Bimtek Kolam Pengendap.pdf

(1)

Pedoma

n

T

ekn

is

Perhitungan

Kolam Pengendap

pada

T

ambang

Batubara

Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral

Direktorat Jenderal Mineral dan Batubara

Direktorat Teknik dan Lingkungan Mineral dan Batubara

1 1

(2)

Daftar Isi

1.

1. TTujuan ujuan PedPedoman oman TTekniseknis 2.

2. ManfManfaat aat KolKolam am PePengengendapndap 3.

3. DefiDefinisi, nisi, PePerberbedaan daan dan dan FungFungsisi 4.

4. KesKesalahan alahan TTekniekniss 5.

5. TipTipe e PePengngenendapdapanan 6.

6. StrStrateategi gi PePengongolahanlahan 7.

7. Prinsip Prinsip PerPerancangancangan an Kolam Kolam PenPengendapgendap 8.

8. PePengengendalindalian an Debit Debit AirAir 9.

9. OM OM yang yang EEfekfektif tif dan dan EEfisienfisien

10.Tahapan Perancangan Kolam Pengendap 10.Tahapan Perancangan Kolam Pengendap 11.

11.KritKriteria Desain Kolam Pengeneria Desain Kolam Pengendapdap 12.Desain Kolam Pengendap

(3)

Daftar Isi

1.

1. TTujuan ujuan PedPedoman oman TTekniseknis 2.

2. ManfManfaat aat KolKolam am PePengengendapndap 3.

3. DefiDefinisi, nisi, PePerberbedaan daan dan dan FungFungsisi 4.

4. KesKesalahan alahan TTekniekniss 5.

5. TipTipe e PePengngenendapdapanan 6.

6. StrStrateategi gi PePengongolahanlahan 7.

7. Prinsip Prinsip PerPerancangancangan an Kolam Kolam PenPengendapgendap 8.

8. PePengengendalindalian an Debit Debit AirAir 9.

9. OM OM yang yang EEfekfektif tif dan dan EEfisienfisien

10.Tahapan Perancangan Kolam Pengendap 10.Tahapan Perancangan Kolam Pengendap 11.

11.KritKriteria Desain Kolam Pengeneria Desain Kolam Pengendapdap 12.Desain Kolam Pengendap

12.Desain Kolam Pengendap 13.

(4)

T

uju

an

Pedoma

n

T

ekni

s

•

Memberikan panduan pelaku usaha

pertambangan batubara dalam mendesain

k

olam

pengendap

•

Panduan

untuk melak

ukan

pengelolaan dan

pemeliharaan terhadap kolam pengendap

sehingga kolam pengendap tersebut berfungsi

efektif.

(5)

Manfaat Kolam Pengendap

•

Meminimalisasi dampak kegiatan

pertambangan

•

Mengolah air tambang dan aliran permukaan

agar sesuai dengan Baku Mutu Lingkungan

(BML)

•

Memanfaatkan air tambang untuk kegiatan

lain

(6)

Definisi, Perbedaan dan Fungsi

• Kolam pengendap (sediment pond): tempat untuk

menangkap runoff dan menahan air ketika tanah dan kotoran lain dalam air mengendap menjadi sedimen.

• Kolam pengendap vs DAM :

– KPmenahan air mengendapkan material tersuspensi,

setelah air jernih, air tersebut bisa dialirkan.

– DAM  mengatur debit air untuk tujuan tertentu

(irigasi, PLTA, mencegah banjir)

• Fungsi lain :

– penampungan air ‘limbah’ tambang yang mengandung

logam berat (Fe dan Mn)

(7)

Kesalahan Teknis

• Dinding kolam tidak diperkuat, menambah beban erosi pada

kompartemen pengolah

• Saluran inlet kompartemen melebar, merubah fungsi kompartemen

(8)

Kesalahan Teknis (2)

• Lahan terganggu (hilir) tidak dilengkapi dengan material

kendali erosi

• Dinding dan sekitar kolam tidak ada tanaman/material

(9)

Kesalahan Teknis (3)

• Pemisah kompartemen tidak sesuai dengan fungsi pemisah

• Dinding dan sekitar kolam tidak ada tanaman/material

pengendali erosi

(10)

(11)

Tipe Pengendapan

a. Tipe 1: tidak mengalami perubahan bentuk, ukuran, maupun berat selama pertikel tersebut mengendap.

b. Tipe 2: bersatunya beberapa partikel membentuk gumpalan sehingga berat partikel semakin besar dan mempercepat pengendapannya.

c. Tipe 3: pengendapan dimana gaya antar partikel saling menahan partikel lainnya untuk mengendap.

d. Tipe 4: pengendapan dimana terjadi pemampatan partikel yang telah mengendap karena berat partikel.

a. Tipe 1: pengendapan partikel Tunggal(discrete particle

settling)

b. Tipe 2: pengendapan gumpalan partikel (flocculant settling)

c. Tipe 3: pengendapan secara perintangan (hindered settling) d. Tipe 4: pengendapan secara

pemampatan (compression settling)

(12)

Strategi Pengolahan

•

Pengaturan debit

•

Pengendalian erosi dari hulu, menggunakan

tanaman penutup, mulsa, dll

•

Kriteria desain sesuai dengan prinsip pengendapan

dan tipe sedimen

•

Operasional dan pemeliharaan yang efektif dan

efisien

– Jalan akses yang mudah dan stabil

(13)

Prinsip Perancangan Kolam Pengendap

• Luas Tangkapan Hujan

• Debit Maksimum sebagai dasar perancangan • Waktu Tinggal sesuai dengan tipe sedimen • Kecepatan Reaksi flokulan dan

• Surface loading/Beban permukaan : Laju permukaan

pada saat debit puncak sebaiknya 3x debit rata-rata untuk kapasitas kolam kecil & 1,5x untuk kapasitas kolam besar

• Aliran Laminer : untuk memastikan partikel terpidah

dari fluida

(14)

Pengendalian Debit Air

1. Membagi debit pada hulu

a. Untuk memperkecil beban pengolahan pada hilir b. Mempermudah distribusi alat berat

c. Gangguan saat perawatan/pemeliharaan tidak signifikan

2. Membagi debit pada hilir

a. Pertimbangkan kestabilan lereng

(15)

OM Efektif dan Efisien

•

Jangka Waktu Lama/Jangka Waktu pendek

– Lama : Konstruksi permanen, dirubah saluran

pengalirannya

– Pendek : Konstruksi semi permanen

•

Prosedur Kerja

diletakkan di lokasi yang mudah

dibaca operator

•

Rencana pemeliharaan dan perawatan :

mempertimbangkan ketersediaan alat, area

penirisan, ruang gerak alat, jalan angkut serta

biaya pemeliharaan

(16)

Tahapan Perancangan Kolam

Pengendap

• Data Curah Hujan Lokal • Data Curah Hujan Regional Identifikasi Curah

Hujan

• Luas area tangkapan, Tinggi hidrolis, • Zonasi area, Area pretreatment Identifikasi Topografi

• Uji Kolom

• Jar test (bila menggunakan flokulan) Karakterisasi Material

• Asumsi * Debit diolah *Waktu T inggal * • Kontrol aliran laminer

Perhitungan

• Zona inlet * Zona Pengendapan *Ruang Lumpur • Zona Outlet

(17)

Kriteria Desain Kolam Pengendap

• Curah Hujan

• Area Tangkapan Hujan

• Debit air

• Waktu tinggal : 2-3 jam

• Surface Loading : 1,5 m3/m2 .s

• Laju Pengendapan Partikel

• Kecepatan gerusan (Scouring Velocity) :

– Kecepatan aliran hendaknya tidak melebihi kecepatan

gerusan, agar partikel yang telah mengendap tidak tergerus dan melayang lagi.

– Besarnya kecepatan gerusan (scouring velocity) terutama

dipengaruhi oleh specific gravity dan ukuran butir partikel.

(18)

Desain Kolam Pengendap

a. Zona masukan (inlet) tempat dimana air masuk ke dalam kolam

pengendapan.

b. Zona pengendapan, tempat dimana partikel padatan (solid) akan

mengendap.

c. Zona keluaran (outlet), tempat dimana keluarnya buangan air yang telah

(19)

Pemeliharaan dan Pemantauan

Kolam Pengendap

1. Pemeliharaan Kolam : ada 2 alternatif pengerukan

– Excavator : ketersediaan alat, area penirisan, ruang gerak

alat, jalan angkut serta biaya pemeliharaan.

– Pompa lumpur : persentase lumpur vs kemampuan

pompa

2. Perbaikan kolam pengendap

– fungsi mengendapkan sedimen agar optimal.

– optimal : apabila kondisi kolam sesuai dengan yang

direncanakan.

– longsoran pada tanggul, tertutupnya inlet/outlet.

3. Peningkatan kapasitas kolam pengendap

– Debit air inlet tidak sesuai dengan desain awal kolam

pengendap

(20)

Contoh Desain Kolam Pengendap

Perkuatan dinding Tanpa Perkuatan Dinding

(21)

Contoh Desain Kolam Pengendap (2)

Perkuatan dinding Tanpa perkuatan dinding





(22)

Contoh Desain Kolam Pengendap (3)

Perkuatan dinding Tanpa Perkuatan dinding

(23)

Contoh Perhitungan Kolam Pengendapan

Diketahui

• Intesitas Hujan =20 mm/jam

• Luas tangkapan =200 Ha

• Koefisien Limpasan = 0,2

– Ukuran partikel padatan = 1 x 10-6 m

– Kerapatan partikel padatan (rs) = 2800 kg/m3

– Prosentase padatan (% solid) = 30 %

– Prosentase air (% cair) = 70 %

Bagaimana desain kolam pengendap sesuai

dengan data diatas, apabila hasil percobaan kolom pengendapan sebagai berikut?

(24)

(25)

Tahapan Perhitungan

1. Menentukan debit diolah :

2. Menentukan Volume berdasarkan waktu tinggal

3. Cek surface loading

4. Cek aliran laminer

5. Cek Kecepatan gerusan

6. Bandingkan kecepatan gerusan saat debit puncak 7. Hitung ruang pengendapan lumpur

8. Desain kolam pengendap berdasarkan perhitungan

(26)

1 Menghitung debit diolah Q m3/jam 5560 5560 5560 5560

a. Koefisien C desain 0.2 0.2 0.2 0.2

b. Intensitas Hujan I mm/jam Perhitungan 50 50 50 50

c. Luas tangkapan A Ha Survey 200 200 200 200

2 Perhitungan Dimensi Kolam

a.Waktutinggal T jam 2 2 2 2

b.Volume V m3 V=Q.T 11,120.00 11,120.00 11,120.00 11,120.00

c.Kedalaman d m desain 5 5 5 5

d.Luas A m2 A=V/d 2,224.00 2,224.00 2,224.00 2,224.00

d.Panjang P m 100 100 100 50

e.Lebar L m 22.24 22.24 22.24 44.48

3 Cek Surface Loading ASL m 3

/m2.jam ASL=Q/A 2.50 2.50 2.50 2.50

Tipikal desain ASL=28 m 3

/m2.hari Sehingga dilakukan iterasi

4 CekLaminaritas 1 sekat 3sekat 3sekat

a. Luas penampang hidrolis Ah m 2

(L.d) 111.2 111.2 111.2 222.4

b. Panjang Saluran L m desain 100 100 100 50

c. Keliling Basah LB m desain 32.24 42.24 62.24 84.48

d. Luas Penampang Basah Aw m 2

L*LB 3224 4224 6224 4224

e. Diameter Hidrolik DH m 4A/Aw 0.138 0.105 0.071 0.211

f. Kecepatan rata-rata fluida v m/s Q/A_h 0.014 0.014 0.014 0.007

g. Viskositas kinematik (m/r) v desain 0.0010003 0.0010003 0.0010003 0.0010003

Re=v.D / 1.462 0.992

(27)

5 Cek Kecepatan gerusan (Scour velocity)

a.Konstanta kohesi b desain 0.05 0.05 0.05 0.05

b. Specific gravity s desain 1.25 1.25 1.25 1.25

c.percepatan gravitasi g m/s2 desain 9.81 9.81 9.81 9.81

d.diameter partikel dp m percobaan 0.000001 0.000001 0.000001 0.000001 e. faktor friksi Darcy Weisbach f desain 0.025 0.025 0.025 0.025 Scour Velocity VH m/s VH={(8b(s-1).g.d)/f} 0.00626 0.00626 0.00626 0.00626 6 Bandingkan kecepatan saat debit puncak

a. Debit Puncak Q m3/jam 5,560 2,780 1,390 5560

b. Luas penampang Ah m2 Ah=L.d 111.2 55.6 111.2 222.4

Kecepatan V m/s V=Q/Ah 0.0139 0.0139 0.0035 0.0069

Kesimpulan VH<V VH<V VH>V VH>V

(SS terangkat) (SS terangkat) (OK) (OK)

5 100 22,4 5 100 11,2 11,2 100 5 5,6 5,6 5,6 26

(28)

7 Hitung ruang pengendapan (ruang lumpur)

a. Kerapatan partikel C₀ mg/L percobaan 2800 2800 2800

b. Panjang kolom H₀ mm percobaan 900 900 900

c. Debit inflow Q m3/hari perhitungan 133,440 66,720 33,360

d. Berat lumpur % berat percobaan 30 30 30

e. Hitung konsentrasi lumpur C_u mg/L 30%*1000000 300,000 300,000 300,000

f. kedalaman kolom H_u mm C0.H0/Cu 8.4 8.4 8.4

g. waktu diperlukan untuk t_u menit percobaan 41 41 41

mengendap hari min : 1440 min/hari 0.0285 0.0285 0.0285

h. Luas pengendapan A m2 A=Q.tu/H0 4,221.48 2,110.74 1,055.37

8 Cek kecepatan pengendapan

waktu pengendapan dalam t_x menit grafik percobaan 10 15 15

10 menit, H_x mm grafik percobaan 617 420 420

maka kecepatan pengendapan v s mm/s V s=(H0-H10)/t10 0.472 0.533 0.533

m/hari 40.752 46.08 46.08

Luas Pengendapan A m2 _A=Q/v _s 3,274.44 1,447.92 723.96

Kesimpulan ruang pengendapan lumpur yang dipakai adalah nilai yang paling besar, yaitu 4221.48 m2

(29)





(30)

(31)