Bab ini akan sangat membantu mahasiswa dan praktisi untuk mempelajari proses sedimentasi yang terjadi pada partikel, oleh karena itu diharapkan dengan mempelajari bab ini mereka dapat menerapkan proses sedimentasi pada instalasi pengolahan air minum dengan benar. Dengan memberikan teori tentang sedimentasi diharapkan mahasiswa mampu menjelaskan tentang sedimentasi dan perancangannya pada bangunan pengolahan air minum. Kinerja presipitasi setelah koagulasi dan flokulasi dalam soda kapur pada jenis bangunan yang melunak.
Endapkan air yang telah diolah di gedung pemrosesan untuk mengurangi zat besi dan mangan. Berdasarkan tingkat konsentrasi partikel dalam air baku dan kecenderungan partikel-partikel tersebut bereaksi satu sama lain, maka proses sedimentasi dapat digolongkan menjadi 4 jenis sedimentasi sebagai berikut. Pengendapan partikel diskrit dalam air hanya dipengaruhi oleh sifat-sifat air dan partikel tersebut dan dapat dijelaskan dengan rumus sederhana dalam mekanika fluida.
Gaya tarik yang dialami partikel saat bergerak di dalam air dipengaruhi oleh kekasaran, ukuran, bentuk dan kecepatan pergerakan partikel, serta kepadatan massa dan viskositas air. Sedimentasi 138 Mengingat ukuran butir partikel dalam air baku sangat bervariasi, tidak semua partikel dapat diendapkan di kolam pengendapan.
Pengendapan tipe 2
139 Desain Bangunan Pengolahan Air Minum Berdasarkan pernyataan di atas, dapat disimpulkan bahwa efisiensi sedimentasi tidak dipengaruhi secara langsung oleh kedalaman kolam, namun oleh kecepatan sedimentasi. Dari percobaan sedimentasi ini dapat ditentukan sifat teknis sedimentasi tipe 1 yaitu kecepatan pengendapan dan waktu tinggal pada jenis air baku tertentu. Pada Hindred Settling, atau Zone Settling, konsentrasi partikel tidak terlalu tinggi (secukupnya) kemudian partikel-partikel tersebut bercampur dengan partikel lain dan kemudian hancur bersama-sama karena gravitasi.
Pengendapan kompresi adalah konsentrasi padatan tersuspensi tertinggi dan terjadi di bagian terendah dari clarifier. Tekanan (kompresi) terjadi tidak hanya pada area terendah dari clarifier sekunder, tetapi juga pada tangki pengental lumpur.
Bentuk Bak Sedimentasi
Tanki Sedimentasi Melingkar (Circular)
Jika diameter tangki kurang dari 30 kaki (9,14 m), pipa saluran masuk masuk melalui dinding dan mengarah ke bawah. Jika tangki lebih besar dari 30 kaki (9,14 m), pipa melewati bagian bawah tangki dan membuang air secara tegak lurus ke tengah penyekat. 145 Desain Fasilitas Pengolahan Air Minum Melingkar Struktur yang digunakan dalam pengolahan air baku memiliki penyapu lumpur mekanis yang dipasang di bagian bawah dan penyapu permukaan yang dipasang di bagian atas.
Perencanaan Bak Pengendap
Tangki pengendapan aliran kontinu, meliputi: 1) Tangki pengendapan aliran horizontal 2) Tangki pengendapan aliran vertikal ke atas 3) Tangki pengendapan aliran miring. Curah hujan aliran batch dapat diilustrasikan dengan ilustrasi air baku yang keruh atau hasil flokulasi yang ditempatkan dalam suatu tangki, kemudian didiamkan selama waktu t. Pada zona inlet diasumsikan air yang masuk langsung terdistribusi secara merata pada penampang tangki pengendapan dan dengan tingkat kandungan padatan tersuspensi yang homogen.
151 Desain bangunan pengolahan air minum Untuk turbulensi ini, aliran harus memiliki kecepatan aliran tidak lebih besar dari 0,4 m/detik (1,3 ft.s-1) dan diarahkan sepanjang garis arus ke bidang pengendapan (AWWA, 1990). Tangki pengendapan aliran horizontal memungkinkan air mengalir secara horizontal dari satu sisi tangki ke sisi lainnya. Jika penampangnya berbentuk persegi panjang dengan lebar B dan tinggi H maka: Ac = B.H, jadi.
Parameter lain yang penting dalam menentukan keberhasilan pengendapan adalah waktu retensi di tangki pengendapan. Contoh tangki sedimentasi berbentuk persegi panjang dengan aliran horizontal seperti terlihat pada Gambar 6.18. Karena alirannya vertikal ke atas, flok yang mempunyai kecepatan pengendapan lebih besar daripada kecepatan aliran ke atas akan mengendap.
Jadi efisiensi pengendapan adalah jumlah seluruh kelompok yang mempunyai kecepatan pengendapan (So) lebih besar dari kecepatan ke atas (vo). 155 Desain Bangunan Pengolahan Air Minum Karena aliran ke atas mengandung flokulasi, maka akan terjadi flokulasi di antara flok-flok yang bertabrakan, dan dengan adanya berat dari flok-flok tersebut, sebagian flok akan mengendap, sementara yang lain akan mengapung membentuk lapisan zona flok, yang mana biasa disebut karpet lumpur. Seiring berjalannya waktu, bak pengendap aliran horizontal tidak lagi dibuat karena dianggap terlalu boros, malah dibuat bak pengendap aliran miring dengan menggunakan alat pengendap pelat miring (pegas pelat).
Asumsikan seperti pada Gambar 6.21, sebuah partikel dengan kecepatan turun So' memasuki ujung pelat di titik A dengan kecepatan aliran vo. Dari Gambar 6.21 di atas dapat ditentukan besaran H' yaitu w/cos �� dan waktu yang diperlukan partikel untuk menempuh jarak H'. Zona outlet harus didesain sedemikian rupa sehingga air yang keluar dari settling tank dapat tertampung secara merata, sehingga tidak mengganggu aliran pada settling zone.
161 Desain bangunan pengolahan air minum memiliki kekeruhan < 5 NTU atau hanya berisi serpihan-serpihan kecil yang belum mengendap. Lumpur yang terbentuk di dalam tangki pengendapan disebabkan oleh pengendapan serpihan di dasar tangki pengendapan.
Kriteria Rancangan untuk Sedimentasi Detention Time
- Latihan
- Tes Formatif
- Umpan Balik
- Kunci Jawaban Tes Formatif
- Rangkuman
Cv = persentase konsentrasi padatan dalam lumpur C1 = konsentrasi padatan (zat padat) dalam air baku ρs = massa jenis padatan. Bendungan sedimentasi biasanya dirancang berdasarkan laju pembebanan permukaan yang dinyatakan dalam volume air yang melewati permukaan bendungan per satuan waktu. Laju pembebanan permukaan yang umum digunakan dalam desain tanggul pertama adalah 32-48 m3/m2.detik untuk debit rata-rata dan 80-120 m3/m2.detik untuk debit puncak.
Jika kolam pengendapan merupakan bagian dari pengolahan lumpur aktif, maka luas permukaannya adalah 24-32 m3/m2.detik untuk debit rata-rata dan 48-70 m3/m2.detik untuk debit puncak. 165 Desain Bangunan Pengolahan Air Minum Proses pengendapan diawali dengan masuknya air baku ke dalam kolam pengendapan melalui inlet dan dialirkan ke area pengendapan. Lumpur yang terdapat pada area kantong sedimen ditarik ke bagian pembuangan lumpur dengan menggunakan alat penggaruk/scraper kemudian dibuang ke tempat pengolahan lumpur dengan menggunakan pompa lumpur.
Scraper digerakkan sangat lambat untuk memastikan lumpur yang mengendap tidak mengapung kembali. Terdapat dua mekanisme pengerukan lumpur untuk tangki persegi panjang yang digunakan secara bersamaan pada tangki persegi panjang dengan perbandingan panjang dan lebar 2:1. Sedimentasi sangat tepat bila diterapkan pada air baku yang mempunyai kekeruhan sedang hingga tinggi, dengan sedimentasi ini partikel-partikel suspensi yang ada di dalam air akan mengendap karena beratnya sendiri atau pengaruh gaya gravitasi, proses ini biasa disebut dengan proses pengendapan.
Air baku yang telah diolah dengan cara sedimentasi akan menghasilkan kualitas air yang lebih baik dari sebelumnya, yaitu air yang relatif lebih bersih secara kasat mata. Debit air baku 20.000 m3/hari, laju luapan atau beban permukaan 20 m3/hari-m2, dan waktu tinggal 5 jam. Sedimentasi adalah suatu proses fisika pemisahan partikel-partikel suspensi dalam air karena beratnya sendiri atau pengaruh gaya gravitasi, proses ini biasa disebut dengan proses pengendapan.
Berdasarkan bentuknya, bentuk tangki sedimentasi dibedakan menjadi tiga yaitu: persegi panjang, persegi dan lingkaran, namun sebenarnya atau yang sering dijumpai di lapangan sedimentasi terdiri dari persegi panjang dan lingkaran. Pelat pipih merupakan pelat yang digunakan untuk meningkatkan efisiensi dan kecepatan pengendapan pada tangki sedimentasi, terutama pada area terbatas. Pelat ini berbentuk miring, air mengalir ke atas di antara pelat miring, sehingga memudahkan kawanan untuk mengendap, dan aliran akan turun ke bagian bawah tangki pengendapan.
Kapal keruk lumpur mekanis adalah pengikis lumpur mekanis yang digunakan untuk mengeruk lumpur di dasar tangki sedimentasi (Reynolds, 1982). Laju luapan atau pembebanan permukaan atau sering juga disebut laju luapan permukaan sama dengan laju pengendapan partikel-partikel yang sangat kecil di dalam bejana/tangki yang akan dibuang/.
