BAB V
EVALUASI PENGOLAHAN
AIR MINUM EKSISTING KAPASITAS 233 L/det
V.1. Umum
Pelayanan air bersih di Kota Kendari diawali pada tahun 1928 (zaman Hindia Belanda) dengan memanfaatkan mata air gunung jati dengan kapasitas 5 L/det.
PDAM Kota Kendari sebagai badan pengelola air bersih bagi masyarakat Kota Kendari pada awal didirikan merupakan BUMD milik Kabupaten Kendari dengan Perda No. 3 Tahun 1976. dengan terbentuknya Kotamadya Kendari pada tahun 1995 PDAM kemudian beralih status menjadi milik Pemda Kotamadya Kendari.
Pelayanan air bersih kepada masyarakat Kota Kendari dimulai secara bertahap setelah selesainya pembangunan intake dan Instalasi Pengolahan Air Bersih dengan mendapat bantuan dari pemerintah Perancis (1977 - 1980) yang memanfaatkan air baku dari Sungai Pohara yang dialirkan ke Instalasi Pengolahan Air Punggolaka dengan sistem pengolahan lengkap yang kemudian didistribusikan ke konsumen.
Kapasitas IPA Punggolaka saat ini sebesar 233 l/det dengan pelayanan sebesar 41%. Pelayanan air bersih dilakukan hanya melalui sambungan rumah yaitu sebanyak 16385 sambungan.
Terhadap Instalasi Pengolahan Air Minum Punggolaka ini perlu dilakukan suatu proses evaluasi untuk mendapatkan gambaran mengenai kondisi dari unit-unit pengolahan yang ada dan juga untuk mengoptimalkan kapasitas pengolahan instalasi eksisting. Untuk itu, pada bab ini akan dibahas lebih lanjut mengenai evaluasi dari IPA Punggolaka.
Gambar V.1. Skematik Transmisi Air Baku dari Sungai Pohara ke IPA Punggolaka
Gambar V.2. Skematik Instalasi Pengolahan Air Eksisting
V.2. Unit-unit Pengolahan IPA Punggolaka
IPA yang ada di Instalasi Pengolahan Air Minum Punggolaka mempunyai unit-unit pengolahan yang terdiri dari :
1. intake
2. unit repertisi (koagulasi) 3. unit pulsator
4. unit filtrasi 5. desinfeksi 6. reservoir V.2.1. Intake
Sungai pohara yang dijadikan sebagai sumber air baku terletak pada ketinggian +4,10. Intake merupakan saluran terbuka yang dilengkapi dengan bar screen dan bak pengumpul. Bangunan intake ini didirikan pada tahun 1984. Air baku yang diambil dari Sungai Pohara disaring oleh bar screen. Kemudian air ditransmisikan dengan sistem pemompaan melalui pipa DCIP berdiameter 600 mm menuju ke instalasi pengolahan air.
Saat ini, intake Pohara memiliki dua buah pompa screw yang digunakan sebagai penimba air dari sungai dengan kapasitas masing- masing 450 L/det dan kebutuhan listrik 80 kW/unit. Kedua pompa ini dioperasikan secara bergantian. Selain itu, intake Pohara memiliki tiga buah pompa sentrifugal yang digunakan sebagai pompa tekan ke pengolahan dengan kapasitas masing-masing 200 L/det dan kebutuhan listrik sebesar 250 kW/unit. Namun hanya 1 buah pompa screw dan 1 buah pompa sentrifugal yang dapat dioperasikan karena daya PLN yang tersedia hanya sebesar 555 kVA.
Permasalahan yang sering dialami intake IPA Punggolaka adalah pompa yang tidak bisa digunakan akibat pemadaman listrik oleh PLN dan genset yang sering terganggu.
Pada perencanaan pengembangan IPA, dilakukan penambahan debit sebesar 372,71 L/det pada tahap I dan 529,84 L/det pada tahap II.
Berdasarkan kapasitas pompa eksisting, intake eksisting masih dapat digunakan pada pengembangan tahap I, namun pada tahap II sudah tidak
dapat lagi digunakan karena kapasitas pompa tidak memenuhi debit perencanaan, sehingga dibutuhkan unit intake baru. Intake baru ini akan dibangun di sebelah intake yang telah ada sebelumnya karena lokasinya sudah memenuhi sebagian besar syarat yang telah dibahas pada bab IV.
V.2.2. Unit repertisi (koagulasi)
Unit repertisi yang terdapat di IPA Punggolaka menggunakan sistem buffled mixing. Pemberian dosis koagulan dilakukan berdasarkan hasil jar test.
Pada unit repertisi terdapat beberapa perlengkapan untuk menunjang operasi proses repertisi, yaitu :
• 1 buah bak pembuat dan penyimpan larutan koagulan (Al2(SO4)3);
• 3 buah pompa untuk mentransfer larutan tawas menuju bak repertisi berkapasitas 900 L/jam;
• pipa PVC berdiameter ¾” dan 1” yang mengalirkan larutan tawas dari pompa menuju bak repertisi
Larutan tawas yang telah tercampur dipompakan melalui pipa PVC berdiameter ¾” dan 1” menuju ke bak penampung sementara, kemudian dari bak penampung tersebut larutan dialirkan ke bak repertisi. Bak penampung berfungsi untuk mencegah terhentinya pengaliran tawas pada saat pemadaman listrik oleh PLN.
Gambar V.3. Bak Pembubuh Alum IPA Punggolaka
Gambar V.4. Pipa yang Mengalirkan Larutan Tawas ke Bak Repertisi
Gambar V.5. Bak Penampung Larutan Tawas Sementara
Gambar V.6. Bak Repertisi
Permasalahan yang sering terjadi pada unit repertisi adalah sering terjadi kerusakan pada pompa dosing akibat umur pompa yang sudah tua.
Selain itu, penggunaan sistem baffled mixing tidak sesuai jika terdapat fluktuasi debit yang cukup besar dan tidak memungkinkan untuk
mengubah gradien kecepatan untuk penggunaan yang lebih luas (Reynold, 1982).
Data Eksisting Unit Repertisi Volume = 90,5 m3 Headloss (hl) = 0,3 m
μ = 8,8 x 10-5 kg.det/m2 → pada suhu 26,5 °C Evaluasi Unit Repertisi
Evaluasi unit repertisi dilakukan dengan cara membandingkan waktu detensi dan hasil perhitungan gradien kecepatan (G) berdasarkan data eksisting dengan kriteria desain. Berikut ini perhitungan waktu detensi dan gradien kecepatan berdasarkan data eksisting :
• Waktu detensi
388 det
det / 233 , 0
5 , 90
3
3 =
=
= m
m Q
T V
• Gradien kecepatan
388 10
8 , 8
3 , 0 997
5x x
x T
G = hl = −
μ γ
= 93 det-1
y Gtd = G x T = 93 x 388 = 36084
Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh gradien kecepatan, dan nilai Gtd masing-masing sebesar 388 detik-1 dan 36084. Sedangkan kriteria desain gradien kecepatan adalah ≥ 100 detik-1, dan Gtd sebesar ≥ 1000. Dengan demikian, kondisi eksisting sesuai dengan kriteria desain yang ada.
Pada perencanaan pengembangan instalasi air bersih, dilakukan penambahan debit sebesar 372,71 L/det pada tahap I dan 529,84 L/det pada tahap II. Berikut ini merupakan perhitungan nilai gradien kecepatan dan nilai Gtd pada tiap tahap perencanaan tersebut untuk mengetahui apakah unit repertisi yang ada memenuhi kriteria desain untuk debit perencanaan tahap I dan tahap II.
¾ Tahap I
• Waktu detensi
det det 243
/ 373 , 0
5 , 90
3
3 =
=
= m
m Q
T V
• Gradien kecepatan
243 10
8 , 8
3 , 0 997
5x x
x T
G = hl = −
μ
γ = 118 det-1
y Gtd = G x T = 243 x 118 = 28647
¾ Tahap II
• Waktu detensi
det det 170
/ 530 , 0
5 , 90
3
3 =
=
= m
m Q
T V
• Gradien kecepatan
170 10
8 , 8
3 , 0 997
5x x
x T
G = hl = −
μ
γ = 141 det-1
y Gtd = G x T = 170 x 141 = 23970
Berdasarkan perhitungan di atas, dapat diketahui bahwa nilai G dan Gtd pada tahap I dan tahap II memenuhi kriteria desain, sehingga dalam perencanaan pengembangan IPA, unit repertisi ini dapat dipergunakan lagi.
V.2.3. Unit pulsator
Pada IPA Punggolaka terdapat dua unit pulsator dengan spesifikasi yang sama. Air yang berasal dari bak repertisi dialirkan menuju kedua unit pulsator melalui empat buah pipa berdiameter 300 mm yang terdapat di bawah permukaan tanah. Air mengalir dari bawah pulsator ke atas dengan kecepatan tertentu. Pembuangan lumpur dilakukan setiap 15 menit.
Gambar V.7. Pembuangan Lumpur dari Pulsator
Permasalahan yang ada pada unit pulsator adalah pulsator tidak dioperasikan dengan benar. Air dialirkan secara kontinu ke dasar sludge blanket, sehingga lumpur pada akhirnya berhenti menyaring zat tersuspensi dalam air. Kemudian terbentuk zona-zona pengendapan lumpur yang berlapis-lapis dan berbeda ketebalan serta kepekatan lumpurnya. Jika air didistribusikan tidak kontinu, cepat, dan dengan kecepatan yang tinggi, kemudian dihentikan selama beberapa waktu, sludge yang terbentuk akan merata di semua bagian, tidak berlapis-lapis, dan kemudian mengendap di bawah.
Pada perencanaan pengembangan IPA, dilakukan penambahan debit sebesar 372,71 L/det pada tahap I dan 529,84 L/det pada tahap II.
Untuk mengetahui apakah pulsator masih dapat digunakan pada tiap tahap perncanaan, dilakukan perhitungan nilai gradien kecepatan pada tipa tahap perencanaan tersebut. Kriteria desain gradien kecepatan untuk proses flokulasi sebesar 10 – 100 det-1. Sedangkan rumus yang digunakan untuk menghitung gradien kecepatan adalah :
C t
A G H3 vc
υ 3
= (Laporan KP Haposan Siburian, 1998)
dimana : G = gradien kecepatan (det-1) υ = ρ/μ ; ρ = densitas (kg/m3)
μ = viskositas absolut (kg/m.det) H = h1 – h0 ;
h1 = ketinggian air maksimum pada saat suction time (20 – 40 det) (m) h0 = ketinggian air tanpa pulsasi (m)
Avc = luas permukaan vacuum chamber (m2)
t = waktu terjadinya momentum atau flushing time (5 – 20 det) C = volume zona flokulasi (m3)
Tabel V.1 dan Tabel V.2 menunjukkan hasil perhitungan gradien kecepatan dan nilai Gtd pada variasi suction time dan flushing time di tiap tahap perencanaan.
υ = 1158954 det/m2
Avc = 2,25 m2
C = 659,8 m3
Tabel V.1. Hasil Perhitungan Gradien Kecepatan dan Nilai Gtd Pada Variasi Suction Time dan Flushing Time Tahap I
tf=5 sec tf=10 sec tf=15 sec tf=20 sec
tc H G Gt H G Gt H G Gt H G Gt
20 0,87 5,9 29,4 1,74 16,6 166,5 2,6 30,6 458,8 3,5 47,1 941,8 30 0,87 5,9 29,4 1,74 16,6 166,5 2,6 30,6 458,8 3,5 47,1 941,8 40 0,87 5,9 29,4 1,74 16,6 166,5 2,6 30,6 458,8 3,5 47,1 941,8
Tabel V.2. Hasil Perhitungan Gradien Kecepatan dan Nilai Gtd Pada Variasi Suction Time dan Flushing Time Tahap II
tf=5 sec tf=10 sec tf=15 sec tf=20 sec
tc H G Gt H G Gt H G Gt H G Gt
20 1,24 9,98 49,9 2,5 28,2 282,2 3,7 51,8 777,7 4,9 79,8 1596 30 1,24 9,98 49,9 2,5 28,2 282,2 3,7 51,8 777,7 4,9 79,8 1596 40 1,24 9,98 49,9 2,5 28,2 282,2 3,7 51,8 777,7 4,9 79,8 1596
Berdasarkan tabel di atas, diperoleh bahwa semua nilai gradien kecepatan pada berbagai variasi suction time dan flushing time di tiap tahap perencanaan memenuhi kriteria desain, kecuali nilai gradien kecepatan pada flushing time 5 detik di tahap I. Dengan demikian, pulsator masih dapat digunakan pada perencanaan pengembangan IPA dengan menyesuaikan suction time dan flushing time.
V.2.4. Unit filtrasi
Data Eksisting Unit Filtrasi
Dari unit pulsator, air dialirkan menuju unit filtrasi melalui kanal dengan tinggi kanal dan lebar kanal berturut-turut 50 cm dan 30 cm. Unit filtrasi IPA Punggolaka merupakan unit filtrasi saringan pasir cepat. pada IPA Punggolaka terdapat enam unit filtrasi dengan dimensi masing-masing sebagai berikut :
Panjang = 8,6 m Lebar = 2,88 m Tinggi = 2,4 m
Media untuk setiap bak filter adalah pasir kuarsa Evaluasi Unit Filtrasi
Evaluasi unit filtrasi dilakukan dengan cara membandingkan hasil perhitungan kecepatan filtrasi berdasarkan data eksisting dengan kriteria desain. Berikut ini perhitungan kecepatan filtrasi berdasarkan data eksisting :
• Debit tiap bak, q
det / 03883 , 6 0
det / 233 ,
0 3 3
m m n
q=Q = =
• Kecepatan filtrasi, vf
det / 00157 , 88 0
, 2 6 , 8
det / 03883 ,
0 3
m m m
m A
vf q =
= ×
=
Berdasarkan hasil perhitungan, kecepatan filtrasi kondisi eksisting sebesar 0,00157 m/det. Sedangkan kriteria desain untuk kecepatan filtrasi adalah 0,001157 – 0,003472 m/det (Fair, Geyer, & Okun, 1958). Dengan demikian kondisi eksisting unit filtrasi sudah memenuhi kriteria desain.
Pada bab IV telah disebutkan bahwa debit yang dibutuhkan pada tahap I sebesar 372,71 L/det dan debit yang dibutuhkan pada tahap II sebesar 529,84 L/det. Berikut ini adalah evaluasi unit filtrasi untuk pengoperasian tiap tahap perencanaan.
a. Tahap I
• Debit tiap bak, q
det / 0623 , 6 0
det / 373 ,
0 3 3
m m n
q= Q = =
• Kecepatan filtrasi, vf
det / 0025 , 88 0
, 2 6 , 8
det / 0623 ,
0 3
m m m
m A
vf q =
= ×
= b. Tahap II
• Debit tiap bak, q
det / 0883 , 6 0
det / 530 ,
0 3 3
m m n
q= Q = =
• Kecepatan filtrasi, vf
det / 00357 , 88 0
, 2 6 , 8
det / 0883 ,
0 3
m m m
m A
vf q =
= ×
=
Perbandingan hasil perhitungan kecepatan filtrasi tiap tahap perencanaan dengan kriteria desain dapat dilihat pada Tabel V.3 berikut ini.
Tabel V.3. Perhitungan Hasil Evaluasi Unit Filtrasi Tiap Tahap Perencanaan
Tahap
Perencanaan Parameter Satuan Kriteria Desain
Hasil
evaluasi Keterangan
Tahap I 0,0025 Memenuhi
Tahap II
Kecepatan
filtrasi m/det 0,001157 –
0,003472 0,0036 Tdk memenuhi
Berdasarkan tabel di atas, unit filtrasi yang ada pada saat ini masih dapat dipergunakan pada perencanaan tahap I. Namun unit ini tidak dapat dipergunakan kembali pada tahap II sehingga diperlukan unit filtrasi yang baru untuk memenuhi kriteria desain unit fltrasi.
V.2.6. Desinfeksi
Proses desinfeksi di IPA Punggolaka menggunakan desinfektan berupa bubuk klor sebanyak 23,33 kg/hari yang telah dilarutkan terlebih dahulu. Proses desinfeksi atau pembubuhan senyawa klor aktif pada air yang telah diolah ini dilakukan pada unit repertisi.
Pembubuhan disinfektan pada bak repertisi tidak efektif karena masih terdapat kandungan besi yang dapat mengurangi efisiensi
penyisihan bakteri. Dengan demikian, pada pengembangan IPA Punggolaka, disinfektan dibubuhkan pada pipa menuju reservoir.
Gambar V.8. Bak Pelarut Kaporit
Gambar V.9. Pembubuhan Disinfektan pada Bak Repertisi
V.2.7. Reservoir
Data Eksisting Reservoir
Kapasitas reservoir eksisting untuk menampung air yang akan didistribusikan ke konsumen adalah 33 x 22 x 5 m. Volume reservoir dihitung berdasarkan perbedaan antara suplai dan pemakaian yang dinyatakan dalam defisit dan surplus. Defisit dan surplus yang digunakan dalam perencanaan IPA Punggolaka sebesar 20,83%.
Evaluasi Unit Reservoir
Evaluasi unit reservoir dilakukan dengan menghitung volume reservoir yang harus disediakan untuk mengatasi pemakaian air minum.
Perhitungan debit air yang masuk ke reservoir :
det / 2017 , 86400 0
% 83 , 20
5 22 33 86400
% 83 , 20
m3
Q V =
×
×
= ×
= ×
Dari perhitungan di atas, debit air yang seharusnya masuk ke reservoir hanya sebanyak 201,7 L/det.
