4.2 Perhitungan Dimensi Alat

4.2.1 Unit Koagulasi

Jumlah unit , n = 1

Gradien, G = 780 /dtk

Waktu Detensi td = 40 detik

Percepatan gravitasi, g = 9,81 m/s2

Massa jenis air, ⍴ = 997,7 kg/m3

Viskositas absolut, µ = 8,949 x 10-4 kg/m . dtk

Diameter pipa, = 0,0508 m

Debit, Q = 0,075 L/s = 7,5 x 10-5 m3/s

Perhitungan :

Debit yang digunakan disesuaikan dengan debit pada pompa yaitu 0,075 L/s atau 7,5 x

10-5 m3/s.

Volume unit koagulasi:

V. Unit = Q x td

V. Unit = 7,5 x 10-5 m3/s x 40 s

V. Unit = 0,003 m3

Panjang Unit Koagulasi:

t = V

π r2

t = 0,003 m3

3,14 x (0,0254 )2

t = 0,003 m3

0,002 m2

t = 1,5 m

Headloss :

G = √ Q .⍴ . g . hLµ.V

G2 = ⍴. g . hL

µ. td

hL = G2 . td . µ⍴ . g

hL = ¿¿

hL = 2,225 m

Kecepatan aliran :

v = √2gh

v = √2x 9,81 x1,5

v = √2x 9,81 x1,5

v = 5,4 m/s

Angka Reynolds :

Untuk T = 27o C → υ=0,8581 x 10−6 m2/det

NRe = v .D

υ

= 5,4 . 0,0508

0,8581 .10−6=319683 Turbulen

4.2.2 Unit Flokulasi

Q (Kapasitas air total) = 0,75 liter/detik

Diasumsikan :

Suhu air 27oC, sehingga :

Viskositas Kinematis (ʋ) = 0,8581 x 10-6 m2/s

Jari-jari Pipa 2” = 0,0254 m

Kecepatan Aliran

v = QA

= Q

π r2

= 7,5 x 10−5 m3/s

3,14 x (0,0254 m)2

= 0,037 m/s

Waktu detensi:

td = VQ

td = π r2 tQ

td = 3,14 x (0,0254 m)2 x7,9 m

7,5 x 10−5 m3 /s

td = 213,4 detik = 3,6 menit

Cek nilai Re

Re = V . D

ʋ

Re = 0,002 m /s .0,0508 m

0,8581 x 10−6 m2/s

Re = 2190,42 → Transisi

Setelah didapat nilai reynold, kemudian dihitung nilai gradien pada unit. Nilai gradien

harus berada pada rentang yang ada pada kriteria desain. Nilai gradien sendiri

menunjukkan jumlah tumbukan antar partikel yang terjadi dalam satuan per detik.

Untuk menghitung nilai gradien dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

G2 = ρ . g . ∑ HL

μ .td

Dari persamaan diatas, nilai headloss pada unit flokulasi masih belum diketahui.

Sehingga untuk mengetahui nilai headloss pada pipa digunakan persamaan darcy-

wisbach sebagai berikut :

∑ Headloss

Hf1 = fl x v2

D .2 g → dimana untuk aliran Transisi f =

0.316

ℜ0.25

= 0.316

2190.420.25 x 7,9 m x ¿¿

= 5.012 x 10-4 m

Hm1 = 12KbV 2

2 g

= 12 x 0,35 x (0,037 m /s)2

2 x 9,81 m /s2

= 2,93 x 10-4 m

∑Headloss = Hf1 + Hm1

= 3,17 x 10-4 m + 2,93 x 10-4 m

= 6,1 x 10-4 m

Gradien kecepatan:

G2 = ρ . g . ∑ HL

μ .td

G2 = 997,7 kg /m3 x 9,81m / s2 x6,1 x10−4 m

8,949 x 10−4 kg/m .s x213,4 s

G = 6/detik

Kesimpulan

Jadi, untuk unit flokulasi dimensinya adalah :

Diameter = 2 inch

Panjang = 7,9 meter

Gradien = 6/detik

4.2.3 Unit Sedimentasi

Waktu detensi, = 1,5 jam = 5400 detik

Overflow rate, V= 25 m3/m2 hari

Weir loading, a = 125 – 500 m3/m hari

Kedalaman, H = 3 – 4,9 m

Volume unit sedimentasi :

V = Q.

= 7,5 x 10-5 m3/s × 5400 s

= 0,405 m3

Luas Penampang:

A = QOverflow rate

= 7 ,5 x 10−5 m3/s25 m3/m2 hari

×86400 detik

1 hari

= 0,2592 m2

Diameter unit sedimentasi:

A = π4

D2

D = √ 4 Aπ

D = √0,33 m2

D = 0,574 m

Kedalaman

H = VA

H = 0,405 m3

0,2592 m2

H = 1,5625 m

Weir Loading:

WL = QπD

= 7 ,5 x 10-5 m3 /sπ x 0,574 m

× 86400 detik1 hari

= 3,59 m3/m hari

Kecepatan Hroizontal :

VH = QπD H

VH = 7 ,5 x10−5 m3/sπ x 0,574 m × 1,5625 m

VH = 2,6618 × 10-5 m/s Aman

4.2.4 Unit Filtrasi

Q = 7,5 x 10-5 m3/s

Kecepatan filtrasi V f =8m / jam=2,22 ×10−3 m /det

Diameter pasir D p=1,0 mm=0.001 m

Temperatur air baku T=27℃

Viskositas kinematis v=0,8581 ×10−6 m2/det

Densitas ρ=0,99654 gr /cm3=966,54 kg /m3

Viskositas dinamis μ=0,8551× 10−3 kg /m. det

Jumlah bak saringan (n) :

n = 12 . (Q)0,5

= 12 x (7,5 x 10-5)0,5

= 0,28 ≈1 buah

Debit filter :

Qf =1,2 . Q

Qf =1,2 . 7,5x 10 -5 m3/det

Qf =9 x10 -5 m3/det =0,324 m3/ jam /filter

Luas permukaan filter (A) :

A = Q kecepatan filtrasi

A = 0,324 m3/ jam11m / jam

A = 0,02945 m2

Diameter filter :

A = π4

D2

D = √ 4 x 0,02945π

D = √ 0,0375 m2

D = 0,194 m

d = 19,4 cm = 7,63 inch

Pembulatan d = 8”

Direncanakan tinggi media pasir silika setinggi 50 cm dan media karbon aktif setinggi

40 cm dan tinggi permukaan diatas media setinggi 50 cm sehingga total tinggi unit

sebesar 1,4 m.

Untuk tinggi media pasir silika 50 cm dengan diameter unit 8” maka jumlah media

pasir yang dibutuhkan :

V = π r2t

= 3,14 x (0,102)2 x 0,5

= 0,0163 m3

Diketahui berat jenis pasir silika 2600 kg/m3, sehingga :

kebutuhan pasir silika = 0,0163 m3 x 2600 kg/m3

= 42,38 kg

Laju filtrasi :

Vf = Laju Aliran

Luas permukaan filter

= 0,09 L/s

0,02945 m2

= 3,056 L/s per m2 (memenuhi)

Pressure drop (Persamaan Carman Kozeny)

Asumsi : = 0,75

d = 2,5 × 10-3 m

µ = 0,8551×10-3 kg⁄m.det

Nre = ∅ d Vs ρ

μ

= 0,75 ×2,5 ×10−3m ×0,003056

ms

×1000kg

m3

0,8551 ×10−3 kg /m.det

= 6,701

f = 150 1−αNre

+ 1,75

= 150 1−0,46,701

+ 1,75

= 15,18

h = f∅

1−αα3

Ld

Vs2

g

= 15,180,75

1−0,40,43

0,5 m2,5× 10−3 m

(0,003056 m / s)2

9,81 m /s2

= 0,036 m

Sistem pengumpul filtrat

Diameter orifice direncanakan 0,5 inchi

A orifice total : A media=0,0015:1

A orifice total=0,5 x 0,0015

¿7,5 x10−4 m2

¿7,5 cm2

Diameter orifice = 0,5 inchi = 1,27 cm

A orifice=14

π D2

¿14

x3,14 x ¿

¿1,27 cm2

Jumlah orifice , n= A orifice totalA orifice

¿ 7,5 cm2

1,27 cm2

¿5,9=6buah

Diameter lateral direncanakan 1,25 inchi

A lateral total : A orifice total= (2 ) :1

¿2 x7,5 cm2

¿15 cm2

Diameter lateral = 1,25 inchi = 3,175 cm

¿14

x3,14 x 3,175 cm2

¿7,91 cm2

Jumlahlateral , n= A lateral totalA lateral

= 15 cm2

7,91 cm2 =1,89 buah

J umlahlateral persisi manifold=1,892

=0,945 buah

A manifold : A lateral total = (1,5) : 1

A manifold = 1,5 x 15 cm2

= 22,5 cm2

D manifold=√ A manifoldπ

=√ 22,53,14

=2,67cm=1,05inchi

P manifold = P bak = 0,2 m

Jumlah orifice per lateral , n= j ml orificejml lateral

= 61,89

=3,17 buah

manifold diletakkan di tengah : P lateral= L bak−D manifold2

¿ 0,2 m−0,0267 m2

=0,086 m

Ditentukan jarak tepi orifice = 0,02 m

Jarak orifice=P lateral−(n orifice per lateral × D orifice )+(2× jarak tepiorifice)

norifice perlateral

¿0,086 m−(4 ×0,0127 m )+(2×0,02m )

4=0,0188 m

Ditentukan jarak tepi lateral = 0,05 m

Jarak lateral=P manifold−(n lateral persisi manifold × Dlateral )+(2 × jarak tepi latera l)

n lateral persisi manifold

¿0,2 m−(1× 0,03175 m )+ (2× 0,05m )

1=0,068 m

4.2.5 Unit Desinfeksi

Desain Perancangan

Q = 0,075 L/detik = 0,27 m3/jam

Konsentrasi = 1%/250 mL

Volume :

V = Q x td

= 7,5 x 10-5 m3/detik x 1800 detik

= 0,135 m3

Direncanakan bak desinfeksi berupa tabung dengan tinggi 0,5 m sehingga :

0,135 = 14

x3,14 x D2 x 0,5

D = √ 0,541,57

D = 0,58 m

Dosis optimum 0,5 ml sisa khlor yang diinginkan 0,2 mg/l, Kadar khlor 60%.

Menghitung DPC

DPC={[ 1000250

× V × C ]−D} DPC={[ 1000

250× 0,5 ×60 % ]−0,2 mg / l}

DPC=1mg / l

Dosis Khlor

Dosis Khlor=Khlor DPC+sisa khlor diinginkan

Dosis Khlor=1 mg / l+0,2mg /l

Dosis Khlor=1,2 mg / l

Kecepatan pembubuhan

d=Q ×C × Rs

K

d=0,075¿ /det ×

60100

× 1,2 mg /l

10 mg / l=0,0054 ¿/det

Kebutuhan khlor

w=Q ×C × Rs

w=0,075¿ /det ×60

100× 1,2 mg /l

w=0,054 mg /det=1,55 x10−3kg /hari

4.3 Hasil Uji Kualitas Air

Berdasarkan hasil analisis sampel air sumur menggunakan metode Atomic Absorption

Spectrofotometry (AAS) diperoleh data seperti pada tabel …

Tabel … Hasil analisis kualitas air sampel

No ParameterKadar

Sebelum Treatment Sesudah Treatment

1 Kekeruhan (NTU)

2 Fe (mg/L) 2.554 0.42

3 Mn (mg/L) 1.278 0.208

4 E. coli (MPN/100 mL) 0 0

Efisiensi penurunan Fe (%) = Kadar awal – Kadar akhirKadar awal

× 100%

= 2.554 mg/l – 0.42 mg/l2.554 mg/l

× 100%

= 83.55%

Efisiensi penurunan Mn (%) = Kadar awal – Kadar akhirKadar awal

× 100%

= 1.278 mg/l – 0.208 mg/l1.278 mg/l

× 100%

= 83.72%

Berdasarkan hasil uji parameter yang dilakukan diperoleh kadar besi awal 2.554 mg/L

dan akhir 0.42 mg/L. Nilai tersebut menghasilkan efisiensi alat yang mencapai 83.55%

untuk menurunkan besi. Identik dengan efisiensi alat terhadap penurunan kadar mangan

yaitu 83.72%, dengan nilai awal 1.278 mg/L dan akhir 0.208 mg/L. Efisiensi alat

menunjukkan kemampuan alat dalam menurunkan kadar tertentu sesuai dengan

kebutuhan.

Menurut Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia nomor

907/MENKES/SK/VII/2002 tentang Syarat-syarat dan Pengawasan Kualitas Air Minum

kadar maksimum yang diperbolehkan untuk besi (Fe) dan mangan (Mn) sebagai air

minum berturut-turut adalah 0.3 mg/L dan 0.1 mg/L. Perbandingan hasil uji air olahan

dengan syarat kualitas air minum tidak memenuhi baku mutu air. Hal ini dapat

disebabkan oleh beberapa faktor kesalahan. Seperti unit flokulasi yang dirancang tidak

sesuai dengan desain awalnya. Pada perancangan awal, unit flokulasi diperhitungkan

untuk mengalir dengan gradien kecepatan 6/detik yang akan membentuk flok-flok hasil

pelekatan suspensi koloidal lalu mengendap pada bak sedimentasi. Namun pada tahap

perancangan alat gradien kecepatan unit flokulasi meningkat menjadi 279.64/detik. Hal

ini disebabkan karena aliran vertikal di akhir unit flokulasi memecah makroflok yang

terbentuk sehingga membutuhkan yang lebih lama untuk mengendap. Sebagian besar

debit air yang masuk pada unit sedimentasi tidak mengalami pengendapan dengan

waktu yang cukup sehingga membebankan flok-flok yang terbentuk pada unit filtrasi.

Sebagian besar penurunan kadar besi dan mangan terjadi pada unit filtrasi dengan

menghambat flok-flok padatan terlarut termasuk logam-logam berat pada media filter.

Kadar kekeruhan awal air yang cukup rendah … merupakan kualitas yang baik sebagai

bahan baku air minum. Sehingga jumlah flok yang terbentuk memiliki peluang untuk

menimbulkan clogging pada media filter dalam waktu pengolahan yang efektif sebelum

dilakukan backwash.

Parameter mikrobiologi dipertimbangkan pada jumlah koloni bakteri Escherichia coli

yang merupakan spesies bakteri dari kotoran makhluk hidup. Standar baku mutu E. coli

sebagai air minum adalah 0 MPN/100 mL. Jumlah koloni bakteri tersebut sudah

memenuhi standar pada kualitas awal air baku. Sedangkan untuk secara keseluruhan

koloni bakteri coliform terkandung pada air sebanyak 23 MPN/100 mL. Untuk itu

dirancang unit desinfeksi untuk memenuhi persyaratan bakteriologis coliform

0 MPN/100 mL. Sesudah ditambahkan desinfektan pada air baku diperoleh total bakteri

coliform … sehingga air tersebut memenuhi syarat bakteriologis sebagai air minum.

Parameter kekeruhan sesudah

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Berdasarkan

2. Berdasarkan

3. Menurut

5.2 Saran

1. Sebaiknya dilakukan kajian ulang mengenai nilai gradien kecepatan pada unit

flokulasi sebagai pembentuk flok untuk memisahkan padatan terlarut termasuk

logam berat dan parameter anorganik lainnya.

2. Sebaiknya unit filtrasi dimodifikasi dengan kombinasi adsorbsi menggunakan

karbon aktif untuk mengantisipasi kadar bahan organik yang terkandung dalam air

baku.

DAFTAR PUSTAKA

1.