Jumlah bukaan =

, \

= 0,018 



•

Lebar bukaan total :

Lebar bukaan total =



 

=

^{, }_{, } ^

=0,02

m

•

Jumlah bukaan :

Jumlah bukaan =

  

  

=

_{, }^{, }

=1,33 ≈2 ℎ

•

Jumlah bar (n) :

Lebar saluran = Jumlah bukaan . Jarak antar bar + n . = 2 . 0,015 m + 1 . 0,01 m = 0,015

m ≈ 0,0

4 m Persamaan energy :





 







 

= 



 







 

 ℎ

Dimana :

z1 dan z2 : tinggi diatas datum

v1 dan v2 : kecepatan aliran pada titik 1 dan 2 d1 dan d2 : kedalaman aliran pada titik 1 dan 2 Hl : kehilangan tekanan (headloss) =



^

 



^

 

 ;=0,25

Bila : datum = z2 z1 = 5cm (0, 05m) di atas datum maka :

0,05 0,7 0,170_{2  9,81 = 0 }

^ 

0,01082_{2  9,81 }

^

_{2  9,81}^0,170

^

^0,01082_{2  9,81 }

^

d2 = 1 m

Jadi kedalaman pada titik 2 = 1 m Cek kecepatan :

v =

, \

,  .  

 = 0,2705 m/detik

…. (0,2 – 

 0,6) m/detik Headloss yang terjadi :

ℎ=

^{,}_{.,}^{− ,}

= 0,0022 m

Perhitungan antara sebelum dan sesudah screen: Persamaan energy : Z2 + d2 +



 

= 



 





^

 

ℎ

01

^{,}_{.,}^

=0d





^{,}_{.,}^

d3 = 1 m

Jadi kedalaman pada titik 3 = 1 m Cek kecepatan :

 =

^{, }_{,  .  }^{\}

=0,2705 \

…. (0,2

-0,6) m/detik Headloss :

ℎ=2,42 . 

.

.,



^\

 .0,01.sin60°=0,0048 





=

_^ _{. }

=

_{,  . , }^{, \}

= 1,49 \

Perhitungan headloss saat 50% clogging :

•

Saat 50% clogging , luas area kisi berkurang 50%

•

Kondisi setelah bar screen dianggap tetap seperti saat bersih

•

Kecepatan aliran melalui kisi saat 50% clogging :



_{, .  . , .  }^{, \} 

= 0,36 \

•

Kecepatan dalam saluran , v¹2 :

ℎ =

^− 

 

.

_,^

=

^{,}^−^{,}_ ^

.,

.

_,^

=

^{,}_

•

Persamaan energy :





 







 

= 



 







 

 ℎ

0

′



^{,}_{.,}^

=01

^{,}_{.,}^



^{,}_

d’

2 = 1,159

m ≈ 1 m

Jadi kedalaman air di titik 2 saat clogging adalah 1 m

•

Headloss :

ℎ=

_{,}^{,}

= 0,115 

•

Kedalaman kritis sebelum free fall ke sumur pengumpul : Q = b . dc^3/2 . g^1/2 dc =



_{ . }^\



^\

= 

_{, . ,}^{.}\



^\

= 0,4 

•

Ketinggian pelimpah





 







 

= 







 

ℎ

01

^{,}_{.,}^

= 





_{.,}^{,}

 0,115

Zc

≈

4,39 m

≈

4,4 m

6.3 Sumur Pengumpul dan Pompa

Sumur pengumpul (sump well) dalam pengolahan air buangan berfungsi :

1. Menampung air buangan dari sewer yang kedalamannya berada dibawah permukaan instalasi pengolahan air buangan sebelum air buangan dipompakan.

2. Menstabilkan debit air buangan ataupun konsentrasi , sehingga tidak terjadi shock loading

Air buangan dalam sumur pengumpul dinaikkan dengan pompa. Salah satu jenis pompa yang digunakan dalam pemompaan air buangan adalah pompa ulir (screw pump) , dimana dengan pompa ini air buangan yang mengandung material kasa r dapat dipindahkan tanpa merusak pompa. Waktu tinggal hidrolik (td) air buangan didalam sumur pengumpul tidak lebih dari 10 menit (td < 10 menit) , sehingga tidak terjadi kondisi septic yang dapat menimbulkan bau dan supaya tidak terjadi pengendapan.

a) Perhitungan Pompa Ulir

Kriteria desain yang digunakan dalam perencanaan pompa ulir adalah :

•

Kapasitas (Q) = (0,01-0,20)m³/detik

•

Diameter screw = (0,3-3)m

•

Sudut kemiringan = 30^ᵒ-38^ᵒ

•

Total head maksimum = 9 m

•

Kecepatan motor = (20-125)

Direncanakan :

•

Jumlah sumur pengumpul = 1 sumuran

•

Jumlah pompa ulir = 1 buah

•

Qscrew pump =

, \



=0,01082 



\ = 0,6492 



\

Dari table data teknis pompa Archimedean Screw (terlampir) , diperoleh : Sudut kemiringan (a) = 30^ᵒ

Kecepatan motor = 64 rpm

Diamater screw (D) = 700 mm = 0,7 m Head limit (H2) = 4,5 m

Perhitungan :

•

Kedalaman air di sumur pengumpul : hi =

3 4⁄

 . D . cos a

=

3 4⁄

 . 0,7 m . cos 30^ᵒ = 0,45 m

H = H2

+ σh – 

 hi = 4,5 m + 0,2 m

 – 

 0,45 m = 4,25

•

Power pompa : P =

...



;

 = 997,07 

/m³ (T = 25^ᵒC)



 = 75% P =

, \ . , \ . ,  . , \

%

≈

599,7 Wh = 0,59972 kWh  b) Perhitungan Sumur Pengumpul

Perhitung :

•

Jarak dari dinding ke screw dan antar screw direncanakan 0,5 m

•

Lebar saluran pengumpul ( I ) : I = 2. D + 3 . jarak antar screw

= 2. 0,6 m + 3 . 0,5 m = 2,90 m

•

Kedalaman sumur pengumpul (d) :

d = hi + Fb ; Fb = Free board direncanakan 0,55 m = 0,45 m + 0,55 m = 1,00 m

•

Panjang sumur pengumpul (p) :  p = x + 1 tan a =

   



x =

,

t°

 = 0,8 m Sehingga :  p = 0,8 m + 1,5 m =2,3 m

•

Volume sumur pengumpul (V) :

V = hi . p . I = 0,45 m . 2,3 m . 2,9 m = 3,0015 m³

•

Kontrol waktu detensi (td) td =





=

_{, }^{, }\^

 = 277 detik = 4,61 menit Kontrol td saat Qminimum :

td =



6.4. Grit Chamber

Grit Chamber berfungsi untuk memisahkan partikel grit atau padatan yang tersuspensi yang berukuran diameter >0,2 mm , yang terbawa air buangan supaya tidak mengganggu  pengolahan selanjutnya. Terbawanya grit dalam proses akan mengganggu efisiensi  pengolahan terutama pada pengolahan lumpur karena grit tidak dapat diuraikan.

Disamping itu adanya grit chamber dapat melindungi atau memperpanjang umur dari  peralatan yang digunakan , karena :

• Mengurangi pembentukan

deposit pad pipa atau saluran

• Mengurangi frekuensi pembersihan digester yang diakibat

kan oleh akumulasi grit Penghilangan grit bertujuan untuk :

1. Melindungi atau mencegah terjadinya gerakan padatan mekanis dan pompa akibat  pemakaian yang tidak perlu dan adanya abrasi.

2. Mencegah terjadinya penyumbatan dalam pipa akibat adanya endapan kasar pada saluran.

3. Mencegah efek sedimentasi pad dasar sludge digester dan primary sedimentation. 4. Menurunkan akumulasi material inert dalam kolam aerasi dan sludge digeste r yang

akan mengakibatkan berkurangnya volume yang dapat digunakan. Secara umum grit chamber dibedakan menjadi dua , yaitu :

1. Conventional / Velocity Controlled / Horizontal Flow Grit Chamber , debit yang melalui saluran ini mempunyai arah horizontal dan kecepatan aliran dikontrol oleh dimensi unit yang digunakan atau melalui penggunaan weir khusus pada bagian effluent.

2. Aerated Grit Chamber , merupakan bak aerasi dengan aliran yang spiral , dimana kecepatan melingkar dikontrol oleh dimensi dan jumlah udara yang disuplai.

Pada akhir bak (grit chamber) dipasang proportional weir yang berfungsi untuk meratakan debit yang keluar dari grit chamber.

Kriteria desain :

• Waktu

 detensi (td) = (40-90) detik

Direncanakan :

• 1 buah grit chamber dan 1 buah lagi untuk cadangan

• Partikel minimum diamet

er 0,02 mm

• Suhu air (T) = 25

^ᵒC

• Viskositas (ʋ

) = 0,8975 . 10^-6 m²/detik = 0,8975 . 10^-2 cm²/detik

• Kecepatan mengendap (v

s) = 0,6 m/menit (100 mesh) Perhitungan :

• Q

 pengolahan = Qaverage = 0,00601 m³/detik

• Waktu detensi (td)

direncanakan 45 detik = 0,75 menit Sehingga :

Volume (V) = Q . td = 0,00601 m³/detik . 45 detik = 0,27045 m³

• Dimensi Grit Chamber :

Luas permukaan bak (As) : As =





=

_{, \ .  \ }^{, \}

 = 0,601 m² As= p. l ; direncanakan p:l = 5:1 0,601 m² = 5 I . I = 5 I² I = 0,346 m  p = 1,73 m

Koreksi kecepatan mengendap (vs) : vs =





=

_{ . }^

=

^{, }_{,  . , }^{\}

= 0,01004 m/detik = 0,6024 m/menit Kedalaman air : V = p . I . h h =



 . 

=

_{,  . , }^{, }

 = 0,451

m ≈ 0,

45 m Koreksi volume : V = p . I . h = 1,73 m . 0,346 m . 0,45 m = 0,269 m³ Koreksi waktu detensi (td) :

td =



• Grit Storage

Debit buangan per hari (Q) :

Q = 0,00601 m³/detik = 519,264 m³/hari

Hasil tes laboratorium menunjukkan dalam 1 m³ air limbah dihasilkan 0,025 L pasir , maka :

V pasir  = 0,025 L/m³ . 519,264 m³/hari . 10^-3 m³/L = 0,013 m³/hari

Direncanakan pembersihan dilakukan 7 hari sekali

V pasir  = 0,013 m³/hari . 7 hari = 0,091 m³

Dimensi grit Storage :

Direncanakan : p = 1,73 m ; I = 0,346 m

 p’ =

0,5 m

; I’ = 0,

2 m Tinggi (t) grit storage :

A = p . I = 1,73 m . 0,346 m = 0,598 m²

A’ = p’ . I’ = 0,

5 m . 0,2 m = 0,1 m²

V = 1/3 . t . {A + A’ + ( A . A’ )

^0,5 } 0,091 m³ = 1/3.t .{ 0,598 m² + 0,1 m² + ( 0,598 m² . 0,1 m²)^0,5 } t = 0,31 m t I’ P P I

air limbah dari hasil pemompaan menuju grit chamber. Direncanakan :

Terbuat dari beton (n=0,015)

Penampang ekonomis (b=2h) , dengan bentuk segi empat

Kecepatan aliran dalam saluran inlet (v) direncanakan = 0,3 m/detik Panjang saluran inlet (L) = 2 m

Dimensi saluran pembagi : Q = 0,00601 m³/detik A =





=

^{, }_{, \}^{\}

 = 0,02 m² A = b . h = 2h . h = 2h² 0,02 m² = 2h² h = 0,1 m  b = 2h = 0,2 m Koreksi kecepatan : vcek  =





=

_{ . }^

=

_{,  . , \}^{, \}

 = 0,3 m/detik Jari-jari hidrolis (R) : R =





=

 . 

 + 

=

 . 

 + 

=





=

, 



= 0,05 m Slope saluran inlet :

S =



^{ . }_\



^

= 

^{, \ . ,}_,\



^

 = 0,00106 Headloss yang terjadi dalam saluran (hf) :

hf = S . L = 0,00106 . 2 m = 0,00212 m

•

Pintu air

Direncanakan :

Digunakan 2 buah pintu air pada saluran pembagi inlet , dengan lebar pintu air (b) = 0,6 m dan Cd = 0,6

Q = 2/3 . Cd . b .

 2 

 . h^3/2

0,00601 m³/detik = 2/3 . 0,6 . 0,2 m .

2 .9,81 \



 . h^3/2 h = 0,0022 m

Kecepatan pelimpah pada pintu air (v) : v =





=

_{ . }^

=

^{, }_{,  . , }^{\}

 = 4,55 m/detik Headloss pada pintu air (hf) :

hf =



_{ .  . }^



^

.

_{ }^

= 

_{, . ,  . , }^{, \}



^

.

_{., \}^

= 26 m

• Sistem outlet

Proportional weir :

Tinggi air di alat ukur (h) :

h = kedalaman aliran

 – 

 kedalaman grit storage = 0,75 m

 – 

 0,45 m = 0,3 m = 0,9 ft

Debit air limbah yang melalui weir :

Q = 0,00601 m³/detik . 35,287552 cfs/(m³/detik) = 0,21 cfs Dimensi weir : Q = 4,97 . a ^0.5 . b . (h

 – 

 a/3) Direncanakan a = 10 cm = 0,328 ft  b =



, . , . −\

=

_{, . ,}^{, }, . ,−,\

= 0,020 ft = 0,0061

m ≈ 0,

006 m Direncanakan : y = 0,4 m = 1,312 ft y/a =

, 

, 

= 4

Dari table y/a maka x/b (Marsono , Hidrolika Untuk Tehnik Penyehatan dan Lingkungan)

Jika y/a = 4 ; maka x/b = 0,295 Sehingga :

• Saluran antara Grit Chamber dengan Bak Pengendap I

Merupakan saluran yang mengalirkan air limbah dari grit chamber menuju bak  pengendap I.

Direncanakan :

Terbuat dari beton (n = 0,015)

Penampang ekonomis (b = 2h) , dengan bentuk segi empat Debit air limbah (Q) = 0,0013 m³/detik

Panjang saluran inlet (L) = 4 m Lebar saluran (b) = 0,434 m Koreksi kecepatan : vcek  =





=

_{ . }^

=

^{,}_{,  . , }^{\}

 = 0,3 m/detik Jari-jari hidrolis (R) : R =





=

_+^{ . }

=

_{+}^{ . }

=

^_

=

^{, }_

= 0,05 m Slope saluran inlet :

S =



^{ . }_\



^

= 

^{,\ . ,}_,\



^

 = 0,00106 Headloss yang terjadi dalam saluran (hf) :

hf = S . L = 0,00106. 4 m = 0,00424m

6.5 Bak Pengendap I (primary clarifier)

Prinsip dalam bak pengendap I adalah memisahkan padatan tersuspensi dalam air secara gravitasi. Hal ini dapat dilakukan dengan mengatur kecepatan horizontal partikel agar tidak lebih besar dari kecepatan mengendapnya. Di dalam bak pengendap I dimungkinkan

h

x

y

b

a

terjadi pemisahan Suspended Solid (SS) sebesar 50%-70% dan BOD berkisar antara 25%-40%. Efisiensi removal dari partikel yang memiliki ukuran , bentuk , dansitas dan specifi c gravity yang sama tidak tergantung pada kedalaman , tetapi dipengaruhi luas permukaan dan waktu detensinya. Sasaran dalam bak pengendap I dalam pengolahan air buangan adalah klarifikasi dan penebalan sludge.

Bak pengendap I ini terdiri atas 4 ruang fungsional , yaitu :

1. Zona Inlet : Ruang yang berfungsi untuk memperhalus aliran transisi dari influent ke zona settling

2. Zona Settling : Ruang yang berfungsi untuk pengendapan partikel-partikel diskrit dari air buangan

3. Zona Sludge : Ruang yang berfungsi untuk menampung sementara mat erial (lumpur) yang diendapkan

4. Zona Outlet : Ruang yang berfungsi untuk memperhalus aliran transisi dari settl ing ke effluent.

Bak pengendap I ini didesain berdasarkan Surface Loading Rate (SLR) atau Over Flow Rate (OFR) yang dinyatakan dalam m³/m².hari. Begitu juga dengan factor lain yang mempengaruhi proses pengendapan ini harus diperhitungkan agar pr oses pengendapan dapat  berjalan secara optimal.

Weir Loading Rate (WLR)

Selain Over Flow Rate yang mempengaruhi penghilangan atau removal pada bak  pengendap I juga terdapat Weir Loading Rate. Pada umumnta bak pengendap I didesain

dengan WLR kurang dari 370m³/m.hari.

• WLR untuk Q

average

≤ 44L/detik = 124 m

³/m.hari.

• WLR untuk Q

average> 44L/detik = 186 m³/m.hari. Scour Velocity

Hal ini penting dalam operasi sedimentasi pada bak pengendap I , dimana kecep atan horizontal diusahakan tetap rendah agar partikel yang telah diendapkan tidak tergerus dari dasar bak.

Over Flow Rate (OFR)

Tabel 6.3. Over Flow Rate untuk Desain Clarifier

Kondisi Range

(m3/m2.hari)

Tipikal (m3/m2.hari) Primary Clarification sebelum Secondary Treanment

• Average Flow

• Peak Flow

Primary Calrification dengan Activated Sludge

• Average Flow

• Peak Flow

30-50 80-120 25-35 45-80 40 100 30 60 Sumber : Qosim , Wastewater Treatment Plants : Planning , Design , and Operations , 1985 Dimensi Bak Pengendapan I

Dalam proyek perencanaan ini bak pengendap I direncanakan berbentuk rectangular. Pemilihan ini berdasarkan pertimbangan luas lahan , kemudahan dalam operasional dan desainnya. Sedangkan criteria-kriteria yang digunakan dalam perencanaan ini adalah sebagai  berikut :

Tabel 6.4. Kriteria Desain Bak Pengendap I

Kriteria Range (m) Tipikal (m)

Panjang , L (m)

• L / W

• L / D

Kedalaman air , D (m) Lebar , W (m) 10-100 1,0-7,5 4,2-25,0 2,5-5,0 3-24 25-60 4,0 7-18 3,5 6-10

Sumber : Qosim , Wastewater Treatment Plants : Planning , Design , and Operations , 1985 Perhitungan :

•

Perhitungan dimensi bak :

Debit pengolahan (Q) = 0,00601 m³/detik Direncanakan :

Kedalaman (D) = 2,5 m

Over Flow Rate (OFR) = 30 m³/m² . hari Debit pengolahan tiap bak :

Q bak  = 0,00601 m³/detik

Luas permukaan (As) : As =





=

, \ .  \

 \.

 = 17,3 m² As = L . W ; direncanakan L : W = 4: 1 As = 4W² 17,3 m² = 4W² W = 2,08

m ≈

2,1 m ; L = 4W = 8,4 m Cek OFR : OFR =





=

_{ . }^

=

^{, \ .  \}_{,  . , }

= 29,436 m³/m².hari

… (25

-35) m³/m².hari

Cek waktu detensi (td) :

Volume bak (V) = L . W . D = 8,4 m . 2,1 m . 2,5 m = 44,1 m³ td =





=

_{, }^{,}^\

= 7337 detik = 2 jam

… (1

-2) jam Kecepatan horizontal (vh) :

vh =





=

, 

 

 .

100 cm/detik = 0,114 cm/detik

Cek bilangan Reynold (NRe) dan bilangan Froude (NFr) : Jari-jari hidrolis bak (R) =





=

_+^{ . }

=

_{  + .  }^{  .  }

 = 73,94 cm  NRe =

 . 

ʋ

=

^{, \ . , }_{, . } \

= 939

……..

 < 2000

Karena NRe < 2000 , maka aliran yang terjadi adala h laminar.  NFr ² =



 NFr = 0,000157

…….

 >10^-5 Karena NFr > 10^-5 , maka tidak akan terjadi aliran pendek.

•

Desain Perforated Baffle : Direncanakan :

Diameter lubang (d) = 10 cm = 0,1 m

Kecepatan aliran melalui lubang (v) = 5 cm/detik = 0,05 m/detik

Debit aliran yang melalui lubang (Q’) :