoir, sungai, danau, atau kanal. Lokasi intake harus memperhatikan beberapa faktor berikut ini:
Kualitas air yang tersedia di lokasi harus baik
Berlokasi di tempat dimana tidak terdapat arus/aliran kuat
yang dapat merusak intake
Selama banjir, air tidak boleh masuk ke dalam intake
Sebaiknya sedekat mungkin dengan stasiun pemompaan
Angin yang menyebabkan sedimentasi harus dihindari
Lokasi harus mudah dijangkau dan dekat tempat pengolahan
sehingga meminimalkan biaya perpipaan.
Lokasi sebaiknya tidak berada di daerah cekungan.
44 | Hal LAPORAN AKHIR
yang bisa menstimulus pertumbuhan lumut ataupun pengotor-pengotor dari luar
Tanah tempat dibangunnya intake haruslah stabil.
Bangunan intake harus kedap air .
Pipa inlet ditempatkan di bawah permukaan sungai atau
danau untuk mendapatkan air yang lebih dingin dan mencegah masuknya benda-benda yang mengapung.
Sebaiknya terletak agak jauh dari bahu sungai untuk
mencegah kemungkinan pencemaran
Sebaiknya terletak pada bagian hulu kota.
Faktor utama sistem intake adalah reabilitas, keamanan, operasi minimal dan biaya pemeliharaan. Intake hendaknya ditempatkan pada sungai sebagai sumber air permukaan.Sumber air baku berasal dari air sungai permukaan, maka system intake berupa intake sungai.
Fungsi bangunan ini untuk menjaga kontinuitas air baku yang akan diolah yang dilengkapi dengan :
a) Bar Screen berfungsi untuk menahan/menyaring sampah –
sampah dari sungai agar tidak menggangu proses dan tidak merusak pompa.
b) Grit Chamber berfungsi untuk mengendapkan partikel –
partikel kasar yang sulit terurai.
c) Pompa berfungsi untuk mengambil air dari Grit Chamber ke
sumur pengumpul.
d) Sumur pengumpul berfungsi untuk menampung air yang akan
diolah, dilengkapi dengan alat pengatur debit ( cipolety, thomson ).
Proses pendahuluan menghilangkan benda – benda kasar, halus, pasir, lumpur dari air yang akan diolah atau diproses. Penghilangan benda- benda berupa sampah kasar dan halus pada umumnya
45 | Hal LAPORAN AKHIR
dihilangkan dengan saringan terdiri dari berbagai macam ukuran, sedangkan untuk menghilangkan pasir dan lumpur dialirkan melewati bangunan penangkap pasir dan lumpur untuk mengendapkan material yang ada.
Unit Koagulasi
Pada unit ini dilakukan pembubuhan bahan kimia seperti ( Al2SO4 ) Alumunium Sulfat ( tawas ), Kapur, Poly Alumunium Chlorida ( PAC ) yang sering disebut sebagai koagulan. Dengan kata lain koagulasi adalah proses pembubuhan koagulan secara cepat dan merata kedalam air sehingga tercipta distabilisasi muatan partikel koloid. Untuk ini diperlukan proses pengadukan secara cepat
sehingga sering disebut sebagai bangunan pengaduk cepat / rapid
mixing.
Cara pengadukan dalam unit koagulasi terdiri dari dua macam :
Secara mekanis ( mixer ) yaitu pengadukan cepat
berlangsung dengan bantuan alat pengaduk.
Secara hidrolis ( terjunan ) yaitu pengadukan cepat terjadi
karena adanya adanya terjunan atau beda tinggi permukaan. Intensitas pengadukan yang dinyatakan oleh nilai gradien
kecepatan (G value) nilai G berkisar : 20 – 70 det–1 . Waktu
detensi td berkisar : 20 – 50 menit. Kecepatan aliran nilai
berkisar : 10 – 60 cm/det, khusus tipe hidrolik : 15 – 30 cm/det. Apabila kecepatan aliran air kurang dari 9 cm/det, flok-flok yang terbentuk akan mengendap pada dasar bak/flokulator dan apabila kecepatan aliran air lebih dari 75 cm/det, flok-flok akan pecah menjadi flok-flok halus, sehingga tidak dapat mengendap pada bak pengendap. ( PERPAMSI, 2002 ).
46 | Hal LAPORAN AKHIR
Unit Flokulasi
Merupakan unit pengolahan yang diperlukan untuk menciptakan kondisi pola aliran sedemikian rupa sehingga partikel flok – flok yang terbentuk dapat saling bertumbukan dan mengalami pertumbuhan ukuran dari waktu ke waktu menjadi partikel suspensi, untuk hal ini diperlukan pengadukan secara lambat sehingga sering disebut sebagai unit pengaduk lambat / slow mixing.
Untuk menciptakan pola aliran sedemikian rupa terdapat dua jenis pengaliran:
1. secara mekanis ( penggunaan motor penggerak / peddle ). 2. secara hidrolis ( baffled channel / saluran bersekat yang makin
lama sekatnya semakin menyempit atau aliran voltec dimana aliran air berputar membentuk kerucut.
Dua jenis diatas dimaksudkan agar flok – flok dapat saling bertumbukan dan membentuk flok yang besar sehingga mudah diendapkan.
Faktor – faktor lain yang mempengaruhi proses flokulasi adalah :
pH
Alkalinity
Lama pengadukan
Bahan koagulan yang dipakai
Kekeruhan pada air baku
Keberhasilan sebuah proses koagulasi dapat dilihat pada hasil yang diperoleh dari proses flokulasi. Jika hasil air proses flokulasi menghasilkan partikel suspensi serta air terlihat jernih, berarti proses pencampuran koagulan pada proses koagulasi - flokulasi dikatakan baik dan sempurna.
47 | Hal LAPORAN AKHIR
Unit Sedimentasi
Secara umum proses sedimentasi diartikan sebagai proses pemisahan partikel suspensi dari air melalui pengendapan, dimana akibat gaya gravitasi maka partikel – partikel yang mempunyai berat jenis lebih besar dari berat jenis air maka akan mengendap kebawah dan yang lebih kecil akan mengapung.
Sedimentasi I ( Pra sedimentasi ) yaitu proses pengendapan
berupa suspensi asli dari air baku, pasir, lumpur.
Sedimentasi II ( Sedimentasi ) suspensi yang dipisahkan adalah
flok.
Arah dalam proses sedimentasi dapat berupa aliran horisontal atau aliran vertikal. Bak pengendapan sering disebut clarifier atau accelerator mempunyai dua macam bentuk yaitu persegi dan bundar dengan aliran radial atau aliran dari bawah ke atas. Untuk flok yang berat, cukup dengan sedimentasi aliran horisontal, sedangkan flok yang melayang ( relatif lambat mengendap ) digunakan aliran vertikal ( upflow clarifer ).
Sedimentasi aliran horisontal dapat dikembangkan dengan menggunakan plat-plat atau pipa pengendapan dikenal dengan
(“Tube Settler” / Plate Settler) sehingga memperluas bidang pengendapan dan meningkatkan harga v (kecepatan) antara 4 – 7 m/jam. Dalam selang waktu tertentu akumulasi lumpur hasil pengendapan harus dibuang, waktu yang dibutuhkan untuk pengendapan bervariasi, tergantung dari tipe/model pengendapan, umumnya dari 30 menit sampai dengan 4 jam, lumpur halus yang dapat diendapkan sekitar 90% sampai dengan 95%.
Unit sedimentasi terdiri dari beberapa bagian :
a. Zona inlet, berfungsi untuk menyebarkan aliran air dan
48 | Hal LAPORAN AKHIR
b. Zona pengendapan, berfungsi untuk mengendapkan partikel.
c. Zona outlet, berfungsi untuk mengumpulkan air yang sudah
bersih untuk menuju proses selanjutnya atau sebagai tempat keluarnya air.
d. Zona lumpur, berfungsi sebagai tempat pengumpul lumpur
endapan, yang selanjutnya akan dibuang secara periode.
Unit Filtrasi
Prinsip dasar filtrasi adalah proses penyaringan partikel secara fisik , kimia, biologi untuk memisahkan atau menyaring partikel yang tidak terendapkan dalam proses sedimentasi melalui media berpori. Penyaringan diperlukan untuk memisahkan flok - flok yang berukuran kecil atau halus yang tidak dapat diendapkan oleh proses pengendapan. Pada umumnya media penyaringan terdiri dari pasir kwarsa dan antrasit dikombinasi pasir kwarsa dengan antrasit. Filter digolongkan menjadi tiga golongan :
a. Media tunggal filter : saringan hanya satu media, yaitu
pasir silika atau pecahan arang antrasit.
b. Dual media filter : saringan dengan dua media,
yaitu pasir silika atau antrasit ( batu bara ).
c. Multi media filter : saringan dengan tiga media yaitu
pasir silika, antrasit dan granet.
Jenis sistem penyaringan dapat dibedakan atas dua golongan : 1. Filter gravitasi
Yaitu unit filter yang pengaliran air didalamnya berlangsung secara alamiah karena adanya gravitasi. Filter ini dapat dibedakan lagi menurut kecepatan pengalirannya yaitu :
a) Saringan Pasir Cepat (rapid sand fiter )
Sistem ini banyak digunakan pada pengolahan air minum, kecepatan penyaringan pada sistem ini relatif lebih besar
49 | Hal LAPORAN AKHIR
dan pencucian bak filtrasi menggunakan pengaliran balik (
back washing ).
Penyaringan cepat adalah suatu proses penjernihan, dimana air yang akan diolah dilewatkan pada suatu media porous dengan kecepatan yang relatif tinggi ± 5 s/d 15 m/jam. Selama proses tersebut kualitas air membaik karena terjadi pemisahan air dan kotoran. Saringan pasir digunakan untuk air dengan kandungan kekeruhan lebih dari 30 ppm, akumulasi lumpur pada lapisan atas media penyaringan akan menurunkan kecepatan fluktuasi.
Untuk mencegah agar filter tidak tersumbat (clogging) maka filter perlu dicuci, cara pencucian yang biasa digunakan adalah back wash( cuci balik ) yaitu apabila filter bekerja dengan aliran dari atas ke bawah maka aliran untuk mencuci sebaliknya dari bawah ke atas.
Secara periodik permukaan pasir dibersihkan (proses pencucian) lama pencucian antara lain 10 s/d15 menit.Pencucian dapat dilakukan dengan
Pencucian dari bawah ( back washing ) dengan
pemompaan air dari bawah ke atas bidang filter.
Pencucian dari atas ( surface washing ) yaitu
pencucian terhadap bidang permukaan media dengan penyemprotan air yang tertutup lumpur.
b) Saringan Pasir Lambat ( slow sand filter )
Penyaringan dimana proses penjernihan air yang akan diolah dilewatkan media porous dengan kecepatan relatif rendah. Sistem ini memerlukan lahan yang cukup luas. Pencucian saringan pasir lambat dengan cara mengeruk atas saringan pasir setebal dua sampai dengan tiga cm
50 | Hal LAPORAN AKHIR
dikeluarkan dari bak dan dicuci sampai bersih, setelah pencucian selesai pasir dikembalikan ke tempat semula.
c) Filter dengan kecepatan sangat tinggi ( high rate filter )
Penyaringan dimana proses penjernihan air yang diolah dilewatkan media pouros dengan kecepatan sangat tinggi antara 3 – 50 m/jam. ( PERPAMSI, 2002 )
2. Filter bertekanan
Dimana proses pengaliran berlangsung akibat adanya perbedaan tekanan, dan memanfaatkan tekanan yang lebih dari atmosfir.
Unit Desinfeksi
Merupakan penambahan suatu senyawa khlor aktif pada air minum dengan tujuan untuk membunuh organisme khususnya organisme pathogen. Pembubuhan desinfeksi tersebut dilakukan terhadap air yang sudah mengalami penyaringan sebelum air tersebut ditampung dalam bak reservoir dan didistribusikan. Sebelum didistribusikan ke konsumen harus terdapat sisa khlor sekitar 0,7 mg/l, sehingga dilakukan proses desinfeksi dalam reservoir.
Dalam rangkaian proses pengolahan terjadi pengurangan populasi patogen juga, misalnya pada unit sedimentasi dapat mengurangi 0 – 99% patogen pada proses filtrasi 0 – 99% sementara khlorinasi 99%. Disinfeksi dapat dilakukan dengan tiga metode : pemanasan, radiasi, reaksi kimiawi.
Efesiensi disenfeksi dipengaruhi oleh beberapa faktor : 1. Tipe dan konsentrasi disinfektan
2. Waktu kontak
3. Tingkat kekeruhan air 4. Temperatur
5. pH
6. Tipe dan konsentrasi mikroorganisme
51 | Hal LAPORAN AKHIR
Bahan kimia sering digunakan dalam proses desinfeksi (desinfektan) adalah kaporit, gas khlor, asam hypochlorite dan sodium hypochlorite. Proses khlorinasi dilakukan beberapa tahap : 1. Prekhlorinasi
Dilakukan diawal operasi tujuannya untuk mengoksidasi zat organik dan unsur – unsur lain.
2. Break point khlorinasi
Untuk mengikat senyawa – senyawa tertentu untuk menyediakan sisa khlor aktif bagi proses disinfeksi.
3. Super khlorinasi
Super khlorinasi adalah pembubuhan klor berlebih. Setelah reaksi, kelebihan khlor harus dihilangkan dengan proses dekhlorinasi (misal adsorpsi dengan karbon aktif). Pemakaian super khlorinasi (termasuk BPC) sedapat mungkin dihindari, karena pembentukan senyawa organik terkhlorinasi seperti trihalometan dan biaya bahan kimia yang mahal. Kalau mungkin dengan alternatif langkah purifikasi yang lain seperti untuk menghilangkan zat pengotor ( impurities ) misalnya dengan bio oksidasi.
4. Post khlorinasi
Post khlorination adalah langkah terakhir desinfeksi setelah air diolah yang bertujuan untuk mempertahankan sisa khlor dalam jaringan distribusi sebesar : 0,3 – 0,5 mg/lt Cl2.
Kadang-kadang dikombinasikan dengan pembubuhan NH3
kloramin
Unit Reservoar
Setelah melalui beberapa proses pengolahan maka air hasil pengolahan ditampung dalam suatu tempat yang disebut reservoir. Fungsi reservoir pada dasarnya untuk melayani sistem distribusi supaya tekanan merata dengan volume yang dibutuhkan secara kontinu, karena air tidak selalu dipakai pada tingkatan yang tetap
52 | Hal LAPORAN AKHIR
sepanjang hari, tetapi bervariasi pada umumnya siang hari kebutuhan air lebih besar dan malam hari relatif kecil sehingga kelebihan air pada siang hari disimpan pada bak penampung untuk digunakan pada waktu kebutuhan jam puncak.
Untuk meratakan aliran air di dalam reservoir maka air harus mengalir terus menerus secara kontinu dengan menggunakan sistem dinding sekat sehingga terjadi sirkulasi udara yang baik di dalam ruangan reservoir tersebut.
Fasilitas lain yang perlu ada dalam bangunan reservoir adalah : - Reservoir dilengkapi dengan sekat – sekat agar aliran merata - Fasilitas dosing
- Perlu disediakan ventilasi yang dilindungi oleh kain kasa - Dilengkapi dengan lubang periksa ( manhole )
- Dilengkapi dengan sistem inlet, outlet dan over flow - Terdapat sekala ukur.
4. Analisis Jaringan Pipa
Analisis jaringan pipa distribusi antara lain memenuhi ketentuan sebagai berikut :
1. Jika jaringan pipa tidak lebih dari empat loop, perhitungan dengan
metoda hardy-cross masih diijinkan secara manual. Jika lebih dari
empat loop harus dianalisis dengan bantuan program computer.
2. Perhitungan kehilangan tekanan dalam pipa dapat dihitung dengan
rumus Hazen Williams:
Hf = 10,66-1,85 D-4,87 L
Kecepatan aliran dengan rumus:
v = 0,38464 C.D 0,63 I 0,54 Debit aliran dihitung dengan rumus:
53 | Hal LAPORAN AKHIR
Dimana:
Q = debit air dalam pipa (m³/detik) C = koefisien kekasaran pipa D = diameter pipa (m) S = slope/kemiringan hidrolis Ah = kehilangan tekanan (m) L = panjang pipa (m)
V = kecepatan aliran dalam pipa (m/detik) A = luas penampang pipa (m³)
Perlengkapan Pada Sistem Jaringan Pipa 1. Katup
Agar pengaliran air didalam pipa dapat berjalan dengan baik, maka seringkali jaringan pipa tersebut dilengkapi dengan perlengkapan jaringan pipa, antara lain :
Katup aliran air (valve)
Katup udara (air valve)
Katup penguras (wash out)
Hidran kebakaran ( fire hydrant)
a. Katup Aliran Air (Valve)
Secara garis besar katup air ini dapat dikelompokkan berdasarkan fungsi, jenis, bentuk dan bahan katup.