V.2. Pengolahan Tingkat Kedua
V.2.2. Bak Distribusi Air Buangan II
Bak distribusi Air Buangan II berfungsi untuk membagi aliran dari tanki kontak menuju unit clarifier.
a. Data Perencanaan
• Debit Resirkulasi = 0,075 m3/detik
• Debit rata – rata (Qr) = (0,15+0,075) = 0,225 m3/detik
• Waktu detensi = 35 detik
b. Perhitungan 1. Dimensi
• Volume bak saat Q maksimum : V = 0,225 m3/det x 35 det = 8 m3
• Direncanakan dimensi tangki ( p x l ) = 2 m x 2,5 m maka kedalaman air maksimum di bak distribusi (dmaks) :
dmaks = 8 m3 / 5 m2 = 1,6 m
free board = 0,2 m maka ketinggian total bak = 1,8 m
2. Struktur Influen
Struktur influen terdiri dari pipa yang berasal dari tanki kontak berdiameter 660mm (26 inchi).
3. Stuktur Efluen
Struktur efluen terdiri rectangular weir dengan panjang 0,5 m , box efluen dan pipa yang akan mengalirkan air buangan ke clarifier dengan diameter 406 mm (16 inchi).
• Head di atas weir (Cd = 0,624)
Debit rata-rata tiap weir = 0,225 m3/detik /3 = 0,075 m3/detik asumsi L’ = 0,46 m
hL =
3 2
2 2
3 /
g Cd L' x Q
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎣
⎡ Pers 5.17
hL =
3 2
8 , 9 2 46 , 0 624 , 0
075 , 0 2
3 /
x m
x x ⎥
⎦
⎢ ⎤
⎣
⎡ = 0,2m
L ‘ = 0,5 m – ( 0,2 x 0,2 m) =0 ,46 m (sesuai dengan asumsi awal) Ketinggian weir crest = 1,6 m – 0,2 m = 1,4 m
• Box efluen memiliki dimensi p x l = 0,7 m x 0,7 m dengan waktu detensi 3 detik.
• Volume tiap box efluen = 0.075 m3/detik x 3 detik = 0,225 m3
• kedalaman air di box efluen =
m mx
m 7 , 0 7 , 0
225 ,
0 3
= 0,46 m
• Direncanakan Perbedaan tinggi muka air dengan weir crest = 0,1 m
c. Rekapitulasi
Rekapitulasi dimensi bak distribusi Air Buangan II terdapat pada Tabel 5.15.
V-45
Tabel 5.15. Rekapitulasi Dimensi Bak Distribusi Air Buangan II
Parameter Besaran Satuan
Jumlah bak 1 unit
Panjang 2 m
Lebar 2,5 m
Kedalaman 1,6 m
Free board 0,2 m
V.2.3. Clarifier
Clarifier berfungsi untuk memisahkan mixed luquor suspended solid (MLSS) dari air limbah dan untuk mengentalkan lumpur yang akan diresirkulasi.
Lumpur yang diendapkan akan dipompakan menuju tangki stabilisasi untuk distabilkan terlebih dahulu sebelum dikembalikan ke tangki kontak sedangkan supernatan dari clarifier akan menuju unit pengolahan desinfeksi.
a. Kriteria Desain
Kriteria desain Clarifier terdapat Tabel 5.16 berikut.
Tabel 5.16. Kriteria Desain Clarifier
Parameter Besaran Satuan Sumber
Overflow rate 15 - 40 m3/m2/hari Qasim, 1985 Solid Loading 50 - 150 Kg/m2/hari Qasim, 1985
Kedalaman 3.6-6 m Metcalf&Eddy, 1991
Circular
Diameter 3 - 60 m Metcalf&Eddy, 1991
Rectangular
Panjang (10-15) h m Metcalf&Eddy, 1991
Lebar 6 m Metcalf&Eddy, 1991
b. Data Perencanaan
• Debit rata-rata = 0,15 m3/detik
• Rasio resirkulasi = 0,5
• Direncanakan dibangun 3 unit clarifier berbentuk circular
• MLSS = 2500 mg/l
c. Persamaan yang digunakan
• As = SF
QX ….. Pers 5.32 (Qasim, 1985)
keterangan : Q = debit masuk clarifier termasuk resirkulasi (m3/jam) X = MLSS (kg/m3)
SF = Solid Flux (kg/m2.jam)
• Q = 5 2
tan 2 15 2
8 /
θ H g
Cd ... Pers 5.33 (Discharge Measurement Structures, Oxford)
keterangan : Q = debit melalui V-notch (m3/detik) Cd = koefisien discharge
g = percepatan gravitasi (9,8 m2/detik) θ = sudut V-notch (o)
H = headloss (m)
d. Perhitungan 1. Dimensi clarifier
• Debit resirkulasi
Qr = 0,5 x 0,15 m3/detik = 0,075 m3/detik
• Debit rata-rata yang masuk clarifier :
Q = Q + Qr = 0,15 m3/det + 0,075 m3detik = 0,225 m3/det
• Debit setiap clarifier :
Q = 0,225 m3/det / 3 = 0,075 m3/det
• Berdasarkan grafik solid fluks terhadap konsentrasi resirkulasi, untuk konsentrasi Xr = 5160 mg/L maka SF = 7 kg/m2 jam atau 168 kg/m2 hari.
(Qasim, 1985)
• Luas permukaan (As) As =
SF QX =
g/kg 1000 x jam kg/m 7
det/jam 3600
x g/m 2500 /det x m
0,075
2
3 3
= 99 m2
Diameter (D) =
π 4 x m 99 2
= 11,3 m V-47
As aktual = 3.14 x (11,3 m)2 /4 = 100 m2 (tidak memenuhi)
Ternyata nilai overflow rate saat Q rata-rata tidak memenuhi kriteria, maka As diperbesar nilainya menjadi 250m2
Saat Q rata-rata : OR =
Saat kondisi peak (satu tanki tidak beroperasi) : OR = Saat kondisi peak :
SL =
2. Kedalaman Clarifier
• Kedalaman clarifier = kedalaman zona air besih + kedalaman zona
• Kedalaman zona air bersih + zona pengendapan direncanakan 1,5 m
• Kedalaman zona pengentalan
- Diasumsikan pada kondisi normal, sludge yang tertahan di clarifier sebanyak 30 % dari total solid di tanki kontak
- Diasumsikan konsentrasi lumpur rata-rata dalam clarifier = 5000 - Total solid di tanki kontak
= 2500 g/m3 x 6 m x 17m x 3 m /1000 gr/kg = 765 kg - Total solid di setiap clarifier = 0,3 x 765 kg = 230 kg - Kedalaman zona pengentalan =
permukaan luas
x i konsentras
clarifier di
solid total
= 2 3
5000 250
1000 230
g/m x
m
g/kg kg x
= 0,19 m
• Kedalaman zona penyimpanan lumpur
Zona ini dibutuhkan untuk menyimpan lumpur dalam clarifier dan akan sangat diperlukan ketika unit pengolahan lumpur mengalami gangguan operasi.
Direncanakan kapasitas penyimpanan lumpur untuk 2 hari berturut-turut pada saat debit puncak. Asumsi faktor peak untuk debit = 2 dan untuk BOD5 = 1,2.
- Total volatile solid yang dihasilkan saat kritis : = Yobs Q (So-S)
= 0,3125 x 0,15 m3/hari x 86400 detik/hari x (400 – 29,8) g/m3 x 2 x 1,2
= 3598 kg/hari
- Dengan 2 hari penyimpanan dan TVSS/TSS = 0.8 maka total solid di setiap clarifier :
= 3
8 0 3598
2 hari x ( kg/hari / . )
= 2999 kg - Total solid dalam setiap clarifier :
= 230 kg + 2999 kg = 3229 kg V-49
- Kedalaman zona penyimpanan lumpur :
• Direncanakan freeboard = 0,5 m
• Kedalaman total clarifier = 4,3 m + 0,5 m = 4,8 m
Struktur infuen terdiri dari center feed well. Pipa influen berdiameter 406 mm (16 inchi) dipasang membentang ke bagian tengah clarifier menuju central feed well Influen akan melewati baffle di bagian bawah dan terdistribusi secara uniform masuk ke tanki clarifier.
5. Struktur Efluen
• Struktur efluen terdiri dari weir dengan V notch, saluran efluen, box efluen dan pipa outlet.
• Direncanakan lebar saluran efluen adalah 0,5 m maka panjang weir :
= π (D- 2 x 0,5) m = 3.14 x (18 – 1) m = 53,4 m
• V Notch yang digunakan memiliki sudut 900 dengan jarak antar pusat notch 30 cm.
Jumlah notch yang diperlukan =
cm
• Dimensi V Notch terdapat pada Gambar 5.4.
30 cm 10 cm
20 cm 20 cm
Gambar 5.4.Dimensi V-Notch Saluran Efluen Clarifier
• Debit setiap notch :
- Saat Q peak :
• Saluran efluen memiliki lebar 0,5 m yang membawa aliran ke box efluen.
Box efluen berukuran 1m x 1m. Ketinggian air di box effluen = 0,7 m.
Dasar saluran efluen berada 0,3 m di atas dasar efluen box maka tinggi muka air pada saluran efluen di titik keluar saluran (y2) = 0,7 m – 0,3 m = 0,4 m
• Kedalaman saluran efluen : y1 =
Aliran air buangan terbagi 2 ke setiap sisi saluran Debit yang melalui tiap sisi saluran efluen saat peak =
sisi
Panjang tiap sisi saluran efluen : L = ( (18 −0,5 )−1 )=
Direncanakan penambahan ketinggian 25 cm untuk mengatasi free fall dan penambahan kedalaman 16 % untuk mengatasi friction losses. Maka kedalaman total saluran efluen = (0,41 m x 1.16) + 0.25 m = 0,73 m
• Pipa outlet berdiameter 356 mm (14 inchi) menuju bak distribusi air buangan III dan pipa resirkulasi lumpur berdiameter 254 mm (10 inchi) menuju bak distribusi lumpur
6. Pompa lumpur
Total debit lumpur yang dipompakan ke bak distribusi lumpur = Qr + Qw
= 0,5 x 0,15 m3/detik + 642 m3/hari / 86400 = 0,083 m3/detik
Lumpur dari masing-masing clarifier saat rata-rata = 0,083/3 = 0,028 m3/detik Disediakan centrifugal pump sebanyak 4 unit (1 cadangan) berkecepatan konstan dengan kapasitas 0,028 m3/detik. Setiap pompa dilengkapi dengan magnetic flow meter untuk mengontrol debit lumpur dari setiap clarifier.
e. Rekapitulasi
Rekapitulasi dimensi clarifier adalah seperti Tabel 5.17.
Tabel 5.17. Rekapitulasi Dimensi Clarifier
Parameter Besaran Satuan
Jumlah bak 3 unit
Luas permukaan 250 m2
Diameter 18 m
Free board 0,5 m
Kedalaman total 4,8 m