PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM DI KABUPATEN WAROPEN DAN PELABUHAN WAPEGO DESIGN OF DRINKING WATER INSTALLATION OF WAROPEN COUNTY AND WAPEGO HARBOUR Nasikhah Imamah* dan Arie Dipareza S** Teknik Lingkungan FTSP ITS Surabaya *email:
[email protected] **email:
[email protected]
Abstrak Kabupaten Waropen termasuk Kabupaten yang tidak dapat dijangkau dengan alat transportasi angkutan darat dari ibukota Provinsi Papua, Kota Jayapura. Supply air bersih yang memenuhi standard baku mutu diperlukan oleh masyarakat Kabupaten Waropen. Pelabuhan sebagai suatu sarana publik memerlukan suatu sistem penyediaan air minum untuk memenuhi kebutuhan air yang akan digunakan dalam rangka memenuhi kebutuhan aktivitas kapal, serta kebutuhan sanitasi di pelabuhan. Perencanaan yang akan dilakukan adalah bagaimana merencanakan instalasi pengolahan air minum untuk memenuhi kebutuhan air di Kabupaten Waropen dan Pelabuhan Wapego. Tahapan perencanaan dimulai dengan perhitungan proyeksi kebutuhan air dan analisa air baku untuk merencanakan proses dan bangunan pengolahan yang tepat. Dalam tahap perencanaan ini, dibutuhkan study literatur secara kontinyu untuk mendapatkan dasar teori yang kuat berkaitan dengan perencanaan. Debit air untuk memenuhi kebutuhan hingga pada tahun 2028 adalah sebesar 115 Lt/dt. Hasil akhir dari perencanaan ini adalah proses pengolahan dan gambar design yang tepat dari tiap-tiap unit pengolahan. Perencanaan memerlukan unit-unit pengolahan dengan jumlah dan dimensi unit, sebagai berikut:
o
1 unit intake dengan dimensi panjang, lebar, tinggi sumur pengumpul, yaitu 3,4 m; 3,4 m; 6 m.
o
1 sistem pembubuhan koagulan berdimensi sisi dan tinggi 1,20 m dan 1,7 m.
o
1 unit clearator dengan dimensi jari-jari sebesar 5 m.
1
o
3 unit filter pada tahap awal pembangunan dan pada tahun 2019 dibangun kembali 3 unit filter dengan dimensi panjang, lebar dan tinggi adalah 5,2 m; 2,6 m dan 2,5 m.
o
1 sistem pembubuhan desinfektan dengan 2 bak pelarut berdimensi sisi dan tinggi adalah 1,27 m dan 1,7 m.
o
1 unit reservoir dengan dimensi panjang, lebar dan tinggi adalah 25,6 m; 11,7 m dan 6 m.
Kata kunci: perencanaan, air minum, Kabupaten Waropen, Pelabuhan Wapego
Waropen county can’t be reached by meansof transportation from the capital city of Papua Province, Jayapura City. Drinking water supply that meets the requirements is needed for Waropen county society. Harbour as a public facility needs fresh water for ship activities and sanitation. The scope of this design is to design the drinking water installation to meet the water demand of Waropen county and Wapego harbour. The step of design is initiated by calculating the projection of water demand and raw water analysis to design the effective processes and units. This design needs a lot of continued study literature to get the right literature. The flow of water installation until year 2028 is 115 liter/second. The output of this design is the effective process and sketch for the drinking water installation. The design of drinking water installation includes: 1 intake with the dimension length, width, and height of collector well is 3,4 m; 3,4 m and 6 m. 1 coagulan injection system with the dimension length, width, and height is 1,2 m; 1,2 m and 1,7 m. 1 clearator with the dimension of the diameters is 10 m. 3 filters in the first step and 3 filters in furthermore step with the dimension length, width, and height is 5,2 m; 2,6 m and 2,5 m. 1 desinfection injection system with the dimension length, width, and height is 1,27 m; 1,27 m and 1,7 m. 1 reservoar with the dimension length, width, and height is 25,6 m; 11,7 m and 6 m. Keyword: design, drinking water, Waropen County, Wapego Harbour
Pendahuluan Salah satu wilayah Kabupaten Waropen yaitu Wilayah Wapoga. Wilayah Wapoga dan sekitarnya merupakan wilayah yang memiliki potensi Migas dan pertanian (agroindustri) yang sangat potensial untuk dikembangkan.
Dalam upaya menunjang perkembangan wilayah dan
membuka keterisolasian wilayah Wapoga, maka Pemerintah Kabupaten Waropen ditunjang oleh Pemerintah Provinsi Papua memprogramkan pembuatan pelabuhan laut. 2
Sebagai awal dari perencanaan pembangunan pelabuhan laut di Wapoga, maka perlu juga dilakukan perancangan bagaimana suplai air bersihnya untuk memenuhi akumulasi kebutuhan air bersih dari pengunjung, aktifitas kapal dan aktifitas di area. Selain itu, debit pengolahan juga memperhitungkan jumlah kebutuhan air masyarakat Kabupaten Waropen. Untuk itu perlu kajian yang lebih mendalam terkait bagaimana kualitas air baku, proses pengolahan yang diperlukan serta bagaimana detail desain dari bangunan-bangunan pengolahan air bersih yang tepat untuk pengolahan air baku. Perumusan masalah dari perencanaan ini adalah: -
Menghitung berapa besarnya kebutuhan air minum Kabupaten Waropen dan Pelabuhan Wapego
-
Bagaimana merencanakan Instalasi Pengolahan Air Minum Kabupaten Waropen dan Pelabuhan Wapego Adapun tujuan dari perencanaan ini adalah:
-
Mengetahui berapa besarnya kebutuhan air minum Kabupaten Waropen dan Pelabuhan Wapego
-
Menentukan sistem pengolahan air baku yang tepat untuk diterapkan dalam Instalasi Pengolahan Air Minum Kabupaten Waropen dan Pelabuhan Wapego Unit intake diperlukan untuk menyadap air baku dari air tanah dan menangkap air baku dari
air permukaan. Kemampuan intake menangkap air harus dapat memenuhi kuantitas air untuk pengolahan dengan kualitas air baku terbaik yang mungkin. Intake harus dapat mengumpulkan air yang cukup untuk diolah dan didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Intake yang terletak di pinggir sungai harus mampu mengatasi fluktuasi debit dan kualitas dari badan air yang digunakan sebagai sumber. Karena itu diperlukan perencanaan yang benar sehingga intake dapat mensuplai air ke instalasi secara kontinyu. Bahan kimia sangat penting dalam pengolahan air minum, misalnya koagulan (alum), desinfektan (klorin) dan alkali (kapur) untuk mengontrol pH. Penambahan koagulan dapat meningkatkan proses koagulasi dan flokulasi serta penambahan khlor adalah untuk membunuh 3
bakteri dan mikroorganisme yang terkandung dalam air. Pembubuhan bahan kimia pada bangunan pengolahan air minum adalah : 1.
Unit pembubuh koagulan
2.
Unit pembubuh klor Koagulasi adalah proses pengadukan cepat dengan pembubuhan bahan kimia/koagulan yang
berfungsi untuk mengurangi gaya tolak – menolak antar partikel koloid kemudian bergabung membentuk flok – flok. Kecepatan pengadukan (G) berkisar antara 100-1000 per detik selama 5 sampai 60 detik (Masduki, 2002).. Bangunan pengaduk lambat merupakan tempat terjadinya flokulasi yaitu proses yang bertujuan untuk menggabungkan flok – flok kecil yang ttitik akhir pembentukannya terjadi di flash mix agar ukurannya menjadi lebih besar sehingga cukup besar untuk dapat mengendapkan secara gravitasi. Kecepatan pengadukan (G) berkisar < 100 per detik selama 10 sampai 60 menit (Masduki, 2002). Bangunan sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan partikel flokulen (pengendapan type II) yang terbentuk akibat adanya penambahan koagulan pada proses koagulasi dan flokulasi. Partikel flok yang lolos pengendapan perlu diremoval pada unit selanjutnya.dengan filtrasi, flok akan tersaring dalam proses filtrasi. Proses filtrasi merupakan proses penyaringan air dari partikelpartikel koloid yang tidak terendapkan selama proses sedimentasi melalui media yang berbutir. Reservoir berfungsi untuk menampung air bersih sebelum didistribusikan pada konsumen. Reservoir juga bisa berfungsi sebagai bak kontak desinfektan (proses desinfeksi). Agar proses desinfeksi ini berlangsung optimum, maka reservoir ini biasanya dilengkapi dengan saluran baffle agar terjadi kontak antara air dengan desinfektan.
4
Gambaran Umum Wilayah Studi Rencana pembangunan Pelabuhan Wapego adalah di Kabupaten Waropen, Propinsi Papua. Wilayah Kabupaten Waropen secara administratif berbatasan dengan Samudera Pasifik di sebelah Utara, Kabupaten Paniai dan Kabupaten Puncak Jaya
di sebelah Selatan.
Wilayah
Kabupaten Waropen dapat dilihat pada Gambar 3.1
Gambar 1. Kabupaten Waropen di Pulau Papua Kabupaten Waropen memiliki Potensi Sumber Daya Alam yang sangat besar sekali, seperti : Minyak dan Gas (Migas), Potensi Hutan, Potensi Industri Semen dll. Jumlah penduduk Kabupaten Waropen Tahun 2002 sampai Tahun 2005 dapat dilihat pada Tabel 1. Lokasi rencana pembangunan Instalasi Pengolahan Air Minum dapat dilihat pada Gambar 2. Lokasi rencana pembangunan IPAM pada daerah Inggerous, distrik 4 Kabupaten Waropen. Pemilihan lokasi berdasarkan pada jarak strategis dengan pemukiman-pemukiman eksisting dan dengan sumber air baku.
5
Tabel 1. Jumlah Penduduk Kabupaten Waropen Tahun 2002-2005
Sumber : Kabupaten Waropen Dalam Angka Tahun 2006 , BPS Waropen
Gambar 2. Lokasi Rencana Pembangunan IPAM
Hasil dan Pembahasan Perencanaan bangunan pengolahan air minum dilakukan untuk memenuhi kebutuhan pelabuhan dan masyarakat Kabupaten Waropen. Perencanaan ditempatkan di Daerah Inggerous, Kabupaten Waropen. Perhitungan konsumsi air bersih berdasarkan pada kebutuhan aktivitas kapal, baik kapal barang ataupun kapal penumpang, kebutuhan sanitasi pelabuhan, dan kebutuhan masyarakat Kabupaten Waropen. Kebutuhan air bersih masyarakat Kabupaten Waropen
6
dimasukkan dalam perhitungan debit untuk Instalasi Pengolahan Air Minum karena di daerah tersebut belum terdapat instalasi pengolahan air minum. Kebutuhan total air bersih untuk instalasi Pengolahan Air Minum di Pelabuhan Wapego Kabupaten Waropen sebesar 0,115 m3/dt, dengan rincian seperti Table 2. di bawah ini: Tabel 2. Jumlah Total Kebutuhan Air Kegunaan
Debit (liter/dt)
Kapal penumpang Nabire
0,0516
Kapal penumpang Serui
0,0125
Kapal barang Nabire
0,0014
Kapal barang Serui
0,0004
Saniter Pelabuhan
0,0400
Masyarakat Kab. Waropen
115,27
Total
115,380
Sumber : Hasil Perhitungan Dalam perencanaan Instalasi Pengolahan Air Minum Pelabuhan Wapego dan Kabupaten Waropen ini terdapat pemilihan alternative rangkaian IPAM. Gambar diagram alir hasil pemilihan alternative pengolahan dapat dilihat pada Gambar 3. Perencanaan dilakukan dua tahap, dimana kapasitas perencanaan bangunan setiap tahap adalah sama sebesar 57,5 lt/dt. Sehingga, jumlah dan dimensi bangunan perencanaan tahap satu dan tahap dua adalah sama. Untuk itu, perhitungan perencanaan bangunan dilakukan berdasarkan debit tahap satu dan disesuaikan untuk perencanaan debit tahap dua.
7
klor
alum
clearator intake
Rapid sand filter reservoar
Gambar 3. Alternatif Pengolahan Terpilih Air baku berasal dari air sungai. Jenis intake yang direncanakan adalah river intake. Pipa sadap air baku direncanakan ada 3 tingkat agar tetap dapat mendapatkan kualitas air baku yang baik pada saat musim hujan ataupun pada saat musim kemarau (untuk mengantisipasi terjadinya fluktuasi muka air pada badan air). Di tiap tingkat, dipasang 2 buah pipa sadap. Tiap pipa sadap dilengkapi dengan bar screen. Intake direncanakan untuk dapat memenuhi kapasitas pengolahan hingga tahap 2 (Q = 115 lt/dt). Namun, system pemompaan direncanakan untuk untuk tahap I dan untuk tahap II dilakukan penambahan pompa. Gambar 4. di bawah ini menunjukkan lokasi intake terhadap IPAM.
Gambar 4. Lokasi Intake terhadap IPAM Proses koagulasi dilakukan di dalam pipa discharge, sedangkan untuk proses flokulasi dan sedimentasinya di dalam bak clearator. Proses koagulasi sangat berkaitan erat dengan koagulan 8
yang akan dibubuhkan, sehingga diperlukan perencanaan unit pembubuh dan pelarut koagulan. Perencanaan unit pembubuh dan pelarut koagulan terdiri dari data perencanaan, kebutuhan tawas, dimensi bak pelarut, system pengadukan, dan system pembubuhan koagulan. Koagulan yang digunakan berupa aluminium sulfat berupa dry alum powder. Kelarutan dari dry alum yang digunakan adalah 86,9% untuk menghasilkan larutan alum. Pembubuhan koagulan direncanakan dalam bentuk larutan, pembubuhan koagulan secara injeksi ke dalam pipa dengan menggunakan bantuan pompa. Larutan alum yang dibubuhkan dalam perencanaan mempunyai konsentrasi 7% (70 gr/lt). Sehingga sebelum dilakukan pembubuhan diperlukan bak pelarut koagulan. Operasional pembubuhan alum adalah setelah alum dilarutkan dengan pengadukan selama selang waktu dan larutan alum diinjeksikan ke dalam pipa discharge. Untuk pelarutan alum digunakan system pengadukan mekanik dengan paddle. Direncanakan G = 800/dt dan t = 10 detik Pembubuhan koagulan dilakukan dengan cara menginjeksikan larutan koagulan ke dalam pipa dengan menggunakan pompa dosing. Bak Pelarut dan Pengaduk
Pompa Injeksi
Pipa induk
Gambar 5. Skema Pembubuhan Klor Perencanaan unit pengaduk lambat terdiri dari data perencanaan, dimensi, dan sistem aliran. Perencanaan unit pengaduk lambat menggunakan jenis pengadukan hidrolis dengan bak berbentuk silinder. Penurunan nilai G berkaitan dengan banyaknya jumlah lubang yang dapat dilewati oleh aliran air. Untuk mengurangi kemungkinan terpecahnya flok yang telah terbentuk, flokulasi direncanakan pada G bertahap menurun. Sehingga, unit pengaduk lambat direncanakan terdiri dari 3 bagian dengan td = 10 menit dan G bertahap menurun sebesar 50/dt, 30/dt, dan 10/dt. Direncanakan
9
panjang jari-jari bangunan pengaduk lambat sebesar 2 m. Sehingga, dapat dihitung tinggi yang diperlukan untuk proses flokulasi ini. Tinggi total unit flokulasi sebesar 5,5 m. Setiap bagian dari unit flokulasi ini dipisahkan oleh sekat yang berlubang. Banyaknya lubang berpengaruh paha G yang direncanakan. Direncanakan diameter masing-masing lubang sebesar 5 cm, sehingga didapat luas tiap lubang sebesar 19,625 cm2. Perencanaan unit sedimentasi terdiri dari data perencanaan, zona pengendapan, zona lumpur, system inlet dan system outlet. Unit sedimentasi berbentuk circular yang dirangkai menjadi satu dengan unit pengaduk lambat. Aliran secara vertical dari bawah ke atas. Dari kurfa Good Performance untuk persen removal 70 %, maka didapatkan td sebesar 1354,5 detik dan ketinggian zona sedimentasi sebesar 5,9 m. Unit sedimentasi direncanakan menggunakan tube settler untuk meningkatkan kemampuan pengendapan, sehingga didapatkan bangunan dengan dimensi tidak terlalu luas. Perencanaan tube settler meggunakan bentuk tube settler: honey comb dengan pendekatan ke bentuk lingkaran. Gambar unit clearator seperti pada Gambar 6. Perencanaan unit fiter terdiri dari data perencanaan, perencanaan dimensi, perencanaan media, perencanaan system filtrasi, perencanaan system pencucian media, perencanaan system outlet, perencanaan system inlet, kehilangan tekanan, perencanaan saluran air bekas pencucian, kebutuhan ketinggian unit filter dan perencanaan system pompa untuk pencucian media. Jumlah kebutuhan unit filter didasarkan pada Q tahap 1 (Q1) dengan menyediakan lahan untuk penambahan sejumlah unit untuk debit pengolahan tahap 2 (Q2).
10
Gambar 6. Unit Clearator
Jumlah bak filter yang diperlukan sebanyak 3 buah dengan debit masing-masing sebesar 69 m3/jam. Gambar detail underdrain seperti pada Gambar 7 di bawah ini:
Gambar 7. Sket Sistem Underdrain
Gambar unit filter seperti pada Gambar 8 di bawah ini:
11
Gambar 8. Unit Filter Perencanaan unit pembubuh desinfektan terdiri dari data perencanaan, kebutuhan kaporit, dimensi bak pembubuh, sistem pengadukan dan sistem pembubuhan. Desinfeksi dilakukan dengan cara injeksi ke dalam reservoir. Desinfektan yang digunakan pada IPAM Kabupaten Waropen dan Pelabuhan Wapego adalah kaporit. Kaporit dibubuhkan dalam bentuk larutan berkonsentrasi 2%. Pada perencanaan ini tidak dilakukan analisa kebutuhan klor. Data kebutuhan klor diperoleh dari analisa kebutuhan klor sumur bor Jatimalang di PDAM Blitar, diperoleh nilai sebesar 6 mg Cl2/Lt. Sisa klor yang ditambahkan sebesar 0,2 mg Cl2/Lt. Perencanaan unit reservoir terdiri dari kapasitas reservoir, kapasitas untuk keperluan instalasi, volume reservoir dan pompa distribusi. Reservoir digunakan untuk menampung air hasil pengolahan yang kemudian didistribusikan ke konsumen. Kapasitas reservoir dibuat untuk memenuhi kebutuhan distribusi dan instalasi. Kebutuhan instalasi adalah kebutuhan air untuk proses pengolahan air minum meliputi untuk Pelarutan Alum dan Kebutuhan Backwash. 12
Data perencanaan reservoir yang digunakan adalah debit pengolahan total yaitu 115 L/dt = 0,115 m3/dt = 9936 m3/hari. Reservoir selain digunakan sebagai tempat penyimpanan air hasil produksi, juga digunakan sebagai bak kontak klorinasi, sehingga perlu dipasang baffle pada bangunan reservoir ini. Gambar unit filter seperti pada Gambar 9. di bawah ini:
Gambar 9. Unit Reservoir
Kesimpulan Hasil studi perencanaan yang telah dilakukan menyimpulkan beberapa hal, yaitu: 1. Debit air untuk memenuhi kebutuhan hingga pada tahun 2028 adalah sebesar 115 Lt/dt. 2. Perencanaan memerlukan unit-unit pengolahan dengan jumlah dan dimensi unit, sebagai berikut: o
1 unit intake dengan dimensi panjang, lebar, tinggi sumur pengumpul, yaitu 3,4 m; 3,4 m; 6 m.
o
1 sistem pembubuhan koagulan berdimensi sisi dan tinggi 1,20 m dan 1,7 m.
o
1 unit clearator dengan dimensi jari-jari sebesar 5 m.
o
3 unit filter pada tahap awal pembangunan dan pada tahun 2019 dibangun kembali 3 unit filter dengan dimensi panjang, lebar dan tinggi adalah 5,2 m; 2,6 m dan 2,5 m.
13
o
1 sistem pembubuhan desinfektan dengan 2 bak pelarut berdimensi sisi dan tinggi adalah 1,27 m dan 1,7 m.
o
1 unit reservoir pada tiap tahap dengan dimensi panjang, lebar dan tinggi adalah 25,6 m; 11,7 m dan 6 m.
Daftar Pustaka Anonim. 2002. Peraturan Menteri Kesehatan RI No.907/Menkes/SK/VII/2002 tentang syarat-syarat dan Pengawasan Kualitas Air. Jakarta. Fitriawan, Yuli. 2005. Perencanaan Desinfeksi Pembubuhan Klor pada PDAM Kota Blitar. Tugas Akhir Jurusan Teknik Lingkungan, ITS. Surabaya. Hadi, Wahyono. Diktat Kuliah Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum. Surabaya : Hibah Pengajaran. Kawamura, S. 2000. Integrated Design of Water Treatment Facilities. Second Edition. New York : John Willey and Sons. Mangkoediharjo, S. 2006. Pengendalian Pencemaran dan Perusakan WilayahPesisir dan Laut. Teknik Lingkungan. FTSP-ITS. Surabaya. Masduqi, A. dan Slamet, A. 2002. Satuan Operasi. Teknik Lingkungan. FTSP-ITS. Surabaya. Morimura T. dan Soufyan M. N. 2000. Water Work Engineering : Planning, Design, and Operation. Prentice Hall, Inc. London. Parsons , Michael G. Parametric Design Chapter 11 Reynold, T.D. and Richards, P.A., 1996. Unit Operations and Processes in Enviromental Engineering. International Thomson Publishing Inc. PWS Publishing Co, Boston, USA. Slamet A & Masduki A. 2002. Satuan Operasi untuk Pengolahan Air. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS.
14
