Tubes Pbpam Kelompok 4 [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Air merupakan kebutuhan primer mahluk hidup dalam mempertahankan



kelangsungan hidup. Kebutuhan air tidak hanya menyangkut kuantitas akan tetapi kualitas dan kontinyuitas (Widiasanti dkk, 2012). Indonesia merupakan negara yang menyandang status negara kepulauan dan memiliki cadangan air yang bersih yang cukup besar. Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air Kementerian Pekerjaan Umum tahun 2009 menyebutkan bahwa Indonesia masih memiliki cadangan air yang cukup besar yaitu sebanyak 2.530 km3 dan menduduki peringkat kelima di dunia (Qodriyatun, 2015). Tingginya cadangan air bersih di Indonesia seharusnya mampu memenuhi kebutuahan air masyarakat. Satu dari sepuluh rumah tangga mengalami kekurangan persediaan air bersih, khususnya pada musim kemarau (Unicef, 2012). Permasalahan penyediaan air bersih yang terus berlangsung di Indonesia adalah masih rendahnya tingkat pelayanan air bersih untuk masyarakat (Said dan Yudo, 2010). Indonesia diprediksikan sebagai salah satu negara yang akan mengalami krisis air pada tahun 2025. Penyebabnya adalah kelemahan dalam pengelolaan air,pemakaian air yang tidak efisien, laju kebutuhan akan sumberdaya air dan potensi ketersediaannya sangat pincang dan semakin menekan kemampuan alam dalam menyuplai air (Qodriyatun, 2015).Kebutuhan air bersih akanterus meningkat seiring dengan pertambahan jumlah penduduk dan perkembangan daerah perkotaan maupun pedesaan (Pradana dkk., 2017). Permasalahan penyediaan air di Indonesia harus segera diatasi sehingga semua masayarakat dapat menikmati air bersih. Salah satu daerah di Indonesia yang belum memiliki akses air bersih adalah Kabupaten Gresik. Kabupaten Gresik terletak di jawa timur daerah pesisir pantai utara. Untuk mengatasi minimnya air bersih di Kabupaten Gresik maka diperlukan adanya perencanaan bangunan pengolahan air minum yang memenuhi baku mutu dari Permenkes nomer 907 tahun 2010.



1



1.2



Identifikasi Masalah Identifikasi permasalahan dalam perencanaan bangunan pengolahan air



minum adalah kurang maksimalnya penyediaan air bersih di Kabupaten Gresik sehingga diperlukan adanya pembangunan instalasi pengolahan air minum.



1.3



Perumusan Masalah Rumusan masalah dalam perencanaan bangunan pengolahan air minum



di Desa Sembayat adalah sebagai berikut : 1.



Bagaimana rancang desain bangunan pengolahan air minum yang cocok untuk Kabupaten Gresik?



1.4



Tujuan Tujuan dari perencanaan bangunan pengolahan air minum di Desa



Sembyat adalah sebagai berikut : 1.



Untuk mengetahui rancang desain bangunan pengolahan air minum yang cocok untuk Kabupaten Gresik



1.5



Ruang Lingkup Ruang lingkup perencanaan bangunan pengolahan air minum ini meliputi



lingkup wilayah, sasaran, dan masalah: 1. Ruang Lingkup Materi Ruang lingkup materi perencanaan bangunan pengolahan air minum adalah perencanaan bangunan pengolahan air minum di Kabupaten Gresik yang dapat dimanfaatkan oleh seluruh penduduk Kabupaten Gresik. 2. Ruang Lingkup Waktu Waktu yang digunakan dalam perencanaan bangunan pengolahan air minum ini dimulai tanggal l6 April 2018 sampai dengan 6 Mei 2018.



2



3. Ruang Lingkup Lokasi Ruang lingkup lokasi perencanaan bangunan pengolahan air minum ini adalah di Kabupaten Gresik. 1.6



Manfaat Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum Manfaat kegiatan perencanaan bangunan pengolahan air minum ini



adalah sebagai berikut: 1.



Akademisi a. Menambah pengetahuan dan wawasan tentang perencanaan bangunan pengolahan air minum b. Merupakan kesempatan bagi mahasiswa untuk mengembangkan kemampuan dan keahlian yang telah dipelajari.



2. Instansi Menjadi masukan bagi bagi instansi terkait dalam pengembangan perencanaan bangunan pengolahan air minum.



3



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



2.1 Kebutuhan Air Kebutuhan manusia akan air bersih mencakup kebutuhan domestik (memasak, mencuci, mandi dan lainnya) dan kebutuhan non domestik seperti kebutuhan air untuk sosial, perkantoran, sekolah, pasar, industri, pelabuhan, masjid, rumah sakit dan sarana umum lainnya. Kebutuhan air yang dikonsumsi oleh masing-masing pemakai pun berbeda-beda. Faktor yang mendorong adanya perbedaan tingkat pemakaian air tersebut yaitu iklim, jumlah penduduk,pembangunan, ekonomi, kualitas air baku dan konservasi air (Metcalf dan Eddy, 1991). 2.2 Sumber Air Baku Berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 122 Tahun 2015 pada pasal 6 (ayat 3) berisikan Air baku wajib memenuhi baku mutu air dengan klasifikasi dan kriteria mutu air baku untuk penyediaan air minum sesuai dengan ketentuan peraturan perundang-undangan. Kriteria pemilihaan sumber air baku yang dipergunakan dalam suatu perencanaan sistem penyediaan air bersih ialah harus mencari alternatif sumber air baku yang paling dekat dengan daerah pelayanannya, serta kualitas yang diberikan kepada konsumen harus memenuhi standar kualitas menurut Departemen Republik Indonesia dan kapasitas / debit air yang tersedia sepanjang musim kontinyu / tetap (Maryanto.2013). Dalam standar persyaratan fisis air minum tampak adanya lima unsur persyaratan yaitu meliputi ; 1. Suhu 2. Warna 3. Bau dan Rasa 4. Kekeruhan



4



Sumber air yang dapat digunakan sebagai sumber air baku meliputi, mata air, air tanah, air permukaan dan air hujan. Alternatif sumber air baku terpilih harus



dipertimbangkan



terhadap



aspek



ekonomi



dan



kehandalan



sumber.Pemilihan alternatif sumber air didasarkan pada pertimbangan sebagai berikut: 1. Air sungai, pada umumnya memerlukan pengolahan untuk menghasilkan air minum, sehingga sumber air sungai baru dapat diperbandingkan dengan mata air, hanya apabila lokasi bangunan penyadap (intake) terletak dekat dengan daerah pelayanan. 2. Danau atau rawa, pengisiannya (inflow) umumnya berasal dari satu atau beberapa sungai. Alternatif sumber danau dapat diperbandingan dengan air permukaan sungai apabila volume air danau jauh lebih besar dari aliran sungai-sungai yang bermuara ke dalamnya, sehingga waktu tinggal yang lama dari aliran sungai ke danau menghasilkan suatu proses pejernihan alami. 3. Mata air, mata air sering dijumpai mengandung CO2 yang tinggi yang walaupun tidak banyak berpengaruh pada kesehatan tetapi cukup berpengaruh pada bahan pipa karena akan menyebabkan korosi. 4. Air tanah, air tanah digunakan sebagai alternatif sumber air apabila air permukaan telah terkontaminasi berat, dan pertimbangan lain bahwa kualitas air tanah secara bakteriologis lebih aman daripada air permukaan.



2.3 Persyaratan Air Baku Air Minum Dalam menentukan sumber air baku untuk diolah, harus dipenuhi persyaratan yang ada agar sistem penyediaan yang direncanakan selalu mendapat pasokan air baku yang stabil dan sesuai baku mutu. Terdapat tiga persyaratan utama dalam penetuan air baku, yaitu persyaratan segi kualitas dan segi kontinuitas. Penjelasan kedua aspek penting tersebut dijabarkan sebagai berikut:



5



1. Kualitas Kualitas sumber air baku air minum memenuhi persyaratan fisik, kimia dan biologi berdasarkan baku mutu yang berlaku sesuai dengan daerah masing-masing. Di Indonesia, baku mutu air baku air minum mengacu kepada Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air Kelas I dan Peraturan Menteri Kesehatan No. 492 Tahun 2010 Tentang Persyaratan Kualitas Air Minum. 2. Kuantitas Sungai sebagai sumber air baku harus memenuhi persyaratan dari segi kuantitas yaitu kapasitas minimum dari sungai harus lebih besar dari jumlah kebutuhan maksimum air minum di wilayah perencanaan. Bila air baku tidak ditampung terlebih dahulu maka kapasitas sumber harus mencukupi seluruh musim per tahun dan memiliki debit terendah sebesar 2,5 kali rata-rata pemakaian satu hari. Untuk menjaga kehidupan akuatik didalam sumber air maka terdapat persyaratan pengambilan debit maksimum yang diijinkan yaitu sekitar 20-40% dari kapasitas sumber. Lokasi intake air baku seharusnya memiliki tutupan lahan Daerah Aliran Sungai yang relatif terjamin dari kegiatan budidaya tanaman musiman, memiliki daerah tangkapan air yang relatif luas, idealnya sebagai kawasan hutan lindung. 3. Kontinuitas Air baku untuk air bersih harus dapat diambil terus menerus dengan fluktuasi debit yang relatif tetap, baik pada saat musim kemarau maupun musim hujan. Kontinuitas juga dapat diartikan bahwa air bersih harus tersedia 24 jam per hari atau setiap saat diperlukan kebutuhan air tersedia.



6



2.4 Kualitas Air Minum Berdasarkan



Keputusan



Menteri



Kesehatan



RI



No.



907/Menkes/SK/VII/2002 Tentang Syarat-Syarat dan Pengawasan Kualitas Air Minum menyebutkan bahwa air minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Adapun jenis air minum meliputi : 1. Air yang didistribusikan melalui pipa untuk keperluan rumah tangga 2. Air yang didistribusikan melalui tangki air 3. Air kemasan 4. Air yang digunakan untuk produksi bahan makanan dan minuman yang disajikan kepada masyarakat Keempat jenis air minum tersebut harus memenuhi syarat kualitas air minum yang meliputi persyaratan fisik, kimiawi, bakteriologis dan radioaktif. Tabel 2.1 berikut ini merupakan Keputusan Menteri Kesehatan RI No. 907/Menkes/SK/VII/2002, yang merupakan persyaratan kualitas air minum yang mengacu pada nilai panduan WHO.



7



Tabel 2.1 Standar Air Minum



8



Tabel 2.1 Standar Air Minum (lanjutan)



Sumber: Kepmenkes RI No. 491/Menkes/SK/IV/2002, WHO (2006); USEPA (2003) Keterangan: 1. Bq = Bequerel 2. Logam berat merupakan logam terlarut 3. Bagi pH merupakan nilai rentang yang tidak boleh kurang atau lebih dari nilai yang tercantum 4. Arti (-) diatas menyatakan bahwa untuk kelas termaksud, parameter tersebut tidak diisyaratkan



9



2.5 Syarat - Syarat Sistem Penyediaan Air Minum Syarat-syarat sebuah sarana dan prasarana dalam hal penyediaan air minum publik haruslah memenuhi beberapa kriteria yaitu: syarat kuantitatif, kualitatif dan kontinuitas yang terjaga. Berikut dapat dilihat pada Tabel 2.2 penjabaran tentang ketiga persyaratan tersebut: Tabel 2.2 Syarat-Syarat Sistem Penyediaan Air Minum



Sumber: Bahan Ajar PB PAM (2005)



2.6 Parameter Kualitas Air Minum Kehilangan air pada umumnya disebabkan karena adanya kebocoran air pada pipa transmisi dan distribusi serta kesalahan dalam pembacaan meter. kebocoran air merupakan salah satu kriteria dasar desain penyediaan air minum. Berdasarkan Ditjen Cipta Karya (1997) besarnya kebocoran/ kehilangan air untuk kebutuhan domestik diasumsikan sebesar 20 % dari debit air buangan rumah tangga.



10



Tabel 2.3 Parameter Fisik, Kimia dan Biologi Air Beserta Pengaruhnya



11



Tabel 2.3 Parameter Fisik, Kimia dan Biologi Air Beserta Pengaruhnya (lanjutan)



Tabel 2.3 Parameter Fisik, Kimia dan Biologi Air Beserta Pengaruhnya (lanjutan)



Sumber: 1. Montgomery (1985); 2. Linsley (1996); 3. Totok (2004); 4. Eckenfelder (2000)



12



2.7 Proses Produksi Air Minum Menurut Peavy (1985) proses produksi air pada hakekatnya dilaksanakan berdasarkan sifat-sifat perubahan kualitas yang berlangsung secara alamiah. Oleh karena itu, mekanisme proses itu bisa berlangsung secara fisik, kimia dan biologi. Tabel 2.4 Proses Air dan Penjabarannya



Sumber: Peavy (1985) dalam Bahan Ajar PB PAM (2005)



13



Tabel 2.5 Alternatif Pengolahan Air Beberapa Parameter



Sumber: 1. MONTGOMERY (1985); 2. Tambo (1974) dalam Bahan Ajar PB PAM (2005)



14



Gambar 2.1 Diagram Proses Produksi Air Minum Secara Konvensional Sumber: Kawamura (1991)



15



2.7.1



Intake



Intake adalah bangunan penyadap yang berfungsi untuk menangkap airr baku dari sumber sebelum masuk ke instalasi pengolahan. Sebelum air baku masuk ke instalasi pengolahan, maka partikel-partikel yang ukurannya sangat besar seperti daun, kertas, plastik, potongan kayu dan benda-benda kasar lain yang berada dalam air harus disaring terlebih dahulu menggunakan saringan kasar (bar screen). Penyaringan benda kasar bertujuan untuk menghindari rusaknya atau tersumbatnya peralatan seperti pompa, katup-katup, pipa penyalur, alat pengaduk yang digunakan dalam pengolahan air bersih. Menurut Metcalf dan Eddy (1991) saringan kasar dapat berupa kisi—kisi baja, anyaman kawat, kasa baja/plat yang berlubang-lubang dengan dipasang vertikal/miring dengan sudut antara 30o-80o. Analisis penting dalam perencanaan saringan kasar adalah menentukan kehilangan tinggi (head loss) selama air melewati kisi saringan. Secara garis besar kehilangan tinggi dipengaruhi oleh bentuk kisi dan tinggi kecepatan aliran yang melewati kisi, seperti dirumuskan oleh Krischoer sebagai berikut. Beberapa rumus yang digunakan untuk perhitungan intake dan screen: a. Tinggi kecepatan aliran air meewati kisi screen (meter) ∆ℎ =



𝑉2 2. 𝑔



b. Kehilangan tekanan air setelah melewati kisi screen (meter) 4



𝑤 3 𝐻𝐿 = 𝛽. ( ) ∆ℎ 𝑆𝑖𝑛 𝜃 𝑏 Keterangan: v



= kecepatan aliran yang melewati kisi (m/det)



g



= konstanta percepatan gravitasi (9,81 m/det2)



β = faktor bentuk kisi w = lebar kisi (m) θ



=sudut kemiringan kisi ( ° )



b



= jarak antar kisi (m)



Berikut ini adalah besar masing-masing faktor bentuk kisi:



16



Tabel 2.6 Faktor Bentuk Kisi



Sumber: Fair (1966)



Tabel 2.7 Kriteria Desain Intake



Sumber: 1. Kawamura (1991); 2. Droste (1997); 3. Layla (1978); 4. Reynolds (1982) dalam Bahan Ajar PB PAM 2005



2.7.2



Pintu Air Dan Saluran Pembawa Serta Bak Pengumpul



a. Pintu Air Pintu air digunakan untuk mengatur aliran air dari sumber air baku ke saluran intake sehingga diperoleh debit pengaliran yang diinginkan. Debit aliran air saat melewati pintu air (m3/detik): 𝑄 = 𝐶𝐷𝑟𝑎𝑔 𝑥 𝑏 𝑥 𝐻 𝑥 √2. 𝑔. ∆ℎ b. Saluran Pembawa Saluran pembawa berfungsi untuk menyalurkan air dari intake ke bak pengumpul. Berdasarkan kriteria desain dari Japan Water Works Association (1978): Kecepatan minimum aliran air pada saluran: 0,3 m/detik Kecepatan maksimum aliran air, jika: a. Konstruksi dari beton



: 3 m/detik



b. Konstruksi dari besi, baja, PVC



: 6 m/detik 17



1. Headloss aliran air saat melewati saluran pembawa (meter) 𝑉 1,85 𝐿 ∆ℎ = 6,82 . ( ) 𝐶 𝐷1,167 2. Kecepatan aliran air saat melewati saluran pembawa (meter) 𝑣=



1 2 1 . 𝑅3 . 𝑆 2 𝑛



3. Jari-jari hidrolis saluran pembawa jika saluran berbentuk segiempat (meter) 𝑅=



𝑏 𝑥 ℎ𝑎𝑖𝑟 𝑏 + 2. ℎ𝑎𝑖𝑟



c. Bak Pengumpul Bak pengumpul berfungsi untuk menampung air baku dari intake untuk dolah oleh unit pengolahan berikutnya. Bak pengumpul dilengkapi dengan pompa intake dan pengukur debit (Bahan Ajar PB PAM, 2005). Kriteria desain dalam Japan Water Works Association, 1978: a. Kedalaman (H)



: 3-5 meter



b. Waktu detensi



: ≥ 1,5 menit



Beberapa persamaan yang digunakan untuk perhitungan desain bak pengumpul: 1. Volume air di bak penampung (meter) 𝑉 = 𝑃 𝑥 𝐿 𝑥 ℎ𝐴𝑖𝑟 2. Waktu tinggal air di bak penampung (meter) 𝑇𝑑𝐴𝑖𝑟 =



𝑉 𝑄



Keterangan: Δh



= headloss saluran pembawa



CDrag



= koefisien pengaliran, (nilainya 0,6)



C



= koefisien kekasaran Hazen-Williams (C = 60-140)



g



= konstanta percepatan gravitasi (9,81 m/detik2)



L



= panjang saluran pembawa (meter)



b



= lebar saluran pembawa (meter)



18



S



= kemiringan saluran (meter/meter)



R



= jari-jari hidrolis (meter)



n



= koefisien manning, jika terbuat dari beton (nilainya 0,03)



Q



= debit air baku yang masuk ke bak pengumpul (m3/detik)



V



= volume air yang dapat ditampung oleh bak penampung (m3)



P



= panjang bak penampung (meter)



L



= lebar bak penampung (meter)



hair



= ketinggian air maksimum yang dapat ditampung (meter)



2.7.3



Pompa Dan Sistem Transmisi



Pompa tidak termasuk dalam unit proses pengolahan air, tetapi pompa merupakan peralatan pendukung utama. Menurut (Peavy, 1985) peforma pompa diukur berdasarkan kapasitas pompa terhadap head dan efisiennya. Efisiensi pompa biasanya pada range 60-85%. Menurut Hazen-Williams, aliran air dalam pipa dengan diameter (D > 2 inch, 5 cm), dengan kecepatan moderate (10 kaki/det, 3 m/det). Nilai koefisien kekasaran C berkisar antara 140 untuk pipa halus (pipa yang masih baru), pipa lurus dari 90 sampai 80 untuk pipa lama, pipa bergaris tuberculated. Berikut ini tabel koefisien gesekan berbagai jenis bahan pipa:



19



Tabel 2.8 Koefisien Kekasaran Pipa Menurut Hazen-Williams



Sumber: Peery (1967), Hwang (1981) and Benefield et al (1984) dalam Lin (2007)



Beberapa rumus yang digunakan dalam pompa dan sistem transmisi yaitu: a. Kehilangan tinggi tekanan akibat bergesekan dengan dinding pipa transmisi dengan menggunakan persamaan Hazen-Williams (meter) 𝐻𝐿𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟



151 𝑥 𝑄 1,85 𝐿 = ( ) 𝑥 ( ) 2,63 𝐶𝑥𝐷 1000



b. Kehilangan tinggi tekanan akibat konstraksi (minor losses) berupa aksesoris di sepanjang pipa transmisi (meter) 𝑣2 ∆ℎ = 𝑘 2. 𝑔 c. Daya hidrolik pompa untuk memindahkan air (Kilowatt atau KN.m./det) 𝑁𝑝𝑢𝑚𝑝 =



𝛾. 𝑄. 𝐻𝑝𝑢𝑚𝑝 𝜂𝑝𝑢𝑚𝑝



20



d. Daya motor penggerak pompa menggerakkan poros pompa (Kilowatt) 𝑁𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 =



𝑁𝑝𝑢𝑚𝑝 . (1 + 𝐴) 𝜂𝑝𝑢𝑚𝑝 . 𝜂𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠



Keterangan: Q



= debit pemompaan (m3/detik)



D



= diameter pipa bagian dalam (m)



L



= panjang pipa transmisi (m)



v



= kecepatan aliran air dalam pipa (m/detik)



k



= konstanta gesekan akibat aksesoris pipa



g



= konstanta percepatan gravitasi (9,81 m/detik2)



γ



= berat spesifik cairan, kN (9,774 KN pada temperatur 270C)



C



= konstanta friksi bahan pipa



ήpump = efisiensi pompa (%) ήmotor =efisiensi motor (%) ήporos = efisiensi hubungan poros, 1 jika poros dikopel langsung A



= faktor yang bergantung pada jenis motor = 0,1 sampai 0,2 untuk motor listrik



Menurut (Degremont, 1991), nilai koefisien k bergantung pada bentuk kerugian gesekan yang disebabkan oleh kondisi aliran dalam pipa tersebut. Berikut ini akan dijelaskan beberapa tipe kerugian gesek aliran dalam pipa akibat suatu bentuk pipa seperti belokan (bend), aliran gabung (inlet connection), gate valves dan open valves and fittings. a. Kerugian gesek akibat belokan (bend) r = radius belokan pipa d = diameter pipa



Gambar 2.2 Belokan Pipa Sumber: Degremont, 1991



21



Tabel 2.9 Konstanta k



Sumber: Degremont (1991)



b. Kerugian gesek akibat aliran gabung (inlet connection) Q = total aliran air dalam m3/det Qa = aliran air yang bergabung ke pipa m3/detik



Gambar 2.3 Aliran Dalam Pipa Sumber: Degremont, 1991 Tabel 2.10 Konstanta k Untuk Berbagai Sambungan Tee



Sumber: Degremont (1991)



c. Kerugian gesek akibat gate valves



Gambar 2.4 Gate Valves Sumber: Degremont, 1991



22



Tabel 2.11 Konstanta k Untuk Berbagai Nilai Gate Valve



Sumber: Degremont (1991)



d. Kerugian gesek akibat open valves and fittings



Gambar 2.5 CheckValves/No Return Valves Sumber: Degremont, 1991



Tabel 2.12 Konstanta k Untuk Berbagai Nilai Open Valves and Fittings



Sumber: Degremont (1991)



23



e. Rumus total head pompa dinamis berdasarkan persamaan Bernoulli (meter) 𝑣𝐼𝑠𝑎𝑝 2 𝑃1 𝑣𝑂𝑢𝑡 2 𝑃2 ( ) + ( ) + 𝑍1 + 𝐻𝑝𝑢𝑚𝑝 = ( ) + ( ) + 𝑍2 + 𝐻𝐿 2. 𝑔 𝛾 2. 𝑔 𝛾



Keterangan: P1 = tidak diketahui (pada umumnya negatif) diasumsikan = 0 P2 = 0 tekanan keluaran ke atmosfer Z1 = elevasi eksisting pipa masukan di Instalasi Pengolahan Air Z2 = elevasi eksisting pipa keluaran di Instalasi Pengolahan Air (Lin, 2007) Jika, head pompa dalam perhitungan tersebut dapat dinyatakan sebagau head pompa minimal yang tersedia, maka nilainya harus lebih kecil dari head maksimum yang dapat diberikan pompa kepada air yang akan ditransmisikan. Jika, nilainya berkebalikan (head pompa maksimum ≤ head minimal yang harus tersedia), maka dapat diambil kesimpulan pompa tidak memenuhi spesifikasi untuk dijalankan di instalasi pengolahan air karena air tidak mungkin mengalir pada bangunan yang akan dituju setelah pompa.



2.7.4



Aerasi



Aerasi adalah pemberian kontak udara terhadap permukaan badan air, termasuk tujuan terpenting aerasi adalah oksigenasi (meningkatkan DODissolved Oxygen didalam air). Teknik-teknik aerasi secara umum adalah:



24



Tabel 2.13 Teknik-Teknik Aerasi Secara Umum



Sumber: Hidayat (2007)



Aerasi digunakan untuk menyisihkan kandungan persenyawaan organik yang mudah menguap (VOCs) didalam air pada air permukaan atau air tanah. Reaksi-reaksi oksigen lainnya akibat aerasi dapat dipakai untuk memenuhi dua tujuan, yaitu transfer oksigen ke dalam air dan menyisihkan gas yang mudah menguap.



Secara teori, 1 mg/Liter dari oksigen mengoksidasi 7 mg/Liter ion divalen besi dan 3,4 mg/Liter ion divalen mangan. Besi bound secara organik tidak dapat dioksidasi dengan aerasi. Beberapa rumus yang digunakan dalam aerasi berupa terjunan, yaitu: a. Faktor koreksi penyerapan oksigen terhadap elevasi IPA diatas permukaan laut



b. Oksigen terlarut yang dapat masuk setelah dikalikan dengan faktor koreksi



25



c. Persamaan faktor koreksi akibat terjunan terhadap kelarutan oksigen



d. Oksigen yang ditambahkan setelah terjadi aerasi terjunan



Keterangan: A



= temperatur rata-rata air baku dalam (0C)



E



= elevasi terjunan diatas permukaan laut (+...meter)



Dosat



= konsentrasi oksigen yang masih dapat ditampung (mg/L)



Δh



= tinggi jatuhan air di instalasi aerasi (meter)



q



= faktor koreksi kualitas air (nilainya 0,9)



b



= faktor koreksi jenis terjunan (1,3 untuk terjunan bebas)



Ca



= kadar oksigen rata-rata air baku (mg/L)



Cs



= kadar oksigen jenuh yang dapat ditampung (mg/L)



r



= faktor koreksi akibat terjunan non dimensional



Cb



= oksigen terlarut setelah terjunan akibat re-aerasi (mg/L)



(Lin, 2007)



26



Tabel 2.14 Kelarutan Oksigen Jenuh per mg/L Air



Sumber: American Society of Civil Engineering Comitee on Sanitary Engineering Research (1960) dalam Buku Lin (2007)



2.7.5



Koagulasi



Koagulasi adalah penambahan dan pengadukan cepat (flash mixing) dengan koagulan yang bertujuan untuk mendestabilisasi partikel-partikel koloid dan suspended solid (Reynolds, 1982). Sedangkan menurut (Kawamura, 2001) koagulasi didefinisikan sebagai proses destabilisasi muatan koloid dan padatan tersuspensi termasuk bakteri dan virus dengan suatu koagulan.



27



Pengadukan dengan terjunan adalah pengadukan yang umum dipakai pada instalasi pengolahan air dengan kapasistas > 50 Liter/detik. Pembubuhan dilakukan sesaat sebelum air diterjunkan sehingga air yang terjun sudah mengandung koagulan yang siap diaduk. Pengadukan dilakukan setelah air terjun dengan energi (daya) pengadukan sama dengan tinggi terjunan. Tinggi terjunan untuk suatu pengadukan adalah tipikal untuk semua debit, sehingga debit tidak perlu dimasukkan dalam perhitungan. Gradient kecepatan 3501700/dt/detik. Hubungan antara ketinggian terjun untuk masing-masing tingkat gradien pengadukan dapat dilihat pada grafik dibawah ini:



Gambar 2.6 Grafik Hubungan Antara Ketinggian Gradien Pengadukan Sumber: Darmasetaiwan, 2001



28



Tabel 2.15 Kriteria Desain Untuk Koagulasi



Sumber: 1. Kawamura (1991); 2. Al-Layla (1980); 3. Reynolds (1982); 4. Darmasetiawan (2001); 5. Peavy (1985); 6. Mongomery (1985) dalam Bahan Ajar PB PAM 2005



Penentuan jenis koagulan sangat penting terutama untuk mendesain sistem pencampuran cepat dan untuk flokulasi dan sedimentasi agar berjalan secara efektif. (Kawamura, 1991) menyebutkan mengenai jenis koagulan yang sering digunakan adalah koagulan garam metal, seperti aluminium sulfat, ferri klorida, ferri sulfat serta Synthetic polymers seperti polydiallyl dimethyl ammonium (PDADMA) dan natural cation polymers seperti chitosan. Selain koagulan biasanya dalam pengolahan air bersih ada penambahan bahan kimia lebih dari dua atau tiga bahan kimia yang dibubuhkan dalam pencampuran cepat. Bahan kimia tersebut antara lain alum, cationic polymers, pottasium permanganate, klorine, Poly Aluminium Kloride (PAC), ammonia, lime atau caustic soda dan anionic dan nonionic polymers. Reaksi-reaksi kimia yang terjadi saat koagulasi dengan contoh penggunaan PAC (Poly Aluminium Kloride), dapat dijabarkan sebagai berikut: PAC akan membentuk ion-ion aluminium hidroksida setelah bereaksi dengan ion-ion bikarbonat dan karbonat dalam air baku. Reaksi didalam air dengan ion



(Lin, 2007) Setelah melakukan prosedur jar test hal lain yang perlu dilakukan adalah melakukan pengesetan stroke (bukaan keran) pada instalasi pompa pembubuh koagulan. Pengesetan stroke ini dimaksudkan untuk memberikan dosis pembubuhan koagulan yang tepat sesuai hasil jar test ke instalasi pengolahan air.



29



Adapun rumus yang digunakan untuk pengesetan stroke pompa dosing pembubuh koagulan yaitu:



Keterangan: Stroke



= bukaan keran dalam %



D



= dosis rata-rata hasil jar test (mg/Liter)



Qolah



= debit instalasi pengolahan air (Liter/detik)



Qpump



= debit pompa pembubuh koagulan (Liter/jam)



C



= Konsentrasi larutan PAC (biasanya 10-11% kg per 1 Liter



air)



2.7.6



Flokulasi



Menurut (Kawamura, 1991), flokulasi merupakan pengadukan lambat yang mengiringi dispersi koagulan secara cepat melalui pengadukan cepat. Tujuannya adalah mempercepat tumbukan yang menyebabkan terjadinya gumpalan partikel koloid yang tidak stabil sehingga dapat diendapkan. Istilah koagulasi-flokulasi terkadang digunakan secara bergantian dalam beberapa literatur. Namun, penggumpalan partikel ini pada prinsipnya terjadi dalam dua tahap proses. Pemilihan proses flokulasi seharusnya berdasarkan kriteria dibawah ini: 1. Tipe proses pengolahan, misalnya konvensional, filtrasi langsung, softening atau sludge conditioning. 2. Kualitas air baku, misalnya kekeruhan, warna TSS dan temperatur. 3. Tipe koagulan yang digunakan. 4. Kondisi lokal, seperti ketersediaan petugas lapangan (Montgomery, 1985) Flokulator adalah alat yang digunakan untuk flokulasi. Saat ini banyak dijumpai berbagai macam flokulator, tetapi berdasarkan cara kerjanya flokulator dibedakan menjadi 3 macam, yaitu pneumatic, mekanik dan baffle.



30



Tabel 2.16 Prinsip Kerja Berbagai Jenis Flokulator



Sumber: Reynolds (1982) dalam Bahan Ajar PB PAM 2005



Tabel 2.17 Kriteria Desain Flokulator Umum



Sumber: 1. Kawamura (1991); 2. Al-Layla (1980); 3. Reynolds (1982); 4. Darmasetiawan (2001); 5. Peavy (1985); 6. Mongomery (1985) dalam Bahan Ajar PB PAM 2005



Menurut (Kawamura, 1991), nilai gradien kecepatan pengadukan Instalasi Pengolahan Air dengan menggunakan Baffle Chanel :



Keterangan: v



= viskositas kinematis fluida = 0,864 x 10-6 m2/detik pada 270C



tdair



= waktu tinggal rata-rata air didalam instalasi flokulasi (detik)



g



= konstanta percepatan gravitasi (9,81 m/detik2)



Δh



= kehilangan tekanan saat melintasi instlasi flokulasi (m)



31



Gambar 2.7 Denah Flokulator Baffle Chanel Sumber: Darmasetaiwan, 2001



2.7.7



Flokulasi-Sedimentasi (Pulsator)



Pulsator



adalah



unit



flokulasi-sedimentasi



yang



pada



prosesnya



memanfaatkan sludge contact (kontak lumpur) dalam meningkatkan proses sedimentasi dan penjernihan air baku yang diolah. Clarifier sebagai unit penjernih melalui pengedapan berupa sebuah tangki yang memiliki dasar rata, dilengkapi dengan perpipaan yang berpori pada dasarnya yang mana air baku dialirkan untuk mencapai seluruh bagian secara merata. Pada permukaan tangki juga dilengkapi dengan beberapa perpipaan yang berfungsi untuk mengalirkan air yang telah jernih menuju proses berikutnya. Ada bermacam cara untuk memasukkan air kedalam tangki tetapi yang paling ekonomis adalah dengn menggunakan chamber yang mna udara dihisap melalui pompa vakum dengan aliran udara yang hampir sama dengan setengah aliran masuk maksimum air yang akan diolah. Cahamber ini dihubungkan dengan sistem distribusi yang ada pada bagian dasar tangki.



32



Pulsator merupakan salah satu proses sedimentasi yang paling banyak digunakan dalam penglahan air bersih. Unit ini mampu mengolah lebih dari satu m3/jam. Pada umumnya, kecepatan ke atas pada klarifikasi adalah antara 2-4 m/jam atau lebih tinggi pada beberapa kasus tergantung kepada koefisien kohesi lumpur. Dengan memanfaatkan gerakan aliran air yang turbulen ke arah atas, unit ini tidak memerlukan perlengkapan mekanis dalam mencapai kondisi flokulasi (Memorandum Desain Palyja, 2001 dalam KP Miftah, 2008). Tabel 2.18 Kriteria Desain Pulsator® Degremont



Sumber: Degremont (1991)



Proses pulsasi di pulsator dapa dijabarkan sebagai berikut: 1. Lumpur terbentuk selama flokulasi terjadi diatas dari sebuah ekspansi massa yng dinamakan “selimut lumpur” 2. Air, yang telah diberi koagulan sebelumnya, mengalir dari bawah dari sebuah alat pulsasi dan naik melalui selimut lumpur dan menjadi terlihat jernih di bagian paling atas dari bak pengendap 3. Selimut lumpur terjaga daam ekspansi massa dengan bantuan dari operasi pulsasi 4. Penvakuman. Ruang udara ditekan dengan ara mempompa keluar udara yang mana udara itu perlahan-lahan naik pada suatu ketinggian tertentu hingga setinggi 0,6-1,0 meter sebelum batas ketinggian air paling atas tercapai. Selama fase ini selimut lumpur mengendap karena gravitasi 5. Flushing – penghilangan tekanan udara. Ketika tingkat tinggi tercapai pada ruang udara, katup penghilang tekanan membuka; air kemudian mengalir dengan deras melewati manifold menciptakan sebuah efek flushing. Selimut lumpur kehilangan tekanan. Kelebihan lumpur



33



(kekeruhan air dan koagulan) mengalir ke dalam pengumpul lumpr yang man lumpur dibuang pada interval tertentu (Degremont, 2006).



Gambar 2.8 Potongan Flokulasi-Sedimentasi (Pulsator) Sumber: Degremont, 1991 Beberapa rumus yang digunakan alam pulsator yaitu: a. Kecepatan pengendapan partikel d sludge blanket area pulsator (m/jam) 𝑣𝑆𝑒𝑑 = [



𝑄𝑂𝑙𝑎ℎ 1𝑚3 3.600 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 ] .[ ] .[ ] 𝐴𝑆𝐵𝐴 1.000 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 1 𝑗𝑎𝑚



b. Kecepatan pulsator sebagai penjernih air (m/jam) 𝑣𝐶𝑙𝑎 = [



𝑄𝑂𝑙𝑎ℎ 1𝑚3 3.600 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 ] .[ ] .[ ] 𝐴𝐶𝑙𝑎 1.000 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 1 𝑗𝑎𝑚



c. Kecepatan aliran air di pulsator (m/jam) 𝑣𝑜 = [



𝑄𝑂𝑙𝑎ℎ 1𝑚3 3.600 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 ] .[ ] .[ ] 4 [(𝑃𝑃𝑢𝑙𝑠 ) . (𝐻𝐴𝑖𝑟 )] 1.000 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 1 𝑗𝑎𝑚



d. Kecepatan aliran air masuk ke pulsator (m/jam) 𝑄𝑂𝑙𝑎ℎ 1𝑚3 3.600 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑣𝑖𝑛 = [ ] .[ ] .[ ] 1.000 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 1 𝑗𝑎𝑚 2 (𝐴𝑝𝑖𝑝𝑎 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 ) e. Surfce Loading Rate atau disebut beban permuaan (m3/m2.jam) 𝑆𝐿𝑅 = [



𝑄𝑂𝑙𝑎ℎ 3.600 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 ] .[ ] 𝐴𝑃𝑢𝑙𝑠 1 𝑗𝑎𝑚



34



f. Waktu tinggal air di pulsator (jam) 𝑇𝑑𝑎𝑖𝑟 = [



𝑉𝑜𝑙𝑃𝑢𝑙𝑠 ] 𝑄𝑂𝑙𝑎ℎ



g. Volume ruang pembuangan lumpur di pulsator (m3) 𝐶 = 4 . [𝑃 𝑥 𝐿 𝑥 𝑇]𝑅.𝐿𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 h. Nilai perbandingan kecepatan klarifikasi dengan sedimentasi (non dimensional) 𝐹𝑒 = [



𝑣𝐶𝑙𝑎 1/3 ] 𝑣𝑆𝑒𝑑



i. Waktu gradien pengadukan di pulsator (G/detik) 1/2 𝑔 𝐶 𝐺 = 𝐹𝑒 𝑥 ([ ] . [𝑆𝑠 − 1] . [1 − 𝐹𝑒] . [∆ℎ] [ ]) ℎ 𝑄𝑂𝑙𝑎ℎ



j. Headloss Perpipaan (meter) 1,85



𝐻𝐿𝑃𝑖𝑝𝑎



151 𝑥 𝑄 = 𝑁 .( ) 𝐶 𝑥 𝐷2,63



𝐿 𝑥 ( ) 1.000



k. Headloss Gutter (meter) 𝐿 𝑣2 𝐻𝑓 = 𝑓 ( ) ( ) 𝐷 2. 𝑔 l. Power Vacuum Pump (watt) 𝑃𝑝𝑢𝑙𝑠 =



∆𝑃 . 𝑄 . 𝐴 . ∆ℎ 𝜂𝑝𝑢𝑚𝑝



Keterangan: Qolah



= debit pengolahan air di pulsator (m3/jam)



Avakum = luas area ruang vakum (m2) ΔP



= perbedaan tekanan sebelum dan sesudah di pulsasi (KN/m2)



N



= jumlah pipa manifold pulsator (buah)



f



= faktor friksi dari Moody Diagram



35



L



= panjang gutter (m)



D



= diameter gutter (m)



g



= konstanta percepatan gravitasi (9,81 m/detik2)



Gambar 2.9Moody Diagram Sumber: Tchobanoglous et al, 20014 dalamLin, 2007



2.7.8



Sedimentasi



Menurut (Reynolds, 1982), sedimentasi adalah pemisahan zat padat-cair yang memanfaatkan pengendapan secara gravitasi untuk menyisihkan padatan tersuspensi. Reynolds juga mengklarifikasikan tipe pengendapan menjadi empat tipe yaitu: 1. Tipe



pengendapan



bebas



(free



setting);



sering



disebut



sebagai



pengendapan partikel diskrit 2. Tpe pengendapan partikel flok, yaitu pengendapan flok dalam suspensi cair. Selama pengendapan partikel flok semakin besar ukurannya dengan kecepatan yang semakin cepat



36



3. Tipe zone hinderred settling, yaitu pengendapan partikel pada konsentrasi sedang, dimana energi partikel yang berdekatan saling memecah sehingga menghalangi pengendapan partikel flok, partikel yang tertinggal pada posisi relatif tetap dan mengendap pada kecepatan konstan 4. Tipe compression setling; partikel bersentuhan pada konsentrasi tinggi dan pengendapan dapat terjadi hanya karena pemadatan massa Menurut (Kawamura, 1991), pertimbangan-pertimbangan penting yang secara lansung mempengaruhi desain proses sedimentasi adalah: 1. Proses pengolahan seca keseluruhan 2. Materi tersuspensi dalam air baku 3. Kecepatan pengendapan partikel tersuspensi yang disisihkan 4. Kondisi iklim lokal, misalnya temperatur 5. Karakteristik air baku 6. Karakteristik geologi tempat instalasi 7. Variasi debit pengolahan 8. Aliran putaran pendek dalam bak sedimentasi 9. Metode penyisihan lumpur 10. Biaya dan bentuk bak sedimentasi



Proses sedimentasi didasarkan pada pengedapan partikel secara gravitasi sehingga harus diketahui kecepatan pengendapan masing-masng partikel yang disisihkan. Kecepatan pengendapan flok bervariasi begantung pada beberapa parameter yaitu tipe koagulan yang digunakan, kondisi pengadukan selama proses flokulasi dan materi koloid yang terkandung didalam air baku. Karakteristik aliran bak sedimentasi dapat diperkirakan dengan bilangan Reynolds (Re) dan bilangan Froude (Fr) (Kawamura, 1991). Beberapa rumus yang digunakan dalam sedimentasi yaitu: a. Bilangan Reynolds sebagai nilai lamineritas aliran (non dimensional)



37



b. Bilangan Froude sebagai nilai uniformitas aliran (non dimensional)



c. Radius Hidrolis (meter)



d. Waktu tinggal air (detik)



Keterangan: V



= kecepatan aliran (m/detik)



Q



= debit pengolahan (m3/detik)



A



= luas area yang dilewai (m2)



P



= keliling basah (meter)



υ



= viskositas kinematis fluida = 0,864 x 10-6m2/detik pada suhu



270C g



= konstanta percepatan gravitasi (9,81 m/detik2)



Pada dasarnya bak pengendapan yang panjang adalah yang paling baik tetapi tanpa didukung oleh faktor hidrolis lainnya seperti lamineritas dan uniformitas dari aliran dan beban permukaan yang sesuai, pengendapan dapat gagal (Darmasetiawan, 2001). Menurut (Peavy,1985), unit sedimentasi terbagi menjadi 2 bagian, perbedaan dari keduanya antara lain:



38



Tabel 2.19 Kelebihan dan Kekurangan Bak Sedimentasi Dari Segi Bentuk



Sumber: 1. Peavy (1985); 2. Montgomery (1985) dalam Bahan Ajar PB PAM 2005



Beberapa rumus yang digunakan dalam pengoperasian sedimentasi rectangular: a. Kecepatan horizontal (m/detik)



b. Waktu tinggal air (detik)



c. Kecepatan pengendapan (m/detik)



d. Beban permukaan (m3/m2.jam)



Keterangan: l = lebar bak sedimentasi (meter) b



= lebar penampang dasar bak sedimentasi (meter)



h



= ketinggian muka air bak sedimentasi (meter)



Q



= debit pengolahan (m3/detik)



39



Tabel 2.20 Kriteria Desain Bak Sedimentasi Rectangular



Sumber: 1. Kawamura (1991); 2. Droste (1997); 3. Rich (1961); 4. Martin (20024); 5. JWWA (1978); 6. Layla (1978); 7. Reynolds (1982); 8. Fair & Geyer (1986) dalam Bahan Ajar PB PAM 2005



Bak empat persegi panjang secara umum digunakan dalam instalasi pengolahan yang mengolah aliran besar. Tipe bak ini secara hidrolis lebih stabil. Biasanya desainnya, terdiri dari bak-bak yang penjangnya 2-4 kali lebarnya dan 10-20 kali kedalamannya. Untuk memungkinkan pengeluaran lumpur endapan maka dasar bak dibuat.



40



Gambar 2.10 Sedimentasi Rectangular Sumber: Reynolds, 1982 dalam Bahan Ajar PB PAM 2005



Beberapa rumus yang digunakan dalam pengoperasian sedimentasi circular: a. Panjang weir (meter)



b. Kecepatan weir loading (m/detik)



c. Jumlah V-notch (buah)



d. Debit per V-notch (m3/detik)



41



e. Tinggi diatas V-notch (meter)



f. Lebar V-notch pada bagian atas (meter)



Keterangan: r



= jari-jari sedimentasi (meter)



rc/c



= jarak antar pusat V-notch center to center (meter)



Cdrag



= koefisien pengaliran (0,62)



θ



= besarnya sudut yang dibentuk V-notch (o)



Tabel 2.21Kriteria Desain Bak Sedimentasi Circular



Sumber: 1. Kawamura (1991); 2. Al-Layla (1980); 3. Reynolds (1982); 4. Darmasetiawan (2001); 5. Peavy (1985); 6. Montgomery (1985) dalam Bahan Ajar PB PAM 2005



Bak pengendap lingkaran mempunyai zona dengan fungsi yang sama dengan bak empat persegi panjang, tetapi arah alirannya sangat berbeda.



42



Gambar 2.11 Sedimentasi Circular Sumber: Droste, 1997 dalam Bahan Ajar PB PAM 2005



Pada perencanaan bak pengendap dengan aliran kontinyu terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut:



Gambar 2.12 Bak Pengendap Sumber: Darmasetiawan, 2001



43



A. Zona Inlet Air yang masuk diasumsikan langsung merata pada potongn melintang didalam bak pengendap dengan tingkat kandungan SS (suspended solid) yang homogen ketidakmeratan pada zona inlet dapat menghasilkan turbulensi sehinga dapat meruntuhkan bentukan flok yang telah terbentuk di flokulator. Untuk menghindari ini secara umum aliran air harus mempunyai kecepatan aliran tidak boleh melebihi 0,3 m/dt secara digiring dengan stream line masuk kedalam bidang pengendapan. Zona inlet juga dapat berupa pipa lateral yang berlubang dan mengarah ke bawah, sehinga air yang keluar dapat dibagi merata sepanjang bidang pengendapan, hal ini banyak dilakukan paa pengendapan dengan plat miring. Beberapa rumus yang digunakan dalam bak pengendap dengan aliran kontinyu: a. Headloss bak pengendap (meter) 𝑣𝑜 2 𝐻𝑓 = 2. 𝑔 b. Diameter lubang pipa manifold (meter) 𝐷= [



4 .𝑄 ] 𝑁. 𝜋(2. 𝑔𝐻𝑓 )0,5



Keterangan: vo



= kecepatan aliran air secara horizontal (m/detik)



N



= jumlah lubang di pipa manifold (buah)



Q



= debit pengolahan (m3/detik)



g



= konstanta percepatan gravitasi (9,81 m/detik2)



B. Zona Pengendapan Pada zona bidang pengendapan flok yang sudah terbentuk diharapkan dapat mengendap. Secara ideal bidang pengendap harus memenuhi asumsi bahwa aliran harus merata (mempunyai kecepatan yang sama) diseluruh potongan melintang dan kecepatan sepanjang bidang pengendap harus sama. Jenis bidang pengendap meliputi:



44



1) Bak pengendap dengan aliran horizontal 2) Bak dengan plat setler aliran miring 3) Bak pengendap dengan aliran keatas



Secara umum asumsi yang diambil dalam teori adalah sebagai berikut: a. Partikel yang mengendap tidak dipengaruhi oleh kecepatan aliran b. Kecepatan pengendapan flok merata di seluruh bidang pengendapan c. Secara ideal harus diasumsikan bahwa partikel flok yang sudah mengendap todak terangkat lagi



Unformitas dan turbulensi aliran pada bidang pengendap sangat berpengaruh. Oleh sebab itu bilangan fraude yang menggambarkan tingkat unformitas aliran dan turbulensi alirang yang digambarkan oleh bilangan Reynolds harus memenuhi kriteria yang telah ditentukan. Apabila tingkat lamineritas dan unformitas tidak terpenuhi, maka flok-flok yang terbentuk akan terangkat keluar dari sedimentasi. Hal ini akan berpengaruh pada unit selanjutnya misal unit filtrasi yang dapat menyebabkan clogging. Bak pengendap dapat ditambahkan plate settler agar terjadi aliran laminar (tidak turbulen) dan uniformity (seragam). Beberapa rumus yang digunakan dalam bak pengendap dengan aliran kontinyu: a. Jari-jari lingkaran plate settler (meter) 𝑅=



𝐵. 𝑤 2 . (𝐵 + 𝑤)



b. Bilangan Reynold (non dimensional) 𝑅𝑒 =



𝑉𝑜 . 𝑅 𝑆𝑖𝑛𝛼. 𝑣



c. Bilangan Froude (non dimensional) 𝑅𝑒 =



𝑉𝑜 . 𝑅 𝑆𝑖𝑛𝛼. 𝑣



Keterangan: Re



= bilangan Reynold Re < 500 (laminar)



Fr



= bilangan Froude Fr > 10-5 (seragam)



45



vo



= kecepatan horizontal (m/detik)



R



= jari-jari hidrolis (meter)



υ



= viskositas kinematik 0,864 x 10-6 m2/detik pada 270C



α



= sudut kemiringan plate settler (o)



g



= konstanta percepatan gravitasi (9,81 m/detik2)



C. Zona Outlet Beberapa rumus untuk perhitungan zona outlet termasuk di dalamnya gutter: a. Lebar saluran gutter (meter) 𝐿𝐺𝑢𝑡 = 1,5 𝐻𝐴𝑖𝑟 b. Jumlah pelimpah (buah) 𝑄 < 5. 𝐻. 𝑉𝑜 𝑛. 𝐿 c. Debit tiap gutter (cfs) 𝑄 35,3088 𝑐𝑓𝑠 𝑄𝐺𝑢𝑡 = [ ] [ ] 𝑛 1𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 d. Tinggi air di saluran gutter (meter) 𝑄𝐺𝑢𝑡 = 2,49 . (1,5 𝐻𝐴𝑖𝑟 ) 𝑥 𝐻𝐴𝑖𝑟 3/2 e. Tinggi saluran gutter (meter) 𝐻𝐺𝑢𝑡 = 𝐻𝐴𝑖𝑟 + (0,2. 𝐻𝐴𝑖𝑟 ) + ∆ℎ + 𝑓𝑟𝑒𝑒𝑏𝑜𝑎𝑟𝑑 f. Panjang saluran gutter (meter) 𝑃𝐺𝑢𝑡 = 𝑃𝑆𝑒𝑑 g. Debit tiap V-Notch (m3/detik) 𝑄𝑉−𝑁𝑜𝑡𝑐ℎ = 1,36 𝑥 𝐻𝐴𝑖𝑟 5/2 h. Jumlah V-Notch (buah) 𝑁𝑉−𝑁𝑜𝑡𝑐ℎ = [



𝑄𝐺𝑢𝑡\ ] 2. 𝑄𝐴𝑖𝑟\



i. Dimensi V-Notch (meter) 𝐹𝑟𝑒𝑒𝑉−𝑁𝑜𝑡𝑐ℎ =



1 𝐻 2 𝐴𝑖𝑟\



𝐿𝑉−𝑁𝑜𝑡𝑐ℎ = 2. 𝐻𝐴𝑖𝑟 . 𝑇𝑎𝑛 45𝑜



46



𝐿𝑃𝑖𝑛𝑡𝑢 = 2. (𝐻𝐴𝑖𝑟 ) . (𝐹𝑟𝑒𝑒𝑉−𝑁𝑜𝑡𝑐ℎ ) . 𝑇𝑎𝑛 45𝑜 j. Jarak antar V-Notch (meter) 𝑃𝐺𝑢𝑡 = (𝑛′ 𝑥 𝐿𝑃𝑖𝑛𝑡𝑢 ). (𝑛′ + 𝑊) k. Jarak V-Notch ke tepian (meter) 𝑤 𝑊′ = 2 l. Jarak saluran gutter ke tepian (meter) 𝐿𝑂𝑢𝑡 = 2. 𝐿𝐺𝑢𝑡 + 2𝑊 + 2𝑊 m. Jarak antar saluran gutter ke tepian (meter) 𝑏 ′ = 2. 𝑏 n. Luas saluran pengumpul air dari gutter (m2) 𝐴𝑆𝑎𝑙 =



𝑄 𝑉𝑜



o. Tinggi air di saluran pengumpul air dari gutter (meter) 𝐻=



𝐴𝑆𝑎𝑙 𝐿𝑆𝑎𝑙



p. Tinggi saluran pengumpul air dari gutter (meter) 𝐻𝑆𝑎𝑙 = 𝐻𝐴𝑖𝑟 + 𝐹𝑟𝑒𝑒𝑏𝑜𝑎𝑟𝑑 q. Headloss pada V-Notch (meter) 𝑄 8 𝜃 = . 𝐶𝑑 . √2𝑔 . 𝑇𝑎𝑛 . ∆ℎ5/2 𝑉 − 𝑁𝑜𝑡𝑐ℎ 15 2 D. Zona Penampungan Lumpur Beberapa rumus untuk perhitungan zona penampungan lumpur: a. Konsentrasi effluent dan lumpur (mg/L) 𝐶𝑆𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒 = (80% 𝑥 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑆𝑢𝑠𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑑 𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑) + (𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢 𝐾𝑜𝑎𝑔𝑢𝑙𝑎𝑛) b. Berat lumpur per hari (kg/hari) 𝑊𝑆𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒 = 𝑄𝑂𝑙𝑎ℎ . 𝐶𝑆𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒 .



86.400 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 1 ℎ𝑎𝑟𝑖



.



c. Debit lumpur per hari (m3/hari) 𝑊𝑆𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒 𝑄𝑆𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒 = [ ] 3 1000 𝑘𝑔/𝑚 𝑥 𝜌𝑆𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒 𝑥 %𝑆𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒



47



d. Volume bak lumpur (m3) 𝑉𝑜𝑙 = 𝑄𝑆𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒 𝑥 𝑇𝑑𝑆𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒 e. Dimensi ruang lumpur (m3) 𝑉𝑜𝑙 = 𝑃𝑆𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒 𝑥 𝐿𝑆𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒 𝑥



1 𝐻 3 𝑆𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒



Keterangan : P



= panjang bangunan (meter)



L



= lebar bangunan (meter)



H



= ketinggian bangunan atau tinggi air (meter)



n



= jumlah bangunan (buah)



𝜃



= sudut kemiringan V-Notch (o)



∆ℎ



= kehilangan tinggi tekan (meter)



G



= konstanta percepatan gravitasi (9,81 m/detik2)



2.7.9



Filtrasi



Menurut Reynolds (1982) filtrasi adalah pemisahan zat padat-cair yang mana zat cair dilewatkan melalui media berpori atau material berpori lainnya untuk menyisihkan padatan tersuspensi yang halus. Proses ini digunakan untuk menyaring secara kimia air yang sudah terkoagulasi dan terendapkan



agar menghasilkan air minum dengan kualitas yang



tinggi. Filter yang digunakan harus sesuai dengan kandungan kimia air yang digunakan. Pada prosesnya air merembes dan melewati media filter sehingga akan terakumulasi



pada permukaan



filter



dan terkumpul sepanjang



kedalaman media yang dilewatinya.



48



Menurut Peavy (1985), dalam penjernihan air bersih dikenal dua macam saringan



yaitu saringan pasir lambat (Slow Sand Filter) dan



saringan pasir cepat (Rapid Sand Filter). Saringan pasir lambat didesain dengan kecepatan penyaring lambat namun dapat menyaring zat pengotor dengan diameter yang lebih kecil disbanding saringan lainya Sedangkan yang dimaksud dengan saringan pasir cepat atau Rapid Sand Filter (RSF) adalah filter yang menggunakan dasar pasir silika dengan kedalaman 0,6 – 0,75 m. Ukuran pasirnya 0,35 – 1,0 mm atau lebih dengan ukuran efektif 0,45– 0,55 mm. a. Media Filter Media filter yang umum dupakai di Indonesia adalah pasir. Pasir yang dipergunakan dalam filter harus bebas dari lumpur, kapur dan unsur-unsur organik. Pasir harus keras. Jika dimasukkan ke dalam asam klorida selama 24 jam tidak akan kehilangan berat lebih dari 5%. Pasir yang sangat halus akan lebih cepat clogging tetapi jika terlalu besar maka suspensi/partikel halus akan lolos. Sehingga ukuran butir pasir harus diseleksi dahulu. Pasir yang biasa dipakai adalah pasir kwarsa. Untuk menjamin ketahanan pasirkwarsa maka pasir kwarsa harus memenuhi kriteria kadar silika (SiO2) 96%.



b. Hidrolika Filtrasi Beberapa rumus untuk perhitungan hidrolika filtrasi sebagai berikut : a. Kecepatan aliran filtrasi (m/jam) 𝑉𝑜 =



𝑄𝑂𝑙𝑎ℎ 3600 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑥 𝑃𝑥𝐿 1 𝑗𝑎𝑚



b. Bilangan Reynold untuk aliran media filter (non dimensional) 𝑁𝑅𝑒 =



Φ. 𝑑. 𝑉𝑜 𝑣



c. Koefisien Drag atau koefisien pengaliran (non dimensional) 𝐶𝐷𝑟𝑎𝑔 =



24 ; jika nilai𝑁𝑅𝑒 ≤ 2 𝑁𝑅𝑒



𝐶𝐷𝑟𝑎𝑔 =



24 3 + ; jika nilai𝑁𝑅𝑒 𝑁𝑅𝑒 √𝑁𝑅𝑒



49



d. Headloss media filter (meter) 𝐻𝐿 =



1,067 𝐶𝐷𝑟𝑎𝑔 𝑉𝑜 2 1 𝑥 𝑥 𝐻𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑥 4 𝑥 Φ 𝑔 𝜀 𝐷𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎



Keterangan : Φ



= tingkat kebulatan ukuran pasir (sphericity)



𝜀



= fraksi kosong diantara pasir yang dapat dilewati air (porositas)



g



= konstanta percepatan gravitasi



𝐻𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 = tinggi media pasir di filter (meter) 𝐷𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 = diameter pasir rata-rata terpilih (meter) c. Sistem Underdrain Menurut Darmasetiawan (2001), headloss atau kehilangan tekanan pada undredrain sangat bergantung pada jenis underdrain yang dipakai. Underdrain dapat berupa: 1. Plat dengan nozzle 2. Teepee dengan lubang disamping 3. Pipa lateral pada manifold Pada semua jenis underdrain tersebut, diasumsikan headloss yang berlaku pada lubang mengikuti persamaan: 𝛥ℎ = 𝑘 𝑥



𝑉2 2. 𝑔



k adalah koefisien headloss yang bergantung pada jenis underdrain. Untuk nozzle, k = 1-3 sedangkan untuk lubang pipa lateral k = 1-2. Kecepatan filtrasi melewati lubang adalah 0,2 m/detik.



d. Pencucian Balik (Backwash) Beberapa rumus yang digunakan untuk perhitungan pencucian balik : a. Kebutuhan udara untuk pencucian balik (m/jam) 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = 𝑣𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 𝑥 𝐴𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟 b. Kecepatan aliran pencucian balik (m/jam) 𝑣𝑏𝑎𝑐𝑘 = 6𝑣𝑜



50



c. Porositas sebelum pasir filter terekspansi (terlontar dari filter) (meter)



d. Porositas sesaat pasir filter terekspansi (terlontar dari filter) (meter)



e. Persentase ekspansi pasir (persentase tinggi lontaran pasir) (%) % 𝑒𝑘𝑠𝑝 =



𝑃𝑒 − 𝑃𝑜 𝑥 100% 1 − 𝑃𝑒



f. Tinggi ekspansi pasir (tinggi lontaran pasir) (meter) 𝑒𝑘𝑠𝑝 =



𝐿𝑒 − 𝐿𝑝 𝑥 100 𝐿𝑃



g. Debit penggunaan air untuk pencucian balik filter (m3) 𝑄=



𝑄𝑏𝑎𝑐𝑘 𝑥 𝑇𝑏𝑎𝑐𝑘 𝑥 𝑛 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟 𝐹𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟



Keterangan: vudara



= kecepatan pencucian dengan udara (min.30 m3/m2.jam)



υ



= viskositas kinematik = 0,864 x 10-6m2/detik pada 27oC



ρw



= massa jenis air (kg/m3)



ρs



= massa jenis partikel media filter (kg/m3), misalnya pasir



Dpasir



= diameter butiran (meter)



Lp



= ketebalan medai filter (meter)



Le



= tinggi lontaran media filter (meter)



51



2.7.10 Desinfeksi a. Umum Desinfeksi merupakan proses akhir dari pengolahan air bersih, dimana pada proses ini akan ditambahkan zat desinfektan untuk membunuh mikroorganisme Desinfeksi



pathogen



dapat



yang



juga



masih



terkandung



didefinisikan



dalam



dengan



air.



metode



membunuh/menonaktifkan mikroorganisme yang tidak dikehendak berada dalam air, seperti bakteri, virus,



dan



protozoa



patogen



sebagai



penyebab berbagai penyakitPenggunaan desinfektan bertujuan untuk memenuhi



parameter



biologi dalam baku mutu air bersih. Apabila



pemberian desinfektan tidak dilakukan dengan baik, maka kadar bakteri patohen akan membahayakan bagi kesehatan manusia. b. Klorinasi Salah satu desinfektan yang digunakan dalam pengolahan air adalah klorin. Klorin banyak digunakan dalam pengolahan air bersih dan air limbah sebagai Oksidator dan desinfektan. Sebagai oksidator, klorin digunakan untuk menghilangkan bau dan rasa pada



pengolahan air



bersih. Untuk mengoksidasi Fe(II) dan Mn(II) yang banyak terkandung dalam air tanah menjadi Fe(III) dan Mn(III). Yang dimaksud dengan klorin tidak hanya Cl2 saja akan tetapi termasuk pula asam hipoklorit (HOCl) dan ion hipoklorit (OCL-), monokloramin



(NH2Cl)



dan



dikloramin (NHCl2). Klorin dapat diperoleh dari gas Cl2 atau dari garam-garam



NaOCl



dan



Ca(OCl)2. Kloramin



terbentuk



karena



adanya reaksi antara amoniak (NH3) baik anorganik maupun organik aminoak di dalam air dengan klorin. Oleh karena itu desinfektan dapat menggurangi kadar mikroorganisme pathogen



yang dapat menganggu



kesehatan manusia.



52



2.7.11 Reservoir Reservoir merupakan bangunan penampung air minum sebelum dilakukan penyaluran air kepada masyarakat. reservoir dapat diletakan diatas permukaan tanah maupun dibawah permukaan tanah. Bangunan reservoir umumnya diletakan didekat jaringan distribusi pada ketinggian yang cukup untuk



mengalirkan



air



secara



baik



dan



merata



kepada



seluruh



konsumen.Fungsi reservoir adalah untuk menyalurkan air kepada konseumen adalah sebagai berikut: a. Penampungan terakhir air yang telah diolah b. Keseimbangan antara kebutuhan dan pasokan air c. Meningkatkan kemudahan operasi d. Menggurangai pemakaian pompa e. Cadangan air saat darurat f. Menyiapkan kebutuhan air untuk pemadam kebakaran g. Sebagai pengaman untuk gelombang tekanan balik Perkiraan kapasitas untuk menyeimbangkan fluktuasi pasokan air dan pemakaian sekitar 15-25% dari kebutuhan harian rata-rata. Tangki penampung air dapat diklasifikasikan dalam beberapa jenis, yaitu: tipe pelayanan, konfigurasi dan tipe material konstruksi. Sedangkan reservoir berdasarkan posisi penempatanya dapat dibagi menjadi 2, yaitu: a. Ground Reservoir Ground Reservoir merupakan reservoar yang penempatanya pada permukaan tanah. Berikut merupakan contoh bangunan Ground Reservoir b. Elevated Reservoir Elevated Reservoir merupakan reservoar yang penempatanya dilakukan diatas menara. Berikut merupakan contoh bangunan Elevated Reservoir. Kriteria desain reservoir menurut Tambo (1974) dan Darmasetiawan (2001) dalam Taruna (20) adalah sebagai berikut:



53



Tabel 2.22 Kriteria Desain Reservoir Umum



Sumber: 1. Tambo (1974); 2. Darmasetiawan (2001)



Untuk mengetahui volume reservoir terlebih dahulu harus dihitung besar debit air masuk dan keluar dari reservoir. Debit yang masuk pada reservoir biasanya konstan atau tetap, sedangkan debit keluar bergantung pada pemakaian air minimum dalam kota. Contoh perhitungan reservoir disajikan pada gambar tabel berikut:



Tabel 2.23 Persentase Volume Reservoir



Sumber: Trijoko (2010)



a. Persentase volume reservoir adalah : 𝑃𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛 (%) = [



𝑄𝑆𝑢𝑟𝑝𝑙𝑢𝑠 + 𝑄𝐷𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑡 ] 2



b. Volume reservoir real dlam harian (m3) 𝑉𝑜𝑙𝑅 = 𝑃𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛 (%) 𝑥 𝑄𝐼𝑃𝐴 𝑥



86.400 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 1 ℎ𝑎𝑟𝑖



54



Berapa rumus lainnya dalam penentuan dimensi dan perpipaan reservoir : a. Dimensi reservoir jika dibuat sekat-sekat kompartemen (m3) 𝑉𝑜𝑙 =



𝑉𝑜𝑙𝑅 = 𝑃𝑅 𝑥 𝐿𝑅 𝑥 𝑇𝑅 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑎𝑟𝑡𝑒𝑚𝑒𝑛



b. Pipa inlet (meter) 𝐷𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 = √



4 𝑥 𝑄𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝜋 𝑥 𝑉𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡



c. Pipa outlet (meter) 𝐷𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 = √



4 𝑥 𝑄𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝑥 𝐹𝑝𝑒𝑎𝑘 𝜋 𝑥 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡



d. Pipa penguras (meter) 𝑉𝑜𝑙𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠 = 𝑃𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑥 𝐿𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑥 𝐻𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑄𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠 =



𝑉𝑜𝑙𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠 𝑡𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠



𝐷𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠 = √



4 𝑥 𝑄𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠 𝜋 𝑥 𝑉𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠



e. Pipa overflow dan ventilasi (meter) 𝐷𝑜𝑣𝑒𝑟 = 𝐷𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝑄𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 =



𝑄𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 − 𝑄𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑎𝑟𝑡𝑒𝑚𝑒𝑛



𝐷𝑣𝑒𝑛𝑡 = √



4 𝑥 𝑄𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 𝜋 𝑥 𝑉𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎



55



BAB III HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN



Diketahui :



1. Lebar bentang sungai = 55 m 2. Tinggi loncatan air di bendungan = 40-60 cm 3. Karakteristik air : a. Kekeruhan = 10-50 NTU b. Warna = 25 PtCO c. TSS = 50-150 mg/L d. TDS (Fe + Mn) = 0.8 mg/L 4. Debit = 350 L/detik



56



3.1



Pemilihan Alternatif Pengolahan Tabel 3.1 Alternatif 1 Pengolahan No



1 2 3 4



Parameter



Kekeruhan Warna Fe Mn



Influent



KFS



Saringan pasir cepat



Reservoir



Kualitas



Satuan



% Removal



Outlet



% Removal



Outlet



% Removal



Outlet



10-50 25 0,4 0,4



NTU PtCo Mg/L Mg/L



92% 50% 50% 50%



4 12,5 0,24 0,24



4% 2% 2% 2%



3,92 12,25 0,232 0,232



4% 2% 2% 2%



3,8 12,005 0,23 0,23



Keterangan



Memenuhi Memenuhi Memenuhi Memenuhi



57



Tabel 3.2 Alternatif 2 Pengolahan No



1 2 3 4



Parameter



Kekeruhan Warna Fe Mn



Influent



KFS



Saringan Karbon aktif



Reservoir



Keterangan



Kualitas



Satuan



% Removal



Outlet



% Removal



Outlet



% Removal



Outlet



10-50 25 0,4 0,4



NTU PtCo Mg/L Mg/L



92% 50% 50% 50%



4 12,5 0,24 0,24



10% 10% 5% 5%



3,6 11,25 0,23 0,23



4% 4% 2% 2%



3,46 10,8 0,2254 0,2254



Memenuhi Memenuhi Memenuhi Memenuhi



Tabel 3.3 Alternatif 3 Pengolahan No



Parameter



Influent



KFS



Saringan pasir lambat



Reservoir



Keterangan



Kualitas



Satuan



% Removal



Outlet



% Removal



Outlet



% Removal



Outlet



1 2



Kekeruhan Warna



10-50 25



NTU PtCo



92% 50%



4 12,5



10% 5%



3,6 11,875



4% 2%



3,46 11,64



Memenuhi Memenuhi



3



Fe



0,4



Mg/L



50%



0,24



5%



0,23



2%



0,2254



Memenuhi



4



Mn



0,4



Mg/L



50%



0,24



5%



0,23



2%



0,2254



Memenuhi



58



Alternative pengolahan yang dipilih adalah alternative pertama, yaitu Koagulasi-Flokulasi-Sedimentasi, Saringan Pasir Cepat dan Reservoir, dengan pertimbangan sebagai berikut : a. Ekonomis b. Memenuhi baku mutu yang telah ditetapkan dalam Peraturan Meneteri Kesehatan Republik Indonesia Nomer 32 Tahun 2017, dimana : kadar maksimum untuk kekeruhan adalah 25 NTU, Warna 50 TCU dan TDS 1000 mg/L.



3.2



Efisiensi Parameter Fisik Tabel 3.4 Perhitungan Efisiensi Parameter Fisik



No.



Parameter



1.



Kekeruhan (NTU)



KSF 92 KFS = 50 x 100 = 46



2.



Warna (PtCo)



KFS = 25 x 100 = 12,5



3.



4.



3.3



TDS (mg/L) (Fe) TDS (mg/L) (Mn)



50



KFS = 0,4 x 50 100



= 0,2 KFS = 0,4 x 50 100



= 0,2



Filtrasi



Reservoir 2



Filtrasi = 46 x 100 = 0,92 Filtrasi = 12,5 x 2 100



= 0,25 PtCo 2



Filtrasi = 0,2 x 100 = 0,004 2



Filtrasi = 0,2 x 100 = 0,004



2



Reservoir = 0,92 x 100 = 0,018 2



Reservoir = 0,25 x 100 = 0,005 2



Reservoir = 0,004 x 100 = 0,000008 2



Reservoir = 0,0004 x 100 = 0,000008



Bendungan (Trapesium) 2



8



Qmin = Cdrag x √2𝑔 (3 𝑏ℎ3/2 + 15 x h3/5 ) 2



8



= 0,6 x √2 x 9,8 m3/s x ((3 55 𝑚 𝑥 (0,4 m)3/2 + (15 x 0,43/5 ) = 25,458 m3/s = = 25.458 l/s 2



8



Qmax = Cdrag x √2𝑔 (3 𝑏ℎ3/2 + 15 x h3/5 ) 2



8



= 0,6 x √2 x 9,8 m3/s x ((3 55 𝑚 𝑥 (0,6 m)3/2 + (15 x 0,63/5 ) = 46,309 m3/s = 46.309 l/s



59



3.4



Intake A. Pintu Air Criteria Desain :  Debit pengolahan = 350 l/s = 0,35 m3/s  Tinggi maksimum muka air = 60 cm = 0,6 m  Kecepatan aliran air = 0,3-0,6 m/s Perencanaaan  Kecepatan aliran = 0.4 m/s Perhitungan 1. Luas Penampang Saluran 𝑄



Asal = 𝑉



0,35 𝑚3/𝑠



=



0,4 𝑚/𝑠



= 0,875 m2 2. Lebar saluran A



=dxl



0,875 m2



= 2d2 0,875



d2



=√



d (y)



= 0,6 m



2



maka, Lsal = 2 x d = 2 x 0,6 = 1,2 m



B. Bar screen Kriteria Desain : 



Debit pengolahan = 350 l/s = 0,35 m3/s







Lebar saluran = 1,15 m







Kecepatan aliran (v) = 0,5 m/s







Kisi berbentuk bulat lingkaran (β) = 1,79







Diameter yang direncanakan (w) = 15 mm = 0,015 m







Jarak bukaan antar batang (b) = 50 mm = 0,05 m







Kemiringan kisi (α) = 60



60







Grafitasi = 9,81







Slope (s) = 0,00008



Perhitungan 1. Kedalaman sebelum screen (Y1) 𝑄𝑥𝑛 S1/2



Y5/3



=



(2𝑌+1)5/3



0,35 𝑚3/𝑠 𝑥 0,013 (0,00008)1/2



0,51



= =



Y5/3 (2𝑌+1)5/3 Y5/3 (2𝑌+1)5/3



Y1 = 1,02 m 2. Kecepatan sebelum screen 𝑄



V1 = L xY1 𝑚3 𝑠



0,35



= 1,15m x 1,02 m = 00,298 m/s 3. Lebar bukaan (s) s=n+1 = 17 + 1 = 18 bukaan 4. Jumlah batang (n) L = n x w + [(n + 1 x b)] 1,15m = n x 0,015m + [(n + 1) x 0,05m)] 1,15 n



= 0,065 n = 17 batang



5. Lebar bukaan total Lt = b x s = 50 mm x 18 bukaan = 899,77 mm = 0,899 m



61



6. Kedalaman batang (bar terendam atau Yb) 𝑌1



Yb = sin 𝛼 1,02



= sin 60 = 1,17 m 7. Kecepatan dari screen 𝑄



Vb = 𝐿𝑡 𝑥 𝑌1 𝑚3 𝑠



0,35



= 0,899 𝑚 𝑥 1,02 = 0,38 m/s 8. Kehilangan tekanan melalui screen Hv = =



𝑉𝑏^2 2𝑔 0,382 𝑚/𝑠 𝑚 𝑠2



2 𝑥 9,81



= 0,007m = 0,07 cm 9. Headlos Bar Persamaan Kirschmer /4 𝑤 3



HL = β x( 𝑏 )



x hv x sin α



/4 0,015 3



= 1,79 x ( 0,05 )



x 0,01 x sin 60



= 0,0017m = 0,17 cm 10. Ketinggian air setelah Bar Y2 = Y1 – HL = 1,02m-0,0017m =1,0183 m



11. Kecepatan setelah melewati screen 𝑄



V2= (𝐿 𝑥 𝑌2) 0,35 𝑚/𝑠



= (1,5𝑚 𝑥 1,0183 𝑚) = 0,298 m/s = 0,3 m/s



62



C. Saluran Pembawa Perencanaan : 



Saluran pembawa terbuat dari beton







Koefisien maning (n) = 0,013







Kecepatan sadap (Vsadap) = 0,4 m/s







Debit pengolahan (Qsal) = 350 l/s = 0,35 m3/s







Tinggi muka air rata-rata (AWL) = 1 meter



Perhitungan 1. Perhitungan kontinuitas Qsal = A x V =( =(



𝑄𝑠𝑎𝑙 𝑉



)



0,35 𝑚3/𝑠 0,4 𝑚/𝑠



)



= 0,875 m2 Lebar saluran = 2 x tinggi muka air =2xh =b A=bxh A=2xhxh A = 2h2 H=√



0,875 𝑚 ^2 2



= 0,66 m b = 2h b = 2 x 0,66 m b = 1,32 m



2. Jari-jari hidrolis 𝑏𝑥ℎ



R = (𝑏+2ℎ) 1,32 𝑚 𝑥 0,66 𝑚



= ( 1,32+(2 𝑥 0,66) ) = 0,33 m



63



3. Kemiringan slope 𝑉𝑠𝑎𝑙 𝑥 𝑛 2 /3 ) 𝑅2



S=(



0,4 𝑚/𝑠 𝑥 0,013 2 ) /3 0,332



=(



= 0,0001 4. Headlos pada saluran pembawa Hl = S x Psal =0,0001 x 4 = 0,0004 5. Dimensi saluran 



Panjang saluran (Lsal) = 1,32 m







Panjang saluran (Psal) = 4 m







Kedalaman saluran = 0,66 + fb (20%) = 0,66 + 0,132 = 0,792 m = 0,8 m



3.5 Pompa dan Sistem Transmisi Tabel 3.5 Spesifikasi Teknis Pompa dan Sistem Transmisi No. Detail Spesifikasi 1. Ukuran masing-masing pipa: a. Pipa isap 5 buah ∅ dan panjang b. Pipa tekan 5 buah ∅ dan panjang c. Pipa trans 1 buah ∅ dan panjang 2. Aksesoris pipa isap a. Gate valve b. Check valve c. Bend 900 3. Aksesoris pipa tekan a. Gate valve b. Check valve c. Bend 900 4. Aksesoris pipa transmisi a. Gate valve b. Check valve c. Bend 900 5. Head maksimum pompa 6. Debit pemompaan rata-rata di lap.



Unit



Dimensi



Inchi dan meter



12 (0,30 m) dan 5



Inchi dan meter



10 dan 5



Inchi dan meter



24 dan 600



buah buah buah



1 1 3



buah buah buah



1 1 3



buah buah buah meter



1 1 5



64



No.



7.



8.



Detail Spesifikasi a. Pompa utama 4 buah b. Pompa cadangan 1 buah Tenaga Operasional a. Tenaga keluaran 4 pompa utama b. Tenaga keluaran 1 pompa cadangan Spesifikasi lainnya a. Rotasi per menit b. Voltase dan faktor cos 𝜋 c. Panel pressure indicator d. Jenis pipa yang diinstalaasikan e. Perusahaan asal fabrikan f. Umur pakai



Unit L/detik L/detik



Dimensi 87,5 100



Kilowatt



75



Kilowatt



90



rpm n/a buah



1500 380 volt:√3 1 buah per 1 pompa



n/a



Baja black steel



n/a tahun



Ebara Corporation 10



A. Headloss Pipa Isap 1. Laju Alir pada Pipa Isap 𝑄



= 𝑉𝐼𝑠𝑎𝑝 × 𝐴𝐼𝑠𝑎𝑝



(𝜋(0,30 𝑚)2 0,0875 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 = (𝑉𝐼𝑠𝑎𝑝 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘) × [ ] 4 𝑉𝐼𝑠𝑎𝑝



0,0875𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 = 0,07𝑚2



𝑉𝐼𝑠𝑎𝑝 = 1,25 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2. Perhitungan nilai k dengan masing – masing aksesoris pipa isap a. Nilai k untuk bend 900 dengan berbanding radius belokan pipa dengan diameter r/d = 2, nilai k = 0,27 sebanyak 3 buah b. Nilai k untuk gate valve dengan bukaan gate valve 100% (bukaan penuh), nilai k = 0,12 sebanyak 1 buah c. Nilai 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = [(3 × bend 900 ) + (gate valve)] 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = [(3 × 0,27) + 0,12] 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,81 + 0,12 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,93 65



3. Headloss Mayor masing – masing pipa isap dengan C = 130 adalah ∆ℎ𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟



151 × 𝑄 1,85 𝐿 =( ) ×( ) 2,63 𝐶 × 𝐷 1000



∆ℎ𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟



151 × 0,0875 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 =( ) 130 𝑥 0,302,63



1,85



×(



5 ) 1000



∆ℎ𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟 = 0,02547 𝑚



4. Headloss Minor total masing – masing pipa isap ∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟



𝑉𝐼𝑠𝑎𝑝 2 = 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 × ( ) 2𝑥𝑔



∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟



1,25 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2 = 0,93 × [( ) ] 2𝑥9,81𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2



∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟 = 0,93 × 0,0796 𝑚 ∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟 = 0,074 𝑚 5. Headloss total pada pipa isap ∆ℎ𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = ∆ℎ𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟 + ∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟 ∆ℎ𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,02547 𝑚 + 0,074 𝑚 ∆ℎ𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,09947 𝑚 B. Headloss Pipa Tekan 1. Laju alir air pada pipa tekan 𝑄



= 𝑉𝐼𝑠𝑎𝑝 × 𝐴𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛



(𝜋(0,25 𝑚)2 0,0875 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 = (𝑉𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘) × [ ] 4 𝑉𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛



0,0875𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 = 0,049𝑚2



𝑉𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛 = 1,785 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘



66



2. Perhitungan nilai k dengan masing – masing aksesoris pipa tekan a. Nilai k untuk bend 900 dengan berbanding radius belokan pipa dengan diameter r/d = 2, nilai k = 0,27 sebanyak 3 buah b. Nilai k untuk gate valve dengan bukaan gate valve 100% (bukaan penuh), nilai k = 0,12 sebanyak 1 buah c. Nilai k untuk no return valve I check valve dengan jenis swing check valve nilai k = 2,0 – 2,5 diasumsikan nilai k = 2,2 sebanyak 1 buah d. Nilai 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = [(3 × bend 900 ) + (gate valve) + (check valve)] 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = [(3 × 0,27) + 0,12 + 2,2] 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,81 + 0,12+2,2 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 3,13 3. Headloss Mayor masing – masing pipa tekan dengan C = 130 adalah ∆ℎ𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟 = (



151 × 𝑄 1,85 𝐿 ) × ( ) 𝐶 × 𝐷2,63 1000 1,85



∆ℎ𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟



151 × 0,0875 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 =( ) 130 𝑥 0,252,63



×(



4𝑚 ) 1000



∆ℎ𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟 = 0,049 𝑚



4. Headloss Minor total masing – masing pipa tekan ∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟 = 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 × (



∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟



𝑉tekan 2 ) 2×𝑔



1,785 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2 = 3,13 [( ) ] 2 × 9,81𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2



∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟 = 0,5 𝑚



67



5. Headloss total pada pipa tekan ∆ℎ𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = ∆ℎ𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟 + ∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟 ∆ℎ𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,049 𝑚 + 0,5 𝑚 ∆ℎ𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,549 𝑚 C. Headloss Pipa Transmisi 1. Laju alir air pada pipa transmisi 𝑄



= 𝑉𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 × 𝐴𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠



(𝜋(0,600 𝑚)2 0,350𝑚 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 = (𝑉𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘) × [ ] 4 3



𝑉𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛 = 1,2378 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2. Perhitungan nilai k dengan masing – masing aksesoris pipa transmisi a. Nilai k untuk inlet connection/interkoneksi antar pipa tekan dan pipa transmisi memiliki variasi k sebagai berikut: 



Interkoneksi pipa tekan pada pompa 2 tidak menghasilkan headloss minor karena pompa satu stand by tidak beroperasi







Interkoneksi pipa tekan dan pipa transmisi pada pompa 3 akan menghasilkan headloss minor dengan nilai k sebagai berikut: (



(



𝑄𝑎 0,0875𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 )=( ) 𝑄 0,0875𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘



𝑄𝑎 ) = 0,1 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑘𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛 = 1,20 𝑑𝑎𝑛 𝑘𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 = 0,55 𝑄







Interkoneksi pipa tekan dan pipa transmisi pada pompa 4 akan menghasilkan headloss minor dengan nilai k sebagai berikut: 𝑄𝑎 0,0875𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 ( )=( ) 𝑄 0,175𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 (



𝑄𝑎 ) = 0,5 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑘𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛 = 0,46 𝑑𝑎𝑛 𝑘𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 = 0,53 𝑄



68







Interkoneksi pipa tekan dan pipa transmisi pada pompa 5 akan menghasilkan headloss minor dengan nilai k sebagai berikut: 𝑄𝑎 0,0875𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 ( )=( ) 𝑄 0,2625𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑄𝑎 ( ) = 0,33 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑘𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛 = 0,07 𝑑𝑎𝑛 𝑘𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 = 0,38 𝑄







Headloss total interkoneksi antar pipa tekan: 𝑉tekan 2 ∆ℎ𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛 = 𝑘𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛 × ( ) 2𝑥𝑔



∆ℎ𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛



(1,785𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘) 2 = [1,20 + 0,46 + (−0,07)] × ( ) 2 × 9,81𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2



∆ℎ𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛 = 0,258 𝑚 



Headloss total interkoneksi antar pipa trans: 𝑉𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 2 ∆ℎ𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 = 𝑘𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 × ( ) 2𝑥𝑔



∆ℎ𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠



(1,2378𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘) 2 = [0,55 + 0,53 + (−0,38)] × ( ) 2 × 9,81𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2



∆ℎ𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 = 0,114 𝑚 



Headloss total interkoneksi pada sistem pipa transmisi: ∆ℎ𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟 = ∆ℎ𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛 + ∆ℎ𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛 ∆ℎ𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 = [0,258 + 0,114] 𝑚 ∆ℎ𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 = 0,372 𝑚



b. Nilai k untuk bend 900 dengan berbanding radius belokan pipa dengan diameter r/d = 1, nilai k = 0,33 sebanyak 5 buah



69



d. Nilai k untuk no return valve/ check valve dengan jenis swing check valve nilai k = 2,0 – 2,5 diasumsikan nilai k = 2,5 sebanyak 1 buah e. Nilai 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = [(5 × bend 900 ) + (check valve)] 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = [(5 × 0,33) + 2,5] 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1,65 +2,5 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 4,15 f. Headloss Mayor masing – masing pipa tekan dengan C = 130 adalah ∆ℎ𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟



151 × 𝑄 1,85 𝐿 =( ) ×( ) 2,63 𝐶 × 𝐷 1000



∆ℎ𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟



151 × 0,350 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 =( ) 130 𝑥 0,6002,63



1,85



600𝑚 ×( ) 1000



∆ℎ𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟 = 1,3626 𝑚



g. Headloss Minor total masing – masing pipa tekan ∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟 = 𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 × (



∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟



𝑉trans 2 ) 2×𝑔



1,2378 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2 = 4,15 [( ) ] 2 × 9,81𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2



∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟 = 0,3240 𝑚 h. Headloss total pada pipa tekan ∆ℎ𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = ∆ℎ𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟 + ∆ℎ𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟 + ∆ℎ𝑀𝑖𝑛𝑜𝑟 ∆ℎ𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,372 𝑚 + 1,3626 𝑚 + 0,3240 𝑚 ∆ℎ𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 2,0586 𝑚



70



D. Headloss Pompa dan Sistem Transmisi ∆ℎ𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚= ∆ℎ𝐼𝑠𝑎𝑝 + ∆ℎ𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛 + ∆ℎ𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠 ∆ℎ𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 = 0,09947 𝑚 + 0,549 𝑚 + 2,0586 𝑚 ∆ℎ𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 = 2,707 𝑚 E. Head dan Efisiensi Pompa Transmisi Tabel 3.6 Spesifikasi Sistem Hidrolis Pompa dan Transmisi No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.



Detail Spesifikasi Laju alir isap Laju alir keluar Elevasi air masuk di pipa isap Elevasi air keluar di pipa transmisi Debit pemompaan total rata-rata Berat jenis air pada temperatur 270C Headloss sistem



Unit m/detik m/detik M M m3/detik Kilo. Newton



Dimensi 1,2500 1,2378 +56,30 +81,05 0,350 9,774



M



2,707



1. Rumusan total head pompa dinamis 𝑉ℎ𝑖𝑠𝑎𝑝 2 𝑃1 𝑉𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 2 𝑃1 [ ] + [ ] + 𝑍1 + 𝐻𝑃𝑜𝑚𝑝𝑎 = [ ] + [ ] + 𝑍2 + 𝐻𝐿 + 𝐻𝐴𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 2×𝑔 𝛾 2×𝑔 𝛾



Catatan: P1 = Tekanan pada panel pompa biasanya negatif dan dapat diasumsikan = 0 P2 = Tekanan pada panel pipa keluaran ke atmosfer juga dapat diasumsikan = 0 Z1 = Elevasi eksisting air masuk di pipa isap (+56,30 meter) Z2 = Elevasi eksisting keluaraan di pipa transmisi (+81,05 meter)



Oleh karena penulis tidak melihat adanya panel di pipa keluran, maka tekanan pada panel pompa juga tidak diperhitungkan dan diaumsikan = 0 Oleh karena penulis tidak merencanakan untuk membangun unit aerasi , maka 𝐻𝐴𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 juga tidak diperhitungkan dan diaumsikan = 0



71



𝑉ℎ𝑖𝑠𝑎𝑝 2 𝑃1 𝑉𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 2 𝑃1 [ ] + [ ] + 𝑍1 + 𝐻𝑃𝑜𝑚𝑝𝑎 = [ ] + [ ] + 𝑍2 + 𝐻𝐿 + 𝐻𝐴𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 2×𝑔 𝛾 2×𝑔 𝛾 [



(1,25𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘)2 ] + 0 + 56,30m + 𝐻𝑃𝑜𝑚𝑝𝑎 2 × 9,81𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2 (1,2378𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘)2 =[ ] + 0 + 81,05 m + 2,707𝑚 + 0 2 × 9,81𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2



𝐻𝑃𝑜𝑚𝑝𝑎 = [0,078 + 81,05 m + 2,707𝑚 + 0]𝑚 − [0,0796 + 0 + 56,30]𝑚 𝐻𝑃𝑜𝑚𝑝𝑎 = [83,835 − 56,3796]𝑚 𝐻𝑃𝑜𝑚𝑝𝑎 = 27,4554 𝑚



2. Daya Hidraulik Pompa 𝑁𝑃𝑢𝑚𝑝 = 𝑁𝑃𝑢𝑚𝑝



𝛾 × 𝑄 × 𝐻𝑃𝑢𝑚𝑝 𝜂𝑝𝑢𝑚𝑝



9,774 𝑘. 𝑁 × 0,350 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 × 27,4554𝑚 = 80% 𝑁𝑃𝑢𝑚𝑝 = 117,4045 𝑘𝑖𝑙𝑜𝑤𝑎𝑡𝑡



Catatan : Menurut Peavy (1985) performa pompa diukur berdasarkan kapasitas pompa terhadap head dan efisiensinya. Efisiensi pompa biasanya pada range 60-85%. Penulis mengasumsikan efisiensi pompa sebesar 80%. 𝛾 = 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘 𝑐𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛, 𝑘. 𝑁(9,774 𝑘. 𝑁 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 27°𝐶)



3. Daya Motor Penggerak pompa 𝑁𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 𝑁𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 =



𝑁𝑃𝑢𝑚𝑝 (1 + 𝐴) (𝜂𝑃𝑢𝑚𝑝× 𝜂𝑃𝑜𝑟𝑜𝑠 )



117,4045 𝑘𝑖𝑙𝑜𝑤𝑎𝑡𝑡(1 + 0,1) (80% × 1)



𝑁𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 161,4284 𝑘𝑖𝑙𝑜𝑤𝑎𝑡𝑡 Catatan : A



= Faktor yang bergantung pada jenis motor (0,1 sampai 0,2 untuk motor listrik)



𝜂𝑃𝑜𝑟𝑜𝑠 = 𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 ℎ𝑢𝑏𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠, 1 𝑗𝑖𝑘𝑎 𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑖𝑘𝑜𝑝𝑒𝑙 𝑙𝑎𝑛𝑔𝑠𝑢𝑛𝑔 72



3.6



Koagulasi Tabel 3.7 Spesifikasi Teknis Koagulasi Hidrolik



No. Detail Spesifikasi 1. Dimensi ruang pengaduk: a. Panjang b. Lebar c. Tinggi 2. Sistem pengadukan: a. Gradien pengadukan b. Waktu tinggal c. Gradien x waktu tinggal 3.



pH koagulan optimum



Unit



Dimensi



cm cm cm



250 100 150



detik-1 detik non dimensi



500-1000 20-60 20.000-30.000



non dimensi



4,5-8,0



A. Perhitungan desain unit koagulasi Tinggi= 150 cm= gradien 500= td 60 detik (Darmasetiawan, 2001) G x Td air=



500 x 60 detik=30.000 detik



B. Perhitungan dosis pembubuh koagulan melalui jar test Tabel 3.8 Spesifikasi Teknis Larutan Koagulan Dan Dosis Pembubuhan No. Detail Spesifikasi Unit Dimensi 1. Larutan PAC 5% gram/liter 50 2. 1 gelas air baku liter 1 3. Debit pompa pembubuh koagulan liter/jam 500 4. Kapasitas pengolahan IPA max liter/detik 350 5. Konsentrasi larutan PAC pada bak kg/liter 0,1 pembubuh koagulan sebesar 10% atau atau mg/liter 105 Perhitungan dosis pembubuhan PAC di Instalasi: PAC 5% dalam 1 liter air 5



PAC=



100



x 1000 gr



1 liter 50 gr 1000 mg 1 liter PAC= x x 1 liter 1 gr 1000 ml PAC=



50 mg =50 ppm 1 ml



Dosis=



50



mg ml



x 0,4 ml



1 liter



Dosis= 20 mg/liter



73



Perhitungan stroke: F x D x 3600 detik/jam Stroke (%)= [ ] x100% Qpump x C L



Stroke (%)= [



350 det x 20 mg/L x 3600 detik/jam L



500 jam x 105 mg/L



] x100%



Stroke (%)= 50,4 % C. Estimasi masa lumpur per hari dari koagulan [Al2O3] = 20 x 0,3 = 6 mg/L Slumpur=Dosis[Al2 O3 ] x Q x [ Slumpur=6



(2x78) 102



gr mol gr mol



Al(OH)3 Al2 O3



]x



1 kg 106 mg



mg L 156 1 kg 86.400 detik x 350 x [ ]x 6 x L det 102 10 mg 1 hari



Slumpur=2100 x 1,53 x 10-6 x 86.400 Slumpur=277,6 kg/hari kg



Qlumpur=



Slumpur ( hari ) kg



1000 m3 xρlumpur x % lumpur kg



Qlumpur=



277,6 ( hari ) kg



1000 m3 x 1,2 x 0,04



Qlumpur= 5,78m3 /hari



D. Perhitungan Head Pompa pembubuh koagulan



Tabel 3.9 Spesifikasi Teknis Head Pompa Pembubuh Koagulan No. 1.



2.



Detail Spesifikasi Pompa pembubuh koagulan: a. Debit pemompaan b. Jumlah pompa Panel kontrol: a. Sistem starting b. Pompa kimia diafragma c. Tegangan catu; arus listrik d. Sistem pembubuhan



Unit



Dimensi



L/jam buah



500 2



n/a buah volt; ampere %



Direct on Line 2 buah 220; 5 Bukaan keran (%)



74



No. 3.



4.



5.



Detail Spesifikasi Aksesoris system pompa: a. Gate valve b. Bend 90’ c. Check valve Spesifikasi lainnya: a. Rotasi per menit b. Head maks pompa c. Tenaga operasional d. Jenis pipa yang diinstalasikan Ukuran dan jarak: a. Jarak rumah pembubuh ke IPA b. Perbedaan elevasi c. Dimensi bakP xLxT



Unit



Dimensi



buah buah buah



1 3 1



rpm meter kilowatt n/a



n/a n/a perhitungan sistem PVC



meter meter meter



20-25 2 5x4x3



a. Volume PAC yang diperlukan selama pencampuran Vol PAC=Qpump x Tc L



Vol PAC=



500 jam x 4 jam x 1m3



Vol PAC= 2m



1000 L 3



b. Volume larutan PAC yang diperlukan selama pencampuran 100 x Vol PAC 10 100 Vol larutan= x 2 m3 10 Vol larutan=



Vol larutan= 20m3



c. Dimensi bak pembubuh koagulan jika Hbak = 3m dengan ruang bebas minimum (freeboard) 40 cm dari permukaan larutan P= 2,8 m L= 2,8 m H= 3 m



d. Perhitungannilai k dari masing-masing aksesoris pipa pembuluh 1. Nilai k untuk bend 90o dengan perbandingan radius belokan pipa dengan diameter r/d= 1, nilai k= 0,33 sebanyak 3 buah 2. Nilai k untuk gate valve dengan bukaan gate valve 50,4% tertutup49,6%, nilai k= 2,06 sebanyak 1 buah



75



3. 4.



Nilai k untuk check valve dengan tipe swing, nilai k= 2, sebanyak 1 buah Nilai k total= [(3 x bend 90o )+ (gate valve)+ (check valve)] Nilai k total= [(3 x 0,33)+ (2,06)+ (2)] Nilai k total= 5,05



5. Headloss mayor pipa pembubuh koagulan dengan C= 140 Debit pompa dikonversi dari 500 L/jam menjadi 0,00014 m3/detik Q



1



=0,2785 x C xD2,63 xS2



0,00014=0,2785 x 140 xD2,63 x D



8 28



=0,000126=3,5 mm



(tidak ada di pasaran, sehingga memakai D= 25 mm) ∆h mayor= (



151 x Q



1,85



) C x D2,63



∆h mayor= (



L x ( ) 1000



151 x 0,00014



1,85



140 x 0,025 ∆h mayor= 0,149 m



2,63 )



20 x ( ) 1000



6. Laju alir dalam pipa PVC ukuran 25 mm Qkoagulan =Vkoagulan xAtekan π x(0,025 m)2 0,00014 =Vkoagulan x [ ] 4 Vkoagulan =



0,00014 0,0005



Vkoagulan = 0,28 m/detik



7.



Headloss minor pada sistem pipa pembubuh koagulan Vkoagulan ∆h minor=ktotal x ( ) 2xg 0,282 ∆h minor=5,05 x ( ) 2 x 9,81 ∆h minor=0,0202 m



76



8.



Besaran head total pompa minimum pada sistem pembubuh koagulan H pump= ∆El + ∆h mayor + ∆h minor H pump= 8 + 0,149 + 0,0202m H pump= 8,1692 m



9. Pemilihan pompa yang digunakan Pompa 2,6 bar = 26 m, Grundfos Digital Dosing DME 0,005 to 12,68 gph Cabinet size 2



Tabel 3.10 Kesesuaian Spesifikasi Teknis Dengan Kriteria Desain No.



Keterangan



Unit



Kawamura



AlLayla



Reynolds



Darmasetiawan



Peavy



Spek



2070 3060



7001000 20-60



700-1000



6001000 1060



500



0,5-1



20.00030,000



1.



G



dtk-1



300



2.



Td



dtk



10-30



3.



G x Td



4.



pH alum optimum



3.7



Flokulasi



3001600 4



20-40



4,5-8,0



60 30.000



5,07,5



5,0



Tabel 3.11 Spesifikasi Teknis Flokulasi No. 1.



2.



3.



Detail Spesifikasi Dimensiruang pengadukan: a. Panjang b. Lebar c. Tinggi d. Tinggi air Gradien pengadukan: a. Tahap I b. Tahap II c. Tahap III d. Tahap IV e. Tahap V f. Tahap VI Total G x Td air



Unit



Dimensi



cm cm cm cm



400 400 350 300



Gradien dan Td (L/mnt dan detik)



70-20 dan 120 detik tiap tahap



non dimensi



2x105 - 3x105



A. Perhitungan dimensi



77



350 L/detik x 120 detik = 42000 L Tinggi air= 3 m



Lebar= 3,8 m



Panjang= 3,8 m



Tinggi= 3,5 m



B. Perhitungan headloss (∆h) GxνxHxA Q



∆h=



1. Proses flokulasi tahap I (G = 70) ∆h=



70 x 8,64 x 10-7 x 3 x (3,8 x 3,8) =0,0075 m ≈1 cm 0,35



2. Proses flokulasi tahap II (G = 60) ∆h=



60 x 8,64 x 10-7 x 0,0075 x (14,44) =0,000016 m ≈1 cm 0,35



3. Proses flokulasi tahap III (G = 50) ∆h=



50 x 8,64 x 10-7 x 0,000016 x (14,44) =2,8 x 10−8 m ≈1 cm 0,35



4. Proses flokulasi tahap IV (G = 40) 40 x 8,64 x 10-7 x 2,8 x 10−8 x (14,44) ∆h= =4 x 10−11 m ≈1 cm 0,35 5. Proses flokulasi tahap V (G = 30) 30 x 8,64 x 10-7 x 4 x 10−11 x 14,44) ∆h= =4,8 x 10−14 m ≈1 cm 0,35



6. Proses flokulasi tahap VI (G = 20) 20 x 8,64 x 10-7 x 4,8 x 10−14 x (14,44) ∆h= =3,4 x 10−17 m ≈1 cm 0,35



7. Langkah 3: Perhitungan total gradien FI = G x Tdair = 70 x 120 detik = 8400 FII



= G x Tdair = 60 x 120 detik = 7200



FIII = G x Tdair = 50 x 120 detik = 6000 FIV = G x Tdair = 40 x 120 detik = 4800 FV



= G x Tdair = 30 x 120 detik = 3600



78



FVI = G x Tdair = 20 x 120 detik = 2400 Total = 32.400 ≈3,24 x 104 Tabel 3.12 Kesesuaian Spesifikasi Teknis Dengan Kriteria Desain No.



Keterangan



Unit



Kawamura



Al-Layla



Reynolds



Darmasetiawan



dtk-1 meni t



60-10 30-40



75-10 10-90



80-20



70-20 10-20



1. 2.



G Td



3.



G x Td



3.8



Sedimentasi



104 105



104 - 105



Peavy



1030 104 105



Spek



70-20 12 3,24 x 104



Tabel 3.13 Spesifikasi Teknis Sedimentasi No. 1.



2.



3.



4.



5.



Detail Spesifikasi Dimensi unit Sedimantasi: a. Panjang b. Lebar c. Tinggi d. Tinggi air Detail unit: a. Debit rancangan b. Diameter tube settler c. Sudutinstalasi tube settler d. Tinggiinstalasi tube settler e. Ketebalan plat f. Dimensi modul tube settler Dimensi saluran air inlet a. Jumlah dan dimensi pipa inlet b. Jumlah dan dimensi orifice Dimensi saluran air outlet a. Jumlah saluran gutter dan panjang b. Jarak antar gutter dan lebar gutter c. Tinggi air di permukaan gutter d. Kemiringan gutter e. Sudut V-Notch f. Jumlah V-Notch g. Jumlah pelimpah h. Saluran pengumpul Dimensi penampung lumpur: a. Panjang b. Lebar c. Kedalaman ruang hoppe r d. Jumlah ruang penampung lumpur



Unit



Dimensi



m m m m



44,8 11,2 5,5 5



m3/detik m m mm m



0,35 0,05 60 1 5 36(0,95 x 0,95)



Buah dan mm Buah dan mm



1 dan 400 10 dan250



Buah dan m cm dan cm cm mm/m buah buah cm x cm



3 dan 44,8 5 dan 5 3 2/100 45 2 x 118 3 10 x 5



m m m buah



20 10 1,5 2



o



o



A. Perhitungan dimensi Td



= 2 jam (Kawamura)



79



= 350 L/det x 7200 det = 2520000 L= 2520 m3



Kapasitas



Ketinggian air = 5 m 2520m3



= 504 m2



Luas



=



Luas



= 4L x L = 4L2



504 m2



= 4L2



126 m2



= L2



11,2 m



= Lebar



Panjang



= 4L = 4 x 11,2 m = 44,8 m



5m



B. Perhitungan system hidrolika sedimentasi 1.



Kecepatan horizontal partikel: Q LxH 0,35 Vhori= 11,2 x 5 Vhori=



Vhori= 0,0063 m/det



2.



Jari-jari hidrolis: LxH L+ H 11,2 x 5 R= 11,2+ 5 R=



R= 3,46 m 3.



Bilangan Reynolds: NRe = NRe =



Vhori x R υ 0,0063 x 3,46 0,864 x 10-6



NRe = 25229>500 (tidak sesuai!, seharusnya< 500)



4.



Bilangan Froude:



80



NFr =



Vhori2 gxR



NFr =



0,00632 9,81 x 2,45



NFr = 1,65 x 10-6 10-5 ) 5.



Laju alir rmemasuki tube settler dengan arah aliran vertikal: 𝑉𝑣𝑒𝑟 =



𝑄 (𝑃 𝑥 𝐻) sin 𝛼



𝑉𝑣𝑒𝑟 =



0,35 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡 (44,8 𝑥 5) sin 60



𝑉𝑣𝑒𝑟 = 0,0018 𝑚/𝑑𝑒𝑡 6.



Bilangan Reynolds: NRe = NRe =



Vver x R υ 0,0018 x 0,05 0,864 x 10-6



NRe = 104,17 10-5 (sesuai!)



8.



Td air: Tdair =



L x B xHair 1 jam x Qolah 3600 detik



Tdair =



44,8 x 11,2 x 5 1 jam x 0,35 3600 detik



Tdair = 1,99 jam ≈120 menit



9.



Surface loading rate:



81



SLR=



Qolah 3600 detik x LxB 1 jam



SLR=



0,35 m3 /det 3600 detik x 2 (44,8 x 11,2)m 1 jam



m3 .jam m2 10. Kecepatan pengendapan pada bak sedimentasi: SLR=2,5112



Qolah LxB



Vsed =



0,35 m3 /det Vsed = (44,8 x 11,2)m2 Vsed = 0,000698 m/det



C. Perhitungan sistem inlet dan zona lumpur 1.



Cek laju alir dari pipa inlet Vinlet = Vinlet =



4 xQolah 2 x π xDin 2 4 x 0,35 2 x 3,14 x0,42



Vinlet = 1,39 m/det 2.



Cek laju alir di lubang orifice Vori = Vori =



4 x Qolah Nori x π x Dori 2 4 x 0,35 10 x 3,14 x 0,252



Vori = 0,71 m/det 3.



Headloss aliran di lubang orifice Vori 2 ∆hori = [k x ] x Nori 2xg ∆hori = [1,7 x



0,712 ] x 10 2 x 9,81



∆hori = 0,44 m



82



4.



Konversi nilai kekeruhan menjadi total padatan tersuspensi TSS air baku = 50 NTU TSS pada unit KFS = 50 x 92% = 46 Csolid =Cair baku -CKFS =50 – 46 = 4 NTU Srem = 46 (pada grafik didapat hasil 200 mg/L)



5.



Massa lumpur yang terbentuk dari penyisihan kekeruhan air baku Spart =Srem x Debit IPA Spart = 200



mg L 1 kg 86.400 detik x 350 x 6 x L detik 10 mg 1 hari



Spart = 6048 kg/hari 6.



Total penyisihan partikel di tambah lumpur koagulan secara maksimum Slumpur= Spart + Skoag Slumpur= 6048 kg/hari + 277,6 kg/hari Slumpur= 6325,6 kg/hari



7.



Debit lumpur maksimum di sedimentasi jika diketahui data sebagai berikut Qlumpur = [



Qlumpur = [



Slumpur kg



1000 m3 x ρlumpur x %lumpur 6325,6 kg/hari kg



1000 m3 x 1,2 x 0,04



]



]



m3 Qlumpur = 131,78 hari 8.



Jika lumpur di drain setiap 30 menit, maka dimensi zona lumpur Vollumpur =



Qlumpur 2 jam



jam



x 24 hari m3



Vollumpur =



131,78 hari 2 jam



jam



x 24 hari



Vollumpur =2,75 m3



83



Oleh karena jumlah ruang penampung lumpu rada 2 kompartemen, maka volume masing-masing kompartemen harus lebih besar atau sama dengan 1,4 m3. 9.



Dimensi zona penampung lumpur Vollumpur 2,75 m3 Dimensi= = =1,83 m2 Tinggi 1,5 m (PxLxT) 3 (2,5x2,5x1,5) Volzona = =3,13 m3 3 Volzona =



D. Perhitungan zona outlet dan saluran pembawa 1.



Panjang area tube settler Ptube= (Psed - Ltube x cos 60) m Ptube= (44,8 – 0,95 x cos 60) m Ptube= 44,33 m



2.



Jumlah sisi tube settler z w Ptube =N x +(N-1) x sin α sin α 0,005 0,05 44,33=N x +(N-1) x sin 60 sin 60 N



3.



=674,16 buah≈ 675 buah



Debit setiap gutter Qgut =



Qolah jumlahpelimpah m3



Qgut =



0,35 detik 3



Qgut = 0,12



m3 detik



84



4.



Debit setiap V-Notch Qv-notch = Qv-notch =



Qgut 2 x nv-notch 0,12



m3 detik



2 x 3 x 675



Qv-notch = 0,0000296 m/detik 5.



Headloss pada V-Notch 5 8 x 0,6 x √2 x 9,81 x tan 45 x ∆h2 15 5 m 0,0000296 = 1,42 x ∆h2 detik 5 m 0,0000296 = 1,42 x ∆h2 detik



Qv-notch =



∆h= 0,0135 m 6.



Jari-jari hidrolis air di saluran pembawa (R) R=



b x hair b+2hair



(0,1 x 0,05)m2 R= (0,1+2(0,05)) m R= 0,0250 m 7.



Lajualir air saat melewati saluran pembawa V=



2 1 1 x R3 x S 2 n 1



2 1 0,002 2 V= x 0,02503 x ( ) 0,03 1



V= 0,1275 m/det 8.



Headloss aliran air saat melewati saluran pembawa V 1.85 L ∆hpemb =6,82 ( ) x 1,167 C R 0,1275 m/det 1.85 11,2 ∆hpemb =6,82 ( ) x 140 0,02501,167 ∆hpemb =0,013 m



85



9.



Headloss bersih sedimentasi ∆hsed =∆hori + ∆hv-notch +∆hpemb ∆hsed =0,44 m+ 0,0135 m+0,013 m ∆hsed =0,4665 m



10. Tinggi air di saluran pengumpul Hsed =Hflo - ∆hsed Hsed = 2,94 m- 0,4665 m Hsed = 2,4735 m Tabel 3.14 Kesesuaian Spesifikasi Teknis Dengan Kriteria Desain No.



Keterangan



Unit



Kawamura



Droste



Rich



1.



M/ jam M Jam



0,83-2,5



2070 2,5-5



2,4-3



5.



Beban permukaan Tinggi air Td Kemiringan tube Panjang



6. 7.



Lebar P:L



8. 9. 10. 11.



L:H Freeboard Re Fr



2. 3. 4.



o



3-5 1,5-3 60-90



m



Layla



Reynolds



Spek



3-4



2-5



1,8



60



30



5 2 60



>75



44,8



1,5-6 2:1



11,2 4:1



0,3-0,7



0,6 104,17 66x10-5



7075



m



6:1-4:1



m



2,4-3 0,5-1



JWWA



3:1-6:1 0,6 reaksi bergeser ke arah kanan pH < 1 -> reaksi bergeser ke arah kiri Kemudian senyawa HOCl dapat terdisosiasi berdasarkan persamaan kimia berikut: HOCl (g)  H+ + OClPada pH < 6 -> HOCl sangat seikit terdisosiasi Pada pH ≥ 6 -> HOCl terdisosiasi Oleh karena pH air hasil pengolahan berada pada kisaran 6,0 – 8,0 ; maka senyawa yang akan terbentuk adalah H+ dan OCl2. Sebelum HOCl terdisosiasi menjadi H+ dan OCl- semuanya, sejumlah HOCl bereaksi dulu dengan NH3 terlarut dalam air sebagai berikut Pembentukan monochloramine NH3



(aq)



+



Awal 0,0038 Reaksi 0,0013



0,0013



HOCl (aq)  NH2Cl (aq) + 0



0



0,0013



0,0013



H2O



97



Sisa



0,0025



0,0013



0,0013



Pembentukan dichloramine NH2Cl



(aq)



+ HOCl (aq)  NHCl (aq) +



Awal 0,0013 Reaksi 0,0013 Sisa



0,0013



0



H2O



0



0



0,0013



0,0013



0,0013



0,0013



Oleh karena pH air hasil pengolahan berada pada kisaran 6,0 – 8,0, maka senyawa-senyawa yang terbentuk cenderung pada senyawa monochloramine dan dichloramine. Rinciannya sebagai berikut (Tchobanoglous, 2004) pH lebih besar 8,5 akan cenderung membentuk monochloramine; pH antara 5,5 - 8,5 akan membentuk monochloramine dan dichloramine; pH antara 4,5 - 5,5 akan membentuk dichloramine; pH kurang dari 4,4 akan cenderung membentuk trichloramine.



3. Nitrit dalam air akan teroksidasi menjadi nitrate oleh asam hipoklorus Pembentukan nitrate NO2



(aq)



+



HOCl (l)  NO3 (aq) +



Awal 0,0040 Reaksi 0,0002 Sisa



0,0002



0,0038



0



0



0,0002



0,0002



0,0002



0,0002



HCl (aq)



Pembentukan nitrogen oksida 6 Cl+



(aq)



+



2NO3- (aq)



+ 8H+ - (aq)  3Cl2 (aq)



+ 2NO



4H2O



98



Awal 35,500



0,0421



0



0



0



0,0177



0,0708



0,0266



0,0177



0,0244



0



0,0266



0,0177



0 Reaksi 0,0532 0,0708 Sisa



35,447 0,0708



HOCl (milimol) = 0,0013 + 0,0013 + 0,0002 = 0,0028 mmol Catatan: Semua perhitungan reaksi kimia dalam satuan mol, yaitu massa masing masing senyawa dibagi dengan massa molekul atau massa atom relatifnya.



B. Reaksi Kimia Logam-Logam Terlarut Dengan Desinfektan Reaksi logam besi dengan gas Cl2 2Fe2



3Cl (aq) 



+



(aq)



Awal 0,0003



0



Reaksi 0,0001 Sisa



2FeCl3 (aq)



0,0001



0,0001



0,0002



0,0001



Reaksi logam mangan dengan gas Cl2 Mn



(aq)



+



Cl2



(aq)



Awal 0,0009



MnCl2 0



Reaksi 0,0003 Sisa







0,0003



0,0006



0,0003 0,0003



Reaksi logam alumunium dengan gas Cl2 2Al



(aq)



Awal 0,0093



+



3Cl2



(aq)



 2AlCl3 0



99



Reaksi 0,0070 Sisa



0,00105



0,0003



0,0023



0,0003



Cl2 (milimol) = 0,0001 + 0,0003 + 0,0105 = 0,0109 mmol



C. Kebutuhan Minimum Gas Cl2 Untuk Desinfeksi Berdasarkan perhitungan HOCl dan Cl2; maka jumlah Cl2 yang ditambahkan ke dalam air hasil olahan untuk mengoksidasi senyawa-senyawa kimiawi 𝐶𝑙2 = (0,0028 + 0,0109)𝑚𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑙2 = 0,0137𝑚𝑚𝑜𝑙 × 𝐶𝑙2 = 0,9727 ≈ 1,0



71 𝑚𝑔 𝑚𝑚𝑜𝑙



𝑚𝑔 ⁄𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟



Berdasarkan hasil pengujian di lapangan, untuk menghasilkan air yang bersih tanpa adanya mikroorganisme patogen dalam air diperlukan tambahan 1 mg/Liter gas Cl2 untuk memperoleh sisa klor yang tersedia dalam air sebesar 0,5 mg/Liter, maka perhitungannya menjadi sebagai berikut. 𝐶𝑙2 = (1 + 1) 𝐶𝑙2 = 2 𝐶𝑙2 =



𝑚𝑔 ⁄𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟



𝑚𝑔 ⁄𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟



100 𝑚𝑔 ×2 ⁄𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 99,5



𝐶𝑙2 = 2,01



𝑚𝑔 ⁄𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟



Tabel 3.18 Perhitungan Ion Strength (u) Setelah Desinfeksi No



Ion



Konsentrasi (mg/Liter)



Berat Molekul



Ci (Mol/Liter)



0,5 * Ci *Zi2



100



1 2 3 4 5 6 7



Ca2+ HCO3Mg2+ SO42Na+ ClNO3u



100,06 103,5 0 38 0 0,9985 1,5



40,1 61 24,3 96,1 23 35,5 62



2,50 x 10-3 1,70 x 10-3 0 0,39 x 10-3 0 0,03 x 10-3 0,0242 x 10-3



9,98 x 10-3 1,70 x 10-3 0 1,58 x 10-3 0 0,0281 x 10-3 0,0242 x 10-3 13,30 x 10-3



D. pH air Hasil Desinfeksi pH hasil desinfeksi di reservoir adalah ′



𝑝𝐾 = 6,91 − 𝑙𝑜𝑔



√13,30 × 10−3 1 + 1,4√13,30 × 10−3



𝑝𝐾 ′ = 6,91 − (−0,10) 𝑝𝐾 ′ = 7,01 𝑝𝐾 ′ = 𝑎𝑛𝑡𝑖 log(7,01) 𝑝𝐾 ′ = 9,77 × 10−8 Maka, pH baru jika CO2 yang terukur di reservoir sebesar 39,18 mg/liter 𝑝𝐻𝑛𝑒𝑤 = −𝑙𝑜𝑔 [𝐾′ ×



[CO2 ] ] [HCO3 ]



𝑝𝐻𝑛𝑒𝑤 = −𝑙𝑜𝑔 [9,77 × 10−8 ×



[39,18] ] [103,50]



𝑝𝐻𝑛𝑒𝑤 = 7,43 (𝑚𝑎𝑠𝑖ℎ 𝑚𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑘𝑖𝑠𝑎𝑟𝑎𝑛 6,5 − 8,5)



E. Perhitungan Kebutuhan Gas Klor Untuk Pembubuhan Banyak gas klor yang dibutuhkan untuk proses desinfeksi: 1. Berat desinfektan



101



𝑊=



𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑜𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 1.000 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 2,01 𝑚𝑔 1 𝑘𝑔 × × × ℎ𝑎𝑟𝑖 1𝑚3 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 106 𝑚𝑔 𝑊=



30.240 𝑚3 1.000 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 2,01 𝑚𝑔 1 𝑘𝑔 × × × 6 3 ℎ𝑎𝑟𝑖 1𝑚 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 10 𝑚𝑔 𝑊 = 60,7824 ≈ 60,8



𝑘𝑔⁄ ℎ𝑎𝑟𝑖



2. Periode penggantian tabung gas klor ukuran 150 kg 𝑀𝑡𝑎𝑏𝑢𝑛𝑔 ℎ𝑎𝑟𝑖 150 𝑘𝑔 = 𝑘𝑔 60,8 ⁄ℎ𝑎𝑟𝑖



𝑊𝑘𝑙𝑜𝑟 = 𝑊𝑘𝑙𝑜𝑟



𝑊𝑘𝑙𝑜𝑟 = 2,47 ℎ𝑎𝑟𝑖 ≈ 59,28 𝑗𝑎𝑚 Jadi, periode penggantian tabung gas klor ukuran 150 kg untuk desinfektan dilakukan setiap 59,28 jam.



3. Debit pembubuhan desinfektan 𝑄𝑘𝑙𝑜𝑟 =



𝑄𝑘𝑙𝑜𝑟



𝑊 𝜌𝑑𝑒𝑠𝑖𝑛𝑓𝑒𝑘𝑡𝑎𝑛



𝑘𝑔 60,8 ⁄ℎ𝑎𝑟𝑖 103 𝑔𝑟𝑎𝑚 1 ℎ𝑎𝑟𝑖 = × × 𝑔𝑟𝑎𝑚 1 𝑘𝑔 1.440 𝑗𝑎𝑚 3,214 ⁄𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 𝑄𝑘𝑙𝑜𝑟 = 13,1 ≈ 13 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟⁄𝑗𝑎𝑚



𝑆𝑡𝑟𝑜𝑘𝑒 =



𝑆𝑡𝑟𝑜𝑘𝑒 =



𝑄𝑘𝑙𝑜𝑟 𝑄𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎



13 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟⁄𝑗𝑎𝑚 200 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟⁄𝑗𝑎𝑚



× 100%



102



𝑆𝑡𝑟𝑜𝑘𝑒 = 6,5% Bukaan keran yang diperlukan untuk kebutuhan desinfeksi di instalasi adalah sebesar 6,5% dari kapasitas pompa pembubuh desinfektan yang dimiliki IPA sebesar 200 liter/jam.



F. Perhitungan Headloss dan Head Pompa Sistem Pembubuh 1. Laju alir desinfektan dalam pipa pembubuh dengan diameter pipa 50 mm 𝑉𝑝𝑖𝑝𝑎 = 𝑉𝑝𝑖𝑝𝑎 =



4𝑄𝑝𝑖𝑝𝑎 𝜋 × 𝐷2



4(13 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟)/𝑗𝑎𝑚 1𝑚3 1 𝑗𝑎𝑚 × × 2 3,14 × (0,0254) 1.000 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 3600 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑉𝑝𝑖𝑝𝑎 = 0,00018 𝑚⁄𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘



2. Headloss mayor pipa pembubuh desinfektan dengan C = 150 adalah: 151 × 𝑄 1,85 𝐿 ∆𝐻𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 = ( ) ×( ) 2,63 𝐶×𝐷 1.000 1,85



∆𝐻𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟



151 × 10−6 =( ) 150 × 0,02542,63



∆𝐻𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 = 9,282 × 10−6 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟



(sangat



20 ×( ) 1.000



kecil



sehingga



dapat



diabaikan)



3. Perhitungan nilai k dari masing-masing aksesoris pipa pembubuh a. Nilai k untuk bend 90° dengan perbandingan radius belokan dengan diameter pipa r/d = 1, nilai k = 0,33 sebanyak 7 buah.



103



b. Nilai k untuk gate valve dengan bukaan gate valve 6,5% (tertutup 7/8), nilai k = 98 sebanyak 1 buah. c. Nilai k untuk no return valve / check valve dengan jenis swing check valve, nilai k = 2,0 – 2,5, diasumsikan nilai k = 2,5 sebanyak 1 buah. 𝐾𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = [(7 × 𝑏𝑒𝑛𝑑 90°) + (𝑔𝑎𝑡𝑒 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑒) +



d. Nilai (𝑐ℎ𝑒𝑐𝑘 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑒)]



𝐾𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = [(7 × 0,33) + (98) + (2,5)] 𝐾𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 102,81



∆𝐻𝑚𝑖𝑛𝑜𝑟 = 𝐾𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 × (



𝑉𝑝𝑖𝑝𝑎 2 ) 2𝑔 2



∆𝐻𝑚𝑖𝑛𝑜𝑟



(0,00018 𝑚⁄𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 ) = 102,81 × ( 2 ) 2 × 9,81 𝑚⁄𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘



∆𝐻𝑚𝑖𝑛𝑜𝑟 = 1,698 × 10−7 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟



(sangat



kecil



sehingga



dapat



diabaikan)



4. Besar head pompa desinfektan dengan beda elevasi antara rumah pembubuh dengan gallery sebesar 2,5 meter adalah: 𝐻𝑝𝑢𝑚𝑝 = ∆𝐸𝑙 + ∆𝐻𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 + ∆𝐻𝑚𝑖𝑛𝑜𝑟 𝐻𝑝𝑢𝑚𝑝 = 2,5 + 0 + 0 𝐻𝑝𝑢𝑚𝑝 = 2,5 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟



5. Besar head pompa desinfektan jika gas klor cair mempunyai tekanan minimal 6,66 bar, maka konversi Hpump dari 2,5 meter tekanan kolom air ke satuan bar adalah: 𝐻𝑝𝑢𝑚𝑝 = 2,5 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 +



0,098 𝑏𝑎𝑟 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟



𝐻𝑝𝑢𝑚𝑝 + 𝐻𝑔𝑎𝑠 𝑘𝑙𝑜𝑟 = 0,245 𝑏𝑎𝑟 + 6,66 𝑏𝑎𝑟 𝐻𝑝𝑢𝑚𝑝 = 6,905 𝑏𝑎𝑟



104



Berdasarkan hasil perhitungan tekanan pompa, maka besar head dapat disetel pada tingkat 7 bar agar dapat mendorong gas klor cair menuju ruangan gallery di kedua instalasi. Jenis pompa pembubuh desinfektan di IPA Ayung III Belusung dan IPA Paket 50 Liter/detik hampir sama dengan pompa pembubuh koagulan yaitu diapraghma dosing pump dengan tingkat head antara 4 – 10 bar.



3.11 Reservoir Data reservoir yang dapat diperoleh hanya volume air yang dapat ditampung, level ketinggian air maksimum, kedalaman reservoir. Data berupa desain teknis reservoir tidak ada sehingga yang dapat di analisis hanya volume reservoir. Berikut data yang diperoleh yaitu: Tabel 3.19 Spesifikasi Teknis Reservoir No 1 2



3



4



Detai Spesifikasi Volume Reservoir Kapasitas Produksi IPA Maksimum Kedalaman dan Freeboard a. Kedalaman Reservoir b. Tinggi Air Maksimum c. Freeboard Sistem Vent dan Perpipaan a. Lubang-lubang persegi ukuran 10 cm b. Pipa Reservoir



Unit m3 m3/hari



Dimensi 10.000 30.240



m m m



5,5 4,9 0,6



buah mm



. 100 600



Sebelum menghitung volume reservoir yang terisi oleh air hasil proses produksi di kedua IPA, langkah-langkah yang perlu dilakukan adalah menghitung besaran jumlah air yang disadap dikurangi lumpur di sedimentasi dan backwashing filter sebagai berikut:



A. Perhitungan Jumlah Air Yang Diproduksi Oleh IPA



105



Contoh perhitungan mass balance air pada tanggal 1 oktober 2008, Kekeruhan = 3,92 NTU Dosis koagulan = 20 mg/Liter Debit pengolahan = 350 L/detik (30.240 m3/hari) Penyelesaian Kekeruhan sebesar 3,92 NTU dikonversi ke sejumlah TSS terlarut dengan grafik akan diperoleh 1,31 mg/Liter, dengan menggunakan perhitungan pada bagian koagulasi – flokulasi – sedimentasi akan diperoleh sebagai berikut: Volume lumpur residu koagulan [Al2O3] = 20 × 0,3 = 6 mg/L 𝑆𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 = Dosis [Al2 O3 ] × Q × [ 𝑆𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 = 6



(2x78) 102



gr mol gr mol



Al(OH)3 Al2 O3



]×



1 kg 106 mg



mg L 156 1 kg 86.400 detik × 350 ×[ ]× 6 × L det 102 1 hari 10 mg



𝑆𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 = 2100 × 1,53 × 10-6 × 86.400 𝑆𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 = 277,6 kg/hari



Massa jenis lumpur1,01-1,2 terhadap massa jenis air (diambil 1,2) Presentase padatan lumpur terhadap air = 4% kg



𝑄𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 =



𝑆𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 ( hari ) kg



1000 m3 × ρlumpur × % lumpur kg



𝑄𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 =



277,6 ( hari ) kg



1000 m3 × 1,2 x 0,04



𝑄𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 = 5,78 m3 /hari



Volume lumpur dari TSS yang tersisihkan 106



𝑆𝑇𝑆𝑆 = (𝑆𝑟𝑒𝑚 ) × (𝐷𝑒𝑏𝑖𝑡 𝐼𝑃𝐴) 𝑆𝑇𝑆𝑆 = 1,31



mg L 1 kg 86.400 detik × 350 × 6 × L det 1 hari 10 mg 𝑆𝑇𝑆𝑆 = 39,614



𝑘𝑔⁄ ℎ𝑎𝑟𝑖



Massa jenis lumpur1,01-1,2 terhadap massa jenis air (diambil 1,2) Presentase padatan lumpur terhadap air = 4% kg



𝑄𝑇𝑆𝑆 =



𝑄𝑇𝑆𝑆 =



𝑆𝑇𝑆𝑆 ( hari ) kg



1000 m3 × ρ × % lumpur 𝑘𝑔⁄ ℎ𝑎𝑟𝑖 × 1,2 x 0,04



39,614 kg



1000 m3



𝑄𝑇𝑆𝑆 = 0,825 m3 /hari



Backwash filter sebanyak 2 kali sehari 𝑄𝑏𝑤 =



𝑄𝑏𝑤 =



𝑄𝑏 × 𝑃 × 𝐿 × 2 × 10 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 1 𝑗𝑎𝑚



20𝑚2 × 19 × 7,5 × 2 × 10 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 × 3 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟 1 m2 𝑗𝑎𝑚 × 60 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡/𝑗𝑎𝑚 𝑄𝑏𝑤 = 2.850 𝑚3 /ℎ𝑎𝑟𝑖



Kapasitas produksi bersih di instalasi setelah dikurangi penggunaan air untuk kegiatan pegawai instalasi dan penyiraman diasumsikan 1.000 liter



Kapasitas produksi air bersih IPA



107



𝑄𝑖𝑛 = (𝑄𝑜𝑙𝑎ℎ − (𝑄𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 + 𝑄𝑏𝑎𝑐𝑘𝑤𝑎𝑠ℎ + 𝑄𝑙𝑎𝑖𝑛−𝑙𝑎𝑖𝑛 )) 𝑄𝑖𝑛 = (30.240 − (5,78 + 2.850 + 1)) 𝑄𝑖𝑛 = 27.383,22 𝑚3 /ℎ𝑎𝑟𝑖 Volume air yang terbuang dari proses produksi IPA



𝑄𝑙𝑜𝑠𝑠 = 𝑄𝑜𝑙𝑎ℎ − 𝑄𝑖𝑛 𝑄𝑙𝑜𝑠𝑠 = 30.240 − 27.383,22 𝑄𝑙𝑜𝑠𝑠 = 2.856 𝑚3 /ℎ𝑎𝑟𝑖



Presentase efisiensi operasional IPA 𝑄𝑖𝑛



𝐸𝑙𝑝𝑎 = 𝑄



𝑜𝑙𝑎ℎ



𝐸𝑙𝑝𝑎 =



27.383,22 30.240



× 100%



𝐸𝑙𝑝𝑎 = 90,553 % Berdasarkan perhitungan di atas, volume air bersih yang masuk ke reservoir sebesar 27.383,22 m3 berasal dari operasional IPA Ayung III Belusung dengan persentase efisiensi proses produksi air sebesar 90,553 %. B. Perhitungan Volume dan Dimensi Reservoir a. Presentase volume reservoir 𝑄𝑠𝑢𝑟𝑝𝑙𝑢𝑠 + 𝑄𝑑𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖𝑡 ] 2 27,7 + 27,62 𝑃𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛 (%) = [ ] 2



𝑃𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛 (%) = [



𝑃𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛 (%) = 27,66



b. Volume reservoir read dalam harian (m3)



108



86.400 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 1 ℎ𝑎𝑟𝑖 27,66 86.400 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑉𝑜𝑙 = × 350 × 100 1 ℎ𝑎𝑟𝑖



𝑉𝑜𝑙 = 𝑃𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛 (%) × 𝑄𝐼𝑃𝐴 ×



𝑉𝑜𝑙 = 8.364.384 𝐿 ≈ 8.364,384 𝑚3 c. Dimensi 8.364,384 𝑚3 𝐷𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖 = = 1.672,8768 𝑚 5 𝑃: 𝐿 = 2 ∶ 1 1.672,8768 𝑚 = 2𝐿 + 𝐿 1.672,8768 𝑚 = 2𝐿2 836,4384 𝑚 = 𝐿2 𝐿 = √836,4384 𝑚 𝐿 = 28,92 𝑚 𝑃 = 28,92 𝑚 × 2 𝑃 = 57,84 𝑚



C. Perhitungan Perpipaan Reservoir dan Ventilasi 1. waktu tinggal air 𝑇𝐷 = [ 𝑇𝐷 = [



𝑉𝑜𝑙𝑅 ] 𝑄𝑖𝑛



10.000 𝑚3 24 𝑗𝑎𝑚 ]× 3 ℎ𝑎𝑟𝑖 27.383,22 𝑚 ⁄ℎ𝑎𝑟𝑖



𝑇𝐷 = 8,76 𝑗𝑎𝑚 (𝑚𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑎𝑙 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎𝑙 4 𝑗𝑎𝑚)



2. Kecepatan inlet air bersih yang masuk ke reservoir dengan pipa 600 mm



109



𝑉𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 = 𝑉𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 =



4 × 𝑄𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 𝜋 × (𝐷𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 )2



4 × 27.383,22 𝑚3 1 × 2 3,14 × (0,6 𝑚) 86.400 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑉𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 = 1,12 𝑚⁄𝑑𝑒𝑡



3. Kecepatan outlet air bersih yang keluar dari reservoir ke distribusi



𝑉𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 = 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡



4 × (𝑄𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 × 𝐹𝑝𝑒𝑎𝑘 ) 𝜋 × (𝐷𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 )2



4 × (27.383,22 𝑚3 × 1,5) 1 = × 3,14 × (0,6 𝑚)2 86.400 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 = 1,68 𝑚⁄𝑑𝑒𝑡



4. Volume udara yang tersirkulasi dalam reservoir jika diasumsikan laju alir udara sebesar 0,5 m/detik, maka jumlah lubang ventilasi di reservoir 𝑄𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = 𝑄𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎



𝑄𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 × (𝐹𝑝𝑒𝑎𝑘 − 1) 1 × 86.400 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘



27.383,22 𝑚3 × (1,5 − 1) = 1 × 86.400 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 3



𝑄𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = 0,158 𝑚 ⁄𝑑𝑒𝑡 = 158 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟⁄𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 0,316 𝑚⁄𝑑𝑒𝑡 2 𝑛 × (0,1 𝑚) = 0,5 𝑚⁄𝑑𝑒𝑡 0,316 𝑚⁄𝑑𝑒𝑡 2 𝑛 × (0,1 𝑚) = 0,5 𝑚⁄𝑑𝑒𝑡 𝑛 = 63 𝑙𝑢𝑏𝑎𝑛𝑔 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑠𝑖 (𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠 𝑡𝑒𝑟𝑠𝑒𝑑𝑖𝑎)



Air hasil pengolahan IPA dikumpulkan menjadi satu di bangunan reservoir. Resevoir memiliki volume sebesar 10.000 m3 berbentuk rectangular. Ketinggian air rata rata dalam reservoir adalah sebesar 490cm dengan ketinggian 110



total 550 cm dari dasar reservoir. Reservoir berjenis ground reservoir. Reservoir ini



ditempatkan



setelah



unit



filtrasi



dan



tertutup



untuk



menghindari



terkontaminasinya zat-zat lain dari luar. Menurut Tambo (1974), tinggi efektif air di dalam reservoir sekitar 3 – 6 m dengan jarak freeboard ± 30 cm. Waktu tinggal air di reservoir adalah sebesar 8,76 jam. Waktu tinggal ini telah memenuhi kriteria desain yang ada yaitu sekitar Tdair > 4 jam (Darmasetiawan, 2001). Dengan waktu tinggal tersebut, proses desinfeksi akan lebih baik untuk mematikan mikroorganisme patogen yang belum mati saat didesinfeksi di gallery karena sisa klor terlarut sebanyak 0,5 mg/Liter melebihi standar minimum 0,2 mg/Liter.



111



BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN



4.1 Kesimpulan Rancang desain bangunan pengolahan air minum yang cocok untuk Kabupaten Gresik ialah sebagai berikut: 1. Alternative pengolahan yang dipilih adalah alternative pertama, yaitu Koagulasi -Flokulasi-Sedimentasi, Saringan Pasir Cepat dan Reservoir, dengan pertimbangan sebagai berikut ekonomis dan



Memenuhi baku



mutu yang telah ditetapkan dalam Peraturan Meneteri Kesehatan Republik Indonesia Nomer 32 Tahun 2017, dimana : kadar maksimum untuk kekeruhan adalah 25 NTU, Warna 50 TCU dan TDS 1000 mg/L. 2. Efisiensi Parameter Fisik adalah sebagai berikut a. Kekeruhan 



KSF = 46 NTU







Filtrasi = 0,92 NTU







Reservoir = 0,018 NTU



b. Warna 



KSF = 12,5 PtCo







Filtrasi = 0,25 PtCo







Reservoir = 0,005 PtCo



c. TDS Fe 



KSF = 0,2 (mg/L)







Filtrasi = 0,004(mg/L)







Reservoir = 0,000008(mg/L)



d. TDS Mn 



KSF = 0,2 (mg/L)







Filtrasi = 0,004(mg/L)







Reservoir = 0,000008(mg/L)



112



3. Qmin bendungan sebesar 25.458 l/s dan Qmax bendungan sebesar 46.309 l/s 4. Intake a. Pintu Air 



Luas Penampang Saluran = 0,875 m2







Lebar saluran = 1,2 m



b. Bar Screen 



Kedalaman sebelum screen (Y1) = 1,02 m







Kecepatan sebelum screen = 00,298 m/s







Lebar bukaan (s) = 18 bukaan







Jumlah batang (n) = 17 batang







Lebar bukaan total = 0,899 m







Kedalaman batang (bar terendam atau Yb) = 1,17 m







Kecepatan dari screen = 0,38 m/s







Kehilangan tekanan melalui screen = 0,07 cm







Headlos Bar = 0,17 cm







Ketinggian air setelah Bar =1,0183 m







Kecepatan setelah melewati screen = 0,3 m/s



c. Saluran Pembawa 



Kontinuitas = 0,875 m2







Lebar saluran = 1,32 m







Jari-jari hidrolis = 0,33 m







Kemiringan slope = 0,0001







Headlos pada saluran pembawa = 0,0004







Dimensi saluran = 0,8 m



5. Pompa dan Sistem Transmisi a. Headloss Pipa Isap 



Laju Alir pada Pipa Isap = 1,25 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘







Nilai K total = 0,93







Headloss Mayor = 0,02547 𝑚







Headloss Minor = 0,074 𝑚



113







Headloss total = 0,09947 𝑚



b. Headloss Pipa Tekan 



Laju alir pada pipa tekan = 1,785 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘







𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 3,13







Headloss Mayor = 0,049 𝑚







Headloss Minor = 0,5 𝑚







Headloss total = 0,549 𝑚



c. Headloss Pipa Transmisi 



Laju alir air pada pipa transmisi = 1,2378 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘







𝑘𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 4,15







Headloss Mayor = 1,3626 m







Headloss Minor = 0,3240 𝑚







Headloss total pada pipa tekan = 2,0586 𝑚



d. Headloss Pompa dan Sistem Transmisi = 2,707 𝑚 



total head pompa dinamis = 27,4554 𝑚







Daya Hidraulik Pompa = 117,4045 𝑘𝑖𝑙𝑜𝑤𝑎𝑡𝑡







Daya Motor Penggerak pompa = 161,4284 𝑘𝑖𝑙𝑜𝑤𝑎𝑡𝑡



6. Koagulasi a. desain unit koagulasi = 30000 b. n dosis pembubuh koagulan melalui jar test



c.







dosis pembubuhan PAC di Instalasi = 20 mg/liter







stroke = 50,4 %



Estimasi masa lumpur per hari dari koagulan = 5,78m3 /hari



d. Head Pompa pembubuh koagulan 



Volume PAC = 2m3







Vol larutan= 20m3







Dimensi bak pembubuh koagulan : P= 2,8 m, L= 2,8 m, H= 3 m







Nilai k total= 5,05



e. Headloss mayor pipa pembubuh koagulan = 0,149 m f. Laju alir dalam pipa PVC = 0,28 m/detik



114



g. Headloss minor =0,0202 m h. head total pompa minimum pada system pembubuh koagulan = 8,1692 m i. Pemilihan pompa yang digunakan Pompa 2,6 bar = 26 m, Grundfos Digital Dosing DME 0,005 to 12,68 gph Cabinet size 2 7. Flokulasi a. Perhitungan dimensi 



Tinggi air= 3 m







Panjang= 3,8 m







Lebar= 3,8 m







Tinggi= 3,5 m



b. headloss (∆h)  Proses flokulasi tahap I (G = 70) = 0,0075 m ≈1 cm  Proses flokulasi tahap II (G = 60) = 0,000016 m ≈1 cm  Proses flokulasi tahap III (G = 50) = 2,8 x 10−8 m ≈1 cm  Proses flokulasi tahap IV (G = 40) = 4 x 10−11 m ≈1 cm  Proses flokulasi tahap V (G = 30) = 4,8 x 10−14 m ≈1 cm  Proses flokulasi tahap VI (G = 20) = 3,4 x 10−17 m ≈1 cm  Perhitungan total gradien = 32.400 ≈3,24 x 104 8. Sedimentasi a. Dimensi 



Td



= 2 jam (Kawamura)







Kapasitas



= 350 L/det x 7200 det = 2520000 L= 2520



m3 



Ketinggian air = 5 m







Luas



=







Luas



= 4L x L = 4L2







504 m2



= 4L2







126 m2



= L2







11,2 m



= Lebar







Panjang



= 4L = 4 x 11,2 m = 44,8 m



2520m3 5m



= 504 m2



115



b. system hidrolika sedimentasi 



Kecepatan horizontal partikel = 0,0063 m/det







Jari-jari hidrolis = 3,46 m







Bilangan Reynolds = 25229>500 (tidak sesuai!, seharusnya< 500)







Bilangan Froude = 1,65 10-5 )







Laju alir rmemasuki tube settler dengan arah aliran vertikal = 0,0018 𝑚/𝑑𝑒𝑡







Bilangan Reynolds = 104,17 10-5 (sesuai!)







Td air =1,99 jam ≈120 menit







Surface loading rate = 2,5112 m2 .jam







Kecepatan pengendapan pada bak sedimentasi



m3



= 0,000698 m/det c. sistem inlet dan zona lumpur 



Cek laju alir dari pipa inlet = 1,39 m/det







Cek laju alir di lubang orifice = 0,71 m/det







Headloss aliran di lubang orifice = 0,44 m







Konversi nilai kekeruhan menjadi total padatan tersuspensi = 46 (pada grafik didapat hasil 200 mg/L)







Massa lumpur yang terbentuk dari penyisihan kekeruhan air baku = 6048 kg/hari







Slumpur= 6325,6 kg/hari







Qlumpur = 131,78 hari







Vollumpur =2,75 m3







Volzona =



m3



(2,5x2,5x1,5) 3



=3,13 m3



d. zona outlet dan saluran pembawa 



Ptube= 44,33 m







N



=674,16 buah≈ 675 buah



116



m3







Qgut = 0,12 detik







Qv-notch = 0,0000296 m/detik







∆h= 0,0135 m







R= 0,0250 m







V= 0,1275 m/det







∆hpemb =0,013 m







∆hsed =0,4665 m







Hsed = 2,4735 m



9. Rapid Sand Filter Sistem Hidrolika a. antraasit 



𝑉𝑜 = 8,84 𝑚/𝑗𝑎𝑚







𝑁𝑅𝑒 = 1,79 ≤ 2







𝐶𝑑𝑟𝑎𝑔 = 13,41







∆𝐻𝑎𝑛 = 0,078 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟



b. silika 



𝑉𝑜 = 8,84 𝑚/𝑗𝑎𝑚







𝑁𝑅𝑒 = 3,1 ≥ 2







𝐶𝑑𝑟𝑎𝑔 = 9,786







∆𝐻𝑠𝑖𝑙 = 0,0774 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟



c. gravel 



𝑉𝑜 = 8,84 𝑚/𝑗𝑎𝑚







𝑁𝑅𝑒 = 13,36 ≥ 2







𝐶𝑑𝑟𝑎𝑔 = 2,96







∆𝐻𝑔𝑟𝑎 = 1,7854 × 10−3 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟



d. ∆𝐻𝑡𝑜𝑡 = 0,1568 𝑚 Sistem Underdrain dan Headloss Nozzle di Plat a.



𝑉𝑜 = 8,84 𝑚/𝑗𝑎𝑚



b.



𝐴𝑁𝑜𝑧 = 1,9625 × 10−3



c.



𝑄𝑁𝑜𝑧 = 6,14 × 10−4 𝑚 ⁄𝑑



2



117



d.



𝑉𝑁𝑜𝑧 = 0,313 𝑚/𝑑



e.



∆𝐻𝑁𝑜𝑧 = 8,55 𝑁𝑜𝑧𝑧𝑙𝑒



Sistem Backwash Filter dan Ekspansi Media Filter a. 𝑄𝑠𝑐 = 1.543𝑚3 (kebutuhan udara untuk pencucian filter per 1 hari operasi) b. 𝑄𝑏𝑤 = 950𝑚3 (kebutuhan air untuk pencucian filter per 1 hari operasi) c. 𝑄𝑓𝑖𝑙 = 30.240𝑚3 (debit aliran air di unit per 1 hari operasi) d. 𝑅𝐸 = 29.290𝑚3 e. 𝐸𝑏𝑤 = 0,9686 % f. 𝑃𝑜 = 0,412 g. 𝑃𝑒 = 0,5411 h. 𝐹𝑒𝑘𝑠 = 0,281 ≈ 0,28 i. 𝐿𝑒𝑘𝑠 = 1,024 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 10. Desinfeksi IPA a. Reaksi Kimia Dalam Air Yang Didesinfeksi 



pH air hasil pengolahan berada pada kisaran 6,0 – 8,0 ; maka senyawa yang akan terbentuk adalah H+ dan OCl-







pH air hasil pengolahan berada pada kisaran 6,0 – 8,0, maka senyawa-senyawa yang terbentuk cenderung pada senyawa monochloramine dan dichloramine.







HOCl (milimol) = 0,0028 mmol



b. Kebutuhan Minimum Gas Cl2 Untuk Desinfeksi = 2,01



𝑚𝑔 ⁄𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟



c. pH air Hasil Desinfeksi 



𝑝𝐾 ′ = 9,77 × 10−8







𝑝𝐻𝑛𝑒𝑤 = 7,43 (𝑚𝑎𝑠𝑖ℎ 𝑚𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑘𝑖𝑠𝑎𝑟𝑎𝑛 6,5 − 8,5)



d. Kebutuhan Gas Klor Untuk Pembubuhan 𝑘𝑔⁄ ℎ𝑎𝑟𝑖







𝑊 = 60,7824 ≈ 60,8







𝑊𝑘𝑙𝑜𝑟 = 2,47 ℎ𝑎𝑟𝑖 ≈ 59,28 𝑗𝑎𝑚







𝑄𝑘𝑙𝑜𝑟 = 13,1 ≈ 13 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟⁄𝑗𝑎𝑚







𝑆𝑡𝑟𝑜𝑘𝑒 = 6,5% 118



e. Headloss dan Head Pompa Sistem Pembubuh  𝑉𝑝𝑖𝑝𝑎 = 0,00018 𝑚⁄𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 



∆𝐻𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 = 9,282 × 10−6 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 (sangat kecil sehingga dapat diabaikan)







𝐾𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 102,81







∆𝐻𝑚𝑖𝑛𝑜𝑟 = 1,698 × 10−7 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 (sangat kecil sehingga dapat diabaikan)







𝐻𝑝𝑢𝑚𝑝 = 2,5 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟







𝐻𝑝𝑢𝑚𝑝 = 6,905 𝑏𝑎𝑟



11. Reservoir a. Jumlah Air Yang Diproduksi Oleh IPA 



𝑆𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 = 277,6 kg/hari







𝑄𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 = 5,78 m3 /hari







𝑆𝑇𝑆𝑆 = 39,614







0,825 m3 /hari







𝑄𝑏𝑤 = 2.850 𝑚3 /ℎ𝑎𝑟𝑖







𝑄𝑖𝑛 = 27.383,22 𝑚3 /ℎ𝑎𝑟𝑖







𝑄𝑙𝑜𝑠𝑠 = 2.856 𝑚3 /ℎ𝑎𝑟𝑖







𝐸𝑙𝑝𝑎 = 90,553 %



𝑘𝑔⁄ ℎ𝑎𝑟𝑖



b. Volume dan Dimensi Reservoir 



𝑃𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛 (%) = 27,66







𝑉𝑜𝑙 = 8.364.384 𝐿 ≈ 8.364,384 𝑚3







𝑃 = 57,84 𝑚



c. Perpipaan Reservoir dan Ventilasi 



𝑇𝐷 =



 



8,76 𝑗𝑎𝑚 (𝑚𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑎𝑙 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎𝑙 4 𝑗𝑎𝑚) 𝑉𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 = 1,12 𝑚⁄𝑑𝑒𝑡 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 = 1,68 𝑚⁄𝑑𝑒𝑡







𝑛 = 63 𝑙𝑢𝑏𝑎𝑛𝑔 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑠𝑖 (𝑚𝑖𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠 𝑡𝑒𝑟𝑠𝑒𝑑𝑖𝑎)



119



4.2



Saran Setelah perhitungan rancang desain bangunan pengolahan air minum



yang sesuai didapatkan untuk Desa Sembayat Kecamatan Manyar Kabupaten Gresik, kami sebagai penyusun berharap rancang desain bangunan pengolahan air minum ini dapat bermanfaat bagi masyarakat dan lingkungan di Kabupaten Gresik.



120



DAFTAR PUSTAKA Alaerts, G dan Sri Sumestri. 1984.



Metode Penelitian Air. Usaha



Nasional.Surabaya Al-Layla et. Al. 1980. Water Supply Engineering Design. Ann Arbor SciencePublisher, Inc. New York American Water Works Association, 1990. Water Distribution SystemsHandbook. Mc Graw Hill Company. New York Badan Standardisasi Nasional Pusat. 2002. SNI 19-6775-2002 tentang Tata CaraPengoperasian dan Pemeliharaan Unit Paket Instalasi Penjernihan AirKapasitas 5 Liter/detik ke Atas. BSNP : Jakarta Burton. F. Stensel. D. Tchobanoglous. G. 2004. Wastewater Engineering; Treatment and Reuse (Fourth Edition). Singapore : Mc Graw Hill Darmasetiawan, Martin. 2001. Teori dan Perencanaan Instalasi Pengolahan Air. Yayasan Suryono. Bandung Degremont. 1991. Water Treatment Handbook Vol 1. Lavoisier Publishing. Paris Degremont. 1991. Water Treatment Handbook Vol 2. Lavoisier Publishing. Paris Degremont Suez Consultant. 2009. Pulsator® Drinking water - Clarification Sludge blanket clarifier. Lavoisier Publishing. Paris Departemen



Kesehatan



Republik



PengawasanKualitas



Indonesia.



Air



2002.



Minum.



Syarat-Syarat (SK



dan



Nomor



901/MENKES/SK/VII/2002).Kementrian Kesehatan RI : Jakarta Droste, Ronald L. 1997. Theory and Practice of Water and WastewaterTreatment. John Wiley & Sons, Inc : Canada Ebara



Fluid



Handling



Division.



2003.



EBARA



Stainless



Steel



Two-



StageCentrifugal Pumps. EBARA International Corporation : South Carolina Government of Alberta Ministry of Transportation. 2007. ConversionRelationship between Nephelometric Turbidity Units(NTU) into mg/l forAlberta Transportations’ Turbidity specification. Government of Alberta: Kanada Grundfos Corporation. 2009. GrundfosDenmark ® Digital Dosing. Grundfos Holding A/S :



121



Hidayat, Muhammad. 2007. Cara Menaikkan atau menurunkan pH dan GH. UI :Jakarta Ingersoll Rand Air Solutions France. 2007. Bareshaft Blowers SN Series Ingersoll Rand Company : Wasquehal Joko, Tri. 2004. Unit Produksi dalam Sistem Penyediaan Air Minum Edisi Pertama. Graha Ilmu : Yogyakarta Kawamura, Susumu. 1991. Integrated Design of Water Treatment Facilities. JohnWiley & Sons. New York Lin, Shundar. 2001. Water and Wastewater Calculations Manual. Mc Graw HillBook Company : USA Maharani dan Zaidan. 2003. Laporan Kerja Praktik: Sistem Pengolahan AirMinum Di PDAM Kota Denpasar-Bali. Institut Teknologi Adhi Tama.Surabaya Montgomery,



James



M.,



Consulting



Engineers,



Inc.



1985.



Water



TreatmentPrinciples and Design. John Wiley & Sons, Inc : Canada Mufti. A. 2009. Evaluasi Teknis Operasional dan Pemeliharaan SistemInstalasi Pengolahan Air PDAM Tirta Patriot Bekasi. UniversitasDiponegoro : Semarang Oktiawan, W. dkk. 1997. Detail Engineering Design Instalasi Pengolahan AirAyung III Belusung – PDAM Kabupaten Badung. ITB : Bandung PDAM Kota Denpasar. 2009. Standard Operational Procedure IPA Ayung IIIBelusung. PT Tirta Wiwitaning Kahuripan : Denpasar Peavy,



H.S.,



D.R.



Rowe,



G.



Tchobanoglous.



1985.



Environmental



Engineering.Mc Graw-Hill, Inc : Singapore Pradana, Ridho. 2017. Perencanaan Sistem Penyediaan Air Minum (SPAM) di Kecamatan Bukit Raya Kota Pekanbaru.Jom F TEKNIK Volume 4 No. 1 Februari 2017 Qodriyatun, Sri Nurhayati dkk. 2015. Penyediaan Air Bersih Di Indonesia : Peran Pemerintah, Pemerintah Daerah, Swasta Dan Masyarakat.Pusat Pengkajian, Pengolahan Data dan Informasi (P3DI). Jakarta Reynolds, T.D. 1982. Unit Operations In Enviromental Engineering. Texas A &M Univercity; B/C Engineering Division Boston, Massacusetts



122



Septiawan,



H.



2008.



Operasional



dan



Pemeliharaan



Sistem



Instalasi



PengolahanAir PTTirta Sarana Ungaran. Universitas Diponegoro : Semarang Totok, S. dan Suciastuti, E. 2002. Teknologi Penyediaan Air Bersih. PT Rineka Cipta. Jakarta Unicef Indonesia. 2012. Ringkasan Kajian Air Bersih, Sanitasi Dan Kebersihan. Jakarta Widiasanti, Irika. Dkk. 2012. Studi Pengolahan Air Bersih Di Kawasan Industri Jababeka Kabupaten Bekasi. Jurnal Menara Teknik Sipil FT.UNJ. Volume VII No. 1



123