EVALUASI DAN DESAIN PENINGKATAN KAPASITAS
INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM
DI PT. KRAKATAU TIRTA INDUSTRI
RIZKA AMALIA
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Evaluasi dan Desain Peningkatan Kapasitas Instalasi Pengolahan Air Minum di PT. Krakatau Tirta Industri adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
ABSTRAK
RIZKA AMALIA. Evaluasi dan Desain Peningkatan Kapasitas Instalasi Pengolahan Air Minum di PT. Krakatau Tirta Industri. Dibimbing oleh ARIEF SABDO YUWONO dan ALLEN KUNIAWAN.
PT. Krakatau Tirta Industri (PT. KTI) memiliki fungsi sebagai pemasok kebutuhan air Kota Cilegon. Mengingat permintaan akan pasokan air terus bertambah, PT. KTI berencana melakukan peningkatan kapasitas menjadi 2500 liter/detik. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi kondisi terkini instalasi pengolahan air PT. KTI, serta mengkaji peningkatan kapasitas pengolahan instalasi berdasarkan aspek proses dan desain. Penelitian dilakukan dengan dua tahap, yaitu pengambilan data primer dan sekunder, serta analisis kalkulasi proses dan desain. Unit pengolahan air di PT. KTI adalah bar screen, sand trap, koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi, dan desinfeksi. Unit bar screen didesain dengan jumlah bar 40 buah dan lebar 6 mm. Pada unit sand trap, ketinggian bak minimum menjadi 4.30 m. Ketiga pompa yang digunakan harus memenuhi efisiensi sebesar 90%, bila efisiensi pompa tidak mencapai nilai tersebut, penambahan minimal satu unit pompa dibutuhkan. Desain unit koagulasi dilakukan dengan pengadukan hydraulic jump dan mekanik. Desain unit flokulasi dilakukan dengan mengubah putaran impeller menjadi 32 rpm. Pada unit sedimentasi, plate settler didesain sebanyak 891 buah dengan jarak antar-plate sebesar 0.05 m dan tinggi 1 m. Kesimpulan penelitian ini adalah hampir semua unit memiliki parameter yang belum memenuhi kriteria desain, dan desain dibutuhkan pada unit bar screen, dan accelator.
Kata kunci: desain, evaluasi, kriteria desain, unit pengolahan air.
ABSTRACT
RIZKA AMALIA. Evaluation and Design of Increasing Drinking Water Treatment Installation Capacity at PT. Krakatau Tirta Industri. Supervised by ARIEF SABDO YUWONO and ALLEN KUNIAWAN.
much as 891 pieces is designed with inter-plate distance of 0.05 m and height of 1 m. Conclusions of this study are almost all units have parameters that don’t meet the design criteria, and design takes on the unit bar screen, and accelator.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
EVALUASI DESAIN PENINGKATAN KAPASITAS
INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM
DI PT. KRAKATAU TIRTA INDUSTRI
RIZKA AMALIA
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Judul Skripsi : Evaluasi dan Desain Peningkatan Kapasitas Instalasi Pengolahan Air Minum di PT. Krakatau Tirta Industri
Nama : Rizka Amalia NIM : F44090027
Disetujui oleh
Dr. Ir. Arief Sabdo Yuwono, M.Sc. Pembimbing I
Allen Kurniawan, S.T., M.T. Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Yudi Chadirin, S.T.P., M.Agr. Plh. Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya, sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2013 ini ialah pengolahan air, dengan judul Evaluasi dan Desain Peningkatan Kapasitas Instalasi Pengolahan Air Minum di PT. Krakatau Tirta Industri.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Arief Sabdo Yuwono, M.Sc. dan Bapak Allen Kurniawan, S.T., M.T. selaku pembimbing, serta Bapak M. Budi Saputra, S.T, M.Eng. yang telah memberikan saran dan bantuan selama penulis berada di lapangan.. Di samping itu, penulis menyampaikan penghargaan kepada pihak-pihak yang telah membantu selama pengumpulan data. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada orang tua, seluruh keluarga, dan teman-teman atas segala doa dan dukungannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi pengembangan khasanah pengetahuan di bidang pengolahan air minum. Saran dan masukan sangat diharapkan guna memperbaiki kualitas dari karya ilmiah ini.
DAFTAR ISI
Waktu dan Tempat Penelitian 2
Alat dan Bahan Penelitian 2
Tahapan Penelitian 2
Kualitas Air 3
Evaluasi dan Desain Unit Pengolahan Air Bersih 3
HASIL DAN PEMBAHASAN 4
Gambaran Umum Proses Pengolahan Air Baku 4
Kualitas Air 4
Evaluasi dan Desain Unit Pengolahan Air Bersih 7
DAFTAR TABEL
1 Alat dan bahan penelitian 3
2 Kriteria desain unit pengolahan air di PT. KTI 8
3 Hasil perhitungan evaluasi desain unit pengolahan air 9
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir penelitian 2
2 Proses pengolahan air di PT. Krakatau Tirta Industri 4 3 Perbandingan kualitas air baku, air bersih, dan baku mutu tahun 2012 7
DAFTAR LAMPIRAN
1 Metode pengukuran Jar Test dan debit unit koagulasi (Distribution
Chamber) 18
2 Diagram alir perhitungan unit bar screen 19
3 Diagram alir perhitungan unit sand trap 20
4 Diagram alir perhitungan unit koagulasi dengan hydraulic jump 21 5 Diagram alir perhitungan unit koagulasi dengan pengadukan mekanik 22
6 Diagram alir perhitungan unit flokulasi 23
7 Diagram alir perhitungan unit sedimentasi 24
8 Diagram alir perhitungan unit filtrasi 25
9 Gambar desain unit bar screen 26
10 Gambar desain unit distribution chamber 26
11 Gambar desain unit accelator 26
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
PT. Krakatau Tirta Industri (PT. KTI) memiliki fungsi sebagai pemasok kebutuhan air untuk kawasan industri dan PDAM Kota Cilegon. Perusahaan ini sebelumnya merupakan unit penunjang kegiatan operasional PT. Krakatau Steel (Persero) dalam bidang penyediaan air bersih. Kapasitas yang terpasang di unit pengolahan air saat ini sebesar 2.000 liter/detik dengan penggunaan mencapai 60%.
Mengingat proyeksi kebutuhan air pada tahun 2017 mencapai 2300 liter/detik, PT. KTI berencana melakukan peningkatan kapasitas menjadi 2500 liter/detik. Penambahan debit tersebut diikuti oleh perubahan unit pengolahan yang sesuai dengan debit air yang akan diolah. Atas dasar kondisi tersebut, evaluasi kinerja instalasi diperlukan untuk mengetahui kondisi fisik instalasi.
Perumusan Masalah
Berdasarkan masalah tersebut di atas maka penulis membuat rumusan masalah penelitian sebagai berikut :
1. Apakah unit instalasi pengolahan air di PT. KTI dengan debit air saat ini sudah memenuhi kriteria desain yang ditentukan?
2. Apakah unit instalasi pengolahan air tersebut mampu mengolah air apabila debit air sesuai dengan kapasitas awal sebesar 2000 liter/detik dan saat debit air baku ditingkatkan menjadi 2500 liter/detik?
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini:
1. Mengevaluasi kondisi terkini unit Instalasi Pengolahan Air Minum PT. KTI. 2. Mengkaji desain peningkatan kapasitas pengolahan instalasi berdasarkan
aspek proses dan desain.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini:
1. Sebagai dasar untuk melakukan perbaikan kinerja instalasi pengolahan air. 2. Memberikan rekomendasi teknis kepada PT. KTI dalam usaha peningkatan
debit air baku untuk pengolahan air bersih.
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di PT. KTI. Pelaksanaan penelitian dilakukan dua tahap, yaitu tahap pertama pengambilan data primer dan sekunder selama bulan Februari-April 2013, serta tahap kedua berupa analisis proses desain selama bulan Maret-Mei 2013.
Tahapan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan melalui beberapa tahapan, seperti yang tertera pada Gambar 1.
3
Alat dan Bahan Penelitian
Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain: Tabel 1 Alat dan bahan penelitian
Alat Bahan
Current Meter Bahan-bahan kimia
Kalkulator dan alat tulis Data sekunder berupa:
Seperangkat komputer Kualitas air baku dan produksi Software Microsoft Office, Auto Cad 2007 Jumlah penduduk terlayani
Turbidity Meter Debit air baku dan air produksi
pH Meter Dimensi tiap unit
Spectrofotometer Denah IPAM
Data kualitas air baku dan air bersih berupa data sekunder yang diambil dari laboraturium PT. KTI. Data tersebut dibuat menjadi grafik perbandingan antara kualitas air baku, air bersih, dan baku mutu. Grafik tersebut dapat menunjukan kesesuaian kualitas air baku dan air bersih terhadap baku mutu kualitas air bersih yang telah ditetapkan oleh pemerintah.
Evaluasi dan Desain Unit Pengolahan Air Bersih
Evaluasi yang dilakukan terhadap bangunan intake dilakukan dengan mengukuran dimensi bar screen dan kapasitas pompa yang digunakan, serta terhadap desain, headloss, dan head di atas weir pada unit sand trap. Pada unit koagulasi, evaluasi dan desain dilakukan pada proses pencampuran menggunakan metode terjunan (hydraulic jump) dan pengadukan mekanik. Nilai gradien kecepatan (G) dapat diperkirakan berdasarkan ketinggian terjunan dan waktu detensi (td).
Proses flokulasi dan sedimentasi berada dalam satu bangunan berbentuk sirkular yang disebut Accelator Clarifier. Evaluasi dapat dilakukan dengan menghitung nilai gradien hidrolik (G) dan nilai bilangan Reynolds (NRe) (Qasim,
2000). Menurut Reynolds (1996), bilangan Reynolds (NRe), dan surface loading
(SL) perlu dievaluasi pada unit sedimentasi. Selain itu, Reynolds (1996)
menyatakan bahwa dalam evaluasi unit filtrasi perlu dilakukan perhitungan headloss (hL) air yang melewati saringan (filter) menggunakan persamaan Rose.
Perhitungan hL membutuhkan data bilangan Reynolds (NRe) dan Drag Coefficient
(CD). Evaluasi dosis klorin (Cl2) pada unit desinfeksi dilakukan setelah evaluasi
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambaran Umum Proses Pengolahan Air Baku
PT. KTI melakukan pengolahan air baku menjadi air bersih dengan air baku yang dialirkan Sungai Cidanau dan Waduk Krenceng. Proses pengolahan dapat dilihat pada Gambar 2. Pertama, unit distribution chamber berfungsi sebagai sarana dalam proses pembubuhan koagulan aluminium sulfat (Al2(SO4)3) yang
akan mengalami turbulensi antara air baku dan koagulan. Jenis koagulan aluminium sulfat atau besi sulfat umum digunakan untuk mengentalkan padatan tersuspensi dalam air. Koagulan tersebut murah dan aman, serta lumpur yang dihasilkan mudah ditangani (Ismail, et al. 2012). Kedua, unit accelator sebagai perpaduan unit flokulasi dan sedimentasi. Di dalam unit ini, flok yang terbentuk dari proses koagulasi akan bergabung membentuk ukuran yang lebih besar, sehingga flok lebih mudah diendapkan pada zona sedimentasi. Ketiga, unit penyaring (filter) berfungsi sebagai sarana untuk penyaringan partikel halus yang terbawa dari accelator, serta menghilangkan warna, turbiditas, dan kekeruhan. Keempat, unit netralisasi dan desinfeksi dilakukan pembubuhan kapur dan klorin secara simultan. Dan kelima, reservoir berfungsi sebagai media bak penampung air bersih yang akan didistribusikan ke konsumen.
Gambar 2 Proses pengolahan air di PT. Krakatau Tirta Industri
Kualitas Air
5
Kesehatan Nomor 416 Tahun 1990 tentang Syarat-Syarat dan Pengawasan Kualitas Air. Suspended solid (SS) tidak terdapat di dalam baku mutu, namun parameter tersebut tetap dimasukkan karena penting untuk diketahui. Pada Gambar 3, grafik perbandingan kualitas air baku dari parameter SS, warna, pH,
6
Air Baku Air Bersih Kep Menkes 416/90-max Kep Menkes 416/90-min
0.00
Kep Menkes 416/90 Air Bersih Air Baku
7
(f) Parameter nitrat Kepmenkes
(g) Parameter nitrit Kepmenkes
Gambar 3 Perbandingan kualitas air baku, air bersih, dan baku mutu tahun 2012
Evaluasi dan Desain Unit Pengolahan Air Bersih
Evaluasi unit pengolahan air bersih di PT. KTI dilakukan pada debit yang telah diukur langsung, kecuali pada unit bar screen, sand trap, dan filtrasi menggunakan debit sebesar 2 m3/detik. Desain pengolahan air setiap unit menggunakan debit 2 m3/detik dan 2.5 m3/detik. Diagram alir unit pengolahan dari sand trap hingga filtrasi disajikan pada Lampiran 2-8. Kriteria desain dari setiap unit dapat dilihat pada Tabel 2. Hasil perhitungan evaluasi dan desain dari setiap unit dapat dilihat pada Tabel 3.
8
Tabel 2. Kriteria desain unit pengolahan air di PT. KTI a. Unit bar screen
Sumber Faktor Desain Nilai
Qasim, et al. (1998)
Kecepatan melalui bar 0.30-0.60 m/detik
Lebar bar 4-8 mm
Kedalaman bar 25-50 mm
Kemiringan bar dari sudut
horizontal 45-60º
Headloss diizinkan saat clogging 150 mm Headloss maksimum saat clogging 800 mm b. Unit sand trap
Sumber Faktor Desain Nilai
Qasim, et al. Gradien kecepatan (G) 950 (1/dt) 200-1000 (1/dt) 150-300 (1/dt)
9
Lama pencucian air >600 detik 180-300 detik 60-300 detik
Ekspansi pencucian - 20-50% 20-50%
Maksimum headloss (hL) 2.5 m - -
g. Unit desinfeksi
Sumber Faktor Desain Nilai
Qasim, et al. (2000) Dosis Optimum 0.2-4 mg/l
Tabel 3 Hasil perhitungan evaluasi desain unit pengolahan air
10
Headloss influent (hL),
11
Kondisi aliran (NRe) 17 4.80x10
4
-7.59x104 1.02x105 1.27x105
Headloss (hL), m 16 0.15 0.47 0.37
34 1075.51-2282.48 3208.42 4010.53
13
Tujuan utama dari penggunaan bar screen adalah untuk memisahkan objek yang besar, seperti kertas, plastik, logam, dan semacamnya (Qasim, 1998). Unit bar screen di PT. KTI dilengkapi sistem pembersihan secara manual dengan kemiringan dari sumbu horizontal () sebesar 75o
. Desain awal bar screen dengan debit 2 m3/detik memiliki parameter yang belum memenuhi kriteria desain (Tabel 2), seperti kemiringan bar dari sudut horizontal, jarak antar bar, dan lebar bar.
Sand trap pada PT. KTI berfungsi sebagai bak pengendap pasir dan lumpur yang ukurannya besar. Unit ini didirikan untuk mengurangi beban kekeruhan yang diolah oleh unit selanjutnya. Hasil perhitungan waktu detensi (td) untuk debit 2
m3/detik dan 2.5 m3/detik belum memenuhi kriteria desain sebesar 120-300 detik. Agar memenuhi kriteria desain, ketinggian air untuk debit 2 m3/detik perlu ditingkatkan minimum menjadi 2.80 m, sedangkan ketinggian air untuk debit 2.5 m3/detik ditingkatkan minimum menjadi 3.50 m. Dengan demikian, ketinggian bak minimum adalah 4.30 m (ditambah tinggi jagaan sebesar 0.80 m).
Empat buah pompa Centrifugal Horizontal (tiga pompa bekerja secara paralel dan satu pompa sebagai cadangan) terletak pada Pump Station I Cidanau berfungsi untuk mengambil air dari sungai Cidanau untuk diolah menjadi air bersih. Kapasitas pompa 1000-3500 m3/jam dengan daya listrik 420-1000 kW. Apabila ketiga pompa digunakan, air akan terhisap sebesar 0.83-2.92 m3/detik. Untuk peningkatan debit mencapai 2.50 m3/detik, pompa tersebut sedikitnya harus memiliki efisiensi sebesar 90%. Bila efisiensi pompa tidak mencapai 90%, maka penambahan satu unit pompa sangat diperlukan, sehingga efisiensi pompa minimal mencapai 65%. Performansi pompa dapat dievaluasi dari informasi yang tertera pada kurva karakteristik oleh pabrik pembuat (Qasim, 2000).
Pada PT. KTI, unit koagulasi berada pada distribution chamber melalui pencampuran menggunakan terjunan dengan ketinggian sebesar 3.50 m. Debit yang masuk ke dalam tiap bak ditentukan, yaitu pada bak kesatu, kedua, dan ketiga berturut-turut sebesar 0.29 m3/detik; 0.45 m3/detik; dan 0.37 m3/detik. Distribusi aliran yang merata pada setiap bak dapat menyeragamkan nilai G dan td
14
untuk peningkatan kapasitas air bersih. Pengaduk yang digunakan berjenis radial flow-straight blade turbine-4 blade (w/d = 0.20) dengan nilai tenaga (Np) sebesar 3.30 dan diameter sebesar 0.70 m. Nilai G dan td yang digunakan sama seperti
proses hydraulic jump karena dimensi bak tidak berubah. Tenaga pengaduk untuk kedua debit bernilai sama, yaitu sebesar 186.49 kW, sehingga putaran pengaduk untuk kedua debit sebesar 14369 rpm. Menurut Sincero (2003), pengaduk kecil memiliki putaran berkisar antara 1150-1750 rpm dan pengaduk besar sebesar 400-800 rpm. Putaran impeller dari perhitungan ini belum memenuhi kriteria desain menurut Sincero (2003), sehingga tidak memungkinkan untuk digunakan. Kondisi ini disebabkan oleh saluran yang sempit, sehingga diameter pengaduk juga relatif kecil.
Uji Jar (Jar Test) dilakukan setiap delapan jam untuk mengetahui dosis optimum koagulan pada proses koagulasi. Setiap dosis yang digunakan akan mempengaruhi pH dan turbiditas air. Dosis paling optimum berada pada kisaran 50-60 ppm untuk tahun 2011, dan 60-70 ppm untuk tahun 2012. Penetapan dosis optimum dapat diketahui dari turbiditas yang relatif rendah dengan pH mendekati netral. Selain itu, pemberian dosis yang semakin tinggi akan menyebabkan pH air akan semakin rendah. Hal ini sesuai dengan penelitian Mirwan (2012) yang menyebutkan bahwa penambahan koagulan aluminium sulfat akan menaikkan pH pada dosis rendah dan akan menurunkan pH setelah pemberian dosis di atas 25 ppm. Dosis optimum yang digunakan PT. KTI berada pada rentang 50-70 ppm belum memenuhi dosis berdasarkan penelitian Baghvand, et al. (2010), Zemmouri, et al. (2012), dan Haydar, et al. (2010).
Unit flokulasi pada PT. KTI berada pada bangunan accelator bersama dengan unit sedimentasi. Proses pengadukan pada unit flokulasi dilakukan secara mekanik dengan impeller. Unit flokulasi berbentuk kerucut terpotong dengan tinggi kerucut besar (t1) sebesar 7.95 m dan kerucut kecil (t2) 4.04 m. Jari-jari
kerucut besar (r1) sebesar 7.83 m dan kerucut kecil (r2) sebesar 5.25 m. Pada
bagian atas kerucut terdapat tambahan volume berbentuk tabung dengan tinggi (t) 0.96 m. Berdasarkan hasil perhitungan (Tabel 3), nilai G yang dihasilkan belum memenuhi kriteria desain (Tabel 2) dan penelitian Cheng, et al. (2011). Peningkatan putaran impeller dapat menaikkan nilai G hingga memenuhi kriteria desain yang berlaku. Perhitungan peningkatan kapasitas air bersih dilakukan dengan tidak mengubah desain yang telah ada. Perubahan yang dilakukan hanya pada putaran impeller (n).
Air yang telah mengalami proses flokulasi akan diendapkan dalam proses sedimentasi. Unit sedimentasi berbentuk sirkular dengan diameter atas sebesar 45 m dan diameter bawah sebesar 36.10 m, serta kedalaman sebesar 5.50 m. Debit pada masing-masing accelator berturut-turut sebesar 806.40 m3/jam, 948.67 m3/jam; dan 1619.71 m3/jam. Nilai NRedan NFr belum memenuhi kriteria desain
(Tabel 2), sehingga penempatan plate settler pada unit sedimentasi sangat dibutuhkan.
15
perhitungan lebih kecil dari penelitian Cakmakci, et al. (2008). Headloss yang didapatkan langsung dari pengukuran dilapangan sebesar 0.50 m berbeda dengan hasil perhitungan. Kondisi tersebut dapat disebabkan oleh media yang telah jenuh. PT. KTI menggunakan klorin (Cl2) sebagai desinfektan. Unit desinfeksi
tidak memiliki bangunan khusus, sehingga evaluasi yang dilakukan hanya pada pemberian dosis desinfektan. Selain itu, klorin dapat juga berfungsi sebagai pengontrol rasa, bau, dan bau, pengkondisi media penyaring, penghilang besi, mangan, hydrogen sulfide, dan warna (Qasim, et al., 2000). Klorin diberikan dalam dua tahap. Tahap pertama diberikan secara terus menerus (continue chlorine) untuk desinfeksi pada pipa setelah bak filtrasi dengan dosis sebesar 8,33 kg/jam. Tahap kedua berupa shock chlorine yang diberikan pada unit bak distribusi, kanal setelah accelator, dan pipa setelah bak filtrasi. Dosis yang diberikan sebesar 16,67 kg/jam selama satu jam. Betancourt (2004) menyatakan bahwa dibutuhkan waktu dan dosis klorin yang lebih tinggi untuk membunuh kista.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
1. PT. KTI memiliki unit pengolahan air mulai dari bar screen, sand trap, koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi, dan desinfeksi. Hasil evaluasi unit bar screen menun jukkan bahwa kemiringan bar, jarak antar bar, serta lebar bar masih belum memenuhi kriteria desain. Headloss saat terjadi clogging sebesar 108 mm masih memenuhi kriteria desain sebesar 150 mm. Pada unit sand trap, seluruh hasil perhitungan telah sesuai dengan kriteria desain, kecuali td sebesar 900 detik yang masih di atas kriteria desain sebesar 300
detik. Tiga buah unit pompa digunakan untuk menghasilkan debit sebesar 0.83-2.92 m3/detik. Debit tersebut telah sesuai untuk peningkatan kapasitas hingga 2.5 m3/detik. Pada unit koagulasi, nilai G sebesar 241.97-406.20 detik-1 telah memenuhi kriteria desain sebesar 150-1000 detik-1. Dosis optimum yang digunakan sebesar 50-70 ppm. Pada unit flokulasi, nilai G yang dihasilkan sebesar 0.04 detik-1 jauh berada di bawah kriteria desain sebesar 10-100 detik-1. Pada unit sedimentasi, semua parameter telah memenuhi kriteria desain, kecuali nilai td yang lebih besar dari kriteria desain. Pada unit filtrasi, semua
parameter telah memenuhi kriteria desain, kecuali nilai td pencucian yang
lebih besar dari kriteria desain. Unit desinfeksi tidak memiliki bangunan khusus, sehingga evaluasi yang dilakukan hanya pada pemberian dosis desinfektan. Dosis yang diberikan sebesar 1.16 mg/l masih memenuhi kriteria desain.
2. Pada unit bar screen, sand trap, filtrasi, dan desinfeksi, desain untuk debit 2.5 m3/detik, sedangkan unit koagulasi, flokulasi, dan sedimentasi dilakukan pada debit 2 m3/detik dan 2.5 m3/detik. Headloss pada bar screen saat terjadi clogging sebesar 82.86 mm. Pada unit sand trap tinggi aliran minimum dibuat menjadi 3.50 agar td sesuai dengan kriteria desain, sehingga ketinggian bak
16
hingga 2.5 m3/detik. Apabila efisiensi pompa tidak mencapai nilai tersebut, maka penambahan minimal satu unit pompa dibutuhkan. Pada unit koagulasi digunakan pengadukan hydraulic jump dan mekanik. Gradien hidrolik yang digunakan sebesar 700 detik-1. Pada pengadukan mekanik, impeller yang digunakan berjenis radial flow-straight blade turbine-4 blade (w/d = 0.20) dengan nilai tenaga (Np) sebesar 3.30 dan diameter sebesar 0.70 meter. Tenaga pengaduk yang dihasilkan sebesar 186.49 kW, sehingga putaran pengaduk sebesar 14369 rpm. Desain unit flokulasi dilakukan dengan mengubah putaran impeller menjadi 32 rpm, sehingga nilai G menjadi 50 detik-1.Desain unit sedimentasi dilakukan dengan mengasumsikan nilai %removal sebesar 98%. Nilai NRe dan NFr lebih besar dari kriteria desain,
sehingga pemasangan plate settler perlu dilakukan. Plate settler yang digunakan sebanyak 891 buah dengan jarak antar-plate sebesat 0.05 m, tinggi 1 meter, dan lebar yang dapat disesuaikan dengan lebar bak. Pada unit filtrasi dilakukan perhitungan untuk debit 2.5 m3/detik tanpa mengubah desain dan susunan filter. Dosis yang diberikan pada unit desinfeksi sebesar 0.93 mg/l.
Saran
Penelitian lanjutan diperlukan untuk mengkaji penambahan plate settler pada unit accelator. Penelitian ini berupa pembuatan reaktor sedimentasi dengan dan tanpa plate settler untuk membandingkan % removal total padatan hasil proses pengendapan dan mengetahui nilai surface loading. Reaktor tersebut dapat dibuat dengan diameter sebesar 20 cm dan ketinggian sebesar 2 m.
DAFTAR PUSTAKA
Removal of Cryptosporidium and Giardia. Veterinary Parasitology 126 (219-234), doi:10.1016/j.vetper.09.002Cakmakci, M., Kayuncu, I., Kinaci, C. 2008. Effects of Concentration, Filter Hydraulic Loading Rates, and Porosities on Iron Removal by Rapid Sand Filtration. Environmental Engineering Science 25 (5), doi: 10.1089/ees.0060
Castro, K, Logsdon, G, Martin, SR. 2004. High-Rate Granular Media Filtration. Di dalam: American Water Works Association/American Society of Civil Engineers. Water Treatment Plant Design fourth edition. Amerika Serikat: McGraw-Hill. hlm. Chapter 8.
17
Darmasetiawan, Martin. 2001. Teori dan Perencanaan Instalasi Pengolahan Air. Bandung: Yayasan Suryono.
Delphos, P.J., Wesner, G.M. 2004. Mixing, Coagulation, and Flocculation. Di dalam: American Water Works Association/American Society of Civil Engineers. Water Treatment Plant Design fourth edition. New York: McGraw-Hill. Chapter 6.
Haydar, S., Ahmad, H., Aziz, J.A. 2010. Optimization of Coagulation-Flocculation in The Treatment of Canal Water. Environmental Engineering and Management Journal 9 ( 11), 1563-1570.
Qasim, S.R. 1998. Wastewater Treatment Plants: Planning, Design, and Operation. Boca Raton-Florida: CRC Press.
Qasim, S.R., Motley, E.M., Zhu, G. 2000. Water Works Engineering Planning, Design, & Operation. Dallas-Texas: Prentice-Hall.
Reynolds, T.D., Rizhards, P.A. 1996. Unit Operation and Processes in Environmental Engineering. Boston : PWS Publishing Company.
Sincero, Arcadio P., Sincero, Gregoria A. 2003. Physical-chemical Treatment of Water and Wastewater. Boca Raton-Florida : IWA Publishing.
Willis, Jhon F. 2004. Clarification. Di dalam: American Water Works Association/American Society of Civil Engineers. Water Treatment Plant Design fourth edition. New York: McGraw-Hill. Chapter 7.
Yan, Mungquan, Liu, Hailong, Wang, Dongsheng, Ni, Jinren, Qu, Jiuhui. 2009. Natural Organic Matter Removal by Coagulantion: Effect of Kinetics and Hydraulic Power. Water Science & Technology: Water Supply-WSTWS 9.1.
18
Lampiran 1 Metode pengukuran Jar Test dan debit unit koagulasi (Distribution Chamber)
a. Diagram pengujian Jar Test
20
21
22
24
28
30
