KOLAM PENGENDAPAN

(1)

KOLAM

PENGENDAP

AN

Oleh : Oleh :

Ir. Hartono, MT. Ir. Hartono, MT.

Kuliah Sistem Penyaliran Tambang Kuliah Sistem Penyaliran Tambang Program Studi Teknik Pertambangan Program Studi Teknik Pertambangan

Fakultas Teknologi Mineral Fakultas Teknologi Mineral Universitas Pembangunan Nasional

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta“Veteran” Yogyakarta 2013

(2)



Definisi Kolam Pengendapan

Kolam pengendapan

untuk daerah penambangan

, adalah kolam yang dibuat

untuk menampung dan mengendapkan partikel air limpasan yang berasal

dari daerah penambangan maupun daerah sekitar penambangan. Nantinya

air

tersebut

akan

dibuang

menuju

tempat

pembuangan,

seperti

sungai,

rawa, danau dan lain-lain.



Fungsi Kolam Pengendapan



Mengendapkan lumpur atau material padatan yang bercampur dengan air

limpasan yang disebabkan adanya aktivitas penambangan.



Sebagai tempat pengontrol kualitas dari air yang akan dialirkan keluar

kolam pengendapan.

(3)

(4)

1. Zona masukan

Tempat masuknya aliran air berlumpur kedalam kolam pengendapan.

2. Zona pengendapan

Tempat partikel akan mengendap, material padatan di sini akan

mengalami proses pengendapan di sepanjang saluran masing-masing

ceck dam.

3. Zona endapan lumpur

Tempat di mana partikel padatan dalam cairan mengalami

sedimentasi dan terkumpul pada bagian bawah saluran pengendap.

4. Zona Keluaran

Tempat keluarnya buangan cairan yang relatif bersih, zona ini

terletak pada akhir saluran.

(5)

(6)



Penentuan Kolam Pengendapan

Untuk menentukan luas kolam pengendapan dapat dihitung

berdasarkan hal-hal sebagai berikut :

1. Diameter partikel padatan yang keluar dari kolam pengendapan

tidak boleh lebih dari 9 x 10

-6

m, karena akan menyebabkan

pendangkalan dan kekeruhan sungai.

2. Kekentalan air.

3. Partikel dalam lumpur adalah material yang sejenis.

4. Kecepatan pengendapan material.

(7)



Luas kolam pengendapan dapat dihitung dengan menggunakan

rumus:



A= Qtotal / Vt

dimana,

A

= Luas kolam pengendapan (m

2

)

Q

_total

= Debit air yang masuk kolam pengendapan (m

3

/detik)

Vt

= Kecepatan pengendapan (m/dtk)



Kecepatan pengendapan dapat dihitung dengan menggunakan

rumus Stokes dan hukum Newton. Hukum Stokes berlaku bila

padatannya kurang dari 40%, sedangkan bila persen padatan lebih

(8)

 Hukum Stokes





18μ ρa ρp D g Vt 2   

Vt = Kecepatan pengendapan partikel (m/detik) g = Percepatan gravitasi (m/detik 2₎

 p = Berat jenis partikel padatan (kg/m3) a = Berat jenis air (kg/m3)

 = Kekentalan dinamik air (kg/m.detik)

D = Diameter partikel padatan (m)

 Hukum Newton:





0,5 3xFgxρx ρa ρp x 4xgxD Vt

















Vt = Kecepatan pengendapan partikel (m/detik) g = Percepatan gravitasi (m/detik 2₎

 p = Berat jenis partikel padatan (kg/m3) a = Berat jenis air (kg/m3)

D = Diameter partikel padatan (m) Fg = Nilai koefisien tahanan

(9)



Perhitungan Persentase Pengendapan



Perhitungan persentase pengendapan ini bertujuan untuk

mengetahui apakah kolam pengendapan yang akan dibuat dapat

berfungsi untuk mengendapkan partikel padatan yang terkandung

dalam air limpasan tambang.



Waktu yang dibutuhkan oleh partikel untuk mengendap dengan

kecepatan (vt) sejauh (H) adalah :



tv = H / vt (detik)

Keterangan :

tv = Waktu pengendapan partikel (menit)

vt = Kecepatan pengendapan partikel (m/s)

H = Kedalaman Saluran (m)

(10)



Kecepatan air dalam kolam :

A

Q

_total 

Vh

vh

= Kecepatan mendatar partikel (m/detik)

Q

_total

= Debit aliran yang masuk ke kolam pengendapan ( m

3

_/detik)

A

= Luas permukaan kolam pengendapan (m

2

₎



Waktu yang dibutuhkan partikel untuk keluar dari kolam pengendapan

dengan kecepatan vh adalah :



th = P / vh (detik)

Keterangan :

th = Waktu yang dibutuhkan partikel keluar dari kolam

pengendapan (detik)

P

= Panjang kolam pengendapan (m)

(11)



Dalam proses pengendapan ini partikel mampu mengendap

dengan baik jika tv tidak lebih besar dari th. Sebab, jika waktu

yang diperlukan untuk mengendap lebih kecil dari waktu yang

diperlukan untuk mengalir ke luar kolam atau dengan kata lain

proses pengendapan lebih cepat dari aliran air maka proses

pengendapan dapat terjadi.

Persentase Pengendapan =



Dari perumusan di atas, dapat disimpulkan bahwa semakin

besar ukuran partikel maka semakin cepat proses pengendapan

serta semakin besar pula persentase partikel yang berhasil

diendapkan.



waktu yangdibutuhkan air keluar waktu pengendapan



100% keluar air dibutuhkan yang waktu x



(12)



Penentuan Letak Kolam Pengendapan

1. Diluar area penambangan.

2. Dekat dengan sarana penyaliran.

3. Tidak mengganggu kegiatan penambangan.

4. Terdapat pada daerah yang rendah, dengan memperhatikan

keadaan topografi daerah penambangan.

(13)



Contoh Soal

Perhitungan dimensi kolam pengendapan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu menggunakan hukum Stokes dan hukum Newton. Berdasarkan analisis lumpur di lokasi penambangan, didapat persen solid yang terkandung dalam air adalah 4,6%, oleh karena itu perhitungan dimensi kolam pengendapan menggunakan pendekatan hukum Stokes.

Berdasarkan pengukuran di lapangan diketahui:

Debit maksimum pompa (Q_pompa) = 900 m3/jam Ukuran partikel yang keluar dari kolam (D) = 0,000002 m Berat jenis partikel padatan ( p) = 2500 kg/m3

Kekentalan dinamik air (Vis.) = 0,00000131 kg/m.dtk

Persen padatan (Solid) = 0,046

(14)

Berdasarkan data-data tersebut di atas, maka dapat dihitung : Berat padatan per m3 _{= Sol x Q}

mat x 2500

= 0,046 x 900 m3_{/jam x 2500 kg/m}3

= 103500 kg/jam Berat air per m3 _{= Air x Q}

mat x 1000

= 0,954 x 900 m3_{/jam x 1000 kg/m}3

= 858600 kg/jam

Volume padatan per detik = Berat solid / ( p x 3600) m3/detik

= 103500 kg/jam / (2500 kg/m3 _{x 3600)}

= 0,0115 m3_/detik

Volume air per detik = (858600 kg/jam / (1000 kg/m3 _{x 3600)}

= 0,2385 m3_/detik

Total volume per detik = (0,0115 + 0,2385) m3_/detik

(15)

Kecepatan Pengendapan =





18

μ ρa ρp

D

g

Vt

2













6 2 6 10 . 31 , 1 18 ) 1000 2500 ( 10 . 2 8 , 9  



x x x

= 0,0024 m/detik

Luas Kolam Pengendapan

= Q total / Vt

= (0,25 m

3

/detik) / (0,0024 m/detik)

(16)

Dimensi Kolam Pengendapan Menurut Perhitungan Dengan Hukum

Stokes.

Q total (m3_/jam) p (kg/m³) Vis. (kg/ms) Sol. (%) Air (%) Ukuran (m) Vt (m/s) A (m²) 900 2500 1,31.10-6 _4,6 _95,4 _{2. 10}-6 _0,0024 _104,16 4. 10-6 _0,0099 _25,25 6. 10-6 _0,0224 _11,16

Kedalaman Kolam (H)

= 3 m

Lebar Kolam (b)

= 9 meter

Panjang kompartemen

= 104,16 / 9

(17)

 Volume Kolam Pengendapan

Kolam pengendapan memiliki 3 buah kompartemen yang masing-masing kompartemen memiliki panjang 12 m, lebar 9 m dan kedalaman 3 m. Kedalaman tiap-tiap kompartemen berkurang 0,5 m sebagai perbedaan ketinggian antar kompartemen. Maka volume kolam pengendapan bisa dihitung sebagai berikut :

Volume kolam pengendapan = 3 x (p x b x (t-0,5 m)) = 3 x (12 x 9 x (3-0,5 m)) = 810 m³

 Waktu yang dibutuhkan partikel untuk mengendap (tv) adalah

tv = H / vt; di mana (H) sama dengan kedalaman kolam pengendapan. = 3 m / 0,0024 m/detik

= 1250 detik = 20,8 menit

(18)

 Partikel padatan akan mengendap dengan baik jika waktu yang dibutuhkan material untuk keluar dari kolam pengendapan (th), tv < th.

 Kecepatan air dalam kolam (vh), adalah vh = Q total / A A = b x h = 9 x 3 = 27 m² vh = 0,25 m3_/detik_{/ 27 m²} = 0,00925 m/detik

Sehingga th dapat dicari dengan rumus: th = P / vh

= 36 m / 0,00925 m/detik = 3891,89 detik

(19)

 Berdasarkan perhitungan di atas didapat tv < th, dengan membandingkan waktu pengendapan dan waktu keluarnya air dan material dapat digunakan untuk

mengetahui persentase pengendapan. Persentase pengendapan =

= ((64,86 menit ) / (64,86 menit + 20,8 menit)) x 100 % = 75,71 %

 Dengan persentase tersebut maka material yang terlarut dalam air tidak semuanya terendapkan. Padatan yang berhasil diendapkan hanya 75,71 % dari total padatan yang masuk ke kolam.

Padatan yang berhasil diendapkan dalam waktu sehari dengan jam hujan per hari adalah 2 jam :

= 0,0115 m3_/detik_{x 3600 detik/jam x 2 jam/hari x 75,71 %} = 62,687 m³/hari

 waktu yangdibutuhkan air keluar waktu pengendapan 100% keluar air dibutuhkan yang waktu x 