BAB VII HASIL PERENCANAAN UNIT UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM

BAB VII HASIL PERENCANAAN UNIT‐UNIT IPAM

BAB VII HASIL PERENCANAAN UNIT – UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM

VII.1. Umum Bab ini akan menguraikan hasil perencanaan unit-unit Instalasi Pengolahan Air Minum di daerah perencanaan yaitu Kecamatan Sukra, Anjatan, dan Haurgeulis Kabupaten Indramayu. Perhitungan detail unitunit instalasi tersebut diuraikan pada Lampiran F. VII.2. Intake Struktur intake dibangun pada sumber air baku dengan tujuan utama mengumpulkan air untuk instalasi pengolahan air minum. Pada perencanaan ini akan dibuat empat buah intake. Masing-masing intake akan dilengkapi oleh : 1. Bar Screen 2. Saluran Intake 3. Pintu Air 4. Bak Pengumpul 5. Sistem Transmisi VII.2.1. Bar Screen Bar Screen adalah unit mekanis yang berfungsi menyisihkan bendabenda kasar, seperti batangan kayu yang terapung sehingga tidak mengganggu kinerja unit-unit selanjutnya. Kriteria Desain : Jarak antar batang,

b = 1″ - 2″

Tebal batang,

w = 0,8″ - 1,0″

Kecepatan aliran saat melalui batang,

v = 0,3 – 0,75 m/s

Kemiringan batang dari horizontal,

θ

Headloss maksimum,

hL = 6″

= 30˚ - 60˚

PERENCANAAN PENGEMBANGAN IPAM PDAM TIRTA DARMA AYU KAB.INDRAMAYU JAWA BARAT

VII ‐ 1


Data Perencanaan :

Debit perencanaan, Q = 0,6 m3/s Jumlah bar screen, n = 4 buah Jarak antar batang, b = 1″ = 2,54 cm Tebal batang, w = 0, 8″ = 2,032 cm Kecepatan aliran saat melalui batang, V = 0,3 m/s Kemiringan batang, θ = 60° Batang berbentuk bulat dengan faktor Kirschmer, β = 1,79 Perbandingan lebar dan kedalaman saluran, L : h = 2 : 1 Persamaan yang Digunakan : Kehilangan

tekan

pada

unit

ini

dapat

dihitung

dengan

menggunakan rumus berikut ini :

⎛ w⎞ HL = β ×⎜ ⎟ ⎝b⎠

4/3

Dimana : β

× hv × sin θ

…(7.2.1)

= Faktor Kirschmer, untuk batang bulat = 1,79

w

= Diameter batang (m)

b

= Jarak bukaan antar batang (m)

hv

= Velocity head = Vb2/2g

θ

= Sudut kemiringan batang pada saluran (˚)

HL

= Headloss (m)

Persamaan-persamaan lain yang digunakan : Jumlah batang :

L = n ⋅ w + (n + 1) ⋅ b

… (7.2.2)

Jumlah bukaan total, s : s = n +1

… (7.2.3)

Lebar bukaan total, Lt : Lt = s × b

… (7.2.4)

Panjang batang terendam, Yt : Yt = Y / sin θ

… (7.2.5)

Luas total bukaan, At : At = Lt × Yt

… (7.2.6)


VII ‐ 2


Kecepatan aliran melalui batang, Vb :

Vb =

Q At

… (7.2.7)

Tinggi muka air setelah melalui batang, Y’ :

Y'= Y − H L

… (7.2.8)

Dimana : L = Lebar Saluran (m) n

= Banyak batang

Y = Kedalaman air (m) Hasil Perencanaan : Jumlah barscreen = 4 buah Dimensi saluran :

− Kedalaman saluran, h = 0,5 m − Lebar saluran, L = 1 m − Panjang saluran untuk kisi, p = 1 m − Freeboard, f = 1,23 m Jumlah batang, n = 21 Jumlah bukaan, s = 22 Lebar bukaan koreksi, b = 2,6 cm Kehilangan tekan melalui batang, HL = 1 cm Tinggi muka air setelah batang, Y’ = 49 cm VII.2.2. Saluran Intake

Saluran intake merupakan saluran yang mengalirkan air baku dari sumber air menuju bak pengumpul. Kriteria Desain : V = 0,6 – 1,5 m/s, hal ini untuk mencegah sedimentasi pada

saluran intake. Kecepatan aliran pada kedalaman minimum harus lebih besar dari

0,6 m/s. Kecepatan aliran pada kedalaman maksimum harus lebih kecil dari

1,5 m/s.


VII ‐ 3


Data Perencanaan :

Debit perencanaan tiap saluran, q = 0,15 m3/s Saluran terbuat dari beton dengan bentuk persegi memiliki

koefisien kekasaran Manning, n = 0,013. Panjang saluran intake, p = 3 m. Saluran ini terdiri dari beberapa

bagian, yaitu : − Panjang antara mulut saluran dengan barscreen, p1 = 0,5 m − Panjang antara barscreen dengan pintu air, p2 = 1,5 m − Panjang antara pintu air dengan bak pengumpul, p3 = 1 m Tinggi muka air di dalam saluran pada beberapa kondisi :

− Ymin

= 0,3 m

− Ymaks

= 1 m

− Yave

= 0,5 m

Persamaan yang Digunakan :

Persamaan yang dapat digunakan untuk menentukan dimensi saluran intake, menurut JICA (1990) adalah :

B=

Q H ⋅V

Dimana :

... (7.2.9) B = Lebar saluran intake (m) Q = Debit maksimum (m3/s) H = Kedalaman air yang masuk (m) V = Kecepatan aliran air masuk (m/s)

Hasil Perencanaan : Jari-jari hidrolis :

− Jari-jari hidrolis saat Ymin, Rmin = 0,1875 m − Jari-jari hidrolis saat Yave, Rave = 0,25 m − Jari-jari hidrolis saat Ymax, Rmax = 0,33 m Kemiringan saluran, S = 5,67 x 10-4 Kontrol aliran :

− Kecepatan saat Ymaks, Vmaks = 0,881 m/s − Kecepatan saat Yave, Vave = 0,727 m/s


VII ‐ 4


− Kecepatan saat Ymin, Vmin = 0,6 m/s Kehilangan tekan antara mulut saluran dan barscreen, Hp1 = 0,03

cm Kehilangan tekan antara barscreen dan pintu air, Hp2 = 0,09 cm Kehilangan tekan pada saluran setelah pintu air, Hp3 = 0,06 cm VII.2.3. Pintu Air

Pintu air dalam saluran intake diperlukan untuk mengatur debit pengaliran agar sesuai dengan keinginan. Selain itu juga, dipergunakan untuk menghentikan aliran ke dalam bak pengumpul ketika akan dilakukan pemeliharaan. Kriteria Desain : Lebar pintu air,

Lp < 3 m

Kecepatan aliran,

Vp < 1 m/s

Data Perencanaan : Debit perencanaan, q = 0,15 m3/s Lebar pintu air, Lp = 1 m Kecepatan aliran, Vp = 0,5 m/s Persamaan yang Digunakan :

Persamaan yang dapat dipergunakan untuk menghitung headloss yang terjadi pada pintu air adalah sebagai berikut :

hL =

Q 2.746 ⋅ h f

2/3

⋅ Lp

… (7.2.10)

Dimana : hL = Headloss pada pintu air (m) Q = Debit air yang melalui pintu air (m3/s) hf = Tinggi bukaan pintu air (m) Lp = Lebar pintu air (m) Hasil Perencanaan : Tinggi bukaan pintu air, hf = 0,3 m Kehilangan tekan, HL = 12,2 cm


VII ‐ 5


VII.2.4. Bak Pengumpul

Bak pengumpul ini memiliki fungsi untuk mengumpulkan air baku yang masuk melalui pintu air sebelum dialirkan menuju instalasi pengolahan air minum. Kriteria Desain : Jumlah bak minimal 2 buah (untuk mempermudah pemeliharaan

dan perawatan). Waktu tinggal di dalam bak pengumpul maksimal 20 menit. Dasar bak pengumpul minimum 1 meter di bawah dasar sungai

atau 1,52 meter di bawah tinggi muka air minimum. Dinding saluran dibuat kedap air dan konstruksinya terbuat dari

beton bertulang dengan ketebalan minimum 20 cm. Data Perencanaan : Jumlah bak, n = 2 Debit perencanaan, Q = 0,6 m3/s Waktu detensi, td = 1,5 menit = 90 s Elevasi muka sungai pada berbagai kondisi :

Hmaks : +3,0 m Have

: +2,5 m

Hmin

: +2,3 m

Elevasi muka tanah : +3,5 m Dasar bak ditetapkan 1,5 m di bawah LWL Perbandingan panjang dan lebar, p : l = 1 : 1 Hasil Perencanaan : Volume, V = 27 m3 Elevasi dasar bak, Edb = +0,8 m Kedalaman efektif, h = 2,2 m Dimensi bak :

Panjang, p = 3,5 m Lebar, L = 3,5 m Freeboard = 1 m


VII ‐ 6


Kedua bak akan dibangun berdampingan dan memiliki dinding

pemisah setebal 10 cm, hal ini dilakukan untuk mengurangi biaya konstruksi. Pengurasan bak dilakukan dengan menggunakan pompa yang

memiliki head 10 m. Pipa penguras berukuran 6 inchi. Dari bak pengumpul air baku disalurkan ke lokasi pengolahan

melalui sistem transmisi. VII.2.5. Sistem Transmisi

Sistem transmisi merupakan sistem untuk mentransmisikan air baku dari intake menuju ke instalasi pengolahan air minum. Sistem ini terdiri dari pipa transmisi dan pompa transmisi. VII.2.5.1. Pipa Transmisi

Pipa transmisi digunakan untuk mengalirkan air dari bak pengumpul ke bak penenang di lokasi instalasi pengolahan air minum. Kriteria Desain : Kecepatan aliran melalui pipa transmisi (v) = 0,6 – 3,6 m/s Kapasitas pipa transmisi adalah kapasitas maksimum satu hari

(Qm). Data Perencanaan : Kapasitas pipa transmisi (Qm) = 600 L/s ~ 0,6 m3/s Kecepatan aliran melalui pipa (v) = 2 m/det Jenis pipa yang digunakan adalah pipa besi dengan nilai koefisien

Hazen William (C) = 110 Setelah memasuki area instalasi, air disalurkan ke dua saluran

sama besar yang terpasang secara paralel, dengan diameter pipa sebesar 18″. Saluran pertama dihubungkan ke instalasi tahap I, sedangkan saluran kedua dihubungkan ke instalasi tahap II. Panjang pipa transmisi adalah 850 m pipa Ø 24″ dan 100 m pipa

Ø 18″.


VII ‐ 7


Aksesoris pipa yang digunakan adalah:

− Gate valve 24″

: 16 buah, k = 0,2

− Flexible joint 24″

: 14 buah, k = 0,026

− Elbow 90° 24″

: 5 buah,

k = 0,3

− Tee 24″

: 1 buah,

k = 1,5

− Reducer 24″ - 18″ : 1 buah,

k = 0,18

− Gate valave 18″

: 2 buah,

k = 0,2

− Elbow 90° 18″

: 3 buah,

k = 0,3

Persamaan yang Digunakan : Diameter pipa yang dibutuhkan ditentukan dengan persamaan

kontinuitas yaitu : Q = A⋅v

Dimana,

….(7.2.11) Q

= debit aliran (m3/s)

A

= luas penampang pipa (m2)

v

= kecepatan aliran yang direncanakan (m/s)

Kehilangan tekan akibat pipa (mayor) Q = 0,2785 ⋅ C ⋅ d

Dimana,

2 , 63

⎛ HL ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ L ⎠

0 , 54

…(7.2.12)

Q

= debit aliran (m3/s)

C

= koefisien Hazen-William

d

= diameter pipa (m)

ΔH = kehilangan tekan (m) L

= panjang pipa (m)

Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa (minor). ΔH = k

Dimana,

v2 2g

…(7.2.13) ΔH = kehilangan tekan (m) k

= koefisien friksi

v

= kecepatan aliran (m/s)

g

= percepatan gravitasi


VII ‐ 8


Hasil Perencanaan :

Diameter pipa transmisi 1 , dtrans1 = 24″ inchi = 0,6096 m Diameter pipa transmisi 2 , dtrans2 = 18″ inchi = 0,4572 m Tahap I Debit perencanaan, Q = 0,3 m3/s Kecepatan aliran pada pipa Ø 24″, vt1 = 1,028 m/s Kecepatan aliran pada pipa Ø 18″, vt2 = 1,827 m/s Kemiringan saluran pipa Ø 24″, St1 = 2,12 x 10-3 Kemiringan saluran pipa Ø 18″, St2 = 8,61 x 10-3 Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 2,663 m Kehilangan tekan melalui aksesoris pipa, ΔHminor = 0,605 m Kehilangan tekan melalui sistem transmisi, ΔH = 3,268 m Tahap II Debit perencanaan, Q = 0,6 m3/s Kecepatan aliran pada pipa Ø 24″, vt1 = 2,056 m/s Kecepatan aliran pada pipa Ø 18″, vt2 = 1,827 m/s Kemiringan saluran pipa Ø 24″, St1 = 7,65 x 10-3 Kemiringan saluran pipa Ø 18″, St2 = 8,61 x 10-3 Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 7,366 m Kehilangan tekan melalui aksesoris pipa, ΔHminor = 1,666 m Kehilangan tekan melalui sistem transmisi, ΔH = 9,031 m VII.2.5.2. Pompa Transmisi

Pompa

transmisi

merupakan

sistem

pemompaan

untuk

mentransmisikan air baku dari intake menuju ke instalasi pengolahan air minum. Hal ini dikarenakan lokasi intake yang lebih rendah dibandingkan dengan lokasi instalasi pengolahan air minum. Kriteria Desain : Kecepatan dalam pipa hisap 1 – 1,5 m/s


VII ‐ 9


Data Perencanaan : Tahap I

Debit perencanaan, Q = 300 L/s Menurut Al-Layla (1980), jumlah pompa yang dibutuhkan adalah

6 buah, dengan 5 pompa operasional serta 1 pompa cadangan. Pemasangan dilakukan paralel yang terdiri dari 2 bagian, yaitu pipa hisap dan pipa tekan. Inlet dan outlet pompa memiliki ukuran 6 inchi (0,1524 m). Kecepatan aliran air pada pipa hisap adalah 1,5 m/s. Tahap II Debit perencanaan, Q = 600 L/s. Air baku ditampung dalam 2

buah bak pengumpul yang masing-masing direncanakan akan menampung air baku dengan debit 300 L/s serta memiliki waktu detensi selama 1,5 menit. Dengan kapasitas sebesar 600 L/s, maka kebutuhan pompa

direncanakan identik (2 rangkaian), dengan kapasitas tiap rangkaian sebesar 300 L/s. Menurut Al-Layla (1980), jumlah pompa yang dibutuhkan untuk kapasitas 300 L/s adalah 6 buah, dengan 5 pompa operasional serta 1 pompa cadangan. Sehingga jumlah total pompa yang dibutuhkan sebanyak 12 buah. Pemasangan dilakukan paralel yang terdiri dari 2 bagian, yaitu pipa hisap dan pipa tekan. Inlet dan outlet pompa memiliki ukuran 6 inchi (0,1524 m). Kecepatan aliran air pada pipa hisap adalah 1,5 m/s. Persamaan yang Digunakan : Head pompa yang diperlukan untuk sistem transmisi ditentukan

dengan rumus yaitu :

H p = ΔH transmisi + ΔH hisap + ΔH tekan + H s

…(7.2.14)

Dimana, HP

= head pompa yang diperlukan (m)

ΔHtransmisi

= kehilangan tekan pada pipa transmisi (m)


VII ‐ 10


ΔHhisap

= kehilangan tekan pada pipa hisap pompa (m)

ΔHtekan

= kehilangan tekan pada pipa tekan pompa (m)

Hs

= head statis (beda elevasi dasar bak pengumpul dengan elevasi instalasi)

Daya yang diperlukan oleh pompa yaitu : P=

ρ ⋅ g ⋅Q ⋅ H p η

Dimana, P

…(7.2.15) = daya pompa (Watt)

ρ

= massa jenis air (kg/m3)

g

= percepatan gravitasi (m/s2)

HP

= head pompa (m)

Q

= debit pompa (m3/s)

η

= efisiensi pompa

Hasil Perencanaan : Tahap I Kapasitas tiap pompa, q = 0,06 m3/s Diameter pipa hisap dan pipa tekan, d = 10 inchi Kecepatan melalui pipa hisap dan pipa tekan, v = 1,184 m/s Kecepatan melalui inlet dan outlet pipa, vp = 3,289 m/s

Pipa Hisap Pipa hisap memiliki peralatan sebagai berikut : − Pipa lurus

: ø = 10″,

L = 5 m,

− 1 buah strainer

: ø = 10″,

k = 2,5

− 3 buah elbow 90°

: ø = 10″,

k = 0,3

f = 0,0224

− 1 buah reducer 10″- 6″ : k = 0,28 − 1 buah inlet pompa

: ø = 6 ″,

k = 0,25

Kehilangan tekan melalui pipa hisap : Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 0,0315 m Kehilangan tekan melalui aksesoris, ΔHminor = 0,5379 m Kehilangan tekan melalui pipa hisap, ΔHh = 0,5694 m


VII ‐ 11


Pipa Tekan Pipa tekan memiliki peralatan sebagai berikut : − Pipa lurus

:

ø = 10″,

L = 5 m, f = 0,0224

− 1 buah oulet pompa

:

ø = 6″,

k = 0,25

− 1 buah increaser 6″-10″ :

k = 0,41

− 1 buah flexible joint

:

ø = 10″,

k = 0,026

− 1 buah check valve

:

ø = 10″,

k = 2,3

− 2 buah gate valve

:

ø = 10″,

k = 0,2


:

ø = 10″,

k = 0,3


k = 0,68

− 2 buah tee

:

ø = 24″,

k = 1,5


:

ø = 24″,

k = 0,026

Kehilangan tekan melalui pipa tekan : Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 0,0315 m Kehilangan tekan melalui aksesoris, ΔHminor = 0,6715 m Kehilangan tekan melalui pipa tekan, ΔHt = 0,7030 m Kebutuhan Pompa Transmisi : Head Statis, Hs = 10,876 m Kehilangan tekan selama pemompaan, ΔH = 1,27 m Kehilangan tekan pada pipa transmisi, ΔHtrans = 3,268 Head pompa yang diperlukan, Hp = 15,416 m

Head pompa yang disediakan sebesar 30 m Efisiensi pompa, η = 0,85 Daya pompa yang dibutuhkan, P = 20.722,2 Watt (22 kW,

Grundfos) Tahap II Kapasitas tiap pompa, q = 0,06 m3/s Diameter pipa hisap dan pipa tekan, d = 10 inchi Kecepatan melalui pipa hisap dan pipa tekan, v = 1,184 m/s Kecepatan melalui inlet dan outlet pipa, vp = 3,289 m/s


VII ‐ 12


Pipa Hisap Pipa hisap memiliki peralatan sebagai berikut : − Pipa lurus

: ø = 10″,

L = 5 m,

− 1 buah strainer

: ø = 10″,

k = 2,5


: ø = 10″,

k = 0,3

f = 0,0224

− 1 buah reducer 10″- 6″ : k = 0,28 − 1 buah inlet pompa

: ø = 6 ″,

k = 0,25

Kehilangan tekan melalui pipa hisap : Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 0,0315 m Kehilangan tekan melalui aksesoris, ΔHminor = 0,5379 m Kehilangan tekan melalui pipa hisap, ΔHh = 0,5694 m

Pipa Tekan Pipa tekan memiliki peralatan sebagai berikut : − Pipa lurus

:

ø = 10″,

L = 5 m, f = 0,0224

− 1 buah oulet pompa

:

ø = 6″,

k = 0,25


k = 0,41


:

ø = 10″,

k = 0,026

− 1 buah check valve

:

ø = 10″,

k = 2,3

− 2 buah gate valve

:

ø = 10″,

k = 0,2


:

ø = 10″,

k = 0,3


k = 0,68

− 2 buah tee

:

ø = 24″,

k = 1,5


:

ø = 24″,

k = 0,026

Kehilangan tekan melalui pipa tekan : Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 0,0315 m Kehilangan tekan melalui aksesoris, ΔHminor = 1,2954 m Kehilangan tekan melalui pipa tekan, ΔHt = 1,3269 m Kebutuhan Pompa Transmisi : Head Statis, Hs = 10,876 m Kehilangan tekan selama pemompaan, ΔH = 1,9 m


VII ‐ 13


Kehilangan tekan pada pipa transmisi, ΔHtrans = 9,031 m Head pompa yang diperlukan, Hp = 21,803 m

Head pompa yang disediakan sebesar 30 m Efisiensi pompa, η = 0,85 Daya pompa yang dibutuhkan, P = 20.722,2 Watt (22 kW,

Grundfos) VII.3. Bak Penenang

Bak penenang digunakan untuk tujuan menstabilkan tinggi muka air baku yang dialirkan melalui sistem perpipaan dari intake. Kriteria Desain : Bak penenang dapat berbentuk bulat maupun persegi panjang. Overflow berupa pipa atau pelimpah diperlukan untuk mengatasi

terjadinya tinggi muka air yang melebihi kapasitas bak. Pipa overflow harus dapat mengalirkan minimum 1/5 x debit inflow. Freeboard dari bak penenang sekurang-kurangnya 60 cm. Waktu detensi bak penenang > 1,5 menit Kedalaman bak penenang 3 – 5 m. Biasanya dilengkapi dengan V-notch 90° sebagai pengukur debit

aliran. Data Perencanaan : Jumlah bak penenang, n = 1 buah Debit perencanaan untuk tiap bak, Q = 0,3 m3/s Bak penenang berbentuk persegi panjang dengan perbandingan

panjang dan lebar, p : L = 3 : 1 Pipa overflow mengalirkan 1/5 x debit inflow, qof = 0,06 m3/s Kecepatan aliran pada pipa overflow sama dengan laju aliran air

yang masuk ke dalam bak penenang, Vof = 1,83 m/s Freboard = 60 cm Waktu detensi, td = 2 menit = 120 s Kedalaman bak penenang, h = 3 m


VII ‐ 14


Pada akhir bak penenang dilengkapi dengan V-notch 90° sebagai

pengukur debit air baku. Persamaan yang Digunakan :

Pada umumnya bak penenang ini dilengkapi oleh alat ukut debit sebagai kontrol aliran. Alat ukur yang dipakai dapat berupa V-notch. Debit melalui V-notch dengan sudut 90° dapat diukur menggunakan rumus :

Q = 2.54 H 2.5 Dimana : Q H

… (7.3.1) = Debit aliran yang masuk (ft3/s) = Tinggi muka air di atas V-notch (ft)

Hasil Perencanaan : Volume bak penenang, V = 36 m3 Dimensi bak penenang :

− Panjang bak penenang, P = 6 m − Lebar bak penenang, L = 2 m − Freeboard = 60 cm Diameter pipa overflow, dof = 8 inchi Tinggi muka air di atas V-notch 90°, H = 54 cm Freeboard V-notch = 20 cm Lebar bukaan V-notch 90°, b = 1,5 m VII.4. Prasedimentasi

Prasedimentasi digunakan untuk menyisihkan partikel diskrit. Kriteria Desain : Jumlah bak : minimal 2 buah Beban ambang pelimpah : 1,4 – 40 L/s Kecepatan aliran rata-rata : 3 – 4,5 m/menit Waktu detensi : 30 – 180 menit Beban permukaan : 20 – 80 m/hari = 0,00231 – 0,00926 m/s Rasio panjang : lebar = 4 - 6 : 1 Bilangan Reynold, NRe < 2000


VII ‐ 15


Bilangan Froude, NFr > 10-5 Data Perencanaan :

Unit prasedimentasi direncanakan memiliki 4 buah bak, berbentuk

rektangular Efisiensi penyisihan, y/yo= 0,6 Performance bak, n = 1/8 (sangat baik) Kecepatan pengendapan partikel diskrit, vs = 0,00025 m/s Perbandingan panjang dan lebar bak, P : L = 6 : 1 Persamaan yang Digunakan : Efisiensi penyisihan bak : ⎛ y = 1 − ⎜⎜1 − nv s yo ⎜ Q As ⎝ Dimana,

y y0

⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠

−1 n

… (7.4.1)

= overall removal

vS

= kecepatan pengendapan rencana (m/s)

n

= kondisi performance bak

Q/As

= beban permukaan (m3/m2.s)

Bilangan Reynold, NRe < 2000 N Re =

v⋅R

… (7.4.2)

ν

Dimana, v

= kecepatan aliran (m/s)

R

= jari-jari hidrolis (m)

υ

= viskositas kinematik

Bilangan Froude, NFr > 10-5

N Fr =

v2 g⋅R

Dimana, v

… (7.4.3) = kecepatan aliran (m/s)

R


g



VII ‐ 16


Luas permukaan bak, AS :

As =

Q Q / AS

… (7.4.4) = luas permukaan bak (m2)

Dimana, AS

= debit pengolahan (m3/s)

Q

Q/AS = beban permukaan (m3/m2.s) Volume bak, V :

V = Q ⋅ td

… (7.4.5) = volume bak (m3)

Dimana, V Q


td

= waktu detensi (s)

Jari-jari hidrolis, R :

R=

L×h L + 2h

… (7.4.6)

Dimana, R


L

= lebar bak (m)

h

= kedalaman bak (m)

Luas penampang bak, Across :

Across = L ⋅ h

… (7.4.7)

Dimana, Across = luas penampang bak (m2) L

= lebar bak (m)

h

= kedalaman bak (m)

Kecepatan horizontal, vh : vh =

Q Across

… (7.4.8) = kecepatan horizontal (m/s)

Dimana, vh


Q

Across = luas penampang bak (m2) Kecepatan penggerusan, vg : vg =

8β ρ S − ρ w

α

Dimana, vg

ρw

gd

… (7.4.9)

= kecepatan penggerusan (m/s)


VII ‐ 17


β

= konstanta (0,02)

α

= konstanta (0,05)

ρs

= massa jenis partikel (kg/m3)

ρw


g


d

= diameter partikel (m)

Agar partikel yang telah mengendap tidak pecah kembali maka vg > vh. Hasil Perencanaan : Kapasitas tiap bak, q = 0,075 m3/s Beban permukaan, Q/AS = 0,000258 m3/m2/s Dimensi bak :

Panjang bak, P = 42 m Lebar bak, L = 7 m Kedalaman bak, h = 1,5 m Freeboard = 0,3 m Volume bak, V = 441 m3 Waktu detensi, td = 98 menit Kontrol Aliran Kecepatan horizontal, vh = 0,0071 m/s Bilangan Reynold, NRe = 7.862 Bilangan Froude, NFr = 4,95 x 10-6 Kontrol Penggerusan Diameter terkecil partikel diskrit, d = 0,01 cm Massa jenis partikel, ρs = 2.650 kg/m3 Bilangan Reynold (harus<0,5), NRe = 0,027 Untuk nilai α = 0,05 dan β = 0,02, maka kecepatan penggerusan, vg =

0,072 m/s Syarat : vg > vh = 0,072 m/s > 0,0071 m/s


VII ‐ 18


Kontrol Operasional

Jika satu bak dikuras maka hanya tiga bak yang beroperasi. Kapasitas tiap bak, q = 0,1 m3/s Beban permukaan, q/AS = 0,00034 m3/m2/s Efisiensi penyisihan, y/y0 = 0,5050 Waktu detensi, td = 73,5 menit Kecepatan horizontal, vh = 0,010 m/s Bilangan Reynold, NRe = 10.483 Bilangan Froude, NFr = 8,81 x 10-6 Sistem Inlet

Sistem inlet terdiri dari saluran inlet dan zone inlet. Saluran Inlet

− Saluran inlet terbuat dari beton dengan nilai koefisien Manning, n = 0.013. − Jumlah saluran inlet adalah 1 buah. − Dimensi saluran inlet : Panjang, p = 5 m Lebar, L = 0,75 m Kedalaman air di saluran, h = 1 m Freeboard = 20 cm − Kemiringan saluran, S = 1,53 x 10-4 − Kehilangan tekan di saluran inlet, HL = 7,64 x 10-4 m Zone Inlet

− Direncanakan dimensi zone inlet : Panjang, P = 7 m Lebar, L = 0,75 m Kedalaman air di saluran, h = 1,5 m Freeboard = 30 cm − Pada zone inlet terdapat pintu air. Lebar pintu air, LP = 0,75 m Bukaan pintu air, hf = 0,75 m


VII ‐ 19


− Koefisien pemerata aliran, m = 0,98 − Debit melalui pintu air, q = 0,075 m3/s − Headloss di tiap pintu air : Headloss di pintu air pertama, HP1 = 17,65 cm Headloss di pintu air kedua, HP2 = 16,95 cm Headloss di pintu air ketiga, HP3 = 16,28 cm Headloss di pintu air keempat, HP4 = 15,63 cm Sistem Outlet

Sistem outlet direncanakan terdiri dari pelimpah, saluran pelimpah dan saluran outlet. Pelimpah

− Pelimpah berupa mercu tajam dengan ketebalan 5 cm. − Panjang pelimpah, b =6,5 m − Jumlah pelimpah = 2 buah − Total panjang pelimpah, Ltot = 13 m − Beban pelimpah, bp = 0,0058 m3/m/s − Tinggi air di atas pelimpah, h = 1,44 cm = 0,0144 m Saluran Pelimpah

− Jumlah saluran adalah 1 buah dengan dimensi : − Panjang saluran = 6 m − Lebar saluran = 0,5 m − Kedalaman air di saluran pelimpah, h = 30 cm = 0,3 m − Freeboard = 5 cm Saluran Outlet

Saluran outlet direncanakan terbuat dari beton dengan nilai koefisien Manning, n = 0,013. Kondisi saluran ini dibuat berdasarkan kondisi saluran menuju bak koagulasi. Diantara saluran pelimpah dan saluran outlet dibuat terjunan setinggi 30 cm.


VII ‐ 20


Ruang Lumpur

Ruang lumpur berbentuk limas terpancung dengan dimensi :

− Panjang, P = 42 m − Lebar, L = 7 m − Kedalaman ruang pengumpul lumpur, h1 = 1 m − Ketinggian limas terpancung, h2 = 0,5 m − Ruang underdrain = 0,5 m Debit lumpur, qL = 6 ml/L Debit pengolahan, q = 0,075 m3/s Volume lumpur, V = 38,88 m3/hari Volume ruang lumpur, VL = 141,56 m3 Periode pengurasan, t = 3 hari Pipa Drain Lumpur Debit pengurasan, qp = 0,324 m3/s Lama pengurasan = 6 menit Pipa drain, ddr = 10 inchi Kemiringan pipa penguras, S = 0,174 Kehilangan tekan akibat pengurasan, HL = 3,48 m VII.5. Koagulasi

Unit koagulasi yang digunakan pada instalasi pengolahan air minum ini adalah koagulasi tipe hidrolis dengan menggunakan terjunan. Bak Koagulasi Kriteria Desain : Gradien Kecepatan,

Gtd = 104 - 105 (s-1)

(Reynolds, 1982)

Waktu Detensi,

td = 20 – 60 s

(Reynolds, 1982)

Waktu detensi td (s) 20 30 40 ≥50 Headloss,

Gradien Kecepatan G (s-1) 1000 900 790 700 hL ≥ 0,6 m

(Kawamura, 1991)


VII ‐ 21


Ketinggian pencampuran, Hp

≥ 0,3 m

(Schulz&Okun, 1984)

Bilangan Froude,

NFr1

≥ 2

(Schulz&Okun, 1984)

Rasio Kedalaman,

Y2/Y1 > 2,83

(Schulz&Okun, 1984)

Data Perencanaan : Jumlah bak, n = 1 Tinggi terjunan, H = 1,5 m Lebar terjunan, b = 1 m Lebar bak, w = 1 m Gradien, G = 1000/s Waktu detensi, td = 20 s Persamaan yang Digunakan : Kehilangan tekan, HL : HL =

G 2t d μ

… (7.5.1)

ρ

Dimana, HL

= kehilangan tekan (m)

G

= gradien kecepatan (s-1)

td

= waktu detensi

µ

= kekentalan dinamis (lb.sec/ft2)

ρ

= massa jenis air (lb/ft3)

Bilangan terjunan, D : D=

(Q / b )2

… (7.5.2)

gH 3

Dimana, D

= bilangan terjunan

Q


b

= lebar terjunan (m)

g


H

= tinggi terjunan (m)

Panjang terjunan, Ld : Ld = 4,3 × H × D 0, 27

Dimana, D H

… (7.5.3)

= bilangan terjunan = tinggi terjunan (m)


VII ‐ 22


Berbagai tinggi muka air, Y :

Y1 = 0,54 × H × D 0, 425

… (7.5.4)

Y2 = 1,66 × H × D 0, 27

… (7.5.5)

Dimana, Y1 Y2

= tinggi muka air awal loncatan hidolis (m) = tinggi muka air akhir loncatan hidrolis (m)

Kontrol aliran :

−

Y2 > 2,38 Y1

− N Fr > 2 Untuk mengetahui kontrol aliran dari unit koagulasi ini, digunakan rumus berikut : Y2 1 2 = × ( 1 + 8 N Fr − 1) Y1 2 Dimana, NFr

… (7.5.6)

= Bilangan Froude

Panjang bak koagulasi :

Lmin = L + L d + Lb Dimana, Lmin L

… (7.5.7)

= Panjang minimal bak koagulasi (m) = Panjang loncatan hidrolis (m); ditentukan dari besar nilai L/Y2 untuk tiap nilai F1 yang diperoleh dari grafik terlampir (Chow, 1959).

Ld

= Panjang terjunan (m)

Lb

= Panjang bak setelah loncatan (m)

Hasil Perencanaan : Debit perencanaan, Q = 0,3 m3/s Headloss, HL = 1,95 m Bilangan terjunan, D = 2,72 x 10-3 Panjang terjunan, Ld = 1,31 m Kedalaman air di beberapa titik :

− Kedalaman air di titik 1, Y1 = 0,066 m − Kedalaman air di titik 2, Y2 = 0,505 m


VII ‐ 23


Kontrol Aliran :

−

Y2 = 7,68 Y1

− Bilangan Froude, F = 5,77 Panjang loncatan, L = 3,1 Panjang bak setelah loncatan, Lb = 9,50 m

Asumsi : − Waktu loncatan hidrolis, t2 = 2 s − Waktu terjunan, t1 = 2 s Panjang bak koagulasi, Lmin = 13,91 m Freeboard = 39 cm Kedalaman bak = 90 cm = 0,9 m Saluran Menuju Koagulasi Data Perencanaan : Saluran terbuat dari beton dengan nilai koefisien Manning, n = 0,013 Lebar saluran, L = 30 cm Panjang saluran, P = 5 m Hasil Perencanaan : Tinggi muka air di atas saluran, hsal = 0,96 m Freeboard saluran = 0,24 m Kedalaman saluran, Hsal = 1,2 m Kecepatan pada saluran, vsal = 1,047 m/s Kemiringan saluran, S = 0,0028 Headloss pada saluran, HL = 0,014 m Bak Pembubuh Koagulan Data Perencanaan : Debit Pengolahan, q = 0,3 m3/s Koagulan yang akan digunakan adalah Al2(SO4)3 dalam bentuk

slump (slurry). Pembubuhan alum ke dalam bak pembubuh dilakukan 24 jam sekali.


VII ‐ 24


Jumlah bak pembubuh adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan) dengan

bentuk silinder. Dosis alum (100%) = 30 mg/L Berat Jenis alum, ρAl = 2,71 Kg/L Konsentrasi alum, CAl = 20% Hasil Perencanaan : Kebutuhan alum, mAl = 777,6 kg/hari Debit alum, qAl = 286,94 L/hari Volume alum tiap pembubuhan, VAl = 0,287 m3 Volume pelarut, Vair = 3,118 m3 Volume larutan, V = 3,5 m3 Dimensi bak pembubuh :

− Diameter bak pembubuh, d = 1,5 m − Ketinggian bak pembubuh, d = 2 m − Freeboard = 25 cm Pompa Pembubuh Koagulan Data Perencanaan : Jumlah pompa adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan), sesuai jumlah

bak pembubuh koagulan. Efisiensi pompa, η = 0,85 Head pompa disediakan, H = 10 m Debit larutan alum, ql = 3,5 m3/hari = 4,05 x 10-5 m3/s Hasil Perencanaan : Massa jenis larutan, ρl = 1.141,81 kg/m3 Daya pompa, P =5,338 Watt ( 80 Watt, Grundfos ) VII.6. Flokulasi

Flokulasi adalah tahap pengadukan lambat yang mengikuti unit pengaduk cepat, dengan tujuan mempercepat laju tumbukan partikel. Pada IPAM ini flokulasi akan dilakukan dengan menggunakan horizontal baffle channel.


VII ‐ 25


Kriteria Desain : Parameter

Satuan

G x td

Nilai

Sumber

104 - 105

Droste, 1997

-1

Gradien Kecepatan, G

s

10 - 60

Droste, 1997

Waktu detensi, td

menit

15 - 45

Droste, 1997

Kecepatan aliran dalam bak, v

m/s

0,1 – 0,4

Huisman, 1981

Jarak antar baffle, l

m

>0,45

Schulz&Okun, 1984

Koefisien gesekan, k

2 – 3,5

Bhargava&Ojha, 1993

Banyak saluran, n

≥6

Kawamura, 1991

0,3 - 1

Kawamura, 1991

Kehilangan tekan, hL

m

Data Perencanaan : Kapasitas Pengolahan, Q = 0,3 m3/s Jumlah bak, n = 2 Jumlah kompartemen tiap bak = 3 Tebal sekat, t = 10 cm Gradien Kecepatan dan waktu detensi, G & td : Kompartemen

G

td

G x td

-1

s 300 420 540

18.000 21.000 24.300

Σ G x td

63.300

s 60 50 45

I II III

Persamaan yang Digunakan : Gradien kecepatan, G :

G2 =

ρgQH μV

Dimana, G

… (7.6.1) = gradien kecepatan (s-1)

r


g


Q


H

= kehilangan tekan (m)


VII ‐ 26


Kehilangan tekan pada unit terbagi menjadi dua macam yaitu : Kehilangan tekan saat belokan, Hb : Hb = k

vb2 2n s 2g

Dimana, Hb

… (7.6.2) = kehilangan tekan akibat belokan (m)

k

= koefisien belokan

vb

= kecepatan saat belokan (m/s)

ns

= jumlah saluran

g


Kehilangan tekan pada saluran, HL : 1 ⎛ lh ⎞ vL = ⎜ ⎟ n ⎝ l + 2h ⎠ Dimana, HL

23

⎛ HL ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ ns L ⎠

12

… (7.6.3)

= kehilangan tekan akibat saluran (m)

vL

= kecepatan pada saluran (m/s)

n

= koefisien Manning

l

= lebar saluran (m)

h

= kedalaman air (m)

L

= lebar bak (m)

ns

= jumlah saluran

Hasil Perencanaan : Kapasitas tiap bak, q = 0,15 m3/s Kompartemen I Gradien kecepatan, G = 60/s Waktu detensi, td = 300 s Volume kompartemen, V1 = 45 m3 Dimensi saluran : − Lebar saluran, l1 = 0,7 m − Lebar bak, L = 10 m − Jumlah saluran, n = 6 − Lebar belokan, w = 0,6 m

Kedalaman air, h = 1,07 m


VII ‐ 27


Headloss, H1 0,105 m

Kecepatan di belokan, vb = 0,233 m/s Kehilangan tekan di belokan, Hb = 0,1 m Kehilangan tekan pada saat lurus, HL = 0,005 m Kecepatan pada saat lurus, vL = 0,3 m/s Kompartemen II Gradien kecepatan, G = 50/s Waktu detensi, td = 420 s Volume kompartemen, V2 = 63 m3 Dimensi saluran : − Kedalaman air, h = 1,07 m − Lebar bak, L = 10 m − Jumlah saluran, n = 7 − Lebar belokan, w = 0,65 m

Lebar saluran, l2 = 0,85 m Headloss, H2 = 0,102 m Kecepatan di belokan, vb = 0,215 m/s Kehilangan tekan di belokan, Hb = 0,099 m Kehilangan tekan pada saat lurus, HL = 0,003 m Kecepatan pada saat lurus, vL = 0,23 m/s Volume kompartemen sebenarnya, V2 = 63,75 m3 Waktu detensi sebenarnya, td = 425 s Kompartemen III Gradien kecepatan, G = 45/s Waktu detensi, td = 540 s Volume kompartemen, V3 = 81 m3 Dimensi saluran : − Kedalaman air, h = 1,07 m − Lebar bak, L = 10 m − Jumlah saluran, n = 8 − Lebar belokan, w = 0,7 m


VII ‐ 28


Lebar saluran, l3 = 0,95 m Headloss, H3 = 0,107 m

Kecepatan di belokan, vb = 0,2 m/s Kehilangan tekan di belokan, Hb = 0,098 m Kehilangan tekan pada saat lurus, HL = 0,009 m Kecepatan pada saat lurus, vL = 0,38 m/s Volume kompartemen sebenarnya, V3 = 81,43 m3 Waktu detensi sebenarnya, td = 543 s Kontrol Aliran Volume total, Vtot = 190,18 m3 Waktu detensi total, tdtot = 1268 s Kehilangan tekan total, Htot = 0,314 m G x td total, Gtdtot = 63679 Kedalaman air di akhir saluran, h’ = 0,76 m Dimensi Bak Flokulasi Lebar bak, L = 10 m Lebar saluran pada kompartemen I, l1 = 0,7 m Lebar saluran pada kompartemen II, l2 = 0,85 m Lebar saluran pada kompartemen III, l3 = 0,95 m Lebar belokan pada kompartemen I, w1 = 0,6 m Lebar belokan pada kompartemen II, w2 = 0,65 m Lebar belokan pada kompartemen III, w3 = 0,7 m Tebal sekal, t = 0,1 m Kedalaman air, h = 1,07 m Panjang, P = 19,75 m Freeboard = 0,33 m Pintu Air Pada inlet dipasang pintu air dengan kondisi :

Lebar bukaan, Lp = 0,4 m Tinggi bukaan pintu air, hf = 0,2 m Kehilangan tekan melalui pintu air, hp = 0,22 m


VII ‐ 29


Saluran Outlet

Saluran outlet terbuat dari beton (n=0.013). Saluran ini terhubung langsung dengan saluran inlet dari unit sedimentasi. Direncanakan dimensi saluran :

Panjang saluran, P = 5 m Kecepatan pada saluran outlet, vout = 0,3 m/s Kedalaman air di saluran outlet, h = 0,76 m Freeboard = 0,64 m Lebar saluran outlet, L = 0,66 m Kecepatan sebenarnya di saluran, vout = 0,3 m/s Kemiringan saluran, S = 1,08 x 10-4 Kehilangan tekan di saluran outlet, HL = 0,05 cm VII.7. Sedimentasi Pada perencanaan instalasi pengolahan air minum ini, sedimentasi diperuntukkan untuk mengendapkan partikel-partikel flok yang dihasilkan dari proses koagulasi-flokulasi oleh alum. Proses sedimentasi akan dibantu dengan pemasangan plate settler.

Zona Pengendapan Kriteria Desain : Jumlah bak minimum,

Jb

= 2

Kedalaman air,

h

= 3–5m

Rasio panjang dan lebar bak,

p:l

= (4-6) : 1

Rasio lebar bak dan kedalaman air,

l:h

= (3-6) : 1

Freeboard,

fb

= 0.6 m

Kecepatan aliran rata-rata,

Vo

= 0.15 – 0.2 m/min

Waktu detensi,

td

= 5 – 20 menit

Beban permukaan,

Vs

= 5-8.8 m3/m2-jam

Beban pelimpah,

Wl

< 12.5 m3/m-jam

Kemiringan plate settler,

α

= 45° - 60°

Jarak tegak lurus antar plate settler,

w

= 25 – 50 mm

Bilangan Reynolds,

NRe

< 2000


VII ‐ 30


Bilangan Froude,

NFr

> 10-5

Perfomance bak,

n

= 1/8 (sangat baik)

Data Perencanaan : Debit perencanaan, Q = 0,3 m3/s Jumlah bak sedimentasi, n = 4 Dari satu unit flokulasi disalurkan ke dua buah bak sedimentasi Lebar bak sedimentasi, L = 3 m Kedalaman zona pengendapan, H = 1,5 m Jarak tegak lurus antar plate settler, w = 50 mm = 0,05 m Kemiringan plate settler, α = 60° Efisiensi penyisihan partikel flok, η = 95% Performance bak sangat baik, n = 1/8 Kecepatan pengendapan partikel flok alum, Vs = 0,06 cm/s Persamaan yang digunakan : Efisiensi penyisihan : ⎛ y = 1 − ⎜⎜1 − nv yo ⎜ Q As ⎝

Dimana, y/yo

⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠

−1 n

… (7.7.1)

= efisiensi penyisihan

n

= kondisi performance bak

v

= kecepatan pengendapan flok rencana (m/s)

Q/AS = beban permukaan

Kecepatan melalui plate, vplate : 1 ⎞ ⎛ h + v plate = ⎜ ⎟v s ⎝ w tan α sin α ⎠ Dimana, vplate

… (7.7.2)

= kecepatan melalui plate (m/s)

h

= ketinggian plate (m)

w

= jarak antar plate (m)

θ

= kemiringan plate

vs

= beban permukaan (m/s)


VII ‐ 31


Debit melalui plate, qp : q plate = v plate ⋅ w ⋅ L

… (7.7.3)

= debit melalui bak (m3/s)

Dimana, Qp vplate


w

= jarak antar plate (m)

L

= lebar bak sedimentasi (m)

Jumlah plate yang diperlukan, n : n=

q

… (7.7.4)

q plate

Dimana, n

= jumlah plate (buah)

q


qplate

= debit melalui plate (m3/s)

Bilangan Reynold, NRe : N Re =

vα R

υ

< 2000

Dimana, NRe

… (7.7.5)

= bilangan Reynold

vplate


R


υ

= viskositas (m2/s)

Bilangan Froude, NFr : N Fr

vα2 = > 10 −5 gR

Dimana, NFr g

… (7.7.6)

= bilangan Froude = percepatan gravitasi (m/s2)

Hasil Perencanaan : Kapasitas tiap bak, Q = 0,075 m3/s Beban permukaan, Q/As = 1,65 x 10-4 m/s Tinggi pengendapan, z = 0,1 m Panjang plate, p = 1,73 m Panjang zona pengendapan, p’ = 1,76 m Kecepatan horizontal di dalam plate, Vo = 0,17 m/menit Waktu detensi, td = 606 s PERENCANAAN PENGEMBANGAN IPAM PDAM TIRTA DARMA AYU KAB.INDRAMAYU JAWA BARAT

VII ‐ 32


Debit per satu kolom plate, q = 4,36 x 10-4 m3/s Jumlah plate yang dibutuhkan, n = 173 buah Panjang zona plate settler, Pz = 10,8 m Panjang zona pengendapan tanpa plate settler, Pi = 3,6 m Pada bagian awal zona pengendapan diberikan wilayah tanpa plate settler untuk menghasilkan aliran yang lebih laminar sebelum air baku masuk ke dalam plate settler. Panjang zona pengendapan tanpa plate settler ini direncanakan 1/3 dari panjang zona plate settler (Kawamura, 1991).

Panjang total zona pengendapan, Pt = 14,4 m Jarak muka air dengan plate, hl = 0,5 m Jarak plate dengan dasar zona sedimentasi, hp = 1 m Kedalaman total bak, Htot = 3 m Dimensi bak sedimentasi : − Panjang bak,

P = 14,4 m

− Lebar bak,

L = 3m

− Kedalaman bak, H = 3 m − Freeboard,

fb = 0,6 m

Kontrol Aliran Jari-jari hidrolis, R = 0,025 m Bilangan Reynolds, NRe = 76,20 Bilangan Froude, NFr = 3,45 x 10-5 Sistem Inlet Kriteria Desain : Headloss pada bukaan, hLb = 0,3 – 0,9 mm Diameter bukaan orifice, øor = 0,075 – 0,2 m Jarak antar pusat bukaan orifice, wor = 0,25 – 0,5 m Data Perencanaan : Kedalaman saluran inlet, H = 1 m Kecepatan aliran, vh = 0,15 m/s Koefisien saluran beton, n = 0,013


VII ‐ 33


Panjang saluran zona inlet = Lebar bak sedimentasi, L = 3 m Diameter bukaan orifice, øor = 0,2 m Jarak antar pusat bukaan orifice, wor = 0,25 m Hasil Perencanaan : Sistem inlet terdiri dari zone inlet dan orifice.

Zone Inlet Debit yang masuk ke zona inlet berasal dari satu unit flokulasi yaitu sebesar 0,15 m3/s, yang nantinya akan disalurkan ke dua buah bak sedimentasi secara paralel

Lebar saluran inlet, w = 1 m Kecepatan aliran sebenarnya, Vh = 0,15 m/s Slope saluran, S = 1,65 x 10-5 Bilangan Reynolds, NRe = 52.416 Bilangan Froude, NFr = 0,0069 Headloss saluran, HL = 9,87 x 10-5 Pada zone inlet terdapat pintu air : − Lebar pintu air, LP = 0,75 m − Bukaan pintu air, hf = 0,75 m − Koefisien pemerata aliran, m = 0,98 − Debit melalui pintu air, q = 0,075 m3/s − Headloss di pintu air : - Headloss di pintu air pertama, HP1 = 8,8 cm - Headloss di pintu air kedua, HP2 = 8,5 cm

Orifice Jumlah orifice tiap bak, n = 11 Debit tiap orifice, qor = 6,82 x 10-3 m3/s Kecepatan aliran pada orifice, vor = 0,22 m/s Kehilangan tekan pada orifice, HL = 0,84 mm Bilangan Reynolds, NRe = 11.376 Bilangan Froud, NFr = 0,096


VII ‐ 34


Sistem Outlet Kriteria Desain :

Beban pelimpah, Wl < 12.5 m3/m-jam Data Perencanaan : Pelimpah berupa mercu tajam. Beban pelimpah, Wl = 9 m3/m-jam = 0,0025 m3/m-s Hasil Perencanaan : Pelimpah Panjang pelimpah total yang dibutuhkan, Pptot = 30 m Panjang pelimpah = panjang total plate secara mendatar, Pp = 9,93 m Jumlah pelimpah, n = 4 buah Beban pelimpah sebenarnya, Wl = 1,89 x 10-3 m3/m-s Tinggi muka air di atas pelimpah, h = 0,01 m Saluran Pelimpah Panjang saluran pelimpah, Psal = 9,93 m Lebar saluran pelimpah direncanakan, Lp = 0,2 m Jumlah saluran pelimpah, ns = 2 Debit saluran pelimpah, qs = 0,0375 m3/s Ketinggian muka air di atas saluran, h = 0,26 m Free board = 0,19 m Kedalaman saluran pelimpah, H = 0,45 m Bilangan terjunan, D = 3,88 x 10-6 Panjang terjunan, Ld = 0,07 m Panjang terjunan dapat ditampung oleh saluran sehingga lebar saluran dapat diterima.

Saluran Outlet Diantara saluran pelimpah dan saluran outlet terdapat saluran pengumpul dengan dimensi sebagai berikut : − Panjang saluran = lebar bak sedimentasi, P = 3 m − Lebar saluran, L = 1 m


VII ‐ 35


− Dari saluran pelimpah menuju saluran pengumpul terdapat terjunan dengan ketinggian, h = 0,1 m − Bilangan terjunan, D = 3,58 − Panjang terjunan, Ld = 0,61 m Panjang terjunan dapat ditampung oleh saluran sehingga lebar saluran dapat diterima.

Dimensi saluran outlet yang direncanakan : Lebar saluran, L = 0,5 m Panjang saluran, P = 1 m

Debit aliran, Q = 0,075 m3/s Tinggi muka air di atas saluran outlet minimal 30 cm, hout = 30 cm. Kecepatan aliran di saluran outlet, Vout = 0,5 m/s Kemiringan saluran, S = 6,02 x 10-4 Kehilangan tekan, HL = 6,02 x 10-4 Zona Lumpur Data Perencanaan : Panjang ruang lumpur, P = 14,4 m Lebar ruang lumpur, L = 3 m Kedalaman ruang lumpur, h = 1 m Ruang lumpur berbentuk limas terpancung dengan kedalaman pancungan, hp = 0,5 m

Hasil Perencanaan : Berat lumpur kering yang dihasilkan, mlk = 19,28 mg/Lair Massa jenis lumpur kering, ρlk = 2200 kg/m3 Kadar air dalam lumpur, Cw = 98% Berat lumpur, ml = 963,97 mg/Lair Massa jenis lumpur, ρl = 1008,525 kg/m3 Volume lumpur, Vl = 9,56 x 10-7 m3/Lair Debit lumpur, ql = 6,19 m3/hari Volume ruang lumpur, VL = 20,8 m3 Periode pengurasan ruang lumpur, T = 3,36 hari


VII ‐ 36


Untuk memudahkan pelaksanaan pengurasan ruang lumpur di lapangan maka pengurasan ruang lumpur dilakukan 3 hari sekali.

Pipa Drain Lumpur Jarak antara katup penguras dengan sludge drying bed adalah 25 m Waktu pengurasan lumpur, t = 8 menit Diameter pipa penguras, d = 6 inchi = 15,24 cm Volume lumpur yang dikeluarkan setiap periode pengurasan, Vp = 18,58 m3

Debit pengurasan lumpur, qp = 0,039 m3/s Kecepatan aliran lumpur pada saat pengurasan, vl = 2,12 m/s Kemiringan pipa, S = 4,09 x 10-2 Kehilangan tekan pada sistem perpipaan, HL = 0,8 m VII.8. Filtrasi Proses filtrasi digunakan untuk menyisihkan padatan yang masih tersisa dalam air baku setelah melalui proses sedimentasi. Pada instalasi pengolahan air minum ini jenis filtrasi yang akan digunakan adalah Saringan Pasir Cepat tipe gravitasi dengan media ganda, yaitu pasir dan antrasit.

Kriteria Desain : Ketinggian air di atas pasir

: 90 – 120 cm

Kedalaman media penyangga

: 15,24 – 60,96 cm

Ukuran efektif media penyangga

: 0,16 – 5,08 cm

Perbandingan panjang dan lebar bak filtrasi : (1 - 2) : 1


VII ‐ 37


Kriteria desain untuk saringan pasir cepat menurut Reynolds (1982) :

Karakteristik

Satuan

Antrasit Kedalaman Ukuran Efektif Koefisien Keseragaman Pasir Kedalaman Ukuran Efektif Koefisien Keseragaman

cm mm

cm mm

Laju Filtrasi m3/hr-m2 Sumber : Reynolds, 1982

Nilai Rentang Tipikal 45,72 - 60,96 0,9 - 1,1

60,96 1

1,6 - 1,8

1,7

15,24 - 20,32 0,45 - 0,55

15,24 0,5

1,5 - 1,7

1,6

176 - 469,35

293,34

Kecepatan aliran saat backwash

: 880 – 1173,4 m3/hari-m2

Ekspansi media filter

: 20 – 50 %

Waktu untuk backwash

: 3 – 10 menit

Jumlah bak minimum

: 2 buah

Jumlah air untuk backwash

: 1 – 5 % air terfiltrasi

Kriteria desain unit saringan pasir cepat berdasarkan Fair, Geyer, dan Okun ( 1968) :

Dimensi Bak dan Media Filtrasi Kecepatan Filtrasi

: 5 – 7,5 m/jam

Kecepatan backwash

: 15 – 100 m/jam

Luas permukaan filter

: 10 – 20 m2

Ukuran media : − Ukuran efektif

: 0,5 – 0,6 mm

− Koefisien keseragaman

: 1,5

− Tebal media penyaring

: 0,45 – 2 m

− Tebal media penunjang

: 0,15 – 0,65 m


VII ‐ 38


Sistem Underdrain Luas orifice : Luas media

: (1,5 – 5) x 10-3 : 1

Luas lateral : Luas orifice

: (2 – 4) : 1

Luas manifold : Luas lateral

: (1,5 – 3) : 1

Diameter orifice

: 0,25 – 0,75 inchi

Jarak antar orifice terdekat

: 3 – 12 inchi

Jarak antar pusat lateral terdekat

: 3 – 12 inchi

Pengaturan Aliran Kecepatan aliran dalam saluran inlet,

vin

: 0,6 – 1,8 m/s

Kecepatan aliran dalam saluran outlet, vout : 0,9 – 1,8 m/s Kecepatan dalam saluran pencuci,

vp

: 1,5 – 3,7 m/s

Kecepatan dalam saluran pembuangan, vb

: 1,2 – 2,5 m/s

Data Perencanaan : Media Fitrasi Debit perencanaan,

Q

= 0,3 m3/s

Kecepatan filtrasi,

vf

= 195 m3/hr-m2

Kecepatan backwash,

vb

= 975 m3/hr-m2

Panjang : Lebar bak,

p:l = 2:1

Ukuran media penyaring : Keterangan

Satuan

Media Penyaring Pasir Antrasit

Kedalaman media cm 20 60 Ukuran efektif mm 0,45 1,1 Koef keseragaman 1,5 1,6 Spesifik Gravity 2,65 1,6 Spheritas 0,82 0,72 Porositas 0,42 0,42 Media penyangga berupa kerikil yang terdiri dari 5 lapisan

Waktu backwash,

tb

= 5 menit

Tinggi air diatas pasir,

ha

= 1m

Sistem Underdrain Luas orifice : Luas media

= 3 x 10-3 : 1

Luas lateral : Luas orifice

= 2:1


VII ‐ 39


Luas manifold : Luas lateral

= 1,5 : 1

Diameter orifice,

øor

Jarak antar pusat lateral terdekat

= 0,5 inchi = 5 inchi

Pengaturan Aliran Kecepatan aliran dalam saluran inlet,

vin

= 1 m/s

Kecepatan aliran dalam saluran outlet, vout = 1 m/s Kecepatan dalam saluran pencuci,

vp

= 3 m/s

Kecepatan dalam saluran pembuangan, vb

= 2 m/s

Persamaan yang Digunakan, : Jumlah bak filtrasi, nbak :

nbak = 1,2 ⋅ Q 0,5 Dimana, nbak Q

… (7.8.1) = jumlah bak = debit pengolahan (MGD)

Luas permukaan filter, AS : As =

Q vf

… (7.8.2)

Dimana, AS

= luas permukaan filter (m2)

Q


vf

= laju filtrasi (m/s)

Tebal lapisan penyangga, L :

L = k ⋅ (log d + 1,4) Dimana, L

… (7.8.3)

= tebal lapisan akumulasi (inch)

k

= konstanta (10-14)

d

= diameter butir (inch)

Kehilangan tekan saat terfluidisasi, ΔH : ΔH =

k (1 − ε ) 2 v fυ g ε3

Dimana, ΔH

⎛6⎞ ⎜ ⎟ ⎝Ψ⎠

2

Li

∑d

2 i

… (7.8.4)

= kehilangan tekan saat terfluidisasi (cm)

k

= konstanta fluidisasi (5)

g

= percepatan gravitasi (cm/s2)

vf

= laju filtrasi (cm/s)


VII ‐ 40


υ

= viskositas (cm2/s)

ε

= porositas

ψ

= faktor bentuk butiran

Li

= tinggi lapisan media

di

= diameter butiran media

Kontrol ekspansi :

ε e3 k ρw ⎡ 6 ⎤ = e vbυ 3 g ρ S − ρ w ⎢⎣ψd i ⎥⎦ 1− εe Dimana, vb

2

… (7.8.5)

= kecepatan pencucian (cm/s)

k

= konstanta ekspansi (4)

g


υ


ρw

= massa jenis air (gr/cm3)

ρs

= massa jenis media (gr/cm3)

εe

= porositas saat ekspansi

ψ


d

= diameter butiran media (cm)

Kehilangan tekan pada media saat pencucian :

(1 − ε e ) 2 k ΔH = vbυ g ε e3 Dimana, ΔH

2

⎛ 6 ⎞ Lie ⎜⎜ ⎟⎟ 2 ⎝ φ ⎠ di

… (7.8.6)

= kehilangan tekan saat pencucian (cm)

vb

= kecepatan pencucian (cm/s)

k

= konstanta ekspansi (4)

g


υ


εe

= porositas saat ekspansi

ψ


Lie

= tebal lapisan terekspansi (cm)

d

= diameter butiran media (cm)


VII ‐ 41


Kehilangan tekan pada saat terfluidisasi/pencucian :

ΔH = ΔH media+ ΔH ud + ΔH outlet Dimana, ΔH

… (7.8.7)

= kehilangan tekan saat terfluidisasi/pencucian (m)

ΔHmedia = kehilangan tekan pada media (m) ΔHud

= kehilangan tekan pada underdrain (m)

ΔHoutlet = kehilangan tekan pada saluran outlet (m) Kehilangan pada sistem underdrain :

ΔH ud = ΔH o + ΔH l + ΔH ol + ΔH m

… (7.8.8)

Dimana, ΔHud = kehilangan tekan pada sistem underdrain (m) ΔHo

= kehilangan tekan pada orifice (m)

ΔHl

= kehilangan tekan pada pipa lateral (m)

ΔHol

= kehilangan tekan pada orifice lateral (m)

ΔHm

= kehilangan tekan pada manifold (m)

Kehilangan tekan pada orifice, ΔHo :

Qo2 ΔH o = 2 2 Ao C 2 g Dimana, ΔHo

… (7.8.9) = kehilangan tekan pada orifice (m)

Qo

= debit melalui orifice (m3/s)

Ao

= luas bukaan orifice (m2)

C

= konstanta (0,6)

g


Kehilangan tekan pada pipa lurus, ΔH : ΔH = f

L v2 d 2g

Dimana, ΔH

… (7.8.10) = kehilangan tekan melalui pipa lurus (m)

f

= faktor friksi

L

= panjang pipa (m)

d

= diameter pipa (m)

v

= kecepatan melalui pipa (m/s)

g



VII ‐ 42


Tinggi muka air maksimum, X : ⎛v v X = β1 m + β 2 ⎜ m ⎜v vf ⎝ f

Dimana, X

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

2

… (7.8.11)

= tinggi muka air maksimum (m)

β1

= kehilangan tekan pada media (m)

β2

= kehilangan tekan pada sistem underdrain (m)

vm

= laju filtrasi maksimum (m/s)

vf

= laju filtrasi (m/s)

Hasil Perencanaan : Desain Media Filtrasi Karakteristik Media Penyaring

Pasir − ES

: 0,45

− UC

: 1,5

− SG

: 2,65

− Ф

: 0,82

− ε

: 0,42

− Kedalaman media pasir

: 20 cm

− Distribusi lapisan media pasir : Diameter mm 0,27 - 0,37 0,37 - 0,49 0,49 - 0,65

Berat % 8,34 33,39 58,27

Tebal Lapisan cm 1,668 6,678 11,654

Antrasit

− ES

: 1,1

− UC

: 1,6

− SG

: 1,6

− Ф

: 0,72

− ε

: 0,42

− Kedalaman media antrasit

: 60 cm


VII ‐ 43


− Distribusi lapisan media antrasit : Diameter mm 0,97 - 1,24 1,24 - 1,57 1,57 - 1,87

Berat % 18,08 33,41 48,51

Tebal Lapisan cm 10,848 20,046 29,106

Karakteristik Media Penyangga (Kerikil)

− SG

= 2,65

− Ф

= 0,95

− ε

= 0,40

− Ketebalan media kumulatif (Fair, Geyer & Okun, 1958), L : L = k ⋅ (log d + 1.4 ), k = 12

− Distribusi lapisan media penyangga : Diameter inchi 0,1 0,4 0,9 1,6 2,5

Tebal Kum inchi 4,8 12,02 16,25 19,25 21,58

Tebal Lapisan inchi cm 4,8 12,19 7,22 18,35 4,23 10,73 3 7,62 2,33 5,91 54,8 Total Kedalaman media penyangga : 54,80 cm ≈ 55 cm Desain Bak Filtrasi Kapasitas pengolahan, Q = 0,3 m3/s = 6,82 MGD Kecepatan filtrasi, vf = 195 m3/hr-m2 = 2,26 x 10-3 m/s Jumlah bak filtrasi, nbak = 4 buah Kapasitas tiap bak, q = 0,075 m3/s Luas permukaan bak, Abak = 32 m2 Dimensi bak :

− Panjang bak, P = 8 m − Lebar bak, L = 4 m Kecepatan filtrasi sebenarnya, vf = 2,34 x 10-3 m/s


VII ‐ 44


Kontrol Operasi

Bila hanya 3 bak yang beroperasi maka, q = 0,1 m3/s Kecepatan filtrasi, vf = 270 m3/hr-m2 Desain Sistem Underdrain

Sistem underdrain pada saringan pasir cepat ini terdiri dari orifice, pipa lateral, dan pipa manifold. Orifice Diameter orifice, dor = 0,5 inchi = 1,27 cm Luas orifice, Aor = 1,27 x 10-4 m2 Luas total orifice, Aortot = 0,096 m2 Jumlah orifice, nor = 758 buah Pipa Lateral Luas pipa lateral : Luas orifice = 2 : 1 Luas lateral total, Altot = 0,192 m2 Panjang manifold = panjang bak, pm = 8 m Jarak antar pipa lateral, jl = 5 inchi = 12,7 cm Jumlah pipa lateral, nl = 126 buah Luas per lateral, Al = 1,52 x 10-3 m2 Diameter lateral, dl = 2 inchi = 5,08 cm Jumlah orifice per lateral, nol = 6 buah Pipa Manifold Luas manifold : Luas lateral = 1,5 : 1 Luas manifold, Am = 0,288 m2 Diameter manifold, dm = 24 inchi Luas manifold sebenarnya, Am = 0,292 m2 Panjang lateral, pl = 1,7 m Jarak antar orifice, jor = 11 inchi Cek Jumlah orifice total sebenarnya, nor = 756 buah Luas orifice total sebenarnya, Aortot = 0,096 m2


VII ‐ 45


Luas orifice : Luas media = 2,99 x 10-3 : 1 Luas lateral total sebenarnya, Altot = 0,2554 m2 Luas lateral : Luas orifice = 2,67 : 1 Luas manifold : Luas lateral = 1,14 : 1 Kehilangan Tekan Pada Saat Permulaan Filtrasi Kehilangan tekan pada media pasir, hp = 0,25 m Kehilangan tekan pada media antrasit, ha = 0,1 m Kehilangan tekan pada media kerikil, hk = 0,01 m Kehilangan tekan melalui orifice, hor = 0,075 m Kehilangan tekan melali lateral, hl = 1,27 x 10-3 m Kehilangan tekan melalui manifold, hm = 3,8 x 10-4 m Total kehilangan tekan, ΔH = 0,44 m Ketinggian air maksimum, Hmaks = 1 m Tambahan ketinggian akibat clogging, Hcloging = 1 m Ketinggian bak filtrasi, H = 3,78 m Freeboard = 22 cm Desain Sistem Inlet

Sistem inlet pada unit filtrasi ini direncanakan terdiri dari saluran inlet dan zona inlet. Saluran Inlet

Saluran inlet merupakan sistem perpipaan yang menghubungkan unit sedimentasi dengan unit filtrasi. Kecepatan pengaliran direncanakan 1 m/s dengan debit yang melalui pipa adalah 0,075 m3/s. Diameter pipa inlet, d = 12 inchi Kecepatan aliran sebenarnya pada inlet, V = 1,028 m/s Panjang pipa terjauh direncanakan, L = 15 m Kehilangan tekan sepanjang pipa inlet, Hmayor = 0,0714 m Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa, Hminor = 0,0592 m Kehilangan tekan pada saluran inlet, ΔHin = 0,13 m


VII ‐ 46


Zona Inlet

Zona inlet direncanakan memiliki dimensi sebagai berikut : Lebar zona inlet = lebar bak filtrasi, l = 4 m Panjang zona inlet, p = 0,5 m Kedalaman zona inlet, h = 1 m Desain Sistem Outlet

Sistem outlet pada unit ini berupa saluran perpipaan dengan kecepatan aliran 1 m/s dan panjang pipa outlet terjauh, L = 10 m. Debit air yang melalui pipa adalah 0,075 m3/s. Diameter pipa outlet, d = 12 inchi Kecepatan aliran sebenarnya pada outlet, v = 1,028 m/s Panjang pipa terjauh direncanakan, L = 10 m Kehilangan tekan sepanjang pipa outlet, Hmayor = 0,0476 m Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa, Hminor = 0,0714 m Kehilangan tekan pada sistem outlet, ΔHout = 0,12 m Desain Sistem Pencucian

Sistem pencucian filter dilakukan dengan mengalirkan air dengan arah aliran terbalik, yaitu dari bawah ke atas. Aliran terbalik ini dilakukan dengan menggunakan menara air. Kecepatan backwash, Vbw = 975 m3/hr-m2 = 0,0113 m/s Luas penampang filter, Abak = 32 m2 Lama pencucian, tbw = 5 menit Debit backwash, qbw = 0,361 m3/s Keadaan Media Pada Saat Terekspansi Akibat Backwash

Persentase tinggi ekspansi media pasir, %eksp = 53 % Persentase tinggi ekspansi media antrasit, %eksa = 20,67 % Kehilangan Tekan Pada Saat Backwash

Kehilangan tekan saat backwash pada media pasir, hpbw = 0,19 m Kehilangan tekan saat backwash pada media antrasit, habw = 0,17 m


VII ‐ 47


Kehilangan tekan saat backwash pada media penyangga, hkbw =

0,034 m Kehilangan tekan melalui orifice pada saat backwash, horbw = 1,739

m Kehilangan tekan melalui lateral pada saat backwash, hlbw = 0,029 m Kehilangan tekan melalui manifold pada saat backwash, hmbw = 8,87

x 10-3 m Pipa pencuci dari Menara Air

− Jarak antara menara air dengan bak filtrasi terjauh, L = 15 m − Pipa yang digunakan adalah pipa besi, C = 110 − Kecepatan pencucian, vp = 3 m/s − Diameter pipa, dp = 16 inchi − Kehilangan tekan pada pipa, Hmayor = 0,32 m − Kehilangan tekan akibat aksesoris, Hminor = 0,32 m − Kehilangan tekan pada pipa pencuci, hpp = 0,64 m Total kehilangan tekan pada saat backwash, ΔHbw = 2,8 m Kedalaman media saat terekspansi, Hmbw = 1,6 m Desain Saluran Penampung Air Pencuci

Air pencuci yang berada diatas media penyangga dialirkan ke saluran penampung (gutter) melalui pelimpah, setelah itu dialirkan menuju gullet kemudian menuju saluran pembuangan. Gutter dan Pelimpah

Dasar gutter harus diletakkan di atas ekspansi maksimum pada saat pencucian agar media penyaring tidak ikut terbawa pada saat pencucian dilakukan. Sehingga, dasar gutter harus diletakkan lebih besar 1,6 m di atas dasar bak filtrasi (H media terekspansi = 1,6 m). Pada unit filtrasi ini direncanakan gutter diletakkan 2 m dari dasar bak filtrasi. Gutter − Jumlah gutter, ng = 1 buah − Debit backwash, qbw = 0,3611 m3/s − Lebar gutter, Lg = 0,5 m


VII ‐ 48


− Kedalaman air dalam gutter, hg = 0,65 m − Freeboard = 15 cm Pelimpah − Jumlah pelimpah, np = 2 buah − Panjang pelimpah = panjang bak filtrasi, Pp = 8 m − Total panjang pelimpah, Pptot = 16 m − Beban pelimpah, Wp = 0,023 m3/s-m − Tinggi muka air di atas pelimpah, hp = 0,053 m Saluran Pembuangan

Saluran pembuangan direncanakan berupa pipa dengan kecepatan aliran pada saluran pembuangan sebesar 2 m/s dan debit backwash sebesar 0,3611 m3/s. Diameter pipa pembuangan, db = 20 inchi Kecepatan sebenarnya di dalam pipa pembuangan, Vb = 1,782 m/s Dimensi saluran pembuangan ke bak sirkulasi :

− Panjang saluran, P = 10 m − Lebar saluran, L = 0,5 m − Kedalaman saluran, h = 0,5 m − Freeboard = 0,25 m Kecepatan aliran di saluran, vout = 1,44 m/s Kemiringan saluran, S = 0,00384 Kehilangan tekan di saluran, HL = 0,0384 VII.9. Desinfeksi

Desinfeksi adalah proses penghilangan mikroorganisme patogen yang terdapat di dalam air. Data Perencanaan : Debit pengolahan, Q = 0,3 m3/s Desinfeksi yang akan digunakan adalah kaporit dalam bentuk

padatan. Pembubuhan kaporit ke dalam bak pembubuh dilakukan 24 jam

sekali. PERENCANAAN PENGEMBANGAN IPAM PDAM TIRTA DARMA AYU KAB.INDRAMAYU JAWA BARAT

VII ‐ 49


Jumlah bak pembubuh adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan) dengan

bentuk silinder. Dosis kaporit (100%) = 5,81 mg/L Berat Jenis kaporit, ρkpr = 0,86 Kg/L Konsentrasi kaporit, Ckpr = 10% Hasil Perencanaan : Bak Pembubuh Kebutuhan kaporit, mkpr = 150,59 kg/hari Volume kaporit tiap pembubuhan, Vkpr = 0,175 m3 Volume pelarut, Vair = 1,359 m3 Volume larutan, V = 1,6 m3 Dimensi bak pembubuh :

− Ketinggian bak pembubuh, h = 1 m − Diameter bak pembubuh, d = 1,5 m − Freeboard = 30 cm Pompa Pembubuh Jumlah pompa adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan). Efisiensi pompa, η = 0,85 Head pompa disediakan, H = 10 m Debit larutan kaporit, ql = 1,534 m3/hari = 1,77 x 10-5 m3/s Massa jenis larutan, ρl = 981,8 kg/m3 Daya pompa, P = 2,012 Watt ( 80 Watt, Grundfos ) VII.10. Netralisasi

Pada perencanaan instalasi pengolahan air minum ini netralisasi dilakukan dengan melakukan pembubuhan kapur ke dalam air dengan tujuan menghilangkan agresifitas di dalam air. Data Perencanaan : Debit Pengolahan, Q = 0,3 m3/s Zat penetralisasi yang akan digunakan adalah kapur dalam bentuk

padatan.


VII ‐ 50


Pembubuhan kapur ke dalam bak pelarut dilakukan 24 jam sekali. Jumlah bak pelarut adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan) dengan

bentuk silinder. Bak penjenuh kapur memiliki waktu kontak selama 1 jam. Jumlah bak penjenuh kapur adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan)

dengan bentuk silinder dengan dasar berbentuk konus. Dosis kapur (100%) = 17,14 mg/L Persentase kandungan kapur = 70 % Berat Jenis kapur, ρkapur = 3,71 kg/L Konsentrasi kapur, Ckapur = 10% Konsentrasi larutan kapur jenuh, Cs = 1100 mg/L = 0,11 % Kecepatan naik, vup = 4,17 x 10-4 m/s Hasil Perencanaan : Bak Pelarut Kapur Kebutuhan kapur, mkapur = 634,67 kg/hari Debit kapur, qkapur = 171,07 L/hari Volume kapur tiap pelarutan, Vkapur = 0,171 m3 Volume pelarut, Vair = 5,726 m3 Volume larutan, V = 6 m3 Dimensi bak pelarut : − Ketinggian bak pembubuh, h = 1,5 m − Diameter bak pembubuh, d =2,25 m − Freeboard = 20 cm Bak Penjenuh Kapur Konsentrasi jenuh pada lime saturator, Cs = 1100 mg/L Debit larutan kapur jenuh, qkj = 6,68 x 10-3 m3/s Dimensi bak lime saturator

− Diameter bak, dls = 4,5 m − Tinggi silinder, hls = 1,5 m − Volume silinder, Vls = 23,856 m3 − Tinggi konus, hk = 2,25 m


VII ‐ 51


− Volume konus, Vk = 11,928 m3 − Volume total, V = 35,8 m3 − Freeboard = 0,2 m Pompa Pembubuh Kapur Jenuh Jumlah pompa adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan) Efisiensi pompa, η = 0,85 Head pompa disediakan, H = 10 m Debit larutan kapur jenuh, qkj = 6,68 x 10-3 m3/s Konsentrasi larutan kapur jenuh, Cs = 0,11% Massa jenis larutan, ρl = 998,5 kg/m3 Daya pompa, P = 769,403 Watt ( 11 kWatt, Grundfos ) VII.11. Menara Reservoir

Menara air berfungsi untuk menampung air yang akan digunakan dalam proses pencucian filter, pembubuhan bahan kimia, dan kebutuhan kantor. Data Perencanaan :

Jumlah menara reservoir adalah 2 buah yang akan dipergunakan untuk melayani kebutuhan unit-unit berikut : 1. Pencucian filter 2. Pembubuhan alum 3. Pembubuhan kaporit 4. Pelarutan kapur 5. Penjenuhan kapur 6. Kebutuhan kantor (diasumsikan jumlah karyawan adalah 40 orang dengan konsumsi air bersih sebesar 50 L/org/hari). Hasil Perencanaan : Volume air untuk satu kali pencucian filter, Vbw = 108,33 m3 Volume air untuk satu kali pembubuhan alum, Val = 3,12 m3 Volume air untuk satu kali pembubuhan kaporit, Vkprt = 1,36 m3 Volume air untuk satu kali pelarutan kapur, Vk = 5,73 m3 Volume air untuk satu kali penjenuhan kapur, Vjk = 24,07 m3


VII ‐ 52


Volume air untuk kebutuhan kantor selama satu hari, Vkantor = 2 m3 Volume air tiap menara, Vma = 140 m3 Dimensi menara air :

− Panjang,

p

= 7m

− Lebar,

l

= 5m

− Tinggi,

h

= 4m

− Freeboard

= 0,2 m

Tinggi menara air, hma = 10 m Pompa Pengisi Menara Air

Sumber air untuk mengisi menara air adalah ground reservoir. Pengisian dilakukan melalui sistem perpipaan besi berdiameter 6 inchi (C = 110) dengan menggunakan pompa yang memiliki kapasitas sebesar 0,03 m3/s (η = 0,85). Kecepatan aliran dalam pipa, vp = 1,645 m/s Kehilangan tekan pada pipa lurus, Hmayor = 0,6378 m Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa, Hminor = 0,6341 m Kehilangan tekan pada pipa pengisi, ΔH = 1,27 m Head statis, Hs = 18,3 m Head pompa yang dibutuhkan, Hp = 19,57 m Head pompa disediakan, H = 20 m Daya pompa, P = 6907,39 Watt ( 11 kW, Grundfos ) VII.12. Reservoir

Reservoir pada instalasi pengolahan air minum ini berupa ground reservoir yang berfungsi sebagai tempat menampung air bersih setelah diproses di dalam instalasi, juga untuk mengekualisasi aliran dan tekanan bagi pelayanan kebutuhan air minum penduduk. Reservoir yang akan digunakan adalah groud reservoir dengan volume yang disesuaikan dengan pola pemakaian air yang ada.


VII ‐ 53


Kriteria Desain :

Ambang Bebas dan Dasar Bak

− Ambang bebas minimum 30 cm di atas muka air tertinggi − Dasar bak minimum 15 cm dari muka air terendah Inlet dan Outlet

− Posisi

dan

jumlah

pipa

inlet

ditentukan

berdasarkan

pertimbangan bentuk dan struktur tangki sehingga tidak ada daerah dengan aliran yang mati − Pipa outlet dilengkapi dengan saringan dan diletakkan minimum 10 cm di atas lantai atau pada muka air terendah − Pipa inlet dan outlet dilengkapi dengan gate valve − Pipa peluap dan penguras memiliki diameter yang mampu mengalirkan debit air maksimum secara gravitasi dan saluran outlet harus terjaga dari kontaminasi luar. Ventilasi dan Manhole

− Reservoir dilengkapi dengan ventilasi, manhole, dan alat ukur tinggi muka air − Tinggi ventilasi ± 50 cm dari atap bagian dalam − Ukuran manhole harus cukup untuk dimasuki petugas dan kedap air. Data Perencanaan : Debit pengolahan, Q =0,3 m3/s Jumlah reservoir, n = 2 buah Kemiringan dasar bak 1/1000 Reservoir dilengkapi dengan buffle untuk mencegah aliran mati. Diameter pipa penguras, dpk = 6 inchi = 0,1524 m Diameter pipa peluap, dpl = 6 inchi = 0,1524 m Air dari reservoir dialirkan ke jaringan distribusi dengan

menggunakan sistem pemompaan dilengkapi hidrofor sebagai sarana pendukung. Diameter pipa distribusi, dd = 10 inchi = 0,254 m


VII ‐ 54


Jumlah pompa yang digunakan untuk distribusi adalah 6 buah ( 5

operasi dan 1 cadangan) Hasil Perencanaan : Persentase volume reservoir, %V = 12,52 % Volume total reservoir, V = 3.245,2 m3 Volume masing-masing reservoir, Vr = 1.622,6 m3 Dimensi reservoir :

− Kedalaman reservoir, h = 4 m − Panjang reservoir, P = 20,5 m − Lebar reservoir, L = 20 m − Freeboard = 30 cm Sistem Pemompaan Jumlah pompa yang digunakan adalah 6 buah ( 5 operasi dan 1

cadangan) Debit masing-masing pompa, qp = 0,06 m3/s Diameter pipa distribusi, dpd = 10 inchi = 0,254 m Kecepatan aliran dalam pipa distribusi, vpd = 1,184 m/s Panjang pipa distribusi, L = 10 m Aksesoris pipa yang digunakan :

− Gate valve

ø = 10 inch, 1 buah

− Check valve


− Elbow 90°


Kehilangan tekan pada pipa sirkulasi, ΔH = 0,34 m Head statis, Hs = 5,6 m Head pompa yang dibutuhkan, Hp = 5,94 m Head pompa disediakan, H = 10 m Daya tiap pompa, P = 6.907,39 Watt( 11 kW, Grundfos ) VII.13. Bak Sirkulasi

Air yang telah digunakan untuk pencucian filter disirkulasikan kembali ke unit prasedimentasi. Sebelum disirkulasikan, air ditampung di dalam suatu bak yang memiliki kapasitas untuk satu kali pencucian. Dari unit


VII ‐ 55


filtrasi, air pencuci dialirkan ke bak dengan menggunakan pipa berdiameter 20 inchi dan dilanjutkan dengan saluran pembuangan. Proses sirkulasi dilakukan dengan menggunakan pompa dan pipa penghantar dengan diameter 8 inchi. Bak Penampung Direncanakan volume bak minimal harus mampu menampung air untuk

satu kali pencucian. Dengan demikian volume bak, V = 108,33 m3 ≈ 110 m3. Dimensi bak :

− Panjang, P = 8 m − Lebar, L = 5,5 m − Kedalaman bak, h = 2,5 m − Freeboard = 30 cm

Sistem sirkulasi Sirkulasi air buangan dilakukan dengan menggunakan pompa. Jumlah

pompa yang digunakan adalah 2 buah (1 operasi dan 1 cadangan). Debit sirkulasi, qc = 0,036 m3/s Diameter pipa sirkulasi, d = 8 inchi Panjang pipa sirkulasi, L = 60 m Aksesoris pipa yang digunakan :

− Gate valve

ø = 8 inch, 1 buah

− Check valve

ø = 8 inch, 1 buah

− Elbow 90°

ø = 8 inch, 4 buah

Kehilangan tekan pada pipa sirkulasi, ΔH = 0,77 m Head statis, Hs = 4,6 m Head pompa yang dibutuhkan, Hp = 5,37 m Head pompa disediakan, H = 10 m Daya tiap pompa, P = 4.157,23 Watt( 11 kW, Grundfos ) Kontrol Unit Prasedimentasi

Akibat adanya sistem sirkulasi maka unit prasedimentasi akan mengalami pertambahan debit aliran. Oleh karena itu untuk mengetahui kelayakan


VII ‐ 56


kebutuhan pengolahan dari dimensi unit prasedimentasi yang telah direncanakan maka perlu dilakukan kontrol aliran (kontrol operasional dan kontrol penggerusan). Kontrol Operasional

Debit pengolahan pada bak prasedimentasi karena sirkulasi, qpstot =

0,336 m3/s Debit pengolahan tiap bak, qps = 0,084 m3/s Beban permukaan, Q/As = 0,0002858 m3/m2/s Persentase penyisihan, y/yo = 56,40 % Volume bak, Vbak = 441 m3 Waktu detensi, td = 87,47 menit Kecepatan horizontal, vh = 0,008 m/s Bilangan Reynold, NRe = 8.808 Bilangan Froude, NFr = 6,22 x 10-6 Kontrol Penggerusan

Bilangan Reynold (harus<0,5), NRe = 0,03 Kecepatan penggerusan, vg = 0,072 m/s

Syarat : vg > vh, agar partikel yang telah mengendap tidak pecah kembali. Berdasarkan perhitungan ini maka kondisi bak yang direncanakan dapat memenuhi kriteria desain untuk unit prasedimentasi walaupun mengalami penambahan debit akibat sistem sirkulasi. Jadi, tidak diperlukan penambahan unit prasedimentasi. VII.14. Sludge Drying Bed

Sludge drying bed berfungsi untuk memisahkan air dari lumpur dengan cara pengeringan dan penguapan. Unit ini akan menampung lumpur dari unit prasedimentasi dan sedimentasi. Kriteria Desain : Periode pengeringan

= 10 – 15 hari

Tebal lapisan lumpur

< 6 ft


VII ‐ 57


Tebal lapisan tanah

= 225 – 300 mm

Koefisien keseragaman

< 4

Ukuran efektif tanah

= 0,3 – 0,75 mm

Tebal lapisan kerikil

= 225 – 300 mm

Kadar lumpur hasil pengeringan = 60% Kemiringan dasar bak

= 0,5 – 1%

Data Perencanaan : Periode pengeringan, td = 10 hari Tebal lumpur, hl = 1,8 m Jumlah bak, n = 4 Kemiringan dasar bak = 0,5% Pipa drain, d = 6” = 0,1524 m Bak akan dilengkapi dengan lapisan tanah dan kerikil untuk

menahan lumpur. Karakteristik tanah dan kerikil adalah sebagai berikut : Media

Ukuran efektif mm

H mm

0,4 0,6 5 20 40

150 75 75 75 75

Pasir halus Pasir kasar Kerikil halus Kerikil sedang Kerikil kasar Hasil Perencanaan :

Debit lumpur dari unit prasedimentasi, Qlps = 155,52 m3/hari Debit lumpur dari unit sedimentasi, Qls = 24,77 m3/hari Volume lumpur total, Vltot =1.802,95 m3 Jumlah bak, nbak = 4 buah Volume tiap bak, Vbak = 450,74 m3 Dimensi bak :

− Panjang bed, P = 20 m − Lebar bed, L = 12,5 m Kapasitas bak sebenarnya, Vbak = 450 m3


VII ‐ 58


Kedalaman media tanah dan kerikil = 45 cm Freeboard = 25 cm VII.15. Profil Hidrolis

Profil hidrolis adalah rangkaian elevasi air dari setiap unit pengolahan. Profil hidrolis dari setiap unit pengolahan adalah sebagai berikut : Saluran Intake

Elevasi air pada inlet = 2,5 m Elevasi air sebelum bar screen = 2,5 m Elevasi air sesudah bar screen = 2,487 m Elevasi air sebelum pintu air = 2,486 m Elevasi air sesudah pintu air = 2,364 m Elevasi air pada outlet = 2,364 m Bak Pengumpul

Elevasi air pada bak pengumpul = 2,364 m Bak Penenang

Elevasi air pada bak penenang = 10,576 m Prasedimentasi

Elevasi air pada saluran inlet = 10,575 m Elevasi air pada zone inlet = 10,575 m Elevasi air pada zone pengendapan = 10,398 m Elevasi air pada saluran pelimpah = 10,384 m Elevasi air pada saluran outlet = 10,084 m Koagulasi

Elevasi air pada awal saluran inlet = 10,084 m Elevasi air di atas terjunan = 10,070 m Elevasi air pada bak koagulasi = 8,120 m Flokulasi

Elevasi air pada bagian inlet = 8,120 m Elevasi air pada awal kompartemen 1 = 7,903 m


VII ‐ 59


Elevasi air pada akhir kompartemen 1 = 7,798 m Elevasi air pada awal kompartemen 2 = 7,798 m Elevasi air pada akhir kompartemen 2 = 7,696 m Elevasi air pada awal kompartemen 3 = 7,696 m Elevasi air pada akhir kompartemen 3 = 7,589 m Elevasi air pada awal saluran outlet = 7,589 m Elevasi air pada ujung saluran outlet = 7,588 m Sedimentasi

Elevasi air pada saluran inlet = 7,588 m Elevasi air pada zone inlet = 7,500 m Elevasi air pada zone pengendapan = 7,499 m Elevasi air pada saluran pelimpah = 7,299 m Elevasi air pada awal saluran outlet = 7,235 m Elevasi air pada akhir saluran outlet = 7,230 m Filtrasi

Elevasi air pada bak filtrasi = 7,1 m Reservoir

Elevasi air pada reservoir = 3,2 m


VII ‐ 60

BAB VII HASIL PERENCANAAN UNIT UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM

Recommend Documents