Perhitungan Bar Screen
Persamaan perhitungan kehilangan tekanan (head loss) melalui bar 𝐻𝐿 = 𝑣2−𝑣22
2𝑔 (1
𝐶𝑑) (1)
𝐻𝐿 = 𝛽 ( 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑏𝑎𝑟×𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑏𝑎𝑟 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑠𝑝𝑎𝑠𝑖×𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑠𝑝𝑎𝑠𝑖) (𝑣2
2𝑔) 𝑠𝑖𝑛𝜃 (2)
𝐻𝐿 = 𝐾𝑒(𝑣12−𝑣22
2𝑔 ) (3)
𝐻𝐿 = 𝐾𝑐(𝑣22−𝑣12
2𝑔 ) (4)
Keterangan:
HL = Total kehilangan tekanan (m)
𝑣1 = Kecepatan aliran di saluran pembawa (m/detik) 𝑣2 = Kecepatan aliran sebelum melalui bar screen (m/detik) g = Percepatan gravitasi (m/detik) = 9,81 m/detik2
θ = Sudut kemiringan bar (o)
Cd = koefisien pelepasan (discharge coefficient)
β = Faktor kemiringan bar (Tabel faktor kemiringan Krishmer berdasarkan jenis bar) Ke = Koefisien ekspansi = 0,3
Kc = Koefisien reduksi = 0,5
Tabel 1 Faktor kemiringan (β) Krishmer berdasarkan jenis bar
Jenis Bar β
Sharp-edged rectangular 2,422
Rectangular with semicircular upstream face 1,83
Circular 1,79
Rectangular dengan semicircular upstream dan downstream faces
1,67
Tear shape 0,76
(Sumber: Qasim 1999, Water Environment Federation et al. 2009)
Persamaan (1) digunakan untuk menghitung kehilangan tekanan (head loss) melalui bar pada saat kondisi bersih atau tersumbat sebagian, sedangkan persamaan (2) (Persamaan Kirshmer) hanya digunakan untuk menghitung kehilangan tekanan pada bar dalam kondisi bersih. Untuk ekspansi saluran, kehilangan tekanan minor dapat dihitung melalui persamaan (3) dengan syarat kecepatan aliran di dalam saluran pembawa (𝑣1) lebih besar dibandingkan kecepatan aliran sebelum melalui bar screen (𝑣2). Selain itu, untuk reduksi saluran, kehilangan tekanan minor dapat dihitung melalui persamaan (4) dengan syarat 𝑣2 > 𝑣1.
Tabel 2 Kriteria desain bar screen
Komponen Manual Mekanik
Ukuran bar Lebar (mm) Dalam (mm)
4 – 8 8 – 10 25 – 50 50 – 75
Jarak bersih antar bar (mm) 25 – 75 10 – 50
Kemiringan bar (°) 45 – 75 75 – 85
Kecepatan saat mendekati bar, v2 (m/detik) 0,6 – 1 0,6 – 1 Kecepatan saat melalui bar, v (m/detik) 0,3 – 0,6 0,6 – 1
Kehilangan tekanan (cm) 15 15
Kehilangan tekanan saat penyumbatan (cm) 80 80
Tabel 3 Koefisien kekasaran saluran (n) menurut Manning
No Jenis Saluran Koefisien
Kekasaran (n) 1 Saluran dengan “Lining”
• Beton aspal (asphaltic concrete)
• Exposed prefabricated concrete asphalt
• Beton semen
• Kayu
• Pasangan batu kali
0,014 0,015 0,018 – 0,022
0,013 0,017 2 Saluran tanah
• Lurus dan bersih tanpa cekungan
• Lurus, tanpa cekungan, agak berumput dan berbatu-batu
• Berbelok-belok dengan beberapa cekungan dan pendangkalan
• Agak berumput dengan cekungan dalam
• Sangat berumput
0,025 – 0,033 0,03 – 0,04 0,035 – 0,050
0,05 – 0,08 0,075 – 0,15 3 Pipa
• Asbestos cement
• Cast iron, coated
• Cast iron, uncoated
• Beton
• Besi baja
• Kayu
• Besi tempa, hitam
• Besi tempa, gravined
0,009 0,013 0,014 0,01 – 0,017
0,016 0,013 0,013 0,016 4 Kanal
• Kanal-kanal tanah, lurus, dan terpelihara
• Kanal-kanal tanah galian, kondisi biasa
• Kanal-kanal yang dipahat dalam batu
0,023 0,027 0,04
Tabel 4 Tinggi jagaan minimum (Fmin) terhadap debit aliran Debit Aliran (m3/detik) Tinggi jagaan minimum, Fmin (m)
0,00 – 0,30 0,30
0,30 – 0,50 0,40
0,50 – 1,50 0,50
1,50 – 15,00 0,60
15,00 – 25,00 0,75
25,00 1,00
Tabel 5 Unsur-unsur geometrik penampang saluran
Penampang Luas, A Keliling Basah, P Jari-jari hidrolik, R Lebar puncak, T Kedalaman hidrolik, h Faktor penampang, Z
Persegi panjang
𝑏𝑦 𝑏 + 2𝑦 𝑏𝑦
𝑏 + 2𝑦 𝑏 𝑦 𝑏𝑦1,5
Trapesium
(𝑏 + 𝑧𝑦)𝑦 𝑏 + 2𝑦√1 + 𝑧2 (𝑏 + 𝑧𝑦)𝑦
𝑏 + 2𝑦√1 + 𝑧2 𝑏 + 2𝑧𝑦 (𝑏 + 𝑧𝑦)𝑦
𝑏 + 2𝑧𝑦
[(𝑏 + 𝑧𝑦)𝑦]1,5
√𝑏 + 2𝑧𝑦
Segitiga
𝑧𝑦2 2𝑦√1 + 𝑧2
𝑧𝑦
2√1 + 𝑧2 2𝑧𝑦 0,5𝑦 √2
2 𝑧𝑦2,5
Lingkaran
1
8(𝜃 − 𝑠𝑖𝑛𝜃)𝐷2 1
2𝜃𝐷 1
4(1 −𝑠𝑖𝑛𝜃 𝜃 ) 𝐷
(sin 0,5𝜃)𝐷 Atau 2√𝑦(𝐷 − 𝑦)
1
8(𝜃 − sin 𝜃
sin 0,5𝜃) 𝐷 √2(𝜃 − sin 𝜃)1,5 32 (sin 0,5𝜃)0,5 𝐷2,5
Parabola
2 3𝑇𝑦
𝑇 +8𝑦2 3𝑇
*Perkiraan yang paling cocok untuk interval untuk 0<x≤1 bila x=4y/T
2𝑇2 3𝑇2+ 8𝑦2
3𝐴 2𝑦
2
3𝑦 2
9√6𝑇𝑦1,5
Persegi panjang dengan sisi yang dibulatkan
(𝜋
2− 2) 𝑟2+ (𝑏 + 𝑧𝑟)𝑦 (𝜋 − 2)𝑟 + 𝑏 + 2𝑦 (𝜋
2− 2) 𝑟2+ (𝑏 + 𝑧𝑟)𝑦
(𝜋 − 2)𝑟 + 𝑏 + 2𝑦 𝑏 + 2𝑟 (𝜋
2− 2) 𝑟2
𝑏 + 2𝑟 + 𝑦 [(𝜋
2− 2) 𝑟2+ (𝑏 + 𝑧𝑟)𝑦]1,5
√𝑏 + 2𝑟
Segitiga dengan dasar dibulatkan
𝑇2 4𝑧−𝑟2
𝑧 (1 − 𝑧𝑐𝑜𝑡−1𝑧) 𝑇
𝑧√1 + 𝑧2−2𝑟
𝑧 (1 − 𝑧𝑐𝑜𝑡−1𝑧) 𝐴
𝑃 2 [𝑧(𝑦 − 𝑟) + 𝑟√1 + 𝑧2] 𝑇2 4𝑧−𝑟2
𝑧 (1 − 𝑧𝑐𝑜𝑡−1𝑧)
2[𝑧(𝑦 − 𝑟) + 𝑟√1 + 𝑧2] 𝐴√𝐴 𝑇
fiu
eK
ISI
S
Gambar 1 Grafik design of main sewers
Tabel 6 Dimensi saluran ekonomis berbagai jenis saluran pembawa
Prosedur penentuan rancangan teknis bar screen adalah sebagai berikut.
a) Penentuan kriteria desain bar screen
• Pemilihan jenis metode pembersihan bar screen (Tabel 2)
• Penentuan sudut kemiringan bar, θ (Tabel 2)
• Penentuan jarak bersih antara bar atau lebar spasi (Tabel 2)
• Penentuan lebar bar (Tabel 2)
• Penentuan kecepatan saat melalui bar, v (Tabel 2)
b) Kalkulasi rancangan saluran pembawa (saluran influen) air limbah menuju bar screen
• Penentuan debit puncak (Qp) menuju bar screen
• Penentuan kriteria desain untuk:
➢ Kecepatan aliran (v) menuju bar ditentukan berdasarkan Tabel 2
➢ Koefisien kekasaran Manning (n) menurut jenis saluran terpilih (Tabel 3)
➢ Tinggi jagaan (freeboard) berdasarkan Qp (Tabel 4)
• Pemilihan bentuk saluran pembawa (Tabel 5) berdasarkan pertimbangan jumlah debit influen dan sifat saluran (terbuka atau tertutup)
• Penentuan luas penampang basah (A) → 𝐴 =𝑄
• Dari Tabel 6, dimensi saluran ekonomis dapat ditentukan untuk 𝑣
menentukan kedalaman aliran di dalam saluran pembawa (d1). Nilai d1
ditambahkan dengan tinggi jagaan (freeboard). Dimensi saluran pembawa berbentuk lingkaran terdapat sedikit perbedaan dibandingkan bentuk- bentuk yang lain, yaitu:
-
Nilai d1 dipildah berdasarkan Qp atau vp (Tabel 6) Misal, berdasarkan vp → d1/D = 0,854-
Kemudian d1/D diplotkan pada grafik design of main sewers (Gambar 1) sehingga nilai Qp/Qfull dapat dihasilkan. Lalu Qfull awal dan diameter (D) saluran pembawa dapat dihitung melalui persamaan berikut.Bentuk Saluran Dimensi Saluran Ekonomis
Segitiga 𝛼 = 45°
𝑑1= √𝐴
Trapesium
𝑑1= 0,866 𝑏 𝛼 = 60°
𝑑1= 0,76 √𝐴 𝑏 = 0,877 √𝐴
Persegi
𝑏 = 2𝑑1
𝑑1= 0,707 √𝐴 𝑏 = 1,414 √𝐴
Lingkar an
Untuk vp:
𝑑1= ± 0,854 𝐷
Untuk Qp:
𝑑1= ± 0,925 𝐷
𝑄𝑓𝑢𝑙𝑙𝑎𝑤𝑎𝑙 = 𝑄𝑃
𝑄𝑃/𝑄𝑓𝑢𝑙𝑙 (5)
dan
𝐷 = √4(𝑄𝑓𝑢𝑙𝑙/𝑣)
𝜋 (6)
Dengan demikian, d1 (= 0,854 D) dapat ditentukan.
c) Penentuan jarak bar dan dimensi ruang bar Luas bersih melalui rack = QP
kecepatan melalui bar (7)
Lebar bersih pada rack =luas bersih melalui rack
d1 (8)
Jumlah spasi =lebar bersih pada rack
lebar spasi (9)
Jumlah bar = jumlah spasi − 1 (10)
Total lebar ruangan = (jumlah spasi × lebar spasi) + (jumlah bar × lebar bar) (11) Total jarak spasi = lebar spasi × jumlah spasi (12) Koefisien efisiensi = total jarak spasi
total lebar ruangan× 100% (13)
d) Penentuan kedalaman aliran dan kecepatan di dalam ruangan sebelum melalui bar screen saat debit puncak dapat dihitung berdasarkan pada kondisi berikut:
- Dasar ruangan bar screen adalah horizontal
- Besar datum sama dengan dasar ruangan (chamber) Rumus persamaan sebagai berikut.
𝑧1+ 𝑑1+𝑣12
2𝑔 = 𝑧2+ 𝑑2+𝑣22
2𝑔 + 𝐻𝐿 (14)
Keterangan:
𝑧1 = Ketinggian datum saluran pembawa (m)
𝑧2 = Ketinggian datum ruangan sebelum bar screen (m)
𝐻𝐿 = Total kehilangan tekanan minor akibat ekspansi saluran (m) (Persamaan 3)
Lantai atau dasar ruangan horizontal mempunyai reference datum (Z2) adalah 0, sedangkan saluran pembawa mempunyai reference datum (Z1) sebesar 8 cm di atas datum Z2. Kecepatan aliran sebelum melalui bar screen (v2) dapat diperoleh melalui Persamaan 15.
𝑣2 = 𝑄𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛×𝑑2 (15)
Dengan demikian, substitusi Persamaan 3, Persamaan 14, dan Persamaan 15 menghasilkan:
𝑧1+ 𝑑1+𝑣12
2𝑔 = 𝑧2+ 𝑑2+[
𝑄𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛×𝑑2 ] 2
2𝑔 + 𝐾𝑒(𝑣12
2𝑔 −[
𝑄𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛×𝑑2 ] 2
2𝑔 ) (16)
Persamaan 16 menghasilkan variabel tidak diketahui, d2, sehingga persamaan polinomial diperoleh dalam bentuk aX3 + bX2 + cX + d = 0. Melalui trial and error, kedalaman aliran di ruangan sebelum bar screen (d2) dapat diketahui. Kemudian, nilai d2 kembali disubstitusikan ke Persamaan 15 sehingga kecepatan aliran sebelum bar screen (v2) dapat diketahui.
e) Penentuan kecepatan melalui bar screen saat kondisi bersih dapat dihitung dengan persamaan berikut.
𝑣 = 𝑄𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑠𝑝𝑎𝑠𝑖 × 𝑑2 (17)
Keterangan:
v = Kecepatan aliran saat melalui bar screen (m/detik)
f) Perhitungan kehilangan tekanan (𝐻𝐿′) melalui bar screen saat kondisi bersih ditentukan berdasarkan kisaran antara nilai hasil perhitungan dari Persamaan 1 dan Persamaan 2. Nilai Cd sebesar 0,70 saat bar dalam kondisi bersih.
g) Penentuan kedalaman aliran (d3) dan kecepatan aliran (v3) di ruangan setelah melalui bar screen saat debit puncak. Rumus persamaan sebagai berikut:
𝑧2 + 𝑑2+𝑣22
2𝑔 = 𝑧3+ 𝑑3+𝑣32
2𝑔 + 𝐻𝐿′ (18)
Keterangan:
𝑧3 = Ketinggian datum ruangan setelah bar screen (m) 𝑑3 = Kedalaman aliran di ruangan setelah bar screen (m) 𝑣3 = Kecepatan aliran setelah melalui bar screen (m)
𝐻𝐿′ = Kehilangan tekanan saat melalui bar pada kondisi bersih atau penyumbatan sebagian (m) (Persamaan 1)
Kecepatan aliran setelah melalui bar screen (v3) dapat diketahui melalui persamaan berikut.
𝑣3 = 𝑄𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 × 𝑑3 (19)
Lantai atau dasar ruangan horizontal Z2 dan Z3 adalah 0 sehingga substitusi Persamaan 1, Persamaan 18, dan Persamaan 19, menghasilkan:
𝑑2+𝑣22
2𝑔 = 𝑑3+[
𝑄𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 × 𝑑3 ]2
2𝑔 + [𝑣2−𝑣22
2𝑔 (1
𝐶𝑑)] (20)
Persamaan 20 menghasilkan persamaan polinomial dalam bentuk aX3 + bX2 + cX + d = 0. Melalui trial and error, kedalaman aliran di ruangan chamber setelah bar screen (v3) dapat diketahui. Kemudian, nilai kecepatan aliran setelah melalui bar screen (v3) dapat diketahui setelah d3 kembali disubstitusikan ke Persamaan 19.
h) Penentuan kehilangan tekanan (HL-50) dan kecepatan (v2’) di ruangan sebelum melalui bar screen saar debit puncak 50% dan penyumbatan (clogging) dapat dihitung dengan persamaan berikut.
𝑑2′ +𝑣2′2
2𝑔 = 𝑑3+𝑣32
2𝑔 + 𝐻𝐿50 (21)
Keterangan:
𝑑2′ = Kedalaman aliran di ruangan sebelum bar screen saat penyumbatan 50% (m) 𝑣2′ = Kecepatan aliran di ruangan sebelum bar screen saat penyumbatan 50% (m) 𝐻𝐿50= Total kehilangan tekanan saat penyumbatan 50% (m)
𝑑3 = Kedalaman aliran di ruangan sebelum bar screen (m)
Kecepatan aliran di ruangan sebelum dan saat melalui bar screen pada saat penyumbatan 50% (𝑣′ dan 𝑣2′) dihitung melalui Persamaan 22 dan Persamaan 23.
𝑣′= 𝑄𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑠𝑝𝑎𝑠𝑖×0,5×𝑑2′ (22)
Keterangan:
𝑣′ = Kecepatan aliran saat melalui bar screen pada saat penyumbatan 50% (m/detik)
𝑣2′= 𝑄𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛×𝑑2′ (23)
Dengan demikian, total kehilangan tekanan saat penyumbatan 50% (HL-50) dapat dihitung melalui substitusi Persamaan 1, Persamaan 22, dan Persamaan 23 dengan nilai Cd sebesar 0,70 untuk menghasilkan Persamaan 24.
𝐻𝐿50 =[
𝑄𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑠𝑝𝑎𝑠𝑖×0,5 × 𝑑2′ ]2−[ 𝑄𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛×𝑑2′ ]2
2𝑔 (1
𝐶𝑑) (24)
Persamaan 23 dan Persamaan 24 disubstitusikan ke Persamaan 21 sehingga menghasilkan:
𝑑2′ +
[𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 × 𝑑𝑄𝑃 2′]
2
2𝑔
= 𝑑3+𝑣32
2𝑔 +([
𝑄𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑠𝑝𝑎𝑠𝑖×0,5 × 𝑑2′ ]2−[ 𝑄𝑃
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛×𝑑2′ ]2
2𝑔𝐶𝑑 ) (25)
Persamaan 25 menghasilkan variabel tidak diketahui, 𝑑2′ sehingga persamaan polinomial diperoleh dalam bentuk aX3 + bX2 + cX + d = 0. Melalui trial and error, kedalaman aliran di ruangan sebelum bar screen (𝑑2′) dapat diketahui.
Nilai 𝑑2′ kembali disubstitusikan ke Persamaan 22, Persamaan 23, dan Persamaan 24 untuk memperoleh nilai 𝑣′, 𝑣2′, dan 𝐻𝐿50.
i) Kedalaman dan kecepatan kritis pada saluran rectangular bar screen dapat dihitung dengan persamaan berikut.
𝑄 = 𝐴𝑒(𝑔𝑑𝑒)12 = total lebar ruangan × (𝑔)12× (𝑑𝑒)32 (26) 𝑣𝑒 = 𝑄𝑝
total lebar ruangan ×𝑑𝑒 (27)
Keterangan:
𝑑𝑒 = Kedalaman kritis (m)
𝐴𝑒 = Luas cross section pada kedalaman kritis (m2) 𝑣𝑒 = Kecepatan kritis (m/detik)
j) Penentuan dimensi proportional weir
Lebar proportional weir (b) mempunyai selisih 10 cm lebih pendek dibandingkan total lebar ruangan bar screen. Muka air di proportional weir harus lebih tinggi dari nilai Y (Gambar 2) walaupun tidak ada ketentuan tertentu.
Gambar 2 Penampang proportional weir
Debit aliran pada proportional weir menggunakan persamaan berikut.
𝑄 = 4,97 𝑎1/2𝑏[𝑑3− 𝑎/3] (28)
Persamaan 28 memberikan nilai a dan b untuk mendapatkan nilai X dan Y. Nilai tersebut ditentukan berdasarkan hubungan Y/a dan X/a pada Tabel 7. Nilai X dan Y memberikan dimensi bukaan proportional weir. Semakin tinggi nilai Y, maka nilai X akan semakin kecil. Saat nilai Y maksimum diperoleh, proportional weir harus diberikan bukaan tambahan untuk mengantisipasi terhadap alliran darurat. Lebar bukaan tambahan setara dengan nilai b, sedangkan tinggi bukaan tambahan berkisar 0,25 – 0,3 meter.
Tabel 7 Nilai Y/a dan X/a proportional weir
Y/a X/b Y/a X/b Y/a X/b
0,1 0,805 1,0 0,500 10 0,195
0,2 0,732 2,0 0,392 12 0,179
0,3 0,681 3,0 0,333 14 0,166
0,4 0,641 4,0 0,295 16 0,156
0,5 0,608 5,0 0,268 18 0,147
0,6 0,580 6,0 0,247 20 0,140
0,7 0,556 7,0 0,230 25 0,126
0,8 0,536 8,0 0,216 30 0,115
0,9 0,517 9,0 0,205
Gambar 3 Contoh ilustrasi denah bar screen
Gambar 4 Contoh ilustrasi potongan A-A bar screen
Gambar 5 Contoh ilustrasi potongan B-B bar screen
Gambar 6 Contoh ilustrasi potongan C-C bar screen
Gambar 7 Contoh skema aliran di bar screen
Gambar 8 Contoh penampang proportional weir
BAR SCREEN
Dimas Ardi Prasetya, ST.,MSi
Teknik dan Manajemen Lingkungan
Perencanaan Bangunan Air Buangan
BAR SCREEN
• Bar screen merupakan unit pertama yang digunakan dalam pengolahan air limbah
• Bar screen berupa kisi-kisi dari batangan besi atau baja yang dipasang sejajar dan membentuk kerangka yang kuat untuk menyisihkan benda-benda terapung dan melayang (plastik, logam, daun, dan sebagainya)
Memisahkan zat pengotor yang berukuran besar
Melindungi peralatan
mekanis
Menghindari penyumbatan (clogging) pada unit selanjutnya
Fungsi Bar Screen
BAR SCREEN
Jenis-Jenis Bar Screen
BAR SCREEN
Manual Bar Screen (Hand Cleaned) Mechanical Bar Screen
Jenis-Jenis Bar Screen
Hampir sebagian besar unit pengolahan skala
menengah dan besar menggunakan tipe ini
BAR SCREEN
Mekanisme Operasi
Tipe Mechanically Cleaned
Jarak bersih antar bar untuk jenis ini berkisar antara 1,4 – 2,5 cm
• Kontrol pembersihan mekanis
• Kontrol muka air tanpa atau menggunakan alarm
• Kontrol untuk kehilangan tekanan (head loss)
• Kontrol untuk beban berlebih
Terbagi Menjadi 4 Jenis
• Chain driven
• Reciprotating rake
• Catenary
• Continuous belt
BAR SCREEN
• Lebih efisien untuk penyisihan padatan (+)
• Kurang kasar dan rentan terjadi penyumbatan (-)
Jenis Front-Return Chain-Driven Jenis Reciprocating Rake
Tipe Mechanically Cleaned
• Efektif dalam menangkap padatan ukuran besar (+)
• Memiliki kapasitas terbatas untuk menangani beban tinggi pada penyaringan (-)
• Membutuhkan pembersihan untuk mengakomodasi
mekanisme raking (menyapu) (-)
BAR SCREEN
• Objek kasar dapat terperangkap di antara bar (memungkinkan padatan besar untuk tersisihkan) (+)
• Tidak dilengkapi dengan unit pembersih (-)
• Objek yang terperangkap harus dibersihkan secara manual (-)
Jenis Catenary Jenis Continuous Belt
Tipe Mechanically Cleaned
• Sistem pembersihan otomatis (self-cleaning) (+)
• Mampu mengakomodasi bukaan antar bar
dengan ukuran 0,5 – 60 mm (+)
BAR SCREEN
• Ruang bar screen dirancang untuk mencegah penumpukan pasir dan material berat lainnya
• Ruang bar screen memberikan homogenisasi distribusi aliran dan proses penyaringan pada seluruh area bar screen
• Direkomendasikan dibuat dua unit untuk membawa debit puncak sebagai perlindungan kontinuitas aliran air limbah
• Struktur pintu masuk dan keluar (effluent) harus memiliki transisi yang mulus
• Perangkat kontrol utama seperti proportional weir atau parshall flume harus disediakan untuk mencegah terjadinya perubahan kedalaman aliran rendah dan kecepatan tinggi akibat terjunan bebas
Ruang Bar Screen
Gambar Duplikasi ruang serta pengaturan influen dan efluen
unit bar screen
Kecepatan atau
kapasitas rencana Jarak antar bar Ukuran bar
Kehilangan tekanan yang
diizinkan
BAR SCREEN
Kriteria desain bar screen
Komponen Manual Mekanik
Ukuran bar Lebar (mm) Dalam (mm)
4 – 8 8 – 10 25 – 50 50 – 75
Jarak bersih antar bar (mm) 25 – 75 10 – 50
Kemiringan bar (°) 45 – 75 75 – 85
Kecepatan saat mendekati bar, v
2(m/detik) 0,6 – 1 0,6 – 1 Kecepatan saat melalui bar, v (m/detik) 0,3 – 0,6 0,6 – 1
Kehilangan tekanan (cm) 15 15
Kehilangan tekanan saat penyumbatan (cm) 80 80
Hal yang Perlu Diperhatikan Saat Perencanaan Bar Screen
Sudut inklinasi
bar
BAR SCREEN
Gambar Denah Bar Screen
Gambar Potongan A-A Bar Screen
Gambar Potongan B-B Bar Screen
Gambar Potongan C-C Bar Screen
BAR SCREEN
Gambar Skema Aliran di Bar Screen
Gambar Penampang Proportional Weir
Mulai Dikumpulkan Jenis Peraturan dan Parameter serta Baku Mutu yang Berkaitan
dengan Air Limbah
Terimakasih
Grit chamber
Dalam terminologi pengolahan air limbah, grit mencakup limbah padat berukuran kecil seperti pasir, debu, potongan tulang, ampas kopi, rumput, pecahan kulit telur, dan material lain dengan massa lebih berat dari bahan organik. Grit perlu dihilangkan karena material tersebut mengakibatkan kerusakan pada mesin atau unit pengolahan air limbah. Selain itu, grit juga mengakibatkan saluran atau pipa menjadi mampat dan mengurangi debit air limbah. Oleh karena itu, grit chamber (Gambar 1) sebagai unit pengolahan air limbah berfungsi untuk menghilangkan atau mereduksi limbah padat berukuran kecil yang terbawa pada aliran limbah.
Gambar 1 Grit chamber: (a) denah; dan (b) potongan memanjang (Sumber: Liu dan Liptak, 2000)
Grit chamber juga mempunyai fungsi lain untuk melindungi peralatan mekanik, mengurangi endapan di dalam jaringan perpipaan dan saluran, dan mengurangi frekuensi pengurasan bak sedimentasi akibat akumulasi grit yang berlebihan.Grit chamber diletakkan setelah bar screen dan sebelum unit sedimentasi primer (Metcalf & Eddy Inc. et al., 2013). Semakin kompleks unit pengolahan air limbah dan semakin tidak homogen karakteristik air limbah, unit grit chamber hampir selalu dibangun pada semua IPAL.
Kuantitas dan kualitas grit merupakan faktor penting pada penentuan jenis atau tipe grit chamber. Selain itu, kehilangan tekanan (head loss) dan ketersediaan luas lahan juga perlu diperhatikan terhadap pemilihan jenis grit chamber. Secara umum, grit chamber terbagi menjadi tiga jenis,yaitu horizontal-flow grit chambers, aerated grit chambers, dan vortex-type grit chamber.
1. Horizontal-Flow Grit chambers
Grit chamber ini merupakan jenis pertama kali digunakan. Grit chamber dalam kategori ini terbagi menjadi dua tipe, yaitu rectangular horizontal-flow dan square horizontal-flow. Rectangular horizontal-flow merupakan tipe tertua dari penggunaan grit chamber. Fungsi utama grit chamber ini mengontrol kecepatan aliran mendekati 0,3 m/detik. Pada kecepatan rendah, partikel grit bergerak secara perlahan ke dasar saluran.
Namun, partikel organik tidak dapat mengendap dan terbawa hingga ke unit pengolahan berikutnya. Grit chamber ini dilengkapi konveyor mekanis yang terdiri atas bucket elevator. Bucket elevator ini digunakan untuk mengangkat dan membuang grit dari dasar unit. Pada grit chamber ukuran kecil, proses pengurasan dilakukan secara manual. Square horizontal-flow telah digunakan selama lebih dari 60 tahun. Aliran air limbah influen didistribusikan melalui penampang melintang tangki pada beberapa jenis pintu, mengalir ke dalam tanki, dan melimpas melalui weir. Jenis grit chamber ini memerlukan paling sedikit dua unit. Pada square horizontal-flow, padatan dihilangkan dengan cara mekanisme rotasi menuju tempat penampungan di sisi luar tangki (Gambar 2).
Unit ini dirancang untuk menghilangkan 95% partikel berukuran lebih besar dari 0.15 mm saat debit puncak. Namun, jenis grit chamber ini seiring berjalan waktu mulai tergantikan dan beralih pada jenis aerated dan vortex grit chamber. Kriteria rancangan untuk jenis horizontal-flow grit chamber disajikan pada Tabel 1.
Gambar 2 Skematik square horizontal-flow grit chamber (Sumber: Metcalf & Eddy Inc. et al., 2013)
Tabel 1 Kriteria desain horizontal-flow grit chamber
(Sumber: Metcalf & Eddy Inc. et al., 2013) 2. Aerated Grit chamber
Pada aerated grit chamber, udara ditiupkan di sepanjang salah satu sisi tangki persegi untuk membuat pola aliran spiral tegak lurus terhadap aliran air yang melewati tangki. Partikel grit berat mempunyai kecepatan pengendapan lebih tinggi menuju dasar tangki. Partikel grit ringan berupa partikel organik akan tersuspensi dan melewati tangki. Apabila kecepatan aliran terlalu tinggi, grit akan terbawa melewati bak. Sebaliknya, jika kecepatan aliran terlalu rendah, material organik akan hilang bersama dengan grit. Namun, keuntungan penggunaan unit ini adalah jumlah udara dapat diatur dengan mudah. Melalui pengaturan tertentu, hampir 100% proses reduksi grit dapat dilakukan.
Keuntungan lain dari unit ini dapat sekaligus digunakan untuk penambahan bahan kimia, pengadukan, dan flokulasi bila diperlukan sebelum masuk ke unit sedimentasi primer. Selain itu, unit ini dapat mengurangi bau, persentase penyisihan BOD bertambah, kehilangan tekanan menjadi lebih kecil, lemak dan minyak dapat bila unit ini menggunakan skimming, serta pemberian udara ke dalam tangki dapat dikontrol sesuai kebutuhan (Qasim dan Zhu, 2018).
Untuk proses pembuangan grit, aerated grit chambers juga dilengkapi dengan grab buckets traveling menggunakan sistem monorel. Bagian-bagian dari aerated grit chamber disajikan dalam Gambar 2 dan Gambar 3. Kriteria rancangan disajikan pada Tabel 2.
Gambar 2 Potongan aerated grit chamber (Sumber: Metcalf & Eddy Inc. et al., 2013)
Gambar 3 Potongan aerated grit chamber (Sumber: Metcalf & Eddy Inc. et al., 2013)
Tabel 2 Kriteria desain aerated grit chamber
(Sumber: Metcalf & Eddy Inc. et al., 2013) 3. Vortex Grit chamber
Grit juga dapat dihilangkan dari air limbah menggunakan pola aliran vortex.
Vortex grit chamber terbagi menjadi dua jenis, yaitu pista dan teacup (Gambar 4). Pada tipe pista, air limbah masuk dan keluar secara tangensial. Turbin berputar untuk mempertahankan kecepatan aliran menjadi konstan. Kemudian, blades pitch dapat diatur untuk memisahkan partikel organik dari grit. Aksi dari propeler menghasilkan pola aliran toroidal pada partikel grit. Grit mengendap menggunakan gaya gravitasi dan masuk ke dalam pengumpul (hopper). Padatan terkumpul di hopper dan dibuang menggunakan pompa
Pada tipe teacup, aliran air masuk secara tangensial pada bagian atas unit.
Gaya sentrifugal dan gravitasi pada unit ini meminimalkan pelepasan partikel dengan densitas yang lebih besar daripada densitas air. Grit mengendap menggunakan gaya gravitasi ke dasar unit, sedangkan partikel organik, termasuk pemisahan partikel oleh gaya sentrifugal, keluar bersama aliran air limbah. Grit chamber tipe ini memiliki debit maksimal air limbah maksimal 0,3 m3/detik. Grit di dasar unit dibuang menggunakan belt conveyor. Kriteria rancangan untuk vortex grit chamber disajikan pada Tabel 3.
Gambar 4 Vortex grit chamber tipe (a) pista dan (b) teacup (Sumber: Metcalf & Eddy Inc. et al., 2013)
Tabel 3 Kriteria desain vortex grit chamber
(Sumber: Metcalf & Eddy Inc. et al., 2013)
Penggunaan aerated grit chamber secara luas digunakan hampir di seluruh IPAL karena dapat memisahkan grit secara selektif (Said, 2017) sehingga prosedur penentuan rancangan teknis di sub-bab ini difokuskan untuk menjabarkan desain tipe tersebut (5). Penjabaran detil dari contoh diagram alir pada Gambar 5 tersebut adalah sebagai berikut:
a) Penentuan kriteria desain grit chamber
- Penentuan jumlah unit grit chamber. Jumlah unit terdiri atas dua buah unit tipe aerated grit chamber untuk mereduksi minimum ukuran grit sebesar 0,21 mm. Bak dirancang mampu menampung setengah dari debit puncak.
Struktur influen dan efluen harus dirancang agar mampu menangani kondisi darurat ketika salah satu unit sedang dalam perawatan
- Penentuan debit puncak influen grit chamber, QSc (berdasarkan hasil perhitungan kesetimbangan debit)
- Penentuan waktu detensi, td (waktu tinggal air limbah di dalam unit pengolahan (Tabel 2)
- Laju suplai udara (Tabel 2)
- Penentuan lebar (L) unit asumsi (Tabel 2)
- Kecepatan aliran permukaan (v1) berkisar 0,6 – 0,8 m/detik (Said, 2017) b) Penentuan dimensi unit berdasarkan perencanaan dua unit identik grit chamber
dengan operasional unit terpisah
- Perencanaan pembagian QSc di setiap unit
- Penentuan volume (V) setiap unit berdasarkan td terpilih. td diusahakan beroperasi minimal sebesar 4 menit dalam keadaan dua unit grit chamber beroperasi (Qasim, 1999).
V setiap unit, 𝑚3 = (QSc setiap unit)(td)(60detik
menit) (1)
- Kedalaman aliran di dalam unit grit chamber (d2) menggunakan persamaan (1), (2), dan (3), sehingga diperoleh HL, d2, dan v2. Penentuan serupa dengan perhitungan bar screen menggunakan rasio d2/D
(1) (2)
(3) Keterangan:
Z1 = ketinggian datum saluran pembawa (m)
Z2 = ketinggian datum ruangan sebelum bar screen (m)
HL = total kehilangan tekanan minor akibat ekspansi saluran (m)
- Penentuan tinggi jagaan (freeboard) minimal 0,5 meter, sehingga kedalaman total grit chamber adalah:
(4) - Penentuan luas permukaan (A) setiap unit adalah
(5)
- Penentuan raio L:H (Tabel 2). Apabila rasio tidak terpenuhi, maka L asumsi harus diubah
- Penentuan rasio P:L (Tabel 2), sehingga diperoleh panjang unit (P) dari L terpilih.
Gambar 5 Contoh diagram alir perhitungan desain unit grit chamber (Sumber: Dewi, 2014)
c) Penentuan perletakkan diffuser udara
Diffuser udara dengan nodzzle diletakkan di sepanjang satu sisi panjang bak dengan jarak 0,6 m dari dasar bak. Dasar bak dibuat miring menuju lokasi saluran pengumpul pada sisi yang sama dengan diffuser udara. Sebuh konveyor dibutuhkan untuk memindahkan grit dari saluran menuju pengumpul (hopper) di hilir saluran.
d) Penentuan waktu detensi (td) aktual
- td aktual saat debit puncak ketika kedua unit beroperasi
(6)
- td aktual saat debit puncak ketika hanya satu unit beroperasi
(7)
e) Perhitungan kebutuhan udara
- Laju suplai udara disediakan minimal 7,8 L/detik per meter panjang unit (Qasim, 1999)
- Perhitungan kebutuhan udara teoretis per unit melalui persamaan 8 (8) - Kebutuhan udara dapat dibuat sebesar 150% pada saat kondisi puncak
(Qasim, 1999).
- Perhitungan kapasitas total diffuser udara adalah sebagai berikut:
(9) - Blower disediakan dua buah dengan satu buah blower dijalankan sehingga
kapasitas blower untuk dua unit adalah:
(10)
f) Perhitungan laju overflow/surface rise rate (m3/m2.hari)
- Pemeriksaan laju overflow ketika dua bak beroperasi dapat ditentukan sebagai berikut: Luas permukaan tiap bak (𝐴) = 𝑃 ∙ L
(11) - Pemeriksaan laju overflow/surface rise rate (m3/m2.hari) ketika hanya satu
bak beroperasi
(12) g) Analisis zona influen
- Penentuan dimensi zona influen
Lebar saluran influen disediakan sebesar 1 m dan membagi aliran masuk ke dalam dua unit grit chamber. Tiap saluran mempunya satu orifice sebesar 1 × 1 m untuk mengalirkan air limbah menuju area diffuser. Detail struktur influen disajikan pada denah dan potongan memanjang grit chamber dalam Gambar 6, 8, dan 9.
- Perhitungan kehilangan tekanan (head loss)
Nilai HL, v1, v2, d1, dan d2 telah dihitung pada tahap penentuan dimensi unit grit chamber. Perbedaan elevasi dari permukaan air hingga ke dasar unit dapat diperoleh melalui Persamaan (13).
(13) Keterangan:
v1 = kecepatan rata-rata pada pipa influen (m/detik) v2 = kecepatan rata-rata di dalam grit chamber (m/detik)
ΔH = perbedaan elevasi dari permukaan air ke dasar pipa atau unit (m) HL = kehilangan tekanan ke dalam pipa dan exit loss selama di dalam pipa (m)
Kehilangan tekanan di dalam saluran influen dan perbedaan kecepatan terlalu kecil sehingga HL dapat dikembangkan menggunakan Persamaan (14) berdasarkan hubungan luas orifice dan debit.
(14) Dengan demikian, Persamaan (13) dan Persamaan (14) dapat disatukan menjadi:
(15) Keterangan:
A = luas permukaan orifice (m2) Cd = koefisien debit = 0,61 h) Analisis zona efluen
- Penentuan dimensi zona efluen
Struktur efluen terdiri dari weir persegi, dua bak efluen, effluent box, dan pipa efluen. Weir persegi mempunyai panjang sebesar 2,5 meter, sedangkan lebar bak efluen dan effluent box sebesar 1,5 meter. Panjang bak efluen dan effluent box ditentukan berdasarkan lebar unit grit chamber berdasarkan pendekatan sebagai berikut:
(16) Pintu air diperlukan di effluent box untuk mengosongkan bak efluen ketika salah satu unit dalam perawatan. Detil zona efluen disajikan dalam Gambar 7.
- Perhitungan kehilangan tekanan ketika melewati weir efluen saat debit rata- rata pada kondisi dua unit beroperasi:
(17)
Keterangan:
Q = debit rata-rata saat melewati weir (m3/detik) HL’ = kehilangan tekanan saat melewati weir (m) L’ = 𝐿 − 0,1 𝑛 𝐻
L = panjang weir = 2,5 meter n = jumlah konstraksi akhir = 1
Pada saat debit puncak (QSc) ketika dua unit dioperasikan, HL’ dihitung menggunakan trial error. Misalnya, L’ diasumsikan sebesar 2,47 m.
(18) 𝐿′ = 2,5 − 0,1 × 1 × 𝐻L′ → L‘ harus mendekati asumsi awal
- Perhitungan tinggi weir dari dasar bak melalui Persamaan (19)
Tinggi weir = H – HL’ (19)
- Perhitungan kehilangan tekanan ketika melewati weir effluen saat debit puncak (QSw) pada kondisi satu bak dalam perawatan. Misalnya, L’
diasumsikan sebesar 2,46 m. Melalui rumus Persamaan (18).
- Perhitungan kedalaman bak efluen
Kedalaman air di ujung hulu bak efluen (y1) harus diketahui untuk menghitung kedalaman zona influen. Nilai y1 dihasilkan dari Persamaan (20).
(20) Keterangan:
y1 = kedalaman air di ujung hulu bak efluen (m)
y2 = kedalaman air di bak pada jarak L dari ujung hulu (m) b = lebar launder effluent box (m)
Kedalaman air di effluent box pada titik outlet (tengah-tengah pipa efluen) diasumsikan sebesar 1,5 m. Jadi, kedalaman air di effluent box juga 1.5 m (y2). Dengan demikian, kedalaman bak efluen dapat dihitung melalui Persamaan (21) dengan mempertimbangkan faktor keamanan (f) sebesar 12-15% dari y1 dan tambahan ketinggian untuk bangunan terjunan (h) sebesar 15 cm (Qasim and Zhu, 2018) sehingga:
Kedalaman bak efluen = y1 f + h (21)
i) Perhitungan kehilangan tekanan (head loss) di sepanjang grit chamber
Total kehilangan tekanan saat melewati grit chamber terbagi atas empat lokasi, yaitu zona influen, zona efluen, bak grit chamber, dan baffle.
- HL di zona efluen (langkah h) - HL di zona influen (langkah g)
- HL di bak grit chamber. HL ini sangat kecil dan dapat diabaikan karena kecepatan aliran yang rendah.
- Kehilangan tekanan di baffle
Baffle merupakan penghalang aliran di dalam grit chamber. Perhitungan HL di baffle menggunakan Persamaan (22). Nilai HL ini dapat diabaikan apabila sangat kecil
(22) Keterangan:
HL = kehilangan tekanan di baffle (m)
v2 = kecepatan aliran di unit grit chamber melewati area tanpa baffle (m/detik)
Ab = proyeksi vertikal dari luas baffle = 50% A A = luas penampang melintang bak grit chamber (m2) CD = drag coefficient = 1,9
Gambar 6 Contoh ilustrasi potongan A-A grit chamber
Gambar 7 Contoh ilustrasi potongan B-B grit chamber
Gambar 8 Contoh ilustrasi potongan C-C grit chamber
Gambar 9 Contoh ilustrasi denah grit chamber
GRIT CHAMBER
Dimas Ardi Prasetya, ST.,MSi
Teknik dan Manajemen Lingkungan
Perencanaan Bangunan Pengolahan
Air Buangan
Tinjauan Umum
• Menyisihkan grit (campuran dari lumpur, pasir,
kerikil, kulit kerang, dan material yang lebih abrasif) yang terbawa oleh air buangan secara gravitasi.
• Melindungi peralatan mekanik, mengurangi endapan di dalam jaringan perpipaan dan saluran
• Mengurangi frekuensi pengurasan bak sedimentasi
akibat akumulasi grit yang berlebihan.
Penampang Grit Chamber
Jenis-jenis Grit Chamber
Square Horizontal Flow Grit Chamber Aerated Grit Chamber Vortex Grit Chamber
Kriteria Desain
Data Perencanaan Awal
Pengantar Desain Grit Chamber
Hal yang perlu diperhatikan:
• kecepatan aliran
• waktu detensi
• laju aliran udara
• Weir
• kehilangan tekanan yang diizinkan.
Desain Grit Chamber
Desain Grit Chamber
Potongan A-A
Potongan C-C
Terimakasih
1
Communitor
Padatan-padatan kasar yang masih mungkin terbawa dan lolos dari grit chamber berpotensi mengganggu proses pengolahan lanjutan. Oleh karena itu, comminutor diperlukan untuk menghancurkan atau memotong padatan kasar menjadi ukuran kecil atau hancur sama sekali.
Comminutor berupa mesin otomatis bergerigi kasar dan berat dengan mekanisme operasi secara terus- menerus. Alat ini akan meringankan beban kerja unit pengolahan, terutama saat proses pengendapan, serta mampu mengoptimalkan kinerja pengolahan biologis. Comminutor dapat diletakkan setelah bar screen atau setelah grit chamber. Perletakkan setelah bar screen dapat mencegah pengendapan padatan berlebih pada grit chamber, sedangkan perletakkan setelah grit chamber mencegah kerusakan pada komponen pemotong comminutor sehingga tidak cepat tumpul akibat pasir di dalam aliran. Umumnya, comminutor diletakkan antara unit grit chamber dan sedimentasi primer.
Gambar 1 Comminutor dengan stationary screen dan oscillating cutter (Sumber: Liu dan Liptak, 2000)
Comminutor tipe rotating-screen cutter terdiri atas motor penggerak, pemutar, dan alat drum pemotong vertikal (rotating circular cutting disk) yang hampir sepenuhnya terendam dalam aliran air limbah. Air mengalir ke dalam drum melalui disk dan keluar dari dasar (Gambar 2). Padatan atau material dalam ukuran besar akan terpotong-potong melalui disk. Jenis comminutor lain yaitu stationary screen dan oscillating cutter yang dilengkapi dengan pemotong vertical stasioner di tengahnya dan dilengkapi dengan osilasi 180ᵒ untuk mempermudah proses pemotongan (Gambar 1) (Liu and Liptak, 2000).
Penentuan ukuran dan tipe comminutor berdasarkan debit maksimum air limbah terdiri atas dua jenis,
2 yaitu controlled discharge dan free discharge (Tabel 1).
Gambar 2 Comminutor dengan rotary-screen cutter (Sumber: Liu dan Liptak, 2000)
Tabel 1 Kriteria desain comminutor
No. Ukuran Motor Kapasitas (MGD)
Controlled Discharge Free Discharge
7 0,75 0 – 0,35 0 – 0,30
10 A 0,5 0,17 – 1,1 0,17 – 0,82
15 M 0,75 0,4 – 2,3 0,4 – 1,4
25 M 1,5 1,0 – 6,0 1,0 – 3,6
25 A 1,5 1,0 – 11,0 1,0 – 6,5
36 A 2 1,55 – 25,0 1,5 – 9,6
54 A Berdasarkan jenis pekerjaan
(Sumber: Seelye, 1996)
Prosedur penentuan rancangan teknis comminutor adalah:
a) Penentuan debit puncak influen comminutor (Qg) yang berasal dari efluen grit chamber.
b) Pemilihan tipe comminutor melalui langkah:
− Konversi satuan ke million gallon per day (MGD)
𝑄′𝑔= 𝑄𝑔× (86400𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
ℎ𝑎𝑟𝑖) × (0,00026𝑚𝑖𝑙𝑙𝑖𝑜𝑛 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛 𝑚3 )
− Penentuan jenis comminutor terpilih (Tabel 1)
− Penentuan nomor dan ukuran motor berdasarkan kapasitas maksimum (Qg’)
− Penentuan jumlah comminutor, N (unit)
3 c) Struktur influen
Struktur influen comminutor terdiri dari pipa dengan diameter yang dapat membawa Qg dan bak influen untuk mendistribusikan aliran ke masing-masing comminutor. Comminutor dipasang pada sebuah dinding sebagai penyekat antar comminutor.
d) Struktur efluen
Struktur efluen terdiri dari saluran untuk menerima aliran dari comminutor dengan diameter pipa efluen sama dengan pipa influen.
Gambar 3 Contoh ilustrasi potongan A-A comminutor
Gambar 4 Contoh ilustrasi potongan B-B comminutor
Gambar 5 Contoh ilustrasi denah comminutor
COMMINUTOR
Dimas Ardi Prasetya, ST.,MSi
Teknik dan Manajemen Lingkungan
Perencanaan Bangunan Pegolahan
Air Buangan
Tinjauan Umum
• Menghancurkan atau memotong padatan kasar menjadi ukuran kecil atau hancur sama sekali.
• Meringankan beban kerja unit pengolahan, terutama saat proses pengendapan, serta mampu
mengoptimalkan kinerja pengolahan biologis.
• Dapat diletakkan setelah bar screen atau setelah grit
chamber.
Tipe Unit Comminutor
Comminutor dengan stationary screen dan oscillating cutter
Comminutor dengan rotary-screen
cutter
Kriteria Desain
Teknis Desain Comminutor
• Penentuan debit puncak influen (Qg) yang berasal dari efluen grit chamber
• Pemilihan tipe comminutor
• Perencanaan struktur influen
• Perencanaan struktur efluen
• Konversi satuan ke million gallon per day (MGD)
• Penentuan jenis comminutor berdasarkan Tabel 1.
• Penentuan nomor dan ukuran motor berdasarkan Qg’
• Penentuan jumlah comminutor, N (unit)
Pemilihan Tipe
Comminutor
Desain Grit Chamber
Potongan A-A
Potongan C-C
Denah
Terimakasih
EKUALISASI
Langkah perhitungan ekualisasi adalah sebagai berikut.
1. Menentukan rata-rata debit campuran tiap jam.
2. Menghitung volume komulatif.
- Inlet (komulatif debit setiap jam) Contoh: jam 0-1 = 735,556 m3
jam 1-2 = 735,556 + 707,265 = 1442,821 m3 - Outlet (komulatif debit rata-rata setiap jam)
Contoh:
Debit rata-rata = 0,335 m3/detik x 3600 detik = 1205,180 m3 jam 0-1 = 1205,180 m3
jam 1-2 = 1205,180 + 1205,180 = 2410,359 m3 jam 2-3 = 1205,180 + 2410,359 = 3615,539 m3
3. Menghitung volume komulatif rata-rata (debit kumulatif inlet – debit komulatif outlet)
Contoh:
jam 0-1 = 735,556 - 1205,180 = -469,62 m3 jam 1-2 = 1442,821 - 2410,359 = -967,54 m3 4. Menentukan kapasitas atau volume bak ekualisasi.
- Diperoleh dari volume komulatif rata-rata (Vr) positif terbesar, volume komulatif rata-rata (Vr) absolut negatif terbesar, atau volume komulatif rata-rata (Vr) positif terbesar ditambah volume komulatif rata-rata (Vr) absolut negatif terbesar.
- Volume total unit ekualisasi dapat pula dicari menggunakan grafik melalui plot volume kumulatif influen dan efluen terhadap rentang waktu setiap jam selama 24 jam. Kemudian, garis singgung antara kurva volume kumulatif influen dan kurva volume kumulatif efluen dibuat sehingga jarak terbesar garis singgung tersebut merupakan volume unit ekualisasi.
Gambar 1 Contoh grafik estimasi waktu pengosongan unit ekualisasi 5. Menentukan nilai BOD dan TSS Mass Loading
Waktu pengosongan unit ekualisasi terjadi antara jam 5-6 sehingga analisis nilai BOD-TSS mass loading dimulai pada rentang waktu tersebut.
- Perhitungan volume unit ekualisasi di akhir setiap periode waktu.
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
0 - 1 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 15 - 16 16 - 17 17 - 18 18 - 19 19 - 20 20 - 21 21 - 22 22 - 23 23 - 24
Debit (m3/det)
Waktu (jam)
Debit fluktuatif Debit rata-rata
Waktu pengosongan jam 5-6
𝑉sc = 𝑉sp + 𝑉ic − 𝑉oc
Keterangan:
𝑉sc = volume unit ekualisasi pada akhir periode waktu (m3) 𝑉sp = volume unit ekualisasi pada periode sebelumnya (m3) 𝑉ic = volume yang masuk setiap jam saat ini (m3)
𝑉oc = volume rata-rata selama 24 jam (m3)
- Perhitungan nilai BOD dan TSS mass loading sebelum ekualisasi.
BOD (kg/jam) = BOD sebelum ekualisasi x Q setiap jam
TSS mass loading (kg/jam) = TSS sebelum ekualisasi x Q setiap jam
- Perhitungan konsentrasi rata-rata setelah unit ekualisasi (asumsi tercampur sempurna).
Xoc = (Vic∙Xic)+(Vsp∙Xop) Vic+Vsp
Keterangan:
Xoc = konsenterasi rata-rata BOD atau TSS pada aliran keluar saat ini (mg/L) Xic = konsenterasi rata-rata BOD atau TSS pada aliran masuk (mg/L)
Xop = konsenterasi BOD atau SS air limbah setelah ekualisasi pada periode sebelumnya (mg/L)
6. Perhitungan nilai BOD dan TSS mass loading setelah ekualisasi.
BOD (kg/jam) = BOD setelah ekualisasi x Qr
TSS mass loading (kg/jam) = TSS setelah ekualisasi x Qr
7. Perhitungan dimensi bak ekualisasi.
Tabel 1 Kriteraia desain unit ekualisasi
- Menentukan kriteria desain untuk variabel H, S, f, v, dan A2 dddengannn HTtotal
= H + f berdasarkan Tabel 1.
- Bak berbentuk limas terpancung* dengan perencanaan tiga unit untuk satu modul, yaitu dua unit operasi dan satu unit cadangan.
𝑄 untuk satu unit (m3/detik) = 𝑄𝑟
2
V untuk satu unit (m3/detik) = 𝑉 𝑏𝑎𝑘 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 2
*Untuk limas terpancung → 𝑉 satu unit (m3) = (𝐻𝑇
3𝑇)(𝐴1+𝐴2+√𝐴1𝐴2)
P1, L1, P2, dan L2: A = P × L melalui kriteria rasio pada Tabel 1.
Gambar 2 Contoh grafik BOD dan TSS mass loading sebelum dan sesudah ekualisasi
8. Pengecekan kemiringan (slope).
S = 𝑃1−𝑃2
2𝐻𝑇
9. Menentukan konfigurasi aerator mekanik.
- Perhitungan kebutuhan daya total aerator (PT) pada volume unit ekualisasi (V) berdasarkan desain daya aerator (Pm).
PT = Pm ∙ V
- Penentuan asumsi aerator (n) menentukan nilai daya koreksi setiap aerator berdasarkan nilai H maksimum. Nilai Pm koreksi digunakan untuk menentukan ukuran aerator (kW). Daya aerator pada Tabel 1 merupakan nilai daya maksimum pada satu aerator.
Pm koreksi = 𝑃𝑇
𝑛
- Penentuan panjang garis imaginer melintang (Lm) pada luas permukaan unit ekualisasi melalui persamaan umum Phythagoras.
Lm = √𝑃12+ 𝑃22
Gambar 3 Contoh empat buah perletakkan aerator pada unit ekualisasi 10. Menentukan dimensi pipa influen dan efluen unit ekualisasi.
0.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0 1400.0
