BAB VII HASIL PERENCANAAN UNIT UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM

(1)

BAB VII

HASIL PERENCANAAN UNIT – UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM

VII.1. Umum

Bab ini akan menguraikan hasil perencanaan unit-unit Instalasi Pengolahan Air Minum di daerah perencanaan yaitu Kecamatan Sukra, Anjatan, dan Haurgeulis Kabupaten Indramayu. Perhitungan detail unit-unit instalasi tersebut diuraikan pada Lampiran F.

VII.2. Intake

Struktur intake dibangun pada sumber air baku dengan tujuan utama mengumpulkan air untuk instalasi pengolahan air minum. Pada perencanaan ini akan dibuat empat buah intake. Masing-masing intake akan dilengkapi oleh :

1. Bar Screen 2. Saluran Intake 3. Pintu Air 4. Bak Pengumpul 5. Sistem Transmisi

VII.2.1. Bar Screen

Bar Screen adalah unit mekanis yang berfungsi menyisihkan benda-benda kasar, seperti batangan kayu yang terapung sehingga tidak mengganggu kinerja unit-unit selanjutnya.

Kriteria Desain :

Jarak antar batang, b = 1″ - 2″

Tebal batang, w = 0,8″ - 1,0″

Kecepatan aliran saat melalui batang, v = 0,3 – 0,75 m/s Kemiringan batang dari horizontal, θ = 30˚ - 60˚ Headloss maksimum, hL = 6″

(2)

Data Perencanaan :

Debit perencanaan, Q = 0,6 m3/s  Jumlah bar screen, n = 4 buah

Jarak antar batang, b = 1″ = 2,54 cm Tebal batang, w = 0, 8″ = 2,032 cm

Kecepatan aliran saat melalui batang, V = 0,3 m/s Kemiringan batang, θ = 60°

Batang berbentuk bulat dengan faktor Kirschmer, β = 1,79 Perbandingan lebar dan kedalaman saluran, L : h = 2 : 1 Persamaan yang Digunakan :

Kehilangan tekan pada unit ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut ini :

θ β sin 3 / 4 × × ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ × = v L h b w H …(7.2.1)

Dimana : β = Faktor Kirschmer, untuk batang bulat = 1,79 w = Diameter batang (m)

b = Jarak bukaan antar batang (m) hv = Velocity head = Vb2/2g

θ = Sudut kemiringan batang pada saluran (˚) HL = Headloss (m)

Persamaan-persamaan lain yang digunakan : Jumlah batang : b n w n L= ⋅ +( +1)⋅ … (7.2.2)

Jumlah bukaan total, s : 1

+ = n

s … (7.2.3)

Lebar bukaan total, Lt : b

s

L_t = × … (7.2.4)

Panjang batang terendam, Yt :

θ

sin / Y

Y_t = … (7.2.5)

Luas total bukaan, At : t

t t L Y

(3)

Kecepatan aliran melalui batang, Vb :

t b

A Q

V = … (7.2.7)

Tinggi muka air setelah melalui batang, Y’ : L

H Y

Y'= − … (7.2.8)

Dimana : L = Lebar Saluran (m) n = Banyak batang Y = Kedalaman air (m) Hasil Perencanaan :

 Jumlah barscreen = 4 buah Dimensi saluran :

− Kedalaman saluran, h = 0,5 m − Lebar saluran, L = 1 m

− Panjang saluran untuk kisi, p = 1 m − Freeboard, f = 1,23 m

Jumlah batang, n = 21 Jumlah bukaan, s = 22

Lebar bukaan koreksi, b = 2,6 cm

Kehilangan tekan melalui batang, HL = 1 cm Tinggi muka air setelah batang, Y’ = 49 cm VII.2.2. Saluran Intake

Saluran intake merupakan saluran yang mengalirkan air baku dari sumber air menuju bak pengumpul.

Kriteria Desain :

V = 0,6 – 1,5 m/s, hal ini untuk mencegah sedimentasi pada saluran intake.

Kecepatan aliran pada kedalaman minimum harus lebih besar dari 0,6 m/s.

Kecepatan aliran pada kedalaman maksimum harus lebih kecil dari 1,5 m/s.

(4)

Data Perencanaan :

Debit perencanaan tiap saluran, q = 0,15 m3/s

Saluran terbuat dari beton dengan bentuk persegi memiliki koefisien kekasaran Manning, n = 0,013.

Panjang saluran intake, p = 3 m. Saluran ini terdiri dari beberapa bagian, yaitu :

− Panjang antara mulut saluran dengan barscreen, p1 = 0,5 m − Panjang antara barscreen dengan pintu air, p2 = 1,5 m − Panjang antara pintu air dengan bak pengumpul, p3 = 1 m Tinggi muka air di dalam saluran pada beberapa kondisi :

− Ymin = 0,3 m − Ymaks = 1 m − Yave = 0,5 m Persamaan yang Digunakan :

Persamaan yang dapat digunakan untuk menentukan dimensi saluran intake, menurut JICA (1990) adalah :

V H Q B ⋅ = ... (7.2.9)

Dimana : B = Lebar saluran intake (m) Q = Debit maksimum (m3/s)

H = Kedalaman air yang masuk (m) V = Kecepatan aliran air masuk (m/s) Hasil Perencanaan :

Jari-jari hidrolis :

− Jari-jari hidrolis saat Ymin, Rmin = 0,1875 m − Jari-jari hidrolis saat Yave, Rave = 0,25 m − Jari-jari hidrolis saat Ymax, Rmax = 0,33 m Kemiringan saluran, S = 5,67 x 10-4

Kontrol aliran :

− Kecepatan saat Ymaks, Vmaks = 0,881 m/s − Kecepatan saat Yave, Vave = 0,727 m/s

(5)

− Kecepatan saat Ymin, Vmin = 0,6 m/s

 Kehilangan tekan antara mulut saluran dan barscreen, Hp1 = 0,03 cm

 Kehilangan tekan antara barscreen dan pintu air, Hp2 = 0,09 cm Kehilangan tekan pada saluran setelah pintu air, Hp3 = 0,06 cm VII.2.3. Pintu Air

Pintu air dalam saluran intake diperlukan untuk mengatur debit pengaliran agar sesuai dengan keinginan. Selain itu juga, dipergunakan untuk menghentikan aliran ke dalam bak pengumpul ketika akan dilakukan pemeliharaan.

Kriteria Desain :

Lebar pintu air, Lp < 3 m Kecepatan aliran, Vp < 1 m/s Data Perencanaan :

Debit perencanaan, q = 0,15 m3/s Lebar pintu air, Lp = 1 m

Kecepatan aliran, Vp = 0,5 m/s Persamaan yang Digunakan :

Persamaan yang dapat dipergunakan untuk menghitung headloss yang terjadi pada pintu air adalah sebagai berikut :

p f L L h Q h ⋅ ⋅ = ₂_/₃ 746 . 2 … (7.2.10)

Dimana : hL = Headloss pada pintu air (m)

Q = Debit air yang melalui pintu air (m3/s) hf = Tinggi bukaan pintu air (m)

Lp = Lebar pintu air (m) Hasil Perencanaan :

Tinggi bukaan pintu air, hf = 0,3 m Kehilangan tekan, HL = 12,2 cm

(6)

VII.2.4. Bak Pengumpul

Bak pengumpul ini memiliki fungsi untuk mengumpulkan air baku yang masuk melalui pintu air sebelum dialirkan menuju instalasi pengolahan air minum.

Kriteria Desain :

Jumlah bak minimal 2 buah (untuk mempermudah pemeliharaan dan perawatan).

Waktu tinggal di dalam bak pengumpul maksimal 20 menit.

Dasar bak pengumpul minimum 1 meter di bawah dasar sungai atau 1,52 meter di bawah tinggi muka air minimum.

Dinding saluran dibuat kedap air dan konstruksinya terbuat dari beton bertulang dengan ketebalan minimum 20 cm.

Data Perencanaan : Jumlah bak, n = 2

Debit perencanaan, Q = 0,6 m3/s Waktu detensi, td = 1,5 menit = 90 s

Elevasi muka sungai pada berbagai kondisi : Hmaks : +3,0 m

Have : +2,5 m Hmin : +2,3 m

Elevasi muka tanah : +3,5 m

Dasar bak ditetapkan 1,5 m di bawah LWL Perbandingan panjang dan lebar, p : l = 1 : 1 Hasil Perencanaan :

Volume, V = 27 m3

Elevasi dasar bak, Edb = +0,8 m Kedalaman efektif, h = 2,2 m Dimensi bak :

Panjang, p = 3,5 m Lebar, L = 3,5 m Freeboard = 1 m

(7)

Kedua bak akan dibangun berdampingan dan memiliki dinding pemisah setebal 10 cm, hal ini dilakukan untuk mengurangi biaya konstruksi.

Pengurasan bak dilakukan dengan menggunakan pompa yang memiliki head 10 m. Pipa penguras berukuran 6 inchi.

Dari bak pengumpul air baku disalurkan ke lokasi pengolahan melalui sistem transmisi.

VII.2.5. Sistem Transmisi

Sistem transmisi merupakan sistem untuk mentransmisikan air baku dari intake menuju ke instalasi pengolahan air minum. Sistem ini terdiri dari pipa transmisi dan pompa transmisi.

VII.2.5.1. Pipa Transmisi

Pipa transmisi digunakan untuk mengalirkan air dari bak pengumpul ke bak penenang di lokasi instalasi pengolahan air minum.

Kriteria Desain :

Kecepatan aliran melalui pipa transmisi (v) = 0,6 – 3,6 m/s

Kapasitas pipa transmisi adalah kapasitas maksimum satu hari (Qm).

Data Perencanaan :

Kapasitas pipa transmisi (Qm) = 600 L/s ~ 0,6 m3_/s Kecepatan aliran melalui pipa (v) = 2 m/det

Jenis pipa yang digunakan adalah pipa besi dengan nilai koefisien Hazen William (C) = 110

Setelah memasuki area instalasi, air disalurkan ke dua saluran sama besar yang terpasang secara paralel, dengan diameter pipa sebesar 18″. Saluran pertama dihubungkan ke instalasi tahap I, sedangkan saluran kedua dihubungkan ke instalasi tahap II.

Panjang pipa transmisi adalah 850 m pipa Ø 24″ dan 100 m pipa Ø 18″.

(8)

Aksesoris pipa yang digunakan adalah: − Gate valve 24″ : 16 buah, k = 0,2 − Flexible joint 24″ : 14 buah, k = 0,026 − Elbow 90° 24″ : 5 buah, k = 0,3 − Tee 24″ : 1 buah, k = 1,5 − Reducer 24″ - 18″ : 1 buah, k = 0,18 − Gate valave 18″ : 2 buah, k = 0,2 − Elbow 90° 18″ : 3 buah, k = 0,3 Persamaan yang Digunakan :

Diameter pipa yang dibutuhkan ditentukan dengan persamaan kontinuitas yaitu :

v A

Q= ⋅ ….(7.2.11)

Dimana, Q = debit aliran (m3_/s)

A = luas penampang pipa (m2)

v = kecepatan aliran yang direncanakan (m/s) Kehilangan tekan akibat pipa (mayor)

54 , 0 63 , 2 2785 , 0 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅ ⋅ = L H d C Q L _…(7.2.12)

Dimana, Q = debit aliran (m3/s) C = koefisien Hazen-William d = diameter pipa (m) ΔH = kehilangan tekan (m) L = panjang pipa (m)

Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa (minor).

g v k H 2 2 = Δ …(7.2.13)

Dimana, ΔH = kehilangan tekan (m) k = koefisien friksi v = kecepatan aliran (m/s) g = percepatan gravitasi

(9)

Hasil Perencanaan :

Diameter pipa transmisi 1 , dtrans1 = 24″ inchi = 0,6096 m Diameter pipa transmisi 2 , dtrans2 = 18″ inchi = 0,4572 m Tahap I

Debit perencanaan, Q = 0,3 m3_/s

Kecepatan aliran pada pipa Ø 24″, vt1 = 1,028 m/s Kecepatan aliran pada pipa Ø 18″, vt2 = 1,827 m/s Kemiringan saluran pipa Ø 24″, St1 = 2,12 x 10-3 Kemiringan saluran pipa Ø 18″, St2 = 8,61 x 10-3

Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 2,663 m Kehilangan tekan melalui aksesoris pipa, ΔHminor = 0,605 m Kehilangan tekan melalui sistem transmisi, ΔH = 3,268 m Tahap II

Debit perencanaan, Q = 0,6 m3_/s

Kecepatan aliran pada pipa Ø 24″, vt1 = 2,056 m/s Kecepatan aliran pada pipa Ø 18″, vt2 = 1,827 m/s Kemiringan saluran pipa Ø 24″, St1 = 7,65 x 10-3 Kemiringan saluran pipa Ø 18″, St2 = 8,61 x 10-3

Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 7,366 m Kehilangan tekan melalui aksesoris pipa, ΔHminor = 1,666 m Kehilangan tekan melalui sistem transmisi, ΔH = 9,031 m VII.2.5.2. Pompa Transmisi

Pompa transmisi merupakan sistem pemompaan untuk mentransmisikan air baku dari intake menuju ke instalasi pengolahan air minum. Hal ini dikarenakan lokasi intake yang lebih rendah dibandingkan dengan lokasi instalasi pengolahan air minum.

Kriteria Desain :

(10)

Data Perencanaan : Tahap I

Debit perencanaan, Q = 300 L/s

Menurut Al-Layla (1980), jumlah pompa yang dibutuhkan adalah 6 buah, dengan 5 pompa operasional serta 1 pompa cadangan. Pemasangan dilakukan paralel yang terdiri dari 2 bagian, yaitu pipa hisap dan pipa tekan. Inlet dan outlet pompa memiliki ukuran 6 inchi (0,1524 m).

Kecepatan aliran air pada pipa hisap adalah 1,5 m/s. Tahap II

Debit perencanaan, Q = 600 L/s. Air baku ditampung dalam 2 buah bak pengumpul yang masing-masing direncanakan akan menampung air baku dengan debit 300 L/s serta memiliki waktu detensi selama 1,5 menit.

Dengan kapasitas sebesar 600 L/s, maka kebutuhan pompa direncanakan identik (2 rangkaian), dengan kapasitas tiap rangkaian sebesar 300 L/s. Menurut Al-Layla (1980), jumlah pompa yang dibutuhkan untuk kapasitas 300 L/s adalah 6 buah, dengan 5 pompa operasional serta 1 pompa cadangan. Sehingga jumlah total pompa yang dibutuhkan sebanyak 12 buah. Pemasangan dilakukan paralel yang terdiri dari 2 bagian, yaitu pipa hisap dan pipa tekan. Inlet dan outlet pompa memiliki ukuran 6 inchi (0,1524 m).

Kecepatan aliran air pada pipa hisap adalah 1,5 m/s. Persamaan yang Digunakan :

Head pompa yang diperlukan untuk sistem transmisi ditentukan dengan rumus yaitu :

s tekan hisap transmisi p H H H H H =Δ +Δ +Δ + …(7.2.14) Dimana,

HP = head pompa yang diperlukan (m)

(11)

ΔHhisap = kehilangan tekan pada pipa hisap pompa (m) ΔHtekan = kehilangan tekan pada pipa tekan pompa (m) Hs = head statis (beda elevasi dasar bak pengumpul

dengan elevasi instalasi) Daya yang diperlukan oleh pompa yaitu :

η

ρ g Q H_p

P = ⋅ ⋅ ⋅ …(7.2.15)

Dimana, P = daya pompa (Watt) ρ = massa jenis air (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s2) HP = head pompa (m) Q = debit pompa (m3_/s) η = efisiensi pompa Hasil Perencanaan : Tahap I

Kapasitas tiap pompa, q = 0,06 m3_/s

Diameter pipa hisap dan pipa tekan, d = 10 inchi

Kecepatan melalui pipa hisap dan pipa tekan, v = 1,184 m/s Kecepatan melalui inlet dan outlet pipa, vp = 3,289 m/s Pipa Hisap

Pipa hisap memiliki peralatan sebagai berikut :

− Pipa lurus : ø = 10″, L = 5 m, f = 0,0224 − 1 buah strainer : ø = 10″, k = 2,5

− 3 buah elbow 90° : ø = 10″, k = 0,3 − 1 buah reducer 10″- 6″ : k = 0,28

− 1 buah inlet pompa : ø = 6 ″, k = 0,25 Kehilangan tekan melalui pipa hisap :

Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 0,0315 m Kehilangan tekan melalui aksesoris, ΔHminor = 0,5379 m Kehilangan tekan melalui pipa hisap, ΔHh = 0,5694 m

(12)

Pipa Tekan

Pipa tekan memiliki peralatan sebagai berikut :

− Pipa lurus : ø = 10″, L = 5 m, f = 0,0224 − 1 buah oulet pompa : ø = 6″, k = 0,25

− 1 buah increaser 6″-10″ : k = 0,41

− 1 buah flexible joint : ø = 10″, k = 0,026 − 1 buah check valve : ø = 10″, k = 2,3 − 2 buah gate valve : ø = 10″, k = 0,2 − 5 buah elbow 90° : ø = 10″, k = 0,3 − 1 buah increaser 10″-24″ : k = 0,68

− 2 buah tee : ø = 24″, k = 1,5 − 3 buah flexible joint : ø = 24″, k = 0,026 Kehilangan tekan melalui pipa tekan :

Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 0,0315 m Kehilangan tekan melalui aksesoris, ΔHminor = 0,6715 m Kehilangan tekan melalui pipa tekan, ΔHt = 0,7030 m Kebutuhan Pompa Transmisi :

Head Statis, Hs = 10,876 m

Kehilangan tekan selama pemompaan, ΔH = 1,27 m Kehilangan tekan pada pipa transmisi, ΔHtrans = 3,268 Head pompa yang diperlukan, Hp = 15,416 m

Head pompa yang disediakan sebesar 30 m Efisiensi pompa, η = 0,85

Daya pompa yang dibutuhkan, P = 20.722,2 Watt (22 kW, Grundfos)

Tahap II

Kapasitas tiap pompa, q = 0,06 m3/s

Diameter pipa hisap dan pipa tekan, d = 10 inchi

Kecepatan melalui pipa hisap dan pipa tekan, v = 1,184 m/s Kecepatan melalui inlet dan outlet pipa, vp = 3,289 m/s

(13)

Pipa Hisap

Pipa hisap memiliki peralatan sebagai berikut :

− Pipa lurus : ø = 10″, L = 5 m, f = 0,0224 − 1 buah strainer : ø = 10″, k = 2,5

− 3 buah elbow 90° : ø = 10″, k = 0,3 − 1 buah reducer 10″- 6″ : k = 0,28

− 1 buah inlet pompa : ø = 6 ″, k = 0,25 Kehilangan tekan melalui pipa hisap :

Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 0,0315 m Kehilangan tekan melalui aksesoris, ΔHminor = 0,5379 m Kehilangan tekan melalui pipa hisap, ΔHh = 0,5694 m Pipa Tekan

Pipa tekan memiliki peralatan sebagai berikut :

− Pipa lurus : ø = 10″, L = 5 m, f = 0,0224 − 1 buah oulet pompa : ø = 6″, k = 0,25

− 1 buah increaser 6″-10″ : k = 0,41

− 1 buah flexible joint : ø = 10″, k = 0,026 − 1 buah check valve : ø = 10″, k = 2,3 − 2 buah gate valve : ø = 10″, k = 0,2 − 5 buah elbow 90° : ø = 10″, k = 0,3 − 1 buah increaser 10″-24″ : k = 0,68

− 2 buah tee : ø = 24″, k = 1,5 − 6 buah flexible joint : ø = 24″, k = 0,026 Kehilangan tekan melalui pipa tekan :

Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 0,0315 m Kehilangan tekan melalui aksesoris, ΔHminor = 1,2954 m Kehilangan tekan melalui pipa tekan, ΔHt = 1,3269 m Kebutuhan Pompa Transmisi :

Head Statis, Hs = 10,876 m

(14)

Kehilangan tekan pada pipa transmisi, ΔHtrans = 9,031 m Head pompa yang diperlukan, Hp = 21,803 m

Head pompa yang disediakan sebesar 30 m Efisiensi pompa, η = 0,85

Daya pompa yang dibutuhkan, P = 20.722,2 Watt (22 kW, Grundfos)

VII.3. Bak Penenang

Bak penenang digunakan untuk tujuan menstabilkan tinggi muka air baku yang dialirkan melalui sistem perpipaan dari intake.

Kriteria Desain :

Bak penenang dapat berbentuk bulat maupun persegi panjang.

Overflow berupa pipa atau pelimpah diperlukan untuk mengatasi terjadinya tinggi muka air yang melebihi kapasitas bak. Pipa overflow harus dapat mengalirkan minimum 1/5 x debit inflow. Freeboard dari bak penenang sekurang-kurangnya 60 cm. Waktu detensi bak penenang > 1,5 menit

Kedalaman bak penenang 3 – 5 m.

Biasanya dilengkapi dengan V-notch 90° sebagai pengukur debit aliran.

Data Perencanaan :

Jumlah bak penenang, n = 1 buah

Debit perencanaan untuk tiap bak, Q = 0,3 m3_/s

Bak penenang berbentuk persegi panjang dengan perbandingan panjang dan lebar, p : L = 3 : 1

Pipa overflow mengalirkan 1/5 x debit inflow, qof = 0,06 m3/s

Kecepatan aliran pada pipa overflow sama dengan laju aliran air yang masuk ke dalam bak penenang, Vof = 1,83 m/s

Freboard = 60 cm

Waktu detensi, td = 2 menit = 120 s Kedalaman bak penenang, h = 3 m

(15)

Pada akhir bak penenang dilengkapi dengan V-notch 90° sebagai pengukur debit air baku.

Persamaan yang Digunakan :

Pada umumnya bak penenang ini dilengkapi oleh alat ukut debit sebagai kontrol aliran. Alat ukur yang dipakai dapat berupa V-notch. Debit melalui V-notch dengan sudut 90° dapat diukur menggunakan rumus : 5 . 2 54 . 2 H Q= … (7.3.1)

Dimana : Q = Debit aliran yang masuk (ft3/s) H = Tinggi muka air di atas V-notch (ft) Hasil Perencanaan :

Volume bak penenang, V = 36 m3 Dimensi bak penenang :

− Panjang bak penenang, P = 6 m − Lebar bak penenang, L = 2 m − Freeboard = 60 cm

Diameter pipa overflow, dof = 8 inchi

Tinggi muka air di atas V-notch 90°, H = 54 cm Freeboard V-notch = 20 cm

Lebar bukaan V-notch 90°, b = 1,5 m VII.4. Prasedimentasi

Prasedimentasi digunakan untuk menyisihkan partikel diskrit. Kriteria Desain :

Jumlah bak : minimal 2 buah

Beban ambang pelimpah : 1,4 – 40 L/s Kecepatan aliran rata-rata : 3 – 4,5 m/menit Waktu detensi : 30 – 180 menit

Beban permukaan : 20 – 80 m/hari = 0,00231 – 0,00926 m/s Rasio panjang : lebar = 4 - 6 : 1

(16)

Bilangan Froude, NFr > 10-5 Data Perencanaan :

Unit prasedimentasi direncanakan memiliki 4 buah bak, berbentuk rektangular

Efisiensi penyisihan, y/yo= 0,6

Performance bak, n = 1/8 (sangat baik)

Kecepatan pengendapan partikel diskrit, vs = 0,00025 m/s Perbandingan panjang dan lebar bak, P : L = 6 : 1

Persamaan yang Digunakan : Efisiensi penyisihan bak :

n s s o A Q nv y y 1 1 1 − ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − = … (7.4.1) Dimana, 0 y y _{= overall removal}

vS = kecepatan pengendapan rencana (m/s) n = kondisi performance bak

Q/As = beban permukaan (m3/m2.s) Bilangan Reynold, NRe < 2000

ν R v Re ⋅ = N … (7.4.2)

Dimana, v = kecepatan aliran (m/s) R = jari-jari hidrolis (m) υ = viskositas kinematik Bilangan Froude, NFr > 10-5 R g v N_Fr ⋅ = 2 … (7.4.3)

Dimana, v = kecepatan aliran (m/s) R = jari-jari hidrolis (m) g = percepatan gravitasi (m/s2)

(17)

Luas permukaan bak, AS :

S s A Q Q A / = … (7.4.4)

Dimana, AS = luas permukaan bak (m2₎ Q = debit pengolahan (m3/s) Q/AS = beban permukaan (m3/m2.s) Volume bak, V :

d t Q

V = ⋅ … (7.4.5)

Dimana, V = volume bak (m3₎ Q = debit pengolahan (m3/s) td = waktu detensi (s) Jari-jari hidrolis, R : h L h L R 2 + × = … (7.4.6)

Dimana, R = jari-jari hidrolis (m) L = lebar bak (m) h = kedalaman bak (m) Luas penampang bak, Across :

h L

A_cross = ⋅ … (7.4.7)

Dimana, Across = luas penampang bak (m2) L = lebar bak (m) h = kedalaman bak (m) Kecepatan horizontal, vh : cross h A Q v = … (7.4.8)

Dimana, vh = kecepatan horizontal (m/s) Q = debit pengolahan (m3_/s) Across = luas penampang bak (m2) Kecepatan penggerusan, vg : gd v w w S g _ρ ρ ρ α β − = 8 … (7.4.9)

(18)

β = konstanta (0,02) α = konstanta (0,05) ρs = massa jenis partikel (kg/m3) ρw = massa jenis air (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s2₎ d = diameter partikel (m)

Agar partikel yang telah mengendap tidak pecah kembali maka vg > vh.

Hasil Perencanaan :

Kapasitas tiap bak, q = 0,075 m3_/s

Beban permukaan, Q/AS = 0,000258 m3_/m2_/s Dimensi bak : Panjang bak, P = 42 m Lebar bak, L = 7 m Kedalaman bak, h = 1,5 m Freeboard = 0,3 m Volume bak, V = 441 m3 Waktu detensi, td = 98 menit Kontrol Aliran

Kecepatan horizontal, vh = 0,0071 m/s Bilangan Reynold, NRe = 7.862 Bilangan Froude, NFr = 4,95 x 10-6 Kontrol Penggerusan

Diameter terkecil partikel diskrit, d = 0,01 cm Massa jenis partikel, ρs = 2.650 kg/m3

Bilangan Reynold (harus<0,5), NRe = 0,027

Untuk nilai α = 0,05 dan β = 0,02, maka kecepatan penggerusan, vg = 0,072 m/s

(19)

Kontrol Operasional

Jika satu bak dikuras maka hanya tiga bak yang beroperasi. Kapasitas tiap bak, q = 0,1 m3/s

Beban permukaan, q/AS = 0,00034 m3/m2/s Efisiensi penyisihan, y/y0 = 0,5050

Waktu detensi, td = 73,5 menit Kecepatan horizontal, vh = 0,010 m/s Bilangan Reynold, NRe = 10.483 Bilangan Froude, NFr = 8,81 x 10-6 Sistem Inlet

Sistem inlet terdiri dari saluran inlet dan zone inlet.  Saluran Inlet

− Saluran inlet terbuat dari beton dengan nilai koefisien Manning, n = 0.013.

− Jumlah saluran inlet adalah 1 buah. − Dimensi saluran inlet :

Panjang, p = 5 m Lebar, L = 0,75 m

Kedalaman air di saluran, h = 1 m Freeboard = 20 cm

− Kemiringan saluran, S = 1,53 x 10-4

− Kehilangan tekan di saluran inlet, HL = 7,64 x 10-4 m  Zone Inlet

− Direncanakan dimensi zone inlet : Panjang, P = 7 m

Lebar, L = 0,75 m

Kedalaman air di saluran, h = 1,5 m Freeboard = 30 cm

− Pada zone inlet terdapat pintu air. Lebar pintu air, LP = 0,75 m Bukaan pintu air, hf = 0,75 m

(20)

− Koefisien pemerata aliran, m = 0,98 − Debit melalui pintu air, q = 0,075 m3/s − Headloss di tiap pintu air :

Headloss di pintu air pertama, HP1 = 17,65 cm Headloss di pintu air kedua, HP2 = 16,95 cm Headloss di pintu air ketiga, HP3 = 16,28 cm Headloss di pintu air keempat, HP4 = 15,63 cm Sistem Outlet

Sistem outlet direncanakan terdiri dari pelimpah, saluran pelimpah dan saluran outlet.

 Pelimpah

− Pelimpah berupa mercu tajam dengan ketebalan 5 cm. − Panjang pelimpah, b =6,5 m

− Jumlah pelimpah = 2 buah

− Total panjang pelimpah, Ltot = 13 m − Beban pelimpah, bp = 0,0058 m3/m/s

− Tinggi air di atas pelimpah, h = 1,44 cm = 0,0144 m  Saluran Pelimpah

− Jumlah saluran adalah 1 buah dengan dimensi : − Panjang saluran = 6 m

− Lebar saluran = 0,5 m

− Kedalaman air di saluran pelimpah, h = 30 cm = 0,3 m − Freeboard = 5 cm

 Saluran Outlet

Saluran outlet direncanakan terbuat dari beton dengan nilai koefisien Manning, n = 0,013. Kondisi saluran ini dibuat berdasarkan kondisi saluran menuju bak koagulasi. Diantara saluran pelimpah dan saluran outlet dibuat terjunan setinggi 30 cm.

(21)

Ruang Lumpur

Ruang lumpur berbentuk limas terpancung dengan dimensi : − Panjang, P = 42 m

− Lebar, L = 7 m

− Kedalaman ruang pengumpul lumpur, h1 = 1 m − Ketinggian limas terpancung, h2 = 0,5 m − Ruang underdrain = 0,5 m

Debit lumpur, qL = 6 ml/L Debit pengolahan, q = 0,075 m3/s Volume lumpur, V = 38,88 m3_/hari Volume ruang lumpur, VL = 141,56 m3 Periode pengurasan, t = 3 hari

Pipa Drain Lumpur

Debit pengurasan, qp = 0,324 m3/s Lama pengurasan = 6 menit Pipa drain, ddr = 10 inchi

Kemiringan pipa penguras, S = 0,174

Kehilangan tekan akibat pengurasan, HL = 3,48 m VII.5. Koagulasi

Unit koagulasi yang digunakan pada instalasi pengolahan air minum ini adalah koagulasi tipe hidrolis dengan menggunakan terjunan.

Bak Koagulasi Kriteria Desain :

Gradien Kecepatan, Gtd = 104 - 105 (s-1) (Reynolds, 1982) Waktu Detensi, td = 20 – 60 s (Reynolds, 1982)

Waktu detensi Kecepatan Gradien td (s) G (s-1) 20 1000 30 900 40 790 ≥50 700 Headloss, hL ≥ 0,6 m (Kawamura, 1991)

(22)

Ketinggian pencampuran, Hp ≥ 0,3 m (Schulz&Okun, 1984) Bilangan Froude, NFr1 ≥ 2 (Schulz&Okun, 1984) Rasio Kedalaman, Y2/Y1 > 2,83 (Schulz&Okun, 1984) Data Perencanaan : Jumlah bak, n = 1 Tinggi terjunan, H = 1,5 m Lebar terjunan, b = 1 m Lebar bak, w = 1 m Gradien, G = 1000/s Waktu detensi, td = 20 s Persamaan yang Digunakan :

Kehilangan tekan, HL : ρ μ d L t G H 2 = … (7.5.1)

Dimana, HL = kehilangan tekan (m) G = gradien kecepatan (s-1) td = waktu detensi

µ = kekentalan dinamis (lb.sec/ft2) ρ = massa jenis air (lb/ft3)

Bilangan terjunan, D :

(

)

3 2 / gH b Q D= … (7.5.2)

Dimana, D = bilangan terjunan Q = debit pengolahan (m3/s) b = lebar terjunan (m) g = percepatan gravitasi (m/s2₎ H = tinggi terjunan (m) Panjang terjunan, Ld : 27 , 0 3 , 4 H D L_d = × × … (7.5.3)

Dimana, D = bilangan terjunan H = tinggi terjunan (m)

(23)

Berbagai tinggi muka air, Y :

425 , 0 1 0,54 H D Y = × × … (7.5.4) 27 , 0 2 1,66 H D Y = × × … (7.5.5)

Dimana, Y1 = tinggi muka air awal loncatan hidolis (m) Y2 = tinggi muka air akhir loncatan hidrolis (m) Kontrol aliran : − 2,38 1 2 _> Y Y − N_Fr >2

Untuk mengetahui kontrol aliran dari unit koagulasi ini, digunakan rumus berikut : ) 1 8 1 ( 2 1 2 1 2 ₌ _× ₊ ₋ Fr N Y Y … (7.5.6)

Dimana, NFr = Bilangan Froude Panjang bak koagulasi :

b d L L L

L_min = + + … (7.5.7)

Dimana, Lmin = Panjang minimal bak koagulasi (m)

L = Panjang loncatan hidrolis (m); ditentukan dari besar nilai L/Y2 untuk tiap nilai F1 yang diperoleh dari grafik terlampir (Chow, 1959). Ld = Panjang terjunan (m)

Lb = Panjang bak setelah loncatan (m) Hasil Perencanaan :

Debit perencanaan, Q = 0,3 m3/s Headloss, HL = 1,95 m

Bilangan terjunan, D = 2,72 x 10-3 Panjang terjunan, Ld = 1,31 m Kedalaman air di beberapa titik :

− Kedalaman air di titik 1, Y1 = 0,066 m − Kedalaman air di titik 2, Y2 = 0,505 m

(24)

Kontrol Aliran : − 7,68 1 2 ₌ Y Y − Bilangan Froude, F = 5,77 Panjang loncatan, L = 3,1

Panjang bak setelah loncatan, Lb = 9,50 m Asumsi :

− Waktu loncatan hidrolis, t2 = 2 s − Waktu terjunan, t1 = 2 s

Panjang bak koagulasi, Lmin = 13,91 m Freeboard = 39 cm

Kedalaman bak = 90 cm = 0,9 m Saluran Menuju Koagulasi

Data Perencanaan :

Saluran terbuat dari beton dengan nilai koefisien Manning, n = 0,013 Lebar saluran, L = 30 cm

Panjang saluran, P = 5 m Hasil Perencanaan :

Tinggi muka air di atas saluran, hsal = 0,96 m Freeboard saluran = 0,24 m

Kedalaman saluran, Hsal = 1,2 m

Kecepatan pada saluran, vsal = 1,047 m/s Kemiringan saluran, S = 0,0028

Headloss pada saluran, HL = 0,014 m Bak Pembubuh Koagulan

Data Perencanaan :

Debit Pengolahan, q = 0,3 m3/s

Koagulan yang akan digunakan adalah Al2(SO4)3 dalam bentuk slump (slurry).

(25)

Jumlah bak pembubuh adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan) dengan bentuk silinder.

Dosis alum (100%) = 30 mg/L Berat Jenis alum, ρAl = 2,71 Kg/L Konsentrasi alum, CAl = 20% Hasil Perencanaan :

Kebutuhan alum, mAl = 777,6 kg/hari Debit alum, qAl = 286,94 L/hari

Volume alum tiap pembubuhan, VAl = 0,287 m3 Volume pelarut, Vair = 3,118 m3

Volume larutan, V = 3,5 m3 Dimensi bak pembubuh :

− Diameter bak pembubuh, d = 1,5 m − Ketinggian bak pembubuh, d = 2 m − Freeboard = 25 cm

Pompa Pembubuh Koagulan Data Perencanaan :

Jumlah pompa adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan), sesuai jumlah bak pembubuh koagulan.

Efisiensi pompa, η = 0,85

Head pompa disediakan, H = 10 m

Debit larutan alum, ql = 3,5 m3/hari = 4,05 x 10-5 m3/s Hasil Perencanaan :

Massa jenis larutan, ρl = 1.141,81 kg/m3

Daya pompa, P =5,338 Watt ( 80 Watt, Grundfos ) VII.6. Flokulasi

Flokulasi adalah tahap pengadukan lambat yang mengikuti unit pengaduk cepat, dengan tujuan mempercepat laju tumbukan partikel. Pada IPAM ini flokulasi akan dilakukan dengan menggunakan horizontal baffle channel.

(26)

Kriteria Desain :

Parameter Satuan Nilai Sumber

G x td 104_{- 10}5_Droste,₁₉₉₇

Gradien Kecepatan, G s-1 _{10 - 60} _{Droste, 1997}

Waktu detensi, td menit 15 - 45 Droste, 1997

Kecepatan aliran dalam bak, v m/s 0,1 – 0,4 Huisman, 1981 Jarak antar baffle, l m >0,45 Schulz&Okun, 1984 Koefisien gesekan, k 2 – 3,5 Bhargava&Ojha, 1993

Banyak saluran, n ≥6 Kawamura, 1991

Kehilangan tekan, hL m 0,3 - 1 Kawamura, 1991

Data Perencanaan :

Kapasitas Pengolahan, Q = 0,3 m3/s Jumlah bak, n = 2

Jumlah kompartemen tiap bak = 3 Tebal sekat, t = 10 cm

Gradien Kecepatan dan waktu detensi, G & td :

Kompartemen G td G x td s-1_s I 60 300 18.000 II 50 420 21.000 III 45 540 24.300 Σ G x td 63.300

Persamaan yang Digunakan : Gradien kecepatan, G : V gQH G μ ρ = 2 _…_(7.6.1)

Dimana, G = gradien kecepatan (s-1) r = massa jenis air (kg/m3₎ g = percepatan gravitasi (m/s2) Q = debit pengolahan (m3/s) H = kehilangan tekan (m)

(27)

Kehilangan tekan pada unit terbagi menjadi dua macam yaitu : Kehilangan tekan saat belokan, Hb :

s b b n g v k H 2 2 2 = … (7.6.2)

Dimana, Hb = kehilangan tekan akibat belokan (m)

k = koefisien belokan

vb = kecepatan saat belokan (m/s) ns = jumlah saluran

g = percepatan gravitasi (m/s2) Kehilangan tekan pada saluran, HL :

2 1 3 2 2 1 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = L n H h l lh n v s L L … (7.6.3)

Dimana, HL = kehilangan tekan akibat saluran (m) vL = kecepatan pada saluran (m/s)

n = koefisien Manning l = lebar saluran (m) h = kedalaman air (m) L = lebar bak (m) ns = jumlah saluran Hasil Perencanaan :

Kapasitas tiap bak, q = 0,15 m3_/s Kompartemen I Gradien kecepatan, G = 60/s Waktu detensi, td = 300 s Volume kompartemen, V1 = 45 m3 Dimensi saluran : − Lebar saluran, l1 = 0,7 m − Lebar bak, L = 10 m − Jumlah saluran, n = 6 − Lebar belokan, w = 0,6 m Kedalaman air, h = 1,07 m

(28)

Headloss, H1 0,105 m

Kecepatan di belokan, vb = 0,233 m/s Kehilangan tekan di belokan, Hb = 0,1 m Kehilangan tekan pada saat lurus, HL = 0,005 m Kecepatan pada saat lurus, vL = 0,3 m/s

Kompartemen II Gradien kecepatan, G = 50/s Waktu detensi, td = 420 s Volume kompartemen, V2 = 63 m3 Dimensi saluran : − Kedalaman air, h = 1,07 m − Lebar bak, L = 10 m − Jumlah saluran, n = 7 − Lebar belokan, w = 0,65 m Lebar saluran, l2 = 0,85 m Headloss, H2 = 0,102 m Kecepatan di belokan, vb = 0,215 m/s Kehilangan tekan di belokan, Hb = 0,099 m Kehilangan tekan pada saat lurus, HL = 0,003 m Kecepatan pada saat lurus, vL = 0,23 m/s

Volume kompartemen sebenarnya, V2 = 63,75 m3 Waktu detensi sebenarnya, td = 425 s

Kompartemen III Gradien kecepatan, G = 45/s Waktu detensi, td = 540 s Volume kompartemen, V3 = 81 m3 Dimensi saluran : − Kedalaman air, h = 1,07 m − Lebar bak, L = 10 m − Jumlah saluran, n = 8 − Lebar belokan, w = 0,7 m

(29)

Lebar saluran, l3 = 0,95 m Headloss, H3 = 0,107 m

Kecepatan di belokan, vb = 0,2 m/s

Kehilangan tekan di belokan, Hb = 0,098 m Kehilangan tekan pada saat lurus, HL = 0,009 m Kecepatan pada saat lurus, vL = 0,38 m/s

Volume kompartemen sebenarnya, V3 = 81,43 m3 Waktu detensi sebenarnya, td = 543 s

Kontrol Aliran

Volume total, Vtot = 190,18 m3 Waktu detensi total, tdtot = 1268 s Kehilangan tekan total, Htot = 0,314 m G x td total, Gtdtot = 63679

Kedalaman air di akhir saluran, h’ = 0,76 m Dimensi Bak Flokulasi

Lebar bak, L = 10 m

Lebar saluran pada kompartemen I, l1 = 0,7 m Lebar saluran pada kompartemen II, l2 = 0,85 m Lebar saluran pada kompartemen III, l3 = 0,95 m Lebar belokan pada kompartemen I, w1 = 0,6 m Lebar belokan pada kompartemen II, w2 = 0,65 m Lebar belokan pada kompartemen III, w3 = 0,7 m Tebal sekal, t = 0,1 m

Kedalaman air, h = 1,07 m Panjang, P = 19,75 m Freeboard = 0,33 m Pintu Air

Pada inlet dipasang pintu air dengan kondisi : Lebar bukaan, Lp = 0,4 m

Tinggi bukaan pintu air, hf = 0,2 m

(30)

Saluran Outlet

Saluran outlet terbuat dari beton (n=0.013). Saluran ini terhubung langsung dengan saluran inlet dari unit sedimentasi. Direncanakan dimensi saluran :

Panjang saluran, P = 5 m

Kecepatan pada saluran outlet, vout = 0,3 m/s Kedalaman air di saluran outlet, h = 0,76 m Freeboard = 0,64 m

Lebar saluran outlet, L = 0,66 m

Kecepatan sebenarnya di saluran, vout = 0,3 m/s Kemiringan saluran, S = 1,08 x 10-4

Kehilangan tekan di saluran outlet, HL = 0,05 cm VII.7. Sedimentasi

Pada perencanaan instalasi pengolahan air minum ini, sedimentasi diperuntukkan untuk mengendapkan partikel-partikel flok yang dihasilkan dari proses koagulasi-flokulasi oleh alum. Proses sedimentasi akan dibantu dengan pemasangan plate settler.

Zona Pengendapan  Kriteria Desain :

Jumlah bak minimum, Jb = 2

Kedalaman air, h = 3 – 5 m

Rasio panjang dan lebar bak, p : l = (4-6) : 1 Rasio lebar bak dan kedalaman air, l : h = (3-6) : 1

Freeboard, fb = 0.6 m

Kecepatan aliran rata-rata, Vo = 0.15 – 0.2 m/min

Waktu detensi, td = 5 – 20 menit

Beban permukaan, Vs = 5-8.8 m3_/m2_-jam Beban pelimpah, Wl < 12.5 m3/m-jam Kemiringan plate settler, α = 45° - 60° Jarak tegak lurus antar plate settler, w = 25 – 50 mm

(31)

Bilangan Froude, NFr > 10-5

Perfomance bak, n = 1/8 (sangat baik)  Data Perencanaan :

Debit perencanaan, Q = 0,3 m3/s  Jumlah bak sedimentasi, n = 4

 Dari satu unit flokulasi disalurkan ke dua buah bak sedimentasi  Lebar bak sedimentasi, L = 3 m

 Kedalaman zona pengendapan, H = 1,5 m

 Jarak tegak lurus antar plate settler, w = 50 mm = 0,05 m  Kemiringan plate settler, α = 60°

 Efisiensi penyisihan partikel flok, η = 95%  Performance bak sangat baik, n = 1/8

Kecepatan pengendapan partikel flok alum, Vs = 0,06 cm/s Persamaan yang digunakan :

Efisiensi penyisihan : n s o A Q nv y y 1 1 1 − ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − = … (7.7.1)

Dimana, y/yo = efisiensi penyisihan n = kondisi performance bak

v = kecepatan pengendapan flok rencana (m/s) Q/AS = beban permukaan

Kecepatan melalui plate, vplate :

s plate v w h v ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ₊ = α α sin 1 tan … (7.7.2)

Dimana, vplate = kecepatan melalui plate (m/s) h = ketinggian plate (m)

w = jarak antar plate (m) θ = kemiringan plate vs = beban permukaan (m/s)

(32)

Debit melalui plate, qp : L w v

q_plate = _plate⋅ ⋅ … (7.7.3) Dimana, Qp = debit melalui bak (m3/s)

vplate = kecepatan melalui plate (m/s) w = jarak antar plate (m)

L = lebar bak sedimentasi (m) Jumlah plate yang diperlukan, n :

plate q

q

n= … (7.7.4)

Dimana, n = jumlah plate (buah) q = debit pengolahan (m3/s) qplate = debit melalui plate (m3/s) Bilangan Reynold, NRe :

2000

Re = _υα <

R v

N … (7.7.5)

Dimana, NRe = bilangan Reynold

vplate = kecepatan melalui plate (m/s) R = jari-jari hidrolis (m) υ = viskositas (m2/s) Bilangan Froude, NFr : 5 2 10− > = gR v N_Fr α … (7.7.6)

Dimana, NFr = bilangan Froude

g = percepatan gravitasi (m/s2₎  Hasil Perencanaan :

Kapasitas tiap bak, Q = 0,075 m3/s Beban permukaan, Q/As = 1,65 x 10-4_m/s  Tinggi pengendapan, z = 0,1 m

 Panjang plate, p = 1,73 m

 Panjang zona pengendapan, p’ = 1,76 m

Kecepatan horizontal di dalam plate, Vo = 0,17 m/menit Waktu detensi, td = 606 s

(33)

Debit per satu kolom plate, q = 4,36 x 10-4_m3_/s  Jumlah plate yang dibutuhkan, n = 173 buah Panjang zona plate settler, Pz = 10,8 m

Panjang zona pengendapan tanpa plate settler, Pi = 3,6 m

Pada bagian awal zona pengendapan diberikan wilayah tanpa plate settler untuk menghasilkan aliran yang lebih laminar sebelum air baku masuk ke dalam plate settler. Panjang zona pengendapan tanpa plate settler ini direncanakan 1/3 dari panjang zona plate settler (Kawamura, 1991).

Panjang total zona pengendapan, Pt = 14,4 m Jarak muka air dengan plate, hl = 0,5 m

Jarak plate dengan dasar zona sedimentasi, hp = 1 m Kedalaman total bak, Htot = 3 m

 Dimensi bak sedimentasi :

− Panjang bak, P = 14,4 m − Lebar bak, L = 3 m − Kedalaman bak, H = 3 m − Freeboard, fb = 0,6 m Kontrol Aliran Jari-jari hidrolis, R = 0,025 m Bilangan Reynolds, NRe = 76,20 Bilangan Froude, NFr = 3,45 x 10-5 Sistem Inlet

 Kriteria Desain :

Headloss pada bukaan, hLb = 0,3 – 0,9 mm Diameter bukaan orifice, øor = 0,075 – 0,2 m

Jarak antar pusat bukaan orifice, wor = 0,25 – 0,5 m  Data Perencanaan :

 Kedalaman saluran inlet, H = 1 m Kecepatan aliran, vh = 0,15 m/s  Koefisien saluran beton, n = 0,013

(34)

 Panjang saluran zona inlet = Lebar bak sedimentasi, L = 3 m Diameter bukaan orifice, øor = 0,2 m

Jarak antar pusat bukaan orifice, wor = 0,25 m  Hasil Perencanaan :

Sistem inlet terdiri dari zone inlet dan orifice. Zone Inlet

Debit yang masuk ke zona inlet berasal dari satu unit flokulasi yaitu sebesar 0,15 m3/s, yang nantinya akan disalurkan ke dua buah bak sedimentasi secara paralel

Lebar saluran inlet, w = 1 m

Kecepatan aliran sebenarnya, Vh = 0,15 m/s Slope saluran, S = 1,65 x 10-5

Bilangan Reynolds, NRe = 52.416 Bilangan Froude, NFr = 0,0069 Headloss saluran, HL = 9,87 x 10-5 Pada zone inlet terdapat pintu air :

− Lebar pintu air, LP = 0,75 m − Bukaan pintu air, hf = 0,75 m − Koefisien pemerata aliran, m = 0,98 − Debit melalui pintu air, q = 0,075 m3/s − Headloss di pintu air :

- Headloss di pintu air pertama, HP1 = 8,8 cm - Headloss di pintu air kedua, HP2 = 8,5 cm Orifice

Jumlah orifice tiap bak, n = 11

Debit tiap orifice, qor = 6,82 x 10-3 m3/s Kecepatan aliran pada orifice, vor = 0,22 m/s Kehilangan tekan pada orifice, HL = 0,84 mm Bilangan Reynolds, NRe = 11.376

(35)

Sistem Outlet  Kriteria Desain :

Beban pelimpah, Wl < 12.5 m3/m-jam  Data Perencanaan :

Pelimpah berupa mercu tajam.

Beban pelimpah, Wl = 9 m3_{/m-jam = 0,0025 m}3_/m-s  Hasil Perencanaan :

Pelimpah

Panjang pelimpah total yang dibutuhkan, Pptot = 30 m

Panjang pelimpah = panjang total plate secara mendatar, Pp = 9,93 m Jumlah pelimpah, n = 4 buah

Beban pelimpah sebenarnya, Wl = 1,89 x 10-3 m3/m-s Tinggi muka air di atas pelimpah, h = 0,01 m

Saluran Pelimpah

Panjang saluran pelimpah, Psal = 9,93 m

Lebar saluran pelimpah direncanakan, Lp = 0,2 m Jumlah saluran pelimpah, ns = 2

Debit saluran pelimpah, qs = 0,0375 m3_/s Ketinggian muka air di atas saluran, h = 0,26 m Free board = 0,19 m

Kedalaman saluran pelimpah, H = 0,45 m Bilangan terjunan, D = 3,88 x 10-6

Panjang terjunan, Ld = 0,07 m

Panjang terjunan dapat ditampung oleh saluran sehingga lebar saluran dapat diterima.

Saluran Outlet

Diantara saluran pelimpah dan saluran outlet terdapat saluran pengumpul dengan dimensi sebagai berikut :

− Panjang saluran = lebar bak sedimentasi, P = 3 m − Lebar saluran, L = 1 m

(36)

− Dari saluran pelimpah menuju saluran pengumpul terdapat terjunan dengan ketinggian, h = 0,1 m

− Bilangan terjunan, D = 3,58 − Panjang terjunan, Ld = 0,61 m

Panjang terjunan dapat ditampung oleh saluran sehingga lebar saluran dapat diterima.

Dimensi saluran outlet yang direncanakan : Lebar saluran, L = 0,5 m

Panjang saluran, P = 1 m Debit aliran, Q = 0,075 m3_/s

Tinggi muka air di atas saluran outlet minimal 30 cm, hout = 30 cm. Kecepatan aliran di saluran outlet, Vout = 0,5 m/s

Kemiringan saluran, S = 6,02 x 10-4 Kehilangan tekan, HL = 6,02 x 10-4 Zona Lumpur

 Data Perencanaan :

 Panjang ruang lumpur, P = 14,4 m  Lebar ruang lumpur, L = 3 m  Kedalaman ruang lumpur, h = 1 m

Ruang lumpur berbentuk limas terpancung dengan kedalaman pancungan, hp = 0,5 m

Hasil Perencanaan :

Berat lumpur kering yang dihasilkan, mlk = 19,28 mg/Lair Massa jenis lumpur kering, ρlk = 2200 kg/m3

Kadar air dalam lumpur, Cw = 98% Berat lumpur, ml = 963,97 mg/Lair Massa jenis lumpur, ρl = 1008,525 kg/m3 Volume lumpur, Vl = 9,56 x 10-7_m3_/Lair Debit lumpur, ql = 6,19 m3_/hari

Volume ruang lumpur, VL = 20,8 m3

(37)

Untuk memudahkan pelaksanaan pengurasan ruang lumpur di lapangan maka pengurasan ruang lumpur dilakukan 3 hari sekali. Pipa Drain Lumpur

Jarak antara katup penguras dengan sludge drying bed adalah 25 m Waktu pengurasan lumpur, t = 8 menit

Diameter pipa penguras, d = 6 inchi = 15,24 cm

Volume lumpur yang dikeluarkan setiap periode pengurasan, Vp = 18,58 m3

Debit pengurasan lumpur, qp = 0,039 m3_/s

Kecepatan aliran lumpur pada saat pengurasan, vl = 2,12 m/s Kemiringan pipa, S = 4,09 x 10-2

Kehilangan tekan pada sistem perpipaan, HL = 0,8 m VII.8. Filtrasi

Proses filtrasi digunakan untuk menyisihkan padatan yang masih tersisa dalam air baku setelah melalui proses sedimentasi. Pada instalasi pengolahan air minum ini jenis filtrasi yang akan digunakan adalah Saringan Pasir Cepat tipe gravitasi dengan media ganda, yaitu pasir dan antrasit.

Kriteria Desain :

Ketinggian air di atas pasir : 90 – 120 cm Kedalaman media penyangga : 15,24 – 60,96 cm Ukuran efektif media penyangga : 0,16 – 5,08 cm Perbandingan panjang dan lebar bak filtrasi : (1 - 2) : 1

(38)

Kriteria desain untuk saringan pasir cepat menurut Reynolds (1982) : Nilai Karakteristik Satuan Rentang Tipikal Antrasit Kedalaman cm 45,72 - 60,96 60,96 Ukuran Efektif mm 0,9 - 1,1 1 Koefisien Keseragaman 1,6 - 1,8 1,7 Pasir Kedalaman cm 15,24 - 20,32 15,24 Ukuran Efektif mm 0,45 - 0,55 0,5 Koefisien Keseragaman 1,5 - 1,7 1,6 Laju Filtrasi m3/hr-m2 176 - 469,35 293,34 Sumber : Reynolds, 1982

Kecepatan aliran saat backwash : 880 – 1173,4 m3/hari-m2 Ekspansi media filter : 20 – 50 %

Waktu untuk backwash : 3 – 10 menit Jumlah bak minimum : 2 buah

Jumlah air untuk backwash : 1 – 5 % air terfiltrasi Kriteria desain unit saringan pasir cepat berdasarkan Fair, Geyer, dan Okun ( 1968) :

Dimensi Bak dan Media Filtrasi

Kecepatan Filtrasi : 5 – 7,5 m/jam Kecepatan backwash : 15 – 100 m/jam Luas permukaan filter : 10 – 20 m2 Ukuran media :

− Ukuran efektif : 0,5 – 0,6 mm

− Koefisien keseragaman : 1,5

− Tebal media penyaring : 0,45 – 2 m − Tebal media penunjang : 0,15 – 0,65 m

(39)

Sistem Underdrain

Luas orifice : Luas media : (1,5 – 5) x 10-3 : 1 Luas lateral : Luas orifice : (2 – 4) : 1

Luas manifold : Luas lateral : (1,5 – 3) : 1 Diameter orifice : 0,25 – 0,75 inchi Jarak antar orifice terdekat : 3 – 12 inchi Jarak antar pusat lateral terdekat : 3 – 12 inchi Pengaturan Aliran

Kecepatan aliran dalam saluran inlet, vin : 0,6 – 1,8 m/s Kecepatan aliran dalam saluran outlet, vout : 0,9 – 1,8 m/s Kecepatan dalam saluran pencuci, vp : 1,5 – 3,7 m/s Kecepatan dalam saluran pembuangan, vb : 1,2 – 2,5 m/s Data Perencanaan :

Media Fitrasi

Debit perencanaan, Q = 0,3 m3/s Kecepatan filtrasi, vf = 195 m3/hr-m2 Kecepatan backwash, vb = 975 m3/hr-m2 Panjang : Lebar bak, p : l = 2 : 1

Ukuran media penyaring :

Media Penyaring Keterangan Satuan Pasir Antrasit Kedalaman media cm 20 60 Ukuran efektif mm 0,45 1,1 Koef keseragaman 1,5 1,6 Spesifik Gravity 2,65 1,6 Spheritas 0,82 0,72 Porositas 0,42 0,42

Media penyangga berupa kerikil yang terdiri dari 5 lapisan Waktu backwash, tb = 5 menit Tinggi air diatas pasir, ha = 1 m Sistem Underdrain

Luas orifice : Luas media = 3 x 10-3_{: 1} Luas lateral : Luas orifice = 2 : 1

(40)

Luas manifold : Luas lateral = 1,5 : 1 Diameter orifice, øor = 0,5 inchi Jarak antar pusat lateral terdekat = 5 inchi Pengaturan Aliran

Kecepatan aliran dalam saluran inlet, vin = 1 m/s Kecepatan aliran dalam saluran outlet, vout = 1 m/s Kecepatan dalam saluran pencuci, vp = 3 m/s Kecepatan dalam saluran pembuangan, vb = 2 m/s Persamaan yang Digunakan, :

Jumlah bak filtrasi, nbak :

5 , 0 2 , 1 Q n_bak = ⋅ … (7.8.1)

Dimana, nbak = jumlah bak

Q = debit pengolahan (MGD) Luas permukaan filter, AS :

f s

v Q

A = … (7.8.2)

Dimana, AS = luas permukaan filter (m2) Q = debit pengolahan (m3_/s) vf = laju filtrasi (m/s) Tebal lapisan penyangga, L :

) 4 , 1 (log + ⋅ =k d L … (7.8.3)

Dimana, L = tebal lapisan akumulasi (inch) k = konstanta (10-14)

d = diameter butir (inch) Kehilangan tekan saat terfluidisasi, ΔH :

∑

⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Ψ − = Δ ₂ 2 3 2 ₆ ) 1 ( i i f d L v g k H ε ε υ … (7.8.4)

Dimana, ΔH = kehilangan tekan saat terfluidisasi (cm) k = konstanta fluidisasi (5)

g = percepatan gravitasi (cm/s2) vf = laju filtrasi (cm/s)

(41)

υ = viskositas (cm2_/s) ε = porositas ψ = faktor bentuk butiran Li = tinggi lapisan media di = diameter butiran media Kontrol ekspansi : 2 3 3 ₆ 1 ⎥_⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − = − _S _w _i w b e e e d v g k ψ ρ ρ ρ υ ε ε … (7.8.5)

Dimana, vb = kecepatan pencucian (cm/s) k = konstanta ekspansi (4) g = percepatan gravitasi (cm/s2₎ υ = viskositas (cm2_/s)

ρw = massa jenis air (gr/cm3) ρs = massa jenis media (gr/cm3) εe = porositas saat ekspansi ψ = faktor bentuk butiran d = diameter butiran media (cm) Kehilangan tekan pada media saat pencucian :

2 2 3 2 ₆ ) 1 ( i ie e e b d L v g k H _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = Δ φ ε ε υ … (7.8.6)

Dimana, ΔH = kehilangan tekan saat pencucian (cm) vb = kecepatan pencucian (cm/s)

k = konstanta ekspansi (4) g = percepatan gravitasi (cm/s2₎ υ = viskositas (cm2/s)

εe = porositas saat ekspansi ψ = faktor bentuk butiran

Lie = tebal lapisan terekspansi (cm) d = diameter butiran media (cm)

(42)

Kehilangan tekan pada saat terfluidisasi/pencucian : outlet ud media H H H H =Δ +Δ +Δ Δ … (7.8.7)

Dimana, ΔH = kehilangan tekan saat terfluidisasi/pencucian (m) ΔHmedia = kehilangan tekan pada media (m)

ΔHud = kehilangan tekan pada underdrain (m) ΔHoutlet = kehilangan tekan pada saluran outlet (m) Kehilangan pada sistem underdrain :

m ol l o ud H H H H H =Δ +Δ +Δ +Δ Δ … (7.8.8)

Dimana, ΔHud = kehilangan tekan pada sistem underdrain (m) ΔHo = kehilangan tekan pada orifice (m)

ΔHl = kehilangan tekan pada pipa lateral (m) ΔHol = kehilangan tekan pada orifice lateral (m) ΔHm = kehilangan tekan pada manifold (m) Kehilangan tekan pada orifice, ΔHo :

g C A Q H o o o 2 2 2 2 = Δ … (7.8.9)

Dimana, ΔHo = kehilangan tekan pada orifice (m) Qo = debit melalui orifice (m3/s) Ao = luas bukaan orifice (m2)

C = konstanta (0,6)

g = percepatan gravitasi (m/s2) Kehilangan tekan pada pipa lurus, ΔH :

g v d L f H 2 2 = Δ … (7.8.10)

Dimana, ΔH = kehilangan tekan melalui pipa lurus (m) f = faktor friksi

L = panjang pipa (m) d = diameter pipa (m)

v = kecepatan melalui pipa (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s2₎

(43)

Tinggi muka air maksimum, X :

2 2 1 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + = f m f m v v v v X β β … (7.8.11)

Dimana, X = tinggi muka air maksimum (m) β1 = kehilangan tekan pada media (m)

β2 = kehilangan tekan pada sistem underdrain (m) vm = laju filtrasi maksimum (m/s)

vf = laju filtrasi (m/s) Hasil Perencanaan :

Desain Media Filtrasi

Karakteristik Media Penyaring Pasir − ES : 0,45 − UC : 1,5 − SG : 2,65 − Ф : 0,82 − ε : 0,42

− Kedalaman media pasir : 20 cm − Distribusi lapisan media pasir :

Diameter Berat Tebal Lapisan mm % cm 0,27 - 0,37 8,34 1,668 0,37 - 0,49 33,39 6,678 0,49 - 0,65 58,27 11,654 Antrasit − ES : 1,1 − UC : 1,6 − SG : 1,6 − Ф : 0,72 − ε : 0,42

(44)

− Distribusi lapisan media antrasit :

Diameter Berat Tebal Lapisan mm % cm 0,97 - 1,24 18,08 10,848

1,24 - 1,57 33,41 20,046 1,57 - 1,87 48,51 29,106 Karakteristik Media Penyangga (Kerikil)

− SG = 2,65

− Ф = 0,95

− ε = 0,40

− Ketebalan media kumulatif (Fair, Geyer & Okun, 1958), L :

(

log +1.4

)

, =12 ⋅

=k d k

L

− Distribusi lapisan media penyangga :

Diameter Tebal Kum Tebal Lapisan inchi inchi inchi cm

0,1 4,8 4,8 12,19 0,4 12,02 7,22 18,35 0,9 16,25 4,23 10,73 1,6 19,25 3 7,62 2,5 21,58 2,33 5,91 Total 54,8

Kedalaman media penyangga : 54,80 cm ≈ 55 cm Desain Bak Filtrasi

Kapasitas pengolahan, Q = 0,3 m3/s = 6,82 MGD Kecepatan filtrasi, vf = 195 m3_/hr-m2_{= 2,26 x 10}-3_m/s Jumlah bak filtrasi, nbak = 4 buah

Kapasitas tiap bak, q = 0,075 m3/s Luas permukaan bak, Abak = 32 m2 Dimensi bak :

− Panjang bak, P = 8 m − Lebar bak, L = 4 m

(45)

Kontrol Operasi

Bila hanya 3 bak yang beroperasi maka, q = 0,1 m3/s Kecepatan filtrasi, vf = 270 m3/hr-m2

Desain Sistem Underdrain

Sistem underdrain pada saringan pasir cepat ini terdiri dari orifice, pipa lateral, dan pipa manifold.

Orifice

Diameter orifice, dor = 0,5 inchi = 1,27 cm Luas orifice, Aor = 1,27 x 10-4 _m2

Luas total orifice, Aortot = 0,096 m2 Jumlah orifice, nor = 758 buah Pipa Lateral

Luas pipa lateral : Luas orifice = 2 : 1 Luas lateral total, Altot = 0,192 m2

Panjang manifold = panjang bak, pm = 8 m Jarak antar pipa lateral, jl = 5 inchi = 12,7 cm Jumlah pipa lateral, nl = 126 buah

Luas per lateral, Al = 1,52 x 10-3_m2 Diameter lateral, dl = 2 inchi = 5,08 cm Jumlah orifice per lateral, nol = 6 buah Pipa Manifold

Luas manifold : Luas lateral = 1,5 : 1 Luas manifold, Am = 0,288 m2

Diameter manifold, dm = 24 inchi

Luas manifold sebenarnya, Am = 0,292 m2 Panjang lateral, pl = 1,7 m

Jarak antar orifice, jor = 11 inchi Cek

Jumlah orifice total sebenarnya, nor = 756 buah Luas orifice total sebenarnya, Aortot = 0,096 m2

(46)

Luas orifice : Luas media = 2,99 x 10-3_{: 1} Luas lateral total sebenarnya, Altot = 0,2554 m2 Luas lateral : Luas orifice = 2,67 : 1

Luas manifold : Luas lateral = 1,14 : 1

Kehilangan Tekan Pada Saat Permulaan Filtrasi Kehilangan tekan pada media pasir, hp = 0,25 m Kehilangan tekan pada media antrasit, ha = 0,1 m Kehilangan tekan pada media kerikil, hk = 0,01 m Kehilangan tekan melalui orifice, hor = 0,075 m Kehilangan tekan melali lateral, hl = 1,27 x 10-3_m Kehilangan tekan melalui manifold, hm = 3,8 x 10-4 m Total kehilangan tekan, ΔH = 0,44 m

Ketinggian air maksimum, Hmaks = 1 m

 Tambahan ketinggian akibat clogging, Hcloging = 1 m Ketinggian bak filtrasi, H = 3,78 m

Freeboard = 22 cm Desain Sistem Inlet

Sistem inlet pada unit filtrasi ini direncanakan terdiri dari saluran inlet dan zona inlet.

Saluran Inlet

Saluran inlet merupakan sistem perpipaan yang menghubungkan unit sedimentasi dengan unit filtrasi. Kecepatan pengaliran direncanakan 1 m/s dengan debit yang melalui pipa adalah 0,075 m3_/s.

Diameter pipa inlet, d = 12 inchi

Kecepatan aliran sebenarnya pada inlet, V = 1,028 m/s Panjang pipa terjauh direncanakan, L = 15 m

Kehilangan tekan sepanjang pipa inlet, Hmayor = 0,0714 m Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa, Hminor = 0,0592 m Kehilangan tekan pada saluran inlet, ΔHin = 0,13 m

(47)

Zona Inlet

Zona inlet direncanakan memiliki dimensi sebagai berikut : Lebar zona inlet = lebar bak filtrasi, l = 4 m

Panjang zona inlet, p = 0,5 m Kedalaman zona inlet, h = 1 m Desain Sistem Outlet

Sistem outlet pada unit ini berupa saluran perpipaan dengan kecepatan aliran 1 m/s dan panjang pipa outlet terjauh, L = 10 m. Debit air yang melalui pipa adalah 0,075 m3_/s.

Diameter pipa outlet, d = 12 inchi

Kecepatan aliran sebenarnya pada outlet, v = 1,028 m/s Panjang pipa terjauh direncanakan, L = 10 m

Kehilangan tekan sepanjang pipa outlet, Hmayor = 0,0476 m Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa, Hminor = 0,0714 m Kehilangan tekan pada sistem outlet, ΔHout = 0,12 m Desain Sistem Pencucian

Sistem pencucian filter dilakukan dengan mengalirkan air dengan arah aliran terbalik, yaitu dari bawah ke atas. Aliran terbalik ini dilakukan dengan menggunakan menara air.

 Kecepatan backwash, Vbw = 975 m3/hr-m2 = 0,0113 m/s Luas penampang filter, Abak = 32 m2

Lama pencucian, tbw = 5 menit  Debit backwash, qbw = 0,361 m3_/s

Keadaan Media Pada Saat Terekspansi Akibat Backwash Persentase tinggi ekspansi media pasir, %eksp = 53 % Persentase tinggi ekspansi media antrasit, %eksa = 20,67 % Kehilangan Tekan Pada Saat Backwash

Kehilangan tekan saat backwash pada media pasir, hpbw = 0,19 m Kehilangan tekan saat backwash pada media antrasit, habw = 0,17 m

(48)

Kehilangan tekan saat backwash pada media penyangga, hkbw = 0,034 m

Kehilangan tekan melalui orifice pada saat backwash, horbw = 1,739 m

Kehilangan tekan melalui lateral pada saat backwash, hlbw = 0,029 m Kehilangan tekan melalui manifold pada saat backwash, hmbw = 8,87

x 10-3 m

Pipa pencuci dari Menara Air

− Jarak antara menara air dengan bak filtrasi terjauh, L = 15 m − Pipa yang digunakan adalah pipa besi, C = 110

− Kecepatan pencucian, vp = 3 m/s − Diameter pipa, dp = 16 inchi

− Kehilangan tekan pada pipa, Hmayor = 0,32 m − Kehilangan tekan akibat aksesoris, Hminor = 0,32 m − Kehilangan tekan pada pipa pencuci, hpp = 0,64 m Total kehilangan tekan pada saat backwash, ΔHbw = 2,8 m Kedalaman media saat terekspansi, Hmbw = 1,6 m

Desain Saluran Penampung Air Pencuci

Air pencuci yang berada diatas media penyangga dialirkan ke saluran penampung (gutter) melalui pelimpah, setelah itu dialirkan menuju gullet kemudian menuju saluran pembuangan.

Gutter dan Pelimpah

Dasar gutter harus diletakkan di atas ekspansi maksimum pada saat pencucian agar media penyaring tidak ikut terbawa pada saat pencucian dilakukan. Sehingga, dasar gutter harus diletakkan lebih besar 1,6 m di atas dasar bak filtrasi (H media terekspansi = 1,6 m). Pada unit filtrasi ini direncanakan gutter diletakkan 2 m dari dasar bak filtrasi.

Gutter

− Jumlah gutter, ng = 1 buah

− Debit backwash, qbw = 0,3611 m3_/s − Lebar gutter, Lg = 0,5 m

(49)

− Kedalaman air dalam gutter, hg = 0,65 m − Freeboard = 15 cm

Pelimpah

− Jumlah pelimpah, np = 2 buah

− Panjang pelimpah = panjang bak filtrasi, Pp = 8 m − Total panjang pelimpah, Pptot = 16 m

− Beban pelimpah, Wp = 0,023 m3_/s-m

− Tinggi muka air di atas pelimpah, hp = 0,053 m Saluran Pembuangan

Saluran pembuangan direncanakan berupa pipa dengan kecepatan aliran pada saluran pembuangan sebesar 2 m/s dan debit backwash sebesar 0,3611 m3_/s.

Diameter pipa pembuangan, db = 20 inchi

Kecepatan sebenarnya di dalam pipa pembuangan, Vb = 1,782 m/s Dimensi saluran pembuangan ke bak sirkulasi :

− Panjang saluran, P = 10 m − Lebar saluran, L = 0,5 m − Kedalaman saluran, h = 0,5 m − Freeboard = 0,25 m

Kecepatan aliran di saluran, vout = 1,44 m/s Kemiringan saluran, S = 0,00384

Kehilangan tekan di saluran, HL = 0,0384 VII.9. Desinfeksi

Desinfeksi adalah proses penghilangan mikroorganisme patogen yang terdapat di dalam air.

Data Perencanaan :

Debit pengolahan, Q = 0,3 m3/s

Desinfeksi yang akan digunakan adalah kaporit dalam bentuk padatan.

Pembubuhan kaporit ke dalam bak pembubuh dilakukan 24 jam sekali.

(50)

Jumlah bak pembubuh adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan) dengan bentuk silinder.

Dosis kaporit (100%) = 5,81 mg/L Berat Jenis kaporit, ρkpr = 0,86 Kg/L Konsentrasi kaporit, Ckpr = 10% Hasil Perencanaan :

Bak Pembubuh

Kebutuhan kaporit, mkpr = 150,59 kg/hari

Volume kaporit tiap pembubuhan, Vkpr = 0,175 m3 Volume pelarut, Vair = 1,359 m3

Volume larutan, V = 1,6 m3 Dimensi bak pembubuh :

− Ketinggian bak pembubuh, h = 1 m − Diameter bak pembubuh, d = 1,5 m − Freeboard = 30 cm

Pompa Pembubuh

Jumlah pompa adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan). Efisiensi pompa, η = 0,85

Debit larutan kaporit, ql = 1,534 m3/hari = 1,77 x 10-5 m3/s Massa jenis larutan, ρl = 981,8 kg/m3

Daya pompa, P = 2,012 Watt ( 80 Watt, Grundfos ) VII.10. Netralisasi

Pada perencanaan instalasi pengolahan air minum ini netralisasi dilakukan dengan melakukan pembubuhan kapur ke dalam air dengan tujuan menghilangkan agresifitas di dalam air.

Data Perencanaan :

Debit Pengolahan, Q = 0,3 m3/s

Zat penetralisasi yang akan digunakan adalah kapur dalam bentuk padatan.

(51)

Pembubuhan kapur ke dalam bak pelarut dilakukan 24 jam sekali. Jumlah bak pelarut adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan) dengan

bentuk silinder.

Bak penjenuh kapur memiliki waktu kontak selama 1 jam.

Jumlah bak penjenuh kapur adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan) dengan bentuk silinder dengan dasar berbentuk konus.

Dosis kapur (100%) = 17,14 mg/L Persentase kandungan kapur = 70 % Berat Jenis kapur, ρkapur = 3,71 kg/L Konsentrasi kapur, Ckapur = 10%

Konsentrasi larutan kapur jenuh, Cs = 1100 mg/L = 0,11 % Kecepatan naik, vup = 4,17 x 10-4 m/s

Hasil Perencanaan : Bak Pelarut Kapur

Kebutuhan kapur, mkapur = 634,67 kg/hari Debit kapur, qkapur = 171,07 L/hari

Volume kapur tiap pelarutan, Vkapur = 0,171 m3 Volume pelarut, Vair = 5,726 m3

Volume larutan, V = 6 m3 Dimensi bak pelarut :

− Ketinggian bak pembubuh, h = 1,5 m − Diameter bak pembubuh, d =2,25 m − Freeboard = 20 cm

Bak Penjenuh Kapur

 Konsentrasi jenuh pada lime saturator, Cs = 1100 mg/L Debit larutan kapur jenuh, qkj = 6,68 x 10-3_m3_/s

 Dimensi bak lime saturator − Diameter bak, dls = 4,5 m − Tinggi silinder, hls = 1,5 m − Volume silinder, Vls = 23,856 m3 − Tinggi konus, hk = 2,25 m

(52)

− Volume konus, Vk = 11,928 m3 − Volume total, V = 35,8 m3 − Freeboard = 0,2 m

Pompa Pembubuh Kapur Jenuh

Jumlah pompa adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan) Efisiensi pompa, η = 0,85

Debit larutan kapur jenuh, qkj = 6,68 x 10-3 m3/s Konsentrasi larutan kapur jenuh, Cs = 0,11% Massa jenis larutan, ρl = 998,5 kg/m3

Daya pompa, P = 769,403 Watt ( 11 kWatt, Grundfos ) VII.11. Menara Reservoir

Menara air berfungsi untuk menampung air yang akan digunakan dalam proses pencucian filter, pembubuhan bahan kimia, dan kebutuhan kantor. Data Perencanaan :

Jumlah menara reservoir adalah 2 buah yang akan dipergunakan untuk melayani kebutuhan unit-unit berikut :

1. Pencucian filter 2. Pembubuhan alum 3. Pembubuhan kaporit 4. Pelarutan kapur 5. Penjenuhan kapur

6. Kebutuhan kantor (diasumsikan jumlah karyawan adalah 40 orang dengan konsumsi air bersih sebesar 50 L/org/hari).

Hasil Perencanaan :

Volume air untuk satu kali pencucian filter, Vbw = 108,33 m3 Volume air untuk satu kali pembubuhan alum, Val = 3,12 m3 Volume air untuk satu kali pembubuhan kaporit, Vkprt = 1,36 m3 Volume air untuk satu kali pelarutan kapur, Vk = 5,73 m3 Volume air untuk satu kali penjenuhan kapur, Vjk = 24,07 m3

(53)

Volume air untuk kebutuhan kantor selama satu hari, Vkantor = 2 m3 Volume air tiap menara, Vma = 140 m3

Dimensi menara air :

− Panjang, p = 7 m − Lebar, l = 5 m − Tinggi, h = 4 m − Freeboard = 0,2 m Tinggi menara air, hma = 10 m Pompa Pengisi Menara Air

Sumber air untuk mengisi menara air adalah ground reservoir. Pengisian dilakukan melalui sistem perpipaan besi berdiameter 6 inchi (C = 110) dengan menggunakan pompa yang memiliki kapasitas sebesar 0,03 m3/s (η = 0,85).

Kecepatan aliran dalam pipa, vp = 1,645 m/s

Kehilangan tekan pada pipa lurus, Hmayor = 0,6378 m Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa, Hminor = 0,6341 m Kehilangan tekan pada pipa pengisi, ΔH = 1,27 m

Head statis, Hs = 18,3 m

Head pompa yang dibutuhkan, Hp = 19,57 m Head pompa disediakan, H = 20 m

Daya pompa, P = 6907,39 Watt ( 11 kW, Grundfos ) VII.12. Reservoir

Reservoir pada instalasi pengolahan air minum ini berupa ground reservoir yang berfungsi sebagai tempat menampung air bersih setelah diproses di dalam instalasi, juga untuk mengekualisasi aliran dan tekanan bagi pelayanan kebutuhan air minum penduduk. Reservoir yang akan digunakan adalah groud reservoir dengan volume yang disesuaikan dengan pola pemakaian air yang ada.