BAB VI PERENCANAAN TEKNIS

BAB VI – Perencanaan Teknis

BAB VI PERENCANAAN TEKNIS

VI.1. Umum Pada Bab V telah dipilih satu alternatif jalur penyaluran dan sistem pengolahan air buangan domestik Ujung Berung Regency. Pada bab ini akan ditentukan dimensi jaringan pipa, bangunan pelengkap serta pengolahan berdasarkan alternatif terpilih. Agar dapat menyalurkan air buangan dengan baik, diperlukan pipa yang memiliki dimensi yang sesuai dengan kuantitas air buangan yang melewati saluran tersebut. Penentuan dimensi jaringan pipa dan bangunan pelengkap ini dilakukan berdasarkan kriteria desain perencanaan dan dasar perhitungan yang telah dibahas pada bab-bab sebelumnya. Pada perencanaan pengolahan yang digunakan adalah sistem co nstructed wetland.

VI.2. Dimensi Tangki Interseptor Tangki interseptor sebagai bagian dari small bore sewer, biasanya didesain seperti septic tank. Dengan demikian konstruksi tangki interseptor tidak perlu dilakukan (kecuali bangunan baru), tetapi hanya memanfaatkan septic tank yang telah dibangun oleh pengembang perumahan Ujung Berung Regency.

Gambar 6.1 Tangki Interseptor (Puslitbangkim, 1997)

Kriteria desain untuk septic tank: 

Perbandingan Panjang (P) dan Lebar (L) 2 - 4 : 1



Lebar (L) minimum 0,7 m



Panjang (P) minimum 1 m

Erika Herliana (15303020)

VI - 1




Kedalaman minimum 2,1 m



Freeboard 0,2-0,4 m

Data yang diperlukan untuk mendesain sebuah tangki interseptor perumahan adalah: 

Jumlah penghuni tiap rumah

= 5 orang



Jumlah air buangan per orang

= 128 l/orang/hari



Rencana Pengerukan

= 3 tahun



Perkiraan lahan yang tersedia bagi konstruksi tangki = 2 m2



Tangki berbentuk empat persegi panjang, panjang tangki 2 m dan lebar tangki 1 m (P : L = 2 : 1)

Perhitungan: 1. Waktu retensi hidrolik minimum th = 1,53 – 0,3 log (P x q) th = 1,53 – 0,3 log (5 x 128) = 0,688 hari 2. Volume tangki Vh = 10-3 (P x q) th Vh = 10-3 (5 x 128) 0,688 = 0,44 m3. 3. Volume lumpur dan penyimpanan VL = 40 x 10-3 (P x N) VL = 40 x 10-3 (5 x 3) = 0,6 m3 4. Kedalaman lumpur HL =

VL 0,6 = = 0,3 m PxL 2 x1

5. Kedalaman busa Hb =

0,4 per 1 m3 air buangan 2 x1

Hb =

0,4 x 128 x 5 x 10-3 = 0,128 m 2 x1

6. Ketinggian daerah bebas lumpur Hp =

Vh 0, 44 = = 0,22 m P x L 2 x1

7. Kedalaman efektif total H = HL + Hb + Hp H = 0,3 + 0,128 + 0,22 = 0,648 m


VI - 2


8. Kedalaman tangki Htot = H + freeboard = 0,648 + 0,3 m = 0,948 m Jadi dimensi tangki adalah: 

Panjang = 2 m



Lebar

=1m



Tinggi

= 0,949 m

Dimensi tangki interseptor untuk masing-masing sumber air buangan dapat dilihat pada Tabel 6.1. Tabel 6.1 Dimensi Tangki Interseptor

Sumber

Q

P

L

th

Vh

VL

3

3

Air Buangan (l/hari) (m) (m) (hari) (m ) Domestik 640 2 1 0.688 0.440 Peribadatan 3200 3 1.5 0.478 1.530 Pendidikan 5120 4 2 0.417 2.135 Komersil 640 2 1 0.688 0.440 Olahraga 1920 2 1 0.545 1.046

HL

Hb

Hp

(m ) (m) (m) (m) 0.6 0.3 0.128 0.22 3 0.67 0.64 0.34 4.8 0.6 1.024 0.267 0.6 0.3 0.128 0.22 1.8 0.9 0.384 0.523

Htot (m) 0.948 1.947 2.191 0.948 2.107

VI.3. Dimensi Saluran Air Buangan VI.3.1. Dasar Dan Kriteria Perencanaan Dari hasil analisa alternatif jalur baik dari, jalur 3 merupakan jalur terpilih untuk menyalurkan air buangan. Yang menjadi dasar dalam perhitungan saluran adalah sebagai berikut : 1. Sistem pengumpulan air buangan adalah sistem terpisah dimana air buangan dan air hujan tidak disalurkan dalam satu saluran yang sama. Jaringan pengumpul air buangan hanya menerima air buangan (cairan saja) dari rumah tangga dan fasilitas lain yang ada di perumahan. 2. Bentuk saluran adalah bulat lingkaran. 3. Bahan saluran adalah PVC. 4. Koefisien manning untuk pipa PVC adalah 0.013. 5. Faktor puncak pada SBS berkisar antara 1,2 – 1,3 bahkan mencapai 2 (Otis and Mara, 1986). Dalam perencanaan ini digunakan faktor puncak 1,5. 6. Kemiringan saluran diusahakan sesuai dengan kemiringan lahan. 7. Kecepatan maksimum pada saat debit puncak adalah 3,0 m/detik. 8. Kecepatan minimum pada saat debit puncak adalah 0,3 m/detik. Erika Herliana (15303020)

VI - 3


VI.3.2 Perhitungan Dimensi Saluran Air Buangan Alir perhitungan penentuan dimensi saluran air buangan dapat dilihat pada Gambar 6.2 berikut ini.

Ht

St 

awal

 Ht L

3

D

teo

 Q desain    0.312 .

full

1 .ð .D 4



Q

V

8

2 1 1 . R 3 .S 2 n

Vfull 

Q

  S 

akhir

d

Q

d

V

2 pas

. V full

full

full

Vd

Gambar 6.2 Bagan Alir Perhitungan Dimensi Saluran (Graha Kartika, 2005)


VI - 4


Dari hasil perhitungan yang terdapat pada Lampiran A, maka berikut ini diberikan contoh perhitungan yang dilakukan pada pipa dari titik 1 ke titik 2.

Kolom 1

: Nomor lajur pipa Dari jalur 1 ke jalur 2

Kolom 2

: Blok yang dilayani Blok A1, A2, A3

Kolom 3

: Kumulatif blok yang dilayani A1, A2, A3

Kolom 4

: Jumlah penduduk blok yang dilayani 15 jiwa

Kolom 5

: Jumlah kumulatif penduduk blok yang dilayani 15 jiwa

Kolom 6

: Panjang saluran 27,32 m

Kolom 7

: Debit rata-rata Qr = 13,37 l/o/h x 15 orang/ 86400 + Qr saluran sebelumnya = 0,002 l/detik

Kolom 8

: Debit puncak air buangan Qp = fp x Qr = 1,5 x 0,002 l/detik = 0,003 l/detik

Kolom 9

: Debit infiltrasi, sebesar 2 l/detik/1000m 10 m3/ (ha/hari) Qinf = 2 l/detik/1000m x panjang saluran = 2 l/detik/1000m x 27,32 m = 0,05464 l/detik

Kolom 10

: Debit desain Qd

= Qp + Qinf

Qd

= (3,33 . 10-5 + 5,464 . 10-5) m3/detik = 8.797 . 10-5 m3/detik

Kolom 11

: Elevasi tanah di titik awal pipa 704,2 m

Kolom 12

: Elevasi tanah di titik akhir pipa 703,3 m


VI - 5


Kolom 13

: Elevasi awal pipa Hpawal = Htawal – dalamnya galian = 704,2 – 0,6 = 703,6 m Elevasi awal pipa selanjutnya merupakan elevasi dari akhir saluran sebelumnya

Kolom 14

: Elevasi akhir pipa Hpakhir = Hpawal – (Slope pipa x Panjang saluran) = 703,6 m – (0,0315 x 27,32 m) = 702,4604 m

Kolom 15

: Slope tanah (St) St

=

Ht awal  Ht akhir Panjang saluran

=

704, 2 - 703,3 27,32

= 0,0315 Kolom 16

: Slope pipa (Sp) Bila slope pipa > 0, Sp = St Bila slope pipa < 0, Sp diasumsikan Pada jalur ini Sp = St = 0,0315

Kolom 17

: Koefisien Manning pipa (n) Pipa yang digunakan adalah pipa PVC, sehingga nilai n = 0,013

Kolom 18

: Diameter pipa berdasarkan hasil perhitungan (Dteoritis) 3

Dteo

 Qd . n  =  0.5   0.321 . S 

8

3

 0.004 x 0, 013  =  0.5   0,312 x 0,0315 

8

= 69,038 mm Kolom 19

: Diameter pipa yang tersedia di pasaran (Dpasaran) 69,038 mm → Dpas = 75 mm

Kolom 20

: menunjukkan kecepatan yang mengalir dalam saluran dengan menggunakan diameter pasaran, bila saluran terisi penuh dengan air buangan (Vfull)


VI - 6


Vfull =

2 1 1 xR 3 xS 2 n

1 D = x  n 4

2

3

xS

1

2

1 0,075  = x   0,013  4 

2

3

x 0,0315

1 2

= 0,963 m/detik Kolom 21

: Debit dalam saluran terisi penuh dengan air buangan (Qfull) Qfull = A x Vfull =

1 x ð x D 2 x Vfull 4

=

1 x ð x 0, 0752 x 0,963 4

= 0,0043 m3/detik Kolom 22

: Perbandingan antara debit desain dan debit saat aliran penuh 5,94018 .105 Qd   0,01965 Qfull 0,003032

Kolom 23

: Perbandingan d/D dari grafik nomograf berdasarkan nilai Qd/Qfull Qd d  0,826   0, 69 Q full D

Kolom 24

: Perbandingan kecepatan desain dengan kecepatan saat aliran penuh (Vd/Vfull) dari grafik nomograf berdasarkan nilai d/D d V  0, 69  d  1,13 D Vfull

Kolom 25

: Kecepatan aliran dalam pipa saat debit desain tercapai (Vd) Vd =

Kolom 26

Vd x Vfull = 1.13 x 0, 963 = 1,088 m/detik Vfull

: Tinggi galian pada awal pipa (Hgawal) Hgawal = Htawal – Hpawal – diameter luar pipa = 707,2 – 706,32 – (0,05 + 0,006) = 0,824 m

Kolom 27

: Tinggi galian pada akhir pipa (Hgakhir) Hgakhir = Htakhir – Hpakhir – diameter luar pipa = 703,3 – 702,7 – (0,075 + 0,006) = 0,519 m


VI - 7


Kolom 28

: Perbedaan ketinggian antara galian awal dan akhir pipa (∆Hg) ∆Hg = Hgawal - Hgakhir = 0,519- 0,519 =0  Jika ∆Hg > 0, artinya St > Sp, sehingga akan dibuat drop manhole apabila nilai ∆Hg mencapai + 0.6 m  Jika ∆Hg < 0, artinya St < Sp, sehingga akan dibuat pemompaan apabila nilai ∆Hg mencapai -7 m  Jika ∆Hg = 0, artinya St = Sp, kondisi ini yang diinginkan

VI.4 Dimensi Bangunan Pelengkap Penyaluran Air Buangan VI.4.1. Sambungan Halaman Terdapat tiga macam sambungan halaman yaitu Tipe A-450, Tipe B-900 dan Tipe C. 1. Tipe A-450 Pipa dari septic tank disambungkan dengan pipa 450 menuju saluran Small Bore. Tipe ini digunakan jika kedalaman saluran > 1,4 m dan jarak dari tangki ke saluran > 3 m. 2. Tipe B-900 Pipa dari septic tank disambungkan dengan pipa 900 menuju saluran small bore. Tipe ini digunakan jika kedalaman saluran > 1,4 m dan jarak dari tangki ke saluran < 3 m. 3. Tipe C Sama dengan Tipe A, hanya saja penyambungannya pada manhole. Pada perencanaan ini, hanya terdapat satu buah jenis manhole yang terdapat pada jalur utama, sehingga tidak ada sambungan rumah yang langsung masuk ke manhole. Jadi Tipe C tidak digunakan.

VI.4.2. Terminal Clean Out Cleanout direncanakan dipasang pada setiap node, kecuali node-node yang telah menggunakan manhole. Cleanout ini digunakan untuk memasukkan alat pembersih pada ujung alat pipa pembersih pada pipa servis atau lateral dan sebagai tempat pemasukkan air penggelontor sewaktu diperlukan. Hanya saja karena sistem yang digunakan adalah small bore sewer maka tidak perlu digunakan air penggelontor, Erika Herliana (15303020)

VI - 8


karena sistem ini tidak membawa padatan yang memerlukan air penggelontor untuk mencegah pemampatan saluran. Pada perencanaan ini, clean out ditempatkan pada : 1. Awal saluran. 2. Bila ada perubahan arah saluran. 3. Pertemuan saluran (perempatan, pertigaan). 4. Setiap jarak 150-200 m pada pipa lurus. Operasi saluran Small Bore akan cukup memuaskan walaupun tanpa ventilasi, dengan syarat gradien saluran tetap negatif. Tetapi pada titik dimana alirannya merupakan aliran bertekanan, udara dapat terakumulasi pada jumlah yang banyak, sehingga cleanout yang ada disana harus diberi ventilasi untuk mengeluarkan gas-gas tersebut.

VI.4.3. Manhole Beberapa tipe manhole yang sering digunakan dalam perencanaan penyaluran air buangan adalah : 1. Manhole Tipe A  Untuk saluran yang berdiameter tidak terlalu besar.  Kedalaman bagian atas diameter terdalam (soffit) dari muka tanah antara 0,45 – 1,5 m.  Dinding berbentuk segi empat atau bulat, terbuat dari beton dengan tebal 15 cm.  Digunakan untuk saluran persil dan sekunder.  Tutup berukuran 0,9 x 0,5 m dari beton cetak, tetapi jika manhole di jalan, maka digunakan tutup yang terbuat dari besi tuang. 2. Manhole Tipe B Dengan kriteria sebagai berikut :  Untuk saluran berdiameter sampai 1200 mm.  Kedalaman bagian atas diameter (soffit) dari muka tanah 0,8 – 2,7 m.  Dinding berbentuk bulat, terbuat dari beton dengan tebal 20 cm.  Diameter manhole tergantung dari ukuran dan jumlah pipa yang masuk.  Untuk saluran persil dan sekunder, tutup berukuran 0,9 x 0,5 m beton cetak.  Untuk saluran induk, tutup terbuat dari besi tuang. Erika Herliana (15303020)

VI - 9


3. Manhole Tipe C Dengan kriteria sebagai berikut :  Untuk saluran berdiameter sampai 1200 mm.  Kedalaman bagian atas diameter (soffit) dari muka tanah antara 2,7 - 5 m.  Dinding berbentuk bulat, terbuat dari beton dengan tebal 20 cm.  Diameter manhole tergantung dari ukuran dan jumlah pipa yang masuk.  Dinding setinggi 1,8 m dari soffit ke intermediate slab untuk memudahkan pemeliharaan.  Dinding di atas intermediate slab dikurangi ukurannya menjadi diameter 900 mm untuk menghemat biaya.  Tutup berukuran 0,6 x 0,6 m dari besi tuang, kecuali untuk ukuran persil dan sekunder digunakan tutup terbuat dari beton cetak. Manhole yang digunakan pada perencanaan ini hanya Tipe A karena hanya dipasang pada jalur utama saluran air buangan yang mempunyai diameter yang tidak terlalu besar dan merupakan pertemuan dari dua saluran atau lebih, selain itu digunakan cleanout. Hal ini untuk menghemat biaya mengingat harga manhole yang mahal, selain itu manhole dapat menyebabkan masuknya pasir dan infiltrasi air.

Tabel 6.2 Perhitungan Manhole Titik 2 3 5 7 10 12 15 18 21 23 27 26 33

Diameter Pipa (mm) D1 D2 D3 75 100 100 100 150 100 100 100 150 75 150 100 100 150 150 200 150 100 200 150 150 200 200 200 200 150 100 100 100

Kedalaman Soffit (m) H1 H2 H3 0.97 1.00 0.70 0.70 0.75 0.70 0.70 0.70 0.75 0.67 0.75 0.70 0.70 0.75 0.75 0.80 0.75 0.70 0.80 0.75 0.85 0.90 0.70 0.70 0.80 0.75 0.70 0.70 0.70

Tipe Manhole A A A A A A A A A A A A A

VI.5 Penentuan Dimensi Constructed Wetland Berdasarkan kelebihan dan kekurangan berbagai jenis Constructed Wetland yang ada, dipilihlah satu jenis yang paling efektif diterapkan di daerah perencanaan. Erika Herliana (15303020)

VI - 10


Jenis yang dipilih adalah Constructed Wetland jenis Horizontal Subsurface Flow. Pada tipe ini kolam digali sampai kedalaman tertentu kemudian diisi dengan media/substrat seperi tanah, pasir, kerikil. Kedalaman media berkisar antara 0,3-0,6 m. Vegetasi dari horizontal subsurface flow ini ditanam di media lapisan paling atas. Tanaman yang sering digunakan adalah tumbuhan yang biasa hidup di lingkungan basah seperti jenis cattail, bulrush, sedges, reeds, rushes, dll. Tinggi permukaan dipertahankan selalu berada sekitar 15 cm di bawah permukaan media dengan mengatur ketinggian outlet agar berada di bawah permukaan media. Keuntungan dari tipe horizontal subsurface flow ini adalah tidak adanya genangan air yang dapat menimbulkan bau dan menjadi tempat nyamuk berkembang biak. Kekurangan tipe ini adalah bakteri menghasilkan biofilm yang dapat menyumbat pori-pori media sehingga menyebabkan clogging. Selain itu sering terjadi aliran pendek yang menyebabkan menurunnya efisiensi pengolahan. Biaya konstruksi yang dibutuhkan untuk tipe ini juga jauh lebih tinggi dari tipe free water surface.

Dari hasil perhitungan yang terdapat pada Tabel 6.3, maka berikut ini diberikan contoh perhitungan yang dilakukan pada Constructed Wetland I.

1. Nilai KT (konstanta reaksi orde pertama pada temperatur tertentu) KT = K20 x 1,06 (t-20) KT = 1,104 x 1,06 (16-20) KT = 0,874

2. Waktu retensi hidraulik (td): t = ln (Co/Ce) ÷ KT t = ln (110/80) / 0,874 t = 0,364 hari

3. Luas permukaan , As : As = [Q x (In Co - In Ce)] ÷ (KT x d x n) As = [26,784 x (ln 110 – ln 80)] / [0,874 x 0,6 x 0,32] As = 50,801 m2


VI - 11


4. Luas Penampang, Ac : Ac = Q ÷ Ks x S Ac = 26,784 / (1000 x 0,01) Ac = 2,678 m2

5. Lebar Penampang , W : W = Ac ÷ d W = 2,678 / 0,6 W = 4,464 m

6. Panjang Penampang, L : L = As / W L = 50,801 / 4,464 L = 11,38 m

Nilai KT, t, d, n, s, dan Ks ini sama untuk semua Constructed Wetland yang direncanakan, dan suhu 16o merupakan suhu minimum dimana Constructed Wetland bisa beroperasi dengan baik.

Keterangan : Nilai K20 = 1,104 Co

= 110 mg/L

Ce

= 80 mg/L

d

= 0,6 m

Ks

= 1000

n

= 0,32

Tabel 6.3 Perhitungan Dimensi Constructed Wetland Constructed Wetland 1 2 3 4


Q Q As Ac W L (l/detik) (m3/hari) (m2) (m2) (m) (m) 0.31 26.784 50.801 2.6784 4.464 11.38 0.27 23.328 44.246 2.3328 3.888 11.38 0.71 61.344 116.35 6.1344 10.224 11.38 0.24 20.736 39.33 2.0736 3.456 11.38

VI - 12

BAB VI PERENCANAAN TEKNIS

Recommend Documents