Penentuan unit pengolahan air minum berdasarkan kualitas air baku dibandingkan dengan baku mutu air minum sehingga dapat ditentukan unit-unit pengolahan yang harus digunakan untuk mendapatkan kualitas air sesuai dengan tujuan pengolahan. Data karakteristik kualitas air baku dan standar baku mutu air minum (Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010 dapat dilihat pada Tabel 6.1.
Tabel 6.1 Perbandingan Karakteristik Air Baku dengan Baku Mutu
No Parameter Satuan Air
Baku(1)
Standar Baku Mutu(2)
Keterangan
1 Kekeruhan NTU 500 5 Melebihi
2 TDS mg/l 1000 500 Melebihi
3 Bakteri CFU/gram 500 0 Melebihi
4 Warna TCU 200 15 Melebihi
5 Zat organik mg/l 22,648 10 Melebihi
6 Besi mg/l 2,344 0,3 Melebihi
Sumber : (1) Data Tugas Besar TPAM dan PBPAM 2016
(2) Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 492/PerMenkes /IV/2010
Berdasarkan Tabel 6.1 kualitas air baku yaitu Sungai Siak tidak memenuhi standar baku mutu. Agar air baku dapat digunakan sebagai air minum, maka perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu. Untuk menentukan bangunan pengolahan apa saja yang akan digunakan, direncanakan alternatif. Dari alternatif-alternatif tersebut kemudian dipilih alternatif-alternatif yang paling baik.
Tabel 6.2 Alternatif Pengolahan Air Beberapa Parameter
No. Parameter Alternatif Pengolahan
1 Warna Koagulasi
Adsorpsi GAC, PAC, resin sintetik
Oksidasi dengan chlorine, permanganate dan chlorine dioxide
2 Bau dan Rasa Oksidasi dengan chlorine, permanganate, ozone dan chlorine dioxide
Adsorpsi karbon aktif (GAC dan PAC) Aerasi
3 Kekeruhan Prasedimentasi (air dengan kekeruhan tinggi) Koagulasi dan Flokulasi
No. Parameter Alternatif Pengolahan
4 pH* Netralisasi
5 Zat Padat Tersuspensi (TSS)*
Prasedimentasi (air dengan kekeruhan tinggi) Koagulasi dan Flokulasi
Sedimentasi Filtrasi
6 Zat organik Reverse osmosis Ion exchange Air stripping Adsorpsi karbon Oksidasi
Koagulasi
7 CO2 agresif Transfer gas (Aerasi) 8 Kesadahan Pelunakan kapur soda
Ion exchange 9 Besi dan Mangan Oksidasi
Transfer Gas (Aerasi) Chemical Precipitation Ion Exchange
10 Sulfat Ion Exchange dengan resin basa kuat Softening (pelunakan)
11 Fluorida Ion Exchange dengan activated alumina Pelunakan kapur
Koagulasi alum
12 Sulfida Oksidasi dengan klorinasi Aerasi
13 Amoniak Air stripping
14 Nitrat Koagulasi
Pelunakan kapur Reduksi kimia
Denitrifikasi secara biologis Ion exchange
Reverse osmosis
6.1 Pre-treatment 6.1.1 Intake
Pada intake, air baku akan dikumpulkan dan ditransmisikan ke bangunan pengolahan. Susunan bangunan intake adalah sebagai berikut :
1. Saluran Pembawa 2. Bar Screen 3. Pintu Air
4. Saluran Pembawa 5. Pipa Air Hisap 6. Pipa outlet
Perhitungan dengan kriteria desain sebagai berikut : Kecepatan air melalui lubang saringan (vls) = 0,5 m/s Diameter bukaan lubang (dbl) = 10 mm = 0,01 m Kecepatan air pada air baku = 0,6-1,5 m/s
Kecepatan air di pipa hisap = 1-1,5 m/s Muka air maksimum = 1,5 m
Muka air rata-rata = 1 m Muka air minimum = 0,8 m Qmd = 0,135 m3/dt
Tinggi muka air maks dari dasar = 2,5 m Tinggi muka air rata-rata dari dasar = 1 m Tinggi muka air min dari dasar = 17 m Elevasi muka tanah dari dasar = 30 m Sistem Intake = Floating Intake 6.1.1.1 Saluran Pembawa
Kriteria desain dalam JJWA(1978) adalah:
Kecepatan air di saluran = 0,3-0,6 m/det
Kecepatan yang digunakan = 0,6 m/det
Pipa yang digunakan adalah pipa galvanis (iron pipe)
Filtrasi Desinfeks
Tabel 6.3 Perhitungan Saluran Pembawa
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Saluran Pembawa
Debit maksimum (Qmd) adalah 0,135 m3/det
Saluran diletakkan 16,75 m di atas dasar sungai agar endapan di dasar sungai tidak ikut terbawa. Tinggi saluran sama dengan tinggi air minimum sisa sebesar 0,25 m sehingga tidak perlu dibendung.
Tinggi (t) 0,25 m
Kecepatan (v) 0,6 m/det
Debit (Q) 0,135 m3/det
Lebar saluran
Q
maks=
v
×
A
0,135 m
3/dtk
=
0,6 m/dtk
×(
Lebar
×
tinggi saluran
)
0,135 m
3/dtk
=
0,6 m/dtk
×(
Lebar
×
0,25 m
)
Lebar=0,135 m
3
/dtk
0,15 m
2/dtk
0,9m
6.1.1.2 Bar Screen
Kriteria desain (Kawamura, 1991) adalah:
a. Jarak bukaan antar batang = 2,54 – 5,08 cm = 0,0254 – 0,0508 m b. Diameter batang(w) = 2,03 – 2,54cm
= 0,0203 – 0,0254 m c. Kecepatan horizontal (Vh) = ≥ 0,6 m/det
d. Kemiringan batang = 30°-60° Kriteria yang digunakan adalah:
a. Jarak bukaan antar batang(b) = 0,0255 m b. Diameter batang(w) = 0,0203 m c. Kemiringan batang
=
60°
d. Kecepatan horizontal (Vh) = 1 m/det
e. Bukaan batangberbentukbulat dengan faktor Kirschmer (β), =1,79
Tabel 6.4 Perhitungan Barscreen
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Dari hasil perhitungan sebelumnya didapat lebar saluran= 0,9m Jumlah
batang
(n) 0,9 = nx+ (n+ 1)b 0,9= nx0,0203+(n+1)0,0255 19 batang
Panjang batang (Y’)
Y’=t i n gg i a i r r a t a- r a t a sin
θ Y’=1m
sin60
1,15 m
Bukaan total
(btotal) btotal= l– (nx) btotal= 1–(19x0,0203) 0,6143 m
Atotal Atotal =Y’xbtotal Atotal =1,15 x0,6143 0,7 m2
Cek kecepatan
Qmd
v=
Atotal
V = 0,135 m3 /det
0,7 m 0,19 m/det (OK)
Headloss
Sebelum bar (Hv)
vmax= 2gHv 0,19= 29,81Hv
0,0097 m
Headloss Hl
(Hlttl) Luas penampang saluran (Ac)
Ac = Q
v = 0,135 m
3 /det
1 m /det 0,135 m
2
Tinggi
muka air (t) t = Ac
L = 0,135 m
2
0,9 m 0,15 m
Sumber: Perhitungan Tugas Besar TPAM dan PBPAM, 2017 6.1.1.3 Pintu Air
Kriteria desain: k = 0,8
v = 0,6 m/det
Tabel 6.5 Perhitungan Pintu Air
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Pintu air, debit = 0,135m3/det
Tinggi bukaan pintu air sama dengan tinggi saluran pembawa. Dari hasil perhitungan Sebelumnya didapatkan tinggi bukaan pintu air(hf)=0,25m
Kapasitas (Q) 0,2 m3/det
Lebar pintu air(Lp) (asumsi)1 m
Tinggi bukaan pintu
air(hf) 0,25 m
Kehilangan tekanan
(Hl) Hl = kv
2
2g Hl=0,8 (0,6 m/det) 2
2(9,81 m/det2) 0,015 m Sumber: Perhitungan Tugas Besar TPAM dan PBPAM, 2017
6.1.1.4 Pompa Intake
Pompa direncanakan 3 buah, 2 buah beroperasi dan satu buah sebagai cadangan. Jika salah satu pompa yang beroperasi rusak, maka ada 1 pompa cadangan sebagai pengganti, sehingga pompa dapat menampung debit total 0,135 m3/det. Jadi debit untuk masing-masing pompa adalah 0,0675 m3/det.
A. Pipa HisapIntake
Kriteria Desain (Al-layla, 1978):
a. Kecepatan air di pipa hisap = (1-1,5) m/det;
b. Beda tinggi dari muka air minimum ke pusat pompa 3,7 m;
c. Jika muka air > dari muka air minimum, maka jarak pusat pompa ke muka air minimum < 4 m
Tabel 6.6 Perhitungan Pipa Hisap
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Karena jumlah bak 2 buah, maka debit untuk pipa hisap adalah 0,0675 m3/det
Luas penampang pipa
(A) A=
Q
v A=0,0675m
3 /det
Diameter pipa(d)
d=
√
4xAπ ¿
√
4x0,045m2 3,14
0,24
m
D pasaran 250 mm
Cek perhitungan
Luas penampang pipa
(A) A=
π x d2 4
25m 0,¿
¿ ¿2 3,14x¿
A=¿
0,05 m2
Kecepatan(v) v=QA v=0,0675m
3 /det
0, 05m2 1,38 m/det(OK)
Sumber: Perhitungan Tugas Besar TPAM dan PBPAM, 2017
B. Pipa Tekan Intake
Kriteria desain (Al-layla,1978) adalah: a. Kecepatan air di pipa = (0,6– 1,2) m/det
b. Beda tinggi dari muka air minimum ke pusat pompa ≤ 3,7 m Kriteria desain yang digunakan adalah:
a. Kecepatan air di pipa=1m/det
Tabel 6.7 Perhitungan Pipa Tekan
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Debit dibagi 2 sehingga debit untuk pipa hisap adalah 0,0675m3/det
Luaspenampang pipa
(A) A=
Q
v AA A=0,0675m 3
/det
1m/det 0,0675 m2
Diameterpipa(d) d=
√
4xAπ ¿
√
4x0,0675m2
3,14 0,29 m
Dpasaran 300 mm
Cek perhitungan
Luas penampang pipa
(A) A=π x d
2
4 A=
3,14x(0.3m)2
4 0,07 m2
Kecepatan(v) v=Q
A A=
0,0675m3 /det
0,07m2 0,96
m/det (OK)
6.1.2 Sistem Transmisi
Kriteria standar perencanaan (PP No.18 tahun 2007) adalah:
a. Kecepatan air = (0,6-3) m/det;
b. Tekanan di dalam pipa = 1-10 atm ;
c. Tebal tanah penutup untuk pipa di bawah jalan raya = min 90 cm; d. Tebal tanah penutup untuk pipa di bawah trotoar = min 75 cm.
Tabel 6.8 PerhitunganSistem Transmisi
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
PipaTransmisi Luaspenampang
pipa(A) A=Qv A=0,135m
3 /det
2m/det 0,0675 m2
Diameterpipa(d)
d=
√
4xAπ d=
√
4x0,0675m2
3,14 0,29 m
Dpasaran 300 508 mm
CekPerhitungan Luaspenampang
pipamenjadi A=π x d
2
4 A A=
3,14x(0.3m)2
4 0,07 m2
Kecepatan(v)
v=Q
A v=
0,0675m3 /det
0,07m2 0,96 m/s
Sumber: Perhitungan Tugas Besar TPAM dan PBPAM, 2017
6.2 Koagulasi
Kriteria perencanaan :
Menggunakan sistem hidrolis (terjunan) dengan persamaan Thomson sudut 90
Rentang Gradien (G) = (700 – 1000)/det Detention time, td = (30 – 60) det;
Viskositas kinematis (v) = 0,8975 x 10-6 m2/det; Kondisi aliran = Nre > 10000
Konsentrasi koagulan = 5 – 50 mg/l.
P : L = 2:1
P = 2 L
Kriteria perencanaan
Detention time, td = 60 det
Konsentrasi koagulan = 40 mg/l Debit (Qmd) = 0,135 m3/det Gaya gravitasi = 9,81 m/det2
Direncanakan 3 bak dengan masing-masing Q = 0,045 m3/det
G = 900 detik Jumlah elemen pengaduk (N) = 2
Tabel 6.9 Perhitungan Koagulasi
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Volume V = Q x td V = 0,045 m3/det x 60 det 2,7 m3
Diasumsikan G = 750 m/s Power
G=
√
pµ . v 750=
√
p
1,336.10−3
x2,7
2029,05
Headloss P = ρ. G.h. Q 2921, 83 = 1000 x 9,81x h x 0,045 4,59 ≈ 5 m Cek nilai G
G =
√
g x hv x td G =
√
9,81m/det2 x5m 0,8975x10−6
x60det
954, 39 (700-1000)
OK
Tinggi bak =
headloss 4,59 ≈ 5 m
Luas
A=V
h A=2,7m
3
5m
0,54 m2
Lebar A = 2 l2 0,54 = 2 l2 0,52 m
Panjang P = 2 x l P = 2 x 0,52 m 1,1 m
td
td=V
Q td=
2,7 0,045
60 det
Perhitungan terjunan Tinggi terjunan (h)
h=ϑ×td×G2
g h=
0,8975. 10-6 x 60 det x 7502 9,81 m/ s2
3,1 m
Dimensi: P = 1,1 m L = 0,52 m h = 5 m
Luas 1 = P x h Luas 2 = P x L L Total = LI + LII
Luas 1 = 1,1 m x 5 m Luas 2 = 1,1 m x 0,52 m L Total = LI + LII
5,5 0,57
V aliran Qmd/A 0,135m3/det 6,07m2
0,02
m/det
Koagulan (Al2S04)3 Dosis koagulan
Kriteria yang digunakan: a. Koagulan (Al2(SO4)3)
b. Dosis Al2(SO4)3 = 50 mg/l
c. Kadar Al = 70% dari Al2(SO4)3 d. Frekuensi pembuatan = 3 kali sehari
e. Diameter pipa = 100 mm
f. Volume bak pelarut = 3000 L g. Diameter pipa air pelarut = 50 mm h. Tinggi bak pelarut = 1 m
i. pH air setelah penambahan koagulan bersifat netral j. waktu detensi (td) = 100 detik
Tabel 6.10 Perhitungan Koagulan
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Volume yang
akan diolah V= Q x td V = 0,135 m
3/det x 100 det 13,5
13.500 m
3
l Jumlah
(Al2(SO4)3)
yang digunakan
Dosis koagulan x volume yang diolah
= 50 mg/l x 13.500liter 575 g
Jumlah (Al2(SO4)3)
yang dilarutkan dalam air dengan volume 3000 L
Dosis koagulan x volume air
= 50 mg/l x 3000 L 150.000
150
mg g
Total (Al2(SO4)3)
yang digunakan
575 g + 150 g 725 g
(Al2(SO4)3)
yang dibutuhkan
= 70% x Total Al2(SO4)3 yang
digunakan
= 70% x 725 gr 507,5
0,5 gkg
Debit air pelarut (larutan dibuat dalam waktu 10 menit)
Q=V
t Q= 3m
3
600dt
5 x 10-3 m3/det
Cek kecepatan
v=Q
A v= 5x10
−3 m3/det 1
4 x3,14x(0,05m) 2
2,55 m/det
Diameter bak
pelarut V = A x tV =
1 4π d
2x t
3 m3 = 1
4 x3,14d 2
Debit larutan pada pipa keluar
Q=V
t Q= 3m
3
28.800det
1,04 x 10-4 m3/det
Cek kecepatan
dalam pipa v=QA v= 1,04x10
−4
1
4 x3,14x(0,1m) 2
1,3 m/det
Sumber : Data dan Perhitungan TPAM dan PBPAM, 2017
6.3 Flokulasi
Flokulasi berfungsi mempercepat tumbukan antara partikel koloid yang sudah terdestabilisasi supaya bergabung membentuk mikroflok ataupun makroflok yang secara teknis dapat diendapkan.
Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan dalam desain unit flokulasi antara lain: Kualitas air baku dan karakteristik flokulasi
Kualitas tujuan dari proses pengolahan Headloss tersedia dan variasi debit instalasi Kondisi lokal
Aspek biaya
Berbeda dengan proses koagulasi dimana faktor kecepatan tidak menjadi kendala, pada flokulator terdapat batas maksimum kecepatan untuk mencegah pecahnya flok akibat tekanan yang berlebihan.
Tabel 6.11 Perbandingan antara Flokulator Hidrolis dan Mekanis
a. G = 10-70 /det b. Td = 20-30 menit
c. Kedalaman air (H) minimal 1 m d. Tahap flokulasi minimal 2 tahap e. V belokan minimal 0,25 m/det f. jarak baffle min 0,75 m
g. headloss total flokulasi antara 0,3048-0,6096 m ( 1-2 ft)
Kriteria terpilih:
a. Sistem yang digunakan adalah Baffle Channel b. Untuk suhu air 15oC diketahui:
= 0,001145 kg/ms
= 999,1 kg/m3
= 1,146 x 10-6 m2/det c. Debit (Qmax) = 0,675 m3/det d. td total = 1200 det
e. Menggunakan aliran horizontal f. Koefisien kekasaran (f) = 0,03 g. g. Tinggi bak 1,5 m
h. Asumsi lebar saluran 2,2 m i. Flokulasi dalam 3 komp dengan;
Komp I : G = 70/det, td = 240 det Komp II : G = 34/det, td = 360 det KompIII : G = 20/det, td = 600 det
Tabel 6.12 Perhitungan Bak Flokulasi
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Volume bak untuk ketiga kompartemen (V)
V= td x Q
V=1200 det x 0,135 m3/det 162 m3
Asumsi panjang (P) bak = 15 m
Lebar bak ( L )
v
pxh L=
(
162 m3)
15m x 1 m 10,8 m
Lebar tiap komp (L komp)
L bak m
Jumlah komp L komp= 10,8 m
3
3,6 m
Untuk Kompartemen I Q = 0,0675m3/det
Jumlah baffle (n) n=
[
2.μ.td ρ(1,44+f) x(
H.P.G
Q
)
2
]
1/3 n=[
2x 0,001145kg
m.det x 240det 999,1kg/ m3(1,44+0,33) x
(
1m x15m x70/det 0,0675 m3/det
)
2
]
1/34140 buah
Jarak antar baffle =P/n
= 15 m / 41 buah 0,36 m
Kehilangan tekanan
( headloss) h= μ.tdρ.g x G2
h=
0,001145kg
m.det x 240det 999,1kg
m3 x 9,81 m/det
x
(
70 det)
2
0,14 m
Untuk Kompartemen II Q = 0,0675 m3/det
Jumlah baffle (n) n=
[
2.μ.td ρ(1,44+f) x(
H.P.G
Q
)
2
]
1/3n=
[
2x 0,001145kg
m.det x 360det 999,1kg/ m3
(1,44+0,33) x
(
1m x15m x34/det 0,0675 m3/det
)
2
]
1/329 buah
Jarak antar baffle =P/n
= 15 m / 29 buah 0,5 m
Small Opening =efisiensi x jarak antar baffle = 5% x 0,5 m 0,025 m
Kehilangan tekanan
( headloss) h= μ.tdρ.g x G2
h=
0,001145kg
m.det x 360det 999,1kg
m3 x 9,81 m/det
x
(
34 det)
2
0,049 m
Untuk Kompartemen III Q = 0,0675m3/det
Jumlah baffle (n) n=
[
2.μ.td ρ(1,44+f) x(
H.P.G
Q
)
2
]
1/3 n=[
2x 0,001145kg
m.det x 600det 999,1kg/ m3
(1,44+0,33) x
(
1m x15m x20/det 0,0675 m3/det
)
2
]
1/324 buah
Jarak antar baffle =P/n
Small Opening =efisiensi x jarak antar baffle = 5% x 0,6 m 0,03 m
Kehilangan tekanan
( headloss) h= μ.tdρ.g x G2
h=
0,001145kg
m.det x 600det 999,1kg
m3 x 9,81 m/det
x
(
20 det)
2
0,028 m
Headloss Total =0,14 + 0,049 + 0,028 0.217 m
Pipa Outlet Pipa oulet cabang Kecepatan aliran
va =
Q
t x b = 0,0675 m
3 /det
1 m x 0,6 m 0,11 m/det
Luas penampang
saluran (Ac) Ac = Q
v = 0,135 m
3 /det
0,11 m /det 1,23 m
2 Tinggi muka air
(t) t =
Ac
L =
1,23 m2
2,2 m 0,56 m
Diameter pipa outlet masing-masing kompartemen A=Q v D =
√
A 1 4 πA=0,0675 m3/det 0,11 m/det D =
√
0,61 1 4(3,14) 0,61 0,88 m2 mPipa outlet utama
Diameter pipa outlet utama
A=Q
v A=0,135 m
D =
√
A1 4 π
D =
√
1,96.5 Sedimentasi
Kriteria perencanaan (Kawamura, 1991/Schilz-Okun, 1984/Al-layla, 1978) a. Surface Loading (Q/A = 3,8-7,5 m/jam = 1,056 x 10-3 m/det
b. Kedalaman air tangki = 3,6-4,5 m c. Panjang : lebar = (4:3)-(6:1) d. Watu Detensi = minimum 4 menit e. Weir Loading = 3,8- 15 m2/jam
f. NRe = < 2000
g. Fr = > 10-5
h. α = 45o-60o
i. Tinggi tube = 0,55 m j. Lebar tube (W) = 0,05 m k. Tebal tube = 0,0025 m l. Jenis tube yang dipakai adalah jenis plat
Data perencanaan
a. Bak direncanakan 3 buah b. So = 1,5 x 10-3 m/det c. P : L = 3 : 1
d. td = minimal 4 menit e. weir loading = 11 m2/jam f. NRe = < 2000 g. Fr = > 10-5
h. T = 25oC
Tabel 6.13 Perhitungan Bak Sedimentasi
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Dari grafik dengan performance very good dan n = 1/8 didapatkan to/td = 1,8 Debit masing-masing bak Q =Q
3 Q =
0,135 m3/det
3 0,045 m
3/det
Vα
vα =
H sin∝ +
W sin∝
cos∝
W
sin∝ x tg ∝
x
So
vα = 0,55 sin 60 +
0,05 sin 60 cos 60 0,05
sin 60 x tg 60
x 1,5 x 10-3
m/s
0,0104 m/det
Tube settler
Luas (A) A = Q
vα A = 0,135 m
3 /det
0,0104 m/det 13 m
2
Lebar
A = P x L P = 3L
A = 3L2 L=
√
A3
L=
√
13 m2 32,1 m
Panjang bak P = 3L P = 3 x 2,1 m 6,3 m
Luas bak yang tertutup
settler A = P x L A = 6,3 m x 2,1 m 13,23 m
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Lebar Efektif w'=W
sin 60 w
'
=0,05 m
sin 60 0,06 m
Jumlah tube pada sisi
panjang np =
p
w' np =
6,3
0,06 105 buah
Jumlah Tube pada sisi lebar nl = l
w' np =
2,1
0,06 35
buah
Jumlah tube total Nt = np x nl Nt = 105 x 35 3675 buah
Jari-jari hidrolis R= A
P R=
0,05m x0,05m
2,1m x0,05 0,02 m
Cek Perhitungan
Bilangan Reynold (NRe) NRe=
Vα x R
v NRe=
0,0104 m/det x 0,02 m
0,8975 x 10-6 m2/det 231,75
< 2000 OK!
Bilangan Froude (Fr) Fr=Vα
√
g x R Fr=0,0104 m/det
√
9,81 m/ det2x0,02m 0,02>10-5 OK!
Vα Vα = to/td x So Vα = 1,8 x 1,5 x 10-3 m/det 2,7 x 10-3 m/det
Dimensi Bak Pengendap
Panjang total P total = p + (tebal
tube x (np +1)) P total = 6,3 m + (0,0025 m x (105 +1)) 6,565 m
Tebal total L total = l + (tebal
tube x (nl +1)) L total = 2,1 + (0,0025 m x (35 +1)) 2,2 m
Tinggi total T total = t bak +
A. Ruang Lumpur
Kriteria perencanaan (Kawamura, 1991/Schulz-Okun, 1984/Al-layla, 1978): Kandungan solid dalam lumpur = 1,5 %
Lama pengurasan = 5 menit = 300 det Waktu pengurasan = 1 x sehari
Kecepatan pengurasan = 0,5 m/det Qtiap bak = 0,045 m3/det
Qunderdrain = 2% x Qbak
= 0,02 x 0,045 m3/det = 9 x 10-4 m3/det Lebar ruang lumpur = lebar bak = 2,2 m
Panjang = lebar
Tabel 6.14 Perhitungan Ruang Lumpur
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Volume lumpur (1 hari) V=%lumpur x td x Qbak
1000 V=
1,5% x 86400 det x 0,045 m3/det
1000 0,06 m
3
Volume limas
Tinggi limas
V=1
3x luas alas x t
t =Volume x 3 luas alas
t=0,06 m 3
×3 2,2 m×2,2 m
0,04 m
Debit lumpur (QL) QL=Volumetd QL=0,06 m 3
300 det 0,0002 m
3/det Luas penampang pipa
penguras (A) A=
Q
v A=
0,0002 m3/det
0,5 m/det 0,0004 m
2
Diameter pipa penguras d=
√
4× Aπ d=
√
4×0,0004 m2
3,14 0,02
m
Diameter pipa pasaran 200 mm
B. Inlet
Kriteria perencanaan (Kawamura, 1991/Schulz-Okun, 1984/Al-layla, 1978): Perbandingan Qorifice terdekat dengan Qorifice terjauh 90% Perbandingan tinggi muka air terdekat dengan terjauh (H) = 0,01 m Q tiap bak = 0,045 m3/det
Kecepatan pada pipa inlet cabang = 1 m/det Kecepatan pada orifice = 0,2 m/det Jumlah orifice tiap bak = 5 buah
Tabel 6.15 Perhitungan Inlet
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Luas penampang pipa
cabang (A) A=
Q V A=π x d
2
4
A=0,045 m3/det 1 m/det
0,045 m2
Diameter pipa inlet
cabang d=
√
4 x A
π d=
√
4 x 0,045 m3/det
3,14 0,24
m m
Diameter pasaran 250 mm
Cek diameter
terhadap kecepatan v=Q A
v=0,045 m 3
1
4 x 3,14 x (0,25 m)
2 0,92 ≈ 1 m/det
Dimensi pipa inlet utama Q = 0,135 m/det Luas pipa inlet utama A=Q
v A=0,135 m
3 /det
1 m/det 0,135 m
2
Diamater pipa inlet
utama d=
√
4×A
π d=
√
4 x 0,135 m3/det
3,14 0,4
m
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan Cek diameter
terhadap kecepatan v =
Q A v =Q
1
4 x πxD 2
v =0,135 1
4 x 3,14x(0,4 m)
2 1,0 m/det
Dimensi Flume
Luas penampang
flume A=
Q
v A =0,045 m
3 /det
0,2 m/det 0,225 m
2
Lebar flume 0,8 m
Tinggi flume t = A0,5 t = (0,225 m2)0,5 0,47 ≈ 0,5 m
Perhitungan headloss
Debit tiap orifice
Qor =Qtiap bak norifice
Qor= 0,045 m 3/det
5 0,009 m
3/det Luas orifice (Aor)
Aor =Qorifice vorifice
Aor =0,03 /det
0,2 m/det 0,15 m2
Headloss orifice 1 yang terdekat dgn pipa inlet cabang (Hl1)
Hl1=Q12
0,72 x A2 x g Hl1=
(0,045 m3/det)2
0,72 x (0,15 m2)2x 9,81 m/ det2 0,013 m
Q2 Q2
Q1
x 100% = 90%
Q2=90% x 0,009 m 3
/det
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan Hl2 (hl terjauh)
Hl2=Q2 2
0,72 x A2x g Hl2=
(0,008 m)2
0,72 x (0,15 m)2x 9,81 m/ det2 0,0004 m Penurunan m.a dari
tengah ketepi Hl1-Hl2 0,013 m - 0,0004 m 0,0126 m
Cek jika salah satu bak dikuras Q tiap orifice Qor =Qtiap bak
norifice
Qor= 0,0675 m 3
/det
5 0,0135 m
3/det Luas orifice (Aor)
Aor =Qorifice vorifice
Aor =0,0135 m3/det
0,2 m/det 0,0675 m
2
Headloss orifice 1 yang terdekat dgn pipa inlet cabang (Hl1)
Hl1=Q1 2
0,72 x A2 x g Hl1=
(0,0135 m3/det)2
0,72 x (0,0675 m2)2x 9,81 m/ det2 0,006 m
Q2 Q2
Q1
x 100% = 90%
Q2=90% x 0,0135 m 3
/det
100% 0,012 m
Hl2 (hl terjauh)
Hl2=Q2 2
0,72 x A2x g Hl2=
(0,012 m)2
0,72 x (0,0675 m)2x 9,81 m/ det2 0,004 m Penurunan m.a dari
tengah ketepi Hl1-Hl2 0,006 m - 0,004 m 0,002 m
C. Outlet
Kriteria perencanaan (Kawamura, 1991/Schulz-Okun, 1984/Al-layla, 1978): a. Q tiap bak = 0,045 m3/det
b. Weir loading = 3,61 x 10– 3 m3/m/det c. Menggunakan v – notch = 900
d. Jarak antar v – notch = 20 cm = 0,2 m e. Lebar saluran pelimpah = 30 cm = 0,3 m f. Lebar saluran pengumpul = 30 cm = 0,3 m g. Kecepatan aliran di saluran pelimpah = 0,3 m/det
Untuk bak pengumpul
a. td = 60 det
b. Tinggi, h = 0,5 m
c. Panjang bak = lebar bak prasedimentasi = 0,9 m
Tabel 6.16 Perhitungan Outlet
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Saluran pelimpah
Panjang pelimpah total 1 bak Ptot=Q bak
weir loading Ptot=0,045 m 3
/det
3,6 x 10-3m3/m/det 12,5 m
w’ w
’ = lebar bak – lebar saluran
pengumpul w
’ = 2,1 m – 0,3 m 1,8 m
Jumlah saluran pelimpah (n) n=Ptotal
2w ’ n=
12,5 m
2 x 1,8 m 4
buah
1 saluran terdiri dari 2 pelimpah , maka 4 saluran terdiri dari 8 pelimpah Panjang saluran 1 pelimpah P1 sal=
P total
npelimpah P1 sal=
12,5 m
4 3,125 m
Luas penampang pelimpah A=Q
v A=0,045 m
3 /det
0,3 m/det 0,15 m
2 Tinggi saluran pelimpah (t) t = A
L t =0,15 m
2
0,3 m 1,4 m
Jarak antara salura pelimpahan Ptot – (2 x lebar sal pelimpahan) n sal pelimpahan+1
12,5 m – ( 2 x 0,3 m )
4+1 2,4 m
Cek jika salah 1 bak dikuras
Q 0,0675 m3/det
Kecepatan (v) V = Q
A V =
0,0675 m3/det
0,15 m2 0,45 m/det
Jarak saluran pelimpah dari bak
pengumpul =
Ptotal- (2 x lebar sal.pelimpah)
n sal. pelimpah+1 =
12,5 m - (2 x 0,3 m)
(4+1) 2,4 m
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan Saluran pelimpah
Jumlah V-notch =w'
jarak antar v-notch x jml pelimpah=
1,8 m
0,2 m x 4 36 buah
Q tiap V-notch Q =Q tiap bak
n v-notch Q V-notch = 1,417 H5/2
Q =0,045 m3/det 36
0,00125 m3/det
Tinggi air pada V-notch H=
(
Qv-notch 1,417)
2/5
H=
(
0,00125 m 3/det
1,417
)
2/5
0,06 m
Tinggi V-notch Tinggi V-notch = H + 15%H Tinggi V-notch = 0,06 m + (15% x
0,06 m)
0,07 m
Saluran Pengumpul
Luas penampang pengumpul
(A) A =
Q
v A =
0,045 m3/det
1 m/ det2 0,045 m2
Tinggi saluran pengumpul (h) h = A
L h = 0,045 m
2
0,3 m 0,15 m
Panjang saluran pengumpul
P = (n x lebar sal. pelimpah + ( n x jarak saluran pelimpah dari ruang pengumpul)
P = (4 x 0,3 m + (4 x 2,4 m) 10,8 m
Perhitungan Dimensi Bak Pengumpul
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan Saluran pelimpah
detik
Luas bak (A) A=V
h A = 2,7 m
3
0,15 m 18 m
2
Lebar bak (L) A = P x L
L= A P
L =18 m 2
10,8 m
2 m
Luas Penampang pipa outlet A=Q
V A=
0,045 m3/det
1 m/det 0,045 m
2
Dimensi pipa outlet d=
√
4 x Aπ d=
√
4 x 0,045 m3/det
3,14 0,24 m
Cek kecepatan (v) v =Q
A
V =0,045 m 3
/det 1
4 x 3,14 x (0,24 m)
2 1 m/det
6.6 Filtrasi
Filtrasi digunakan untuk menyisihkan partikel tersuspensi yang masih tersisa di air baku. Pada perencanaan ini digunakan filtrasi jenis saringan pasir cepat dengan media ganda yaitu pasir dan antrasit. K r i t e ria Pe
r e n ca n a a n (Kawamura, 1991*/ Al-Layla, 1978**/ Fair and Geyer,1968***/ Droste, 1997****/ Darmasetiawan, 2004*****):
Kecepatan filtrasi, vf =5– 7,5 m/jam* Media pasir*:
ES =0.45– 0.65 UC =1.4– 1.7 Kedalaman =0.3 m Media antrasit*****:
ES =0.9– 1.4 UC =1.4– 1.7
Kedalaman =0.45 m Minimal terdapat 2 filtermedia
Total filtermedia = 1– 1,2 m **
Freeboard = 20– 45 cm **
Kedalaman Air = 1– 1,5m ***** Kecepatan backwash, vb = 0.74 – 0.9 m/menit * Lebar filter,L = 2,7– 6m ***** Panjang:Lebar = (1,25 –1,33): 1 ***** Area filtrasi, As = 25 – 30 m2***** Kedalaman filter, h = 3.2– 6 m *
Kehilangan tekan, HL = 2.7 – 4.5 m ***** Sistem Underdrain*** :
- Luas total orifice = 0.3 – 0.5% Abed - Luas total lateral = 2– 4 x Luas orifice - Luas manifold = 1.5 – 3 x Luas lateral - Jarak orifice = 10– 20cm
Pengaturaliran**** :
- Kecepatan inlet, vin = 0.6 – 1.8 m/det - Kecepatan outlet, vout = 0.9 – 1.8 m/det - Kecepatan pencuci = 2.5– 3.7 m/det - Kecepatan pembuangan= 1.2– 2.5 m/det Tebal Lapisan Pasir = 30cm
Tebal Lapisan Antrasit = 45 cm
[image:34.595.119.501.95.728.2] Tebal Lapisan Kerikil = 45,67 cm
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan Dimensi Unit Filtrasi
Q = 0,135 m3/det = 3,08 MGD Jumlahbak
(n) n=1,2Q
0,5 n = 1,2 ( 3,08 )0,5 2 buah
Q tiap Bak Q tiap bak = Q / n Q tiap bak = 0,135 m3/det/ 2 0,07 m3/det Kecepatan
Filtrasi (Vf) Vf = 1,4 x 10-3
Abed A bed=Qtiap bak
Vf A bed=
0,07
1,4x10−3 50 m2
Dimensi bak P : L = 3 : 1 A = 3 P x L
A = 3 L2 Lebar filter
(L) L =
√
A
3
L =√
50 m
23
4,08 mPanjang filter
(P) P = 3 L P = 3 x 4,08 m 12,3 m
Kecepatan filtrasi sebenarnya, Vf
Vf= Q
A bed Vf=
0,07m3/det
50 1,4 x 10-3 m/det
Sistem Underdrain
Direncanakan diameter orifice, do = 1 inch = 2,54 cm Luas orifice,
Ao Ao=0,25π d
2 Ao=0,25x3,14x(2.54)2 5,06 cm2 Luas total
Orifice, Aotol Aotol=0,3 Abed Aotot=0,003x50
0,15 = 1500
m2 cm2 Jumlah
orifice, no
o=¿ Aotot
Ao n¿
no=1500
5,06 296 buah
Lateral
Direncanakan jarak lateral dengan dinding filter = 50 cm Jumlah
Lateral Tiap filter, nl
nl=Pbed
50 −1 nl=
1230cm
50 −1 24 buah
Karena Lateral ada dikanan dan kiri manifold maka jumlah lateral adalah = 48 buah Luas total
Lateral, ALtol
Altol=2Aotol Altol=2x1500cm
2
3000 cm2
Luas lateral,
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Diameter
Laterar, dL dl=
(
4Alπ
)
0,5
dl=
(
4x62,53,14
)
0,5 9 90(100 mm diameter pasaran) cm mm Jumlah orifice disetiap lateral no nl 29648 6 buah
Debit melalui lateral, q1
ql=Qtiap bak nl
ql=
0,07 48
1,46 x
10-3 m3/det
Kecepatan melalui lateral, V1
vl=ql Al
m 0,1¿
¿
0,25x3,14x¿
vl=1,46x10 −3 ¿ 0,2 m/det Kehilangan tekanan melalui lateral, ∆Hι
∆ Hl=1 3f dl¿
Vl2
2g ¿1
3x0,026x
2,55m 0, 1m x
(0,2m3/det)2 2x9,81 4,5 x 10
-4 m
Kehilangan tekan melalui orifice lateral, ΔHol
∆ Hol= V o
2
2.g .C2 ∆ Hol=
0,2m/det 2x9,81m/det x0,62
0,03 3 m cm Manifold Luas total manifold, Amtot
Amtot = 1.5Altot Amtot=1,5x3000cm2 4500 cm2
Diameter
manifold, dm dm=
(
4x Amtot
π
)
dm=(
4x4500cm2 3,14
)
0,5
76 cm
Panjang tiap
lateral ¿
Lebar bak−dm 2 −20¿
408cm−76cm
2 −20 146 cm
Jarak tiap orifice
¿ pjglateral−100cm
jml orifice lateral −1
¿146−100cm
6−1 9,2 cm
Kecepatan melalui manifold, vm
Vm=qm Am
Vm= 0,07m
3 /det
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan Kehilangan
tekan melalui manifold, ΔHm
∆ Hl=1 3f
Lm dm
Vm2 2g ¿
1
3x0,026x 16m 0,76m x
(0,15m/det)2
2x9,81m/det2,1 x 102 -4 m
Orifice Debit melalui orifice, qo
qo=q
no qo=0,07m
3 /det
296 2,4 x 10
-4 m3/det Kecepatan
melalui orifice, vo
Vo= qo Ao
Vo=2,4x10
−4m3 /det 5,06x10−4
m2 0,47 m/det
Kehilangan tekan melalui orifice, ΔHo
∆ Ho= V o
2
2.g .C2 ¿
0,47m/det 2x9,81m/det x0,62
0,07 7
m cm Total kehilangan tekan, ∆ H
ΔH = Hp + Ha + Hk + Ho + Hl + Hm
=(0,187 + 0,085 + 0,01 + 0,07 + 0,00045 + 0,00021)m = 0,35 m
Ketinggian Bak Filtrasi
Tinggi muka air maksimum tergantung pada kecepatan filtrasi maksimum. Kecepatan
filtrasi maksimum, vm
Vm = 1,5. Vf Vm = 1,5 x 1,4 x 10-3 2,1 x 10-3 m/det
Tinggi muka air
maksimum, X
X=β1Vm Vf +β2
(
Vm
Vf
)
2
¿0,2935x2,1x10 −3
m3/det 1,4x10−3
m/det +0,1007x
(
2,1x10−3
m3/det 1,4x10−3
m/det
)
20,67 m
Tinggi bak filtrasi, H H = Hp + Ha + Hk+X + ΔH
= (0,3 + 0,45 + 0,4567 + 0,67 + 0,35) m = 2,23 m
Freeboard = 20 cm H = 2,43 m
Sistem Inlet
Saluran inlet direncanakan menggunakan pipa dengan kecepatan pengaliran sebesar 1,5 m/det. Debit aliran di pipa inlet utama adalah 0,135 m3/det.
Luas penampang pipa, A
A=Q
v A=0,135m
3 /det
1,5m/det 0,1 m
Diameter
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan (Dpas)
Kecepatan yang
sebenarnya, v
v=Q
A v=0,135m
3 /det
0,1 1,35 m/det
Panjang pipa terjauh direncanakan, L = 10 m Aksesoris pipa yang digunakan adalah :
Elbow 90° : 3 buah Tee : 1 buah
Gate valve : 1 buah
Kehilangan tekan akibat pipa inlet, Hmayor
Hmayor=f L
d v2
2g ¿0,026x 10m 0,4mx
(1,35m/det)2
2x9,81m/det2 0,065 m
Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa, Hminor
Hminor=∑k xV
2
2g ¿
[
(3x0,3)+(1x1,5)+(1x0,2)]
x(1,35m/det)2 2x9,81m/det2
0,26
26 m
cm
Kehilangan tekan pada pipa inlet, :
H = Hmayor + Hminor = 6,5cm + 26 cm = 32,5 cm
Sistem Outlet
Kecepatan aliran di saluran outlet harus berada diantara 0,9-1,8 m/det. Outlet menggunakan pipa dengan kecepatan aliran, v = 1,5 m/det. Direncanakan panjang pipa outlet terjauh menuju reservoar, L = 20 m Luas
penampang pipa, A
A=Q
v A=
0,135m3 /det
1m/det 0,1 m
2
Diameter pipa
outlet, d d=
√
4Aπ d=
√
4x0,1m2 3,14 0,356 356 ≈ 400 (Dpas) m mm Kecepatan pada pipa outlet, v
v=Q
A v=
0,135m3 /det
0,1 1,35 m/det
Aksesoris pipa yang digunakan adalah :
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan Kehilangan
tekan akibat pipa lurus, Hmayor
Hmayor=f L
d v2
2g ¿0,026x 20m 0,4mx
1,35(m/det)2 2x9,81m/det2
0,13 13 m cm Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa, Hminor
Hminor=∑k xV
2
2g ¿
[
1,5+0,3]
x(1,35m/det)2
2x9,81m/det2+
[
(3x0,3)+(0,37)]
x1,35(m/det)2 2x9,81m/det2 0,307
30,7
m
cm Kehilangan tekan pada pipa outlet :
H = Hmayor + Hminor = 13 cm + 30,7 cm = 43,7 cm
Pipa Pencuci dari Reservoar
Direncanakan jarak antara reservoar dengan bak filter terjauh, L adalah 30 m. Pipa yang digunakan adalah pipa GIP dengan nilai C = 110.
Kecepatan pencucian berdasarkan kriteria desain adalah 2,5 – 3,7 m/det. Berdasarkan hal ini diasumsikan v = 3 m/det
Luas penampang pipa, Across
Across=Qbak
v Across=
0,07m3/det
3m/det 0,02 m
2
Diameter
pipa, d d=
√
4Aπ d=
√
4x0,02 3,14 0,159 159 ≈ 200 (Dpas) m mm
Slope, S 3,56 x 10-3 3,56 x 10-3 m
∆Hmayor
∆ Hmayor=S x L
3,56 x 10-3x 30 m 0,11 m
∆Hminor=
∆Hmayor 0,11 m
Kehilangan tekan pada pipa pencuci, Hpp
Hpp=Hmayor+Hminor Hpp = 0,11 m + 0,11 m 0,22 m Dimensi Saluran Penampung Air Pencuci
Air pencuci yang berada di atas media penyaring dialirkan ke saluran penampung (gutter) melalui pelimpah lalu ke gullet dan menuju ke saluran pembuangan.
Gutter dan Pelimpah
Dasar gutter harus diletakkan di atas ekspansi maksimum pada saat pencucian. Hal ini dilakukan agar pasir pada media penyaring tidak ikut terbawa pada saat pencucian.
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan Debit backwash, qb = 1,15 m3/det
Debit gutter, qg = 0,07 m3/det Lebar gutter, L = 0,5 m Kedalaman
air di gutter, h h=
(
Qgutter1,38L
)
2/3h=
(
0,07m 3/det 1,38x0,5m
)
2/3
0,22 m
Freeboard = 4 cm
Air pencuci masuk ke gutter melalui pelimpah. Jumlah pelimpah yang digunakan adalah 5 buah dengan panjang pelimpah, p = 2 m.
Total panjang pelimpah adalah 8 m Tinggi muka
air di atas pelimpah, h
h=
(
Qbak3,33L
)
2/3
¿
(
0,07m3 /dt 3,33x0,5m
)
2/3
0,12 m
Saluran Pembuangan
Saluran pembuangan direncanakan berupa pipa. Kecepatan aliran pada saluran berada diantara 1,2-2,5 m/det. Debit backwash, qb = 1,15 m3/det.
Direncanakan kecepatan aliran di saluran pembuangan, v = 2 m/det. Luas
penampang pipa, Across
Across=Qbak
v ¿
0,07m3 /det
2m/det 0,035 m
Diameter pipa pembuangan, d
d=
√
4Aπ ¿
√
4x0,035m2
3,14 0,2 200 m mm Head Pompa
Hl saat backwash = 4,31 m Tebal lapisan ekspansi = 1,01 m
Kehilangan tejanan pada pipa pencuci = 0,22 m
HT
HT = Headloss saat backwash + tebal lapisan ekspansi + kehilangan tekan an pada pipa pencuci
= 4,31 m + 1 m + 0,22 m 5,53 m
Daya Pompa
(P) P = 0,167 Q .HT .γ
= 0,167 x 0,07 m3/det x 5,53 m x
1 kg/L 0,055 Kwatt
Keadaan Media Saat Terekspansi Akibat Backwash Kontrol ekspansi :
εe
3
1−εe
=k
gvbυ
ρw
ρs−ρw
(
6
φdi
)
2
Ekspansi hanya terjadi pada media filtrasi saja.
Kondisi lapisan pada saat backwash : Diamete
r (mm) ε
e
3
1−εe
1 1−εe
ε e ε Li (cm) Lie (cm)
0.353 0.498 0.704 1.311 0.659 0.329 3.55 2.67 2.15 0.718 0.626 0.535 0.4 0.4 0.4 7.155 10.581 12.264 15.223 16.975 15.825 48.023
Persentase tinggi ekspansi =
∑
Lie−∑
Li∑
Li ×100=48 . 023−30
30 ×100=60
Antrasit
Kondisi lapisan pada saat backwash : Diameter
(mm) ε
e
3
1−εe
ε e ε Li (cm) Lie (cm)
1.539 1.838 2.182 0.315 0.221 0.157 0.529 0.485 0.443 0.4 0.4 0.4 17.006 17.982 10.012 21.664 20.950 10.785 53.399
Persentase tinggi ekspansi =
∑
Lie−∑
Li∑
Li ×100=53 .399−45
45 ×100=18 .6
Kehilangan Tekan Akibat Backwash Kehilangan tekan akibat backwash, He :
He =
k gvbυ
(1−εe)2 εe3
(
6
φdi
)
2
Lei
Pasir
Diamete r (mm)
εe Lie
(cm)
He (cm)
0.353 0.498 0.704 0.718 0.626 0.535 15.223 16.975 15.825 7.017 10.434 12.053 29.504 Antrasit Diamete r (mm)
εe Lie
0 10.78 5 13.609 Kerikil Diameter (inch)
di (mm) Li (cm) Li/di2
1/10 3/16 3/8 5/8 3/2 5/2 2.54 4.7625 9.525 15.875 38.1 63.5 1.575 1.075 1.185 0.874 1.496 0.874 24.413 4.74 1.306 0.347 0.103 0.022 30.931
Hk =
k
gvbυ
(1−ε)2
ε3
(
6
φ
)
2
∑
Lidi2
=
4
981
1.33
cm
/det
×
9. 41
×
10
−3
cm
2/det
(
1
−
0.4
)
20.4
3(
6
0.99
)
2
(
30 .931
/
cm
)
= 0,33 cm 6.6 Desinfeksi
Desinfektan = Kaporit [Ca(OCl)2]
Kriteria perencanaan yang digunakan (Kawamura,1991) adalah sebagai berikut =
a. Cl sisa = 0,2 mg/l - 0,4 mg/l
b. Waktu kontak = 10 - 15 menit c. Diameter tube plastikfiber = 0,6-1,3 cm d. Kecepatan (v) = 0,3-6 m/det
Desain Terpilih
a. DPC = 1,2 mg/l
b. Kadar Ca(OCl)2 = 70 %
c. Cl sisa = 0,3 mg/l
d. Waktu kontak = 10 menit
e. Frekuensi pembuatan = 2 kali sehari
f. Waktu detensi = 12 jam x 3600 det/jam = 43200 det g. Diameter tube plastik fiber = 0,75 cm = 7,5 mm
Tabel 6.18 Perhitungan desinfeksi
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Klorin yang ditambahkan DPC = klorin yang ditambahkan – klorin sisa
1,2 mg/l = klorin yang ditambahkan – 0,3 mg/l 1,5 mg/l
Volume yang akan diolah V = Q x td = 0,135 m3/det x 43200 det 5.832 m3
Dosis Klorin Klorin yang ditambahkan x Volume yang akan diolah
= 1,5 mg/l x 5832 x 103 L 8.748.000 8.748
mg gr Dosis klorin yang
dilarutkan ke dalam 1000 L air
Klorin yang ditambahkan x Volume air pelarut
= 1,5 mg/l x 1000 L 1500
1,5
mg gr
Total klorin yang dipergunakan
Dosis Klorin + Dosis klorin yang dilarutkan ke dalam 1000 L air
= 8.748 gr+ 1,5 gr 10.248 gr
Kandungan klorin pasaran 70 %
Klorin yang dibutuhkan
100
70 x Total klorin yang dipergunakan
= 100
70 x 10.248 gr 14.640
14,64
gr kg
Volume bak pelarut (saturated solution feeders) = 1000 L = 1 m3 Jika larutan dibuat dalam waktu 10 menit = 600 detik maka: Debit air pelarut (Q) Q=Volume bak pelarut
waktu kontak = 1 m3
600 det 1,67x10
-3 m3/s Cek Kecepatan Air
Pelarut v =
Q A =
0,00167 m3/s
0,25 x 3,14 x 0,052 0,85 m/s
Debit Larutan Pada Pipa Keluar
Volume bak pelarut = A x t 1 m3= A x 1 m
A = 1 m2
d=
√
4 x 1 m 23,14
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan A = ¼ .π . d2
d=
√
4xA π Q=Volumewaktu kontak
Q=1 m 3
43200 det 2,31x10-5 m3/s
Cek kecepatan dalam pipa
v= Q
A =
0,000231 m3/s
0,25 x 3,14 x (0,0075 m)2 0,52 m/s
Dimensi Bak Pelarut (saturated solution feeders) Diameter bak : 1,13 m
Tinggi bak : 1 m + 0,5 m (freeboard) : 1,5 m Perhitungan Pengadukan
Pengadukan dilakukan secara mekanis yaitu dengan menggunakan impeller jenis Propeller, square pitch, 3 blade. Suhu = 25oC
ρ air = 997 kg/m3 ν = 0,897.10-6m2/det
µ µ = ν . ρ = 0,897.10-6m2/det x 997 kg/m3 8,94.10-4 kg/m.det
Kecepatan Relatif
va = 0,037 m/det va = ¼ vi
vi = 0,148 m/det v = vi – va
v = 0,148 m/det - 0,037 m/det 0,111 m/det
Power
A = Q
v A = 0,07 m
3 /det 0,111 m/det
0,63 m2
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan P = 1
2 x ρ x Cd x A x
v3 P =
1
2 x 997 kg/m3 x 1,8 x 0,63 m2
x (0,11 m/det)3
0,75
Gradien G =
√
Pμ.Vol G =
√
0,75 kg. m2 / det3
6.7 Pengolahan Lumpur
Pada perencanaan ini, unit pengolahan lumpur yang direncanakan yaitu menggunakan Sludge Drying Bed yang berfungsi untuk mengurangi kadar air.
Sludge Drying Bed
[image:46.595.214.423.322.476.2]Merupakan unit pengolahan lumpur yang berfungsi untuk mengeringkan lumpur yang telah distabilkan pada unit sebelumnya. Lumpur yang dimasukkan kedalam unit ini dengan ketebalan lapisan 20 – 30 cm dan dibiarkan mengering. Bak ini biasanya berbentuk persegi panjang yang terdiri dari lapisan pasir dan kerikil yang berfungsi sebagai filter, serta pipa drain untuk mengalirkan air dari lumpur yang dikeringkan. Tabel 6.19 menampilkan kriteris Sludge Drying Bed. Sedangkan untuk gambar Sludge Drying Bed dapat dilihat pada lampiran.
Tabel 6.19 Kriteria Desain Sludge Drying Bed Kriteria Desain Range
Tebal Lapisan Media
- Lumpur (cm) 20
-Pasir (cm)
Ukuran (mm), 0,1 – 0,5 25 - 30 Kerikil (cm)
Ukuran (mm) 7 - 15 10 -1 5 Ukuran (mm) 15 - 50 20 - 30 Waktu pengeringan 10 - 20
Panjang bed (m) 6 - 30
Lebar bed (m) 2 - 5
Sumber : Strauss & Montangero 2004; Tilley Et Al. 2008
Desain yang dipilih adalah :
- Jumlah bed = 2 unit
- Volume lumpur = 7,06 m3/hari
- Kadar air (ρ) = 90%
- kadar lumpur = 100 % - kadar air (%) = 100 % - 90 %
= 10 % - Berat air di dalam cake sludge (ρs) = 65% - Tebal cake di bed = 0,8 m
- Total lapisan media = Lapisan pasir = 250 mm = 0,25 m
Lapisan kerikil
- fine gravel = 100 mm = 0,10 m
Perhitungan :
Volume cake dari solid (Vi) : (Vi) = V lumpur x ( 1-p )
1- ps
= 7,06 m3/hari x ( 1-90%) 1- 65 %
= 2,02 m3/hari Dimensi bed
Kapasitas bed(V) = (Vi .T ) n
= (2,02 m 3 /hari x 10 hari ) 2 unit = 10,1 m3
Luas bed (A) = V
tebal cake di bed
= (10,1 m 3 /hari ) 0,8 m
= 12,63 m3 Sehingga :
Lebar = 2 m Panjang bed = A
lebar
= 12,63 m32 m
= 6,3 m
Tebal cake di bed = 0,8 m Direncanakan :
h lumpur = 0,20 m h pasir = 0,25 m h fine gravel = 0,10 m h medium gravel = 0,25 m freeboard rencana = 0,20 m Sehingga
H total = h lumpur + h pasir + h gravel + fb
Dimensi bak
Tiap bak terdiri dari 1drainage pipe Letak pipa memanjang
Slope pipa = 2 % Diameter pipa = 100 mm Letak pipa = Lbak / 2
= (2 m) / 2 = 1 m Jarak pipa dari dinding (S)
Lebar tempat pipa = 150 mm ( rencana)
S = lebar bak - (
lebar tempat pipa
1000 )
2
= 2m - (
150 mm 1000 ) 2
= 0,925 m Kedalaman sentral ( h sentral ) Slope = 2 % = 0,02
Slope = h sentral / L (dimana L = S ) h sentral = Slope x S
= 0,02 x 0,925 m = 0,0185 m = 1,85 cm ≈ 2 cm
Maka kedalaman bak dari sentral pipeline H sentral = H total + h sentral
= 1 m + 0,0185 m = 1,0185 m ≈ 1 m
6.8 Reservoir
Reservoar yang digunakan adalah jenis ground reservoir.
a.Kriteria perencanaan (Kawamura, 1991/ Schulz-Okun, 1984/ Al-layla, 1978) adalah: Pipa inlet dan outlet:
Posisi dan jumlah inlet ditentukan berdasarkan bentuk dan struktur tangki, sehingga tidak ada daerah yang mati;
Pipa outlet diletakkan minimal 10 cm di atas lantai bak atau pada permukaan air minimum;
b. Ambang bebas dan dasar bak:
Ambang bebas minimal 30 cm dari permukaan air;
Dasar bak minimal 15 cm dari permukaan minimum;
Kemiringan dasar bak 1/500 - 1/100. c. Pipa peluap dan penguras:
Pipa ini mempunyai diameter yang mampu mengalirkan debit maksimum secara gravitasi;
Pipa penguras dilengkapi dengan gate valve. d. Ventilasi dan manhole:
Reservoar harus dilengkapi dengan ventilasi dan manhole serta alat ukur tinggi muka air;
Ventilasi harus mampu memberikan sirkulasi udara sesuai dengan volume;
Ukuran manhole harus cukup besar untuk memudahkan petugas masuk;
Konstruksinya harus kedap air. d. Kapasitas standar:
Untuk tipe ground reservoir, kapasitasnya: (50, 100, 150, 300, 500, 750, 1000) m3;
Untuk tipe elevated reservoir, kapasitasnya: (300, 500 dan 750) m3; Ketinggian elevasi pada saat muka air minimum adalah (20 - 25) m dari
pintu tanah.
Volume kebakaran 200 - 300 m3.
Volume bak (1/6 - 1/3) x Qmd, atau (15 - 30 %) x Qmd Perhitungan
P : L = 2 : 1
[image:49.595.114.525.555.751.2]Jumlah bak = 2 buah Tinggi bak = 3 m Freeboard = 0,5 m
Tabel 6.20 Perhitungan A%
No Waktu %
Pemakaian %
Supply Surplus Defisit Selisih
% Penyimpanan
1 00.00-01.00 0.5 4.17 3.67 3.67 3.67
2 01.00-02.00 0.5 4.17 3.67 3.67 7.34
3 02.00-03.00 0.5 4.17 3.67 3.67 11.01
4 03.00-04.00 0.5 4.17 3.67 3.67 14.68
5 04.00-05.00 3 4.17 1.17 1.17 15.85
6 05.00-06.00 12 4.17 7.83 -7.83 8.02
7 06.00-07.00 5.5 4.17 1.33 -1.33 6.69
8 07.00-08.00 5 4.17 0.83 -0.83 5.86
9 08.00-09.00 4 4.17 0.17 0.17 6.03
No Waktu % Pemakaian
%
Supply Surplus Defisit Selisih
% Penyimpanan
11 10.00-11.00 6.5 4.17 2.33 -2.33 3.87
12 11.00-12.00 5 4.17 0.83 -0.83 3.04
13 12.00-13.00 4 4.17 0.17 0.17 3.21
14 13.00-14.00 3 4.17 1.17 1.17 4.38
15 14.00-15.00 5 4.17 0.83 -0.83 3.55
16 15.00-16.00 4 4.17 0.17 0.17 3.72
17 16.00.17.00 6 4.17 1.83 -1.83 1.89
18 17.00-18.00 7 4.17 2.83 -2.83 -0.94
19 18.00-19.00 8 4.17 3.83 -3.83 -4.77
20 19.00-20.00 6 4.17 1.83 -1.83 -6.60
21 20.00-21.00 4 4.17 0.17 0.17 -6.43
22 21.00-22.00 3 4.17 1.17 1.17 -5.26
23 22.00-23.00 2 4.17 2.17 2.17 3.17
24 23.00-24.00 1 4.17 3.17 3.17 0.00
100 100 24.38 24.3
Sumber : Data dan Perhitungan Tugas Besar TPAM dan PBPAM, 2017
%A = ∑ surplus2+∑ defisit
=
24,382+24,3= 24,34% Hidran Kebakaran
Kebutuhan air tambahan yang juga perlu diperhitungkan adalah kebutuhan terhadap hidran kebakaran. Rumus yang digunakan adalah :
Qkebakaran= 3860 √�(1-(0,01 √� ))
Q = Debit hidran kebakaran L/menit
P = Jumlah penduduk yang total (dalam ribuan) Perhitungan debit hidran kebakaran:
Qkebakaran = 3860 √42 (1-(0,01 √42 )) = 23.394,46 L/menit = 1.403,67 m3/det
Diasumsikan rata-rata tiap hari dibutuhkan 1 jam pemakaian air dari hidran kebakaran maka Debit hidran = 23.394,46 L/menit 1 jam/hari hr/86400 det
menit/60 det 3600 det/jam = 16,25 L/det
Vkebakaran = Q x t
= 16,25 L/det x 7200 det = 117.000 L
= 117 m3
Volume reservoir = (Qmd x A%) + Volume kebakaran
= ((0,135 m3/dt x 86400 dt/hari) x 24,34 %) + 117 m3
= 2.956 m³
Volume yang didapatkan merupakan volume total dari 2 unit reservoir, karena dalam desainnya minimal terdapat 2 unit reservoir pada Instalasi Pengelolaan Air Minum. Maka didapat volume reservoir per unit sebagai berikut.
Volume Reservoir
2 = Volume 1 unit reservoir 2.956m³
2 = Volume 1 unit reservoir 1.478 m3 = Volume 1 unit reservoir Dimensi Reservoir
Dimensi reservoir ditentukan dari hasil perhitungan volume reservoir yang diperoleh. Untuk memenuhi kebutuhan volume tersebut, maka direncanakan reservoir dengan perhitungan sebagai berikut :
Perbandingan panjang reservoir dan lebar reservoir = 2 : 1 Asumsi tinggi reservoir = 3 m
Maka didapat:
Volume 1 unit reservoir = P x L x T 1.478 m3 = 2L x L x 3 m
1.478 m3 = 2L2x 3 m 1.478 m3 = 6 L2
1.478
6 m3 = L2
L = 15,6 m
Lebar = 15,6 m = 16 m Panjang = 2 x 16 m
= 32 m
Tinggi = 3 m + 0,5 m (freeboard) = 3,5 m
Berdasarkan dimensi tersebut maka diperoleh reservoir yang mempunyai daya tampung
Tabel 6.21 Perhitungan Reservoir
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan
Debit maks = Qmd = 0, 135 m3/det
Kecepatan aliran 1,2 m/det, range (0,6-3 m/det) (Permen 18, th 2007). Pipa inlet utama
Luas penampang pipa (A)
A= Q
v A=
0,135m3 / det 1,2 m/ det
0,11 m2
Diameter pipa (d)
d=
√
4 x Aπ d=
√
4 x 0,11 m2 3,14
0,4 m
D pasaran 400 mm
Cek Perhitungan Kecepatan (v)
v=Q
A v=
0,135m/det 1/4 × 3,14 × (0,4m )2
1,07 m/det
Ok ! Pipa inlet cabang
Luas penampang pipa (A)
A= Q
v A=
0,0675m 3 / det 1,2 m/ det
0,06 m2
Diameter pipa (d)
d=
√
4 x Aπ d=
√
4 x 0,6 3,14
0,28 m
D pasaran 300 mm
Cek Perhitungan Kecepatan (v)
v=Q
A v= 0,0675m
3 /det 1/4 × 3,14 × (0,3 m)2
0,95 m/s
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan Luas penampang pipa (A)
A= Q
v A=
0,168 m3 / det 1,2 m/ det
0,14 m2
Diameter pipa (d)
d=
√
4 x Aπ d=
√
4 x 0,14 m2 3,14
0,4 m
D pasaran 400 mm
Cek Perhitungan Kecepatan (v)
v=Q
A v=
0,168
1/4× 3,14 × ( 0,4 m)2
1,3 m/s
Ok ! Pipa Outlet Cabang
Debit puncak = 0,168 m3/det (untuk perhitungan pipa outlet digunakan Q peak 0,168 m3/det dan dibagi 2 karena reservoar terdiri dari 2 unit) Kecepatan aliran 1,2 m/det, range (0,6-3 m/det) (Permen 18, th 2007).
Luas penampang pipa (A)
A=Q
v A=
0,084 m3 / det 1,2 m/ det
0,07 m2
Diameter pipa (d)
d=
√
4 x Aπ d=
√
4 x 0,07 3,14
0,3 m
D pasaran 300 mm
Cek Perhitungan Kecepatan (v)
v=Q
A v=
0,084
1/4 × π × ( 0,3 m)2
1,18 m/s
Ok ! Setiap reservoir dilengkapi dengan baffle
Jumlah baffle Panjang bak
jarak antar baffle
32m
5m 6,4 ≈ 7 buah
Luas antar baffle Jarak antar baffle x tinggi
bak 5 m x 3,5 m 17,5
Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan Kecepatan melalui baffle
v=Q
A v=0,0675m
3 /det 17,5m2
4 x 10-3 m/det
Panjang saluran antar baffle
Lebar bak jumlah saluran
16m 10
1,6 m
Waktu detensi (td) panjang saluran antar baffle kecepatanmelalui baffle
1,6m 4x10−3
m/det
400 det
6.9 Profil Hidrolis
Profil hidrolis digambarkan untuk mendapatan tinggi muka air atau elevasi air pada masing-masing unit instalasi. dimana menunjukkan adanya kehilangan tekanan (headloss)yang terjadi akibat pengaliran pada bangunan, beda tinggi setiap unit instalasi dapat ditentukan sesuai dengan sistem yang digunakan serta perhitungan kehilangan tekanan.
1. Saluran Pembawa
Saluran pembawa merupakan bangunan pengolahan air minum dimana elevasi muka air awal pada bangunan pengolahan air minum adalah = 5 m
H saluran pembawa = 0,25 m
Headloss saluran pembawa = 1 m
Elevasi akhir = 5 – (0,25 m + 1m)
= 3,75 m 2. Koagulasi
Elevasi muka air awal = 3,75 m
H pipa koagulasi = 2 x 10-4 m
Elevasi akhir = 3,75 m – 2 x 10-4 m
= 3,74 m
3. Flokulasi
Elevasi muka air awal = 3,74 m
H pipa flokulasi = 4 x 10-6 m
Headloss bak = 5 m
Elevasi akhir = 3,74 m – (4 x 10-6 m+ 5 m)
= 1,26 m
4. Sedimentasi
Elevasi muka air awal = 1,26 m
H bak sedimentasi = 4,5 m
Headloss sedimentasi = 2 x 10-6 m
Elevasi akhir = 1,26 m – (4,5 m + 2 x10-6m)
= 3,24 m
5. Filtrasi
Elevasi muka air awal = 3,24 m
H pipa filtrasi = 2 x 10-8 m
Elevasi akhir = 3,24 m – 2 x 10-8 m
= 3,24 m
6. Desinfeksi
Elevasi muka air awal = 3,24 m
H pipa Desinfeksi = 4 x 10-2 m
Elevasi akhir = 3,24 m – (4 x 10-2 m)
= 3,2 m
7. Reservoar
Elevasi muka air awal = 3,2 m
H reservoir = 1 x 10-3 m
