Sumur Pengumpul PDF [PDF]

Citation preview

PERENCANAAN PENGOLAHAN AIR LIMBAH DOMESTIK (RE091322) Semester Ganjil 2010-2011



MODUL 4



SUMUR PENGUMPUL, BAR SCREEN, GRIT CHAMBER, DAN BP 1 Joni Hermana Jurusan Teknik Lingkungan FTSP – ITS Kampus Sukolilo, Surabaya – 60111 Email: [email protected]



Sumur pengumpul



 Salah satu bangunan pengolahan pendahuluan dalam perencanaan bangunan pengolahan air limbah • sumur pengumpul dilengkapi dengan pompa yang berfungsi untuk memompakan air limbah ke instalasi pengolahan air limbah  disebut juga stasiun pompa Fungsi sumur pengumpul : menampung air limbah dari saluran air limbah (intercepting sew er ) yang kedalamannya berada di bawah permukaan instalasi pengolahan air limbah



Gambar I ntercepting Sew er (Jepang, 1874)



Gambar Inlet Pengolahan Air limbah



Gambar Sumur Pengumpul



Jenis sumur pengumpul dibedakan menjadi dua : 1. Sumur basah mengggunakan pompa subm ersible atau suspended /motor yang terpasang di atas level muka air di dalam sumur basah sedangkan bagian pompa terendam 2. Sumur kering menggunakan salah satu dari self-prim ing / suction lift centrifugal pum p atau pompa sumur kering / pompa dipasang dalam kompartemen yang terpisah dengan air yang diisap



Pertimbangan Perencanaan • Karakteristik air limbah suspended solid, floating solid, ukuran maksimum benda yang diperbolehkan berada dalam air limbah, densitas, temperatur, tekanan, dan lain-lain • debit air limbah debit minimum, debit puncak dan debit rata-rata • rencana letak skema perpipaan dan profil hidraulis dari sumur basah sampai dengan fasilitas penerima • elevasi muka air Elevasi muka air minimum dan maksimum pada sumur basah, dan elevasi muka air pada fasilitas penerima.



Nilai elevasi-elevasi muka air tersebut ditetapkan setelah dilakukan evaluasi terhadap : a) Elevasi air pada influen sewer b) Rencana layout dan pertimbangan hidraulik berdasarkan rencana c) Pertimbangan terhadap terjadinya air pasang d) Pertimbangan rencana perletakan e) Kebutuhan operasi dan peralatan



Dalam merencanakan sumur pengumpul, tiga hal utama yang harus diperhatikan, yaitu;



a. Pemilihan letak



Pemilihan letak sumur pengumpul ini dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : . Cuaca · Aman dari bahaya banjir · Lokasinya jauh dari pemukiman penduduk, sehingga masalah bau dapat diminimisasi. · Tersedia sumber tenaga cadangan



b. Pemilihan jenis sumur pengumpul · Pada sumur kering dan basah, air dengan gas harus dipisah dengan memberi jalan masuk yang berbeda / terpisah untuk masing-masing sumur. · Harus tersedia ventilasi untuk semua sumur kering yang berada di bawah muka tanah dan pada sumur basah yang ditempatkan dalam suatu bangunan · Dasar sumur basah harus mempunyai kemiringan minimum 1:1 terhadap pompa intake. Pada dasar sumur tersebut tidak boleh ada tonjolan yang memungkinkan terjadinya akumulasi solid. Penyekatan antivortex dapat digunakan untuk pum p suction pada sumur pengumpul yang besar.



· Sumur basah pada umumnya mahal, karena membutuhkan galian dan struktur beton yang banyak. Oleh karena itu, volume yang disimpan harus ditetapkan berdasarkan jenis dan operasi pompa (kecepatan tetap dan kecepatan variasi). Pertimbangan jugaharus diberikan pada inlet suction pompa submersible untuk mencegah vortex aliran transisi yang tidak nampak. · Sumur basah harus direncanakan dengan dilengkapi dua kompartemen, dimana setiap kompartemen harus dipisah untuk proses pemeliharaan tanpa menghentikan operasi sumur pengumpul. · Pipa suction pada sumur pengumpul harus berukuran lebih untuk perluasan fasilitas pada masa yang akan datang



C. Pemilihan pompa dan kontrol



Kebutuhan pipa dapat ditentukan dari pengetahuan tentang head dan aliran. Pemilihan unit spesifik membutuhkan pengujian pada kurva standard pabrik dan perbandingan antara kurva standar pabrik dengan kurva kapasitas head sistem



Pompa Sumbersible



Pompa Sentrigugal



Pemompaan meliputi; 1. Head •Head menjelaskan tentang energi hidrolik (kinetik atau potensial) yang setara dengan tinggi kolom zar cair di atas datum, dinyatakan tinggi kolom air (1 m air = 9.81 kPa, atau 1 ft air = 0.433 Psi ). •Head dalam pemompaan : static suction lift (static suction head ), static discharge head , dan total static head . •Total Dinam ic Head (TDH) pompa adalah jumlah total dari total static head , head gesekan (termasuk m innor losses ), dan energi kecepatan (velocity head ). •Head gesekan terdiri dari kehilangan energi dalam pipa (suction dan discharge ). •Persamaan Darcy Weissbach atau Hazen Williams. M innor losses tergantung pada sambungan, valve , belokan, bentuk masukan, keluaran, dan sebagainya dan biasanya dinyatakan sebagai fungsi dari velocity head .



RUMUS - RUMUS TDH=Hstat + hf + h+hv Darcy Weisbach



f LV hf = 2gD



Hazen Williams



2



( C)



h f = 6.82 V



 h m = K V 2g   2



hL=hf + h+hv



hv = V



1.85



×



2



2g



L D1.167



Bentuk Lain Persamaan Hazen Williams yang paling umum digunakan adalah V V Q Q



= = = =



0.355 0.550 0.278 0.432



C C C C



D D D D



0.63 0.63 2.63 2.63



( ( ( (



hf hf hf hf



/ / / /



L L L L



) ) ) )



0.54 0.54 0.54 0.54



( ( ( (



SI ) U.S ) SI ) U.S )



Dimana : TDH = total head loss, m (ft) Hstat = total static head, m (ft) hf = total kehilangan energi akibat gesekan suction dan discharge , m hL = total head loss , m (ft) hm = m innor losses , m (ft) hv = velocity head , m (ft) V = kecepatan dalam pipa, m/s (ft/s) Q = debit, m3/s (ft3/s) f = koefisien gesekan (nilainya tergantung pada angka Reynolds, kekasaran serta diameter pipa). Nilainya pada range 0.01 – 0.1 C = koefisian kekasaran (nilainya tergantung pada bahan dan umur pipa), nilainya pada range 60 – 140 D = diameter pipa, m ( ft ) g = percepatan gravitasi, 9.81 m/s2 (32.2 ft/s2) K = koefisien headloss L = panjang pipa, m (ft)



2. Kapasitas pengeluaran (debit pemompaan) Kapasitas pengeluaran atau debit dari pemompaan adalah volume zat cair yang dipompa per unit waktu. Debit pemompaan mempunyai satuan meter kubik per menit (m3/s), liter per menit (l/s), gallons per menit (gpm), atau kaki kubik per menit (ft3/s).



3. Power dan efisiensi Power pompa adalah proporsional dengan berat jenis dari zat cair yang dipindahkan dan total headnya. Efisiensi pompa adalah perbandingan antara power yang dikeluarkan dengan power yang masuk. Power dan efisiensi pompa dinyatakan dalam persamaan:



Pw= K’ Q (TDH) γ



Ee =



Pp Pm



Pw Ep = Pp



Dimana : Pw = daya keluaran pompa (daya air), kW (HP) Pp = daya input pompa, kW (HP) Pm = daya input pada motor (energi listrik), kW (HP) Q = kapasitas, keluaran, atau debit, m3/s TDH = total dinamic head, m ( ft ) G = berat jenis zat cair yang dipompa, kN/m3 ( lb/ft3) Ep = efisiensi pompa, biasanya 60 – 85 persen Ee = efisiensi motor, biasanya 90 – 98 persen K’ = konstanta tergantung satuan perhitungan (TDH = m, Q = m3/s, g = 9,81 kN/m3, Pw = kW, K’ = 1 kW/kN.m/s) (TDH = ft, Q = ft3/s, g = 62,4 lb/ft3, Pw = HP (horse power), K’ = 1/550 HP/ft.lb/s)



(Buku Ajar PBPAB )



Gambar Skema Perpipaan dan Layout Bar Screen , Stasiun Pemompaan, Flow m eter , dan Grit Cham ber (Sumber : Qasim, 1985)



Gambar Profil Energy Grade Lines (EGL) dan Hydraulic Grade Lines (HGL)Skema Perpipaan (Sumber : Qasim, 1985)



Contoh Desain Kriteria desain: a. Perencanaan peralatan pompa untuk rencana debit puncak, rata-rata dan minimum, yaitu; 1.321 ; 0.44 ; dan 0.22 m3/dtk. b. Rencana tata letak, skema perpipaan, dan profil hidrolis yang diperlukan untuk contoh desain ditunjukkan pada gambar 3.5 dan 3.6. c. Berdasarkan pengkajian perencanaan awal pada rencana layout, perpipaan, dan pertimbangan hidrolik, elevasi telah ditetapkan sebagai berikut: • Elevasi level dasar untuk sumur basah dan kering diasumsikan=EL. 0,00 m • Elevasi permukaan air minimum di sumur basah = EL. 2,44 m • Elevasi permukaan air maksimum di sumur basah = EL. 3,66 m • Elevasi level air normal di grit chamber = EL.13,57 m d. Digunakan total lima unit pompa dengan ukuran yang sama termasuk satu unit pompa sebagai cadangan



Perhitungan Desain: a. Persiapan Kurva Sistem b. Persiapan Kurva Karakteristik pompa c. Penentuan P ow er I nput dan Efisiensi Pompa



Gambar Kapasitas Head Sistem, Kapasitas Head Pompa Modifikasi, dan Kurva Kombinasi Pompa Pararel, menunjukkan kapasitas dan head yang beroperasi (Sumber : Qasim, 1985)



Gambar Kurva Efisiensi Pompa Contoh Desain (Sumber : Qasim, 1985)



SCREEN Merupakan unit pengolahan pendahuluan (fisik) dalam WWTP BENTUK :  Batang paralel (bar rack)  Tongkat  Kawat  Kawat mesh  Perforated plate  Kisi



LETAK : Sebelum unit pompa & grit chamber FUNGSI : Menyisihkan material berukuran besar yang masuk ke dalam WWTP yang dapat merusak unit-unit operasi, mengurangi efisiensi kinerja WWTP & mencemari badan air



(a)



(b) Gambar Bar Screen (a) Batang Paralel, (b) Pervorated Plate



SCREEN: 



SARINGAN KASAR (COARSE SCREEN), Contoh: Bar Racks yaitu sebuah alat yang tersusun atas batang/ tongkat paralel dengan bukaan/spasi antar batang 6 - 150 mm yang berfungsi untuk melindungi pompa, valve, jaringan pipa dari kerusakan/sumbatan







SARINGAN HALUS (FINE SCREEN), Contoh: Screen yaitu sebuah alat yang berbentuk disk/drum dengan bukaan/spasi antar batang < 6 mm yang dapat terbuat dari bahan tembaga atau perunggu; Coarse woven wire media



ALTERNATIF SCREEN: 



COMMINUTOR (alat pemarut partikel yg masuk ke kisi-kisi stasioner)



TABEL PERBANDINGAN OPERASIONAL MANUAL & MECHANIC CLEANING KRITERIA DESAIN



MANUAL CLEANING



MECHANIC CLEANING



0.3 – 0.6



0.6 – 1.0



5 - 15 25 - 38



5 - 15 25 - 38



Jarak antar batang (b), (mm )



25 – 50



15-70



Slope batang dari vertikal (o)



30 - 45



0 - 30



150



150-600



Kecepatan melalui celah (v), m/s Lebar Bar (w), (mm) Kedalaman (D), (mm)



Headloss yang diijinkan (hl), (mm) Sumber : Metcalf&Eddy, 2003



Gambar Screening



PERENCANAAN SCREENING: BAR SCREEN



Mulai



Data Perencanaan: Jenis Bar (ß, b, w)



Kriteria Design : Kecepatan pada celah (Vcelah) Luas celah (Acelah)



Vcelah ≈ Vupstream



No



Yes Operasional : Head Loss pada saat clogging



freeboard ≥ hf



Yes



selesai



No



TABEL FAKTOR BENTUK BATANG BENTUK BAR



FAKTOR BENTUK



Segi empat ujung tajam



2,42



Segi empat dengan bentuk



1,83



setengah bulat di bagian hulu Bulat



1,79



Segi empat dengan bentuk setengah bulat pada bagian hulu



1,67



dan hilirnya Bentuk sembarang Sumber : Qasim, 1985



0,76



(β)



RUMUS-RUMUS YANG DIGUNAKAN DALAM PERENCANAAN BAR RACKS Jumlah batang ( n ) :



n=



Kecepatan melalui screen ( Vscreen ) :



L screen + 1 w ba tan g + 1



Q Vscreen = A bukaan bersih



Jumlah jarak antar batang ( N ) :



N = (n + 1)



Lebar bersih (Ws) :



Jarak antar tengah batang ( 1 screen ) :



Lebar bersih = L − (n × w)



screen = b + (0,5 × w ) × 2 Jarak bersih antar kisi :



jarak bersih antar kisi =



lebar bersih jml jarak antar ba tan g



RUMUS-RUMUS YANG DIGUNAKAN DALAM PERENCANAAN BAR RACKS Headloss melalui screen ( Hf screen ) :



 w Hfscreen = β ×   b



4



3



× hv × sin α



Lebar Bukaan Screen( Wc) :



Wc = Lebar Screen − ( n x lebarkisi ) Tinggi batang bar terendam (Ls) : Ls =



h sin θ



Tekanan Kecepatan melalui bar (hv):



V2 hv = 2g



RUMUS-RUMUS YANG DIGUNAKAN DALAM PERENCANAAN BAR RACKS Tinggi air di atas bar screen :



V12 =



Y3 Y1



X [ { Y3 Y1



}2 – 1 ]



g X Y1 = 2 { (Y3 / Y1) – (β3 / β1) } Kec. aliran saat Clogging 50% (Vs’) :



Lebar screen saat clogging (Ws’) = 1/2 Ws, Vs’ = Q ½ Ws . Ls Headloss saat Clogging 50% (h50) : H50 = (Vs’)2 – (Vs)2 X 1 2g 0,7



KETERANGAN Q V1



(m3/s)



= Debit aliran = kec aliran pd kisi (m/s) Y1/h = tinggi air di saluran (m) β1 = lebar saluran (m) β3 = lebar bukaan tepat di kisi (m) Y3 = tinggi air di kisi (m) β = faktor bentuk hv = head kecepatan (m) θ = sudut bar terhadap arah horizontal (°) w = tebal batang (m) b = jarak antar bar (m)



Wc = lebar bukaan screen (m) t = lebar kisi (m) h50 = headloss saat clogging 50% Hf = Headlos screen (m) Ws = lebar bukaan saat bersih (m) L = Lebar intake (m) Ls = tinggi bar yang terendam (m) Vs = Kecepatan saat bersih (m/s) Vs’= Kecepatan saat clogging (m/s)



GRIT CHAMBER 



Pengertian dan Fungsi : Grit : Fraksi organik berat dari bahan padat air limbah dengan kepadatan relatif kira-kira 2,5 sehingga punya kecepatan mengendap yang jauh lebih besar daripada bahan padat air limbah organik (kira-kira 30 mm/det) dibandingkan dengan kecepatan mengendap bahan padat air limbah organik yaitu sebesar 3 mm/det



Grit Chamber : unit bangunan untuk menghilangkan grit dan removal grit ini bertujuan untuk :  Melindungi atau mencegah terjadinya gesekan pada peralatan mekanik dan pompa akibat adanya pemakaian yang tidak perlu dan akibat adanya abrasi  Mencegah terjadinya penyumbatan pada pipa akibat adanya endapan kasar di dalam saluran  Mencegah timbulnya efek penyemenan di dasar sludge digester dan primary sedimentation tank  Menurunkan akumulasi material inert di dalam kolam aerasi dan sludge digester yang akan mengurangi volume yang dapat digunakan. Secara umum ada 3 jenis tipe grit chamber, yaitu: 1. Horizontal flow grit chamber 2. Aerated grit chamber 3. Vortex Grit Chamber



HORIZONTAL FLOW GRIT CHAMBER



 Arah alirannya horisontal  V selalu konstan untuk tiap level debit  Regulator debit : proportional weir, parshal flume, parabola flume



KRITERIA DESAIN HORIZONTAL FLOW GRIT CHAMBER PARAMETER 1.Waktu detensi (menit) 2.Kec.Horisontal (m/s) 3.Kec.mengendap removal material 60 mesh 4.Kec.mengendap removal material 100 mesh 5.Headloss (%depth) Sumber : Metcalf&Eddy, 2003



RANGE



TIPIKAL



45 – 90 0,2– 0,4 1,0 -1,3



60 0,3 1,15



0,6-0,9



0,75



30 - 40



36



HORIZONTAL FLOW GRIT CHAMBER



AERATED GRIT CHAMBER 



Menggunakan proses aerasi dengan aliran spiral dan menggunakan diffuser compressor udara



VORTEX GRIT CHAMBER 



Berupa tangki silinder di mana air limbah yang masuk akan menghasilkan pola aliran vortex, gaya sentrifugal dan gravitasi sehingga tejadi pemisahan grit



CONTOH PERENCANAAN : HORIZONTAL FLOW GRIT CHAMBER DIRENCANAKAN : 2 buah grit chamber, beroperasi bergantian



•Q = 0,1225 m3/S •Lebar= 0.75 m •Vs untuk 100 MESH = 0.8 m/mnt = 0.013 m/s •VH = 0.3 m/s •Sg = 2.65 •k = 0.05 •f = 0.02 •ν = 0.8975.10-6 m2/s (T = 25οC) •ρ air = 1000 kg/m3



PERHITUNGAN : 1. DIMENSI BAK CROSS AREA :



Q 0,1225m 3 / s = = 0,408m 2 Ac = vH 0,3m / s



KEDALAMAN :



Ac = W .h 0,408m 2 h= = 0,54m 0,75m



PANJANG GRIT CHAMBER :



L h = vH vs v H .h 0,3m / s × 0,54m L= = = 12,5m vs 0,013m / s



PERHITUNGAN (Lanjutan) SURFACE AREA (As) :



As = L.w = 12,5 × 0,75 = 9,38m 2 2. KECEPATAN SCOURING (Vsc) :  8k (Sg − 1)d × g  vsc =   f  



1 2



 8 × 0,05(2,65 − 1)0,02 × 9,81 vsc =   0,02  



1 2



= 2,54m / s



Vsc > VH………………………..OK!



3. GRIT STORAGE : Q = 0.1225 m3/s x 86400 s /hari = 10584 m3/hari • TES LAB Dari test lab didapatkan 0.01 lt pasir per hari per 1 m3, sehingga kandungan pasirnya:



KANDUNGAN PASIR (…Lanjutan) 3 10 −2 lt m3 −3 m = × 10 × 10584 3 m lt hr 3 m = 0,106 hr



PEMBERSIHAN Pembersihan dilakukan setiap hari dengan volume total pasir = 0.106 m3/hr ( Kontrol td ) :



( Vol 12,5 × 0,75 × 0,54 ) td = = = 41,33 det Q 0,1225



karena td < 60, maka dimensi diubah : L = 14 m w = 0.8 m h = 0.7 m Vol (14 × 0,8 × 0,7 )



td =



Td = 64 s..> 60 s, OK!



Q



=



0,1225



= 64 det



Direncanakan : A1 



L = 14 m w = 0,8 m A1= 14 x 0,8 = 11,2 m2



A2 



L = 12 m w = 0,4 m A2 = 12 x 0,4 = 4,8 m2



(



t A1 + A2 + A1 A2 3 t (11,2 + 4,8 + 7,3) 0,106 = 3 = 0,013m t



V



=



)



Catatan : Untuk desain kedalaman minimum grit storage=10 cm, maka untuk perencanaan ini dipakai kedalaman grit storage sebesar 10 cm namun yang terisi grit hanya sebesar 1 cm



4. PROPORTIONAL WEIR



Tinggi air di alat ukur (h) :



h = kedalaman aliran air – kedalaman grit storage = 0.54 - 0.1 = 0.44 m = 1.44 ft



 (1 m = 3.28 ft)



 Debit yang melalui weir: Q = 0.1225 m3/s x 35.3125 cfs/m3/det Q = 4.326 cfs



 Dimensi weir



Q = 4.97 x a x 0.5 x b (h – a ) 3  Direncanakan : a = 0.15 m = 0.492 ft,



4,326 = 0,97 ft 0.5  0 , 492  4,97 × (0,492 ) 1,44 − 3   b = 0,3m b=



Direncanakan : y = 0,25 m = 0,82 ft



y/a = 1,66



( Dari tabel nilai y/a dan x/b ; Marsono, “Hidrolika Teknik Penyehatan”, Hal : II–53 ) didapatkan : x/b = 0,43 (dengan interpolasi) x = 0,43/0,97 = 0,13 m



BAK PENGENDAP I (SEDIMENTASI) 



TUJUAN : Meremoval partikel yang mudah mengendap dan benda yang terapung serta mengurangi kandungan suspended solid (Eddy& Metcalf, 2003)







EFISIENSI REMOVAL : 50% - 70% untuk TSS & 30% - 40% untuk BOD5







Padatan terendapdikumpulkan o/scrapper mekanis hoppersistem pengolahan lumpur



PEMBAGIAN ZONA SEDIMENTASI I Zona sedimentasi I dibagi atas : a. ZONA INLET  tempat memperhalus transisi aliran dari aliran influent ke aliran steady uniform di zona pengendapan b. ZONA OUTLET  tempat memperhalus transisi dari settling zone ke aliran effluent. c. ZONA LUMPUR tempat menampung material yang diendapkan berupa lumpur endapan d. ZONA PENGENDAPAN  tempat berlangsungnya proses pengendapan (pemisahan) partikel dari air baku, sehingga harus bebas terlepas dari 3 zona lainnya.



d



b



a



c



a : zone inlet



b : zone outlet c : ruang lumpur d : zone pengendapan



BAK SEDIMENTASI I



BENTUK : RECTANGULAR  CIRCULAR Bak sedimentasi (circular&rectangular) terdiri atas:  Horizontal flow  Solids contact  Inclined surface 



FAKTOR DESAIN : 1. Waktu Detensi (td) td = V / Q 2.



Over Flow Rate (So) So = Q / As



3. Efisiensi removal (Xr) Xr = Vs / ( Q /A ) KETERANGAN : As = luas permukaan (m2) So = over flow rate (m/s) V = Volume bak (m3) Q = debit(m3/s) Xr = efisiensi removal Vs = Kecepatan pengendapan (m/s)



KRITERIA DESAIN 1. Bentuk segi empat dengan panjang: lebar = 1:2 2. Kedalaman bak = 1-3 m 3.Jumlah bak = minimum 2 bak



4.Waktu detensi = 1-3 jam 5.Slope dasar saluran = 1-2% 6.Nre aliran < 2000 agar aliran laminer 7.NFr > 10-5 agar tidak terjadi aliran pendek 8.Nre partikel < 0,5 untuk pengendapan partikel 9.Vh < Vsc agar tidak terjadi penggerusan 10.Freeboard = 30-50 cm 11.Weir Loading = 9-13 m3/m.dt (Sumber: Al-Layla “ Water Supply Engineering”)



KRITERIA DESAIN BP I RECTANGULER



Rectangular Kriteria Disain Kedalaman Panjang Lebar Flight speed



Range (m)



Tipikal



3.05 – 4.6 m



3.66 m



15.24 – 91.44 m



24.4 – 39.6 m



3.05 – 24.4 m



4.88 – 9.75 m



0.61 – 1.22 m/mnt



0.91 m



(Sumber : Metcalf dan Eddy, 1991)



KRITERIA DESAIN BP I CIRCULAR



Rectangular Kriteria Disain



Range (m)



Tipikal



3.05 – 4.6 m



3.66 m



Diameter



3,05 – 60,96 m



12,2–45,72 m



Slope Dasar



0,75 - 2,0 in/ft



1 in/ft



Flight Travel speed



0.02 – 0.05 m/mnt



0. 03 m/mnt



Kedalaman



(Sumber : Metcalf dan Eddy, 1991)



Gambar Bak Pengendap Rectangular



Gambar Bak Pengendap Circular



Sludge Collection



Perencanaan Sedimentasi Tahap I Berdasarkan efisiensi pengendapan yang diinginkan yaitu 75% dengan kecepatan pengendapan sebesar 0.42 mm/dt maka berdasarkan “Performance curves for settling basin of varying effectiveness “ - Fair dan Geyer, 1998 diperoleh nilai sebesar 1.8



t Vo = = 1.8 td Q A t Q Vo = = td A 1.8 t Q = = 0.233 mm/dt = 2.33.10 −4 m/dt td A



Direncanakan : • jumlah bak = 2 bak • Q total= 180 L/dt = 0. 18 m3/dt • Q per-bak = 0. 18/2 = 9. 10-2 m3/dt 1. ZONA INLET a. saluran Pembawa Q = 0.18 m3/dt V = 0,6 m/dt Lebar(b):Tinggi(h) = 2: Tinggi saluran = 0,6 m A =



Q 0,18 = = 0,3 0,6 V



 A = b . H = 2h.h 0,3 = 2h2 h = 0,4 m b = 0,8 m



SALURAN PEMBAWA Dimensi Bak Q per-bak = 9. 10-2 m3/dt



Q = 2,33.10 − 4 m / dt A A=



Q = 9. 10-2 m3/dt = 386 m2 2,33 . 10-4 2,33 . 10-4 t/td = 1,8  t = S / V td = t / 1,8 = 4000 / 0,42 = 2,6 jam / 1,8 = 9526 detik ≈ 2,6 jam = 1,44 jam….Ok!



Volume : V = Q x td = 9. 10-2 m3/dt X 1,44 jam X 3600 detik/jam = 466 m3/detik L : B = 2 : 1  A = panjang X lebar =LXB = 2B X B = 2B2 386 = 2B2  B = 13,89 ≈ 14 m  L = 2B = 2 X 14 m = 28 m H air Volume = 466 = 1,2…........Ok! Luas 386  freeboard = 0,3 m  Sehingga, h air = 1,2 + 0,3 = 1,5 m Sehingga, dimensi Bak Sedimentasi I  Panjang = 28 m  Lebar = 14 m  Tinggi = 1,5 m



Kecepatan horizontal (VH) VH = L / td = 28 m / 1,44 jam = 19,44 m/jam ≈ 0,0054 m/s



Kontrol Nre aliran : Asumsi :T air = 30°C 



υ



= 0,803 . 10-6 m2/dt g = 9,81 m/dt Vh. R Nre aliran =  Vh = kecepatan horisontal (m/s) υ R = jari-jari hidrolis (m) = Luas basah / keliling basah = ( b.h ) / ( b + 2h) = ( 14 X 1,2 ) / ( 14 + 2 (1,2)) R = 1,02 m NRe = 0,0054 X 1,02 = 6859,3 ........> 2000  tdk Ok! 0,803 . 10-6



Kontrol NFr : 2



Vh NFr = g .R



=



(5,4.10 −3 ) 2 9,81.1,02



= 2,914. 10-6 < 10-5 (Tidak Memenuhi Kriteria) Agar Nre dan NFr sesuai kriteria & agar aliran dapat bersifat LAMINER  bak pra sedimentasi dilengkapi dengan perforated wall yang terbuat dari pelat baja”



Perforated Wall



1,2 m



14 m



Panjang perforated Wall = Lebar Bak Sedimentasi I = 14 m Lebar perforated Wall



= 1,2 m



2 Diameter lubang perforated (d) = 0.2 m  Luas @ lubang(A1) = ¼ π (0,2)



Luas perforated wall = B x H = 14 x 1,2 = 16,8 m2



= 0.0314m2



A lubang total (A2) = 40% A perforated wall 40% X 16,8 = 6,72 m2



Jumlah lubang (n)= A2 A1 lubang



=



6,72 0,0314



= 214



Rencana perforated wall : 27 baris (tiap baris berisi 5 lubang)



14 Jarak horizontal = = 0,5 m 27 + 1 Jarak vertikal =



1,2 5 +1



= 0,24 m Jarak vertikal



Jarak horizontal



Jarak vertikal



Jarak horizontal



Jarak Antar Lubang Q per-lubang = 0,09 = 4,2.10-4 m3/dt 214 Kecepatan lubang = Q.per lubang A1



= 4,2 . 10-4 m3/dt



= 0,013 m/s



0,0314 m2 Kontrol NRe aliran  NRe = Kontrol NRe partikel Vs =



Q. pelubang π .d .υ ( Ss − 1) 2 1 .g . .dp υ 18



= 



4,2.10 −4 = 832,86 0,42.10-3 m/s…Ok, tidak terjadi penggerusan



Kontrol apabila 1 bak dicuci Q per bak = 0,18 m3/s Q per lubang perforated wall = 0,18 m3/s = 8,41 .10-4 214 NRe aliran = Q per lubang = 8,41.10-4 = 1667 < 2000..Ok! π.d.ν π.0,2.0,803.10-6 NRe partikel = tetap, Vsc = tetap



2. ZONA PENGENDAPAN Direncanakan: Efisiensi removal = 75,5% Konsentrasi Suspended Solid = 200 mg/l Diskret dan grit = 90% x Konsentrasi Suspended Solid = 180 mg/l Berat jenis sludge = 1,02 kg/l Partikel terendapkan = 75,5% x 180 mg/l = 135,9 mg/l = 0,1359 kg/m3



Berat solid (Ms) per-bak = Q per-bak x partikel terendapkan = 0,09 m3/dt x 0,1359 kg/m3 = 0,0122 kg/dt = 1056,76 kg/hari Volume sludge = volume solid + volume air = Ms , Ms : Ma = 95 :5  Ma = 19 Ms Ma + ρs ρa =



Ms  1  1056,76  + 19  = ρ a  Ss  1000



 1  + 19    2,65 



= 20,5 m3/hari Direncanakan periode pengurasan = 3 hari sekali volume sludge = 3 hari X 20,5 m3/hari = 61,5 m3 Dimensi ruang lumpur sbb :



6 m 1 4 m



Ruang Lumpur



A 2



A 2



2 m



3 m



Luas Bawah (A1) direncanakan B = 3 m L = 2 m sehingga A1 = 6 m2 Luas Atas (A2) direncanakan B = 6 m L = 14 m sehingga A2 =84 m2 Volume Ruang Lumpur (V) adalah: 1 .t.( A1 + A2 + A1 xA2 ) V= 3 1 61,5 = 3 .t.(6 + 84 + 6 x84 ) 184,5 = t. 122.45  t = 1,5 m



3. ZONA OUTLET Direncanakan: Weir Loading Rate = 9 m3/m.jam = 2,5.10-3 m3/m.jam Lebar Weir (b) = 0,2 m Tinggi weir = 0,4 m Tebal dinding weir (tw)= 0,05 m



h



b



0,4 m



tw



Penampang weir Panjang weir (Lw) =



Q weir loading



=



= 36 m 0,09 m3/s 2,5.10-3 m3/m.jam



0.2 m



B



K



0.2 m



0.5 m



Lay Out Weir Lw = (2.0,2) + B +(2.0,5) +4.K 36 = 0,4 + 13,6 + 1+ 4.K K = 5,3 m Tinggi muka air weir: Q = 1,84.b.h3/2 0,09 = 1,84.0,2.h3/2  h3/2 = 0,24  h = 0,39 m



Perencanaan Intake Tahap II



Jumlah bak = 2 bak Q total = 250 L/dt = 0,25 m3/dt Q per-bak = 0,125 m3/dt Saluran Pembawa Rencana desain: Q = 0.25 m3/dt V = 0,6 m/dt Lebar(b)= 0,8 m(sesuai tahap I) Tinggi saluran (h) = 0,6 m A=Q/h = 0,25 m3/dt / 0,6 m A = 0.42 m2  A = b . Hair  0,42 = 0,8 . Hair  Hair = 0,525 m memenuhi ketinggian air pada perencanaaan tahap I



PERFORATED WALL Perencanaan Tahap I  ∑lubang = 214, @ d=0,2 m, Alubang 0,0314 m2 Perencanaan Tahap II Q @ lubang =



0,125 m3/s = 5,84.10-5 m3/s 214



Kec.aliran pada lubang =



Q@lubang A@lubang



= 5,84.10-5 m3/s



= 0,0186 m/s



0,0314 m2



Kontrol Nre aliran



5,84 .10 −4 = 1158  < 2000, Ok! π . 0,2. 0,803 .10 −6



NRe =



Kontrol Kecepatan Penggerusan (VSC)  8.0,05.9,81 2,65 − 1  VSC =  x x1,95.10−5  1  0,03 



0.5



= 64,8.10-3  > 0,42.10-3 m/s…Ok, tidak terjadi penggerusan



Kontrol Nre partikel 0,42.10−3.1,95.10−5 = 0,803.10− 6



NRe partikel = Vs.dp



υ



= 0,01..< 0,5 Ok!



ZONA PENGENDAPAN Berat solid (Ms) per-bak = Q per-bak x partikel terendapkan = 0,125 m3/dt x 0,1359 kg/m3 = 0,017 kg/dt = 1467,72 kg/hari Volume sludge = volume solid + volume air M s M a  Ms:Ma = 95:5 sehingga Ma = 19 Ms = =



ρs



+



ρa



Ms  1   1467,72  1 + 19    + 19  = ρ a  Ss  1000  2,65 



= 28,44 m3/hari



LANGKAH-LANGKAH PERENCANAAN BP I CIRCULAR 1. • • •



Analisa Lab : Ditentukan tes kolom pengendapan dari analisa laboratorium Dibuat grafik isoremoval Diperoleh nilai :



td = td x faktor desain ( 1,75 ) (Fyer,Geyer & Okun) Vo = Vo x faktor desain ( 0,65 ) (Fyer,Geyer & Okun) • Dicari Vo tiap % removal → Vo = H / tc • Dicari td tiap % removal • Dicari total fraksi tiap removal Rt = Re +



H1 H2 (RD − Rc ) + (RE − RD ) + ...... H H



Dibuat grafik : Fraksi removal vs td Fraksi removal vs OFR OFR (Vs) & waktu detensi dapat diperoleh dari kriteria desain.



2. Kriteria Desain     



:



OFR = 40 m3/m2.hari Solid loading = 1,5 – 34 kg/m2.hari Kedalaman =3–6 m Diameter = 3 – 60 m Kedalaman analisa settling > 1,5 m



3. Debit (Q) : Direncanakan : ∑ bak = 4 buah Q total (Qave) = 0,224 m3/s Q tiap bak = 0,056 m3/s 4. Luas Permukaan (A surface) A surface = Q tiap bak / OFR = 0,056 m3/detik / (40 m3/m2.hari / 86400 detik/hari) = 120,96 ≈ 121 m2



5. Menentukan diameter bak pengendap : As = ¼ . Π. D2  121 m2 = ¼ Π. D2  D = 12,4 m 6. Cek OFR OFR = Q tiap bak / A OFR dicocokkan dengan kriteria desain yang sudah ada, if OK=real dimension 7. Menentukan volume bak Volume = Q x td ( td yang dipakai adalah td desain ) ( ket : td yg digunakan bisa dari analisa kolom settling atau dari kriteria desain) Contoh : digunakan td = 1 jam  volume = 0,056 m3/dt x 3600 dt/jam = 201,6 m3 8. Menentukan Kedalaman Bak (H) H = Volume / Asurface = 201,6 m3 / 121 m2 = 1,66 m



9. Menentukan diameter partikel terkecil yang dapat mengendap  18 xVsxυ   d =   (Ss − 1)g 



1 2



keterangan : Vs = kecepatan pengendapan partikel υ = viskositas g = percepatan gravitasi ( 9,81 m/s2 ) Ss = Specific gravity 10. Menentukan Kecepatan Scouring ( Vsc )



 8k ( Ss − 1).g.d   Vsc =  f   Keterangan : ƒ = 0, 02 k = 0,05



1 2



11. Menentukan kecepatan horizontal pada belokan ( Vh ) a. Kecepatan aliran yang melewati bukaan bawah sumur inlet Sistem inlet clarifier Q = 0,056 m3/detik Q 0,056 Direncanakan : v = 0,6 m/detik  A = = = 0,093 m2 v 0,6 4 × A 4 × 0,093 D= = = 0,34 π π Cek V : A = ¼ π D2  ¼ π (0,34)2 = 0,0907 ≈ 0,9 m V=Q/A = 0,056 m3/s / 0,9 m2 =0,63…Ok Jika direncanakan panjang pipe inlet = 12 m, maka :



  0,056  Hf =  2 , 63   0,2785 × 130 × 0,34 



1,85



× 12 = 0,014



Sistem effluent clarifier Direncanakan : effluen dengan V-notch pada weir (θ = 90o) yang dipasang di sekeliling clarifier. Q = 0,056 m3/dt = 4838,4 m3/hari Panjang weir total : L weir= π x D = π x 12,4 m = 38,9 m Direncanakan : Weir loading rate = 250 m3/m hari Jarak antara pusat V-notch = 0,2 m Maka : Total jumlah V-notch = 38,9 m / 0,2 = 195 buah Q tiap V-notch = 0,056 m3/detik / 195 = 2,87 x 10-4 m2/detik Tinggi air di V-notch (H):    Q  H =  15 8 ×  0     Cd × tan 45 2 g   



2



5



-4    2,87 x 10 15  =  8 ×  0    0,584 × tan 45 2 × 9,81   



2



5



= 0,014m



Saluran outlet penampang : Pipa outlet clarifier = pipa inlet clarifier dengan diameter 0,3 m Q = 0,056 m3/detik Direncanakan : v = 0,3 m/detik



A=



Q 0,032 = = 0,186 m v 0,3



Direncanakan lebar saluran = 0,3 m, maka kedalaman saluran:



hsal =



A 0,186 = = 0,62 ≈ 0,6 b 0,3



freeboard = 0,3 m h total = 0,6 m + 0,3 m = 0,9 m Pipa penguras lumpur / sludge Misal Q lumpur yg teremoval = 5 m3/hari Direncanakan : Waktu pengurasan = 5 menit = 300 dt



Q dalam pipa = V = 1 m/s 



A=



5m3 = 0,017 m3 / dt 300dt Q 0,017 = = 0,017 1 v



Diameter pipa (D) :



D=



4× A 4 × 0,017 = = 0,147 ≈ 0,15 m = 150 mm π π



Cek Kecepatan (V) :



A= v =



1



2 π D × × = 4



1



2 π × × = 0,0177 m2 0 , 15 4



0,017 Q = = 0,96 0,0177 A



Direncanakan panjang pipa (L) sludge 20 m, maka : 1,85



0,017   Hf =   2 , 63  0,2785 × 130 × 0,15 



× 20 = 0,142



Volume Ruang Lumpur (V) adalah: V



1 = .t.( A1 + A2 + 3



61,5 = 1 .t.(6 + 84 + 6 x84 ) 3



A1 xA2



 t = 1,5 m



t kuras = V ruang lumpur/ Volume Sludge = 61,5 / 28,44 = 2,16 hari ≈2 hari



Zona Outlet Direncanakan: Weir Loading Rate = 9 m3/m.jam = 2,5.10-3 m3/m.jam Lebar Weir (b) = 0,2 m Tinggi weir = 0.4 m Tebal dinding weir (tw)= 0,05 m Lw = (2.0,2) + B +(2.0,5) +4.K 36 = 0,4 + 13,6 + 1+ 4.K K = 5,3 m (TAHAP I) Tinggi muka air weir: Q = 1,84.b.h3/2 h=



0,125 1,84.0,2



= 0,34 m (memenuhi tinggi weir tahap I)