LAPORAN PRAKTIKUM
TL 5224 LABORATORIUM TEKNIK LINGKUNGAN SEDIMENTASI 1 & 2
Oleh:
Kelompok 2
Fitri Aulia Dini 25323318
DOSEN:
Prof. Ir.Mindriany Syafila, MS., Ph.D.
Dr. Qomarudin Helmy, S.Si., M.T
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2024
2
Daftar Isi
Daftar Isi ... 2
Bab I Pendahuluan ... 4
I.1 Latar Belakang ... 4
I.2 Tujuan ... 4
I.3 Ruang Lingkup... 4
Bab II Tinjauan Teori ... 5
II.1 Partikel Koloid ... 5
II.2 Prinsip Proses Koagulasi... 5
II.3 Koagulan ... 7
II.4 Jenis – jenis Sedimentasi ... 9
II.4.1 Sedimentasi tipe 1 (discrete particle settling) ... 9
II.4.2 Sedimentasi tipe 2 (flocculant settling)... 14
II.4.3 Pengendapan tipe 3 ... 15
II.4.4 Pengendapan tipe 4 ... 16
Bab III Metodologi ... 17
III.1 Lokasi Pengamatan ... 17
III.2 Alat dan Bahan ... 17
III.2.1 Alat ... 17
III.2.2 Bahan ... 18
III.3 Cara Kerja ... 18
III.3.1 Jar test ... 18
III.3.2 Sedimentasi tipe I ... 18
III.3.3 Sedimentasi tipe II ... 19
Bab IV Pembahasan... 20
IV.1 Sedimentasi Tipe 1 ... 20
3
IV.1.1 Data Percobaan ... 20
IV.1.2 Pengolahan Data ... 21
IV.1.3 Analisis Hasil ... 28
IV.2 Sedimentasi Tipe 2 ... 29
IV.2.1 Data Percobaan ... 29
IV.2.2 Pengolahan Data ... 30
IV.2.3 Analisis dimensi perancangan... 34
Bab V Kesimpulan ... 35
V.1 Kesimpulan ... 35
DAFTAR PUSTAKA ... 36
LAMPIRAN ... 37
4
Bab I Pendahuluan
I.1 Latar Belakang
Proses sedimentasi merupakan bagian krusial dalam pengelolaan air limbah dan pengolahan air bersih. Memahami prinsip-prinsip dasar sedimentasi menjadi kunci untuk merancang sistem pengolahan air yang efektif dan efisien. Setiap sumber air memiliki karakteristik yang berbeda- beda, seperti konsentrasi partikel tersuspensi, kecepatan aliran, dan kejernihan air. Melakukan praktikum sedimentasi pada sumber air tertentu akan memberikan pemahaman yang lebih mendalam mengenai bagaimana karakteristik dari suatu sumber air memengaruhi efisiensi dan proses yang terjadi pada sedimentasi.
I.2 Tujuan
Tujuan dilakukannya praktikum sedimentasi sebagai berikut:
1. Mengidentifikasi kecepatan mengendap partikel diskrit sedimentasi tipe 1 dari suatu sumber air
2. Menentukan waktu detensi dan overflow rate pada percobaan sedimentasi 2 dari suatu sumber
3. Menentukan Desain tangki sedimentasi 2 dari suatu sumber air
I.3 Ruang Lingkup
Ruang lingkup dalam laporan praktikum sedimentasi diantaranya sebagai berikut:
1. Sampel air diambil dari aliran air pada drainase bangunan Laboratorium Teknik Lingkungan dengan menggunakan metode grab sampling.
2. Jenis koagulan yang digunakan pada sedimentasi tipe 2 berupa alum Al2(SO4)3 dengan dosis optimum.
3. Kecepatan pengendapan dihitung dengan menganalisis parameter kekeruhan dan TSS.
5
Bab II Tinjauan Teori
II.1 Partikel Koloid
Teknologi yang diterapkan untuk mengolah polutan dalam air limbah berbeda-beda tergantung pada diameter partikel polutan nya. Partikel yang dapat melewati screen, tetapi masih relatif besar seperti mikroba atau pasir, mudah dipisahkan dengan cara sedimentasi. Sedangkan partikel yang sangat kecil, seperti molekul yang larut dalam air, biasanya diolah dengan proses biologis.
Partikel dengan range diameter 10nm sampai 10𝜇𝑚 disebut koloid. Materi koloid anorganik dapat berupa tanah liat dan debu, materi koloid organik berupa bakteri, virus, fragmen sel, makromolekul, dan lain sebagainya. Koloid tersebut agak sulit diolah dengan proses biologi.
Koloid juga tidak bisa diolah dengan sedimentasi karena partikelnya terlalu kecil, sehingga pengendapan terlalu lambat (Tabel.II.1). Pemisahan dengan cara koagulasi biasanya banyak dipilih untuk mengolah koloid dalam limbah cair karena lebih efektif dan lebih murah.
Tabel II.1 Diameter Partikel dan Sedimentation Speed Diameter (mm) Particle Sed.Time for 1 m
10.0 Gravel 1 sec
1.0 Coarse San 10 sec
0,1 (100 𝜇𝑚) Fine Sand 2 min
0,01 (10 𝜇𝑚) Sludge 2 hrs
0.001 (1 𝜇𝑚) Bacteria 5 days
0.0001 (100 n𝑚) Fine Clay 2 years
II.2 Prinsip Proses Koagulasi
Sedimentasi merupakan salah satu proses pengolahan limbah cair secara fisika yang menggunakan gaya gravitasi untuk memisahkan partikel padatan tersuspensi yang telah terbentuk dari dalam air. Sebagian besar proses sedimentasi didahului oleh proses koagulasi dan flokulasi (Martini et al., 2020). Kunci sedimentasi yang efisien tergantung pada beberapa parameter, yaitu tipe koagulan yang digunakan, kondisi pengadukan selama proses flokulasi dan materi koloid yang terkandung di dalam air baku (Kawamura, 1991). Proses koagulasi adalah proses penggabungan (agglomeration) partikel koloid menjadi floc dengan cara
6
menambahkan electrolytes seperti garam anorganik (inorganic salts). Proses flokulasi berarti menggabungkan floc tersebut menjadi floc yang lebih besar akibat adanya polyelectrolytes organik. Kata koagulasi juga sering berarti kombinasi antara proses koagulasi sendiri dan proses flokulasi secara keseluruhan.
Permukaan partikel koloid biasanya mempunyai muatan listrik negatif. Oleh karena di sampingnya akan terkumpul ion yang bermuatan listrik positif yang membentuk lapisan di mana kondisi muatan listriknya berbeda dari bulk solution. Lapisan tersebut terdiri dari 2 lapisan (lapisan listrik ganda, Gambar.II.1)
Gambar II.1 Model of Electrical Double Layer
Lapisan dalam disebut stern layer berada di sebelah permukaan dan ion nya menempel pada permukaan partikel. Di sebelah luar stern layer terdapat diffuse layer di mana muatannya lebih positif dari bulk solution, akan tetapi tidak sampai menempel pada permukaan tersebut. Jenis muatan diffuses layer yang ada di sekitar partikel koloid yang sama akan menyebabkan satu partikel koloid dengan partikel koloid yang lain saling menolak satu sama lain, sehingga tidak bisa bergabung (agglomerate) dan tidak ikut mengendap.
Apabila electrolytes seperti koagulan diberikan, ion yang bermuatan listrik positif akan dilepaskan dari electrolytes tersebut. Hal ini akan menipiskan atau memecahkan diffuse layer, sehingga mengurangi gaya tolak partikel. Pengurangan gaya tolak menyebabkan partikel dapat bergabung menjadi lebih besar, dan akhirnya mengendap. Jika setelah itu, diberi flocculant polymer, dengan gaya tarik muatan listrik jenis yang berlawanan atau dengan gaya yang lain seperti hydrogen bonding, partikel yang sudah bergabung akan terikat pada polymer dan
7
menjadi lebih besar serta mudah mengendap. Skema tersebut digambarkan secara makro seperti gambar. 2
Gambar II.2 Prinsip Koagulasi
II.3 Koagulan
Tabel II.2 memperlihatkan dosis electrolytes yang harus diberikan untuk proses koagulasi.
Tabel II.2 Dosis electrolytes yang harus diberikan untuk proses koagulasi.
Electrolyte Dosage for Coag.As2
S3 sol
Dosage for Coag. Au sol
Dosage for Coag. Pt sol
NaCl 51 24 2,5
KCl 49,5
CaCl2 0,65 0,41
BaCl2 0,69 0,35 0,058
Al2(SO4)3 0,096 0,009 0,013
Ce(NO3)3 0,080 0,003
(Sumber: Alexander, A. E., et al dalam PUSTEKLIM, 2014)
Pada tabel tersebut dapat dilihat bahwa electrolytes yang melepaskan ion dua-valensi, dosis nya jauh lebih kecil dari pada electrolytes yang melepaskan ion satu-valensi, dan dosis electrolytes yang melepaskan ion tiga-valensi jauh lebih kecil daripada electrolytes yang melepaskan ion dua-valensi. Oleh karena itu, ion yang valensi nya lebih besar seperti aluminium ion, lebih efektif dijadikan koagulan daripada ion yang valensi nya lebih kecil
8
seperti sodium ion. Koagulan yang biasa dipakai adalah electrolytes yang mengandung ion tiga-valensi seperti aluminium sulfate dan ferric sulfate.
Setiap koagulan mempunyai kisaran Ph optimum tertentu. Perubahan pH menyebabkan perubahan bentuk salts nya. Aluminium salts, pada Ph rendah (Ph 2-3), berada dalam kondisi ion tiga valensi berbentuk [Al(H2O)6]3+. Jika ditambah alkali sampai Ph mencapai ±5 akan mengakibatkan ion tersebut berubah polymer ion seperti [Al8(OH)20]4+ atau [Al6(OH)15]3+
dengan melepaskan proton. Polymer ion seperti ini mempunyai efek yang besar menetralisasi muatan listrik dari koloid. Bila penambahan alkali dilanjutkan sampai Ph sekitar 7, aluminium salts berubah menjadi Al(OH)3 yang bersifat netral tetapi masih punya efek bridging (menjembatani) partikel koloid. Jika terus dilakukan penambahan alkali sampai Ph melebihi 8.
Aluminium ion akan berubah menjadi [Al(OH)4]- dan tidak mempunyai fungsi sebagai koagulan.
Tabel II.3 Rentang pH optimum berbagai jenis koagulan Coagulant Chemical Formula Opt. Ph range Aluminium sulfate
(alum)
Al2(SO4)3.18 H2O 5,5 – 8,0
Sodium aluminate NaAlO2 6,0 – 8,5
Poly (aluminium chloride)
Aln(OH)mCL3n-m 6,0 – 8,5
Ferrous sulfate 8,5 – 11
Ferric sulfate 3,5 – 11
Ferric chloride 4.0 - 11
Jenis koagulan lain yang dapat digunakan adalah ion (ferrous/ferric) salts. Kelebihan ferric salts adalah dapat digunakan pada kisaran pH cukup luas.
Tabel II.4 Rentang pH optimum berbagai jenis koagulan ion ferrous/ferric
Item Ferrous/ferric salts Aluminium salts
Cost Low Relatively high
Floc size Small but sediment rapidly Large but sediment slowly Color of treated water Tends to be rusty color No color
9
Dehydration of sludge Relatively easy Difficult Disposal od sludge Difficult to dry up and
incinerate
Easy to dry up and incinerate
(Sumber: (K.morimoto, 2002 dalam PUSTEKLIM, 2014)
II.4 Jenis – jenis Sedimentasi
Berdasarkan tingkat konsentrasi partikel di dalam air baku dan kecenderungan partikel untuk saling berinteraksi, maka proses sedimentasi dibedakan menjadi empat tipe sebagai berikut (Syahputra et al., 2022):
II.4.1 Sedimentasi tipe 1 (discrete particle settling)
Proses pengendapan partikel berlangsung semata-mata akibat pengaruh gaya berat partikel.
Pengendapan akan berlangsung sempurna apabila aliran dalam keadaan tenang (aliran laminar). Partikel yang mempunyai rapat masa lebih besar dari rapat masa air akan bergerak vertikal ke bawah. Gerakan partikel di dalam air yang tenang akan diperlambat oleh gaya hambatan akibat kekentalan air (drag force) sampai dicapai suatu keadaan dimana besar gaya hambatan setara dengan gaya berat efektif partikel di dalam air. Setelah itu gerakan partikel akan berlangsung secara konstan dan disebut terminal settling velocity. Gaya berat partikel dalam air (impelling force) merupakan resultant antara gaya berat partikel dan gaya apung (buoyant force).
𝐹𝑖 = 𝐹𝑣− 𝐹𝑏
Dengan:
𝐹𝑣 = 𝜌𝑠. 𝑔. 𝑉𝑝 𝐹𝑏 = 𝜌𝑤. 𝑔. 𝑉𝑝
Maka:
𝐹𝑖= (𝜌𝑠 − 𝜌𝑤). 𝑔. 𝑉𝑝
Keterangan:
Fi = gaya berat efektif partikel dalam air, Fv = gaya berat partikel,
Fb = gaya apung
10 ρ = rapat masa partikel,
ρw = rapat masa air,
g = percepatan gravitasi bumi, Vp = volume partikel
Gaya hambatan yang dialami selama partikel bergerak di dalam air dipengaruhi oleh kekasaran, ukuran, bentuk, dan kecepatan gerak partikel serta rapat masa dan kekentalan air.
𝐹𝐷 = 1
2. 𝐶𝐷. 𝐴𝐶. 𝜌. 𝑉2 Dengan:
FD = gaya hambatan, Ac = luas proyeksi partikel, V = kecepatan gerak partikel, CD = koefisien hambatan
Gambar II.3 Tipe Pengendapan 1 (Hukum Stoke)
Koefisien drag merupakan fungsi dari bentuk partikel dan bilangan Reynolds (Re).
𝐶𝐷 = 24/𝑅𝑒 𝑅𝑒 =𝑑𝑝 . 𝜌𝑤. 𝑉𝑠
𝜇 dengan:
dp = diameter partikel,
µ = angka kekentalan dinamis
Hubungan antara bentuk partikel, bilangan Reynolds dan koefisien drag dapat dilihat pada gambar berikut:
11
Gambar II.4 Hubungan antara bentuk partikel, bilangan Reynolds, dan koefisien drag Proses pengendapan berlangsung dengan kecepatan konstan dan keadaan ini dicapai apabila Fi= FD, sehingga:
𝑉𝑡= √[2𝑔(𝜌𝑠 − 𝜌𝑤) 𝐶𝐷. 𝜌𝑤 . (𝑉𝑝
𝐴𝑝)]
Dengan menganggap bahwa partikel yang diendapkan berbentuk bola, maka:
𝑉𝑝
𝐴𝑝 =4/3𝜋 (𝑑 2)
3
𝜋 (𝑑 2)
2 =2𝑑𝑝 3
Selanjutnya
𝑉𝑡 = √(4𝑔
3𝐶𝐷) ((𝜌𝑠 − 𝜌𝑤) 𝜌𝑤 ) . 𝑑𝑝
Dengan mensubstitusikan persamaan Cd dan Re maka diperoleh:
𝑉𝑡= 𝑔
18𝜇(𝜌𝑠 − 𝜌𝑤). 𝑑𝑝2
Persamaan (6-13) ini disebut hukum stoke mengenai terminal settling velocity atau kecepatan pengendapan (Peavy, 1986), untuk memperoleh hasil yang optimal, maka kolam pengendapan dirancang berdasarkan ukuran butir yang paling dominan. Apabila kecepatan pengendapan partikel tersebut vt , maka semua partikel yang mempunyai kecepatan pengendapan sama atau lebih besar dari vt akan diendapakan pada dasar kolam. Dengan demikian apabila luas permukaan kolam A, maka besarnya laju pemisahan partikel dari aliran air adalah:
12 𝑄 = 𝐴 . 𝑣𝑡
Selanjutnya: vt = Q / A dan disebut laju pembebanan permukaan (surface loading rate atau overflow rate). Jadi laju pembebanan permukaan setara dengan kecepatan pengendapan
Gambar II.5 Overflow rate II.4.1.1 Kolam Pengendapan Ideal (ideal settling tank)
Pada kolam pengendapan yang ideal dengan aliran continue, maka panjang kolam dan waktu tinggal ditentukan sedemikian sehingga semua partikel yang mempunyai kecepatan pengendapan vt akan mengendap di dasar kolam.
Gambar II.6 Pengendapan Tipe 1
Hubungan antara kecepatan pengendapan, kedalaman air dan waktu tinggal ditunjukkan dengan rumus:
13 𝑉𝑡= 𝐷
𝑇 dimana:
vt = kecepatan pengendapan, D = kedalaman kolam, T = waktu tinggal.
Mengingat bahwa ukuran butir partikel di dalam air baku sangat bervariasi, maka tidak semua partikel dapat diendapkan di dalam kolam pengendapan. Dengan demikian hanya partikel yang mempunyai kecepatan pengendapan sama atau lebih besar dari vt akan tertahan secara sempurna di dalam kolam pengendapan, sedangkan partikel yang mempunyai kecepatan pengendapan vp yang lebih rendah dari vt akan terbawa aliran dan fraksi partikel yang terbawa besarnya sesuai dengan rasio vp / vt . Apabila xt adalah fraksi partikel yang mengendap dengan kecepatan yang lebih besar dari vp, maka besarnya efisiensi kolam pengendapan dapat diekspresikan sesuai dengan fraksi yang mengendap sebagai berikut:
𝑥 = (1 − 𝑥𝑡) + ∫ 𝑉𝑝 𝑉𝑡𝑑𝑥
𝑥𝑡 0
Dengan:
x = fraksi partikel yang mengendap (1 − 𝑥𝑡) = fraksi partikel dengan Vp > Vt
∫ 𝑉𝑉𝑝
𝑡𝑑𝑥
𝑥𝑡
0 = fraksi partikel yang mengendap dengan Vp < Vt
Sketsa yang menggambarkan perhitungan tersebut dapat dilihat pada gambar berikut:
14
Gambar II.7 Kurva settling velocity pada discrete particle
Berdasarkan pernyataan di atas, dapat disimpulkan bahwa efisiensi pengendapan tidak langsung dipengaruhi oleh kedalaman kolam, tetapi dipengaruhi oleh kecepatan pengendapan.
Oleh sebab itu untuk memperoleh hasil yang optimal, kolam pengendapan dirancang tidak terlalu dalam
II.4.2 Sedimentasi tipe 2 (flocculant settling)
Partikel yang berada dalam larutan encer sering tidak berlaku sebagai partikel mandiri (discrete particle) tetapi sering membentuk gumpalan (flocculant particle) selama mengalami proses sedimentasi. Bersatunya beberapa partikel membentuk gumpalan akan memperbesar rapat masanya, sehingga akan mempercepat pengendapan nya.
Proses penggumpalan (flocculation) di dalam kolam pengendapan akan terjadi tergantung pada keadaan partikel untuk saling berikatan dan dipengaruhi oleh beberapa variabel seperti laju pembebanan permukaan, kedalaman kolam, gradient kecepatan, konsentrasi partikel di dalam air dan range ukuran butir. Pengaruh dari variabel-variabel tersebut dapat ditentukan dengan percobaan sedimentasi.
Karakteristik dari pengendapan partikel flok, dapat ditentukan dengan percobaan yang menggunakan sebuah kolom pengendapan. Untuk mendapatkan hasil yang memuaskan digunakan kolom dengan tinggi 3 m dan diameter 150 mm. kolom pengendapan dilengkapi dengan kran pengambil sampel air dengan jarak vertikal 0,6 m. dengan hati-hati kolom diisi dengan larutan suspensi sehingga diperoleh distribusi ukuran butir yang cukup seragam pada sepanjang kolom dan dijaga agar partikel mengendap dalam suasana tenang.
Pengambilan sampel air dilakukan berdasarkan variasi waktu dan kedalaman air. Untuk selanjutnya sampel air dianalisis kandungan partikelnya. Fraksi partikel yang mengendap
15
selanjutnya diplotkan dengan variasi waktu dan keadaan, seperti disajikan pada gambar berikut:
Gambar II.8 Diagram pengendapan tipe 2
Dari percobaan sedimentasi ini, dapat ditentukan karakteristik teknis dari pengendapan tipe 1 yaitu kecepatan pengendapan dan waktu tinggal untuk jenis air baku tertentu.
Gambar II.9 Pengendapan secara batch pada pengendapan tipe 2 II.4.3 Pengendapan tipe 3
Jenis yang ketiga adalah Hindred Settling. Di dalam Hindred Settling, atau Zone Settling, konsentrasi partikel adalah tidak terlalu tinggi (cukup) kemudian partikel bercampur dengan partikel lainnya dan kemudian turun secara gravitasi bersama-sama. Hindred Settling sebagian besar digunakan di dalam secondary clarifiers. Pada pengendapan ini yang terjadi adalah:
a. Terjadi pengendapan intermediate pada konsentrasi partikel.
16 b. Partikel saling mendekat dengan yang lainnya.
c. Daya antar partikel menghalangi pengendapan partikel lainnya d. Sisa partikel dalam posisi tetap
e. Masa partikel mengendap sebagai sebuah zona pengendapan
Gambar II.10 Pengendapan pada suspensi konsentrat II.4.4 Pengendapan tipe 4
Jenis terakhir adalah Compression Settling. Compression Settling berada pada konsentrasi yang paling tinggi pada suspended solid dan terjadi pada jangkauan yang paling rendah dari clarifiers. Pengendapan partikel dengan cara memampatkan (compressing) massa partikel dari bawah. Tekanan (compression) terjadi tidak hanya di dalam zone yang paling rendah dari secondary clarifiers tetapi juga di dalam tangki sludge thickening.
Gambar II.11 Pengendapan pada final clarifier pada proses lumpur aktif.
17
Bab III Metodologi
III.1 Lokasi Pengamatan
Dalam laporan praktikum ini, digunakan sampel air dari saluran drainase yang berlokasi di dalam kampus ITB Ganesha dengan titik koordinat 6°53'27.73"S 107°36'44.09"E dan waktu pengambilan pada tanggal 26 Februari 2024 pukul 13.00. Berikut titik lokasi dan kondisi lapangan saat pengambilan sampel.
(a) (b)
Gambar III.1 (a) Titik lokasi pengambilan sampel, (b) Kondisi lapangan saat pengambilan sampel
III.2 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam praktikum sedimentasi 1 dan 2 diantaranya sebagai berikut:
III.2.1 Alat
1. Kolom pengendapan (tangki camp) dengan dimensi sebagai berikut:
2. Turbidimeter 3. TSS meter 4. Beaker glass 5. Batang pengaduk 6. Kuvet
7. Pengukur waktu 8. Alat jar test
18 III.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam praktikum sedimentasi 1 dan 2 diantaranya sebagai berikut:
1. Air sampel (air drainase) 2. Akuades
3. Koagulan berupa alum III.3 Cara Kerja
Dalam melakukan praktikum sedimentasi 1 dan 2, cara kerja dibagi menjadi 3 tahapan, diantaranya (1) Jar test untuk penentuan dosis optimum, (2) Sedimentasi 1 dan (3) sedimentasi 2. Adapun prinsip cara kerja yang dilakukan sebagai berikut:
III.3.1 Jar test
Sebelum melakukan analisa pengendapan, dilakukan jar test untuk mengetahui dosis koagulan yang optimum yang akan digunakan pada tahapan sedimentasi tipe II
1. Menuangkan sampel ke dalam 6 beaker glass dengan masing-masing sebanyak 500 ml 2. Mengukur berat alum sesuai dengan dosis rentang yang ditentukan (1, 2, 3, 4, 5, 6 ml) 3. Memasukkan koagulan berupa alum ke dalam beaker glass yang berisi air sampel 4. Melakukan pengadukan cepat dengan kecepatan 100 rpm selama 1 menit dan
dilanjutkan pengadukan lambat dengan kecepatan 60 rpm selama 10 menit menggunakan jar test
5. Membiarkan larutan selama 10 menit hingga flok yang terbentuk terendapkan 6. Mengukur nilai pH dan kekeruhan dengan pH meter dan turbidimeter
Percobaan dilakukan dengan cara yang sama dengan dosis alum rentang 6,5; 7; 7,5; 8, dan 8,5 ml
III.3.2 Sedimentasi tipe I
Sedimentasi tipe I dilakukan dengan melakukan langkah berikut:
1. Memasukkan sampel ke dalam wadah berupa ember dan dilakukan pengadukan hingga homogen
2. Memasukkan sampel yang telah homogen ke dalam tangki camp 3. Mengukur tinggi muka air menggunakan alat ukur berupa meteran
4. Mengambil sampel air pada keran terbawah dari tangki camp dengan selang waktu 10 menit hingga menit ke 60
5. Mengukur nilai kekeruhan dan TSS sampel
19 III.3.3 Sedimentasi tipe II
Percobaan sedimentasi II dilakukan setelah didapatkan dosis optimum koagulan dan dilakukan dengan cara berikut:
1. Memasukkan sampel ke dalam wadah berupa ember dan dilakukan pengadukan hingga homogen
2. Memasukkan sampel yang telah homogen ke dalam tangki camp
3. Menambahkan koagulan dengan dosis optimum dan dilakukan pengadukan cepat dan dilanjutkan dengan pengadukan lambat
4. Mengambil sampel air pada setiap keran dengan selang waktu 10 menit hingga menit ke 60
5. Mengukur nilai kekeruhan dan TSS sampel
20
Bab IV Pembahasan
IV.1 Sedimentasi Tipe 1
Pada percobaan sedimentasi partikel diskrit atau sedimentasi tipe I, sampel air dimasukkan ke dalam wadah, dapat berupa ember lalu diaduk terlebih dahulu sehingga homogen agar padatan yang ada pada sampel air tersebar merata. Setelah itu, sampel air dipindahkan ke dalam tangki camp dengan menggunakan gayung. Ketinggian sampel air diukur dalam tangki camp agar dapat dihitung volume airnya. Lalu, diambil sampel air tersebut di satu titik (kran paling bawah, pada t=0) untuk diukur kekeruhan dan TSS awalnya menggunakan turbidimeter dan TSS meter. Lalu, setiap 10 menit sampel air diambil dari keran paling bawah selama 120 menit.
Setelah itu, setiap sampel diukur nilai kekeruhan dan TSS nya. Dari berbagai nilai TSS dengan selang waktu tersebut dapat dihitung kecepatan pengendapan, persentase removal, persentase remaining, dan total removal. Hasil pengujian column settling tipe 1 berupa fraksi tersisa dan kecepatan pengendapan diplot untuk mengetahui diameter partikel diskrit yang mengendap.
IV.1.1 Data Percobaan
Percobaan dilakukan dengan dimensi tabung sebagai berikut:
Tabel V. 1 Dimensi Tangki Camp
Diameter 17 cm
ttabung 84,7 cm
tkerucut 10,5 cm Vtabung 19225,21 cm3 Vkerucut 794,4302 cm3 Vtotal 20019,64 cm3
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, didapatkan data pengamatan berupa parameter TSS dengan pengukuran tiap 10 menit dalam kurung waktu 120 menit sebagai berikut:
21
Tabel V. 2 Hasil Pengukuran suspended solid sedimentasi 1
Waktu SS Terukur SS Pengenceran SS (mg/l) Rata
(mg/l) 0 660 657 851,0666 847,2314 1702,133 1694,463 1698,298 10 595 590 767,9706 761,5786 1535,941 1523,157 1529,549 20 500 510 646,5226 659,3066 1293,045 1318,613 1305,829 30 450 454 582,6026 587,7162 1165,205 1175,432 1170,319 40 398 392 516,1258 508,4554 1032,252 1016,911 1024,581 50 343 346 445,8138 449,649 891,6276 899,298 895,4628 60 587 595 757,7434 767,9706 757,7434 767,9706 762,857 70 471 475 609,449 614,5626 609,449 614,5626 612,0058 80 414 410 536,5802 531,4666 536,5802 531,4666 534,0234 90 377 372 489,2794 482,8874 489,2794 482,8874 486,0834 100 324 320 421,5242 416,4106 421,5242 416,4106 418,9674 110 301 293 392,121 381,8938 392,121 381,8938 387,0074 120 252 242 329,4794 316,6954 329,4794 316,6954 323,0874
*warna kuning=dilakukan pengenceran 2x IV.1.2 Pengolahan Data
1. Perhitungan kecepatan pengendapan
Perhitungan dilakukan dengan menggunakan rumus:
𝑣𝑠 = 𝐻𝑎𝑖𝑟 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖
𝑡
Untuk kecepatan pengendapan pada menit ke-10 didapatkan kecepatan pengendapa sebagai berikut:
𝑣(10)= 83 𝑐𝑚 5 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 𝑣(10)= 8,3 𝑐𝑚
𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
Dengan menggunakan cara perhitungan yang sama, didapatkan kecepatan pengendapan pada tiap waktu sebagai berikut:
22
Tabel V. 3 Kecepatan Pengendapan tiap Selang Waktu
Waktu Suspended Solid Rerata
Kecepatan Pengendapan (cm/menit)
0 1698,298 0
10 1529,549 8,3
20 1305,829 4,15
30 1170,319 2,766666667
40 1024,581 2,075
50 895,4628 1,66
60 762,857 1,383333333
70 612,0058 1,185714286
80 534,0234 1,0375
90 486,0834 0,922222222
100 418,9674 0,83
110 387,0074 0,754545455
120 323,0874 0,691666667
2. Perhitungan persentase penyisihan (%removal) dan persentase tersisa (% remaining) Perhitungan dapat dilakukan dengan menggunakan rumus:
% 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 (𝑡) =𝑇𝑆𝑆𝑠𝑎𝑎𝑡 𝑡=0(𝑡0) − 𝑇𝑆𝑆𝑠𝑎𝑎𝑡 𝑡 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡(𝑡)
𝑇𝑆𝑆𝑠𝑎𝑎𝑡 𝑡=0(𝑡0) × 100%
% 𝑟𝑒𝑚𝑎𝑖𝑛𝑖𝑛𝑔(𝑡) = 100% − % 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙(𝑡)
Untuk kecepatan %removal dan %remaining pengendapan pada menit ke-10 didapatkan kecepatan pengendapa sebagai berikut:
% 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 (10) = 1698,3 − 1529,55
1698,3 × 100% = 9,94%
% 𝑟𝑒𝑚𝑎𝑖𝑛𝑖𝑛𝑔(10) = 100% − % 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙(10) = 90,06%
Dengan menggunakan cara perhitungan yang sama, didapatkan %removal dan
%remaining pengendapan pada tiap waktu sebagai berikut:
23
Tabel V. 4 Persentase Removal dan %Remaining Pengendapan
Waktu Suspended Solid Rerata
Kecepatan Pengendapan
(cm/menit)
%Removal %Remaining
0 1698,298 0 0,00% 100,00%
10 1529,549 8,3 9,94% 90,06%
20 1305,829 4,15 23,11% 76,89%
30 1170,319 2,766666667 31,09% 68,91%
40 1024,581 2,075 39,67% 60,33%
50 895,4628 1,66 47,27% 52,73%
60 762,857 1,383333333 55,08% 44,92%
70 612,0058 1,185714286 63,96% 36,04%
80 534,0234 1,0375 68,56% 31,44%
90 486,0834 0,922222222 71,38% 28,62%
100 418,9674 0,83 75,33% 24,67%
110 387,0074 0,754545455 77,21% 22,79%
120 323,0874 0,691666667 80,98% 19,02%
3. Grafik hubungan vs dengan %removal
Hasil perhitungan %removal dan kecepatan (vs ) pengendapan kemudian di plot ke grafik dengan kecepatan pengendapan sebagai sumbu x dan persentase penyisihan sebagai sumbu y
Gambar IV.1 Grafik Hubungan %Removal terhadap Vs
y = -0,305ln(x) + 0,6738 R² = 0,9736 0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
80,00%
100,00%
0 2 4 6 8 10
% Removal
Vs (cm/menit)
24
Grafik di atas menunjukkan hubungan logaritmik %Removal terhadap Vs. Pada umumnya, efisiensi pengendapan di tangki sedimentasi adalah 65%. Sehingga, dari persamaan 𝑦 = −0,305 𝐼𝑛 (𝑥) + 0,6738 tersebut dapat dihitung nilai kecepatan pengendapan (berperan sebagai sumbu x) yang akan terjadi saat persentase penyisihan mencapai 65% yang disebut dengan vso.
𝑥 = 𝑒𝑦−0,6738−0,305 𝑥 = 𝑒
65−0,6738
−0,305
𝑥 = 𝑣𝑠𝑜 = 1,081158 𝑚/𝑠
4. Perhitungan waktu detensi (td)
Waktu detensi merupakan waktu yang menyatakan lamanya pengendapan partikel dalam sampel air di dalam tangki. Sebelumnya telah diketahui nilai tinggi air dalam tangki dan diperoleh vso sesuai perhitungan No 3, maka waktu detensi air dapat ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut:
𝑡𝑑 =𝐻 𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖
𝑣𝑠𝑜 = 0,83 𝑚
1, 081158 𝑚/𝑠= 0,7677 𝑠
5. Perhitungan debit
Debit menyatakan volume endapan yang terbentuk per satuan waktu. Debit aliran air pada tangki dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
𝑄 = 𝑣𝑠𝑜× 𝐴
Dengan A merupakan luas permukaan dari tangki sedimentasi yang berbentuk tabung, didapatkan nilai A sebagai berikut:
𝐴 =1
4× 𝜋 × 𝐷2
𝐴 =1
4× 𝜋 × (0,17 𝑚)2 𝐴 = 0,02269 𝑚2 Sehingga nilai dari debit dapat dihitung
𝑄 = 𝑣𝑠𝑜× 𝐴
25 𝑄 = 1,081158𝑚
𝑠 × 0,02269 𝑚2
𝑄 = 0,02453𝑚3 𝑠 6. Grafik hubungan vs dengan %remaining
Persentase remaining menunjukkan banyaknya zat yang masih terdapat dalam larutan.
Hasil perhitungan % Remaining dan kecepatan pengendapan kemudian di plot ke grafik dimana kecepatan pengendapan sebagai sumbu x dan % Remaining sebagai sumbu y.
Gambar IV.2 Grafik Hubungan %Remaining terhadap Vs
Grafik di atas menunjukkan hubungan logaritmik antara %remaining dan Vs, yang selanjutnya diidentifikasi sebagai f terhadap kecepatan pengendapan. Dari grafik tersebut, dapat ditentukan nilai persentase total removal yang dapat disedimentasikan, dengan asumsi bahwa saat efisiensi persentase removal bernilai 65%, maka persentase remaining yang dapat dijadikan batasan untuk perhitungan adalah 35%.
7. Perhitungan total removal
Perhitungan dilakukan dengan membagi grafik menjadi beberapa partisi dan kemudian diukur luasnya untuk dapat digunakan sebagai nilai total removal. Adapun persamaan untuk mencari total removal adalah sebagai berikut:
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙(𝑅) = (1 − 𝑓𝑜) + 1
𝑣𝑠𝑜∫ 𝑣𝑠, 𝑑𝑓
𝑓𝑜 0
Keterangan:
R = besarnya fraksi pengendapan partikel total
y = 0,305ln(x) + 0,3262 R² = 0,9736
0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
80,00%
100,00%
120,00%
0 2 4 6 8 10
%Remaining
Vs (cm/menit)
26 fo = fraksi partikel tersisa pada kecepatan vso
vs = kecepatan pengendapan (m/s) df = selisih fraksi partikel tersisa
Berdasarkan persamaan tersebut, besarnya Total Removal tersusun oleh dua komponen, yaitu :
a) (1-fo) = fraksi partikel dengan kecepatan > 𝑣𝑠𝑜 b) 1
𝑣𝑠𝑜∫0𝑓𝑜𝑣𝑠, 𝑑𝑓 = fraksi partikel dengan kecepatan < 𝑣𝑠𝑜
Karena pada Grafik IV.2 menggunakan %remaining, bukan fraksi remainig maka persamaan total removal menjadi sebagai berikut:
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙(𝑅) = (100 − 𝑓𝑜) + 1
𝑣𝑠𝑜∫ 𝑣𝑠, 𝑑𝑓
𝑓𝑜 0
Besarnya persentase partikel lebih kecil yang mengendap dapat dicari dari luasan daerah di atas kurva sampai batas fo. Luas daerah dicari dengan pendekatan jumlah Riemann persegi panjang. Pada perhitungan ini, partisi dibagi menjadi per 2,5 bagian, sampai akhir mencapai angka 35.
Gambar IV.3 Kurva hubungan fraksi tersisa dengan kecepatan pengendapan
y = 0,305ln(x) + 0,3262 R² = 1
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
%Remaining
Vs (cm/menit)
27
Tabel IV.1 Data Hasil Perhitungan Total Removal
f Vs Df Vs x Df
0% 0,343177252 2,50% 0,008579431 2,5% 0,372491529 2,50% 0,009312288 5,0% 0,404309837 2,50% 0,010107746 7,5% 0,438846073 2,50% 0,010971152 10,0% 0,476332402 2,50% 0,01190831 12,5% 0,517020822 2,50% 0,012925521 15,0% 0,561184855 2,50% 0,014029621 17,5% 0,60912139 2,50% 0,015228035 20,0% 0,661152674 2,50% 0,016528817 22,5% 0,717628482 2,50% 0,017940712 25,0% 0,778928466 2,50% 0,019473212 27,5% 0,845464708 2,50% 0,021136618 30,0% 0,917684491 2,50% 0,022942112 32,5% 0,996073303 2,50% 0,024901833 35,0% 1,081158106 2,50% 0,027028953
Total 0,24301436
Berdasarkan Tabel IV.1 di atas, didapatkan nilai total Vs dikali df adalah 0,243.
Sedangkan nilai kecepatan pengendapan (vso) telah diperoleh dari perhitungan sebelumnya yaitu 1,081158 m/s. Sehingga nilai total removal dapat dihitung sebagai berikut:
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙(𝑅) = (100 − 𝑓𝑜) + 1
𝑣𝑠𝑜∫ 𝑣𝑠, 𝑑𝑓
𝑓𝑜 0
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙(𝑅) = (100 − 𝑓𝑜) + 1
𝑣𝑠𝑜∑ 𝑣 × 𝑑𝑓
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙(𝑅) = (100 − 35) + 1
1, 081158 𝑚/𝑠∫ 𝑣𝑠, 𝑑𝑓
35 0
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙(𝑅) = (100 − 35) + 1
1, 081158 𝑚/𝑠× 0,243 𝑚/𝑠
28
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 87,48 %
Maka total penyisihan partikel discrete dalam sampel air sebesar 65,14699 % 8. Grafik hubungan %Removal terhadap waktu
Gambar IV.4 Grafik Hubungan %Removal terhadap waktu
Pada grafik di atas menunjukkan hubungan linear antara %Removal terhadap waktu yang ditandai dengan persamaan y=0,0067+0,0907. Sehingga menunjukkan hubungan berbanding lurus, semakin lama waktu maka semakin besar %removal yang didapatkan.
IV.1.3 Analisis Hasil
Dari hasil pengolahan data di atas, didapatkan hubungan %removal yang berbanding lurus terhadap waktu. Kecepatan mengendap partikel diskrit sampai persentase penyisihan 65%
yaitu sebesar 1,08115 𝑚/𝑠, debit yang terhitung bernilai 0,02453𝑚3
𝑠 . Total removal yang terjadi senilai 87,48 %. Nilai persentase total removal tersebut cukup besar, hal ini menunjukan proses sedimentasi diskrit berjalan dengan baik dan efisien pada sampel air berupa air drainse.
Hal tersebut dipengaruhi oleh bentuk partikel yang berukuran lebih besar sehingga mampu diendapkan dengan gravitasi. Hasil percobaan tersebut bernilai sedikit di atas rentang nilai dari referensi pada Metcalf & Eddy, 1991 yang menyatakan bahwa saat proses mendesain unit untuk bak sedimentasi, presentasi penyisihan berkisar 60-70%, dengan tingkat penyisihan material organik sekitar 20-30%, sehingga diambil persentase 65% untuk penyisihan TSS pada bak. Saat melakukan percobaan dengan skala lab, digunakan asumsi yang sama agar hasil yang didapatkan sesuai dengan kriteria desain di lapangan.
y = 0,0067x + 0,0907 R² = 0,9543
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
0 20 40 60 80 100 120 140
%Removal
t (menit)
29 IV.2 Sedimentasi Tipe 2
Pada percobaan sedimentasi partikel flokulen dimulai dengan memasukkan sampel air yang keruh yang telah ditambahkan koagulan dan dihomogenkan ke dalam tangki camp sampai kedalaman 100 cm. Pada rentang waktu 5 menit sampel diambil dan diukur TSS/kekeruhan nya pada waktu yang telah ditentukan di setiap kran sampel air pada tangki camp. Dari berbagai nilai TSS dengan selang waktu tertentu dapat dihitung %removal yang nantinya digunakan untuk membuat grafik isoremoval. Dari grafik tersebut dapat diketahui hubungan antara removal padatan dengan kecepatan pengendapan.
IV.2.1 Data Percobaan
Dosis koagulan optimum didapatkan dengan melakukan jar test pada variasi volume koagulan.
Pada percobaan ini, dosis koagulan dimulai dengan dosis 1 hingga 4 ml dan dilakukan percobaan lagi dengan variasi koagulan dengan volume 5 hingga 7.
Tabel IV.2 Dosis Optimum koagulan
Volume Alum pH TSS (mg/L)
1 7,2 769,249 783,3114
2 6,86 328,201 335,8714
3 6,63 95,5322 99,3674
4 6,34 39,2826 38,0042
5 5,93 31,6122 35,4474
6 5,55 39,2826 36,7258
7 5,42 38,0042 39,2826
Dari data pada Tabel IV.2, ditetapkan dosis optimum sebanyak 5 ml aluminium sulfat dalam 500 ml, untuk mengolah air limbah sebanyak Vtotal maka dibutuhkan alum sebanyak 200,196 ml atau 2, 001964 gram.
Tabel IV.3 Hasil pengukuran suspended solid tiap kedalaman dan selang waktu
Suspended Solid (mg/L)
Port Kedalaman (cm) Waktu (menit)
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Port 1 7,5 646,62 70,29 46,23 29,55 22,16 16,44 15,49 14,06 14,30
30
Suspended Solid (mg/L)
Port Kedalaman (cm) Waktu (menit)
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Port 2 23 646,62 424,09 206,33 59,09 34,55 24,07 20,02 18,11 16,44 Port 3 38,5 646,62 434,10 352,14 143,43 51,94 26,21 22,16 19,78 17,87 Port 4 53,5 646,62 480,80 358,81 272,32 65,52 27,40 22,88 20,97 18,83 Port 5 68,5 646,62 487,95 390,74 355,48 240,40 64,57 29,55 22,16 19,06 Port 6 84 646,62 499,86 396,46 361,67 352,14 181,07 41,22 22,88 20,02
IV.2.2 Pengolahan Data
1. Menghitung persentase penyisihan (%removal) per kedalaman per waktu
Untuk menghitung persentase penyisihan (%removal) per kedalaman per waktu digunakan rumus sebagai berikut:
% 𝑝𝑒𝑛𝑦𝑖𝑠𝑖ℎ𝑎𝑛 = (𝑇𝑆𝑆𝑎𝑤𝑎𝑙− 𝑇𝑆𝑆𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡𝑒𝑟𝑡𝑒𝑛𝑡𝑢
𝑇𝑆𝑆𝑎𝑤𝑎𝑙 ) × 100%
Sebagai contoh, perhitungan %penyisihan pada port 1 menit ke-3 sebagai berikut:
% 𝑝𝑒𝑛𝑦𝑖𝑠𝑖ℎ𝑎𝑛 = (649,62 − 70,29
649,62 ) × 100% = 89,13%
Untuk titik pengukuran dan waktu pengukuran yang lain, digunakan cara perhitungan yang sama sehingga didapatkan hasil perhitungan sebagai berikut:
Tabel V.1 Data Hasil Pengukuran Removal dalam Satuan % pada Waktu dan Kedalaman Tertentu
Suspended Solid (mg/L)
Port Kedalaman (cm) Waktu (menit)
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Port 1 7,5 0 89,13% 92,85% 95,43% 96,57% 97,46% 97,60% 97,83% 97,79%
Port 2 23 0 34,41% 68,09% 90,86% 94,66% 96,28% 96,90% 97,20% 97,46%
Port 3 38,5 0 32,87% 45,54% 77,82% 91,97% 95,95% 96,57% 96,94% 97,24%
Port 4 53,5 0 25,64% 44,51% 57,88% 89,87% 95,76% 96,46% 96,76% 97,09%
Port 5 68,5 0 24,54% 39,57% 45,03% 62,82% 90,01% 95,43% 96,57% 97,05%
Port 6 84 0 22,70% 38,69% 44,07% 45,54% 72,00% 93,63% 96,46% 96,90%
31 2. Grafik Isoremoval
Setelah mengetahui persentase penyisihan (%removal) per kedalaman per waktu, grafik isoremoval dapat gambarkan dengan hasil sebagai berikut:
Gambar IV.5 Grafik isoremoval hasil percobaan 3. Persentase penyisihan total (%TR)
Dari grafik isoremoval yang telah didapatkan, selanjutnya dapat dihitung total % removal dengan menarik garis lurus vertikal dari titik waktu tertentu. Contohnya pada waktu 4,5 menit atau %Removal ss 30% dapat dilihat pada Gambar IV.6
Nilai RT, didapatkan dengan menggunakan persamaan berikut:
𝑹𝑻= 𝑹𝑪+𝑯𝟐
𝑯 × (𝑹𝑫− 𝑹𝑪) +𝑯𝟏
𝑯 × (𝑹𝑬− 𝑹𝑫)
32
Gambar IV.6 Pengukuran nilai H pada % Removal 30%
Dengan menggunakan cara perhitungan yang sama pada %removal yang lainnya, didapatkan hasil sebagai berikut:
Tabel IV.4 Hasil perhitungan total removal
%Removal SS
t (menit)
Kedalaman
Rt
h1 h2 h3 h4 H
30 4,5 61,5 31 21 17
84
45,53571
40 6,6 63,5 38,5 30 55,71429
50 12,4 80 72,5 68,15476
60 13,7 81 69,64286
4. Menghitung Overflow rate
Overflow rate dihitung dengan rumus sebagai berikut:
𝑽𝟎= 𝑯 𝒕
H1=61,5 H2=31 H3=21 H4=17
33
Tabel IV.5 Hasil perhitungan overflow rate
%Removal
SS t (menit) Kedalaman
Rt Overflow Rate
(cm/menit) h1 h2 h3 h4 H
30 4,5 61,5 31 21 17
84
45,53571 18,66666667
40 6,6 63,5 38,5 30 55,71429 12,72727273
50 12,4 80 72,5 68,15476 6,774193548
60 13,7 81 69,64286 6,131386861
5. Grafik hubungan %Rt terhadap waktu
Dari Tabel IV.5, didapatkan grafik hubungan %removal terhadap waktu.
Gambar IV.7 Grafik hubungan penyisihan total dengan waktu detensi
Pada efisiensi penyisihan 65%, dengan persamaan y =2,5077x+36,44 maka didapatkan waktu detensi sebesar 11,39 menit
6. Grafik hubungan %Rt terhadap overflow rate
Dari Tabel IV.5, didapatkan grafik hubungan %removal terhadap voerflow rate.
y = 2,5077x + 36,44 R² = 0,964
05 1015 2025 3035 4045 5055 6065 7075
0 2 4 6 8 10 12 14 16
%Rt
Waktu detensi (menit)
34
Pada efisiensi penyisihan 65%, dengan persamaan y = -1,9326x+81,165 maka didapatkan surface loading sebesar 8,36 cm/menit atau 120,4471 m/hari
IV.2.3 Analisis dimensi perancangan
Dengan percobaan laboratorium yang dilakukan secara batch dan efisiensi penyisihan 65%, didapatkan nilai waktu detensi 11,39 menit dan overflow rate 120,4471 m/hari. Kedua nilai tersebut dapat digunakan untuk mendesain bak sedimentasi (aliran kontinu) skala lapangan tetapi perlu dilakukan penyesuaian terhadap faktor scale up dan faktor scale down. Untuk waktu detensi faktor scale up yang digunakan umumnya adalah sebesar 1,75; dan faktor scale down untuk overflow rate adalah sebesar 0,65 (Reynolds & Richards, 1996).
Berdasarkan percobaan ini, penentuan desain bak sedimentasi ditujukan untuk debit air sebesar 5000 m3/hari, sehingga didapatkan dengan perhitungan sebagai berikut.
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑢𝑘𝑎𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘 (𝐴𝑠) = 𝑄 𝑉0
𝐴𝑠 = 5000 𝑚3 ℎ𝑎𝑟𝑖 120,4471 𝑚
ℎ𝑎𝑟𝑖
= 𝟒𝟏, 𝟓𝟏𝟐 𝒎𝟐
Apabila bak dalam bentuk lingkaran, dengan diameter bak sebesar 4 m dan didapatkan kedalaman bak dengan persamaan sebagai berikut.
𝐾𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘 (𝐻) = 𝑡𝑑 × 𝑄
𝐴𝑠 =11,39 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 × 1 ℎ𝑎𝑟𝑖
1440 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 × 5000 𝑚3 ℎ𝑎𝑟𝑖
41,512 𝑚2 = 𝟎, 𝟗𝟓𝟑 𝒎
y = -1,9326x + 81,165 R² = 0,9973
0 5 1015 20 25 30 35 4045 50 55 60 65 70 75
0 5 10 15 20
%Rt
overflow rate (cm/menit)
35
Bab V Kesimpulan
V.1 Kesimpulan
1. Kecepatan mengendap partikel diskrit sampai persentase penyisihan 65% yaitu sebesar 1,08115 𝑚/𝑠, debit yang terhitung bernilai 0,02453𝑚3
𝑠 . Total removal yang terjadi yaitu sebesar 87,48 %.
2. Dengan percobaan laboratorium sedimentasi 2 yang dilakukan secara batch dan efisiensi penyisihan 65%, didapatkan nilai waktu detensi 11,39 menit dan overflow rate 120,4471 m/hari
3. Desain tangki sedimentasi 2 dengan efisiensi 65% dalam mengolah air limbah sebesar 5000 m3/hari yaitu kedalaman (H) 0,953-meter dan diameter bak 4 meter,
36
DAFTAR PUSTAKA
Martini, S., Yuliwati, D., Martini, S., Yuliwati, E., & Kharismadewi, D. (2020). PEMBUATAN TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI (Vol. 5, Issue 2).
Metcalf dan Eddy. 1991. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse, 3rd ed.
Singapura: McGraw Hill, Inc.
Pusat Teknologi Limbah. 2014. Manual Teknologi Tepat Guna Pengolahan Air Limbah.
Yogyakarta
Reynolds, T., & Richards, P. A. (1996). Unit Operations and Process in Environmental Engineering. Boston: PWS Publishing Company.
Syahputra, B., Soedarsono, & Poedjiastoeti, H. (2022). Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum. https://www.researchgate.net/publication/362429571
37
LAMPIRAN
Dokumentasi
Hasil jar test air sampel dengan berbagai dosis koagulan alum
Tangki camp sedimentasi 1 dan 2
1 ml 2 ml 3 ml 4 ml 5 ml 6 ml 6,5 ml 7 ml 7,5 ml 8 ml 8,5 ml 9 ml
Port 1 Port 2 Port 3 Port 4 Port 5 Port 6
38 Data mentah
Nilai TSS menggunakan TSS meter
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
Port 1 660 657 127 128 76 78 40 44 25 28 14 15 12 13 9 10 10 10 Port 2 660 657 427 423 408 418 106 102 52 53 30 31 23 21 18 18 13 16 Port 3 660 657 434 437 348 351 275 287 86 92 33 37 26 27 21 22 17 18 Port 4 660 657 484 485 355 358 549 554 117 118 37 38 27 29 24 24 20 19 Port 5 660 657 488 496 388 392 351 355 477 492 114 117 40 44 26 27 21 19 Port 6 660 657 502 507 394 398 355 364 345 354 353 367 63 70 27 29 22 22
*warna kuning = dilakukan pengenceran 2x
Nilai TSS setelah dikonversi menjadi satuan mg/l dengan menggunakan persamaan y=0,4765x+9,5345
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
Port 1 324.0245 322.595 70.05 70.5265 45.7485 46.7015 28.5945 30.5005 21.447 22.8765 16.2055 16.682 15.2525 15.729 13.823 14.2995 14.2995 14.2995 Port 2 324.0245 322.595 213 211.094 203.9465 208.7115 60.0435 58.1375 34.3125 34.789 23.8295 24.306 20.494 19.541 18.1115 18.1115 15.729 17.1585 Port 3 324.0245 322.595 216.3355 217.765 175.3565 176.786 140.572 146.29 50.5135 53.3725 25.259 27.165 21.9235 22.4 19.541 20.0175 17.635 18.1115 Port 4 324.0245 322.595 240.1605 240.637 178.692 180.1215 271.133 273.5155 65.285 65.7615 27.165 27.6415 22.4 23.353 20.9705 20.9705 19.0645 18.588 Port 5 324.0245 322.595 242.0665 245.8785 194.4165 196.3225 176.786 178.692 236.825 243.9725 63.8555 65.285 28.5945 30.5005 21.9235 22.4 19.541 18.588 Port 6 324.0245 322.595 248.7375 251.12 197.2755 199.1815 178.692 182.9805 173.927 178.2155 177.739 184.41 39.554 42.8895 22.4 23.353 20.0175 20.0175
*warna kuning = dilakukan pengenceran 2x
39 Hasil nilai suspended solid setelah disesuaikan berdasarkan pengencerannya
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8
Port 1
648.04 9
645.1
9 70.05 70.526
5 45.7485 46.7015 28.594
5 30.5005 21.447 22.8765 16.205
5 16.682 15.252
5 15.729 13.823 14.299 5
14.299 5
14.299 5 Port
2
648.04 9
645.1
9 426 422.18
8
203.946 5
208.711 5
60.043
5 58.1375 34.312
5 34.789 23.829
5 24.306 20.494 19.541 18.111 5
18.111
5 15.729 17.158 5 Port
3
648.04 9
645.1 9
432.67
1 435.53 350.713 353.572 140.57
2 146.29 50.513
5 53.3725 25.259 27.165 21.923
5 22.4 19.541 20.017
5 17.635 18.111 5 Port
4
648.04 9
645.1 9
480.32 1
481.27
4 357.384 360.243 271.13 3
273.515
5 65.285 65.7615 27.165 27.641
5 22.4 23.353 20.970 5
20.970 5
19.064
5 18.588 Port
5
648.04 9
645.1 9
484.13 3
491.75
7 388.833 392.645 353.57
2 357.384 236.82 5
243.972 5
63.855
5 65.285 28.594 5
30.500 5
21.923
5 22.4 19.541 18.588 Port
6
648.04 9
645.1 9
497.47
5 502.24 394.551 398.363 357.38
4 365.961 347.85
4 356.431 177.73
9 184.41 39.554 42.889
5 22.4 23.353 20.017 5
20.017 5
