UJI PENERAPAN DAN EFEKTIVITAS INSTALASI PENGOLAHAN AIR BERSIH BERBASIS KOMPAK MODULAR STUDY OF IMPLEMENTATION AND EFFECTIVENESS OF WATER TREATMENT UNITS - COMPACT MODULAR Dynta Trishana Munardy1 dan Suprihanto Notodarmodjo2 Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, Jl Ganesha 10 Bandung 40132 1
[email protected] dan
[email protected] Abstrak: Penelitian ini berfokus dalam menguji dan mengevaluasi penerapan dan efektivitas penggunaan instalasi pengolah air yang berbasis kompak modular dalam skala lapangan. Reaktor yang digunakan berupa pipa PVC dengan unit pengolahan berupa 1 pipa koagulator, 4 pipa sedimentasi bergabung dengan pipa flokulator yang kemudian disebut unit clarifier, dan 4 pipa filtrasi saringan cepat dengan media filter berupa pasir aktif dan kerikil. Air baku yang dialirkan merupakan air kanal laboratorium uji hidraulika prodi teknik sipil, Institut Teknologi Bandung dengan ragam variasi debit operasi sebesar 10 l/menit, 15 l/menit dan 20 l/menit untuk dapat menganalisis kinerja optimum dari reaktor. Review desain juga dilakukan untuk menghasilkan kriteria desain yang baik untuk reaktor ini. Nilai yang dianalisa dalam uji penerapan dan efetivitas reaktor adalah nilai G dan Gtd, pengaruh waktu detensi dan efisiensi penyisihan parameter TSS, kekeruhan, Besi, Mangan dan Zat Organik. Berdasarkan perhitungan dan efisiensi penyisihan, reaktor ini mampu mengolah air secara baik dengan nilai kriteria desain yang berbeda dengan standar kriteria desain pada umumnya. Kata kunci: Gtd , Instalasi Pengolah Air Berbasis Kompak Modular, Kriteria Desain, Nilai G, Waktu Detensi. Abstract: This study focused on testing and evaluating the implementation and effectiveness of the uses of compact modular water treatment units in a field scale. The reactor used a PVC pipe of processing unit with a 1 pipe coagulator, 4 pipe sedimentation join floculator pipe which then called the clarifier unit, and 4 pipes rapid filtration with filter media such as sand and gravel. Raw water is water which flowed in canals of hydraulics laboratory department civil engineering, Bandung Institute of Technology with a wide variety of discharge operation at 10 l / min, 15 l / min and 20 l / min to be able to analyze the optimum performance of the reactor. Design review was also conducted to produce good design standard for this reactor. Values were analyzed in the test of application and effectiveness of this reactor are G values and Gtd values, the influence of detention time and TSS, turbidity, Iron, Manganese and Organic Matter removal efficiency. Based on the calculation and removal efficiency, these reactors are better able to treat water with different design standard values with design standard in general. Keyword: Design Standard, Detention time, Gtd, G value, Installation of Water Treatment Units Compact Modular.
PENDAHULUAN Air bersih merupakan kebutuhan dasar manusia. Dengan demikian, penyediaan air bersih yang merupakan kebutuhan dasar jelas merupakan faktor penting bagi peningkatan taraf hidup dan daya saing masyarakat miskin perdesaan, yang berarti juga merupakan faktor penting dalam pengentasan kemiskinan atau memutus mata rantai kemiskinan. Sampai saat ini upaya penyediaan air minum oleh pemerintah masih terfokus pada sistem dengan kapasitas sambungan yang besar atau menengah, seperti Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM). Sementara itu kurang lebih 80% dari penduduk yang belum mendapat sambungan dari PDAM harus sabar menanti. Sistem PDAM tersebut memerlukan biaya investasi yang cukup besar. Melihat kemampuan pemerintah dan percepatan pembangunan sumber
1
daya manusia yang harus dilaksanakan untuk bersaing dalam globalisasi maka diperlukan upaya terobosan atau inisiatif untuk memenuhi kebutuhan tersebut, seperti inovasi alat pengolah air bersih dengan skala kecil berbasis kompak modular. Alat pengolah air skala komunitas kecil yang direncanakan diharapkan dapat dioperasikan oleh pengguna sendiri dengan biaya yang relatif murah. Instalasi skala kecil/individual yang ada dipasaran saat ini baru sampai mengandalkan proses penyaringan (filter) sehingga tidak mampu membersihkan air yang mengandung koloid dan membunuh mikroorganisme pathogen (bakteri dan virus yang berbahaya). Untuk itu diperlukan suatu alat pengolah yang mampu mengolah kedua parameter tersebut. Selain itu dari faktor penyediaan air bersih, Instalasi skala kecil berbasis kompak modular dapat menjadi alternatif solusi penyediaan air bersih pada daerah yang terkena bencana, misalnya bencana banjir. Salah satu kasus yaitu bencana banjir yang melanda Jakarta di awal tahun 2013 menimbulkan masalah krisis air bersih dalam waktu lebih dari sepekan dan mengakibatkan lumpuhnya perekonomian di Jakarta dan bahkan di Indonesia.
METODOLOGI Instrumen Dalam penyelesaian penelitian uji penerapan dan efektivitas instalasi pengolah air berbasis kompak modular ini, penulis menggunakan metodologi penelitian yang berupa tahapan tahapan. Dari Gambar 1.1 dapat dilihat diagram tahapan metodologi penelitian yang dilakukan. Perhitungan awal berupa perhitungan dari masing-masing unit pada instalasi pengolahan air berbasis kompak modular. Perhitungan awal ini dimaksudkan untuk membandingkan hasil perhitungan desain dengan kriteria desain umum untuk masing-masing unit, sehingga setelah diperoleh hasil eksperimen berupa karakteristik air olahan, dapat diketahui standar desain yang baik untuk instalasi pengolahan air berbasis kompak modular ini. Data primer merupakan data-data yang meliputi pengukuran langsung di lapangan uji dan uji laboratorium. Pada penelitian penerapan dan efektivitas instalasi pengolah air berbasis kompak modular ini pengumpulan data primer dilakukan untuk menguji karakteristik dari inlet instalasi (air baku) dan outlet instalasi (air hasil olahan).
Gambar 1.1 Diagram Alir Metodologi
2
Persiapan dan uji pendahuluan Instalasi Pengolahan Air berbasis kompak modular di lakukan di Laboratorium Kualitas Air Teknik Lingkungan Institut Teknologi Bandung dengan menggunakan air baku artifisial, sebelum dibawa ke lapangan dan diuji berdasarkan kondisi lapangan. Pengoperasian alat dilakukan dengan variasi debit yaitu debit 10 liter/menit, 15 liter/menit dan 20 liter/menit. Instalasi Pengolahan Air berbasis kompak modular ini terdiri dari 1 tabung unit koagulasi berdiameter 21 cm dengan tinggi 300 cm, 4 tabung unit flokulator berdiameter 20 cm dan tinggi 135 cm yang masing-masing berada didalam 4 tabung sedimentasi berdiameter 30 cm dan tinggi masing-masing tabung 300 cm, selanjutnya kesatuan tabung flokulasi dan sedimentasi disebut tabung clarifier. serta 4 tabung filtrasi berdiameter 21 cm dengan tinggi masing-masing tabung 150 cm yang berisi pasir aktif dengan tinggi 60 cm. Gambar 1.2 merupakan gambar skema Instalasi Pengolahan Air Berbasis Kompak Modular.
Gambar 1.2 Skema Unit Pengolahan Pada 4 unit sedimentasi diberi 2 variasi berbeda dengan 2 unit menggunakan bioball dan 2 unit lainnya tanpa menggunakan bioball. Pada unit flokulator digunakan media bioball sebagai media pengaduk agar pencemar yang terdapat pada air yang diolah dapat membentuk flok-flok. Operasi instalasi dilakukan dengan waktu pengambilan sampel setelah keadaan air yang terolah sudah dalam tahap steady (minimal satu setengah kali waktu detensi). Pengambilan titik sampel terdapat pada outlet clarifier dan outlet filtrasi sehingga dapat menghitung efisiensi penyisihan parameter pencemar ditiap unit pengolahan Kondisi Lapangan Uji pendahuluan pada penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kualitas Air Prodi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung. Uji pendahuluan instalasi menggunakan air artifisial sebagai air bakunya. Uji pendahuluan ini diharapkan menghasilkan kelayakan instalasi untuk siap di uji coba skala lapangan. Setelah itu dilakukan Uji lapangan dengan menggunakan air kanal Laboratorium Rekayasa Sumber Daya Air milik Prodi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung. Kanal ini berlokasi didalam kampus Institut Teknologi Bandung, dengan profil kanal membentuk trapesium yang memiliki lebar 1,5 meter dan menampung air yang berasal dari air sumur dalam dan air hujan. Instalasi Pengolahan Air berbasis kompak modular ini
3
dipasang di dekat kanal untuk langsung mengolah air yang diambil dengan pompa dari kanal ke instalasi tersebut. HASIL DAN PEMBAHASAN Evaluasi Desain Koagulator Pada percobaan yang dilakukan oleh Andriani Astuti pada tahun 2003, unit koagulator didesain menggunakan media kerikil sebagai media pengaduk, dengan spesifikasi nilai G sebesar 15 dtk-1 dan nilai Gtd sebesar 6000 sehingga menghasilkan desain unit koagulator dengan diameter 20 cm dan panjang 300 cm. Pada penelitian ini dilakukan perubahan media pengaduk menjadi 3 buah ulir sebagai static mixer (Gambar 1.3) yang diletakkan di bagian atas, tengah dan bawah unit koagulator. Perubahan ini juga didasari dari perubahan mekanisme inlet dari secara gravitasi menjadi menggunakan pompa.
Gambar 1.3 Unit Koagulator Akibat perubahan mekanisme ini, maka terjadi pula perubahan terhadap nilai G dan Gtd dari unit koagulator. Perhitungan nilai G baru dilakukan dengan menggunakan rumus untuk spesifikasi koagulasi dalam pipa. Dengan debit sebesar 10 liter/menit dan waktu detensi sebesar 10 menit dengan kehilangan tekan aktual sebesar 30 cm didapati nilai G baru sebesar 73,34 detik-1 dengan nilai Gtd sebesar 45705. Evaluasi Desain Flokulator Unit flokulator dari instalasi pengolahan air kompak modular ini menggunakan prinsip flokulator dengan media berbutir. Pada percobaan Andriani Astuti tahun 2003, unit flokulator menggunakan media kerikil sebagai media pengaduk dengan nilai G sebesar 6 detik-1 dan nilai Gtd sebesar 2000 sedangkan kali ini media pengaduk yang digunakan adalah media bola berongga (bioball) dengan spesifikasi d = 3 cm, ε = 0,6, ψ = 0,7. Perhitungan nilai G baru dilakukan dengan menggunakan rumus untuk spesifikasi flokulator media berbutir aliran tertutup. Dengan debit 2,5 liter/menit dan kehilangan tekan sebesar 0,04 cm, dengan menggunakan persamaan Bear (Persamaan 1) maka dapat dihitung.
4
= dengan
=
+
,
(1)
/360
Pada perhitungan ini dihasilkan nilai G baru sebesar 5,44 detik-1 dengan waktu detensi sekitar 16 menit maka nilai Gtd sebesar 6155. Pada unit koagulasi dan flokulasi, Bilangan Reynolds yang merupakan bilangan yang menunjukkan sifat aliran, diharapkan terjadi aliran turbulensi untuk meningkatkan jumlah tumbukan agar flok terbentuk secara optimal. Tabel 1.1 merupakan hasil perhitungan bilangan Reynolds untuk unit koagulasi dan flokulasi. Tabel 1.1 Perhitungan Bilangan Reynolds Pada Unit Koagulasi-Flokulasi Debit Kecepatan Aliran Unit Nre (m3/dtk) (m/dtk) Koagulator 0,00481 284,95494 0,000166667 Flokulator 0,00133 31,41628 Koagulator 0,00722 427,43241 0,00025 Flokulator 0,00199 47,12442 Koagulator 0,00963 569,90988 0,000333333 Flokulator 0,00265 62,83256 (Hasil Perhitungan) Pada hasil yang didapat, bilangan reynolds menunjukan nilai dibawah 2000 atau dengan kata lain, aliran yang terjadi merupakan aliran laminer. Tetapi berdasarkan hasil pemantauan, flok yang dihasilkan dapat terbentuk secara baik walaupun dengan keadaan aliran yang laminer. Hal tersebut mungkin terjadi akibat media berbutir pada unit flokulasi. Media berbutir sebagai media pengaduk memungkinkan terjadinya perbedaan kecepatan aliran dan arah aliran sehingga flok dapat terbentuk tanpa perlu aliran yang turbulen Evaluasi Desain Sedimentasi Pada penempatannya, tangki sedimentasi digabungkan dengan flokulator dalam suatu clarifier. Penggabungan ini dimaksudkan untuk mempermudah aliran air dari flokulator ke tangki pengendap sehingga tidak terjadi perubahan aliran yang drastis yang dapat menyebabkan flok menjadi pecah. Sedimentasi dipilih sistem up-flow dimana aliran air bergerak keatas berlawanan dengan arah pengendapan flok. Kondisi tersebut diharapkan terbentuk sludge blanket yang dapat meningkatkan efisiensi pengendapan. Pada unit sedimentasi ini digunakan variasi menggunakan bioball dan tanpa menggunakan bioball. Media bioball digunakan untuk mempercepat laju pengendapan serta menciptakan sludge blanket yang lebih optimal. Variasi penggunaan media bioball ini yang nantinya dijadikan salah satu perbandingan kinerja optimal untuk keseluruhan reaktor. Waktu detensi pada unit sedimentasi (dengan unit flokulator didalamnya) adalah 84 menit (apabila 4 unit clarifier dapat bekerja dan debit inlet sebesar 10 liter/menit). Bilangan Reynolds (Nre) dan Froude (Nfr) pada unit sedimentasi menunjukan sifat aliran air dan pengaruhnya terhadap kemampuan pengendapan suspensi atau flok. Tabel 1.2 merupakan tabel hasil perhitungan bilangan Reynolds dan Froude pada tangki Sedimentasi. Perhitungan Nre dan Nfr dibagi dalam 2 zona pada tabung sedimentasi yaitu zona sedimentasi atas dan zona sedimentasi bawah (adanya tabung flokulator).
5
Tabel 1.2 Perhitungan Bilangan Reynold dan Bilangan Froude Unit Sedimentasi Debit Kecepatan (m3/dtk) Bagian Aliran Nre Nfr Atas 0,000589762 49,86711 4,732 x 10-7 0,000166667 Bawah 0,001061571 29,92027 4,599 x 10-6 Atas 0,000884643 74,80067 1,064 x 10-6 0,00025 Bawah 0,001592357 44,8804 1,035 x 10-5 Atas 0,001179523 99,73423 1,893 x 10-6 0,000333333 Bawah 0,002123142 59,84054 1,840 x 10-5 (Hasil Perhitungan) Umumnya unit sedimentasi diharapkan mempunyai aliran laminer (Nre < 2000). Pada hasil perhitungan nilai Nre pada setiap zona menunjukan nilai laminer sehingga flok dapat optimal terendap kebawah dasar tangki. Sedangkan pada umumnya untuk kriteria Nfr unit sedimentasi diharapkan memiliki nilai > 10-5 untuk mendapatkan keadaan homogen dalam unit. Dari perhitungan nilai Nfr, hanya terdapat 2 nilai diatas 10-5 yaitu pada debit 15 liter/menit dan 20 liter/menit. Maka dapat disimpulkan bahwa secara umum proses pada tangki sedimentasi belum homogen dan terjadi variasi kecepatan yang tinggi di dalam tangki. Namun pada hasil pemantauan, flok dapat terendap dengan baik sehingga terjadi efisiensi penyisihan cukup tinggi pada unit sedimentasi ini. Perhitungan Desain Filtrasi dan Perhitungan hidrolis Unit filtrasi menggunakan media pasir aktif sebagai media filtrasi dengan tinggi 60 cm dan gravel dibagian bawah filter sebagai media penyangga dengan tinggi 20 cm. Tinggi keseluruhan unit ialah 150 cm dengan diameter sebesar 21 cm. Sehingga kecepatan filtrasi untuk unit filtrasi ini ialah sekitar 0,073 m/menit. Berdasarkan persamaan Carman-Kozeny, diperoleh nilai kehilangan tekan pada media pasir sebesar 0.037 m dan nilai kehilangan tekan pada media kerikil sebesar 4,32. 10-5 m. Unit filtrasi juga mempunyai mekanisme backwash untuk menghindari terjadinya clogging pada unit filtrasi. Waktu detensi dapat dihitung dari perthitungan volume setiap unit pada reaktor dengan debit yang diuji. Tabel 1.3 menunjukan nilai waktu detensi reaktor sesuai dengan variasi debit yang akan dilakukan. Tabel 1.3 Waktu Detensi sesuai Debit Debit (liter/menit)
Sampai Outlet Clarifier (Jam)
Sampai Outlet Filtrasi (Jam)
10 15 20
1,5465285 1,031019 0,77326425
1,8927135 1,261809 0,94635675
(Hasil Perhitungan) Perhitungan nilai G dan Gtd menentukan apakah unit-unit tersebut terbentuk flok dan terjadi tumbukan antar flok yang akan memperbesar ukuran flok. Dengan nilai headloss yang diukur dari perbedaan hidrolis di lapangan, Tabel 1.4 memperlihatkan nilai G dan Gtd di setiap unit dengan debit 10 liter/menit. Nilai dari perhitungan dan pengukuran tersebut jauh dibawah nilai yang dianjurkan oleh Reynold. Menurut Reynold, nilai G untuk flokulasi adalah 20/detik sampai dengan 50/detik. Untuk harga kehilangan tekan yang semakin besar maka harga Gtd juga semakin besar. Hal tersebut didasari karena kecepatan alirannya juga
6
semakin besar dan semakin banyak terjadi tumbukan antar partikel, sehingga pembentukan flok terjadi semakin baik.
Tabel 1.4 Perhitungan G dan Gtd Debit (m3/dtk)
Unit
Koagulasi Flokulasi 1 Flokulasi 2 Flokulasi 3 0,000167 Flokulasi 4 Sedimentasi 1 Sedimentasi 2 Sedimentasi 3 Sedimentasi 4 Koagulasi Flokulasi 1 Flokulasi 2 Flokulasi 3 0,00025 Flokulasi 4 Sedimentasi 1 Sedimentasi 2 Sedimentasi 3 Sedimentasi 4 Koagulasi Flokulasi 1 Flokulasi 2 Flokulasi 3 0,000333 Flokulasi 4 Sedimentasi 1 Sedimentasi 2 Sedimentasi 3 Sedimentasi 4
g (m/dtk2)
hl (m)
Q (m3/dtk)
9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8 9,8
0,19892 0,0035 0,00392 0,00292 0,00333 0,02883 0,02867 0,02958 0,02975 0,26033 0,00908 0,00925 0,00892 0,00908 0,02617 0,02733 0,02983 0,02767 0,30067 0,01067 0,01117 0,01017 0,01092 0,02664 0,02773 0,03027 0,028
1,667 x 10-4 3,583 x 10-5 3,583 x 10-5 3,583 x 10-5 3,583 x 10-5 4,167 x 10-5 4,167 x 10-5 4,167 x 10-5 4,167 x 10-5 2,5 x 10-4 5,375 x 10-5 5,375 x 10-5 5,375 x 10-5 5,375 x 10-5 6,25 x 10-5 6,25 x 10-5 6,25 x 10-5 6,25 x 10-5 3,33 x 10-4 7,167 x 10-5 7,167 x 10-5 7,167 x 10-5 7,167 x 10-5 8,33 x 10-5 8,33 x 10-5 8,33 x 10-5 8,33 x 10-5
v (m2/dtk)
V (m3)
td (detik)
G (dtk-1)
Gtd
8,77 x 10-7
0,10386 0,0471 0,0471 0,0471 0,0471 0,16485 0,16485 0,16485 0,16485 0,10386 0,0471 0,0471 0,0471 0,0471 0,16485 0,16485 0,16485 0,16485 0,10386 0,0471 0,0471 0,0471 0,0471 0,16485 0,16485 0,16485 0,16485
623,133 1130,4 1130,4 1130,4 1130,4 3956,4 3956,4 3956,4 3956,4 415,422 753,6 753,6 753,6 753,6 2637,6 2637,6 2637,6 2637,6 311,5665 565,2 565,2 565,2 565,2 1978,2 1978,2 1978,2 1978,2
59,72582 5,45482 5,770384 4,979546 5,323359 9,024239 8,998119 9,140852 9,166565 83,68172 10,76254 10,86083 10,66334 10,76254 10,5289 10,76106 11,24242 10,82648 103,8444 13,46715 13,77917 13,14773 13,62406 12,26636 12,51502 13,07687 12,57642
37217,13 7169,917 7584,7 6545,209 6997,122 35703,5 35600,16 36164,87 36266,6 34763,23 9430,986 9517,115 9344,062 9430,986 27771,02 28383,37 29653 28555,92 32354,42 8850,737 9055,801 8640,809 8953,856 24265,31 24757,22 25868,67 24878,68
(Hasil Pengukuran) Walaupun nilai Gtd tidak memenuhi syarat, tapi flokulator dapat menghasilkan flok dengan baik sehingga harga Gtd flokulator dengan media butir ini ternyata tidak harus memenuhi syarat dari literatur untuk mencapai kondisi optimum pembentukan flok Uji Performa Instalasi Keseluruhan waktu detensi instalasi pengolahan air kompak modular ini kurang lebih adalah 2 jam. Pengambilan sampel dilakukan saat keadaan air yang diolah sudah steady atau sekiranya 1 jam setelah instalasi mulai beroperasi. Pada uji pendahuluan performa instalasi digunakan air baku artifisial berupa air keran yang diberi larutan lempung dan larutan kaolin dengan perbandingan 500 ml air keran + 1,2 ml larutan lempung 5 ml/gr + 0,5 ml larutan kaolin 5ml/gr. Penambahan lempung dan kaolin dimaksudkan agar menambah parameter kekeruhan hingga mencapai 130 NTU. Uji pendahuluan ini mengoperasikan tabung koagulator dan 4 tabung clarifier (dari 4 tabung clarifier) serta 4 tabung filtrasi dengan debit inlet sebesar 10 liter/menit. Variasi pada 4 tabung clarifier ialah 2 tabung tanpa bioball pada unit sedimentasi dan 2 tabung dengan bioball pada unit sedimentasi. Pada Gambar 2.1 dan Gambar 2.2 dapat dilihat data penyisihan beberapa parameter dari hasil keluaran air pada
7
400 350 300 250 200 150 100 50 0
190
700
TSS (mg/l)
KEKERUHAN (NTU)
tiap unit (keluaran flokulator, sedimentasi dan filtrasi). Grafik menunjukan perbedaan penyisihan pada 2 variasi unit sedimentasi (tanpa bioball dan dengan bioball).
190 22,625 53,4
13,2 36,55
2 2,95
599
600 599 500 400 300 200 100 0
43,5 60,5
24,75 4,125 36,75 6,5
Kekeruhan Non-Bioball Kekeruhan dengan Bioball
TSS Non-Bioball TSS dengan Bioball
(2.1)
(2.2)
Gambar 2.1 Grafik Penurunan Parameter Kekeruhan pada Debit 10 l/menit; Gambar 2.2 Grafik Penurunan Parameter TSS pada Debit 10 l/menit Dari hasil pengolahan air baku artifisial tersebut di dapati efisiensi unit tanpa bioball dalam menyisihkan parameter kekeruhan secara keseluruhan sebesar 98,447 % sedangkan efisiensi unit tanpa bioball dalam menyisihkan parameter TSS secara keseluruhan adalah sebesar 98,91 %. Untuk unit dengan bioball secara rata-rata memiliki efisiensi penyisihan parameter kekeruhan keseluruhan sebesar 98,94% dan efisiensi unit bioball dalam menyisihkan parameter TSS keseluruhan adalah 99,31%. Gambar 2.3 menunjukan tingkat efisiensi sesuai dengan outlet dari setiap unit pengolahan dapat disajikan pada grafik batang.
(1)
(2)
8
(3) (4) Gambar 2.3 Efisiensi Penyisihan Parameter Kekeruhan dan TSS pada Unit Sedimetasi Tanpa Bioball (1 & 2) dan Unit Sedimentasi dengan Bioball (3 & 4) Pada hasil uji pendahuluan performa instalasi pengolahan air kompak modular dengan air baku artifisial ini, didapati hasil yang cukup baik dalam penyisihan parameter khususnya parameter kekeruhan dan TSS. Berikutnya dilakukan uji lapangan menggunakan air kanal dari laboratorium uji hidraulika Teknil Sipil ITB. Kriteria air baku tersebut dapat dilihat dari Tabel 1.5. Air kanal ini berasal dari air sumur dalam dan sebagian lagi merupakan air hujan. Tabel 1.5 Kualitas Air Kanal Laboratorium Uji Hidraulika Parameter Nilai pH 7,415 TSS (mg/l) 32,0393 Kekeruhan (ntu) 29,51 Zat Organik (mg/l) 12,051 Besi (mg/l) 2,19417 Mangan (mg/l) 0,75636 (Hasil Pengukuran) Dari hasil uji dilapangan dengan debit 10 liter/menit, instalasi pengolahan mampu menyisihkan parameter-parameter pencemar khususnya untuk parameter kekeruhan dan TSS. Pada Gambar 2.4 dapat dilihat grafik penurunan parameter TSS dan Kekeruhan dari seluruh unit pengolahan. TSS (mg/liter)
TSS (mg/liter)
40 30 20 10 0 Nilai
OUT SED
OUT FIL
35 30 25 20 15 10 5 0 Nilai
Reaktor 1 (Tanpa Bioball) Reaktor 2 (Tanpa Bioball)
OUT SED
OUT FIL
Reaktor 3 (Dengan Bioball) Reaktor 4 (Dengan Bioball)
(1)
(2)
9
KEKERUHAN (NTU)
KEKERUHAN (NTU)
10 8 6 4 2 0 Nilai
OUT SED
10 8 6 4 2 0
OUT FIL
Nilai
OUT SED
Reaktor 1 (Tanpa Bioball) Reaktor 2 (Tanpa Bioball)
OUT FIL
Reaktor 3 (Dengan Bioball) Reaktor 4 (Dengan Bioball)
(3) (4) Gambar 2.4 Efisiensi Penyisihan Parameter Kekeruhan dan TSS (skala lapangan) pada Unit Sedimetasi Tanpa Bioball (1 &2 ) dan Unit Sedimentasi dengan Bioball (3 & 4)
15
KEKERUHAN (NTU)
KEKERUHAN (NTU)
Sedangkan untuk Gambar 2.5 menunjukkan fluktuasi nilai Kekeruhan (NTU) yang diukur dari debit 10 liter per menit dengan operasi reaktor selama 3 jam dan pengukuran pada durasi 30 menit pada setiap unit pengolahan.
10 5 0 0,5
1
1,5
2
2,5
3
WAKTU (JAM)
15 10 5 0 0,5
1
2,5
Reaktor 1 (Tanpa Bioball)
Reaktor 3 (Dengan Bioball)
Reaktor 2 (Tanpa Bioball)
Reaktor 4 (Dengan Bioball)
8 7 6 5 4 3 2 1 0 1
1,5
3
(2) KEKERUHAN (NTU)
KEKERUHAN (NTU)
2
WAKTU (JAM)
(1)
0,5
1,5
2
2,5
3
3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,5
WAKTU (JAM)
1
1,5
2
2,5
3
WAKTU (JAM)
Reaktor 1 (Tanpa Bioball)
Reaktor 3 (Dengan Bioball)
Reaktor 2 (Tanpa Bioball)
Reaktor 4 (Dengan Bioball)
(3)
(4)
Gambar 2.5 Fluktuasi Nilai Kekeruhan Debit 10 L/menit Pada Outlet Sedimentasi dengan Unit Clarifier Bioball (1), Pada Outlet Sedimentasi dengan Unit Clarifier Tanpa 10
Bioball (2), Pada Outlet Filtrasi dengan Unit Clarifier Bioball (3) dan Pada Outlet Filtrasi dengan Unit Clarifier Tanpa Bioball (4)
Percobaan fluktuasi kekeruhan dan TSS juga dilakukan disetiap variasi debit dan menunjukan hasil yang sama yaitu penurunan nilai kekeruhan dan TSS dengan keadaan yang baik atau optimal saat pada waktu 1,5-2 jam dari waktu detensi unit pengolahan ini. Dari percobaan dan fluktuasi nilai kekeruhan tersebut didapati penurunan parameter yang sangat baik. Dengan demikian kriteria desain awal setiap unit yang telah dihitung sebelumnya dapat dikatakan sesuai dengan hasil performa walaupun nilai kriteria desain yang sudah didapat tidak sesuai dengan kriteria desain yang biasa direkomendasikan pada literatur secara umumnya. KESIMPULAN Uji pendahuluan performa instalasi pengolahan air kompak modular dengan menggunakan air baku artifisial ini memiliki efisiensi penyisihan parameter yang memuaskan sebesar 98,447 % untuk efisiensi penyisihan kekeruhan unit tanpa bioball sedangkan efisiensi unit tanpa bioball dalam menyisihkan parameter TSS secara keseluruhan adalah sebesar 98,91 %. Unit dengan bioball secara rata-rata memiliki efisiensi penyisihan parameter kekeruhan keseluruhan sebesar 98,94% dan efisiensi unit bioball dalam menyisihkan parameter TSS keseluruhan adalah 99,31% dengan kriteria desain unit pengolahan yang tidak harus sama dengan kriteria desain yang dianjurkan pada unit pengolahan air bersih.
DAFTAR PUSTAKA Armundito, Erik. (1995). Flokulasi Melalui Media Berbutir. Tugas Akhir Departemen Teknik Lingkungan ITB, Bandung. Fair, G.M., Geyer, J.C., and Okun, D.A. (1968). Water and Wastewater Engineering. John Wiley & Sons Inc., New York. Notodarmojo, Suprihanto., Satyanegara, Donny R. (1998). Koagulasi-Flokulasi dalam Media Berbutir dalam sistem aliran tertutup. Jurnal Teknik Sipil, Vol 5 No 4, Jurusan Teknik Sipil ITB, Bandung. Darmasetiawan, Martin., 2001, “Teori dan Perencanaan Instalasi Pengolahan Air”., Yayasan Suryono, Bandung. Degremont., 1991, “Water Treatment Handbook”, Vol 1, Sixth Edition, Degremont Water and The Environment., France.
11
