Analisa Penerapan Teknologi Screening [PDF]

Citation preview

ANALISA PENERAPAN TEKNOLOGI KONVERSI MASSA POLUTAN DENGAN TEKNOLOGI SCREENING



DISUSUN OLEH: MOH. ARIF ROHMATULLAH (6014201005) LUSI ULISFAH (6014201013) MOH. SYAIFUDDIN (6014201016)



DEPARTEMEN TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL PERENCANAAN DAN KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2020



DAFTAR ISI BAB I .................................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN ................................................................................................................... 1 1.1



LATAR BELAKANG ................................................................................................ 1



1.2



RUANG LINGKUP PERMASALAHAN...................................................................... 1



1.2.1.



Identifikasi Masalah ..................................................................................... 1



1.2.2.



Rumusan Masalah ....................................................................................... 2



1.2.3.



Bahasan Masalah ......................................................................................... 2



1.3



TUJUAN DAN MANFAAT ...................................................................................... 2



1.3.1



Tujuan.......................................................................................................... 2



1.3.2



Manfaat ....................................................................................................... 2



BAB II ................................................................................................................................... 3 PEMBAHASAN ..................................................................................................................... 3 2.1



PROSES SCREENING ............................................................................................. 3



2.2



TIPE SCREENING .................................................................................................. 3



2.3



PROSES DAN PROSEDUR DESAIN ......................................................................... 6



2.4



CONTOH DAN PENERAPAN UNIT.........................................................................9



BAB III ................................................................................................................................ 15 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................................................. 15 KESIMPULAN ................................................................................................................. 15 SARAN ........................................................................................................................... 15



DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 16



BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Pengolahan air secara lengkap dapat terbagi menjadi beberapa tahapan pengolahan, yaitu pendahuluan (pre-treatment atau primary), tahap kedua (secondary), dan tahap lanjutan (advanced treatment). Pembagian tahapan pengolahan tersebut terbagi berdasarkan dimensi polutan. Pengolahan tahap pendahuluan bertujuan untuk menghilangkan polutan berdimensi besar, seperti sampah sanitary textile, plastik, kertas, kayu, logam, alumunium, dan lain-lain (Hyaric dkk., 2009). Jenis pengolahan pada tahap pendahuluan pada umumnya didominasi oleh pengolahan secara fisik seperti screening (penyaringan kasar), pencacahan (comminution), penyisihan grit, dan prasedimentasi. Tahapan pengolahan air limbah pada tahap pendahuluan, salah satunya metode screening memiliki karakteristik dan jenis yang berbeda-beda. Screening merupakan unit operasi terdepan dalam suatu instalasi pengolahan air dengan bukaan (opening) yang ukurannya beragam, terdiri dari batang-batang besi yang disusun paralel. Screening ditempatkan pada saluran air yang terbuka yang menghubungkan sumber air menuju bak pengumpul.



1.2 RUANG LINGKUP PERMASALAHAN Pada makalah ini, pembahasan teknologi pengolahan air berfokus pada teknologi screening yang sudah diterapkan pada instalasi pengolahan air secara umum. 1.2.1. Identifikasi Masalah Penerapan teknologi screening tidak akan maksimal dalam implementasi atau penerapannya di lapangan apabila tidak memahami standar teknologi yang sudah diterapkan dan dikembangkan. Kajian terbaru dari teknologi ini perlu terus



1



dibahas, seperti pengolahan, proses, prosedur, aplikasi, dan permasalahan yang dihadapi selama penerapannya di lapangan. 1.2.2. Rumusan Masalah Kajian teknologi screening berdasarkan teori dan penerapannya di lapangan, dalam hal ini kajian dari tulisan ilmiah atau jurnal dilakukan untuk mengetahui perkembangan atau kendala serta temuan yang diperoleh selama implementasi di lapangan. 1.2.3. Bahasan Masalah Pembahasan



teknologi



screening



dijelaskan



secara



baik



kemudian



dibandingkan dengan implementasinya



1.3 TUJUAN DAN MANFAAT 1.3.1 Tujuan Tujuan pembuatan makalah ini untuk membahas beberapa hal, yaitu: parameter fisik, teori pengolahan fisik yaitu screening, proses, prosedur disain, dan aplikasinya. 1.3.2 Manfaat Mengevaluasi dan menjelaskan parameter-parameter penting dalam teknologi pengolahan air dengan metode screen (saringan) dan penerapannya di lapangan.



2



BAB II PEMBAHASAN 2.1 PROSES SCREENING Dalam proses pengolahan air limbah, screening dilakukan pada tahap paling awal, yaitu pre-eliminary treatment. Saringan (screen) adalah sebuah alat yang digunakan untuk menahan padatan yang ditemukan di influent air limbah menuju IPAL atau pada sistem pengumpulan air limbah kombinasi menuju overflow, khususnya dari stormwater (Metcalf dan Eddy, 2003). Fungsi utama dari screening adalah untuk menyaring benda-benda padat dan kasar (floating material) yang ikut terbawa dalam air buangan agar benda-benda tersebut tidak mengganggu aliran dalam saluran dan membahayakan atau merusak alat-alat, misalnya pompa, valve dan lainnya, serta mengganggu proses pengolahan air selanjutnya yaitu pada primary sedimentation (Bhargava, 2016), dan mencegah timbulnya kerusakan atau penyumbatan (clogging) pada saluran dan pompa. Hasil penelitian dari Saju, et al (2020) menunjukkan bahwa dengan adanya bar screen pada awal pengolahan air dapat mengurangi kandungan COD, BOD, dan TDS. Pengurangan kandungan tersebut akan lebih maksimum jika dilakukan pembersihan bar screen setiap 12 jam.



2.2 TIPE SCREEN Screen dapat dikelompokkan menjadi 2 tipe berdasarkan perbedaan bukaan atau jarak antar bar atau batang screen, yaitu saringan kasar (coarse screen) dan saringan halus (fine screen). Screen terdiri dari batang baja yang di las pada kedua ujungnya terhadap dua batang baja horizontal. Elemen saringan dapat terdiri atas bar yang susunannya paralel, batang atau kawat, kisi, perforated plate, dan bukaan dapat berbentuk apa saja namun secara umum berbentuk bulat atau persegi panjang. Metode pencucian saringan kasar dapat dibedakan menjadi dua yaitu manual (hand cleaned) dan mekanik (Metcalf and Eddy, 2003).



3



2.2.1 SARINGAN KASAR (COARSE SCREEN) Saringan Kasar (coarse screen) digunakan untuk menjaga alat-alat dan biasanya digunakan dalam unit pengolahan pertama. Tipe yang umum digunakan antara lain: bar rack atau bar screen, coarse woven – wire screen dan comminutor. Saringan kasar mempunyai bukaan antara 6-150 mm. Coarse Screen / Saringan Kasar berguna untuk melindungi pompa, valve, perpipaan dan peralatan lainnya dari kerusakan atau tersumbat oleh sampah. Berdasarkan cara pembersihannya, coarse screen dibagi menjadi 2, yaitu : 1) Hand-cleaned coarse screens Di instalasi pengolahan air / limbah ukuran kecil hingga menengah, saringan jenis ini biasanya ditempatkan sebelum pompa (di depan pompa) dan biasanya digunakan sebagai cadangan, bila saringan mekanis sedang bermasalah. 2) Mechanically cleaned bar screens Screen jenis ini dibagi menjadi 4, yaitu : chain driven, reciprocating rake, catenary, dan continuous belt.



2.2.2 SARINGAN HALUS (FINE SCREEN) Saringan halus mempunyai bukaan (opening screen) 2,3 – 6 mm. Biasanya untuk saringan halus pembersihannya dilakukan secara mekanis. Beberapa tipe screen yang sangat halus (micro screen) juga telah banyak dikembangkan untuk dipakai pada pengolahan sekunder. Saringan halus (fine screen) terdiri dari fixed screen dan moveable screen. fixed screen dipasang secara permanen dengan posisi vertical, miring atau horizontal. Moveable screen harus dibersihkan secara berkala. Kedua tipe ini dapat



menghilangkan



padatan



tersuspensi,



lemak



dan



kadang



dapat



meningkatkan oksigen terlarut (DO) air limbah. Saringan halus terkadang digunakan setelah saringan kasar dimana penyisihan padatan yang tinggi dibutuhkan untuk melindungi peralatan proses,



4



mengeliminasi materi yang dapat menghambat keuntungan penggunaan kembali dari biosolids (Metcalf dan Eddy, 2003). Saringan halus dapat diaplikasikan pada berbagai lokasi, di antaranya: saat pengolahan pendahuluan (setelah bar screen), pengolahan awal (sebagai pengganti water clarifier awal) dan pengolahan buangan campuran.



➢ Saringan halus untuk pengolahan pendahuluan dan pengolahan primer •



Static wedge wire screen Bukaan saringan 0.2 – 1.2 mm, debit air 400 – 1200 L/m2.mnt, headloss 1.2 – 2 m. Metode pembersihan : 1 – 2 x/hari dibersihkan dengan air panas bertekanan, uap air atau zat penghilang grease.



•



Rotary drum Debit air yang dapat diolah : 0.03 – 0.8 m3/dtk (aliran roda bergerak ke dalam) atau < 0.13 m3/dtk (aliran roda bergerak ke luar). Diamater saringan 0.9 – 2 m dan panjang 1.2 – 4 m.



•



Step screen Bukaan saringan 3 – 6 mm.



➢ Saringan halus untuk pengolahan buangan campuran Terdapat 2 tipe utama pada screen ini yaitu horizontal reciprocating screen dan tangential flow screen.



Gambar 2.1. Diagram pembagian jenis-jenis screen



5



Menurut Bhargava (2016), jenis – jenis screen pada unit instalasi pengolahan limbah maupun pengolahan air minum dapat dilihat pada Tabel berikut:



Tabel 2.1 Jenis-Jenis Screen Screen category Coarse screens



Fine screens



Very fine screens



Micro screens



Size of openings (millimeters) ≥6



Application Remove large solids, rags, and debris.



1.5-6



Reduce suspended solids to primary treatment levels



0.2-1.5



Reduce suspended solids to primary treatment levels Upgrade secondary effluent to tertiary standards



0.001-0.3



Types of screens - Manually cleaned bar screens/ trash racks - Mechanically cleaned bar screens/ trash racks - Chain or cable driven with front or back cleaning - Reciprocating rake Screens - Catenary screens - Continuous self-cleaning screens - Rotary-drum screens - Rotary-drum screens with outward or inward flow - Rotary-vertical-disk Screens - Inclined revolving disc Screens - Traveling water screens - Endless band screen - Vibrating screens



Sumber : Bhargava, (2016)



2.3 PROSES DAN PROSEDUR DESAIN Bar



screen



biasanya



digunakan



untuk



fasilitas



pengolahan



air



limbah/pengolahan air minum dengan skala sedang atau skala besar. Bentuk bar screen dirancang sedemikian rupa agar memudahkan untuk pembersihan serta



6



pengambilan material yang tersaring. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam merencanakan bar screen antara lain yakni: •



Kecepatan atau kapasitas rencana.



•



Jarak antar bar.



•



Ukuran bar (batang).



•



Sudut Inklinasi.



•



Head loss yang diperbolehkan.



Menurut cara pembersihannya ada yang secara manual (biasanya untuk coarse screen) dan ada yang secara mekanis (untuk fine screen). Tabel 2.2 Kriteria Desain Bar Screen PEMBERSIHAN MANUAL



KRITERIA



PEMBERSIHAN MEKANIS



ukuran batang (bar): lebar (w), mm



5 – 15



5 – 15



kedalaman (D),mm



25 - 38



25 – 38



25 - 50



15 – 75



Slope batang dari vertical, (derajat)



30 – 45



0 – 30



Kecepatan melalui rack (v), m/detik



0.3 - 0.6



0.6 - 1.0



150



150-600



Jarak antar batang (b),mm 0



Headloss maksimum (hl),mm



Sumber: Metcalf & Eddy (2003) Tabel 2.3 Faktor Bentuk Bar TIPE BAR



β



Sharp-edged rectangular



2.45



Rectangular with semicircular upstream face



1.83



Rectangular with semicircular upstream & downstream faces



1.67



Circular



1.79



Tear shape



0.76



Sumber : Qasim (1985)



Rumus yang digunakan dalam perhitungan Bar Screen a. Jumlah Bar B = (n x w) + ((n + 1) x b) Dimana : B = Lebar saluran b = Jarak antar batang



7



w = Diameter batang n = banyak batang b. Jumlah bukaan antar bar s=n+1 Dimana : s = Jumlah bukaan antar batang n = Jumlah batang c. Lebar bukaan antar bar total Lt = b x (n + 1) d. Panjang kisi yang terendam air : h Ls = sin  Dimana: h = Ketinggian Muka Air e. Kecepatan aliran melalui kisi Q V= Lt x Ls f. Head loss HL = ß ( w/b)4/3 (V2/2g). sin θ Persamaan di atas hanya berlaku untuk saringan (screen) yang bersih. Untuk head loss melalui saringan bersih atau setengah kotor (partly clogged) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: HL =



𝑽𝟐−𝒗𝟐 𝟐𝒈



𝟏



(𝑪)



Selain rumus di atas head loss melalui bar screen dapat dihitung berdasarkan rumus orifice dan juga untuk menghitung headloss melalui saringan halus sebagai berikut : 𝟏



𝑸



HL = 𝟐 𝒈 (𝑪𝑨)2 Dimana : HL = head loss melalui bar screen (m)



8



V = kecepatan aliran sebelum melewati bar screen (m/detik) v = kecepatan aliran pada saat melalui bar screen (m/detik) W = lebar cross section maksimum dari bar screen yang menghadap arah aliran (m) b = Bukaan screen (clear spacing) minimum dari bar (m) hv = Velocity head dari aliran yang menuju bar (m) θ = sudut bar (batang) dengan horisontal (derajat) Q = Debit aliran melalui screen (m3/detik) A = Luas efektif bukaan screen yang tercelup (m2) Cd = Koefisien discharge, besarnya 0,6 untuk screen bersih. C = koefisien empirical discharge untuk menghitung turbulensi dan losses, biasanya 0.7 untuk screen yang bersih dan 0.6 untuk screen yang tersumbat.



2.4 CONTOH DAN PENERAPAN UNIT Penggunaan unit screening merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Proses penyaringan ini membantu untuk mencegah penyumbatan dan kerusakan pipa dan instalasi pengolahan air limbah (Gupta et al., 2012). Penyaringan air limbah dengan barscreen adalah salah satu metode pengolahan tertua dengan menghilangkan polutan kotor dari aliran Limbah untuk melindungi peralatan/instalasi dari kerusakan, menghindari gangguan pada operasi dan mencegah bahan apung yang mengganggu operasi unit pengendapan utama. Perangkat skrining dapat terdiri dari palang paralel, batang atau kabel, kisi, jaring kawat, atau pelat berlubang, untuk menyaring material besar yang akan memasuki instalasi pengolahan. Bentuk barscreen berbagai macam, tetapi umumnya melingkar atau persegi panjang (Bhargava, 2016). Unit screening banyak diaplikasikan pada unit IPAL yang mengolah air limbah yang banyak terdapat heavy slug of debris (Ali et al, 2018). Aplikasi barscreen dalam pengolahan air/ air limbah harus dilakukan pemilihan yang tepat berdasarkan ukuran karena sumber air yang akan diolah berbedabeda. Ukuran barscreen yang tidak tepat dapat meloloskan partikel yang dapat mengganggu instalasi pengolahan air. Ukuran barscreen dipilih berdasarkan komposisi sampah yang ada pada air/ air limbah yang akan diolah. Sampel sampah 9



yang tertahan di unit barscreen pada uji pendahuluan diambil dan dikumpulkan secara terpisah kemudian dikarakterisasi sehingga didapatkan ukuran barscreen yang sesuai dengan tujuan pengolahan (Hyaric et al., 2009). Beberapa jenis penerapan barscreen di berbagai negara dapat dilihat pada tabel. Tabel 2.4 Aplikasi barscreen dalam Pengolahan Air/ Air Limbah No.



Jenis Screen



Aplikasi



Jenis partikel



Negara



Sumber



tertahan 1.



Mechanical barscreen



IPAL



Solid debris



Korea



Ali et al., 2018



2.



Manual Screen (Coarse, middle, and fine screen)



Municipal wastewater



Sanitary textile, fine fraction (