G. Hidrolika Saluran Terbuka dan Tertutup
I. Instalasi Pengolahan Air Bersih
Proses penyediaan air bersih memerlukan beberapa pengetahuan yang dijadikan dasar air tersebut layak dikonsumsi atau tidak. Dalam hal ini berkaitan erat dengan proses pengolahan atau proses penjernihan air bersih.
Proses penjernihan air merupakan suatu proses yang mempengaruhi perubahan fisik, kimia, dan biologi air baku sehingga air tersebut dapat memenuhi syarat untuk digunakan sebagai air minum atau air layak konsumsi (Lestari, 2021).
Menurut Finistyanto (2021) unit pengolahan yang biasa digunakan dalam proses pengolahan air bersih adalah sebagai berikut:
1. Intake (Sumur Pengumpul)
Berdasarkan Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Nomor 18/PRT/M/2007 tentang Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum, intake adalah bangunan penangkap air atau tempat air masuk sungai, danau, situ, atau sumber air lainnya.
Kapasitas bangunan intake yang digunakan harus disesuaikan dengan
26 kebutuhan air harian maksimum. Untuk persyaratan lokasi Intake harus memperhatikan beberapa faktor di bawah ini;
a. Penempatan bangunan penyadap (intake) harus aman terhadap polusi yang disebabkan pengaruh luar (pencemaran oleh manusia dan makhluk hidup lain);
b. Penempatan bangunan pengambilan pada lokasi yang memudahkan dalam pelaksanaan dan aman terhadap daya dukung alam (terhadap longsor dan lain-lain);
c. Konstruksi bangunan pengambilan harus aman terhadap banjir air sungai, terhadap gaya guling, gaya geser, rembesan, gempa dan gaya angkat air (up-lift);
d. Penempatan bangunan pengambilan diusahakan dapat menggunakan sistem gravitasi dalam pengoperasiannya;
e. Dimensi bangunan pengambilan harus mempertimbangkan kebutuhan maksimum harian;
f. Dimensi inlet dan outlet dan letaknya harus memperhitungkan fluktuasi ketinggian muka air;
g. Pemilihan lokasi bangunan pengambilan harus memperhatikan karakteristik sumber air baku;
h. Konstruksi bangunan pengambilan direncanakan dengan umur pakai (lifetime) minimal 25 tahun;
i. Bahan/material konstruksi yang digunakan diusahakan menggunakan material lokal atau disesuaikan dengan kondisi daerah sekitar (Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Nomor 18/PRT/M/2007, 2007).
Tabel 6. Kriteria Desain Intake
Keterangan Unit Kawamura Metealf Qasim
Kecepatan m/s < 0,6 0,3 – 0,6 0,3 – 0,6
Kemiringan Bar Screen
° 60 30 - 45 45 - 60
Tebal Bar Screen
cm 1,25 - 2 5 - 15
Jarak Antar cm 5 – 7,5 2,5 - 5 0,4 – 0,8
27
Keterangan Unit Kawamura Metealf Qasim
Bar Screen
H:L 2,5 – 7,5
Headloss cm 15 15
Sumber : Kawamura , 1991; Metcalf, 1991; Qasim, 1985
Sedangkan menurut Kawamura (2000) dalam Finistyanto (2021), bangunan intake memiliki tipe yang bermacam-macam, antara lain:
a. Bangunan Penyadap Langsung (Direct Intake)
Digunakan untuk sumber air yang dalam seperti sungai atau danau dengan kedalaman yang cukup tinggi. Intake jenis ini memungkinkan terjadinya erosi pada dinding dan pengendapan di bagian dasarnya.
Gambar 1. Direct Intake Sumber : (Kawamura, 2000)
b. Bangunan Penyadap Tidak Langsung (Indirect Intake) 1. River Intake
Menggunakan pipa penyadap dalam bentuk sumur pengumpul.
Intake ini lebih ekonomis untuk air sungai yang mempunyai perbedaan level muka air pada musim hujan dan musim kemarau yang cukup tinggi.
28 Gambar 2. River Intake
Sumber : (Kawamura, 2000) 2. Canal Intake
Digunakan untuk air yang berasal dari kanal. Dinding chamber sebagian terbuka ke arah kanal dan dilengkapi dengan pipa pengolahan selanjutnya.
Gambar 3. Canal Intake Sumber : (Kawamura, 2000) 3. Reservoir Intake
Digunakan untuk air yang berasal dari dam (bendungan) dan dengan mudah menggunakan menara intake. Menara intake dengan dam dibuat terpisah dan diletakkan di bagian hulu. Untuk mengatasi fluktuasi level muka air, maka inlet dengan beberapa
29 level diletakkan pada menara.
Rumus perhitungan intake
Rumus – rumus yang dipergunakan dalam perhitungan intake dapat dilakukan dengan rumusan sebagai berikut:
a. Debit tiap Intake Q= Q kapasitas produksi
∑ pipa (Pers.29)
Keterangan : Q = Debit (m3/s)
∑ pipa = Jumlah Pipa Intake
b. Mencari Luas Penampang Pipa Inlet A= Q P𝑖𝑝𝑎 𝐼𝑛𝑡𝑎𝑘𝑒
v (Pers.30)
Keterangan :
A = Luas Penampang (m2) Q = Debit (m3/s)
v = Kecepatan (m/s)
c. Mencari Diameter Pipa Inlet A= [4×𝐴
π ]0,5 (Pers.31)
Keterangan :
D = Diameter Pipa (m) A = Luas Penampang (m2) d. Rumus Umum Kecepatan (v)
v= Q
A (Pers.32)
Keterangan : v = Kecepatan m/s) Q = Debit (m3/s)
30 A = Luas Penampang (m2)
e. Head Losses Mayor Sepanjang Pipa Hf= 10,67 × 𝑄
1,85
𝐶1,85 × 𝐷4,78 × L (Pers.33)
Keterangan :
Hf = Headlosses Mayor (m) Q = Debit (m3/s)
L = Panjang Pipa (m)
C = Koefisien Kekasaran Pipa D = Diameter Pipa (m)
Tabel 7. Koefisien Kekasaran Pipa
Jenis Pipa Nilai Kekasaran Pipa (C)
Extremely smooth and straight pipes 140
New steel or Cast iron 130
Wood; Concrete 120
New riveted; Vitrified 110
Old cast iron 100
Very old and corroded cast iron 80
Sumber : (Evett et al,, 1987) f. Head Losses Minor (Hm)
Hm = K × 𝑉
2
2𝑔 (Pers.34)
Keterangan :
Hm = Minor Losses (m)
k = Koefisien kehilangan energi v = Kecepatan (m/s)
g = Percepatan gravitasi (m2/s)
Tabel 8. Nilai K untuk Kehilangan Energi
Valve, Fitings, and Special K Value Entrance, suction bell (32 in) 81 cm 0,004
90o elbow (24 in) 61 cm 0,3
Gate valve ( 24 in) 61 cm 0,19
Reducer (14 in) 35,5 cm 0,25
Check valve (20 in) 51 cm 2,5
31 Valve, Fitings, and Special K Value
90o elbow (20 in) 51 cm 0,3
Gate valve (20 in) 51 cm 0,19
Tee (20 in x 20 in) 50 cm x 50 cm 1,8
Sumber : (Motley et al, 2000) g. Mencari Slope Pipa
S HWL = Hf
𝑙 (Pers.35) Keterangan :
S = Slope Pipa (m/m) L = Panjang Pipa (m) Hf = Head Losses (m)
h. Jumlah Kisi pada Bar Screen (n)
𝐷 = 𝑛 × 𝑑 × (𝑛 + 1) × 𝑟 (Pers.36) Keterangan :
n = Jumlah Kisi
d = Lebar Batang Kisi (m) r = Jarak Antar Kisi (m) D = Lebar Screen (m) i. Mencari Velocity Head (hv)
hv= 𝑣𝑐
2
2𝑔 (Pers.37) Keterangan :
hv = Velocity Head (m) V = Kecepatan (m/s)
g = Percepatan Gravitasi (m2/s) j. Headloss melalui screen (Hfscreen)
𝐻ƒ𝑠𝑐𝑟𝑒𝑒𝑛 = 𝛽 ×( W
b) 4/3× 𝐻𝑣 × 𝑠i𝑛 𝛼 (Pers.38) Keterangan :
β = Koefisien minor losses (m) w = Lebara bar (cm)
b = Jarak antar bar (cm)
Tabel 9. Faktor Minor Losses Bar
Bentuk Bar Nilai Minor Losses (β)
Shape edge rectangular 2,42
32
Bentuk Bar Nilai Minor Losses (β)
Rectangular with semicircular
up stream face circular 1,83
Circular 1,79
Rectangular with semicircular up stream and
down stream face 1,67
Tear shape 0,76
Sumber : ((Motley et al, 2000) 2. Bar Screen
Saringan sampah merupakan salah satu bagian pengolahan yang difungsikan untuk menyisihkan material kasar seperti sampah dan benda padat lainnya yang dapat mengganggu proses pengolahan dan peralatan mekanik seperti pompa. Saringan sampah memiliki prinsip dengan menahan material kasar menggunakan kisi-kisi berukuran bukaan tertentu sehingga material kasar tersebut dapat tertahan.
Selanjutnya, sampah yang diangkut menuju penampungan untuk dibuang pembuangan sampah. Unit ini diletakkan sesuai dengan tipe pompa yang digunakan dalam bangunan inlet (Dirjen Cipta Karya Kementrian PUPR, 2018).
Gambar 4. Bar Screen Sumber : Google, 2023
Adapun kriteria desain bar screen ialah sebagai berikut:
Tabel 10. Kriteria Desain Bar Screen Parameter Pembersihan
manual
Pembersihan
alat Satuan Kecepatan aliran lewat celah 0,3-0,6 0,3-0,6 m/detik
33 Parameter Pembersihan
manual
Pembersihan
alat Satuan Ukuran penampang batang
Lebar 4-8 8-10 mm
tebal 25-50 50-75 mm
jarak bersih dua batang 25-75 10- 50 mm
kemiringan terhadap
horizontal 45-60 75-85 derajat
kehilangan tekanan lewat
celah 150 150 mm
kehilangan tekanan max
(clogging) 800 800 mm
Sumber : (Qosim, 2016) Rumus perhitungan Bar Screen
Rumus – rumus yang dipergunakan dalam perhitungan Bar Screen dapat dilakukan dengan rumusan sebagai berikut:
a. Luas penampang saluran A = Debit
kecepatan (Pers.39)
Jumlah batang = (1 – jarak batang)
( jarak batag + lebar batang) (Pers.40) b. Jumlah celah
S = jumlah batang + 1 (Pers.41) c. Lebar celah total
Lt = jumlah celah x lebar batang (Pers.42) d. Panjang sisi terendam
Ls = Kealaman
Slope (Pers.43) e. Kecepatan aliran melalui screen
V = Debit
(LsLt) (Pers.44) f. Kondisi setelah clogging
Lt’ = 0,5 x Ls (Pers.45) g. Kecepatan setelah clogging
34 Vs’ = Debit
(Ls
Lt’) (Pers.46) h. Head kecepatan melalui batang
Hv = Vs’2
2 x 9,8 (Pers.47) 3. Bak Koagulasi
Koagulasi – Flokulasi bertujuan untuk menyatukan partikel koloid sehingga membentuk partikel ukuran lebih besar yang selanjutnya dapat dipisahkan dengan cara yang lebih efisien melalui sedimentasi, flotasi, atau penyaringan dengan menambahkan bahan koagulan.
Koagulan atau Flokulan dibubuhkan ke dalam air yang dikoagulasi yang bertujuan untuk memperbaiki pembentukan flok dan untuk mencapai sifat spesifik flok yang diinginkan. Koagulan adalah zat kimia yang menyebabkan destabilisasi muatan negatif partikel di dalam suspensi. Zat ini merupakan donor muatan positif yang digunakan untuk mendestabilisasi muatan negatif partikel. Pada tabel 9 dapat dilihat koagulan yang umum digunakan pada pengolahan air.
Tabel 11. Beberapa Jenis Koagulan dalam Pengolahan Air
Nama Formula Bentuk
Reaksi dengan Air
pH Optimum Alumuniumn
Sulfat
Al2(SO4)3.xH2O x = 14,16,18
Bongkah,
bubuk Asam 6,0 – 7,8
Sodium Aluminat Na2Al2O4 Bubuk Basa 6,0 – 7,8
Polyalumunium Chloride, PAC
Aln(OH)mC13n-
m Cairan, bubuk Asam 6,0 – 7,8
Ferri Sulfat Fe2(SO4)3.9H2O Kristal
Halus Asam 4 – 9
Ferri Klorida FeCl3.6 H2O
Bongkah,
cairan Asam 4 – 9
Ferro Sulfat FeSO4.7H2O Kristal
halus Asam > 8,5
Sumber: Finistyanto (2021)
Penambahan dosis koagulan yang lebih tinggi tidak selalu menghasilkan kekeruhan yang lebih rendah. Dosis koagulan yang dibutuhkan untuk pengolahan air tidak dapat diperkirakan berdasarkan
35 kekeruhan, tetapi harus ditentukan melalui percobaan pengolahan.
Tidak setiap kekeruhan yang tinggi membutuhkan dosis koagulan yang tinggi. Jika kekeruhan dalam air lebih dominan disebabkan oleh lumpur halus atau lumpur kasar maka kebutuhan akan koagulan hanya sedikit, sedangkan kekeruhan air yang dominan disebabkan oleh koloid akan membutuhkan koagulan yang banyak. Terdapat beberapa faktor yang dapat mempengaruhi koagulan yaitu:
a. Pengaruh pH
Pada koagulan terdapat range pH optimum. Luasnya range pH koagulan ini dipengaruhi oleh jenis-jenis konsentrasi koagulan yang dipakai. Hal ini penting untuk menghindari adanya kelarutan koagulan. Proses koagulan pH yang terbaik adalah 7 (netral).
b. Pengaruh Temperatur
Pada temperatur yang rendah reaksi lebih lambat dan viskositas air menjadi menjadi lebih besar sehingga flok lebih sukar mengendap.
c. Dosis Koagulan
Air dengan kekeruhan yang tinggi memerlukan dosis koagulan yang lebih banyak. Dosis koagulan persatuan unit kekeruhan rendah, akan lebih kecil dibandingkan dengan air yang mempunyai kekeruhan yang tinggi, kemungkinan terjadinya tumbukan antara partikel akan berkurang dan netralisasi muatan tidak sempurna, sehingga mikroflok yang terbentuk hanya sedikit, akibatnya kekeruhan akan naik. Dosis koagulan yang berlebihan akan menimbulkan efek samping pada partikel sehingga kekeruhan akan meningkat.
d. Pengadukan (mixing)
Pengadukan diperlukan agar tumbukan antara partikel untuk netralisasi menjadi sempurna. Distribusi dalam air cukup baik dan merata, serta masukan energi yang cukup untuk tumbukan antara partikel yang telah netral sehingga terbentuk mikroflok. Pada proses koagulasi ini pengadukan dilakukan dengan cepat. Air yang
36 memiliki kekeruhan rendah memerlukan pengadukan yang lebih banyak dibandingkan dengan air yang mempunyai kekeruhan tinggi.
e. Pengaruh Garam
Garam – garam ini dapat mempengaruhi proses suatu penggumpalan. Pengaruh yang diberikan akan berbeda-beda bergantung dengan macam garam (ion) dan konsentrasinya.
Semakin besar valensi ion akan semakin besar pengaruhnya terhadap koagulan. Penggumpalan dengan garam Fe dan Al akan banyak dipengaruhi oleh anion dibandingkan dengan kation. Jadi natrium, kalsium, dan magnesium relatif tidak mempengaruhi.
Koagulasi atau pengadukan cepat dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu: pengadukan mekanis, hidrolis, dan pneumatis. Pada pengadukan mekanis, digunakan peralatan berupa motor bertenaga listrik, poros pengaduk (shaft), dan alat pengaduk (impeller). Berdasarkan bentuknya terdapat tiga macam alat pengaduk, yaitu paddle (pedal), turbine, dan propeller (baling- baling). Faktor penting dalam perancangan alat pengaduk mekanis adalah dua parameter pengadukan yaitu G dan td. Sedangkan untuk menghitung besarnya tenaga (power) yang dibutuhkan, perlu memperhatikan jenis impeller yang digunakan dan nilai konstanta KL dan KT.
Tabel 12. Kriteria Impeller Tipe
Impeller
Kecepatan
Putaran Dimensi Ket
Paddle 20 – 150 rpm
Diameter : 50 – 80%
lebar bak Lebar : 1/6 – 1/10
diameter paddle Turbine 10 – 150 rpm Diameter : 30 –
50% lebar bak Propeller 400 – 1750
rpm
Diameter : maks 45 cm
Jumlah pitch 1 – 2 buah Sumber : (Reynolds & Richards, 1996)
37 Tabel 13. Nilai Pengadukan Mekanis dan Gradien Kecepatan
Waktu Pengadukan, td (detik)
Gradien Kecepatan (detik-1)
20 100
30 900
40 790
50 ≥ 700
Sumber : (Reynolds & Richards, 1996)
Tabel 14. Konstanta KL dan KT untuk Tangki Berserat
Jenis Impeller KL KT
Propeller, putch of 1, 3 blades 41,0 0,32 Propeller, putch of 2, 3 blades 43,5 1,00 Turbine, 4 flat blades, vaned disc 60,0 5,31 Turbine, 6 flat blades, vaned disc 65,0 5,75
Turbine, 6 curved blades 70,0 4,80
Fan turbine, 6 blades at 45o 70,0 1,65
Shrouded turbine, 6 curved blades 97,5 1,08 Shrouded turbine, woth stator, no baffles 172,5 1,12 Flat paddles, 2 blades (single paddles), Di/Wi = 4 43,0 2,25 Flat paddles, 2 blades, Di/Wi = 6 36,5 1,70 Flat paddles, 2 blades, Di/Wi = 8 33,0 1,15 Flat paddles, 4 blades, Di/Wi = 6 49,0 2,75 Flat paddles, 6 blades, Di/Wi = 8 71,0 3,82 Sumber : (Reynolds & Richards, 1996)
Rumus perhitungan Unit Koagulasi a. Kebutuhan Koagulan
Koagulan = Dosis x Q (Pers.48) Keterangan :
Koagulan = Kebutuhan Koagulan (kg/hari) Dosis = Dosis Koagulan (mg/L)
Q = Debit Limbah (m3/s) b. Kadar Kebutuhan Koagulan
Kadar Koagulan = C Koagulan x Koagulan (Pers.49) Keterangan :
Kadar Kebutuhan Koagulan = Kadar Koagulan yang
38 Dibutuhkan(kg/hari) C Koagulan = Kadar Koagulan (%)
Koagulan = Kebutuhan Koagulan (kg/hari)
m3/s))
c. Volume Koagulan
𝑉 𝐾𝑜𝑎𝑔𝑢𝑙𝑎𝑛 = Kadar Kebutuhan Koagulan
ρ Koagulan (Pers.50)
Keterangan :
V Koagulan = Volume Koagulan yang
Dibutuhkan (L/hari)
Kadar Kebutuhan Koagulan = Kadar Koagulan yang Dibutuhkan (kg/hari)
Koagulan = Densitas Koagulan (kg/L)
4. Bak Flokulasi
Koagulasi – Flokulasi bertujuan untuk menyatukan partikel koloid sehingga membentuk partikel ukuran lebih besar yang selanjutnya dapat dipisahkan dengan cara yang lebih efisien melalui sedimentasi, flotasi, atau penyaringan dengan menambahkan bahan koagulan.
Koagulan atau Flokulan dibubuhkan ke dalam air yang dikoagulasi yang bertujuan untuk memperbaiki pembentukan flok dan untuk mencapai sifat spesifik flok yang diinginkan. Koagulan adalah zat kimia yang menyebabkan destabilisasi muatan negatif partikel di dalam suspensi. Zat ini merupakan donor muatan positif yang digunakan untuk mendestabilisasi muatan negatif partikel.
Flokulasi adalah proses penggabungan inti flok sehingga menjadi flok yang berukuran lebih besar. Pada flokulasi, kontak antar partikel melalui tiga mekanisme, yaitu:
a. Thermal motion, yang dikenal dengan Brownian Motion atau difusi atau disebut sebagai Flocculation Perikinetic.
b. Gerakan cairan oleh pengadukan c. Kontak selama pengendapan.
39 Pengadukan lambat (agitasi dan stirring) digunakan dalam proses flokulasi, untuk memberi kesempatan kepada partikel flok yang sudah terkoagulasi untuk bergabung membentuk flok yang ukurannya semakin membesar. Selain itu, untuk memudahkan flokulan untuk mengikat flok-flok kecil dan mencegah pecahnya flok yang sudah terbentuk.
Pengadukan lambat dilakukan dengan gradien kecepatan kecil (20 sampai 100 detik-1) selama 10 hingga 60 menit atau nilai GTd (bilangan Camp) berkisar 48000 hingga 210000. Gradien kecepatan diturunkan secara bertahap agar flok yang telah terbentuk tidak pecah dan berkesempatan bergabung dengan yang lain membentuk gumpalan yang lebih besar. Nilai G dan waktu detensi untuk proses flokulasi adalah :
a. Air sungai
● Waktu detensi = minimum 20 menit
● G = 10 – 50 detik-1 b. Air waduk
● Waktu detensi = 30 menit
● G = 10-75 detik-1 c. Air keruh
● Waktu detensi dan G lebih rendah d. Jika menggunakan garam besi sebagai koagulan
● G tidak lebih dari 50 detik-1 e. Flokulator terdiri dari 3 kompartemen
● G kompartemen 1: nilai terbesar
● G kompartemen 2: 40% dari G kompartemen 1
● G kompartemen 3: nilai terkecil f. Penurunan kesadahan
● Waktu detensi = 30 menit
● G = 10 – 50 detik-1
g. Presipitasi kimia (penurunan fosfat, logam berat, dan lain-lain)
40
● Waktu detensi = 15 – 30 menit
● G = 20 – 75 detik-1
● GTd = 10.000 - 100.000 Rumus perhitungan Unit Flokulasi:
a. Debit bak
Debit bak = Debit/ bak (Pers.51) b. Jumlah buffle
{(2xµxTd)/(ρx(1.44+f))[hxLxG/Q]^2}^1/3 (Pers.52) c. Jarak antar baffle
P/ Jumlah baffle (Pers.53) 5. Bak Sedimentasi
Bak sedimentasi akhir merupakan pengolahan lanjutan dari pengolahan biologis. Bak sedimentasi akhir berfungsi mengendapkan kembali padatan tersuspensi yang masih tersisa di pengolahan akhir seperti pasir, lumpur dan padatan dalam air limbah. Lumpur didalam bak pengendap akhir harus dikuras secara manual dan berkala. Pada bak sedimentasi akhir terjadi proses aerasi dengan cara gravitasi dari bak karbon aktif ke bak pengendapan akhir, dimana posisi dari bak karbon aktif lebih tinggi dari bak pengendapan akhir(Dani, 2022).
Dalam perencanaan bak sedimentasi akhir terdapat kriteria desain yang menjadi dasar dalam perencanaan dan harus dipenuhi sehingga unit pengolahan dapat bekerja secara efektif dan efisien. Adapun kriteria desain tersebut dapat dilihat pada tabel 15.
Tabel 15. Kriteria Desain Bak Sedimentasi Akhir
No. Kriteria Satuan Nilai
1 Waktu detensi jam 0,5-4
2 Kemiringan dasar mm/m 6-8
3 Kedalaman m 0,5
4 weir loading m3/m/hari 1,2
5 Bebam Permukaan m3/m2/hari 30
Sumber: Qassim, 1999
Rumus perhitungan Unit Bak Sedimentasi Akhir
41 a. Volume dan dimensi bak
Vdiperlukan = Q x t (Pers.54) Dimensi bak = p x l x t (Pers.55) b. Perhitungan waktu tinggal
t = Volume bak
Debit limbah cair perjam (Pers.56) 6. Bak Filtrasi
Menurut Al-Layla (1978) di dalam Finistyanto (2021), partikel tersuspensi dan partikel koloid di dalam air tidak bisa mengendap secara sempurna hanya dengan menggunakan proses sedimentasi.
Untuk lebih menyempurnakan proses penyisihan partikel tersuspensi dan partikel koloid di dalam air, dapat dilakukan dengan menggunakan proses filtrasi. Proses filtrasi sendiri adalah suatu proses di mana air dilewatkan pada pasir dan kombinasi kerikil-kerikil untuk mendapatkan hasil air yang lebih baik.
Bakteri dan sejenisnya dapat dengan efektif dihilangkan dengan menggunakan proses filtrasi. Selain itu filtrasi juga dapat mengurangi warna, rasa, bau, kadar besi juga kadar mangan yang terdapat di dalam air. Proses pengurangan kadar-kadar tersebut tidak lepas dengan adanya proses fisika dan kimia yang terjadi di dalam proses filtrasi itu sendiri.
Pada prosesnya, partikel tersuspensi yang ukuran nya terlalu besar akan tetap tertahan di atas lapisan pasir. Namun jika ukuran partikel terlalu kecil (contohnya: partikel koloid dan bakteri) akan lebih sulit untuk dihilangkan karena akan lebih mudah lolos pada lapisan pasir ini. Pada lapisan kerikil, jarak di antara lapisan kerikil berfungsi sebagai area sedimentasi partikel tersuspensi. Namun dapat juga digunakan oleh partikel- partikel flok yang belum seratus persen terendapkan pada bak sedimentasi untuk mengendap pada lapisan kerikil ini.
42 Gambar 5. Bagian – bagian
Filter Sumber : (Reynolds &
Richards, 1996) a. Filter Pasir Cepat
Filter pasir cepat atau rapid sand filter adalah filter yang mempunyai kecepatan filtrasi cepat, berkisar 6 hingga 11 m/jam.
Filter ini selalu didahului dengan proses koagulasi-flokulasi dan pengendapan untuk memisahkan padatan tersuspensi. Jika kekeruhan pada influen filter pasir cepat berkisar 5 – 10 NTU maka efisiensi penurunan kekeruhannya dapat mencapai 90-98%.
Kriteria desain pasir cepat dapat dilihat pada tabel 14.
Tabel 16. Kriteria Perencanaan Filter Pasir Cepat
No Unit Saringan Biasa
(Gravitasi)
Saringan dengan Pencucian Antar Saringan 1 Kecepatan penyaringan
(m/jam) 6 – 11 6 – 11
2 Pencucian :
● Sistem Pencucian
Tanpa/dengan blower & atau surface wash
Tanpa/dengan blower & atau surface wash
● Kecepatan (m/jam) 36 – 50 36 – 50
● Lama pencucian (menit) 10 – 15 10 – 15
43
No Unit Saringan Biasa
(Gravitasi)
Saringan dengan Pencucian Antar Saringan
● Periode antara dua
pencucian (jam) 18 – 24 18 – 24
● Ekspansi (%) 30 – 50 30 – 50
3 Dasar Filter
a. Lapisan penyangga dari atas ke bawah
● Kedalaman (mm) ukuran butir (mm)
80 – 100 2 – 5
80 – 100 2 – 5
● Kedalaman (mm) Ukuran butir (mm)
80 – 100 5 – 10
80 – 100 5 – 10
● Kedalaman (mm) Ukuran butir (mm)
80 – 100 10 – 15
80 – 100 10 – 15
● Kedalaman (mm) Ukuran butir (mm)
80 – 100 15 – 30
80 – 100 15 – 30 b. Filter Nozel
● Lebar slot nozel (mm) < 0,5 < 0,5
● Prosentase luas slot nozel
terhadap luas filter (%) > 4 % > 4 %
Sumber : (Standar Nasional Indonesia 2008) b. Filter Pasir Lambat
Filter pasir lambat atau slow sand filter adalah filter yang mempunyai kecepatan filtrasi lambat yaitu sekitar 0,1 hingga 0,4 m/jam. Filter pasir lambat bekerja dengan cara pembentukan lapisan biofilm di beberapa milimeter bagian atas lapisan pasir halus yang disebut lapisan hypogeal atau schmutzdeecke.
Lapisan ini mengandung bakteri, fungi, protozoa, rotifera, dan
44 larva serangga air. Schmutzdeecke adalah lapisan yang melakukan pemurnian efektif dalam pengolahan air. Selama air melewati schmutzdeecke, partikel akan terperangkap dan organik terlarut akan teradsorpsi, diserap, dan dicerna oleh bakteri, fungi, dan protozoa. Kriteria perencanaan filter pasir lambat dapat dilihat pada tabel 15.
Tabel 17. Kriteria Filter Pasir Lambat
Kriteria Nilai/Keterangan
Kecepatan filtrasi 0,1 – 0,4 m/jam
Ukuran bed Besar, 2000 m2
Kedalaman bed
30 cm kerikil, 90 – 110 cm pasir, berkurang 50 – 80 cm saat pencucian Ukuran pasir
Effective size 0,25 – 0,3 mm, uniformity coefficient 2 – 3 Distribusi ukuran media Tidak terstratifikasi
Sistem underdrain
Sama dengan filter cepat atau batu kasar dan beton berlubang sebagai saluran utama Kehilangan energi 6 cm saat awal, hingga 120 cm saat akhir
Filter run 20 – 60 hari
Metode pembersihan Mengambil lapisan pasir di permukaan dan mencucinya
Air untuk pembersihan 0,2 – 0,6 % dari air tersaring Pengolahan pendahuluan
Biasanya tidak ada bila kekeruhan kurang dari 50 NTU
Biaya konstruksi Relatif rendah
Biaya operasi Relatif rendah
Biaya depresiasi Relatif rendah
Sumber : (Okun dan Alexander, 1984) c. Filter Bertekan
Filter bertekanan (pressure filter) pada dasarnya mempunyai prinsip yang sama dengan filter gravitasi (filter cepat dan filter lambat), yaitu air akan melewati media berbutir dan terjadi penyaringan secara fisik. Pada filter cepat dan filter lambat, aliran air melewati media berbutir hanya didorong oleh tekanan atmosfer atau sistem aliran terbuka. Pada filter bertekanan, diperlukan
45 pendorong tekanan yang lebih besar. Oleh karena itu tangki dirancang dengan sistem tertutup dan menggunakan pompa untuk menambah tekanan dalam tangki. Filter bertekanan terdiri atas tangki tertutup, media filter, media penyangga, dan sistem underdrain. Kriteria filter bertekanan terdapat pada tabel 18.
Tabel 18. Kriteria Filter Bertekanan
No. Unit Nilai / Keterangan
1 Kecepatan penyaringan (m/jam) 12 – 33
2
Pencucian :
● Sistem pencucian
● Kecepatan (m/jam)
● Lama pencucian (menit)
● Periode antara dua pencucian (jam)
● Ekspansi (%)
Tanpa atau dengan
blower % atau surface wash 72 – 198
- - 30 – 50
3
Media Pasir
● Tebal (mm) 300 – 700
● Single media 600 – 700
● Media ganda 300 – 600
● Ukuran efektif, ES (mm) -
● Koefisien keseragaman,
UC 1,2 – 1,4
● Berat jenis (kg.L) 2,5 – 2,65
● Porositas 0,4
● Kadar SiO2 > 95 %
4 Media antrasit
● Tebal (mm) 400 – 500
46
No. Unit Nilai / Keterangan
● ES (mm)
● UC
● Berat jenis (kg/L)
● Porositas
1,2 – 1,8 1,5 1,35
0,5 5 Dasar filter
Filter Nozel
● Lebar slot nozel (mm)
● Prosentase luas slot nozel terhadap luas filter (%)
< 0,5
> 4%
Sumber : (Standar Nasional Indonesia, 2008) d. Hidrolika Pencucian (Backwash)
Setelah digunakan dalam kurun waktu tertentu, filter akan mengalami penyumbatan akibat tertahannya partikel halus dan koloid oleh media filter. Tersumbatnya media filter ditandai oleh:
● Penurunan kapasitas produksi
● Peningkatan kehilangan energi (headloss) yang diikuti oleh kenaikan muka air di atas media filter
● Penurunan kualitas produksi
Tujuan pencucian filter adalah melepaskan kotoran yang menempel pada media filter dengan aliran ke atas (upflow) hingga media terekspansi.
Umumnya tinggi sebesar 15 sampai 35% Lama pencucian sekitar 3 hingga 15 menit. Ada beberapa sistem pencucian filter yaitu:
a. Menggunakan menara air b. Interfilter
7. Bak Disifeksi
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