Flokulasi

B. Rencana Lokasi IPAM

3. Flokulasi

94

• Debit larutan

Q larutan = V larutan/ 24 = 4 L/jam = 0,004 m³

• Dimensi bak pembubuhan

Diasumsikan ak koagulan berbentuk persegi P:L = 1:1

Lebar = √𝑉𝑏𝑎𝑘 𝑘𝑜𝑎𝑔𝑢𝑙𝑎𝑠𝑖 1

= 1,6 m Panjang = 1 x Lebar = 1,6 m

Ketinggian letak dasar bak koagulan T = Hbak koagulan + Freeboard = 1,2 m

• Kapasitas bak koagulan

Kapasitas bak koagulan = Volume bak/ volume larutam = 0,0256 L/hari

95 Tabel 54. Kriteria Desain Flokulasi

Unit Kriteria Satua

n Sumber

G (gradien kecepatan) 60(menurun) -5

1/deti k

SNI 6674:2008 (Hidrolis)

Tahap flokulasi 6-10 buah

Pengendalian energi Bukaan pintu/ sekat

waktu tinggal (td) 30-45 menit

Kecepatan aliran max 0,9 m/deti

k Luas bilah/pedal dibandingkan luas

bak -

Kecepatan perputaran sumbu -

Kecepatan perputaran sumbu -

Sumber: SNI 6674:2008

• Inlet Flokulasi

Tabel 55. Data Perencanaan Inlet Flokulasi Data perencanaan

Debit (Q) 0,074 m3/detik

Panjang (L) 1 m

Koefisien Kekasaran ( C ) 150 (PVC)

Kecepatan aliran 0,9 m/detik

Sumber: Perhitungan, 2023

➢ Luas Pipa A = Q/v = 0,083 m²

➢ Diameter Pipa D = √^{4 𝑥 𝐴}

𝜋

= 0,325 m²

Jenis pipa yang digunakan PVC dengan diameter pipa 370 mm atau 14 inch

➢ Bilangan reynold Re = (VxD/4)/ v

= 8207 m² Memenuhi karena di bawah 10.000

➢ Cek perhitungan

Cek kecepatan = Q/ 0,25 x 𝜋 x D²

96 = 0,9 Memenuhi

➢ Headloss Inlet

Hf Inlet = ^{10,666 𝑥 𝑄1,85𝑥 𝐿}

𝐶^1,85 𝑥 𝐷^4,85

= 0,001928

• Bak Flokulasi

Tabel 56. Data Perencanaan Bak Flokulasi Data perencanaan

Debit (Q) 0,074

m3/det

ik Koefisien gesekan (f) 0,3 Jumlah bak

2 Kehilangan Tekanan (Hl) 0,5 men it Jumlah

kompartemen 3

ρ (kg/m3) 995,

97 kg/

m3

Temperature 25

derajat

n (koefisien kekasaran saluran dari beton)

0,01

3

viskositas kinematis (µ )

0,00081 81

kg/m.d

etik

Viskositas Dinasmis (v)

0,00000 089

m2/det

ik

Densitas 997,08

Percepatan

gravitas (g) 9,81

waktu detensi

total 45 menit

freeboard 0,5 m

Kompartemen 1

G 45 1/detik

Td 10 menit 600

deti

k

Kompartemen 2

G 35 1/detik

Td 15 menit 900

deti

k

Kompartemen 3

G 25 1/detik

Td 20 menit 1200

deti

k

Asumi P:L:T 3:2:1 m

Sumber: Perhitungan, 2023

➢ Debit Masing- Masing kompartemen Q masing masing kompartemen = Q/Bak

= 0,074 m³/detik

97

• Kompartemen 1

➢ Volume V = Q x td = 44,7 m³

➢ Dimensi Lebar = √^𝐴

2

= 5,79 m Panjang = 2 x Lebar = 11,58 m Tinggi = 3 m

➢ Jumlah Baffle

Jumlah Baffle = {(2xµxTd)/(ρx(1.44+f))[hxLxG/Q]²}^1/3 = 40 buah

➢ Jarak antar Baffle

Jarak antar baffle = P/Jumlah baffle = 0,29

➢ Headloss

Hf = (G1² x td x v)/g = 0,110 m

➢ Headloss Kompartemen

Hf kompartemen = Headloss + Hf inlet = 0,112 m

➢ Luas penampang saluran Luas basah (A) = L x H = 17,36 m

➢ Keliling basah P = L x 2H = 11,79 m

➢ Jari-jari basah R = A/P

98 = 1,47 m

➢ Sloof S = ∆H/P = 0,010

➢ Kecepatan aliran saluran VL = 1/n x R^2/3 x S^1/2

= 0,26 m/detik

➢ Kehilangan tekan pada saat aliran lurus HL = ((n x Vl x L^1/2)/ (R^2/3))²

= 0,001420 m

➢ Headloss Belokan

Hb = HL-HL (saat aliran lurus) = 0,111 m

➢ Kecepatan aliran belokan Vb = √(Hb x 2 x g)/ k = 2,69 m/detik

➢ Luas belokan Ab = Q/Vb = 0,028 m²

➢ Cek waktu detensi Cek Td = V/Q

= 600 detik Memenuhi

➢ Cek nilai G

Cek nilai G = √^{𝑔 𝑥 𝐻𝐿}

𝑣 𝑥 𝑡𝑑

= 45 Memenuhi

• Kompartemen 2

➢ Volume V = Q x td = 67,0 m³

➢ Dimensi

99 Lebar = √^𝐴

2

= 5,79 m Panjang = 2 x Lebar = 11,58 m Tinggi = 3 m

➢ Jumlah Baffle

Jumlah Baffle = {(2xµxTd)/(ρx(1.44+f))[hxLxG/Q]²}^1/3 = 38 buah

➢ Jarak antar Baffle

Jarak antar baffle = P/Jumlah baffle = 0,30

➢ Headloss

Hf = (G1² x td x v)/g = 0,100 m

➢ Headloss Kompartemen

Hf kompartemen = Headloss + Hf inlet = 0,102 m

➢ Luas penampang saluran Luas basah (A) = L x H = 17,36 m

➢ Keliling basah P = L x 2H = 11,79 m

➢ Jari-jari basah R = A/P = 1,47 m

➢ Sloof S = ∆H/P = 0,009

➢ Kecepatan aliran saluran

100 VL = 1/n x R^2/3 x S^1/2

= 0,24 m/detik

➢ Kehilangan tekan pada saat aliran lurus HL = ((n x Vl x L^1/2)/ (R^2/3))²

= 0,001173 m

➢ Headloss Belokan

Hb = HL-HL (saat aliran lurus) = 0,101 m

➢ Kecepatan aliran belokan Vb = √(Hb x 2 x g)/ k = 2,57 m/detik

➢ Luas belokan Ab = Q/Vb = 0,029 m²

➢ Cek waktu detensi Cek Td = V/Q

= 900 detik Memenuhi

➢ Cek nilai G

Cek nilai G = √^{𝑔 𝑥 𝐻𝐿}

𝑣 𝑥 𝑡𝑑

= 35 Memenuhi

• Kompartemen 3

➢ Volume V = Q x td = 89,3 m³

➢ Dimensi Lebar = √^𝐴

2

= 5,79 m Panjang = 2 x Lebar = 11,58 m

101 Tinggi = 3 m

➢ Jumlah Baffle

Jumlah Baffle = {(2xµxTd)/(ρx(1.44+f))[hxLxG/Q]²}^1/3 = 34 buah

➢ Jarak antar Baffle

Jarak antar baffle = P/Jumlah baffle = 0,34

➢ Headloss

Hf = (G1² x td x v)/g = 0,068 m

➢ Headloss Kompartemen

Hf kompartemen = Headloss + Hf inlet = 0,070 m

➢ Luas penampang saluran Luas basah (A) = L x H = 17,36 m

➢ Keliling basah P = L x 2H = 11,79 m

➢ Jari-jari basah R = A/P = 1,47 m

➢ Sloof S = ∆H/P = 0,006

➢ Kecepatan aliran saluran VL = 1/n x R^2/3 x S^1/2

= 0,17 m/detik

➢ Kehilangan tekan pada saat aliran lurus HL = ((n x Vl x L^1/2)/ (R^2/3))²

= 0,000553 m

102

➢ Headloss Belokan

Hb = HL-HL (saat aliran lurus) = 0,069 m

➢ Kecepatan aliran belokan Vb = √(Hb x 2 x g)/ k = 2,13 m/detik

➢ Luas belokan Ab = Q/Vb = 0,035 m²

➢ Cek waktu detensi Cek Td = V/Q

= 1200 detik Memenuhi

➢ Cek nilai G

Cek nilai G = √^{𝑔 𝑥 𝐻𝐿}

𝑣 𝑥 𝑡𝑑

= 25 Memenuhi

• Outlet Flokulasi

Tabel 57. Data Perencanaan Outlet Flokulasi Data perencanaan

Debit (Q) 0,074 m3/detik

Menggunakan Pipa

Panjang pipa 1 m

Koefisien Kekasaran ( C ) 150 (PVC)

Kecepatan aliran 0,6 m/detik

Sumber: Perhitungan, 2023

➢ Luas Pipa A = Q/v = 0,124 m²

➢ Diameter Pipa D = √^{4 𝑥 𝐴}

𝜋

= 0,398 m²

Jenis pipa yang digunakan PVC dengan diameter pipa 400 mm atau

103 16 inch

➢ Bilangan reynold Re = (VxD/4)/ v

= 6701 m² Memenuhi karena di bawah 10.000

➢ Cek perhitungan

Cek kecepatan = Q/ 0,25 x 𝜋 x D² = 0,6 Memenuhi

➢ Headloss Inlet

Hf Inlet = ^{10,666 𝑥 𝑄1,85𝑥 𝐿}

𝐶^1,85 𝑥 𝐷^4,85

= 0,00072 m

• Sluice Gate

Dimensi Sluice gate/ saluran air yang dikontrol oleh pintu air di kedua sisisnya

➢ Kecepatan yang direncanakan v = 0,3 m/detik

➢ Luas bukaan A = Q/V = 0,248 m

➢ Asumsi bukaan bentuk persegi Ab = √𝐴

= 0,5 m

➢ Luas bukaan sluice gate

Tinggi sluice gate 1 (h1) = 0,4 m

Luas bukaan sluice gate 1 (A1) = Ab x h1 = 0,20 m Tinggi sluice gate 2 (h2) = 0,35 m

Luas bukaan sluice gate 2 (A2) = Ab x h1 = 0,17 m Tinggi sluice gate 3 (h3) = 0,3 m

Luas bukaan sluice gate 3 (A3) = Ab x h1

104 = 0,15 m

➢ Kecepatan aliran sluice gate V kompartemen 1 = Q/A1

= 0,37 m/detik V kompartemen 2 = Q/A2

= 0,43 m/detik V kompartemen 3 = Q/A3

= 0,50 m/detik 4. Sedimentasi

Sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan partikel flok-flok yang telah terbentuk pada proses koagulasi dan flokulasi secara gravitasi. Kriteria desain yang perlu diperhatikan untuk unit sedimetasi adalah sebagai berikut (SNI 6774 Tahun 2008).

Tabel 58. Kriteris Desain Bak Sedimentasi

Unit Kriteria Satuan Sumber

beban permukaan 2.2 x 10^-4 - 7 x

10^-4 m/detik

SNI 6674:2008 (persegi/alir

an horizontal)

Bilangan reynold (Re) < 2000

Rasio panjang lebar 5:1

Bilangan Fraude (Fr) >10^-5 menit

Efisien penyisihan 90%

Kondisi performance bak (n) 1/3 good

performace

Kedalaman 3-6 m

Waktu tinggal 1,5-3 jam

Periode antar pengurasan

lumpur 12-24 jam

Beban pelimpah <11 m3 /m/jam

Kemiringan dasar bak (tanpa

scraper) 45 – 60 derajat

Periode antar pengurasan

lumpur 12 – 24 jam

Kemiringan tube/plate 30/60 derajat

Efisiensi penyisihan 90% Hendro,

2021 Kondisi performance bak (n) 1/3

Sumber: SNI 6674:2008 dan Hendro, 2021

105 Tabel 59. Kriteria Desain Zona Pengendap (Tube Settler) Bak Sedimentasi

Unit Nilai Satuan Sumber

Waktu detensi 5 - 20 menit

Hendro, 2021

P : L 4 : 1 - 6:1

Lebar tube settler (w) 0,05 m

Tinggi tube settler 0,5 m

Tebal tube settler 2,5 x 10^-3 m

Kemiringan tube settler 30 - 60 derajat

Jarak antar settler 10 cm

Viskositas kinematik pada 25 derajat celicus 0,9055 x 10^-6 m2/detik Sumber: Hendro, 2021

Tabel 60. Kriteria Desain Ruang Lumpur Bak Sedimentasi

Unit Nilai Satuan Sumber

Kandungan solid dalam lumpur 1,5

Hendro, 2021

Lama pengurasan 5 menit

Waktu pengurasan 1 kali/hari

Kecepatan pengurasan 0,5 m/detik

Q bak 0,0744 m3/detik

Q underdrain 0,0015 m3/detik

Sumber: Hendro, 2021

Tabel 61. Kriteria Desain Saluran Inlet Bak Sedimentasi

Unit Nilai Satuan Sumber

Q orifice terdekat dengan terjauh ≥ 90%

Kawamura, 2000 dalam Hendro,

2021

Diameter orifice 0,1 m

Kecepatan orifice 0,2 m/detik

Jumlah orifice 3 buah

Perbandingan muka air terdekat dengan terjauh 0,01 m

Kecepatan inlet bercabang 1 m/detik

Lebar flume 0,5 m

Debit yang diolah 0,0744 m3/detik

Lebar bak 4,35 m

Sumber: Kawamura, 2000 dalam Hendro, 2021

Tabel 62. Kriteria Desain Saluran Outlet Bak Sedimentasi

Unit Nilai Satuan Sumber

Jarak antar V notch 10 cm

Hendro, 2021

Lebar pelimpah 10 cm

Lebar saluran pengumpul 20 cm

Weir loading 7,13 - 15 m3/m/jam

10 m3/m/jam

106

Unit Nilai Satuan Sumber

0,003 m3/m/detik Kecepatan saluran pelimpah 0,5 m/detik Kecepatan saluran pengumpul 0,3 m/detik

Debit tiap bak 0,0744 m3/detik

Lebar bak 4,35 m

Tipe Pelimpah : V notch 90 derajat Sumber: Hendro, 2021

• Bak Sedimentasi

Tabel 63. Data Perencanaan Bak Sedimentasi Data perencanaan

Beban Permukaan 0,0006 m/detik to/td 3,5

Kedalaman 4 m

Waktu tinggal 2 Jam

Panjang/Lebar 5:1

Beban Pelimpah 10 m3/m/jam

Bilangan Reynold < 2000

Bilangan Froude > 10^-5 menit

Kemiringan Dasar bak 60 Derajat

Periode antar pengurasan lumpur 24 Jam

Kemiringan tube/plate 60 Derajat

Efisiensi penyisihan 90%

Kondisi performance bak (n) 1/3

Sumber: Perhitungan, 2023

➢ Surface Loading Rate SLR = Q/A

= 0,0006 m² Vo = (to/td) x (Q/A) = 0,0021 m/detik

➢ Debit dan Jumlah bak

Debit yang diolah = 0,074 m³/detik Jumlah bak = 1 unit

Debit tiap bak = Q/1

= 0,074 m³/detik

➢ Luas permukaan

Luas permukaan = Q/Vo

107 = 35,452 m²

➢ Dimensi Bak Kedalam = 4 m Asumsi P:L = 5:1 Lebar = √^𝐴

5

= 2,66 m Panjang = 5 x Lebar = 13,31 m

• Zona Pengendap (Tube Settler)

Tabel 64. Data Perencanaan Zona Pengendap (Tube Settler) Dimensi Zona Pengendapan (Tube Settler) Data Perencanaa

Debit tiap bak sedimentasi 0,0744 m3/detik

P : L 5:1

Lebar tube settler (w) 0,05 m

Tinggi tube settler 0,5 m

Tebal tube settler 0,0025 m

Kemiringan tube settler 60 derajat

Jarak antar settler 10 cm

Viskositas kinematik pada 25 derajat celicus 0,0000009055 m2/detik

Sin (60) 0,87

Tan (60) 1,73

Cos (60) 0,50

Sumber: Perhitungan, 2023

➢ Kecepatan Tube Settler

Va =

𝐻 𝑠𝑖𝑛𝛼+

𝑊𝑠𝑖𝑛 𝛼

⁄ 𝐶𝑂𝑆 𝛼

𝑊⁄𝑆𝐼𝑁 𝛼𝑋 𝑡𝑔 𝛼 Q/A = 0,004 m/detik

➢ Luas Tube Settler A = Q/Va

= 17,910 m²

➢ Dimensi tube settler Kedalaman 0,5 m Asumsi P:L = 5:1

108 Lebar = √^𝐴

5

= 1,89 m Panjang = 5 x Lebar = 9,46 m

➢ Lebar efektif tube settler w’ = w/sin a

= 0,058 m

➢ Jumlah tube settlet pada sisi panjang np = P/w’

= 164 buah

➢ Jumlah tube settlet pada sisi lebar Lp = L/w’

= 33 buah

➢ Jari-jari hidrolis

R = Luas basah/keliling basah = 0,0125

➢ Cek bilangan Re dan Fr Nre = (Va xR)/u

= 57 Memenuhi <2.000 NRf = Va /((g x R)^1/2)

= 0,012 Memenuhi > 10^-5

➢ Control Scoring

Va/Vo = 1,98 Memenuhi <18

➢ Cek backwash

Debit yang diolah = 0,074 m³/detik Luas tube = 17,91 m

Jumlah bak yang beroperasi = 1 unit Va = Q/ (Axn)

= 0,004 m/detik Memenuhi

➢ Cek terhadap Q/A

109 Q/A = Va/6,93

= 0,0006 m/detik Memenuhi Vo = (To/td) x (Q/A)

= 0,0021 m/detik

• Ruang Lumpur

➢ Volume Lumpur

Vlumpur = (%lumpur x td x qunderdrain) / 1000 = 0,193 m³

➢ Volume limas

Vlimas = (luas alas x t)/3 = 0,031 m³

➢ Debit lumpur

Qlumpur = Vlumpur/waktu = 0,0006 m³/detik

➢ Luas penampang pipa penguras A = Q/V

= 0,001 m²

➢ Diameter pipa penguras D pipa penguras = √^{4 𝑥 𝐴}

𝜋

= 0,0405 m = 40,482 mm D pipa di pasaran = 26 mm

Panjang Permukaan (P1) = 1/3 P bak = 4,6 m Lebar permukaan (L1) = 2,663 m Panjang sadar (P2) = 2,3 m Lebar dasar (L2) = 1,33 m Luas permukaan (A1) = P1 x L1 = 12,183 m Luas permukaan (A2) = P2 x L2

110 = 3,046 m

H rencana lumpur = 1 m

• Saluran Inlet

➢ Luas penampang pipa cabang Luas penampang pipa cabang = Q/v = 0,074 m²

➢ Diameter pipa Inlet cabang D Inlet = √^{4 𝑥 𝐴}

𝜋 = 0,308 m = 308 mm

D pipa pasaran = 350 mm atau 14 Inch

➢ Kecepatan Inlet bercabang V = Q / (1/4 x 𝜋 x D²) = 0,8 m/detik

➢ Kecepatan Inlet utama dengan D Inlet utama 350 mm/ 14 inch V = Q / (1/4 x 𝜋 x D²)

= 0,8 m/detik

➢ Debit tiap orifice

Q orf = Q tiap bak/ n oriface = 0,025 m³/detik

➢ Luas orifice

A orf = Q orf/ v orf = 0,032 m³/detik

➢ Jarak antara orifice

L orf = (L bak - (n orf x d orf)) / n orf = 1 m

➢ Jarak orifice dengan dinding

Jarak orifice dengan dinding = 1/2 x L orf = 0,68 m

➢ Diameter Flume

111 Luas flume = Q/v

= 0,074 m² Tinggi flume = A/ lebar flume = 0,149 m²

➢ Perhitungan Headloss

Debit tiap oriface = 0,025 m³/detik Luas orifice = 0,032 m²

Headloss orifice 1 yang terdekat dari pipa inlet cabang (HL1) = Ql²/(0.72 A² x g)

= 0,085 m

Debit orifice ketiga (Q2) = (Q1 * 90%) / (100%) = 0,0223 m³/detik Pengecekan jika salah satu bak dikuras Q tiap orf = Q tiap bak / n orifice = 0,0083 m³/detik Luas orf = 0,032 m³/detik

Penurunan Headloss dalam flume dari tengah ke tepi (HL) =HL1-HL3 = 0,016 m

• Saluran Outlet

➢ Panjang pelimpah total

P total = Q bal/ (weir loading) = 26,802 m

➢ w’

w’ = Lebar bak - lebar saluran pengumpul = 4 m

➢ Jumlah saluran pelimpah

Jumlah saluran pelimpah = P total / (2 x w') = 3 buah

➢ Dimensi

Panjang 1 saluran pelimpah (P1) = P total/ n = 8,304 m

112 Luas salura pelimpaj (A) = Q / V saluran pelimpah

= 0,149 m²

Tinggi saluran pelimpah (T) = A / L pelimpah = 0,015 m

➢ Jarak antar salurn pelimpah

Jarak antar saluran pelimpah = (P total - (2 x lebar saluran pelimpah))/(n saluran pelimpah + 1)

= 6,3 m

➢ Perhitungan V Notch

Jumlah V notch (n) = (w'/jarak antar v-notch) x jumlah pelimpah = 134 buah

Q tiap V notch (Q) = Q tiap bak / jumlah v notch = 0,0006 m³/detik

Tinggi air pada V Notch (h) = (Q / 1.417) ^(2/5) = 0,0434 m Tinggi V Notch (H) = H + (15% x H) = 0,0499 m

➢ Perhitungan saluran pengumpul

Tinggi saluran pengumpul = Q / (l x v) = 1,24 m

Cek kecepatan untuk debit tiap bak (V) = Q/A

= 0,3 m/detik Memenuhi Panjang saluran pengumpul (P) = (n x lebar saluran pelimpah)+((1/n)

x jarak antar pelimpah) = 2,27 m

➢ Dimensi ruang pengumpul Asumsi Td = 120 detik

Tinggi ruang pengumpul (h) = 1 m

Keepatan aliran ruang pengumpul (v) = 1 m/detik

Panjang ruang pengumpul (P) = 2 x lebar bak sedimentasi

113 = 8,70 m

Volume bak (v) = Q x Td = 8,934 m³

Lebar ruang pengumpul = Volume / (P x H) = 1,026 m

Dimensi pipa keluar (D) = √^{4 𝑥 𝑄}

𝜋 𝑥 𝑣

= 0,308 m = 308 mm Diameter pipa di pasaran = 350 mm 5. Filtrasi

Penyaringan bertujuan untuk menghilangkan kekeruhan dan warna juga menyaring sebagian bakteri yang masih terdapat pada air baku. Fungsi dari bak filtrasi ini adalah menyaring flok-flok yang belum terendapkan pada bak sedimentasi sehingga air yang dihasilkan sudah hampir memenuhi syarat sebagai air minum. Filter yang digunakan adalah tipe rapid sand filter dengan pertimbangan rapid sand filter tidak memerlukan lahan yang luas namun membutuhkan backwash dalam pengoperasiannya.

Tabel 65. Kriteria Desain Bak Filtrasi

Unit Kriteria Satuan Sumber

Jumlah bak saringan N = 12 Q 0,5 *)

SNI 6674:2008 (Saringan pasir

cepat)

Kecepatan penyaringan 6 – 11 m/jam

Pencucian:

• Sistem pencucian

• Kecepatan

• lama pencucian

• periode antara dua pencucian

• ekspansi

Tanpa/dengan blower & atau surface wash

36 – 50 10 – 15 18 – 24 30 – 50

m/jam menit jam

%

114

Unit Kriteria Satuan Sumber

Media pasir:

• tebal

• singel media

• media ganda

• Ukuran efektif,ES

• Koefisien keseragaman ,UC

• Berat jenis

• Porositas

• Kadar SiO2

300 – 700 600 – 700 300 -600 0,3 – 0,7 1,2 – 1,4 2,5 – 2,65

0,4

> 95 %

mm

mm kg/dm3

Media antransit:

• tebal

• ES

• UC

• berat jenis

• porositas

400 – 500 1,2 – 1,8

1,5 1,35

0,5

mm mm kg/dm3 Filter botom/dasar saringan

1)Lapisan penyangga dari atas ke bawah

• Kedalaman /Ukuran butir

• Kedalaman /Ukuran butir

• Kedalaman /Ukuran butir

• Kedalaman /Ukuran butir

80 – 100/2 – 5 80 – 100/5 – 10 80 – 100/10 – 15 80 – 150/15 – 30

mm mm mm mm

2)Filter Nozel

• Lebar Slot nozel

• Prosentase luas slot nozel terhadap luas filter

< 0,5

>4%

mm

% mm kg/dm³ Sumber: SNI 6674:2008

• Unit Filtrasi

Tabel 66. Data perencanaan Unit Filtrasi Data perencanaan

Debit (Q) 0,0744 m3/detik

Kecepatan Filtrasi 11 m/jam

0,003 06

m/det ik Panjang:Lebar bak

2:1

115 Data perencanaan

Media Filter dengan media pasir silika :

Tebal Media

0,7 m

Porositas (ɛ)

0,4

Faktor bentuk (Ψ) 0,75

Specific Grafity (Sg) 2,65 kg/m3

Distribusi media silika

Diameter (cm)

Fraksi Berat (X)

Priambodo, 2016

0,069 30%

0,098 50%

0,000

69 m

0,13 20%

Media Penyangga

Tebal Media 0,4 m

Porositas (ɛ) 0,5

Faktor bentuk (Ψ) 0,8

Specific Grafity (Sg) 2,65 kg/m3

Distribusi media penyangga

Diameter (cm)

Fraksi Berat

(X) Priambodo, 2016

0,4 100%

0,001

3 m

viskositas kinematis (v) 0,000000893 kg/m.s

Kecepatan aliran pipa 1 m/s

panjang pipa 1 m

Koefisien Pipa (C) 120 Galvanis

Sumber: Perhitungan, 2023

➢ Jumlah bak filter N = 12 x Q^0,5 = 3 unit

➢ Debit tiap filter

Q tiap filter = Q total/jumlah bak = 0,023 m³/detik

➢ Ukuran setiap unit

Direncanakan perbandingan panjang dan lebar = 2:1

116 Luas total bak (A) = Q/A

= 24,37 m²

Luas per bak (A tiap bak) = A total/ jumlah bak = 7,44 m²

Lebar = √^𝐴

2

= 1,93 m Panjang = 2 x lebar = 3,86 m

➢ Debit tiap bak bila 1 bak di cuci Q tiap filter = Q/jumlah bak = 0,0227 m³/detik

➢ Kecepatan filtrasi V filtersi = Qb/ A

= 0,0031 m/detik = 11 m/jam

• Kebutuhan Backwash

Tabel 67. Data perencanaan Kebutuha Backwash Data perencanaan

Kecepatan backwash 7 m/jam 0,00194 m/detik Priambodo, 2016

Dimensi bak P:L 3,86 : 1,93 Perhitungan, 2023

Periode pencucian 1 hari sekali

Priambodo, 2016

Td backwash 5 menit 300 detik

Sumber: Perhitungan, 2023

➢ Debit backwash Qb = Vb x A

= 0,0145 m³/detik

➢ Volume backwash Vol b = Qb x td

= 4,3409 m³/detik

➢ Volume total 3 bak Vol 3 bak = Vol x 3 unit

117 = 13,022 m³

➢ Produksi air dalam 1 hari

Produksi air dalam 1 hari = Q total x 86400 detik = 6432,4 m³

➢ Presentase air backwash

Presentase air backwash = (Vol 3 bak/Produksi air dalam 1 hari) x 100%

= 0,20 %

➢ Kecepatan backwash V backwash = 7 m/jam = 0,002 m/detik

➢ Lama pencucian

Lama pencucian = 5 menit = 300 detik

➢ Periode pencucian

Periode pencucian = 24 jam

➢ Cek kecepatan backwash

Cek kecepatan backwash = Q/A

= 0,010 m/detik

• Headloss Media

➢ Media penyaring

Nre = 1/(1- f) x vf x d / v = 3,9

Cd = 24/Nre = 6,1

Headloss = 180 x (v/g) x (1-f)²/f² x (vf/d²) x Ls = 0,17 m

➢ Media peyangga

Nre = 1/(1- f) x vf x d / v = 8,9

Cd = 24/Nre

118 = 2,7

Headloss = 180 x (v/g) x (1-f)²/f² x (vf/d²) x Ls = 0,012 m

➢ Headloss Media

Headloss media = Hl penyaring + Hl peyangga = 0,177 m

• Ekspansi Media Filtrasi Media Penyaring

➢ Vs media penyaring Vs = √4g(sg − 1)d/3CD = 0,049 m/detik

➢ Vb

Vb = Vs x f^4,5

= 0,0003 m/detik

➢ Porositas ekspansi Fe = (vb/vs)^0,22 = 0,32 m/detik

➢ Tinggi ekspansi

Tinggi ekspansi = (1-fe) x Ls x (X/(1-fe) = 0,2 m

= 21 % Terjadi ekspansi Media Penyangga

➢ Vs media penyangga Vs = √(4g(sg-1)d/3CD) = 0,102 m/detik

➢ Vb

Vb = Vs x f4,5 = 0,0006 m/detik

➢ Porositas ekspansi Fe = (vb/vs)0,22 = 0,32 m/detik

119

➢ Tinggi ekspansi

Tinggi ekspansi = (1-fe) x Ls x (X/(1-fe) = 0,1 m

= 8 % Tida terjadi ekspansi

➢ Total Ekespaksi

Total ekspansi = ekspansi penyaring + ekspansi peyangga = 0,29 m

% ekspansi = (Ttotal-Tmedia/T media)x 100%

= 129 %

• Sistem Underdrain Manifold

➢ Luas bukaa total manifold A tm = 3 x Ao

= 0,003768 m²

➢ Diameter pipa manifold

D M = √((4 𝑥 𝐴 𝑇𝑀)/3,14)^1/2 = 0,069 m

= 69 mm

Maka digunakan pipa HDPE diameter 2 1/2 inch atau 75 mm

➢ Panjang pipa manifold

Panjang pipa manifold = Panjang bak filtrasi = 12 m

➢ Headloss manifold HL = (K x (v²/2g) = 0,114678899 Pipa Lateral

➢ Diameter pipa lateral

D L = √((4 𝑥 𝐴 𝑇𝐿)/3,14)^1/2 = 0,04 m

= 40 mm

Maka digunakan pipa HDPE diameter 1 1/4 inch atau 40 mm

120

➢ Luas penampang pipa lateral

Luas penampang pipa lateral = 1 /4 x π x D² = 0,001256 m²

➢ Kecepatan pipa lateral

Kecepatan pipa lateral = 1,5 m/detik

➢ Debit pipa lateral Q pipa lateral = V x A

= 0,001884 m²/ detik

➢ Headloss pipa lateral HL = (K x (v²/2g) = 0,114678899

➢ Panjang pipa lateral PL = Lebar bak - D M = 0,93 m

= 6 buah

➢ Jumlah pipa lateral total n TL = 2 x nL

= 3 buah

➢ Luas bukaan total lateral A TL = 4 x Ao

= 0,001256 m² Oriface

➢ Luas oriface

A orifice = (1/4) x 3,14 x D² = 0,000314 m²

➢ Luas bukaan total oriface A tot = 0,25% x A filter = 0,019 m²

➢ Jumlah lubang oriface n = A to/A orifice = 59 lubang

121

➢ Jarak tiap oriface

Jarak tiap oriface = 0,15 m

➢ Luas jumlah oriface tiap filter

luas jumlah orifaace tiap filter = luasan per unit filter

➢ Kecepatan oriface

Kecepatan oriface = 1,5 m/detik

➢ Headloss oriface HL = (K x (v²/2g) = 0,114678899

➢ Jumlah oriface tiap lateral no/L = n/n TL

= 3

➢ Jarak antara titik tengah oriface

Jarak antar titik tengah orifice = PL/(nO/L) = 0,32 m

➢ Jarak oriface ke dinding dan pia manifold

Jarak orifice ke dinding dan ke pipa manifold = 0,5 x jarak titik tengah

= 0,16 m

• Pipa Backwash

➢ Luas Penampang Pipa A = Q/v

= 0,014 m²

➢ Diameter Pipa D = √^{4 𝑥 𝐴}

𝜋

= 0,136 m²

Berdasarkan perhitungan di atas pipa diameter pasaran yang digunakan adalah pipa berdiameter 165 mm atau 6 inci

➢ Cek perhitungan

Cek kecepatan = Q/ 0,25 x 𝜋 x D²

122 = 1 m/detik Memenuhi

➢ Headloss

Hf Inlet = ^{10,666 𝑥 𝑄1,85𝑥 𝐿}

𝐶^1,85 𝑥 𝐷^4,85

= 0,078 m

• Pipa Outlet

➢ Luas Penampang Pipa A = Q/v

= 0,074 m²

➢ Diameter Pipa D = √^{4 𝑥 𝐴}

𝜋

= 0,308 m²

Berdasarkan perhitungan di atas pipa diameter pasaran yang digunakan adalah pipa berdiameter 350 mm atau 14 inci

➢ Cek perhitungan

Cek kecepatan = Q/ 0,25 x 𝜋 x D² = 1 m/detik Memenuhi

➢ Headloss

Hf Inlet = ^{10,666 𝑥 𝑄1,85𝑥 𝐿}

𝐶^1,85 𝑥 𝐷^4,85

= 0,002 m

• Pompa backwash

Tabel 68. Data Perencanaan Bak Filtrasi Data perencanaan

Jenis pompa Sentrifugal

Priambodo, 2016

Efisiensi pompa 0,7

Efisiensi transmisi 0,85

Head pompa 5 m

Faktor cadangan 0,15

Massa jenis air 997,07 kg/m^3 Sumber: Priambodo, 2016

➢ Daya Hidrolik Pompa

HHP = Q x massa jenis air x HP/75

123 = 4,949 Hp

➢ Daya Poros Pompa

BHP = HHP/ efisiensi pompa = 7,070 Hp

➢ Daya Penggerak

Nd = BHP (1+Faktor cadangan )/ efisiensi transmisi = 9,565 Hp

Atau

1 Hp = 745,7 watt Nd = 7132 watt = 7,132 Kwh 6. Disinfeksi

Desinfeksi merupakan salah satu proses dalam pengolahan air minum yang berfungsi untuk membunuh organisme patogen yang masih terdapat dalam air olahan. Yang terjadi dalam proses ini adalah dengan membubuhkan bahan kimia yang mempunyai kemampuan membasmi bakteri patogen seperti klor. Dalam perencanaan ini digunakan bahan kimia klor sebagai desinfektan. Proses klorinasi dilakukan dengan cara injeksi gas pada inlet reservoir.

Tabel 69. Kriteria Desain Bak Disinfeksi

Unit Kriteria Satuan Sumber

Kadar Kaporit/kalsium hipoklorida 70%

Marlis, 2017

Frekuensi pembubuhan 2 kali sehari

Kebutuhan klorin 0,36 kg

Diameter bak 1,59 m

Tinggi bak 1 m

Freeboard 0,5 m

Diameter pipa pelarut 25 mm

Diameter pipa outlet 25 mm

Diameter pipa penguras 0,5-13 cm

Cl sisa 0,2-1,5 mg/l

Waktu Kontak 10 -15 menit

Kecepatan 0,3-6 m/s

Sumber: Marlis, 2017

124

• Bak Pelarut

Tabel 70. Data Perencanaan Bak Pelarut Data perencanaan

Debit (Q) 0,074 m3/detik 74,44916 l/detik

Diameter pipa pelarut 50 mm 0,05 m

DPC 1,5 mg/l

Kadar Kaporit 0,7

Cl sisa 0,3 mg/l

Waktu kontak 10 menit 600 s

Td 2 kali sehari 43200 s

Volume air pelarut 1 m3

Daiemter pipa penguras 5 cm 0,05 m

Kecepatan aliran 1 m/s

Sumber: Perhitungan, 2023

➢ Volume yang akan diolah V = Q x Td

= 45 m³ = 44669 L

➢ Klorin yang dtambahkan

DPC = klorin yang ditambahkan - klorin sisa = 1,2 mg

➢ Dosis klorin

Dosis klorin = dosis optimum + sisa klor = 3859444,233 mg

= 3859,4 gram

➢ Dosis klorin yang dilarutkan ke dalam 2000L air

Dosis klorin yang dilarutkan ke dalam 2000L air = Dosisklorin/200L = 1929,72211 mg/L = 1,92972211 gram

➢ Debit injeksi untuk 1 tangki pelarut

Debit injeksi untuk 1 tangki pelarut = 2000L/43200 s = 0,046 L/s = 0,000046 m³/s

➢ Luas penampang

125 Luas penampang = Q/v

= 0,000046 m²

➢ Diameter pipa D = 1/4 x 𝜋 x d²

= 0,000059

= 0,007679595 m

Diameter pipa di pasaran = 15 mm

➢ Kecepatan pada pipa injeksi V = Q/A

= 0,000000008

➢ Lama pergantian tabung

Lama pergantian tabung = Kapasitas tabung/ DPC = 63 hari

➢ Kebutuhan kaporit dalam larutan

Kebutuhan kaporit dalam larutan = (100%/60%) x kebutuhan klorin = 0,6

➢ Volume kaporit

Volume kaporit = Kebutuhan kaporit dalam larutan/ konsentrasi larutan

= 12 l/hari

➢ Volume larutan

Volume larutan = (100/konsentrasi larutan) x volume kaporit = 24000 L/hari

➢ Debit pembubuhan

Q pembubuhan = Volume larutan/ 24 = 1000 L/jam

= 0,28 L/detik

• Dimensi Bak

➢ Volume Vol = Q x Td = 45 m³

126

➢ Dimensi

Asumsi P:L = 2:1 Asumsi kedalam = 2 m Freeboard = 0,5 m Kedalam total = 2,5 m Luas = √^𝐴

2

= 3,34 m Panjang = 2 x Lebar = 6,68 m

• Dimensi pipa Panjang = 0,5 m

Koefisien kekasaran pipa galvis = 120 Debit = 0,074 m³/detik

Kecepatan aliran = 0,6 m/detik

➢ Luas pipa A = Q/v = 0,124 m³

➢ Diameter pipa D = 1/4 x π x d² = 0,224 m

➢ Cek Kecepatan V cek = ^𝑄

1 4⁄ 𝑥 3,14 𝑥 𝐷²

= 2 m/detik

➢ Headloss

Hl = ^{10,666 𝑥 𝑄1,85𝑥 𝐿}

𝐶^1,85 𝑥 𝐷^4,85

= 0,000000032

• Pompa dosing

Tabel 71. Data perencanaan Pompa dosing Data perencanaan

Panjang 27,5 cm sentrifugal dengan tipe variable speed

127 Data perencanaan

Lebar 10 cm

Tinggi 20 cm

Head Max Pompa 15 m

Debit Max Pompa 0,0436 m3/det

Efisiensi Pompa 0,7

Efisiensi Transmisi 0,85

Faktor Cadangan (a) 0,15

Massa Jenis Air (Y) 997,07 kg/m3

Sumber: Perhitugan, 2023

➢ Daya Hidrolik Pompa

HHP = Q x massa jenis air x HP/75 = 8,6944504 Hp

➢ Daya Poros Pompa

BHP = HHP/ efisiensi pompa = 12,420 Hp

➢ Daya Penggerak

Nd = BHP (1+Faktor cadangan )/ efisiensi transmisi = 16,80439993 Hp

= 12,57024022 Kwh 7. Reservoir

Reservoir berfungsi sebagai penampung air hasil olahan karena debit air olahan yang linier sedangkan debit kebutuhan air yang fluktuasi, dimensi reservoir disesuaikan dengan kebutuhan air warga dan juga debit air yang diolah.

Tabel 72. Kriteria Desain Reservoir

Unit Kriteria Satuan Sumber

Jumlah unit atau kompartemen >2

Paradiangan, 2018

Kedalaman 3-6 m

Tinggi jagaan >30 cm

Tinggi air minum 15 cm

Waktu tinggal >1 jam

Sumber: Pandiagan, 2018

128

• Dimensi Reservoir

Tabel 73. Data Perencanaan Reservoir Data perencanaan

Debit (Q) 0,0744 m3/detik 268,0169606 m3/jam

Aktivitas warga (Twarga) 17 jam

Waktu produksi (T Ipa) 24 jam

Kedalaman reservoir 6 meter

Lebar reservoir 8 m

Jarak antar baffle 2 m

Waktu tinggal 1 jam

Jumlah unit 2 unit

Sumber: Perhitungan, 2023

➢ Volume total reservoir

Volume total reservoir = ( T IPAM-T Warga) x Q = 1876 m³

➢ Panjang Reservoir

Panjang reservoir = Volume/h x L = 39 m

➢ Volume tiap reservoir

Volume tiap reservoir = Volume total/ 2 = 938 m³

➢ Dimensi reservoir Panjang = 39 m Lebar = 8 m Kedalaman = 6 m

➢ Cek Volume

Ce Volume = P x L x h

= 1876 m³ Memenuhi

➢ Dimensi tiap Unit Panjang = 19,5 m Lebar = 4 m Kedalaman = 3 m

129

• Dimensi pipa distribusi Panjang = 0,5 m

Koefisien kekasaran pipa galvis = 120 Debit = 0,074 m³/detik

Kecepatan aliran = 1,2 m/detik

➢ Luas pipa A = Q/v

= 0,062040963 m³

➢ Diameter pipa D = 1/4 x π x d² = 0,159 m

➢ Cek Kecepatan V cek = ^𝑄

1 4⁄ 𝑥 3,14 𝑥 𝐷²

= 3,768 m/detik

➢ Headloss

Hl = ^{10,666 𝑥 𝑄1,85𝑥 𝐿}

𝐶^1,85 𝑥 𝐷^4,85

= 0,000000032

➢ Headloss Minor

Hf Minor = (K x (v²/2g) = 0,0220183 m

• Perhitungan Pompa

Tabel 74. Data Perencanaan Pompa Data perencanaan

Panjang 5 m sentrifugal dengan tipe variable speed

Lebar 2,4 m

Tinggi 9,65 m

Head pompa 30 m

Debit pompa 0,0744 m^3/s

Efisiensi pompa 0,7

Efisiensi transmisi 0,85

Faktor cadangan 0,15

Sumber: Perhitungan, 2023

130

➢ Daya Hidrolik Pompa

HHP = Q x massa jenis air x HP/75 = 29,69240788 Hp

➢ Daya Poros Pompa

BHP = HHP/ efisiensi pompa = 42,41772554 Hp

➢ Daya Penggerak

Nd = BHP (1+Faktor cadangan )/ efisiensi transmisi = 57,3886875 Hp

= 42,92861337 Kwh 8. Sludge Drying Bed

Sludge drying bed (SDB) dipilih sebagai unit pengolahan lumpur. SDB dipilih karena kemudahan dalam operasionalnya dan murah dalam pemeliharaanya. Proses pengolahan lumpur ini menggunakan proses filtrasi menggunakan media pasir kan kerikil dengan aliran downflow dan evaporasi yang mengunakan sinar matahari.

Tabel 75. Kriteria Desain Sludge drying bed (SDB)

Unit Kriteria Satuan Sumber

jumlah bak 3-4 bak

SNI 7510:2011 BUKU A IPLT

waktu pengeringan 10-5 hari

ketebalan lapisan pasir 300 mm

tebal lapisan lumpur 300-450 mm

ketebalan total kerikil 355 mm

Sumber: SNI 7510:2011

• Perhitungan

Tabel 76. Data Perencanaan Sludge drying bed (SDB) Data perencanaan

Debit Lumpur(Q) 0,0006 m3/detik 2,31566654 m3/jam

waktu pengeringan 10 hari

waktu pengisian 1 hari 86400 detik

kadar air akhir 60%

kadar air awal 97%

perbandingan P:L 1:1

tebal lapisan pasir 0,2 m

131

tebal kerikil 0,2 m

tebal lumpur 0,3 m

waktu pengisian 3 hari

Freeboard 0,5 m

Sumber: Perhitungan, 2023

➢ Volume lumpur

V bak lumpur = Q x lama pengisian

= 55,58 m³

= 13,894

➢ Volume lumpur akhir

Vcake = V – (V x (kadar air – kadar air akhir)) = 8,75 m³

➢ Luas bak

Abak = Vcake/(Tebal lumpur)

= 29,18 m²

➢ Dimensi Luas = √^𝐴

3

= 3,12 m Panjang = 1 x Lebar = 3,12 m

H awal lumpur = Vlumpur/ luas bak = 2,80 m

➢ Jumlah bak

n = (waktu pengeringan)/(lama pengisian) + 1

= 4 bak

• Dimensi Pipa

➢ Luas permukaan pipa A = Q/v

= 0,002 m²

➢ Diameter pipa

132 D = √^{4 𝑥 𝐴}

𝜋

= 0,052 m = 52 mm

Adapun jenis pipa yang digunakan adalah pipa PVC 32 mm atau 1 inch

➢ Cek Kecepatan V cek = ^𝑄

1 4⁄ 𝑥 3,14 𝑥 𝐷²

= 0,3 m/detik Memenuhi

133

BAB V