View
518
Download
13
Category
Preview:
Citation preview
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Tugas Laporan Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
BAB IV
ANALISIS KUALITAS AIR BAKU
4.1 SUMBER AIR BAKU
Kapasitas air baku yang akan diambil adalah sebesar 950 liter/detik. Untuk menentukan apakah
suatu badan air sesuai untuk dijadikan sumber air baku, perlu dilakukan analisis terhadap kualitas,
kuantitas dan kontinuitasnya.
Peraturan tentang kualitas air minum yang digunakan untuk menganilisis air baku pada sungai
dengan kekeruhan sedang sampai tinggi dilakukan dengan membandingkan data dengan :
- PP No 82 tahun 2001 tentang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air untuk
Kelas I yaitu untuk parameter kualitas air baku dan air minum.
- Peraturan Menkes RI No 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang persyaratan air minum
- Tujuan dari perbandingan tersebut adalah untuk melihat dan menentukan :
- Parameter-parameter yang perlu dipertimbangkan dari data kualitas air baku
- Tingkat penurunan dari parameter-parameter tersebut
Tujuan analisa kualitas air baku diatas selanjutnya digunakan untuk menentukan desain
pengolahan yang akan digunakan dan dimensi dari pengolahan tersebut.
4.2 KUALITAS AIR BAKU
Dalam merencanakan suatu instalasi bangunan pengolahan air minum dibutuhkan data
karakteristik air baku yang akan diolah menjadi air produksi, sehingga dapat ditentukan parameter-
parameter yang harus direduksi agar memenuhi baku mutu air minum dan aman untuk dikonsumsi
masyarakat
Tabel 4.0 Perbandingan antara Parameter dan Standar-standar dalam Regulasi yang Ada
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
No
Parameter Satuan Kualitas Air Baku
PP no 82/2001
Kepmenkes no 492/2010
Keterangan
1 TSS mg/L 675 50 5 TMP
2 BOD mg/L 78 2 - TMP
3 COD mg/L 67 10 - TMP
5 Cl 2 0,95 1 0,25 MP
6 Mn 0,5 1 0,4 MP
Keterangan: *MP = Memerlukan Pengolahan
*TMP = Tidak Memerlukan Pengolahan
Tabel 4.1 Data Kualitas Air Baku
Parameter KonsentrasiStandar
(PP 82 th 2001)Kategori
Kebutuhan Penyisihan
(η)
TSS
BOD
COD
Cl2
Mn
675 mg/L
78 mg/L
67 mg/L
0,95 mg/L
0,5 mg/L
50 mg/L
2 mg/L
10 mg/L
1 mg /L
1 mg/L
melebihi standar
melebihi standar
melebihi standar
sesuai standar
sesuai standar
(613-50)/613 = 91,84%
(94-2)/94 = 97,87 %
(84-10)/84 = 88,09 %
-
Analisa penentuan alternatif unit operasi dan proses tersebut dipengaruhi oleh aspek teknis dan efisiensi
bangunan pengolahan air minum yang dibuat.
Tabel 4.2 Efisiensi Pengolahan Air Minum
Unit Pengolahan Efisiensi Removal
TSS BOD COD
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Bar Screen 5 – 20 % - -
Prasedimentasi 40 – 75 % 25 – 40 % -
Aerasi - 65 – 75 % 65 – 75 %
Koagulasi-Flokulasi > 50 60 – 70 % 60 – 70 %
Sedimentasi 40 – 75 % 10 – 30 % 10 – 30 %
Filtrasi > 50 % 25 – 50 % 25 – 50 %
Klorinasi > 50 % - -
Sludge Treatment - - -
Sumber : Degreemont, 1991dan Metcalf Eddy, 2004
Tabel 4.3 Perbandingan Alternatif Unit Pengolahan Air Minum
Alternatif 1 Alternatif 2 Alternatif 3
Prasedimentasi Aerasi Pra sedimentasi Aerasi
Koagulasi Koagulasi Koagulasi
Flokulasi Flokulasi Flokulasi
Sedimentasi Sedimentasi Sedimentasi
Filtrasi Filtrasi Filtrasi
Desinfeksi Desinfeksi Desinfeksi
Reservoir Reservoir Reservoir
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Tabel 4.4 Persentase Penyisihan Berdasarkan Standar Baku Mutu dan Kualitas Air Baku
Parameter Kualitas Air Baku Baku Mutu % Penyisihan
TSS 675 50 (675-50)/675 = 92,59%
BOD 78 2 (78-2)/ 78= 97,43%
COD 67 10 (67-10)/67 = 85,07%
4.3. PERHITUNGAN EFISIENSI REMOVAL
Tabel 4.5 Perhitungan Efisiensi Removal pada Alternatif 1
Unit Pengolahan
Perhitungan Efisiensi Removal
Bar Screen TSSKonsentrasi TSS 675 mg/L x 20% = 135 mg/L
TSS tersisa = 675 mg/L – 135 mg/L = 540 mg/L
prasedimentasi TSSKonsentrasi TSS 540 mg/L x 75% = 405 mg/L
TSS tersisa = 540 mg/L – 405 mg/L = 135 mg/L
BODKonsentrasi BOD 78 mg/L x 40 % = 31,2 mg/L
BOD tersisa 78 mg/L – 31,2 mg/L = 46,8 mg/LKoagulasi-Flokulasi
TSSKonsentrasi TSS 135 mg/L x 80 % = 108 mg/L
TSS tersisa = 135 mg/L – 108 mg/L = 27 mg/L
BODKonsentrasi BOD 46,8 mg/L x 70 % = 32,76 mg/L
BOD tersisa 46,8 mg/L – 32,76 mg/L = 14,02 mg/L
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
CODKonsentrasi COD 67 mg/L x 70% = 46,9 mg/L
COD tersisa = 67 mg/L – 46,9 mg/L = 20,1 mg/L
Sedimentasi TSSKonsentrasi TSS 27 mg/L x 70% = 18,9 mg/L
TSS tersisa =27 mg/L – 18,9 mg/L = 8,1 mg/L
BODKonsentrasi BOD 14,02 mg/L x 30 % = 4,026 mg/L
BOD tersisa 14,02 mg/L – 4,026 mg/L = 9,994 mg/L
CODKonsentrasi COD 20,1 mg/L x 30% = 6,03 mg/L
COD tersisa = 20,1 mg/L – 6,03 mg/L = 14,07 mg/L
Filtrasi TSSKonsentrasi TSS 8,1 mg/L x 70% = 2,43 mg/L
TSS tersisa = 8,1 mg/L – 2,43 mg/L = 5,67 mg/L
BODKonsentrasi BOD 9,994 mg/L x 50 % = 4,997 mg/L
BOD tersisa 9,994 mg/L – 4,997 mg/L = 4,997 mg/L
CODKonsentrasi COD 14,07 mg/L x 50% = 7,035 mg/L
COD tersisa = 14,07 mg/L – 7,035 mg/L = 7,035 mg/L
Desinfeksi TSSKonsentrasi TSS 2,43 mg/L x 50% = 1,215 mg/L
TSS tersisa = 2,43 mg/L – 1,215 mg/L = 1,215 mg/L
Reservoir Kandungan TSS dalam air yang telah diolah:
TSS = 1,215 mg/LBOD = 4,997 mg/LCOD = 7,035 mg/L
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Tabel 4.6 Perhitungan Efisiensi Removal pada Alternatif 2
Unit Pengolahan Perhitungan Efisiensi Removal
Bar Screen TSSKonsentrasi TSS 675 mg/L x 20% = 135 mg/L
TSS tersisa = 675 mg/L – 135 mg/L = 540 mg/L
Aerasi BODKonsentrasi BOD 78 mg/L x 75% = 58,5 mg/L
BOD tersisa = 78 mg/L – 58,5 mg/L = 19,5 mg/L
CODKonsentrasi COD 67 mg/L x 75% = 50,25 mg/L
COD tersisa = 67 mg/L – 50,25 mg/L = 16,75 mg/L
Koagulasi-Flokulasi
TSSKonsentrasi TSS 540 mg/L x 80% = 432 mg/L
TSS tersisa = 540 mg/L – 432 mg/L = 108 mg/L
BODKonsentrasi BOD 19,5 mg/L x 70% = 13,65 mg/L
BOD tersisa = 19,5 mg/L – 13,65 mg/L = 5,85 mg/L
CODKonsentrasi COD 16,75 mg/L x 70% =11,725 mg/L
COD tersisa = 16,75 mg/L – 11,725 mg/L = 6,3 mg/L
Sedimentasi TSSKonsentrasi TSS 108 mg/L x 70% = 75,6 mg/L
TSS tersisa = 108 mg/L – 75,6 mg/L = 32,4 mg/L
BODKonsentrasi BOD 5,85 mg/L x 30% = 1,755 mg/L
BOD tersisa = 5,85 mg/L – 1,755 mg/L = 4,095 mg/L
COD
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Konsentrasi COD 6,3 mg/L x 30% = 1,89 mg/L
COD tersisa = 6,3 mg/L – 1,89 mg/L = 4,41mg/L
Filtrasi TSSKonsentrasi TSS 32,4 mg/L x 70% = 22,68 mg/L
TSS tersisa = 32,4 mg/L – 22,68 mg/L = 9,72 mg/L
BODKonsentrasi BOD 4,095 mg/L x 50% = 2,0475 mg/L
BOD tersisa =4,095 mg/L – 2,0475 mg/L = 2,0475 mg/L
CODKonsentrasi COD 4,41 mg/L x 50% = 2,205mg/L
COD tersisa = 4,41 mg/L – 2,205 mg/L = 2,205 mg/L
Desinfeksi TSSKonsentrasi TSS 9,72 mg/L x 80% = 7,776 mg/L
TSS tersisa = 9,72 mg/L – 7,776 mg/L =1,944 mg/L
Reservoir Kandungan TSS dalam air yang telah diolah:
TSS = 1,944 mg/LBOD = 2,0475 mg/LCOD = 2,205 mg/L
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Tabel 4.7 Perhitungan Efisiensi Removal pada Alternatif 3
Unit Pengolahan
Perhitungan Efisiensi Removal
Bar Screen TSSKonsentrasi TSS 675 mg/L x 20% = 135 mg/L
TSS tersisa = 675 mg/L – 135 mg/L = 540 mg/L
prasedimentasi TSSKonsentrasi TSS 540 mg/L x 75% = 405 mg/L
TSS tersisa = 540 mg/L – 405 mg/L = 135 mg/L
BODKonsentrasi BOD 78 mg/L x 40 % = 31,2 mg/L
BOD tersisa 78 mg/L – 31,2 mg/L = 46,8 mg/L
Aerasi BODKonsentrasi BOD 46,8 mg/L x 75% = 35,1 mg/L
BOD tersisa = 46,8 mg/L – 35,1 mg/L = 11,7 mg/L
CODKonsentrasi COD 67 mg/L x 75% = 50,25 mg/L
COD tersisa = 67 mg/L – 50,25 mg/L = 16,75 mg/L
Koagulasi-Flokulasi
TSSKonsentrasi TSS 135 mg/L x 80 % = 108 mg/L
TSS tersisa = 135 mg/L – 108 mg/L = 27 mg/L
BODKonsentrasi BOD 11,7 mg/L x 70% = 8,19 mg/L
BOD tersisa = 11,7 mg/L – 8,19 mg/L = 3,51 mg/L
CODKonsentrasi COD 16,75 mg/L x 70% = 11,725 mg/L
COD tersisa = 16,75 mg/L – 11,725 mg/L = 5,025 mg/L
Sedimentasi TSS
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Konsentrasi TSS 27 mg/L x 70% = 18,9 mg/L
TSS tersisa =27 mg/L – 18,9 mg/L = 8,1 mg/L
BODKonsentrasi BOD 3,51 mg/L x 30% = 1,053 mg/L
BOD tersisa = 3,51 mg/L – 1,053 mg/L = 2,457 mg/L
CODKonsentrasi COD 5,025 mg/L x 30% = 1,5075 mg/L
COD tersisa = 5,025 mg/L – 1,5075 mg/L = 3,5175 mg/L
Filtrasi TSSKonsentrasi TSS 8,1 mg/L x 70% = 5,67 mg/L
TSS tersisa = 8,1 mg/L – 5,67 mg/L = 2,43 mg/L
BOD Konsentrasi BOD 2,457 mg/L x 50% = 1,2285 mg/L
BOD tersisa = 2,457 mg/L – 1,2285 mg/L = 1,2285 mg/L
CODKonsentrasi COD 3,5175 mg/L x 50% = 1,7585 mg/L
COD tersisa = 3,5175 mg/L – 1,7585 mg/L = 1,7585 mg/L
Desinfeksi TSSKonsentrasi TSS 2,43 mg/L x 50% = 1,215 mg/L
TSS tersisa = 2,43 mg/L – 1,215 mg/L = 1,215 mg/L
Reservoir Kandungan TSS dalam air yang telah diolah:
TSS = 1, 215 mg/LBOD = 1,2285 mg/LCOD = 1,7585 mg/L
ALTERNATIF UNIT PENGOLAHAN BPAM
Fajri HarishL2J009008
AIR BAKU
INTAKE
BAR SCREEN
PRASEDIMENTASI
KOAGULASI PEMBUBUHAN TAWAS
(Al2(SO4)3.18H20)
FLOKULASI
SEDIMENTASI
FILTRASI
DESINFEKSITANGKI PEMBUBUH KLOR
RESERVOIR
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Berdasarkan hasil pengolahan dan analisis data yang memuat karakteristik air baku, maka alternatif
pengolahan yang akan direncanakan adalah :
Alternatif 1
Gambar 4.1 Bagan Alir Alternatif Pengolahan 1
Alternatif 1 lebih ditekankan untuk menurunkan kekeruhan yang terjadi karena adanya kandungan
zat organik, sehingga unit utama yang dipakai adalah prasedimentasi, koagulasi-flokulasi, sedimentasi,
dan filtrasi. Pada alternatif ini ada beberapa unit utama yang digunakan yaitu koagulasi, flokulasi, dan
sedimentasi yang berguna untuk menurunkan tingkat kekeruhan pada air baku yang tinggi.
Keuntungan dalam menggunakan alternatif ini antara lain adalah terjadinya proses penurunan
tingkat kekeruhan yang sangat baik karena proses koagulasi dengan penambahan koagulan ini akan
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
membantu dalam penurunan kekeruhan. Dengan alternatif ini kinerja masing-masing unit tidak terlampau
berat, karena proses penurunan parameter dilakukan bertahap dibeberapa unit.
Pada alternatif ini proses air baku yang berasal dari sungai masuk menuju ke intake yang dilengkapi
dengan screening dan grit chamber yang tujuannya untuk menghilangkan sampah-sampah yang
berdiameter besar dan juga pasir yang dapat merusak unit pengolahan berikutnya.
Setelah itu air menuju ke unit prasedimentasi dengan tujuan untuk menghilangkan kekeruhan 60 %
dengan cara pengendapan secara gravitasi, kemudian masuk ke unit koagulasi-flokulasi untuk
menyisihkan kekeruhan, BOD, COD dan zat organik yang masing-masing parameter memiliki efisiensi
removal kekeruhan 70%, BOD 60% dan COD 70%. Dalam koagulasi ini terjadi destabilisasi koloid
sehingga membentuk mikroflok. Dari unit koagulasi air menuju ke unit flokulasi yang bertujuan sama
seperti dengan unit koagulasi yaitu menyisihkan warna, kekeruhan, COD, BOD dan zat organik dengan
efisiensi removal yang sama. Flokulasi merupakan cara merubah mikroflok menjadi makroflok-
makroflok melalui pengadukan. Lalu masuk ke unit sedimentasi yang berfungsi untuk menyisihkan warna
dengan metode yang dilakukan adalah dengan pengendapan secara gravitasi dengan efisiensi removal
kekeruhan 60%, BOD 30% dan COD 30%.
Setelah melewati unit sedimentasi barulah menuju ke unit filtrasi untuk menyisihkan warna,
kekeruhan, COD, BOD dan zat organik dengan efisiensi removal kekeruhan 60%, BOD 40% dan COD
50%. Penyaringan ini dilakukan untuk menyaring flok-flok yang belum disisihkan. Penyaringan
dilakukan dengan menggunakan saringan pasir cepat. Air baku tersebut kemudian menuju ke desinfeksi
untuk mengurangi kadar kekeruhan dengan efiensi penyisihan sebesar 55%. Zat yang digunakan dalam
desinfeksi adalah klor, karena lebih kuat dalam menyingkirkan mikroorganisme dibandingkan zat lain.
Barulah air di netralisasi dengan pembubuhan kapur bila pH nya belum netral atau normal yaitu sekitar 7-
9 setelah itu ditampung dalam reservoir untuk didistribusikan kepada pelanggan
Alternatif 2
Fajri HarishL2J009008
AIR BAKU
INTAKE
BAR SCREEN
AERASI
PEMBUBUHAN TAWAS(Al2(SO4)3.18H20) KOAGULASI
FLOKULASI
SEDIMENTASI
FILTRASI
TANGKI PEMBUBUH KLOR DESINFEKSI
RESERVOIR
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Gambar 4.1 Bagan Alir Alternatif Pengolahan 2
Dalam alternatif ini yang membedakan dengan alternatif 1 adalah adanya proses aerasi pada proses
pretreatment, sedangkan unit-unit yang lain sama. Pada alternatif ini air baku yang berasal dari sungai
masuk menuju ke intake kemudian melewati screening dan grit chamber yang tujuannya untuk
menghilangkan sampah-sampah yang berdiameter besar dan juga pasir yang dapat merusak unit
pengolahan berikutnya. Setelah itu air menuju ke unit aerasi yang berfungsi untuk menyisihkan besi
dengan kemampuan menyisihkan kadar BOD sebesar 65 % dan COD sebesar 70%. Adanya penambahan
O2 pada besi Fe+2 sehingga teroksidasi menjadi ion komplek baru dengan valensi yang lebih tinggi.
Dari aerasi, air kemudian masuk ke unit koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi dan desinfeksi
seperti pada alternative pertama dengan proses dan efisiensi removal yang sama.
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Kelebihan alternatif ini adalah air yang dihasilkan cukup baik mengingat pengolahannya yang
lengkap yaitu dengan penambahan proses aerasi dalam pengolahan air dapat mengurangi kadar BOD dan
COD dibawah baku mutu yaitu kisaran kandungan BOD sebesar 0,5 mg/l dan COD 1 mg/l , selain itu
untuk kekeruhan telah memenuhi standar . Selain itu juga kerja dari masing-masing unit tidak terlampau
berat, sehingga memperkecil nilai kerusakan operasi dan pemeliharaannya. Kekurangan alternatif ini
karena merupakan unit instalasi BPAM yang kompleks sehingga memebutuhkan biaya yang mahal dan
lahan yang harus memadai untuk proses pembangunannya.
Fajri HarishL2J009008
KOAGULASI
FLOKULASI
SEDIMENTASI
PRASEDIMENTASI
AERASI
PEMBUBUHAN TAWAS(Al2(SO4)3.18H20)
BAR SCREEN
DESINFEKSI
RESERVOIR
FILTRASI
TANGKI PEMBUBUH KLOR
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Alternative 3
Gambar 4.1 Bagan Alir Alternatif Pengolahan 3
Dalam alternatif ini yang membedakan dengan alternatif 1 dan 2 adalah adanya proses
prasedimentasi dan aerasi pada proses pretreatment.
Pada alternatif ini proses air baku yang berasal dari sungai masuk menuju ke intake kemudian di
screening dan grit chamber tujuannya untuk menghilangkan sampah-sampah yang berdiameter besar dan
juga pasir yang dapat merusak unit pengolahan berikutnya. Setelah itu air menuju ke unit prasedimentasi
dengan tujuan untuk menghilangkan kekeruhan 60 % dengan cara pengendapan secara gravitasi,
Fajri HarishL2J009008
AIR BAKU
INTAKE
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
kemudian masuk ke unit koagulasi-flokulasi untuk menyisihkan kekeruhan, BOD, COD dan zat organik
yang masing-masing parameter memiliki efisiensi removal kekeruhan 70%, BOD 60% dan COD 70%.
Setelah itu air menuju ke unit aerasi yang berfungsi untuk menyisihkan besi dengan kemampuan
menyisihkan kadar BOD sebesar 65 % dan COD sebesar 70%. Adanya penambahan O2 pada besi Fe+2
sehingga teroksidasi menjadi ion komplek baru dengan valensi yang lebih tinggi.
Kelebihan alternatif ini adalah air yang dihasilkan cukup baik mengingat pengolahannya yang
lengkap yaitu dengan penambahan proses prasedimentasi dan aerasi. Selain itu juga kerja dari masing-
masing unit tidak terlampau berat, sehingga memperkecil nilai kerusakan operasi dan pemeliharaannya.
Kekurangan alternatif ini karena merupakan unit instalasi BPAM yang kompleks sehingga
memebutuhkan biaya yang mahal dan lahan yang haurs memadai untuk proses pembangunannya. Selain
itu kadar BOD dan COD masih melebihi baku mutu standar air minum dalam perhitungan efisiensi
removal.
4.4 PEMILIHAN ALTERNATIF PENGOLAHAN
Kualitas air sumber dan air akhir menjadi dasar pemilihan dari alternatif proses pengolahan. Semua
pertimbangan dibawah ini mempengaruhi pemilihan skema proses pengolahan dan desain fasilitas :
Biaya efektif sistem, bak dalam terminologi model maupun biaya operasi dan pemeliharaan (O &
P)mencakup keperluan non lokasi (contohnya pipa dan fasilitas penyimpanan
1. Reabilitas sistem secara keseluruhan
2. Fleksibilitas dan kesederhanaan sistem
3. Kemampuan untuk memenuhi tinjauan kualitas air minum
4. Kemampuan adaptif proses, baik perubahan bersifat musiman atau jangka panjang pada kualitas
air baku
5. Kapasitas proses untuk ditingkatkan kemampuannya dimana kualitas air dan atau peraturan air
minum diubah
6. Kapabilitas proses untuk memenuhi puncak hidrolis penyimpangan kualitas (kapasitas baik)
7. Ketersediaan personel operasional dan pemeliharaan yang berkualitas
8. Ketersediaaan item perlengkapan utama
9. Servis setelah instalasi dan pengiriman bahan kimia
10. Kemudahan pelaksanaan
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Berdasarkan penjelasan yang benar-benar matang yang paling baik digunakan adalah alternatif 3
karena secara teknis hasil yang diperoleh (kualitas air minum) sama dengan alternatif-alternatif lainnya,
yakni mampu menghilangkan kandungan kekeruhan, warna, dan juga dapat mengurangi kandungan TSS,
dengan waktu pengolahan yang lebih cepat dan jumlah unit pengolahan yang tidak begitu kompleks.
Dalam membangun suatu instalasi pengolahan air minum, kita tidak hanya memperhitungakn jangka
pendek tetap juga harus memperhitungkan jangka panjang. Jadi pembangunan instalasi pengolahan air
minum ini merupakan investasi untuk masa depan dari suatu daerah.
Oleh karena itu dibutuhkan perencanaan yang benar-benar matang mulai dari feasibilty study (studi
kelayakan), bench scale dan pilot study, preliminary engineering studies dan perancanaan desain
konstruksi yang meliputi desain awal, desain akhir, konstruksi dan pengoperasian awal instalasi (plant
start up). Dalam perencanaan juga harus dipertimbangkan segi ekonomi, sosial dan kualits air baku yang
akan diolah.
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Tugas Laporan Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
BAB V
ANALISIS DAN PERHITUNGAN
5.1 ANALISIS ALTERNATIF PENGOLAHAN
Dasar yang digunakan dalam perancangan IPA ini adalah hasil dari analisa yang
telah dilakukan sebelumnya. Dari analisa kebutuhan air minum dan kuantitas air baku,
diketahui besarnya debit dalam merencanakan bangunan pengolahan air minum yaitu 600
l/dt. Dari analisis air baku, parameter dalam air baku yang tidak sesuai dengan baku mutu
pengolahan air minum adalah TSS, BOD, dan COD.
Untuk mengolah air baku dengan parameter-parameter tersebut dirancang suatu
instalasi pengolahan air yang terdiri dari unit-unit :
1. Intake (Bar Screen)
2. Aerasi
3. Koagulasi
4. Flokulasi
5. Sedimentasi
6. Filtrasi
7. Desinfeksi
Alternatif pengolahan yang digunakan adalah alternatif tiga karena :
Kelebihan – kelebihan yang didapat dari alternatif ini :
1. Adanya penghematan biaya produksi pada pengolahan zat organic dimana fungsi
penghilangan zat organic telah dilakukan pada proses koagulasi.
2. Keuntungan pada unit koagulasi dan flokulasi menggunakan peralatan mekanis
sehingga lahan yang dibutuhkan tidak terlalu banyak.
3. Air hasil pengolahan cukup baik
Kekurangan alternatif ini adalah :
1. Berkurangnya fungsi karbon aktif karena ikut mengendap saat proses koagulasi
akibat koagulan dan tersisihkan bersama zat organic.
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
2. Dibutuhkan peralatan mekanis dan daya listrik yang besar sehingga akan
menambah biaya pengolahan selain itu memerlukan operator untuk
menggerakkan peralatan mekanis.
5.2 PERHITUNGAN DESAIN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
1. Intake
Intake merupakan bangunan yang digunakan untuk menyadap air dari sumber untuk keperluan pengolahan. Intake pada desain ini merupakan intake sungai. Bangunan intake dilengkapi dengan :
1. Bar screen
2. Saluran pembawa
3. Bak pengumpul yang dilengkapi dengan pompa
a) Perhitungan Screen
Direncanakan bar screen berfungsi menyisihkan benda-benda kasar yang
terapung sehingga tidak mengganggu kerja pompa dan operasi unit pengolahan
selanjutnya.
Asumsi-asumsi yang digunakan :
1. Ketinggian muka air bangunan sadap pada saluran pembawa sama dengan muka air sungai.
2. Elevasi muka air maksimum (HWL) = + 3,5 m (dpl)
3. Elevasi muka air minimum (LWL) = + 1,5 m (dpl)
4. Elevasi muka air rata-rata (AWL) = + 3 m (dpl)
5. Elevasi lokasi pengolahan air adalah = + 7 m (dpl)
6. Elevasi dasar sungai = + 0 m (dpl)
Perencanaan Bar Screening
Debit air baku = 0,6 m3/dt
Tinggi muka air di screen = 1,5m
Lebar kisi (w) = 10 mm = 0,01 m
Jarak kisi (b) = 50 mm = 0,05 m (Kriteria ≥ 25 mm; Metcalf & Eddy, 1981 hal
182)
Kemiringan kisi (θ) = 60° (Kriteria 30° - 80°; Metcalf & Eddy, 1981)
Kecepatan = < 0,6 m/s (Kawamura, 1991)
Tebal Bar Screen = 1,5 (1,25 – 2 ; Kawamura, 1991)
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Koefisien batang screen (β)= 1,67
Bentuk kisi Faktor bentuk
Persegi panjang dengan sudut tajam
Persegi panjang dengan pembulatan di depan
Persegi panjang dengan pembulatan di depan dan belakang
Lingkaran
2.42
1.83
1.67
1.79
Perhitungan :
Jumlah kisi
Jika jarak antar kisi 3 cm maka kisi yang diperlukan :
n = Lb
– 1 = 2 m
0,05 m - 1 = 40 buah
Lebar saluran
L = (n+1) b + (n . w)
= (40+1) 0,03 + (40 . 0,01)
= 1,63 m
Lebar efektif lubang
Lef = (n+1) b
= (40+1)0,03
= 1,23 m
Tinggi efektif lubang
Tinggi efektif lubang jika kemiringan screen 60º
Hef = H / sin 60
= 1,5 m /sin 60º
= 1,73 m
Luas efektif
Aef = Lef x Hef
= 1,63 m x 1,73 m
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
= 2,82 m2
Kecepatan aliran saat melewati kisi
V= QAef
=0,6 m3/dt2, 82 m2
=0 , 21 m /dt
( memenuhi kriteria desain < 0,6 m/dtk )
Head velocity pada kisi
Hv=V 2
2 g= 0 , 212
2x 9 , 81=2,2 x 10−3 m
Headloss ( Kehilangan Tinggi ) saat melewati batang screen
H L=β sin 600( wb )
43 Hv
H L=β sin 600( wb )
43 V 2
2g=1 , 67 x0 ,87 ( 0 , 01
0 ,05 )43 x 4,1 x 10−3
= 0,697 x 10 -3 m
Tinggi muka air setelah melewati kisi = H - HL
= 1,5 – 0,697 x10-3 =1,499 m
b) Saluran Pembawa Air Baku
Kriteria desain ( Droste, Ronald R, 1997 ) :
Kecepatan aliran minimum (v) = 0,3 m/dt
Kecepatan aliran maksimum
- Beton = 3 m/dt
- PVC, Baja, Besi = 6 m/dt
Perencanaan ( Asumsi ) :
Faktor bentuk = 1,67
Debit air = 600 lt/dtk = 0,6 m3/dtk
Koefisien Manning Beton (n) = 0,015
Asumsi kecepatan sadap saluran intake = 0,3 m/dt
Kedalaman saluran = 1,5 m
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Panjang saluran = 3 m
Tinggi muka air bangunan intake = tinggi muka air sungai = 3 m
Perhitungan :
1.Across=
QV=0,6m3/dt
0,3 m/dt=2m2
2. Lebar Saluran ( L ) = Across
H
= 2/ 1,5 = 1,3 m
3. Slope ditentukan dari persamaan Manning
S = HL
= (v xn
R23 )
2
Keterangan : S = Slope
H = Panjang saluran (m)
R = Jari-jari hidrolis (m)
Jari-jari hidrolis (R) =
H×LL+2 H
=
3×1,31,3+(1,8×3 )
= 0, 58 m = 0,6m
S = (1,3x 0,015 / (0,6)2/3)2
= 7,5. 10-4
4. v=1n
R2 /3 s1/2
= 1
0,0150,62/3(7,5 .10−4)1/2
= 1,29 m/s (memenuhi kriteria v – 0,3 m/s - 3m/s)
c) Bak Pengumpul
Bak pengumpul berfungsi untuk menampung air dari intake untuk diproses oleh
unit pengolahan berikutnya. Bak pengumpul dilengkapi dengan pompa intake dan
pengukur debit.
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Kriteria desain :
Kedalaman (H) = 3-5 m
Waktu detensi (td) = ≥ 1,5 menit
(Ishibhasi;1978)
Perencanaan :
Bentuk bak persegi panjang dengan perbandingan P : L = 2 : 1
Waktu detensi, td =1,5 menit = 90 detik
Kedalaman bak , h = 3 m
Perhitungan :
1. Volume bak ( V )
V = Q x td = 0,6 m3/dtk x 90 dtk = 54 m3
2. Luas permukaan bak ( A )
A = V/ h = 54 m3/ 3 m = 18 m2
3. Dimensi bak
A = P x L = 2L2
Maka, lebar bak, L=√ A
2=√18
2=3 m
Panjang bak, P = 2L = 2 x 3m = 6 m
Free board =15 % dari kedalaman = 15 % x 3 m = 0,45 m
Jadi P = 6 m
L = 3 m
H = 3 m
Freeboard = 0,45 m
d) Perhitungan Pompa
Untuk menaikkan air baku ke instalasi pengolahan air minum maka dibutuhkan
pompa.
1. Perencanaan
Koefisien kekasaran untuk PVC = 130
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Digunakan 4 pompa dan 1 pompa cadangan, dimana Q tiap pompa = 120 lt/dtk = 0,12
m3/dtk.
Kecepatan air dalam pipa untuk air baku (0,6 - 2) m/dt, diambil 1 m/dt
Beda tinggi dari Pompa-Bak Pengumpul =5 m
Panjang pipa (L) = 3 m
Efisiensi 75 % (Kriteria efisiensi pompa 40 – 90 % dalam Sularso, 2000)
2. Diameter pipa inlet (hisap) atau outlet pada pompa
Q = V.A
Q = V . (1/4 D2)
V = 1 m/dtk (direncanakan)
D=√ 4QπV
=√ 4 x 0 , 123 , 14 x1
=0,4 m = 40 cm
Maka pipa = 40 cm pipa inlet atau outlet pada pompa
3. Kehilangan Tekanan
Hmayor=Q1 . 85
0 .2785xCxD2 . 63xL
= 0 ,121 . 85
0 , 2785 x130 x0 , 402. 63x 3 m
= 0,018 m
Hminor = k x (v2/2g)
= 0,3 x (12/2 x 9,81) = 0,0015 m
Hf = Hmayor + Hminor = 0,018 + 0,0015 = 0,0195 m
4. Hs = beda tinggi dari pompa-bak pengumpul
= 5 m
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Tabel 5.1 Tekanan Atmosferik Dan Barometrik Air Menurut Ketinggian
Ketinggian TekananBarometrik
TekananAtmosferik
TitikDidih
Kaki (Feet) Meter Inch Hg mm Hg Psia Feet Water Air-1000 -304.8 31.0 788 15.2 35.2 213.8-500 -152.4 30.5 775 15.0 34.6 212.9
0 0.0 29.9 760 14.7 33.9 212.0500 152.4 29.4 747 14.4 33.3 211.11000 304.8 28.9 734 14.2 32.8 210.21500 457.2 28.3 719 13.9 32.1 209.32000 609.6 27.8 706 13.7 31.5 208.42500 762.0 27.3 694 13.4 31.0 207.43000 914.4 26.8 681 13.2 30.4 206.53500 1066.8 26.3 668 12.9 29.8 205.64000 1219.2 25.8 655 12.7 29.2 204.74500 1371.6 25.4 645 12.4 28.8 203.85000 1524.0 24.9 633 12.2 28.2 202.95500 1676.4 24.4 620 12.0 27.6 201.96000 1828.8 24.0 610 11.8 27.2 201.06500 1981.2 23.5 597 11.5 26.7 200.17000 2133.6 23.1 587 11.3 26.2 199.27500 2286.0 22.7 577 11.1 25.7 198.38000 2438.4 22.2 564 10.9 25.2 197.48500 2590.8 21.8 554 10.7 24.7 196.59000 2743.2 21.4 544 10.5 24.3 195.59500 2895.6 21.0 533 10.3 23.8 194.610000 3048.0 20.6 523 10.1 23.4 193.7
15000 4572.0 16.9 429 8.3 19.2 184.0
Sumber :http://mikhamarthen.wordpress.com/2011/01/18/cara-menghitung-net-positive-suction-head-npsh-pompa/
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Tabel 5.2 Tekanan Uap AirTemperatur Specific
GrafityKepadatan Tekanan
Uap AirTekanan Uap Air
°F °C 60°F (Psi) (Feet Abs.)
32 0 1.002 62.42 0.0885 0.204
40 4.4 1.001 62.42 0.1217 0.281
45 7.2 1.001 62.40 0.1475 0.340
50 10.0 1.001 62.38 0.1781 0.411
55 12.8 1.000 62.36 0.2141 0.494
60 15.6 1.000 62.34 0.2563 0.591
65 18.3 0.999 62.31 0.3056 0.706
70 21.1 0.999 62.27 0.6331 0.839
75 23.9 0.998 62.24 0.4298 0.994
80 26.7 0.998 62.19 0.5069 1.172
85 29.4 0.997 62.16 0.5959 1.379
90 32.2 0.996 62.11 0.6982 1.617
95 35.0 0.995 62.06 0.8153 1.890
100 37.8 0.994 62.00 0.9492 2.203
110 43.3 0.992 61.84 1.2750 2.965
120 48.9 0.990 61.73 1.6920 3.943
130 54.4 0.987 61.54 2.2230 5.196
140 60.0 0.985 61.39 2.8890 6.766
150 65.6 0.982 61.20 3.7180 8.735
160 71.1 0.979 61.01 4.7410 11.172
170 76.7 0.975 60.79 5.9920 14.178
180 82.2 0.972 60.57 7.5100 17.825
190 87.8 0.968 60.35 9.3390 22.257
200 93.3 0.964 60.13 11.5260 27.584
212 100.0 0.959 59.81 14.6960 35.353
220 104.4 0.956 59.63 17.1860 41.343
240 115.6 0.984 59.10 24.9700 60.770
260 126.7 0.939 58.51 35.4300 87.050
280 137.8 0.929 58.00 49.2000 122.180
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
300 1148.9 0.919 57.31 67.0100 168.220
320 160.0 0.909 56.66 89.6600 227.550
340 171.1 8.898 55.96 118.0100 303.170
360 182.2 0.886 55.22 153.0400 398.490
380 193.3 0.874 54.47 195.7700 516.750
Sumber :http://mikhamarthen.wordpress.com/2011/01/18/cara-menghitung-net-positive-suction-head-npsh-pompa/
5. Hv pada 27oC dilihat pada tabel, dalam oF yaitu 80oF
Maka,
Hv = 1,172 ft x 0,3048 m = 0,357 m
6. Ha dengan elevasi pompa 0 m yang dilihat pada pompa, maka:
Ha = 33,9 ft x 0,3048 m = 10,333
7. Head pompa = Hf + Hs + Hv +Ha
= 0,0205 + 5 + 0,357 + 10,333 m
= 15,71 m
8. WHP =
Q . Hp . γ A
η
Keterangan : P = daya pompa (kg m/dtk)
Q = debit (m3/dt)
= efisiensi pompa, diasumsikan 75 %
= berat jenis air (pada suhu 27oC = 1017,1 kg/m3)
WHP=0 ,12 x 15 ,71 x1017 ,175
=25 ,56 kg m/dtk
Karena 1 Hp = 75 kg. m/dtk maka daya pompa = 25,56 / 75 = 0,3408 Hp.
Daya pompa = 0,3408 Hp = 254,14 watt
BHP = WHP/ = 254,14/0,75 = 338,85 watt
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
2. AERASI
Karakteristik masing-masing alat aerasi dapat dilihat pada tabel 5.1. Dengan
membandingkan keempat alat aerasi pada tabel tersebut ditambah dengan keterangan
sumber yang sama (Montgomery, 1985; hal 244), maka dipilih aerasi tipe Cascade Towers
untuk digunakan dalam perencanaan bangunan pengolahan air minum ini. Alasan
pemilihannya karena sistem tersebut dapat menyisihkan gas CO2, zat organik dan senyawa
ammonia. Ketiga parameter tesebut merupakan parameter yang perlu dipertimbangkan
untuk dilakukan pengolahan agar air baku dari sungai dalam dijadikan sebagai air minum.
Tabel 5.2 Karakteristik Alat Aerasi
Tipe
Rata-rata
Transfer O2
Tinggi Hidrolis yang Dibutuhkan
m (ft)
Waktu Kontak Udara
Waktu Detensi Hidrolik
Aplikasi
Spray
Cascade
Multiple-tray
Diffused air
-
-
-
0,5
1,5-7,6 (5-25)
0,9 - 3 (3- 10)
1,5-3 (5-10)
-
1 - 2 detik
0,5 - 1,5 detik
0,5-1,5 detik
10-30 menit
-
-
-
10-30 menit
Penyisihan CO2, kontrol bau dan rasa, nilai estetik
Penyisihan CO2, kontrol bau dan rasa, nilai estetik
Penyisihan CO2, kontrol bau dan rasa
Penyisihan Fe, Mn, CO2, kontrol bau
& rasa, manajemen
reservoir
Sumber : Montgomery, 1985; hal 510
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Bak penampung
Kriteria Desain dan Desain Perencanaan
- Waktu tinggal (td) = 3 menit = 180 det
- Volume (V) = Q x td = 0,6 m3/det x 180 det = 108 m3
- Maka, panjang = 9 m
Lebar = 4 m
Tinggi = 3 m
Aerator
Kriteria desain :
Menggunakan Cascade Towers
Tinggi setiap tahap cascade = 0,5 m ( Droste, Ronald R,1997 )
Menggunakan 10 tahap untuk 1 unit aerator ( Droste, Ronald R,1997 )
Luas yang dibutuhkan : 4 – 9 m2 ( Droste, Ronald R,1997 ) untuk 100 l/detik
diambil 8 m2 (8/100) = 0,08 m2.dtk/l
Debit (Q) = 600 l/s
Perhitungan :
Luas cascade : 0,08 m2.detik/l x 600 l/detik = 48 m2
Dimensi cascade
Panjang (P) : Lebar (L) = 1 : 1
X = P . L
48 = L . L
L = 7 m ; P = 7 m
Luas tiap cascade = 7 / 10 = 0,7 m
HL cascade = 0,5 . 10 = 5 m
Jadi dimensi cascade towers yang dibutuhkan :
1. Panjang = 7 m
2. Lebar = 7 m
3. Tinggi = 5 m
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
4. Panjang tiap tahap = 0,7 m
Tenaga pompa
Z2 – Z1 = 8 m
p = 0,15 m
L = 7 m
Qk = 0,12 m3/s
CHW = 130
Kehilangan tekanan sepanjang pipa
HM = [ Q
0 , 2785 . CHW . οp2,63 ]1
0 ,54 . L=[ 0 ,12
0 , 2785. 130 . (0 ,15 )2,63 ]1
0 ,54 . 7 = 1,85 m
Kehilangan tekanan pada fitting
Hm = 30% . HM
= 0,3 . 1,85 = 0,555 m
Kehilangan tekanan total
HT = (Z2 – Z1) + HM + Hm
= 8 + 1,85 + 0,555
= 10,405 m
Tenaga pompa (efisiensi = 75%)
HtQ
P..
=
1017 ,1. x 0 ,12 . x 12 ,66875 = 20,62 kg.m / s
Karena 1 Hp = 75 kg. m/dtk maka daya pompa = 20,62 / 75 = 0,27 Hp
Daya pompa = 0,27 Hp = 201,34 watt
3. KOAGULASI
Koagulasi merupakan unit pengadukan cepat di IPA . Koagulasi dilakukan secara
hidrolik memanfaatkan tenaga air dari aerasi terjunan kemudian masuk ke bawah. Alasannya
karena efektif untuk instalasi air minum dengan kapasitas 800 l/det. Selain itu proses
pencampuran akan lebih sempurna menyebar ke seluruh permukaan karena koagulan dibubuhkan
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
sesaat sebelum air diterjunkan, sehingga air yang terjun sudah mengandung koagulan yang siap
diaduk.
Kriteria Desain
- NRe > 10000
- Gradien kecepatan = 200 – 1000 l/det
- G x td = 104 – 105
- Waktu detensi (td) = 10-60 detik (Tri Joko,2009), diambil 60 detik
Perencanaan
- Bangunan koagulasi direncanakan menjadi 4 bangunan dengan debit masing-masing 150 l/dt
= 0,15 m3/dt
- Tinggi terjunan = 1,5 m
- G = 9,81 m/det2 (Darmasetiawan, 2001)
- υ = 0,68 x 10 -6 m2/dtk
- Zona Inlet (V1 = 2 m/s)
- Zona outlet (V2 = 0,6 m/s)
Gradien pengadukan dan waktu tinggal air diketahui melalui grafik hubungan gradien
pengadukan dengan tinggi terjunan tertentu. Energi pengadukan di unit koagulasi diperoleh dari
terjunan setinggi 1,5 meter sehingga jika tinggi terjunan tersebut diplotkan ke grafik akan
diperoleh Tdair sebagai berikut:
Gambar 5.1 Grafik Hubungan antara Ketinggian dengan Gradien Pengadukan
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Berdasarkan grafik hubungan gradien kecepatan pengadukan dengan tinggi terjunan tertentu
akan menyediakan G sebesar 500/detik dan Tdair sebesar 60 detik, maka nilai gradien x Tdair akan
menghasilkan nilai sebagai berikut:
G x TdAir =[500detik ] x 60 detik
G x TdAir = 30 . 000
Perhitungan
Dimensi Bak
- Volume reaktor (V) = Q x td = 0,15 m3/det x 60 det = 9 m3
- Dimensi P = 3 m, L = 2 m, H = 2 m
- R =
AP =
BHB+2 H =
2x 22+(2 x2 ) = 0.67 m
- V =
QBH =
0 ,152x 2 = 0,0375 m/det
- Cek NRe =
VRυ =
0 ,0375x 0 , 67
0 , 687 x10−6 = 36572,05 > 10000 (memenuhi)
Zone inlet
A =
Qv1 =
0 ,152 = 0,075 m2
D = √ A1
4π = √ 0 , 075
14. 3 ,14 = 0,309 m = 309 mm
Zone outlet
A =
Qv2 =
0 ,150,6 = 0,25 m2
D = √ A1
4π = √ 0 ,25
14. 3 ,14 = 0,56 m = 560 mm
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
BANGUNAN PEMBUBUH KOAGULAN
a. Kriteria Desain
Koagulan yang digunakan adalah alum,karena alum bekerja optimal pada pH 6,5–9.
Dosis pembuluh alum, Cal = 40 mg/L
Kadar alum dalam tawas = 60 %
Berat jenis alum, ρ al = 2,71 kg/L
Konsentrasi larutan = 10 %
Efisiensi pompa pembubuh, η = 75 %
Tekanan pembubuh = 10
ρw = 995,7 kg/m3
b. Perhitungan
Kebutuhan alum dan tawas
Wal = Cal x Q = 40 mg/L x 150 L/dt = 6000 mg/dt =518,4 kg/hari
Kebutuhan tawas per hari
Wt=10060
x 518 , 4 kg /hari=864 kg /hari
Untuk periode pelarutan 8 jam
Wt= 824
x864 kg/hari=288kg /hari
Debit tawas
Qt= Wt
ρ al=864 kg /hari
2 , 71kg /L=318 , 8 L/hari=0 , 00368 L/dt
Debit air pelarut
Qw=
100−1010
xWt
ρw=
9010
x864 kg/hari
995 ,7 kg/m3=7,8m3/hari
Qw=0 ,09 L/dt
Debit larutan
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Ql=Qt+Qw=0 ,00368+0 ,09=0 , 0939 L/dt
Berat jenis larutan
ρ lar= 1
(10100 ρ al
+100−10100 ρw )
= 1
(10100 x2 ,71
+100−10100 x 0 ,9957 )
=1 ,063 kg /L
Volume bak
V = Qlar x td x 3600 = 0,0939x 8 x 3600 = 2704 L = 2,7 m3
Dimensi bak
V = P x L x H P = L
2,7 m3 = P2 x 2 m
P = 1,16 1,2 m
4. FLOKULASI
1) Kriteria Desain
- Kondisi aliran NRe < 10000
- Gradien kecepatan (G) = 20 – 70 1/det
- Waktu detensi (td) = 10 – 20 menit
- G x td = 10000 – 100000 (Tri Joko, 2009)
1. Perencanaan
Pengadukan dengan cara hidrolis (baffle channel vertikal)
- Jumlah bak : 2 bak
- Jarak antar baffle minimum : 0,5 m
- Kedalaman (H) : 3 m
- Jumlah channel (n) : 6 buah
- Jumlah belokan (n-1) : 5 buah
- Headloss (hL) : 1 – 2 ft (0,3 – 0,6 m)
- Gradien kecepatan (G) : 20 – 70 1/dtk
- Waktu detensi minimum (td) : 15 menit (900 dtk)
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
- Kecepatan aliran (v) : 0,1 – 0,4 m/dtk
- Viskositas kinematik air (υ ) : 0,687 x 10-6 m2/dtk
- K : 1,5
2. Perhitungan
1. Volume bak (V),
V=Q×tdV= (0,3 )×( 900 )=270 m3
2. Headloss per channel (h),
G=( g .hυ . td )
12
h=G2υ .tdg
3. Luas Kompartemen
A=Q ×TdH
=0,3 x150
3
¿15 m
A = B x H
15 = B x 3
B = 5 m
Tahap I (h1),
- G = 70
- Td = 150 dtk
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
h=G2υ . tdg
h=(70 )2 (0 ,687×10−6 ) (150 )9 ,81
=0 ,052 m
Tahap II (h2),
- G = 60
- Td = 150 dtk
h=G2υ . tdg
h=(60 )2 (0 ,687×10−6 ) (150 )9 ,81
=0 ,038 m
Tahap III (h3),
- G = 50
- Td = 150 dtk
h=G2υ . tdg
h=(50 )2 (0 ,687×10−6 ) (150 )9 ,81
=0 ,027 m
Tahap IV (h4),
- G = 40
- Td = 150 dtk
h=G2υ . tdg
h=(40 )2(0 , 687×10−6) (150 )9 ,81
=0 , 017 m
Tahap V (h5),
- G = 30
- Td = 150 dtk
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
h=G2υ . tdg
h=(30 )2 (0 ,687×10−6 ) (150 )9 ,81
=0 ,0095m
Tahap VI (h6),
- G = 20
- Td = 150 dtk
h=G2υ . tdg
h=(20 )2 (0 ,687×10−6 ) (150 )9 ,81
=0 ,00042m
- Jadi headloss channel total (hchannel),
hchannel = Σh = 0,144 m
Luas bukaan (A),
A = 20 m2
Kecepatan aliran (v),
v = Q/A
= 0,3/20
= 0,015 m/dtk
- Headloss per belokan (hL),
-
hL=Kv2
2 g
hL= (1,5 )0 , 0152
2 (9 ,81 )=0 ,000017 m
- Terdapat lima (5) buah belokan, maka :
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
hL = 5 x hL
= 0,000085 m
5. SEDIMENTASI
Kriteria desain beberapa jenis sedimentasi adalah sebagai berikut :
Tabel 5.6 Kriteria Desain Unit Sedimentasi
Kriteria Desain Grit Chamber
(Aliran Horizontal)
Rectangular
Sedimentation Tank
(Aliran Horizontal)
Sedimentation Tank
with High-Rate Settler
(Plate/Tube Settler)
Jumlah tangki
minimum
Kedalaman air
Kec. aliran rata-
rata
Waktu detensi
Surface loading
Panjang : lebar
Kedalaman :
panjang air
Weir loading
Dua
10 - 16 ft (3 - 5 m)
10 - 15 fpm
(3 - 4,5 m/menit)
6 - 15 menit
4-10 gpm/ft2
(10 - 25 m/jam)
4 : 1 sampai 8 : 1
Minimal 1 : 8
-
Dua
10 - 15 ft (3 - 4,5 m)
1 - 3,5 fpm
(0,3 - 1,7 m/menit)
1,5 - 4 jam
0,5-1,0 gpm/ft2
(1,25 - 2,5 m/jam)
Minimal 1: 4
Minimal 1: 15
< 15 gpm/ft2
Dua
12 - 15 ft (3,6 - 4,5 m)
Maksimum 0,5 fpm
(0,15 m/menit)
Mimimal 4 menit
1,5 - 3 gpm/ft2
(3,8 - 7,5 m/jam)
Minimal 1: 4
-
-
Sumber : Kawamura, 1991 hal 160
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Pada perancangan ini dipilih bak sedimentasi menggunakan plate settler untuk
mengoptimalkan pengolahan.Dalam waktu yang lebih singkat diperoleh hasil pengendapan
lumpur yang lebih banyak.Jika menggunakan bak sedimentasi konvensional maka diperlukan
ukuran bak yang kecil tetapi dalam jumlah yang relatif banyak agar terpenuhinya syarat bilangan
Renold dan Freud untuk mencapai pengendapan yang optimal
1) Kriteria Desain
- Surface loading = 0,001 m/s
- Diameter orifice > 3cm
- Vo (Q/A) = 1-2 m/jam (Tri Joko, 2009)
- Kemiringan plate (α ) = 45 – 60o
- Jarak antar plate (Wp) = 5 – 10 cm
- Tebal plate (Tp) = 2,5 – 5 mm
- Panjang plate (Pp) = 1000 – 2500 mm
- Lebar plate (Lp) = 1000 - 1200 mm
- NFr > 10-5
- NRe < 500
- Jarak pipa inlet ke zone lumpur = 0,2 – 0,3 m
- Jarak plate ke pipa inlet = 1 - 1,4 m
- Jarak gutter ke plate = 0,3 – 0,4 m
- Tinggi plate = 1 – 1,2 m
- Kadar lumpur = 4 – 6 %
- Y/Y0 = 70 - 75 %
- υ pada 270C = 0,687.10-6 m/s
- td = 1-2 m/jam
Sumber : Darmasetiwan,2001
2) Perencanaan
- Bentuk bangunan 4 persegi panjang dengan P : L = 3 : 1
- Vo (Q/A) = 2 m/jam = 5,56.10-4 m/s
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
- Td = 1,5 m/jam
- Td dalam bak = 1,5 jam (5400)
- NRe < 500
- NFr > 10-5
- Jarak antar plate ( W ) = 5 cm = 50 mm
- Tinggi plate ( h ) = 1,5 m
- α = 600
- Y/Yo = 75%
- Faktor keamanan ( n ) = 1/3 ( good performance ) (Kawamura, 1991)
- H = 3 m
- ho = 3 cm
- fbg = 0,03 m
3) Perhitungan
Zone sedimentasi
Direncanakan 4 bak sedimentasi dengan Q = 0, 150 m3 /s = 540 m3 /jam
Luas Pengendapan (A) = Q/Vo
= 0,15/5,56.10 -4
= 269,7 m2
Dimensi zona dengan perbandingan P : L = 5 : 1, H = 3 cm
A = P x L → P = 5L
= 5 L x L = 5L2
269,7 = 5L2
L = 7,3 m
P = 5 x 7,3 m = 36,5 m
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Cek waktu tinggal (td)
td= volQ
=PxLxHQ
=(36 , 5 x 7,3 x3 ) m3
0 ,15 m3 /det ik=5329 det ik=1,5 jam
(memenuhi)
Kecepatan horisontal partikel
vh= QLxH
=0 ,15 m3 /det k(7,3 x3 ) m2
=6 ,843 x 10−3 m /det ik
Jari-jari hidrolis
R= LxHL+2 H
=(7,3 x 3 ) m2
(7,3+(2x 3 ) )m=1, 65 m
Cek bilangan Reynolds
N Re= vhxRv
=(6 , 843 x10−3 x1 , 65 )m2 /det ik
0 , 687 x10−6 m2 /det ik
= 16435 > 500 (tidak memenuhi)
Cek bilangan Fraude
NFr= vh2
gxR=
(6 , 843 x10−3 )2m /det ik9 ,81 x1 , 76 m
= 2,71x 10 -6 < 10 -5 (tidak memenuhi)
Karena Nre dan NFr belum memenuhi maka perlu penambahan plate settler
- Kecepatan aliran masuk plate
Q/A = Vo sin α
Vo =
0 ,15 /269 ,7sin 60
=6,4 x10−4m / s
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
- Dimensi plate
L =
hsin α
= 1,5sin 60 = 1,73 m
dimana : L = 1,73 m
W = 0,05m
α = 600
Jumlah plate
Jarak horisontal antar plate = X =
Wsin α
= 0 ,05sin 60
=0 , 06 m
Jumlah plate = n =
PX−1
=
42,50 ,06
−1 = 709 - 1 buah = 708 buah
R =
W2 =
0 ,052 = 0,025 m
NRe =
(Q / Ac )w2sin αυ
=(5 ,56 x10−4 ) x0 , 05
2 x 0 ,87 x 0 , 893 x10−6=18 , 75<500
(Memenuhi)
NFr =
2(Q /Ac )2
sin2 α xgxw=
2(5 , 56 x 10−4 )2
sin260 x 9 , 81 x 0 , 025=3 , 33 x10−6
> 10-5 ( Memenuhi )
Zone Inlet
∑ ¿ ¿pipa = 5 buah, berupa pipa lateral perforated dengan lubang di ketiga
sisinya
V aliran = 0,3 m/s (Tri Joko, 2009)
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
h pada lubang = 0,1 – 1 cm
h =
Vo2
2g= 0,32
2x 9 ,81=0 , 45
cm
Q = 0,6 m3/s
Q per pipa = 0,12 m3/s
A =
0 ,120,3 = 0,4 m2
A = 0,4 x 3,14 x D2
D = (0,53/(0,25*3,14))1/2
D inlet = 0,82 m 0,85 m
D outlet = D inlet pada filtrasi
Panjang pipa = pbak = 30 m
Jarak antar lubang = 20 cm
Jumlah lubang / sisi =
300,2 = 150 buah
N =
Lubangpipa
lubang = 150 x 5 buah = 750 buah
∑ ¿ ¿total lubang pipa = 750 buah
Q per lubang = Qo =
QN =
0 ,12750 = 1,6 x 10-4 m3/dt
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
D lubang =( 4 Q
Nπ (2gh )1/2 )1/2
=( 4 x 0 ,12
750 .π (2x 9 ,81 x 0 ,45 .10−2 )1
2 )1/2
= 0,03 m
Zone Lumpur
Konsentrasi effluent = (100% - 80%) x turbulensi
Cef = 20% x 200 = 40 mg/lt
Cs = 80% x turbulensi = 160 mg/lt = 0,16 gram/lt
Berat lumpur per hari
Ws = Q x Cs x 86400 = 0,6 x 0,16 x 86400 = 8294,4 kg/hari
Debit lumpur kering
Qds =
Wsρ =
8294 ,42600 = 3,2 m3/hari (Darmasetiawan,2001)
Debit Lumpur
Debit lumpur (konsentrasi lumpur 4 %; kriteria desain konsentrasi lumpur pada Martin
Darmasetiawan, 2001 hal III- 40 adalah 1-5 % ) :
Qs =
Qds% lumpur =
3,20 ,04 = 80 m3/hari
Pengurasan bak dilakukan satu kali dalam satu hari, maka :
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Sisi depan
Luas profil ruang lumpur =
VbaklumpurLp =
13 , 36,6 = 2,0 m2
Profil ruang lumpur trapesium dengan perbandingan 2 sisi = 1 : 2
Tinggi ruang lumpur = 0,5 meter
Luas trapesium = ( jumlah sisi sejajar x t
2 )
4 = ( jumlah sisi sejajar x t
2 )
jumlah sisi sejajar = 16 m
L + 2 L = 16 m
Maka L1 = 5,3 meter
L2 = 10,7 meter
Tan α’ =
0,5(6,6−5,3)
2 = 0,77
α’ = 37,6 o
α = 90o - 37,6 o = 52,4 o
Sisi samping bawah :
0,77 =
0,5
( 42 , 5− x2
)
0,77 =
130−x
23,1 – 0,77 x = 1
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
x = 28,70 meter
Volume Lumpur
V =
Qlumpur24 x 4 =
13 ,324 x 4 = 0,14 m3
A =
VH =
0 ,142,5 = 0,056 m2
D = 0,38 meter
Zone Outlet
Lebar gutter = 1,5 Ho
Q/A = Vo = 5,56 x 10-4 m/s
Jumlah pelimpah
QnLs < 5HVo
0,2nx6,6 < 5 x 2,5 x 5,56 x 10-4
n > 4,4
n = 5
Rencana jumlah gutter, n = 5 dengan 45o V- notch
Debit per gutter
Qg =
Qn =
0 ,155 = 0,3 m3/s
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Dimensi gutter
Qg = 2,49 Lg Ho3/2
0,3 = 2,49 x 1,5 Ho5/2
0,08 = Ho5/2
Ho = 0,0018 m
Hg = Ho + ( 20% x Ho ) + ho + fb
= 0,0018 + 0,00036 + 0,0018 + 0,03
= 0,303 m
Lg = 1,5 x 0,15 = 0,225 m
Pg = P = 22,5 m ( sepanjang bak karena inlet dari bawah )
Debit per V-notch
Qw = 1,36 ho5/2 = 1,36x 0,165/2 = 0,0136 m3/s
Jumlah V–notch
N =
QgQw =
0 ,040 ,0136 = 3 buah
Gutter mempunyai 2 sisi pelimpah maka untuk satu sisi, n’= 3 buah
Dimensi V–notch
Freeboard V-notch = Fw = ½ ho = 0,5 x 0,01 = 0,005 m
Lebar muka air V–notch = Lw = 2 ho tan 450
= 2 x 0,01 x 1
= 0,02 m
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Lebar pintu V-notch = Lp = 2 (ho + Fw) tan 450
= 2 (0,01 +0,005)1
= 0,03 m
Jarak antar V- Notch Pg = ( n’ x Lp ) + ( n’x W )
30 = ( 3 x 0,03 ) +( 3 x W )
W = 9,97 m
Jarak V-notch ke tepi W’ = W/2 = 4,99 m
Misal jarak antar gutter ke tepi = b
maka jarak antar gutter b’ = 2b
Loutlet = 2 Lg + 2b +2b
6,6 = 0,6 + 4b
b = 1,5 m b’ = 2 x 1,5 m = 3 m
Saluran pengumpul
Untuk mengumpulkan air dari gutter sebelum menuju bak filtrasi
Asal =
QV =
0 ,150,1 = 1,5 m2
Asal = Psal x Hair
1,5 = 30 x Hair
Hair = 0,05 m
Hsal = Hair + F = 0,05 + 0,3 = 0,35 m
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Lasal = 0,5 m
Kehilangan tekanan
Head loss pada V-notch
Q V-notch = 8
15Cd√2gx tan( θ
2) xhf
52
0,0136 = 815
x0 , 584 x √2 x9 , 81 x1 xhf5
2
hf = 0,16 m
Filtrasi
Kriteria Desain
Kecepatan filtrasi (f) = 8 – 12 m/jam
Tebal media pasir (Lp) = 60 – 80 cm
Tebal media kerikil (Lk) = 10 – 30 cm
Waktu backwash (tbw) = 5 – 15 menit
Tinggi air di atas media (ha) = 0,9 – 1,2 m
Diameter media (m) = 0,6 – 1,2 mm
Ekspansi back wash = 30 – 50%
A orifice (Aor) : A = (0,0015 – 0,005) : 1
A lateral (Al) : Aor = (2 – 4) : 1
A manifold (Am) : Al = (1,5 – 3) : 1
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Jarak orifice (Wor) = 6– 20 cm
Porositas = 0,36 – 0,45
Diameter orifice (o) = 0,6 – 2 cm
Kecepatan backwash (bw) = 15 – 25 m/jam
Surface loading = 7 – 12 m/jam
Perencanaan
vf = 8 m/jam = 2,2 x 10-3 m/dt
Dor = 0,5 inchi = 1,27 cm
Aor = 0,0025 x Af
Wlat = 20 cm
Vbackwash = 20 m/jam = 5,5 x 10-3
Tebal lapisan pasir, Lp = 70 cm = 0,7 m
Tebal lapisan kerikil, Lk = 30 sm = 0,3 m
Diameter pasir, Dp = 0,6 mm = 6 x 10-4 m
Diameter kerikil, Dk = 3 mm = 3 x 10-3 mm
Porositas awal, Po = 0,4
υ = 0,893 x 10-6 m2/dt
NRe pasir < 5
NRe kerikil > 5
Ψ pasir = 0,82 (bulat)
Alat = 2 x Aor
Aman = 1,5 x Alat
% ekspansi kerikil akibat vbw = 10 %
tbw = 10 menit = 600 dt
Perhitungan
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Jumlah bak
n=12⋅Q0,5=12×(0,6 )0,5=11
ditambah 1 bak cadangan, sehingga jumlah bak yang beroperasi 12 buah.
Dimensi bak
Debit tiap filter, Q f=1
12⋅0,6 m3 /dt=0 , 071 m3/dt
Luas tiap unit filter, A f=Q f
v f=0 ,071m3 /dt
8 m / jam×3600=31 ,95m2=32m2
Jika P : L = 1 : 2, maka
A f=2⋅L2
31 , 95 m2=2⋅L2
L=4 mP=8 mH=3 m
Sistem Underdrain
Orifice
Luas bukaan, Aor=1
4⋅π×D2=1
4⋅π× (0 ,0127 m )2=1 , 27⋅10−4m2
Jumlah lubang tiap filter, n=0 ,0025⋅A f
Aor=0 ,0025×32
1 , 27⋅10−4=630 lub ang
Lateral
Luas bukaan, A lat=2×Aor×n=2×1 ,27⋅10−4×630=0 ,16 m2
Manifold
Luas total, A man=1,5×A lat=1,5×0 ,16=0 , 24 m2
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Diameter, D man=√ 4⋅A man
π=√ 4×0 ,24
π=0 ,55 m=550 mm
Pman = Pbak = 3,6 m
Jumlah pipa lateral, n=P man
W lat×2=3,6
0,2×2=36 buah
Jumlah lateral tiap sisi = 362=18 buah
Panjang pipa lateral tiap sisi
P lat= Lbak−D man− (2×W lat )
2=4−0 ,55−(2×0,2 )
2=1 ,925 m
Diameter pipa lateral
D lat=√ 4× A lat
nπ
=√ 4×0 ,1636π
=0 ,075 m=75 mm
Jumlah orifice tiap lateral, n=630
36=17 ,5≈18 lubang
Sistem Inlet
Inlet masing-masing unit filtrasi dilengkapi dengan sebuah valve yang berfungsi sebagai
pembuka dan penutup saluran air saat akan filtrasi dan pencucian (backwash).
Inlet berupa pipa
Debit tiap saluran, Qi=0,6
4=0 , 15 m3 /dt
Kecepatan dalam saluran 0,3 m/dt
Dimensi pipa :
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
A=0 ,150,3
=0,5 m2
A=14⋅π×D2
D=0 ,79 m=790 mm
Back Wash
Pasir
Kecepatan back wash, v bw=6×v f=6×2,2⋅10−3=0 ,0132 m /dt
Porositas saat ekspansi :
Pe=2, 95×υ1
4,5
g1
3,6
×( ρwρs−ρw )
13,6×v bw
13
Dp1
2
Pe=2, 95×(0 ,893⋅10−6 )
14,5
(9 ,81 )1
3,6
×(9972600−997 )
13,6×
(0 , 0132 )1
3
(6⋅10−4 )1
2
=0,6
Persentase ekspansi :
% ekspansi=Pe−Po1−Pe
×100=0,6−0,41−0,6
×100=50 %
Tinggi ekspansi :
% eks=Le−LpLp
×100
0,5=Le−0,7 m0,7 m
Le=1 ,05 m
Kerikil
Tinggi ekspansi :
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
% eks=Le−LkLk
×100
0 ,10=Le−0,3 m0,3 m
Le=0 , 33 m
Porositas saat ekspansi :
Pe−Po1−Pe
=Le−LkLk
Pe−0,51−Pe
=0 ,33−0,30,3
Pe=0 ,55
Debit back wash, Q bw=v bw×A bak=0 ,0132×32=0 , 42 m3/dt
Volume back wash, V bw=Q bw×t bw=0 , 42×600=252 m3
Saluran Penampung Air Pencuci
Air bekas pencucian yang berada di atas media penyalir dialirkan ke gullet melalui gutter
dan selanjutnya keluar melalui pipa pembuangan. Dasar saluran gutter harus diletakkan di
atas ekspansi maksimum pada saat pencucian. Hal ini dilakukan agar pasir pada media
penyaring tidak ikut terbawa pada saat pencucian.
Debit pencucian, Q=15 m / jam
3600×34 m2=0,2 m3 /dt
Saluran gutter :
Panjang gutter, Pg = 3,6 m dan lebar gutter, Lg = 0,3 m
Kedalaman air di saluran gutter
Hg=[ Q1 , 38×Lg ]
23=[ 0 , 15
1, 38×0,3 ]2
3=0 , 61 m
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Air sisa pencucian dari gutter akan masuk ke dalam gullet dengan :
Lebar saluran, Lbuang = 0,2 m
Debit yang akan ditampung, Qbuang = 0,15 m3/dt
Tingi air dalam saluran pembuangan :
H buang=[ Q1 ,38×L buan g ]
23=[ 0 ,15
1 ,38×0,2 ]2
3=0,8 m
Sistem Outlet
Air yang telah disaring akan dialirkan melalui pipa outlet yang bersambungan dengan
pipa manifold, menuju ke reservoir.
Diameter pipa outlet sama dengan pipa manifold.
Kehilangan Tekan
a. Head loss pada media yang masih bersih
Pasir
Cek bilangan Reynold
N Re=ψ×Dp×v f
υ=0 ,82×6⋅10−4×2,2⋅10−3
0 ,893⋅10−6=0 ,12<5(OK )
Koefisien drag
C D=24N Re
+ 3
√N Re+0 ,34=24
0 , 12+ 3
√0 ,12+0 ,34=209
Head loss
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
hf p=1 ,067ψ
×C D
g×Lp×
v f 2
Po4×
1Dp
hf p=1 ,0670 ,82
×2099 ,81
×0,7×(2,2⋅10−3 )2
(0,4 )4×1
6⋅10−4=6 m
Kerikil
N Re= 11−Po
× v f×Dkυ
= 11−0,5
×1 , 94⋅10−3×3⋅10−3
0 , 893⋅10−6=13>5(OK )
hf k=180×υg×
(1−Po )2
Po3×v f
Dk 2×Lk
hf k=180×0 ,893⋅10−6
9 ,81×
(1−0,5 )2
(0,5 )3×2,2⋅10−3
(3⋅10−3 )2×0,3=0 ,0024 m
Head loss total media
hf media=hf air+hf pasir+hf ker ikil=0 , 11+6+0 , 0024=6 , 1124m
b. Head loss sistem underdrain
Orifice
Debit tiap filter = 0,2125 m3/dt
Debit orifice, Qor=Q1
n or=0 , 15
630=3,4⋅10−4 m3 /dt
Kecepatan di orifice, v or=Qor
Aor= 3,4⋅10−4
1,27⋅10−4=2,7 m /dt
Head loss, hf or=1,7× v or 2
2⋅g=1,7×
(2,7 )2
2×9 , 81=0 , 63 m
Lateral
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Q lat=Q 1n lat
=0 ,1536
=6⋅10−3 m3 /dt
v lat=Q lat
A lat=6⋅10−3
0 , 16=0 , 0375 m /dt
hf lat=1,3×hf =1,3× f×L lat
D la t×v lat
2
2⋅g=1,3×0 , 026×1,9
0 ,55×
(0 ,0375 )2
2⋅9 , 81=8,4⋅10−6 m
Manifold
Q man=Q1n man
=0 , 151
=0 ,2125 m3 /dt
v man=Q man
A man=0 , 15
0 , 24=0 , 885 m /dt
hf man=1,3×hf=1,3×f ×Lman
D man×
v man2
2⋅g=1,3×0 , 026×
3,60 , 55
×(0 ,26 )2
2⋅9 , 81=7 , 62⋅10−4 m
Head loss total underdrain
hf underdrain=hf or+hf lat+hf man=0 ,63+8,4⋅10−6+7 , 62⋅10−4=0 , 63 m
c. Head loss total awal
hf awal=hf media+hf underdrain=6 ,11+0 ,63=6 ,74 m
d. Head loss media pada saat back wash
Pasir
N Re=11−Pe
×v bw×Dpυ
=11−0 ,55
×0 ,0055×6⋅10−4
0 ,893⋅10−6=8,2
hf p=130×υ0,8
g×
(1−Pe )1,8
Pe3×v bw
1,2
Dp1,8×Le
hf p=130×(0 , 893⋅10−6)0,8
9 , 81×
(1−0 ,55 )1,8
(0 ,55 )3×
(0 , 0055 )1,2
(6⋅10−4 )1,8×1 , 05=0 , 0027 m
Kerikil
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
N Re=11−Pe
×v bw×Dkυ
=11−0 ,55
×0 ,0055×3⋅10−3
0 ,893⋅10−6=73 ,3
hf k=130×υ0,8
g×
(1−Pe )1,8
Pe3×v bw
1,2
Dk1,8×Le
hf k=130×(0 , 893⋅10−6 )0,8
9 ,81×
(1−0 , 55 )1,8
(0 ,55 )3×
(0 , 33 )1,2
(3⋅10−3)1,8×0 ,33=0 ,83 m
e. Head loss sistem underdrain pada saat back wash
Orifice
Q or=Q bw
n or=0 ,42
630=6,7⋅10−4m3 /dt
v or=Q or
A or=3,4⋅10−4
1 ,27⋅10−4=2,7m /dt
hfor=1,7×v or 2
2⋅g=1,7×
( 4,8 )2
2×9 ,81=0 ,63 m
Lateral
Q lat=Q bw
n lat=0 ,42
36=1,2⋅10−2 m3/dt
v lat=Q lat
A lat=6⋅10−3
0 , 16=0 , 00375 m /dt
hf lat=1,3×hf =1,3× f×L lat
D la t×v lat
2
2⋅g=1,3×0 , 026×0 ,575
0 ,034×
(0 ,00375 )2
2⋅9 ,81=1 , 31⋅10−4 m
Manifold
Q man=Qbw
n man=0 , 077
1=0 , 077m3/dt
v man=Q man
A man=0 , 077
0 , 048=1,6 m /dt
hf man=1,3×hf=1,3×f ×Lman
D man×
v man2
2⋅g=1,3×0 , 026×
3,60 , 25
×(1,6 )2
2⋅9 , 81=0 ,0635m
f. Head loss total pada saat back wash
hf bw=hf media+hf underdrain=6 , 11+0 ,63=6 ,74 m
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Pompa Back Wash
Head loss pada pompa
hf pompa=hf bw+hs+sisatekan=6 ,74+5+1=12 ,74 m
Daya pompa
P=ρ×g×Qbw×hfpompaη
=997×9 ,81×0 , 42×12 ,740 ,75
P=69. 778 Watt=122 HP
DESINFEKSI
Disinfeksi diperlukan untuk membunuh bakteri patogen dalam air.
Kriteria Desain
Desinfektan yang digunakan adalah kaporit Ca(OCl)2
Kadar klor dalam kaporit = 60 %
Berat Jenis Kaporit, BJ = 0,86 Kg/l
Kapasitas Pengolahan, Q = 800 l/dt
Konsentrasi larutan, C = 5 %
Daya Pengikat klor, DPC = 1,50 mg/l
Sisa Klor = 0.5 mg/l
Pembuatan Larutan kaporit Setiap 8 jam
Dosis Klor = 1.5 + 0.5 = 2 mg/l
Kebutuhan kaporit = 100/60% . dosis klor . Q
= 100/60 . 2 . 600
= 2.833 mg/detik
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
= 36.0002 kg/hari
Volume kaporit = Kebutuhan kaporit/BJ kaporit
= 36.0002/0,86
= 41.86 L/hr
= 0.04186 m3
Volume pelarut = (100% - 5%) / 5% . 41.86
= 795.34 L/hr
= 0.79534 m3
Volume larutan kaporit = Vol kaporit + Vol pelarut
= (41.86 + 795.34) L
= 837.2 L/hr
= 837.2 : 3
= 279.067 L /8 jam
= 34.88 L/jam x 1000/60
= 581.33 cc/mnt
Volume bak = Vol kaporit + vol pelarut
= (0.04186 + 0.79534) m3
= 0.8372 m3
Dimensi Bak pelarut = panjang (p) : lebar (l) : tinggi (h) = 1 : 1 : 1
Volume bak = p x l x h = p3
= 0.8372 = p3
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
= p = l = h = 0.94 m
h total = h + h freeboard = 0.94 + 0,3 = 1,24 m
RESERVOIR
Bangunan reservoar digunakan untuk menyimpan air yang telah diolah dan diletakkan di
dekat jaringan distribusi pada ketinggian yang cukup untuk mengalirkan air secara baik dan
merata ke seluruh daerah konsumen.
Unit Reservoir
- Tipe reservoar yang dipakai adalah Ground Reservoar
- Kecepatan inlet desain (Vi) = 1.5 m/dtk
- Faktor peak, fp = 2,5
- Kecepatan outlet desain, vo = 3 m/dt
- Waktu pengurasan, tk = 2 jam
- Kecepatan pengurasan, vk = 2,5 m/dt
- Kecepatan overflow, vow = vi = 2.5 m/dt
Volume Reservoar
Reservoar dapat dihitung dengan mengetahui kurva fluktuasi pemakaian air minum.
Tabel 5.5 Pola Pemakaian Air dalam Sehari
Dari jam
ke jam
Jumlah
jam
Pemakaian
per-jam (%)
Jumlah
pemakaian
(%)
2200 - 0500 7 0,75 5,25
0500 - 0600 1 4,00 4,00
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
0600 - 0700 1 6,00 6,00
0700 - 0900 2 8,00 16,00
0900 - 1000 1 6,00 6,00
1000 - 1300 3 5,00 15,00
1300 - 1700 4 6,00 24,00
1700 - 1800 1 10,00 10,00
1800 - 2000 2 4,50 9,00
2000 - 2100 1 3,00 3,00
2100 - 2200 1 1,75 1,75
(Sumber : PAM, Prof Ir. KRT Mertonegoro, hal 20)
Tabel 5.6 Perkiraan fluktuasi pemakaian air
Dari jam ke jamPemakaian per-jam
(%)
Pemakaian
% Kumulatif
0000 - 0100 0,75 0,75
0100 - 0200 0,75 1,50
0200 - 0300 0,75 2,25
0300 - 0400 0,75 3,00
0400 - 0500 0,75 3,75
0500 - 0600 4,00 7,75
0600 - 0700 6,00 13,75
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
0700 - 0800 8,00 21,75
0800 - 0900 8,00 29,75
0900 - 1000 6,00 35,75
1000 - 1100 5,00 40,75
1100 - 1200 5,00 45,75
1200 - 1300 5,00 50,75
1300 - 1400 6,00 56,75
1400 - 1500 6,00 62,75
1500 - 1600 6,00 68,75
1600 - 1700 6,00 74,75
1700 - 1800 10,00 84,75
1800 - 1900 4,50 89,75
1900 - 2000 4,50 93,75
2000 - 2100 3,00 96,75
2100 - 2200 1,75 98,50
2200 - 2300 0,75 99,25
2300 - 0000 0,75 100,75
Untuk perhitungan volume reservoar harus memperhitungkan debit yang masuk ke
reservoar dan debit yang keluar dari reservoar. Debit yang masuk ke reservoar adalah konstan,
yaitu sebesar 100/24 jam = 4,17 % untuk tiap jamnya, sedangkan debit yang keluar dari
reservoar bervariasi tergantung pemakaian air minum kota. Pada tabel 5.5 adalah perhitungan
volume reservoar.
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Tabel 5.7 Perhitungan Persentase Volume Reservoar
Dari jam
ke jam
Jumlah
jam
Pemakaian
per-jam (%)
Suplai ke
Reservoar
Surplus
(%)
Defisit
(%)
2200 - 0500 7 0,75 4,17 % 23,94
0500 - 0600 1 4,00 4,17 % 0,17
0600 - 0700 1 6,00 4,17 % 1,83
0700 - 0900 2 8,00 4,17 % 7,66
0900 - 1000 1 6,00 4,17 % 1,83
1000 - 1300 3 5,00 4,17 % 2,49
1300 - 1700 4 6,00 4,17 % 7,32
1700 - 1800 1 10,00 4,17 % 5,83
1800 - 2000 2 4,50 4,17 % 0,66
2000 - 2100 1 3,00 4,17 % 1,17
2100 - 2200 1 1,75 4,17 % 2,42
Jumlah 24 100,00 100,00 % 27,70 27,62
Keterangan :
- Debit yang masuk ke reservoir yaitu konstan = (100/24) % = 4,17 %
- Debit yang keluar dari reservoar bervariasi tergantung pemakaian air minum.
- Jumlah suplai (%) = suplai perjam x jumlah jam
- Suplai (%) = jumlah suplai – jumlah pemakaian
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Persentase Vol. Reservoar =
surplus+defisit2
27 ,70+27 ,622
= 27,66 %
Volume reservoar = 27,66 % Qrata-rata waktu
= 0,2766 0,8 m3/dtk 86400
= 19.119 m3
Dimensi Resrvoar
Tipe reservoar : Ground Reservoar dengan volume sebesar 19.119 m3.
Direncanakan reservoar dengan 2 kompartemen.
Kriteria desain kedalaman reservoir adalah 3 - 6 meter, sedangkan yang direncanakan
adalah 5 meter:
Luas melintang reservoar :
AC =
19 .119 5 = 3824 m2
Luas melintang untuk tiap kompartemen :
AC =
38242 = 1911,8 m2 = 1912 m2
P = L = 44 m
H = 5 m
Freeboard = 0.5 m
Perpipaan Reservoar
Pipa inlet
Debit inlet :
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Qi = ½ x 0.8 m3 / detik = 0.4 m3/det
Kecepatan inlet desain, vi = 2 m / detik
Diameter pipa inlet : φ=[4⋅Qi
π⋅vi ]1/2
φ=[ 4 x 0,4π⋅2 ]
1 /2
= 0,51 m = 510 mm
Pipa outlet
Faktor peak, fp = 2,5
- Debit:
Qo = Qr fp
= 0,8 2,5
= 2m3/detik
- Kecepatan outlet disain, vo = 3 m / detik
- Diameter pipa outlet :
φ=[ 4⋅Qoπ⋅vo ]
1/2
φ=[ 4⋅2π⋅3 ]
1/2
= 0,92 m
= 920 mm
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Pipa Penguras
- Tinggi pengurasan, Hk = 0.5 meter
- Volume pengurasan tiap kompartemen :
V = Panjang x Lebar x Hk
= 44 x 44 x 0.5
= 968 m3
- Waktu pengurasan, t = 2 jam
- Kecepatan pengurasan, Vd = 2,5 m / detik
- Debit pengurasan, Qd =
Vt
=
9682 x 60 x60
= 0.14 m3 / detik
- Diameter pipa, φd=[ 4⋅Qd
π⋅V d]1/2
φ=[ 4⋅0 , 021π⋅2,5 ]
1/2
= 0,14 m
= 140 mm
Pipa Overflow
- Debit overflow, Qof = Qi = 0,425 m3 / detik
- Kecepatan overflow, vof = vi = 2 m / detik
- Maka, Diameter overflow, of = i= 520 mm
Pipa Ventilasi
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Direncanakan menggunakan 4 buah pipa ventilasi :
- Debit pengaliran udara untuk tiap pipa :
Qud = Qo - Qi / 4
=
2 ,125−0 ,4254
= 1,7 m3 / detik
- Kecepatan ventilasi udara yang didisain : vud = 4 m / detik
- Dimensi pipa ventilasi :
φ=[ 4⋅1,7π⋅4 ]
1/2
= 0,735 m ≈ 735 mm 750 mm
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Tugas Laporan Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
BAB VI
OPERASI DAN PEMELIHARAAN UNIT PB PAM
6.1 UNIT PENGAMBILAN AIR BAKU
Operasi sarana pengambilan air baku merupakan urutan kegiatan-kegiatan yang menangani
unsur-unsur pengambilan air baku agar sebagian dari air sungai dalam jumlah tertentu dapat diambil
untuk digunakan sebagai air baku dalam instalasi pengolahan secara kontinu. Dalam hal ini yang perlu
diperhatikan adalah pencatatan tinggi muka air yang berguna untuk perencanaan peningkatan kapasitas
produksi dan indikator ketersediaan air dalam sungai.
Pemeliharaan sarana pengambilan air baku merupakan kegiatan perawatan atas unsur-unsur
sarana pengambilan air baku yang bersifat mencegah kerusakan, dilaksanakan secara berkala serta
perbaikan bagi unsur-unsur yang mengalami kerusakan. Tujuan pemeliharan agar kontinuitas
pengambilan air baku ke instalasi pengolahan dapat dipertahankan.
6.2 UNIT PENGOLAHAN
Sarana pengolahan ini mecakup urutan kegiatan-kegiatan yang menangani proses pengolahan air
meliputi koagulasi, flokulasi, sedimentasi, dan filtrasi agar terjadi pemenuhan kapasitas pengolahan
sesuai dengan yang direncanakan.
Pemeliharaan unit ini bertujuan untuk mempertahankan efektivitas pengolahan agar tidak terjadi
penurunan kualitas air minum yang diproduksi. Dengan memperhatikan dan merawat kondisi unit
pengolahan dengan cara backwash dan ditunjang dengan pengecekan kualitas air minum secara rutin pada
laboratorium maka kualitas air minum ini dapat dipertahankan.
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
6.3 UNIT BACKWASH
Perlengkapan backwash juga harus diperhatikan agar tujuan backwash dapat dapat dilaksanakan
sesuai kondisi yang ada dan sesuai dengan jadwal yang ditentukan.
Pemeliharaan unit ini bersifat pencegahan kerusakan baik yang dilaksanakan secara berkala
maupun saat insidentil.
6.4 UNIT PENYIMPANAN AIR
Unit ini berfungsi untuk menyimpan atau menampung air bersih dari hasil unit pengolahan
sebelum didistribusikan. Selain fungsi tersebut, beberapa fungsi lain adalah :
1. Menjaga keseimbangan antara produksi air dengan pemakaian air.
2. Sebagai persediaan air darurat apabila terjadi kerusakan /pembersihan saran pengolahan air.
3. Sebagai tempat pencampuran air dengan bahan kimia desinfektan sehingga pencampuran
berlangsung merata.
4. Sebagai tempat pengendapan pasir atau kotoran lain yang terbawa dari unit pengolahan.
Operasi unit penampungan air bersih ini merupakan urutan kegiatan untuk menangani unsur-
unsur sarana air bersih agar terjadi keseimbangan antara debit produksi dengan debit pemakaian air sesuai
dengan jadwal yang ditetapkan dan seefisien mungkin. Penghentian penampungan air bersih ini
dilaksanakan apabila :
1. terjadi penyimpangan pada hasil produksi unit pengolahan yang tidak dapat diatasi tanpa
penghentian operasi pengolahan
2. unit penampungan air bersih tidak mampu lagi menampung tambahan hasil sarana produksi.
Pemeliharaan unit ini meliputi kegiatan-kegiatan perawatan atas unsur unit ini secara periodik untuk
kelangsungan operasi yang optimal dan pencegahan kerusakan serta perbaikan atas unsur sarana
penampungan air bersih jika terjadi kerusakan.
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Tugas Laporan Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
DAFTAR PUSTAKA
, 2010. Peraturan Menteri Kesehatan No. 492/Menkes/Per/IV/2010.
http://www.btklsby.go.id/wp-content/uploads/2010/07/PMK-4922010Persyaratan-Kualitas-Air-
Minum.pdf
Darmasetiawan, Martin. 2001. Teori dan Perencanaan Instalasi Pengolahan Air. Yayasan Suryono.
Bandung.
Totok, S. dan Suciastuti, E. 2002. Teknologi Penyediaan Air Bersih. PT Rineka Cipta. Jakarta.
Montgomery, James M., Consulting Engineers, Inc. 1985. Water Treatment Principles and Design. John
Wiley & Sons, Inc : Canada.
Metcalf and Eddy. Wastewater Engineering Collection and Pumping of Wastewater. 1981. Mc Graw Hill
Company. New York.
Reynolds, T.D. 1982. Unit Operations In Enviromental Engineering. Texas A & M Univercity; B/C
Engineering Division Boston, Massacusetts.
Al-Layla et. Al. 1980. Water Supply Engineering Design. Ann Arbor Science Publisher, Inc.
Kawamura, Susumu. 1991. Integrated Design of Water Treatment Facilities. John Wiley & Sons. New
York.
Droste, Ronald L. 1997. Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment. John Wiley & Sons,
Inc : Canada.
Lin, Shundar. 2001. Water and Wastewater Calculations Manual. Mc Graw Hill Book Company : USA.
Peavy, H.S., D.R. Rowe, G. Tchobanoglous. 1985. Environmental Engineering. Mc Graw-Hill, Inc :
Singapore.
Degremont. 1991. Water Treatment Handbook Vol 1. Lavoiser Publishing. Paris.
Fajri HarishL2J009008
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Degremont. 1991. Water Treatment Handbook Vol 2. Lavoiser Publishing. Paris.
Fajri HarishL2J009008
Recommended