UNIT PENGOLAHAN AIR MINUM
1. INTAKE
Intake merupakan bangunan/alat yang digunakan untuk mengambil air dari sumbernya untuk keperluan pengolahan dan penyediaan air minum. Kapasitas intake harus dapat memenuhi jumlah kebutuhan air maksimum harian sepanjang periode perencanaan.
Intake merupakan bangunan penangkap/ pengumpul air yang berfungsi untuk :
1. Mengumpulkan air baku dari sumber untuk menjaga kuantitas debit air yang dibutuhkan oleh instalasi.
2. Menyaring benda-benda kasar dengan menggunakan bar screen.
3. Mengambil air baku yang sesuai dengan debit yang diperlukan oleh instalasi pengolahan yang direncanakan untuk menjaga kontinuitas penyediaan atau pengambilan air dari sumber.
Kriteria yang harus dipenuhi dalam pembuatan intake adalah :
1. Tertutup untuk mencegah masuknya sinar matahari yang memungkinkan tumbuhan atau mikroorganisme hidup.
2. Tanah di lokasi intake harus stabil.
3. Intake harus kedap air sehingga tidak terjadi kebocoran.
4. Intake harus di desain untuk menghadapi keadaan darurat.
5. Intake dekat permukaan air untuk mencegah masuknya suspended solid dan inlet jauh di atas intake.
Pertimbangan utama dalam memilih jenis intake adalah keandalan, keamanan, dan biaya yang dibutuhkan dalam biaya pengoperasian dan pemeliharaan. Selain itu kondisi aliran dan kapasitas sumber air juga perlu dipertimbangkan. Ada beberapa jenis intake sungai, yaitu : intake weir, intake tower, intake gate, dan intake crib (JICA, 1990).
Intake Tower
2. BAK PENGUMPUL
Bak pengumpul berfungsi untuk mengumpulkan air yang telah diambil oleh intake sebelum masuk ke dalam unit prasedimentasi. Dengan bak pengumpul maka aliran dapat diseragamkan dari debit pengambilan air baku yang berfluktuasi. Pada perencanaan ini bak pengumpul dilengkapi dengan sistem pemompaan yang akan memberikan head yang cukup agar air dapat dialirkan ke lokasi instalasi pengolahan yang memiliki elevasi yang lebih besar daripada elevasi lokasi intake.
Kriteria desain bak pengumpul adalah :
Jumlah bak minimal 2 buah (untuk kemudahan perawatan dan pemeliharaan)
Dasar bak minimal 1 m di bawah dasar sungai atau 1.52 m di bawah tinggi muka air minimum
Ketinggian foot valve dari dasar bak tidak kurang dari 0.6 m
Konstruksi harus kuat, disarankan menggunakan beton. Ketebalan dinding minimal 20 cm
Kuat terhadap pengaruh uplift pressure
Bak Pengumpul
3. SISTEM TRANSMISI
Sistem transmisi merupakan sistem untuk
mentransmisikan air baku dari intake menuju ke
instalasi pengolahan air minum. Sistem ini terdiri
dari sistem perpipaan dan sistem
pemompaan. Hal ini dikarenakan lokasi intake
yang lebih rendah dibandingkan dengan lokasi instalasi pengolahan air minum.
1. Pipa Transmisi
Pipa transmisi digunakan untuk menyalurkan air dari lokasi intake ke instalasi pengolahan. Dalam menentukan jenis pipa yang digunakan dalam sistem transmisi maka perlu dipertimbangkan beberapa hal yaitu :
Durabilitas dan kondisi air yang dihantarkan
Ketahanan terhadap erosi dan korosi
Harga pipa dan biaya pemasangan
Jenis sambungan yang diperlukan, kekuatannya dan kemudahan konstruksi
Kondisi lokal (Mudah didapat, bahan lokal, dan biaya perawatan)
Besarnya debit air yang dialirkan melalui pipa transmisi didasarkan kepada kebutuhan hari maksimum.
Pipa Transmisi
2. Pompa Transmisi
Pompa digunakan untuk menyediakan head yang cukup untuk mengalirkan air dari satu tempat yang memiliki head lebih rendah daripada tempat yang lain. Klasifikasi pompa yang ada di pasaran adalah :
Reciprocating Pump
Fland Pump
Centrifugal Pump
Air Lift Pump
Reprocating Pump
Jumlah pompa yang digunakan tergantung kepada besarnya aliran yang diperlukan dan kapasitas pompa ditentukan oleh head yang diperlukan. Kriteria dalam menentukan jumlah pompa diberikan oleh tabel berikut:
Tabel Kriteria Jumlah Pompa Yang Digunakan Debit (L/menit) Jumlah Pompa Keterangan
< 1895 1895-5685 5685-11370
> 11370
2 buah 3 buah 4 buah 6 buah
1 operasi – 1 cadangan 2 operasi – 1 cadangan 3 operasi – 1 cadangan 5 operasi – 1 cadangan
Sumber : Al-Layla, 1980
Pada proses pengambilan air oleh pompa digunakan pipa suction. Kriteria desain untuk pipa suction adalah :
Kecepatan melalui pipa 1-1.5 m/det
Perbedaan tinggi muka air minimum dengan pusat pompa maksimal 3.7 m
Jika ketinggian pompa lebih besar dari tinggi muka air minimum, jaraknya harus kurang dari 4 meter
Pompa di bawah tinggi muka air minimum lebih diutamakan karena lebih ekonomis
4. BAK PERENANG
Berfungsi untuk mengumpulkan air baku yang dipompa dari bak pengumpul intake, selain itu juga berfungsi menstabilkan aliran sebelum masuk ke unit prasedimentasi. Bak ini umumnya dilengkapi oleh alat ukur debit sebagai kontrol.
5. UNIT PRA SEDIMENTASI
Berfungsi sebagai unit pengolahan yang akan mengendapkan partikel diskrit yaitu partikel yang dapat mengendap dengan sendirinya tanpa pengaruh bahan kimia.
6. KOAGULASI FLOKULASI
Berfungsi untuk mengolah air yang mengandung koloid/partikel yang sulit mengendap. Merupakan proses pembentukan koloid yang stabil menjadi tidak stabil dan membentuk flok-flok dari gabungan koloid yang berbeda muatan.
7. SEDIMENTASI (BAK PENGENDAP PERTAMA)
Bertujuan untuk menghilangkan zat padat yang tersuspensi partikel tertentu. Terdapat berbagai jenis tangki sedimentasi, tetapi pada umumnya padatan dikeluarkan dari dasar tangki secara mekanis.
Fungsi bak pengendap ini adalah mengurangi kandungan suspended solid dalam air buangan (antara 50 % - 65%) dan menurunkan BOD (25% - 40%) yang berlangsung secara fisis tanpa pembubuh zat kimia. Lumpur endapan dialirkan ke thickener sedang filtrat dialirkan ke pengolahan berikutnya.
Hal yang perlu diperhatikan dalam merancang bak sedimentasi, yaitu :
Zona inlet : didesain untuk dapat membagi aliran merata ke seluruh bagian bak
Zona pengendapan : memungkinkan partikel mengendap dengan bebas,
Zona lumpur : tempat akumulasi zat padat hasil pengendapan,
Zona outlet : mengumpulkan supernatant dari seluruh bagian bak.
Kriteria desain dari unit sedimentasi adalah :
Jumlah bak minimum 2 buah
Kedalaman bak (h) = 3-5 meter
Rasio panjang & lebar bak (p:l) = (4-6) : 1
Rasio lebar bak & kedalaman (l:h) = (3-6) : 1
Freeboard (fb) = 0.6 meter
Waktu detensi (td) minimal 4 menit
Kecepatan aliran di plate settler (Vα) maksimal 0.9 m/s
Beban pelimpah = 3.8 – 15 m3/m jam
Beban permukaan (Vs) = 5-8.8 m3/m2 jam
Kemiringan plate settler (α) = 45-60o
Jarak tengah antar plate settler (w) = 25-50 mm
Bilangan Reynolds (NRe) < 2000
Bilangan Froud (NFr) > 10-5
Performance bak n = 1/8 (very good)
8. FILTRASI
Berfungsi untuk menyisihkan partikel, bakteri dan zat organik yang tidak dapat disisihkan melalui proses sedimentasi. Proses filtrasi dilakukan dengan menggunakan media berbutir dengan ukuran dan kedalaman yang bervariasi. Terdapat 2 jenis filtrasi yaitu rapid sand filtration dan slow sand filtration.
Kriteria desain dari unit filtrasi adalah :
- Kecepatan filtrasi (Vf) = 5-7.5 m/jam - Media pasir
ES = 0.45-0.65 UC = 1.4-1.7 h = 0.3 meter - Media antrasit
ES = 0.9-1.4 UC = 1.4-1.7 h = 0.45 meter - Sistem underdrain
Luas total orifice = (0.2-0.3) % Abed Luas total lateral = (2-4) x luas orifice Luas manifold = (1.5-3) x luas lateral Jarak orifice = 10-20 cm
- Kec. Backwash (Vb) = 0.74-0.9 m/menit - Lebar filter (L) = 3-6 meter
- Panjang : lebar = (2-4) : 1 - Area filtrasi (As) = 25-100 m2 - Kedalaman filter (h) = 3.2-6 meter - Kehilangan tekan (HL) = 2.7-4.5 meter - Pengaturan aliran
Kec. inlet = 0.6-1.8 m/s Kec. outlet =0.9-1.8 m/s Kec. pencuci = 2.5-3.7 m/s Kec. pembuangan = 1.2-2.5 m/s
Rapid sand filtration
9. DESINFEKSI
Berfungsi untuk membunuh mikroorganisme pathogen di dalam air. Hal yang perlu dipertimbangkan dalam merancang unit desinfeksi adalah :
- Jumlah mikroorganisme pathogen dalam air - Residu desinfektan
- Hasil akhir dari proses desinfeksi - Biaya dari proses desinfeksi
Proses klorinasi dapat digunakan sebagai proses desinfeksi. Dosis klor ditentukan melalui percobaan laboratorium. Kriteria desain unit klorinasi, yaitu :
- Jumlah feeder minimal 2 buah - Sisa klor = 0.3-0.5 mg/L
Setelah proses desinfeksi, perlu diperiksa nilai pH untuk menentukan kebutuhan penambahan kapur. Penambahan kapur berfungsi untuk menghasilkan air yang tidak agresif.
10. RESERVOIR
Berfungsi sebagai tempat ekualisasi aliran dan tekanan untuk pelayanan kebutuhan air minum.
Menara reservoir didesain untuk menampung air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan air pada IPAM.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merancang reservoir adalah :
Volume reservoir
ditentukan berdasarkan tingkat pelayanan dengan memperhatikan fluktuasi pemakaian.
Tinggi elevasi energi
menentukan sistem pengaliran dari reservoir menuju jaringan distribusi.
Letak reservoir
reservoir sebaiknya terletak di daerah distribusi.
Pemakaian pompa
jumlah pompa dan waktu pemakaian pompa harus bisa mencakupi kebutuhan pengaliran air.
Konstruksi reservoir
ambang bebas & dasar bak, inlet & outlet serta ventilasi & manhole.
DASAR PEMILIHAN UNIT PENGOLAHAN
Pemilihan alternatif unit pengolahan suatu IPAM didasarkan pada 3 (tiga) kriteria berikut :
Aspek Teknis
Aspek Teknis meliputi :
Segi Konstruksi, menyangkut teknis pelaksanaan, tenaga ahli, kemudahan material konstruksi, instalasi pembangunan, serta pemenuhan kebutuhan efisiensi pengolahan dan spesifikasi teknis.
Segi Operasional dan Pemeliharaan, menyangkut tenaga ahli, kemudahan pengoperasian, dan pemilihan instalasi.
Aspek Ekonomis
Menyangkut masalah pembiayaan (finansial) dalam hal konstruksi, operasi dan pemeliharaan IPAM. Tentunya perencanaan IPAM diharapkan dapat mencapai efisiensi pengolahan semaksimal mungkin dengan pembiayaan seminimal mungkin dengan tetap memperhatikan spesifikasi teknis yang dibutuhkan.
Aspek Kualitas Air Baku
Kualitas air baku tentunya akan berpengaruh pada kualitas parameter yang harus diolah, semakin baik kualitas air baku, semakin minim pula pengolahan yang dibutuhkan.
Setelah melakukan analisis data kualitas air baku, selanjutnya dilakukan pemilihan unit pengolahan dengan model prediksi berdasarkan tabel berikut :
Sumber : Babbit, 1976
Keterangan
S : Screening
SSF : Slow Sand Filtration PC : Pre Chlorination P : Post Chlorination PS : Plain Settling SC : Special Chlorination
A : Aeration
AC : Activated Carbon
LS : Lime Softening
SCT : Special Chemical Treatment CS : Coagulation Sedimentation SWT : Salt Water Treatment RSF : Rapid Sand Filtration
E : Essential
O : Optional
JENIS PENGOLAHAN AIR MINUM
Menurut Kawamura (1990), pengolahan air minum terbagi menjadi 3 jenis yaitu:
1. Metode Conventional Complete
Metode yang melibatkan proses koagulasi, flokulasui, sedimentasi, dan filtrasi.
2. Direct Filtration
Metode yang melibatkan proses koagulasi, flokulasi, dan filtrasi. Sementara clarifier digunakan setelah filtrasi dan supernatant di sirkulasi menuju proses flokulasi.
3. In-line Filtration
Metode yang sama dengan Direct Filtration tetapi supernatant dari clarifier di sirkulasi ke bagian koagulasi.
Modifikasi dari ketiga metode tersebut adalah High Level Complete dan Two Stage Filtration.
Penerapan metode pengolahan tergantung pada kualitas air baku.
Terdapat 3 tahapan proses untuk menghilangkan parameter pencemar air, yaitu:
1. Pra pengolahan
Merupakan pengolahan air baku sebelum air baku diolah pada unit-unit pengolahan utama seperti koagulasi, flokulasi, sedimentasi, dan disinfeksi yang terjadi pada akhir pengolahan.
Tahapan ini diutamakan untuk menurunkan parameter tertentu yang dapat mengganggu proses pada pengolahan utama. Contoh unitnya adalah: Screening, pre-klorinasi, pra- sedimentasi, dan aerasi.
2. Pengolahan utama
Meliputi pengolahan yang secara umum diperlukan untuk mengolah air baku untuk air minum seperti penurunan kesadahan, koagulasi dan flokulasi yang diikuti oleh proses sedimentasi, filtrasi, dan desinfeksi.
3. Pengolahan khusus
Merupakan pengolahan tambahan yang benar-benar diperlukan untuk kondisi air baku yang spesifik.
KAPASITAS INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM
Kapasitas instalasi pengolahan air minum ditentukan oleh kebutuhan air minum selama periode perencanaan. Periode perencanaan merupakan jangka waktu yang diberikan kepada instalasi pengolahan untuk dapat melayani kebutuhan air masyarakat di wilayah perencanaan. Periode perencanaan instalasi pengolahan air minum pada umumnya adalah 20-25 tahun. Pada perencanaan ini ditetapkan 20 tahun sebagai periode perencanaan. Periode perencanaan ini diambil dengan pertimbangan bahwa perkembangan penduduk di masa mendatang hanya dapat diprediksi dengan baik untuk periode 20 tahun. Apabila periode perencanaan dilakukan melebihi 20 tahun maka dikhawatirkan keadaan perkembangan penduduk di masa mendatang justru sangat berbeda dari apa yang telah diprediksi.
Kapasitas ditentukan berdasarkan pemakaian hari maksimum ditambah dengan kebutuhan air untuk keperluan instalasi. Kebutuhan air untuk keperluan instalasi ini diperkirakan sebesar 5% dari debit pengolahan
Kapasitas pengolahan = Qpeak + 5% x Qpeak
