PENERAPAN METODE FILTER CORING DALAM EVALUASI KINERJA FILTER CEPAT PADA PDAM SIDOARJO APLICATION OF FILTER CORING METHODS FOR EVALUATION OF RAPID SAND FILTER PERFORMANCE AT PDAM SIDOARJO ADI PRADANA ANGGA NANDYTA dan BOWO DJOKO MARSONO Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya email:
[email protected] Abstrak Air Bersih merupakan kebutuhan yang sangat mutlak dibutuhkan oleh setiap manusia. Air yang memiliki kualitas standar untuk dapat digunakan sebagai sumber Air bersih, dibutuhkan instalasi pengolahan untuk melayani kebutuhan air bersih / air minum di seluruh kota khususnya kota Sidoarjo sebagai lingkup studi ini. kualitas air yang akan didistribusikan bergantung pada kinerja filter yang digunakan. Untuk itu, diperlukan evaluasi kinerja filter yang memberikan gambaran kondisi filter saat filter beroperasi maupun saat backwash. Hasil dari penelitian dengan metode filter coring ini menghasilkan kekeruhan filtrat rata – rata 0,52 – 0,69 NTU, dan telah sesuai dengan kriteria yaitu < 5 NTU. Kinerja filter dihitung dari rasio volume air backwash dengan air filtrasi sebesar 2,3% termasuk dalam kriteria 2-4% yang berarti normal. Hasil dari pengukuran ekspansi bakwash menunjukan bahwa media terekspansi dengan baik, ditunjukkan dari alat pengukur ekspansi dimana semua ukuran diameter media masuk ke dalam alat pengukur ekspansi saat backwash. Hasil kekeruhan core sampling dari 2 unit bak filter yang di jadikan penelitian adalah 35,5 43,72 NTU, masuk kedalam kriteria floc retention 30-60 NTU yang berarti media filter bersih. Solusi untuk meningkatkan kinerja filter dapat dilakukan dengan cara mengganti diameter media pada kedalaman 6-12in dari ukuran diameter 0,59<x<1,18mm. menjadi ukuran 0,42<x<0,59m Kata Kunci : Filter, Filter Coring, Backwash.
1
Abstract Clean water is a requirement that is absolutely needed by every human being. Water that has the quality standards to be used as a source of clean water, treatment plant needed to serve the needs of clean water / drinking water throughout the city, especially the town of Sidoarjo as the scope of this study. water quality which will be distributed depends on the performance of filters used. For that, the required filter performance evaluation that provides a filter condition when the filter operates as well as backwash. Results from research with coring filter method produces filtrate turbidity - average 0.52 to 0.69 NTU, and in compliance with the criteria of <5 NTU. Performance is calculated from the ratio of filter backwash water volume with water filtration of 2.3% is included in criteria 2-4%, which means normal. The result of the expansion measurements showed that the had expansion bakwash well, shown from the expansion of the measuring device in which all media diameter into the expansion during backwash gauges. Results turbidity 2 units of core sampling of the filter tanks made in the study is 35.5 to 43.72 NTU, into the floc retention criteria 30-60 NTU, which means clean filter media. Solutions to improve the performance of the filter can be done by changing the diameter of the media at a depth of 6-12in of a diameter of 0.59 <x <1.18 mm. to the size of 0.42 <x <0.59 mm.
Keyword : Filter, Media, Filter Coring
1. Pendahuluan Sistem backwash existing pada PDAM Sidoarjo / TTS (Taman Tirta Sidoarjo) dengan menggunakan udara yang dihembuskan melalui blower,kemudian air bercampur udara, dan yang terakhir dengan air. Filter berjumlah 4 unit dengan kapasitas flow 200 l/dt, dengan type single media (pasir silica) rate filtrasi 5-8 m/jam. Lama waktu backwash filter dapat mepengaruhi kinerja filter saat beroperasi. Backwash yang terlalu cepat berdampak pada tidak optimalnya removal partikel yang berada pada pori-pori media filter. Sedangkan backwash yang terlalu lama dapat mengakibatkan bertambah besarnya jumlah media filter yang terekspansi bersamaan dengan terekspansinya partikel-partikel yang menutup pori-pori media. Hal ini akan berdampak terhadap menurunnya ketebalan lapisan media filter.
2
Berdasarkan pertimbangan di atas, maka dalam tugas akhir ini dilakukan evaluasi terhadap kinerja filter dengan dengan penerapan metode filter coring. Karena dengan menggunakan metode filter coring ada beberapa kelebihan jika dibandingan dengn pengukuran yang dilakukan pada kondisi existing, dimana hanya dilakukan pengecekan pada influen dan effluent dengan menggunakan turbidity meter untuk mengukur kekeruhan. Kelebihan antara lain bisa diketahui kualitas kinerja filter secara mendetail, mulai, Pengamatan fisik filter, Core sampling untuk solid retention profile sebelum dan sesudah backwash, Profile kekeruhan saat backwash, Pengukuran ekspansi backwash, Core sampling untuk analisa ayakan, Profile kekeruhan effluen filter, Solid retention profile. Evaluasi terhadap kinerja filter dilakukan pada unit filter di TTS (Taman Tirta Sidoarjo) . Evaluasi filter dilakukan dengan menggunakan metode filter coring. Dari hasil pelaksanaan penelitian didapatkan gambaran mengenai performa filter saat beroperasi dan saat backwash berlangsung. Datadata yang diperoleh dapat digunakan sebagai bahan acuan untuk memperbaiki dan meningkatkan performa filter 2. Gambaran Umum Wilayah Perencanaan PT. TAMAN TIRTA SIDOARJO didirikan pada tahun 1997 oleh Mr..Bambang, Mr. Johanes, dan Mr. Hans Maramis yang merupakan pengusaha lokal. Pada tahun 1998 sebagian besar saham dijual ke investor luar negri dengan nama Compagnie Generale Des Eaux yang berganti nama menjadi Vivendi water dan kemudian berganti nama lagi Veolia Water, yaitu perusahaan multinasional dari perancis (berkantor pusat di Singapura) dimana dalam sejarahnya merupakan perusahaan spesialisasi di bidang pengolahan air. Struktur kepemilikan saham perusahaan berubah status dari PMDN ke PMA, dengan prosentase kepemilikan saham 60 % PMA dan 40 % Mr. Hans Maramis. Kemudian pada pertengahan tahun 2000 kepemilikan saham berubah menjadi 95 % Compagnie Generale Des Eaux ( berkantor pusat di Paris ) dan 5 % PMDN
( Risjadson
3
Land ) di bulan Maret tahun 2004, 95 % saham dijual dari Compagnie Generale Des Eaux ke perusahaan Singapura bernama Asian Utilities Pte Ltd. Setelah terjadi perubahan kepemilikan saham, kegiatan operasional PT. TTS di Sidoarjo masih tetap berada dibawah koordinasi PT Taman Tirta Sidoarjo di Jakarta, adapun monitoring berubah dari Veolia Water South East Asia yang berkantor pusat di Kuala Lumpur Malaysia ke Asian Utilities Ote Ltd yang berkantor pusat di Singapura. PT. TTS telah membuat perjanijian / kontrak kerjasama dengan PDAM “ Delta Tirta ” kabupaten Sidoarjo dalam system penyediaan air minum untuk melayani masyarakat kabupaten Sidoarjo, yaitu : 1. Bangun kelola Alih Milik (BKAM)/ Built Operate dan Transfer (BOT), pembangunan Instalasi Pengelola Air Minum Kapasitas 200 I/det di Tawangsari. Produk perdana dimulai tanggal 1 April 1999 dengan masa pengelolaan / pengoperasian selama 25 tahun. 2. Jual Beli Air untuk air minum yang diproduksi dan dijual oleh PT. TTS dari Instalasi Pengolahan tersebut dibeli oleh PDAM “ Delta Tirta ” Kabupaten Sidoarjo. Dalam perajalanannya pada bulan Oktober 200 ketentuan kontrak diadendum menyesuaikan situasi kondisi dalam hal jumlah produksi dan harga, serta masa pengelolaannya diperpanjang menjadi 30 Tahun. Total staf operasional di PT. TTS di Sidoarjo adalah 16 orang, adapun bidang pekerjaannya meliputi produksi, pemeliharaan, dan pengaanan Instalasi Pengolahan Air minum. 3. Tinjauan Pustaka Media filter secara luas digunakan dalam pengolahan air minum untuk menghilangkan partikulat dan kontaminasi mikroba sebelum air didesinfeksi. Untuk berfungsi secara baik, setiap filter harus di-backwash secara teratur untuk menghilangkan deposit dari endapan yang terdapat pada media filter. (Brouckaert,dkk 2006)
4
Selama filtrasi berlangsung, partikel yang terdapat dalam air influen bersentuhan dengan permukaan media filter dan terakumulasi dalam ruang yang terdapat diantara pori-pori media filter yang berakibat terhadap penurunan kecepatan air saat melalui media dan terjadinya peningkatan terhadap headloss filter. Ketika kualitas filter mulai memburuk dan atau maksimum headloss yang diijinkan telah tercapai, filter harus di-backwash agar filter dapat kembali beroperasi dengan baik. (Logsdon, 2006) Performa filter yang optimal menjadi komponen yang penting dalam pengolahan air permukaan. Untuk sistem yang konvensional dan sistem filtrasi langsung mambutuhkan kekeruhan effluen filter < 0,3 NTU. Perubahan peraturan yang terjadi menyebabkan filter diharuskan untuk menghasilkan effluen air dengan nilai kekeruhan yang kecil, sehingga membutuhkan operasi filter yang sempurna dengan teknik backwash yang optimum. (Murphy, 2008) Evaluasi filter yang dilakukan adalah untuk melihat parameter kinerja filter saat filter mengolah air dan saat backwash. Evaluasi filter yang dilakukan terdiri dari: a. Pengamatan terhadap adanya retakan, lubang pada media filter, penurunan media filter, dan timbunan media filter b. Pengukuran kedalaman media untuk menentukan besarnya media filter yang hilang c. Pengukuran lapisan kerikil untuk menentukan kesatuan sistem underfloor dan distribusi air backwash pada filter d. Inspeksi terhadap mudball dan intermixing pada media filter e. Filter coring untuk analisa ayakan media filter f. Analisa floc retention untuk penentuan efisiensi backwash g. Analisa kekeruhan backwash untuk menentukan efisiensi dari penggunaan air backwash h. Pengukuran terhadap ekspansi media filter. (AWWA, 2002)
5
Evaluasi pada filter dilakukan dengan melakukan pengukuran terhadap indikator-indikator baiknya kinerja filter, diantaranya: a. Turbidity air filtrasi Air effluen filter mempunyai nilai kekeruhan < 0,3 NTU. b. Ratio volume air backwash dengan volume air filtrasi Ratio volume air backwash dengan volume air filtrasi dengan range kriteria : 2 – 4 % - normal; > 5% - buruk c. Unit Filter Run Volume Unit Filter Run Volume dengan range kriteria 300-500 m3/m2, yang didapatkan dengan persamaan Unit Filter Run Volume =
rate filtrasi (m/hr) × waktu penggunaan filter (hr) (Breese, 2006)
FILTER CORING Hal yang dapat membuktikan terjadinya removal partikel oleh lapisan media filter saat prose filtrasi berlangsung dan apakah backwash yang berlangsung pada filter efektif untuk meremoval endapan flok yang terdapat pada lapisan media filter adalah dengan melakukan filter coring. Filter coring adalah teknik inspeksi yang memeriksa sejumlah flok partikel yang menyatu dan tertinggal pada setiap lapisan media filter. (Pizzi, 1997) Hal-hal yang dilakukan saat filter coring, yaitu: 1. Inspeksi fisik terhadap media filter 2. Core sampling untuk analisa solid retention profile yang dilakukan sebelum dan sesudah backwash berlangsung 3. Membuat backwash-turbidity profile 4. Melakukan pengukuran terhadap ekspansi media filter saat backwash 5. Melakukan core sampling untuk analisa ayakan media filter
6
6. Membuat profile turbiditas effluen filter 7. Membuat solid retention profile
1. Inspeksi Fisik Terhadap Media Filter Hal hal yang dilakukan dalam inspeksi fisik media filter meliputi: Permukaan media – Retakan yang terdapat pada permukaan media – Terbentuknya mudballs – Kedalaman lapisan filter, dan migrasi kerikil Backwash – Kehilangan media filter Pengukuran Kedalaman Media Filter Karena backwash filter dan operasi filter yang lain dapat berakibat pada hilangnya media filter, maka pengukuran kedalaman total media filter harus dilakukan secara teratur untuk mengetahui apakah kedalaman media filter masih memenuhi spesifikasi kriteria desain dari filter. Kehilangan media filter yang terjadi setiap tahun menjadi hal yang tidak biasa khususnya jika filter menggunakan dual media yang terdiri dari pasir dan antrasit. Kecepatan backwash yang dibutuhkan untuk membersihkan media filter mungkin dapat menghilangkan antrasit yang densitasnya lebih rendah dari pasir silika. Kehilangan yang sangat besar pada media filter merupakan indikasi buruknya operasi filter yang berlangsung atau terdapatnya masalah pada dasar filter yang akan berakibat pada penurunan effluen filter. (Pizzi, 1997) Core Sampling Perkiraan yang akurat mengenai keadaan lapisan filter didapatkan dengan melakukan core samples dari beberapa titik pada permukaan filter lalu melakukan analisa floc retention terhadap sampel tersebut. Analisa floc retention meliputi pencampuran endapan flok dari sampel media filter
7
kemudian diukur nilai turbiditinya dalam 500 ml air/100 gr media. Nilai range hasil pengukuran turbiditas dari hasil analisa floc retention, yaitu: − 30-60 NTU
= media filter bersih
− 60-120 NTU = media filter sedikit kotor −
> 120 NTU
= media filter kotor, system pencucian dan prosedur operasi perlu
dievaluasi − > 300 NTU
= kemungkinan adanya masalah mudball pada media filter (Brouckaert,dkk 2006)
Prosedur pelaksanaan core sampling dilakukan setelah air tidak terdapat pada filter.
core sampling
Perlakuan core sampling, yaitu: 1. Sampel media filter I diambil dari tiga lubang penggalian pada filter dengan kedalaman 0-2 inc. 2. Sampel media filter II diambil dari dua lubang penggalian dari sampel media filter I dengan kedalaman 2-6 inc. 3. Sampel media filter III diambil dari satu lubang penggalian dari sampel media filter II dengan kedalaman 6-12 inc. 4. Tiap sampel pada masing-masing kedalaman diletakkan pada wadah yang berbeda 5. Ulangi percobaan hingga penggalian sampai pada bagian kerikil pada filter seperti terlihat pada Gambar 3.4.
8
Filter Water
Filter Trough
Core
Anthracite
Sand Underdrain
Gambar metode core sampling
Ketika seluruh media filter untuk core sampling telah didapatkan, lakukan backwash seperti biasa. Sampel air backwash diambil untuk dilakukan analisa kekeruhan. (Pizzi, 1997) Analisa Solid Retention Masing-masing wadah yang berisi media filter hasil core sampling dibawa ke laboratorium untuk analisa turbiditas dan floc retention. Tujuannya adalah untuk mengukur retensi media filter sebagai ratio antara kekeruhan dengan berat media filter atau NTU per 100 gram dari filter hasil core sampling. Hasil ini akan memberikan gambaran profil tiap kedalaman dari media filter sebelum dan sesudah backwash yang dapat digunakan untuk menggambarkan proses backwash yang berlangsung. Hal-hal yang dilakukan untuk analisa solid retention dan floc retention untuk media hasil core sampling, yaitu: a. Sampel media filter hasil dari core sampling diambil dari wadah dan ditimbang beratnya b. Campurkan dengan 100 ml air, kocok selama 30 detik. c. Pisahkan air dengan media, lalu ulangi percobaan pada point b.
9
d. Ulangi percobaan pada point c. hingga volume air hasil pemisahan air dengan media sebesar 500 ml e. Ukur kekeruhan air tersebut dengan turbiditimeter f. Ulangi perlakuan point a-e untuk masing-masing media filter hasil core sampling kemudian bandingkan hasilnya dengan Tabel 2.1 berikut
Tabel 3.1 kriteria solid retention NTU/100 grams
Tindakan yang harus dilakukan
<30 NTU
Media bersih - examine wash rate and length - this bed will not ripen quickly
30 - 60 NTU Well cleaned and ripened bed - no action required
60 - 120 NTU Slightly dirty bed - reschedule retention analysis soon
>120 NTU
Media kotor - reevaluate filter wash system and procedures
>300 NTU
Masalah mudball – rehabilitasi media
Ekspansi media filter yang terlalu kecil maupun ekspansi media filter yang terlalu besat dapat menyebabkan masalah. Ekspansi media filter yang terlalu kecil akan meninggalkan flok-flok yang sangat banyak pada media filter. Hal ini akan memperpendek operasi filter dan beresiko terhadap lolosnya partikel ke air effluen filtrasi. Ekspansi media yang terlalu besar akan menyebabkan kehilangan media filter. Persamaan yang digunakan untuk menghitung ekspansi media filter adalah Ekspansi media Filter
10
ekspansi : Le = (1 − f ) × L × ∑
Pi 1 - fe
0 , 22
Dimana: f
νp Control ekspansi : fe = νs Headloss : hf = (Ss - 1) × (1 − f ) × Le = Porositas Media Filter
L = Tebal Media Filter Pi = Persen (%) Fraksi Media Filter
vs = Kecepatan Mengendap Media Filter Hf = Headloss Ss = Spesific gravity
4. ANALISA DAN PEMBAHASAN Pengukuran kinerja Filter
Dalam tugas akhir ini sebelum melakukan penelitian dengan metode filter coring, terlebih dahulu dilakukan pengukuran pada tiap unit filter untuk menentukan unit/bak filter mana yang akan di buat bahan penelitian, dimana akan dipilih 2 bak filter yang mewakili antara yang baik dengan yang terburuk (kurang baik) , dalam kinerja filter ini dilakukan pengukuran pada Turbidity, pengukuran volume pengolahan filter, pengukuran laju filter, dan pengukuran lama waktu operasi filter. Dalam pengukuran turbidity / kekeruhan effluent dilakukan dengan menggunakan turbidity meter pada laboratorium Taman Tirta Sidoarjo, sampling dilakuan pada tiap effluent unit filter dengan hasil tiap bak: Bak I
: 0,69 NTU
Bak II : 0,64 NTU
Bak III
: 0,62 NTU
Bak IV : 0,52 NTU
Hasil Kesimpulan yang dapat diambil dari pengukuran kinerja filter diatas dapat dilihat pada tabel 5.1 dibawah ini.
11
Tabel 5.1 Hasil pengukuran kinerja filter BAK Kekeruhan Volume Laju Filter Lama Waktu Pengolahan Operasi Filter Filter I 0,69 NTU 270 m3/jam 237,2384 42 jam m3/m2 II 0,64 NTU 270 m3/jam 254,1841 45 jam m3/m2 III 0,62 NTU 270 m3/jam 259,8326 46 jam 3 2 m /m 48 jam IV 0,52 NTU 270 m3/jam 271,1297 m3/m2 Sumber : hasil analisa, 2010 Dari data tersebut maka dipilih Bak I dan Bak IV sebagai obyek penelitian, Bak I (kurang baik), Bak IV (baik). Dari kedua Bak tersebut selanjutnya dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan metode filter coring. Profile Kekeruhan saat Backwash
Pengukuran profile kekeruhan saat backwash dilakukan dengan cara pengambilan sampling setiap 2 menit selama proses backwash berjalan. Pada unit filter di IPA Taman Tirta Sidoarjo (TTS) proses backwash berjalan selama 20 menit, maka pengambilan sampling dilakukan pada menit ke-2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 dan 20.
Hasil pengukuran profile kekeruhan dari pengambilan sampling setiap 2 menit selama proses backwash dapat dilihat pada tabel 5.3 dan 5.4 dibawah ini: 1. Bak I Tabel 5.3 Hasil kekeruhan air di filter bak I saat backwash Menit 2 4 6 8 10 Kekeruhan 489 471 484 366 274 (NTU) Menit 12 14 16 18 20 Kekeruhan 162 61 43,1 5,33 4,32 (NTU) Sumber : hasil analisa, 2010 Berdasarkan hasil analisa terhadap parameter kekeruhan air di filter saat backwash bak I setiap 2 menit dapat digambarkan grafiknya sesuai dengan Gambar 5.6:
12
Kekeruhan (NTU)
Waktu (Menit)
Gambar 5.6. Profil kekeruhan filter saat backwash Bak I Dari gambar 5.6 diatas dapat digambarkan bahwa kinerja filter Bak I dalam menurunkan kekeruhan saat proses backwash berjalan dengan baik, dimana dari profil diatas ditunjukan dengan grafik penurunan kekeruhan mulai awal proses backwash hingga backwash berhenti . 2. Bak IV Tabel 5.4 Hasil kekeruhan air di filter bak IV saat backwash Menit 2 4 6 8 10 Kekeruhan 412 372 369 308 275 (NTU) Menit 12 14 16 18 20 Kekeruhan 206 86,4 11,4 5,12 3,4 (NTU) Sumber : hasil analisa, 2010 Berdasarkan hasil analisa terhadap parameter kekeruhan air di filter saat backwash bak IV setiap 2
Kekeruhan (NTU)
menit dapat digambarkan grafiknya sesuai dengan Gambar 5.7:
Waktu (Menit)
Gambar 5.7. Profil kekeruhan filter saat backwash Bak IV
13
Dari gambar 5.7 diatas dapat digambarkan bahwa kinerja filter Bak IV dalam menurunkan kekeruhan saat proses backwash berjalan dengan baik, dimana dari profil diatas ditunjukan dengan grafik penurunan kekeruhan mulai awal proses backwash hingga backwash berhenti. Pengukuran Ekspansi Backwash
Pengukuran dilakukan menggunakan alat yang telah dipersiapkan terlebih dahulu dimana terdapat 10 variasi ketinggian untuk mengetahui sejauh mana media terekspansi pada beberapa variasi ketinggian dan menangkap partikel – partikel yang terekspansi sehingga dapat diketahui ukuran – ukuran media yang terekspansi melalui analisa ayakan. 1. Bak I Tabel 5.5 Hasil analisa ayakan filter bak I h Berat h Berat 4 cm 81,2 gr 24 cm 87,14 gr 8 cm 74,81 gr 28 cm 87,23 gr 12 cm 100,15 gr 32 cm 64,27 gr 16 cm 92,66 gr 36 cm 52,74 gr 20 cm 89,2 gr 40 cm 50,62 gr Sumber : hasil analisa, 2010 Berikut prosentase dari media berdasarkan berat setelah di ayak: Contoh perhitungan prosentase media dari ketinggian 4cm: Berat dari masing-masing hasil analisa ayakan sebagai berikut: •
>1,18 mm
: 21,68 gr
•
0,59<x<1,18 mm
: 52,94 gr
•
0,42<x<0,59 mm
: 5,19 gr
•
0,297<x<0,42 mm
: 1,38 gr
Prosentase >1,18 mm = 21,68 gr x100% = 26,69 % 81,2 gr
14
Prosentase 0,59<x<1,18 mm= 52,94 gr x100% = 65,19% 81,2 gr
Prosentase 0,42<x<0,59 mm= 5,19 gr x100% = 6,39 % 81,2 gr
Prosentase 0,297<x<0,42 mm= 1,38 gr x100% = 1,69% 81,2gr
Selanjutnya untuk perhitungan variasi ketinggian yang lain dilakukan dengan cara yang sama seperti contoh di atas, Prosentase selengkapnya dapat dilihat pada tabel 5.6 dibawah ini
h 4cm 8cm 12cm 16cm 20cm 24cm 28cm 32cm 36cm 40cm
Tabel 5.6 prosentase hasil analisa ayakan bak I >1,18 0,59<x<1,18 0,42<x<0,59 0,297<x<0,42 mm mm Mm mm 26,7 % 27,3 % 32,6 % 22,8 % 23,7 % 28 % 30,5 % 28,4 % 12,6 % 16 %
65,2 % 6,4 % 62,7 % 8,4 % 58,3 % 7,2 % 70,6 % 5,4 % 66,8 % 7,9 % 36,3 % 23,4 % 32,2 % 20,6 % 25,6 % 24 % 22,8 % 35,3 % 18,5 % 36,7 % Sumber : hasil analisa, 2010
1,7 % 1,6 % 1,9 % 1,2 % 1,6 % 12,3 % 16,7 % 22 % 29,3 % 28,8 %
< 0,297 mm -
Bak IV Tabel5.7 Hasil analisa ayakan filter bak IV h Berat h Berat 4 cm 78,12 gr 24 cm 72,41 gr 8 cm 55,16 gr 28 cm 58,12 gr 12 cm 96,51 gr 32 cm 47,97 gr 16 cm 87,64 gr 36 cm 32,67 gr 20 cm 74,7 gr 40 cm 27,94 gr Sumber : hasil analisa, 2010 15
Berikut prosentase dari media berdasarkan berat setelah di ayak:
Contoh perhitungan prosentase media dari ketinggian 4cm: Berat dari masing-masing hasil analisa ayakan sebagai berikut: •
>1,18 mm
: 22,11 gr
•
0,59<x<1,18 mm
: 50,39 gr
•
0,42<x<0,59 mm
: 4,34 gr
•
0,297<x<0,42 mm
: 1,28 gr
Prosentase >1,18 mm = 22,11 gr x100% = 28,30 % 78,12 gr
Prosentase 0,59<x<1,18 mm= 50,39 gr x100% = 64,50% 78,12 gr
Prosentase 0,42<x<0,59 mm= 4,34 gr x100% = 5,556 % 78,12 gr
Prosentase 0,297<x<0,42 mm= 1,28 gr x100% = 1,638% 78,12 gr
Selanjutnya untuk perhitungan variasi ketinggian yang lain dilakukan dengan cara yang sama seperti contoh di atas, Prosentase selengkapnya dapat dilihat pada tabel 5.7 dibawah ini
16
h 4cm 8cm 12cm 16cm 20cm 24cm 28cm 32cm 36cm 40cm
Tabel 5.8 prosentase hasil analisa ayakan bak IV >1,18 0,59<x<1,18 0,42<x<0,59 0,297<x<0,42 mm mm mm mm 28,3 % 30,8 % 25,08 % 27,6 % 26,1 % 31,3 % 30,2 % 22,4 % 21,9 % 20,7 %
64,5 % 5,56 % 60,3 % 7,5 % 66,72 % 6,6 % 62,23 % 8,47 % 60,8 % 11 % 36 % 22,4 % 31,2 % 26 % 24,3 % 25,1 % 23,7 % 24,2 % 20,4 % 26,8 % Sumber : hasil analisa, 2010
1,64 % 1,4 % 1,6 % 1,7 % 2,1 % 10,3 % 12,6 % 28,2 % 30,2 % 32,1 %
< 0,297 mm -
Core Sampling untuk Analisa Ayakan
Pengambilan sampling dilakukan dengan cara core sampling, kemudian hasil dari core sampling dilakukan analisa ayakan untuk mengetahui diameter partikel pada setiap kedalaman filter coring. Berdasarkan hasil pengukuran analisa ayakan media filter per tiap kedalaman dapat dilihat pada tabel 5.9, 5.10, 5.11, dan 5.12 dibawah ini: Tabel 5.10 prosentase Hasil analisa ayakan filter bak I dari core sampling >1,18 0,59<x< 0,42<x<0,59 0,297<x<0,42 < h mm 1,18 mm mm 0,297 mm mm 0-2in 16,5 % 18,7 % 32,6 % 32,2 % 2-6in 18,6 % 22,4 % 40,8 % 20 % 6-12in 28,2 % 32,1 % 23,3 % 16,4 % 12in – 46,2 % 34,5 % 12,6 % 6,7 % permukaan krikil Sumber : hasil analisa, 2010
Tabel 5.12 Prosentase hasil analisa ayakan filter bak IV I dari core sampling >1,18 0,59<x< 0,42<x<0,59 0,297<x<0,42 < mm mm h mm 1,18 0,297 mm mm 0-2in 12,7 % 16,32 % 30,4 % 40,58 % 2-6in 16,6 % 20,2 % 36,2 % 27 % 6-12in 30,21 34,4 18,3 % 17,09 % -
17
12in – permukaan krikil
% 50,1 %
29,1 %
11 %
9,8 %
-
Sumber : hasil analisa, 2010
Profil Kekeruhan Effluen Filter
Pengambilan sampling untuk pengukuran kekeruhan effluen filter di ambil pada effluent filter setiap 5 menit sekali selama 30 menit. Hal ini bertujuan untuk melihat apakah hasil dari backwash sudah memenuhi kriteria effluen filter. Dan membandingkan antara hasil dari bak I
dengan Bak IV. 1. Bak I Tabel 5.13 Hasil penelitian kekeruhan effluen bak I Menit 5’ 10’ 15’ 20’ 25’ 30’ Kekeruhan 2,87 0,78 0,65 0,59 0,52 0,47 (NTU) Sumber : hasil analisa, 2010
2. Bak IV Tabel 5.14 Hasil penelitian kekeruhan effluen bak IV 5’ 10’ 15’ 20’ 25’ 30’ Menit Kekeruhan 2,72 0,75 0,46 0,41 0,34 0,32 (NTU) Sumber : hasil analisa, 2010
Solid Retention Profile
Hasil dari core sampling sebelum dan sesudah backwash, pada solid retention profile dijadikan sebagai sample yang akan di ukur kekeruhannya . Bak I (sebelum backwash) Tabel 5.15 Hasil penelitian kekeruhan solid retentions profile sebelum backwash bak I Kedalaman 0-2in 2-6in 6-12in 12permukaan krikil Kekeruhan 168,5 NTU 160,2 187,7 125,7 NTU NTU NTU Sumber : hasil analisa, 2010
18
2. Bak I (setelah backwash) Tabel 5.16 Hasil penelitian kekeruhan solid retentions profile sesudah backwash bak I Kedalaman 0-2in 2-6in 6-12in 12permukaan krikil Kekeruhan 17,5 NTU 23,6 NTU 84,5 NTU 49,3 NTU Sumber : hasil analisa, 2010 1. Bak IV (sebelum backwash) Tabel 5.17 Hasil penelitian kekeruhan solid retentions profile sebelum backwash bak IV Kedalaman 0-2in 2-6in 6-12in 12permukaan krikil Kekeruhan 156,7 NTU 134 NTU 128 NTU 114NTU Sumber : hasil analisa, 2010 2. Bak IV (setelah backwash)
Tabel 5.18 Hasil penelitian kekeruhan solid retentions profile sesudah backwash bak IV Kedalaman
0-2in
2-6in
Kekeruhan
6-12in
12permukaan krikil 34,7 NTU
16,3 NTU 22,8 NTU 68,2 NTU Sumber : hasil analisa, 2010 . Nilai range hasil pengukuran turbiditas dari hasil analisa floc retention, yaitu: − 30-60 NTU
= media filter bersih
− 60-120 NTU = media filter sedikit kotor −
> 120 NTU
= media filter kotor, system pencucian dan prosedur operasi perlu
dievaluasi − > 300 NTU
= kemungkinan adanya masalah mudball pada media filter (Brouckaert,dkk 2006)
Hasil dari nilai range hasil pengukuran turbiditas dari floc retention masing – masing bak adalah sebagai berikut: Untuk bak I
= 43,72 NTU (media filter bersih)
Untuk bak IV = 35,5 NTU (media filter bersih)
19
Perbandingan metode filter coring terhadap metode konvensional dalam mengevaluasi pengoperasian kinerja filter
Secara konvensional yang digunakan untuk mengevaluasi pengoperasian kinerja filter diantaranya adalah: mengukur nilai kekeruhan sesuai peraturan Menteri nomor 492/Menkes/Per/IV/2010
standar air minum dimana kekeruhan < 5 NTU , dari pengukuran secara konvensional memiliki nilai kekeruhan dangan range 0,52 – 0,69 NTU yang berarti kriteria untuk kekeruhan terpenuhi. mengukur
nilai
derajat
keasaman
(pH)
sesuai
peraturan
Menteri
nomor
492/Menkes/Per/IV/2010 standar air minum dengan batas pH 6,5-8,5, dari pengukuran
diperoleh nilai pH dengan range 7,7-7,8 yang berarti kriteria untuk nilai pH terpenuhi.
Sedangakan dalam metode filter coring lebih menitik beratkan evaluasi terhadap media, dimana pada metode konvensional tidak pernah dilakukan sebelumnya. Pada metode yang baru ini memberikan hasil evaluasi sebagai berikut: kualitas kinerja filter dihitung dari rasio volume air backwash dengan air filtrasi sebesar2,3% termasuk dalam kriteria 2-4% yang berarti dalam kategori normal. (Bresee,2006) Hasil unit filter run volume 237,24 – 271,13 m3/m2, telah sesuai kriteria 120-360 m3/m2 (Bresee,2006) Hasil dari pengukuran ekspansi bakwash menunjukan bahwa media terekspansi dengan baik, ditunjukkan pada alat pengukur ekspansi dimana semua ukuran diameter media masuk dalam alat pengukur ekspansi saat proses backwash. Hasil kekeruhan core sampling dari 2 unit bak filter yang dijadikan penelitian adalah Sebesar 35,5 43,72 NTU,masuk kedalam kriteria floc retention 30-60 NTU yang berarti media filter bersih.
(Brouckaert,dkk 2006) 20
6. KESIMPULAN Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain: 1. Kinerja filter dari hasil penelitian sebagai berikut:
kualitas kekeruhan filtrat rata – rata 0,52 – 0,69 NTU. Telah sesuai dengan kriteria yaitu < 5 NTU kualitas kinerja filter dihitung dari rasio volume air backwash dengan air filtrasi sebesar2,3% termasuk dalam kriteria 2-4% yang berarti dalam kategori normal. Hasil unit filter run volume 237,24 – 271,13 m3/m2, telah sesuai kriteria 120-360 m3/m2 Hasil pengukuran ekspansi bakwash menunjukan bahwa media terekspansi dengan baik, ditunjukkan pada alat pengukur ekspansi dimana semua ukuran diameter media masuk dalam alat pengukur ekspansi saat proses backwash.
2. Hasil kekeruhan core sampling dari 2 bak filter yang dijadikan penelitian adalah sebesar 35,5 - 43,72 NTU , masuk kedalam kriteria floc retention 30-60 NTU yang berarti media filter bersih.
3. Solusi untuk meningkatkan kinerja filter dapat dilakukan dengan cara mengganti diameter media pada kedalaman 6-12in dari ukuran diameter 0,59<x<1,18mm. menjadi ukuran 0,42<x<0,59mm.
7. DAFTAR PUSTAKA A National Drinking Water Clearinghouse. 1996. Tech Brief. Environmental Protection Agency
21
AWWA, in Ceronio1, AD, ND Basson, M Kruger, C Taljaard, CM Bauman, and J Haarhoff. 2002. The InDepth Evaluation of Three Filtration Facilities. WISA
Bauman , CM, CJ vd Walt, M Kruger, J Pietersen, J Malan, and J Haarhoff. 2002. Filter Integrity Asessment at Midvaal Water Company. Durban
Breese, Simon. 2006. Optimizing Conventional Water Treatment Plants. Alberta Water and Wastewater Operators Association (AWWAO). Alberta
Brouckaert, BM, A Amirtharajah, CJ Brouckaert, and JE Amburgey. 2006. PredictingThe Efficiency of Deposit Removal During Filter Backwash. Water SA Vol.32 No.5
Brouckaert, B.M, A. Amirtharajah, R. Rajagopaul, P. Thompson. 2006. Filter Backwash Options For Rural Treatment Plants. Durban: South African Water Research Commission and National Research Foundation
California Stormwater BMP Handbook. 2003. Media Filter. California Stormwater Quality Association. California
Ceronio1, AD, ND Basson, M Kruger, C Taljaard, CM Bauman, and J Haarhoff. 2002. The In-Depth Evaluation of Three Filtration Facilities. WISA Proceeding.
Converse, Matthew M. and James C. Converse. 1996. Sand Filter Evaluation In A Northern Climate.
EPA Guidance Manual. 1999. Individual Filter Self Assessment. Environmental Protection Agency
22
Fair, Geyer, Yc Okun DA. 1971. Water and Wastewater Engineering, Vol. II. John Wiley and Sons. New York Logsdon, Garry S. 2006. Water Filtration Practices Published by the American Water Works Asociations, Denver, CO
Murphy,
Mike.
2008.
Optimizing
Filter
Backwashing
Bergren
Associates,
Inc
www.entechdesign.com/pdf/Optimizing%20Filter%20Backwashing.pdf
Pizzi, Nick, Environmental Engineering & Technology Inc. and Tim Wolfe, Montgomery Watson. 1997. Bed Depth, Bed Expansion, Filter Coring, Achieving Balance. Ohio : AWWA.
Shadwick, John. 2004. Optimizing Filter Performance. Tennessee Association of Utility Districts. Tennesee
Steed , Anita, Jerry Shands, Bob Carroll. 1992. Filters and Filtration. National Rural Water Association. United States of America
Steffy , Curt AND Bill La Dieu. 2007. Air Assisted Backwash Breath New Life Into Dying Filter Beds, Opflow, December 2007. AWWA
23
