BAB IV PPBPAM

Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam perencanaan dan perancangan instalasi pengolahan air minum harus memperhatikan
3 prinsip yaitu kualitas, kuantitas dan kontiniutas dari sumber air. Dalam hal ini sungai
Patumbak yang menjadi sumber air baku secara kuantitas dan kontiniutas sudah terpenuhi,
mengingat sungai Patumbak adalah sungai besar yang mengaliri sebagian wilayah Deli
Serdang, kota Medan hingga Belawan. Namun ada beberapa analisa yang dibutuhkan untuk
perancangan instalasi pengolahan air bersih di Kelurahan Harjosari II dan Sitirejo II , antara
lain:
1. Analisa kebutuhan air bersih
2. Analisa kualitas air baku.
4.1 Analisa kebutuhan air bersih
Kebutuhan air bersih warga Kelurahan Harjosari II dan Sitirejo II sebesar 120
liter/orang/hari, angka ini dibutuhkan untuk menentukan total kebutuhan air bersih yang
dibutuhkan oleh seluruh warga. Faktor lain yang digunakan untuk menentukan total
kebutuhan air bersih seluruh warga adalah jumlah sambungan rumah atau jumlah rumah yang
ada. Total sambungan rumah yang ada di Kelurahan Harjosari II dan Kelurahan Sitirejo II
sebanyak 8.629 SR, dengan mengasumsikan jumlah orang per sambungan rumah sebanyak
5 jiwa maka jumlah warga di Kelurahan Harjosari II dan Kelurahan Sitirejo II sebanyak
43.145 jiwa. Tidak diperlukan proyeksi penduduk karena yang ditinjau adalah jumlah SR
bukan jumlah penduduk, mengingat jumlah SR di Kelurahan Harjosari II dan Kelurahan
Sitirejo II selalu tetap atau tidak bertambah.
Perhitungan kebutuhan air dan debit:
Jumlah SR
= 8.629 SR
Asumsi jiwa/SR
= 5 jiwa
Peak faktor
= 1,5
Rencana operasi
= 24 jam
Rata-rata kebutuhan air per jiwa
= 120 liter/hari
Jumlah jiwa di Kelurahan Harjosari II dan Kelurahan Sitirejo II
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 1
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Jumlah jiwa
= jumlah SR x 5 jiwa
= 8.629 x 5
= 43.145 jiwa.
Jumlah kebutuhan air dalam 1 hari
= jumlah jiwa x rata-rata kebutuhan air
= 43.145 jiwa x 120 liter/orang/hari
= 5.177.400 liter/hari
Kebutuhan air pada peak faktor
= 1,5 x jumlah kebutuhan air per hari
= 1,5 x 5.177.400 liter/hari
= 7.766.100 liter/hari
Jumlah debit yang dibutuhkan
=
=
total kebutuhan air pada jam puncak
24 jam
7.766.100 liter/hari
24 x 3600 detik
= 89.88 ≈ 90 liter/detik
4.2 Analisis Kualitas Air Baku
Analisis kualitas air baku dibutuhkan untuk mengetahui sistem pengolahan air di Kelurahan
Harjosari II dan Kelurahan Sitirejo II diteliti untuk mendapakan kualitas air. Hasil Lab
menunjukan TSS dan BOD tidak sesuai dengan baku mutu PP 82 Tahun 2001 (Hasil kualitas
air baku dapat diliat pada lampiran 1) tetapi untuk hasil Lab dari fosfat dan besi berada di
bawah baku mutu sesuai dengan baku mutu PP 82 Tahun 2001 (Hasil kualitas air baku dapat
dilihat pada lampiran 2). Pemilihan parameter ditentukan berdasarkan penilaian awal pada
air yang diterima dirumah warga.
4.3 Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Bersih (IPAB)
Perancangan IPA berlokasi di kelurahan Harjosari II dengan kapasitas debit 90 liter/ detik
memiliki beberapa tahap pengolahan antara lain :
Tahap 1 : Koagulasi dan flokulasi
Tahap 2 : Sedimentasi
Tahap 3 : Filtrasi
Tahap 4 : Desinfeksi
Unit unit instalasi terdiri dari intake, koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi dan reservoir.
Sketsa pengolahan dapat dilihat pada gambar 4.1
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 2
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Gambar 4.1 Sketsa Pengolahan
Gambar 4.2 Siteplan IPA
4.3.1 Intake
Intake adalah bangunan/unit penyadap air. Intake berguna untuk mengambil air dari sumber
air baku. Intake yang akan direncanakan pada unit ini adalah intake bebas dimana pipa sadap
akan dilengkapi dengan selang fleksibel yang melekat pada pelampung yang bertujuan untuk
memudahkan pengambilan air tanpa memperhitungkan air pasang atau surut.
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 3
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Rencana Intake :
Debit
: 0,09 m3/s
Pipa sadap (sungai ke intake)
:7m
Pipa pembawa (intake ke bpam)
: 45 m
Kecepatan aliran
: 1,5 m/s
Jenis pipa yang digunakan adalah pipa galvanis dan selang fleksibel.
Perhitungan :Pipa sadap
A=
Q 0,09 m3 /s
V
1,5 m/s
4xA
Dpipa =
= 0,06 m2
4 x 0,06 m2
√ 3,14 = √
3,14
= 0,27 m
Digunakan pipa pasaran 11,81 inchi (0,3 m)
Q
V=1
⁄4 x 3,14 x D
2 =1
0,09 m3 /s
⁄4 x 3,14 x (0,3m)2
= 1,23 m/s ....................................................... (Sesuai)
Pipa pembawa berfungsi untuk membawa air dari sumur pengumpul ke unit koagulasi.
Pipa pembawa memiliki panjang 45 meter dan memiliki dimensi yang sama dengan pipa
hisap.
Perhitungan :
Pipa pembawa
A
A=
Q
v
0,09 m3 /s
Dpipa =
1,5 m/s
= 0,06 m2
4 x 0,06
4x A
= 0,27 m
=√
3,14
3,14
Digunakan pipa pasaran 11,81 inchi (0,3 m)
Q
2
Vcek = 1/4 x 3,14 x D
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 4
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Vcek =
0,09 m3 /s
1
4
x 3,14 x (0,3m)2
= 1,23 m/s............................................................................ (Sesuai)

 








Gambar 4.3 Intake
Sumur Pengumpul
Sumur pengumpul bertujuan untuk menampung air yang dihisap dari sungai untuk
dipompakan menuju unit koagulasi. Dimensi sumur pengumpul disesuaikan dengan ukuran
pompa dan juga disesuaikan agar mudah buat pengoperasian nya serta pemeliharaan nya.
Tabel 4.1. Kriteria Sumur Pengumpul
Kriteria Terpilih
Satuan
Sumuran berbentuk segi empat
1 buah
Td
25 menit = 1500 detik
Ketinggian dari dasar sungai ke dasar sumur 1 m
Level air batas atas sumuran (LBA)
3m
Level air batas bawah sumuran (LBB)
1m
Freeboard/ H bebas
1m
Sumber : Susumu Kawamura, 1990
Volume saluran
= Q x Td = 0,09 x 1500 = 135 m3
Tinggi efektif (Hef) = LBA + LBB
=3m+1m=4m
Tinggi total (Htot) = Hef + H bebas = 4 m + 1 m = 5 m
A=
Volume
H total
Sumuran segi empat dengan P : L
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
=
135 m3
5m
= 27 m2
=3:2
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 5
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
A
=PxL
27 m2 = 1,5L2
L
= 4,24 m  4,25 m
P
= 6,36 m











Gambar 4.5 Sumur Pengumpul
4.3.2 Unit Koagulasi
Kriteria Desain (Qasim,Motley,&Zhu,2000):
G
= ( 100-1000) s 1
G x td
= (30.000-60.000) s 1
td
= 10 s – 5 m
Rencana desain bak koagulasi yang akan dirancang:
= 90 ltr/s = 0,09 m 3 /s
Debit
Jumlah Terjunan (n) = 1
Tipe
= Pengaduk cepat dengan terjunan
G
= 500 s 1
Td
= 30 s
G x Td
= 15.000 s 1
Perhitungan:
Volume ( V )
V
= Q x Td = 0,09 m 3 /s x 30 s = 2,7 m 3
G
=√
gxh
V x td
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 6
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
500
9,81 m⁄ 2 x h
s
=√
-6 m2⁄
0,893 x 10
s x 30 s
h
= 0,68 m (tinggi terjunan)
V
=PxLxh
2,7 m3
= P x L x 1 m (asumsi tinggi 1 meter)
PxL
= 2,7 m2
Asumsi P : L = 2 : 1 maka P = 2L
Maka Dimensi bak koagulasi yang didapat :
Panjang bak(P)
: 2,32 m
Lebar bak(L)
: 1,16 m
Tinggi bak(T)
:1m
Freeboard
: 0,2 m
Tinggi terjunan
: 0,68 m

 


 

 






Gambar 4.6 Bak koagulasi dan bak penampung koagulan
Cek Perhitungan :
Volume = P x L x h
Volume = 2,32 m x 1,16 m x 1 m
Volume = 2,7 m3
Waktu detensi (td)
V 2,7 m3
Td = =
= 30 s ........................................................................................... (Sesuai )
Q 0,09 m3⁄s
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 7
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Gradien ( G )
9,81 m⁄ 2 x 0,68 m
s
G=√
=√
= 500 s-1
2
-6
V x td
0,893 x 10 m ⁄s x 30 s
gxh
Bak penampung koagulan
Bak penampung koagulan direncanakan memiliki dimensi 3m x 3m x 1m yang berjumlah 2
unit. Dimana 1 bak sebagai bak pembubuhan dan sebagai bak penyeduh. Bak penampung ini
juga dilengkapi mixer agar mempermudah dalam proses pembuatan larutan koagulan.
Direncanakan:
Kadar tawas bongkahan
: 17%
Kadar pembubuhan
: 5 mg/l
Kadar tawas pada larutan
: 5%
Densitas tawas
: 1,09 kg/l
Perhitungan:
Kebutuhan tawas
= Q x kadar pembubuhan
= 90 liter/detik x 5 mg/ l
= 38,88 kg/ hari
Kebutuhan tawas 17%
=
4,32 kg/hari
17%
= 228,7 kg/ hari
Volume tawas
=
228,7 kg/hari
1,09 kg/l
= 209,82 liter/hari
Volume air pelarut
=
95%
5%
x 209,82 liter/hari
= 3.986,6 liter/hari
Volume larutan
= volume tawas + volume larutan
= 209,82 + 3.986,6
= 4.196,4 liter/hari
Debit pembubuhan
=
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
volume larutan
24 jam
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 8
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
=
4.196,4 liter/hari
24 jam
= 174,85 liter/jam
Kapasitas bak
=
=
volume bak
volume larutan
1 m3
4.196,4 liter/hari
= 0,23 hari
4.3.3 Unit Flokulasi
Dimensi inlet flokulasi
Saluran inlet flokulasi direncanakan menggunakan pipa galvanis dengan spesifikasi
Panjang
:1m
Koefisien kekasaran : 120
Debit
: 45 ltr/s (karena bak flokulasi ada 2 unit)
Kecepatan aliran
: 2 m/s
A pipa =
Q
v
3
0,045 m ⁄s
=
2 m/s
= 0,023 m2
2
4 x 0,023 m
4xA
=√
= 0,169 m
3,14
3,14
D pipa =
Digunakan pipa pasaran dengan diameter 168 mm (6 inci)
V cek =
=
Q
1 / 4 x 3,14 x D 2
1
4
0,045
2 = 2 m/s
x 3,14 x 0,168
Dimensi Flokulasi
Kriteria Desain (SNI 6774-2008):
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 9
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Waktu Detensi (td)
= 30 – 45 menit
Gradien Kecepatan
= 10 – 60 s 1
G x td
= 10 4  10 5
Koefisien Gesekan ( k )
= 2 – 3,5 ( dipilih 2 )
Kehilangan Tekanan ( h L )
= 0,3 m – 1 m (Kawamura,1991)
Viskositas Kinematik(  )
= 0,893 x 10 6 m 2 / s
Rencana desain bak flokulasi yang akan dirancang:
Td total
= 45 menit
G total
= 60 s 1
Headloss
: <1m
Tipe
: Pengaduk Lambat Buffel Channel
Jumlah Bak
: 2 bak
3
0,09 m ⁄s
Debit masing- masing bak =
= 0,045 m3/s
2
2
Q
Jumlah Kompartemen : 3 kompartemen
Perhitungan :
Kompartemen I
Rencana desain kompartemen I
Td
= 10 menit
G
= 30 s 1
Perhitungan :
V
= Q x Td
V
= 0,045 m3/s x 600
V
= 27 m3
H
=3m
P:L
=3:2
3L2
=9
L
= 1,73 m ≈ 2 m
P
= 3L = 3 x 2 m = 6 m
Maka didapat dimensi bak pada kompartemen 1 sebagai berikut
Panjang ( P ) = 6 m
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 10
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Lebar ( L)
=2m
Tinggi ( h )
=3m
Menghitung headloss total
G=√
30
g x Hl
v x td
9,81 m⁄ 2 x Hl
s
=√
0,893 x 10-6 x 600 s
HL = 0,05 m
Luas Penampang Saluran ( Luas Basah )
A=LxH=2mx3m
A = 6 m2
Keliling Basah
P = L + 2H = 2 m + (2 x 3 m)
P=8m
Jari- jari basah
R=
A
P
=
6 m2
8m
= 0,75 m
Sloof
S=
∆H
=
P
0,01 m
8m
= 0,00125
Kecepatan Aliran Saluran
1
VL = n R2/3 S1/2
1
= 0,013 (0,75)2/3 0,001251/2
= 2,25 m/s
Koefisien kekasaran saluran terbuat dari beton (n) = 0,013
H L ( Kehilangan Tekanan Pada Saat Aliran Lurus)
1
n.VL .L2
HL = (
2
R3
2
) =(
2
1
0,013 x 2,25 x 22
2
0,753
) = 0,01 m
Kehilangan Tekanan Total ( H tot )
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 11
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
H tot
= HL - Hb
H tot
= 0,05 meter - 0,01 meter
H tot = 0,04 meter
H tot = k
Vb2
2g
=
Vb2
2
2 x 9,81 m⁄ 2
s
V2b
0,04
=2
x
Vb
= 0,60 m/s
Vb
=
2 x 9,81 m⁄ 2
s
Q
Ab
Q
3
Ab
=
Ab
= 0,08 m2
Vb
=
0,045 m ⁄s
0,60 m/s
keterangan : Hb = headloss belokan
Vb =kecepatan aliran belokan
Ab = luas belokan
Cek Perhitungan kompartemen I
Waktu Detensi ( td)
Td =
V
27 m3
=
= 600 s ....................................................................................... ( Sesuai)
Q 0,045 m3⁄s
Gradien ( G )
9,81 m⁄ 2 x 0,04 m
s
G=√
=√
= 30 s
v x td
0,893 x 10-6 x 600 s
g x HL
Kompartemen II
Rencana desain kompartemen II
Td = 15 menit
G = 20 s 1
Perhitungan :
V = Q x Td
V = 0,045 m3/s x 900
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 12
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
V = 40,5 m
3
Karena lebar dan tinggi memiliki nilai yang sama dari kompartemen I sampai dengan
kompartemen III maka didapat dimensi bak pada kompartemen II sebagai berikut:
Panjang( P )
= 6,75 m
Lebar ( L)
=2m
Tinggi ( h )
=3m
Menghitung headloss total
G=√
g x Hl
v x td
20 = √
9,81 m⁄ 2 x Hl
s
0,893 x 10-6 x 900 s
HL = 0,032 m
Luas Penampang Saluran ( Luas Basah )
A=LxH=2mx3m
A = 6 m2
Keliling Basah
P = L + 2H = 2 m + (2 x 3 m)
P=8m
Jari- jari basah
R=
A
P
=
6 m2
8m
= 0,75 m
Sloof
S=
∆H
P
=
0,01 m
8m
= 0,00125
Kecepatan Aliran Saluran
1
VL = n R2/3 S1/2
=
1
0,013
(0,75)2/30,001251/2
= 2,25 m/s
Koefisien kekasaran saluran terbuat dari beton (n) = 0,013
H L ( Kehilangan Tekanan Pada Saat Aliran Lurus)
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 13
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
HL = (
1
n.VL .L2
2
R3
2
)
=(
0,013 x 2,25 x
2
0,753
1
22
2
)
= 0,01 m
Kehilangan Tekanan Total ( H tot )
H tot
= HL - Hb
H tot
= 0,032 meter - 0,01 meter
H tot = 0,022 meter
H tot
Vb2
Vb2
=k
= 2x
2g
2 x 9,81 m⁄ 2
s
0,022 = 2 x
V2b
2 x 9,81 m⁄ 2
s
Vb
= 0,44 m/s
Vb
=
Ab
0,045 m ⁄s
=
=
Vb
0,44 m/s
Ab
= 0,1 m2
Q
Ab
Q
3
keterangan :
Hb = headloss belokan
Vb =kecepatan aliran belokan
Ab = luas belokan
Cek Perhitungan kompartemen II
Waktu Detensi ( td)
Td =
40,5 m3
V
=
= 900 s.................................................................................... ( Sesuai)
Q 0,045 m3⁄s
Gradien ( G )
9,81 m⁄ 2 x 0,022 m
s
G=√
=√
= 20 s
v x td
0,893 x 10-6 x 900 det
g x HL
Kompartemen III
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 14
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Rencana desain kompartemen III
Td = 20 menit
G = 10 s 1
Perhitungan :
V = Q x Td
V = 0,045 m3/s x 1200
V = 54 m3
Karena lebar dan tinggi memiliki nilai yang sama dari kompartemen I sampai dengan
kompartemen III, maka didapat dimensi bak pada kompartemen III sebagai berikut:
Panjang( P )
=9m
Lebar ( L)
=2m
Tinggi ( h )
=3m
Menghitung headloss total
G=√
g x Hl
v x td
9,81 m⁄ 2 x Hl
s
10 = √
0,893 x 10-6 x 1200 s
HL = 0,0109 m
Luas Penampang Saluran ( Luas Basah )
A=LxH=2mx3m
A = 6 m2
Keliling Basah
P = L + 2H = 2 m + (2 x 3 m)
P=8m
Jari- jari basah
R=
A
P
=
6 m2
8m
= 0,75 m
Sloof
(S) =
∆H
P
=
0,01 m
8m
= 0,00125
Kecepatan Aliran Saluran
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 15
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
1
VL = n R2/3 S1/2
=
1
(0,75)2/30,001251/2
0,013
= 2,25 m/s
Koefisien kekasaran saluran terbuat dari beton (n) = 0,013
H L ( Kehilangan Tekanan Pada Saat Aliran Lurus)
2
1
HL = (
n.VL .L2
2
R3
)
1
=(
0,013 x 2,25 x 22
2
0,753
2
)
= 0,01 m
Kehilangan Tekanan Total ( H tot )
H tot
= HL- Hb
H tot
= 0,0109 meter - 0,01 meter
H tot = 0,0009 meter
H tot = k x
0,0009 = 2 x
Vb2
= 2x
2g
Vb2
2 x 9,81 m⁄ 2
s
Vb2
2 x 9,81 m/s2
Vb
= 0,29 m/s
Vb
=
Ab
0,045 m ⁄s
=
=
Vb
0,29 m/s
Ab
= 0,15 m2
Q
Ab
Q
3
keterangan :
Hb = headloss belokan
Vb =kecepatan aliran belokan
Ab = luas belokan
Cek Perhitungan kompartemen III
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 16
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Waktu Detensi ( td)
Td =
54 m3
V
=
= 1200 s................................................................................... ( Sesuai)
Q 0,045 m3⁄s
Gradien ( G )
9,81 m⁄ 2 x 0,0009 m
s
G=√
=√
= 10 s ...................................................... (sesuai)
v x td
0,893 x 10-6 x 1200 det
g x HL
Tabel 4.2 Desain Unit Flokulasi
No Parameter Kriteria Desain
Kompartemen 1
Kompartemen 2
Kompartemen 3
1
G
10-60 s 1 (SNI 6774)
30 s 1
20 s 1
10 s 1
2
Td
15 - 45 menit (SNI 6774)
10 menit
15 menit
20 menit
3
Headloss
< 1 m (Kawamura,1991)
0,04 meter
0,022 meter
0,0009 meter
Sumber : Perhitungan, 2019
Gambar 4.7 Bak Flokulasi
4.3.4 Unit Sedimentasi
Perhitungan Desain
Kriteria desain yang perlu diperhatikan untuk unit sedimentasi adalah sebagai berikut :
1. Surface loading rate (Q/A)
= 20 – 80 m3/m2/hari = 2,3x10-4-9,3x10-4 m/s
2. Tinggi bak (h)
=3–4m
3. Rasio panjang terhadap lebar
= 4:1 – 6:1
4. Reynold number (Re)
= < 2000
5. Froude number (Fr)
= > 10-5
6. Efisiensi penyisihan
= 90 %
7. Kondisi performance bak (n)
= 1/3 (Good Performance)
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 17
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Dengan kriteria yang ada, maka dapat direncanakan desain dari unit sedimentasi yang tepat
dengan perhitungan-perhitungan sebagai berikut :
Menghitung Dimensi Bak Sedimentasi
Untuk menghitung dimensi bak sedimentasi harus dipilih terdahulu kriteria perencanaan
yang diperlukan untuk perhitungan seperti :
Surface loading rate (Q/A)
= 5.0 x 10-4 m/s
to/td
= 3.5
Dari kedua kriteria diatas maka dapat hitung:
to Vo

td Q
A
Vo 
to Q
  3.5  5.0  10 4  1,75  10 3 m / det
td A
Maka, untuk menentukan dimensi bak sedimentasi adalah sebagai berikut :
Debit yang diolah (Q) = 90 ltr/s = 0,09 m3/s
Dengan mempertimbangkan pengecekan perhitungan terhadap bilangan reynold dan
bilangan Froude maka bak sedimentasi yang akan dirancang dengan debit sebesar 0,0225
m3/s dibagi menjadi 4 unit dengan masing-masing bak memiliki ukuran dan kapasitas yang
sama.
Sehingga debit tiap bak sedimentasi yang akan diolah adalah sebagai berikut :
3
0,09 m ⁄s
Debit tiap bak =
= 0,0225 m3/s/unit
4 unit
Vo
= 1,5 x10-3 m/s
Rumus :
3
0,0225 m ⁄s
Q
2
=
A
=
A
-3 m = 12,85 m
⁄s
2,5 x 10
Vo
Setelah diketahui luas permukaan bak maka, ditentukan panjang dan lebar dengan
perbanding P:L adalah 4:1.
P:L=4:1
Lebar bak :
A= PxL
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 18
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
A = 4 x L2
L = 1,33 m
Panjang bak :
P=4xL
P = 4 x 1,33 m
P = 5,35 m
Menghitung Desain Zona Pengendapan (Tube Settler)
Dalam perencanaan unit sedimentasi yang direncanakan harus sesuai dengan kriteria desain
sehingga kriteria tube settler yang akan dibangun adalah sebagai berikut :
a. Waktu detensi dalam tube (td)
= 5 – 20 menit
b. Perbandingan P:L
= 4:1 – 6:1
c. Lebar tube settler (w)
= 0.05 m
d. Tinggi tube settler
= 0.5 m
e. Tebal tube settler (t)
= 2.5 x 10-3 m
f. Kemiringan tube settler (θ)
= 30° - 60°
g. Jarak antar settler (W)
= 5 cm
h. Viskositas kinematis (v) pada 25°C
= 0.9055 x 10-6 m2/s
Dibawah ini merupakan Gambar 4.2 yaitu gambar peletakan tube settler.
E
C
w
D
pipa
H
vo
A

B
Gambar 4.8 Gambar Tube Settler
Untuk menghitung dimensi tube settler harus dipilih terdahulu kriteria perencanaan yang
diperlukan untuk perhitungan seperti :
a. Debit tiap bak sedimentasi
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
= 0.0225 m3/s
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 19
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
b. Perbandingan P:L
= 4:1
c. Lebar tube settler (w)
= 0.05 m
d. Tinggi tube settler
= 0.5 m
e. Tebal tube settler (t)
= 2.5 x 10-3 m
f. Kemiringan tube settler (θ)
= 60°
g. Jarak antar settler (W)
= 5 cm
h. Viskositas kinematis (v) pada 25°C
= 0.9055 x 10-6 m2/s
Perhitungan :
1.
Kecepatan tube settler (vα)
Rumus
:
w
H

sin 
cos  Q
v  sin 
α
w
tg
sin 
3
+
sin 60
A
0,05 m⁄
sin 60
cos 60
Vα = 0,05 m
22,5 x 10-3 m/s
⁄sin 60 x tg 60
Vα = 0,0125 m/s
2.
Luas tube settler
Rumus :
A
A=
Q
V
3
0,0225m ⁄s
0,0125 m/s
= 1,78 m2
3. Dimensi tube settler
Perbandingan yang digunakan untuk panjang : lebar = 4:1
Jadi :
Lebar tube settler (L)
L=
A
4
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 20
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
1,78 m
L=√
2
4
L = 0,66 m
Panjang tube settler (P)
P=4xL
P = 4 x 0,66 m
P = 2,64 m
Lebar efektif tube settler (w’)
W’ =
w
sin 
W’ =
0.05m
sin 60
W’ = 0.057 m ≈ 0.06 m
Jumlah tube settler pada sisi panjang (np)
np=
np =
P
w'
2,67 m
0,06 m
np = 46,3 ≈ 47 buah
Jumlah tube settler pada sisi lebar (nL)
nr =
nr =
L
w'
0,67 m
0,06 m
nr = 11,16 buah ≈ 12 buah
Jari-jari hidrolis
luas basah
r = keliling basah
r=
0.05  0.05
 0.0125m
4  0.05
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 21
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Setelah mendapatkan dimensi dan desain tube settler sesuai dengan kriteria yang diinginkan,
maka dilakukan pengecekan dengan perhitungan bilangan reynold dan bilangan Froude
seperti berikut :
1. Bilangan Reynold (NRe)
V  R
NRe =

=
0,0125 m/ det x 0,0125 m
2
0,9055 x 10-6 m ⁄s
= 173,82 < 2000 ....................................................................................... (Sesuai)
2. Bilangan Froude (NFr)
v
NFr =
=
gR
0,0125
√9,81 x 0,0125
= 35 x10-3 > 10-5 ....................................................................................... (Sesuai)
3. Control scouring
Dimana :Vα < 18 Vo
Vα
=
Vo
0,0125 m/det
0,00175 m/det
= 7,14 < 18
Cek apabila back wash:
a. Q (Debit yang diolah)
= 0,09 m3s
b. Luas Tube
= 0,178 m2
c. Jumlah bak yang beroperasi (n) = 3 unit
Perhitungan :
3
0,09 m ⁄s
Q
𝑉𝑎 = luas tube x n =
= 0,016 m/s
0,178 m2 x 3
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 22
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Cek terhadap Q/A
w
H

sin 
cos  Q
v  sin 
α
w
tg
sin 
Q
A
=
Va
6,93
=
A
0,016
6,93
= 2,4 x 10-3
Vo = 3,5 𝑥 2,4 𝑥 10−3 = 8,4 x 10−3 m/s
Control scouring, Vα < 18Vo
-3
𝑉𝑎
= 2,4 x 10-3 m/det = 0,28 < 18 ........................................................................ (Sesuai)
8,4 x 10 m/det
Cek terhadap Bilangan Renynold (Nre)
V R 0,016 x 0,0125
Nre = v = 0,9055 x 10-6
= 231,7 < 2000 ......................................................................................... (Sesuai)
Cek terhadap Bilangan Froude (NFr)
NFr =
V
gR
0,016
= √9,81 x 0,0123
= 0.047 > 10-5 ..................................................................................................................................... (Sesuai)
Menghitung Dimensi Total Bak Sedimentasi
Panjang total bak = panjang bak + tebal tube x (jumlah tube pada sisi panjang + 1)
= 5,35 m + (0.0025 m x (47 + 1))
= 5,475 m
Lebar total bak
= lebar bak + tebal tube x (jumlah tube pada sisi lebar + 1)
= 1,33 m + (0.0025 m x (12+ 1))
= 1,37 m
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 23
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Tinggi total bak = tinggi bak + freeboard
= 3 m + 0.5 m
= 3.5 m
Gambar 4.9 Bak sedimentasi
Menghitung Ruang Lumpur
Kriteria perencanaan yang digunakan :
a. Kandungan solid dalam lumpur
= 1.5%
b. Lama pengurasan (t)
= 10 menit = 600 detik
c. Waktu pengurasan (td)
= 1 kali sehari
d. Kecepatan pengurasan (v)
= 0.5 m/s
e. Q bak
= 0.0225 m3/s
f. Q underdrain
= 2% x Q bak
= 0.02 x 0.0225 m3/s
= 0.00045 m3/s
g. Panjang = lebar, dan volume lumpur
= volume limas
Perhitungan :
Volume lumpur (Vlumpur)(1 hari)
=
%lumpur  td  Qunderdrain
1000
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 24
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
1,5 x 86400 x 0,00045
1000
= 0,058 m3
Volume limas
=
=
luas alas
3
0,058
3
= 0,02 m3
Debit lumpur (Qlumpur)
Volume (Vlumpur )
=
waktu(t )
0,058 m3
= 600 det = 9,7 x 10-5 m3/s
Luas penampang pipa penguras (A)
3
0,0225 m ⁄s
A= =
= 9 x 10-4 m2
V
0,5 m/s
Q
Diameter pipa penguras (d)
4 A
D=

4 x 9 x 10−4
√
3,14
= 0,033 m = 1,29 in
Gambar 4.10 Ruang lumpur
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 25
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Menghitung Saluran Inlet
Kriteria perencanaan :
a. Qorifice terdekat dengan terjauh
≥90%
b. Diameter orifice (d)
= 0.05 m
c. Kecepatan orifice
= 0.2 m/s
d. Perbandingan muka air terdekat dengan terjauh
= 0.01 m
e. Kecepatan inlet bercabang (v)
= 0,5 m/s
Dengan kriteria perencanaan diatas, maka kriteria yang dipilih untuk menghitung desain
saluran inlet pada bak sedimentasi yang direncanakan adalah sebagai berikut :
i. Debit yang diolah
= 0.0225 m3/s
ii. Kecepatan inlet bercabang (v)
= 0,5 m/s
iii. Flume dilengkapi dengan orifice
iv. Kecepatan orifice (vorifice)
= 0.2 m/s
v. Lebar bak
= 1,37 m
vi. Diameter orifice (d)
= 0.05 m
vii. Lebar flume
= 1,37 m
Perhitungan :
1. Luas penampang pipa cabang (A)
Q
=
v
3
0,0225 m ⁄s
0,5 m/s
= 0,045 m2
2. Diameter pipa inlet bercabang (d)
4 A
=

4 𝑥 0,045
= √
3,14
= 0,24 𝑚 = 240 𝑚𝑚
Diameter yang terdapat dipasaran 10 inch = 250 mm
3. Kecepatan inlet bercabang (v)
Q
= 1/ 4    d 2 =
3
0,0225 m ⁄s
1⁄ x 3,14 x 0,252
4
= 0,45 m/s
4. Kecepatan inlet utama (v)
Dengan diameter inlet utama (asumsi) = 400 mm = 16 inch
Q
v = 1/ 4    d 2 =
3
0,09 m ⁄det
1⁄ x 3,14 x 0,42
4
= 0,45m/s = 0,71m/s............................... (Sesuai)
5. Debit tiap orifice (Qorf)
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 26
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Qtiapbak
=
= n
orifice
3
0,0225 m ⁄s
6
3
= 3,75 x 10−3 m ⁄s
6. Luas orifice (Aorf)
Qorifice
=
= v
orifice
3
3,75 x 10−3 m ⁄s
0,2 m/s
= 0,018 m2
7. Jarak antara orifice (Lorf)
Lbak  (n oef  d orf )
=
n orf
=
1,37−(6 x 0,05)
6
= 0,17 m
8. Jarak orifice dengan dinding
= ½ x jarak antar orifice
= ½ x 0.17 m
= 0.08 m
9. Dimensi flume
Luas flume (A)
Q
= v=
3
0,0225 m ⁄s
0,45 m/s
= 0,05 m2
Tinggi flume (T)
A
=
= Lebar
flume
0,05 m2
1,37 m
= 0,035 m
10. Perhitungan headloss
Data yang digunakan untuk perhitungan :
a. Debit (Q) tiap orifice
= 3,75 x 10-3 m3/s
b. Luas orifice (Aorf)
= 0.018 m2
Perhitungan :
Headloss orifice 1 yang terdekat dengan pipa inlet cabang (Hl1)
Q12
= 0.72 A 2  g =
(3,75 x 10−3 )2
0,72 x (0,018)2 x 9,81
= 0,0056 m
Debit orifice keenam
Q2
3,75 x 10−3 x 90%
m3⁄
 100%  90% =
=
0,0033
s
100%
Q1
Headloss orifice ke-6 (Hl6)
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 27
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
(0,0033)2
=
= 0,0045 m
0,72 x (0,018)2 x 9,81
Penurunan headloss dalam flume dari tengah ke tepi
= Hl1 – Hl6
= 5,6 x 10-3 – 4,5 x 10-3 m
= 1,1 x 10-3 m
Menghitung Saluran Outlet
Kriteria perencanaan :
a. Menggunakan V-Notch 90°
b. Jarak antar V-Notch
= 10 cm
c. Lebar pelimpah
= 10 cm
d. Lebar saluran pengumpul
= 20 cm
e. Weir loading
= (7.3-15) m3/m/jam ; dipilih weir loading = 13
= 3.61 x 10-3 m3/m/s
f. Kecepatan saluran pelimpah
= 0.5 m/s
g. Kecepatan saluran pengumpul
= 0.3 m/s
h. Debit tiap bak (Q)
= 0.0225 m3/s
i) Lebar bak
= 1,37 m
Perhitungan :
Panjang pelimpah total (Ptot)
Qbak
0,0225
= 3,61 x 10−3 = 6,23 m
= v
weirloading
w’ = lebar bak – lebar saluran pengumpul
= 1,37 m - 0.2 m
= 1,17 m
Jumlah saluran pelimpah (n)
Ptotal
=
= 2w'
6,23
2 𝑥 1,17
= 3 buah
Panjang 1 saluran pelimpah (P1saluran pelimpah)
Ptotal
6,23
= 3 𝑥 2 = 1,03 𝑚
= n(1
saluran  2 pe lim pah )
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 28
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Luas saluran pelimpah (A)
Q
0,0225
= 0,5 = 0,45 𝑚2
= v
saluranpelim pah
Tinggi saluran pelimpah (T)
A
0,45
= 0,10 = 4,5 𝑚
= L
pe lim pah
Jarak antar saluran pelimpah
Ptotal  (2  lebarsaluranpelim pah )
=
(n saluranpelim pah  1)
=
6,23−(2 𝑥 0,10)
(3+1)
= 1,64 𝑚
Perhitungan V-Notch
Jumlah V-Notch (nV-Notch)
w'
( jumlah pelimpah )
= jarak antar V  Notch
1,17
= 0,10 𝑥 3 𝑏𝑢𝑎ℎ = 35 𝑏𝑢𝑎ℎ
QtiapV-Notch
Qtiapbak
= n
V  Notch
=
0,0225
35
3
= 6,42 𝑥 10−4 𝑚 ⁄𝑠
Tinggi air pada V-Notch
Qv-notch = 1.417 x H5/2
6,42 𝑥 10−4
𝐻= (
1,417
2/5
)
= 0,045 𝑚
Tinggi V-Notch
= H + (15% x H)
= 0.045 m + (15% x 0,045 m) = 0.052 m
Perhitungan saluran pengumpul
Tinggi saluran pengumpul (h)
Q
l x V saluran p
=
0,0225
0,2 x 0,3
= 0,375 m
Cek kecepatan untuk debit tiap bak (v)
0,0225
Q
= 0,2 𝑥 0,375 = 0,3 𝑚/𝑠
A
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 29
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Panjang saluran pengumpul
= (n x lebar saluran pelimpah) + ((n -1) x jarak antar pelimpah)
= (3 x 0.1 m) + ((3 – 1) x 1,17)
=3m
Perhitungan dimensi ruang pengumpul
Asumsi waktu detensi (td)
= 120 detik
Tinggi ruang pengumpul
=1m
Kecepatan aliran ruang pengumpul = 1 m/s
Lebar ruang pengumpul
= lebar sedimentasi
= 1,37 m
Volume bak
= Q x td
= 0.09 m3/det x 120 s
= 10,8 m3
Panjang ruang pengumpul (l)
Dimensi pipa keluar (d)
=
=
volume
lebar x 1
=
10,8
1,37 x 1
= 7,8 m
4Q
 v
=√
4 x 0,0225
3,14 x 1
= 0,17 m
Diameter dipasaran
= 0,2 m = 200 mm = 8 in
Cek kecepatan
0,0225
Q
=
= 0,71 m/s
1
= A
x 3,14 x (0,2)2
4
4.3.5 Filtrasi
Tabel 4.3 Kriteria Desain Filtrasi
Kriteria Desain
Kecepatan filtrasi (Vf)
8-12 m3/m2/jam
Tebal media pasir
60-80 cm
Tebal media penahan
18-30 cm
Td backwash
5-15 menit
Tinggi air di atas media
0,9-1,2 m
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 30
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Lanjutan Tabel 4.3 Kriteria Desain Filtrasi
Kriteria Desain
Jarak dasar gutter dengan atas media pasir saat ekspansi
20-30 cm
A orifice:A bak
(0,0015-0,005):1
A lateral:A orifice
(2-4):1
A manifold:A lateral
(1,5-3):1
Jarak antar orifice
7,5-30 cm
D orifice
0,6-2 cm
P:L
(1:2)
Kecepatan backwash (Vb)
(4-8) x Vf
Sumber : Susumu Kawamura, 1990
Dimensi Bak
Jumlah filter (n)
= 12 x Q1/2
= 12 x (0,09 m3/s)1/2 = 3,6 ≈ 4 filter
Asumsi Vf = 10 m3/m2/jam = 2,8 . 10-3 m/dtk
0,09 𝑚2 /𝑠
𝑄
A filtrasi total
= 𝑉 = 2,8 𝑥 10−3 𝑚2 /𝑠 = 32,14 m2 = 33 m2
A tiap filtrasi
=
𝑓
33 𝑚2
4
=8,25 m2
P:L=2:1
A=PxL
8,25 m2 = 2L2
L2 = 4,125 m2
L = 2,03 m = 2 m
P=2x2m=4m
A filtrasi sebenarnya
=PxL
= 4 m x 2 m = 8 m2
Tinggi Bak Filtrasi (H)= 1,5 x Ldesain
= 1,5 x 2 m = 3 m
Dimensi Underdrain
Lubang Orifice
Aorifice : A bak
= 0,0015 : 1
 orifice = 2 cm
= 0,02 m
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 31
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
A orifice
= 0,0015 x 8 m2 = 0,012 m2
A tiap orifice = ¼ .  . D2
= ¼ .  . (0,02m)2 = 3,14 x 10-4 m2
Jumlah orifice
0,012 𝑚2
𝐴 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑒
=𝐴 𝑡𝑖𝑎𝑝 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑒 =
3,14 𝑥 10−4 𝑚2
=
= 38,21 lubang = 39 lubang
Lateral
A lateral : Aorifice = 2 : 1
Jarak antar lateral
= 0,3 m
Jarak lateral ke dinding
= 0,25 m = 25 cm
A lateral total
= 4 x A orifice
= 2 x 0,012 m2
= 0,048 m2
Panjang manifold
= panjang bak – jarak lateral ke dinding
= 4 m – 0,25 m
= 3,75 m
Jumlah lateral
=
=
Panjang manifold
x2
Jarak antar lateral
𝟑,𝟕𝟓 𝒎
𝟎,𝟑
𝑥 2 = 25 buah
Jumlah Orifice
=
39
Orifice untuk 1 lateral
=
A tiap lateral
A lateral total
0,048 m2
=
=
= 0,00192 m2
Jumlah Lateral
39 buah
A lateral
= ¼ .  . D2
0,00192 m
= ¼ .  . D2
D
=√
Jumlah Lateral
25
= 1,56 lubang = 2 lubang
0,00192 m x 4
3,14
= 0,049 m = 49 mm
Manifold
A manifold : A lateral
=2:1
A manifold = 2 x 0,048 m2 = 0,096 m2
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 32
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
= ¼ .  . d2
A
D=√
0,096 m2 x 4
= 0,349 m = 349 mm
3,14
Panjang lateral tiap sisi (L)
= L – (2 x jarak lateral ke dinding) -  manifold
= 2 m – (2 x 0,25 m) – 0,37 m
= 1,13 m
Jarak antar orifice =
P lateral-(3 x ∅ orifice)
3
=
1,13- (3 x 0,02)
3
= 0,35 m
HL Underdrain
3
0,09 m ⁄s
Q tiap bak =
4
= 0,0225 m3/s
Orifice
Q orifice =
V orifice =
H orifice =
Q tiap bak
n orifice
Q orifice
A orifice
1,7 x V2
2xg
=
0,0225
39
= 0,000576 m3/s
3
0,000576 m ⁄s
= 0,048 m/s
0,012 m2
=
1,7 x (0,048)2 m/s
=
2 x 9,81
= 0,0002 m
Lateral
Kekasaran pipa (f)
= 0,025
Q tiap bak
=
0,0225
Q lateral
=
V lateral
=
HL lateral
1 L
V2
xfx
= x
3 D
29
=
n lateral
Q tiap lateral
A lateral
1
3
x
1,13
0,049
25
=
= 0,0009 m3/s
0,0009
0,00192
x 0,0225 x
= 0,46 m/s
(0,46)2
2 𝑥 9,81
= 0,0021 m
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 33
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Manifold
Q manifold
=
V manifold
=
HL manifold
=
Q tiap bak
n manifold
Q
A
=
0,0225
=
0,0225
0,049
1
0,0225 m3/s
0,45 m/s
1 L
V2 1
x xfx
=
3 D
2g 3
x
3,75
0,049
x 0,0225 x
(0,45)2
2 x 9,81
= 0,00029 m
HL under drain
= HL Orifice + HL lateral + HL manifold
= 0,0002 m + 0,0021 m + 0,00029 m = 0,00262 m
Penyaringan
Asumsi terdapat 2 jenis media penyaring (pasir dan antrasit) dan 1 jenis media penyangga
(kerikil atau gravel).
Media Pasir
Pasir Nre < 5
Porositas awal (ƒ)
= 0,4
Tebal pasir
= 70 cm
Diameter (d)
= 0,8 mm
Viskositas (ν)
= 0,000008039 m2/detik
Kecepatan Filtasi (Vf)
= 0,00278 m/dtk
Nre =
Vf x d

x
(1  f )
w
(2,78x10 3 ) x (0,8 .10 3 )
1
x
=
= 0,16 ……(OK)
(1  0,4)
0,000008039
HL = 180 x
= 180 x
w (1  f ) 2 Vs
x
x 2 xL
g
f3
D
(0,000008039) (1  0,4) 2 2,78 x10 3
x
x
x 0,7
9,81
0,4 3
(0,8 .10 3 ) 2
= 0, 212 m
Media Antrasit
Antrasit Nre < 5
Porositas awal (ƒ)
= 0,4
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 34
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Tebal pasir
= 70 cm
Diameter (d)
= 0,001 m
Viskositas (ν)
= 0,000008039 m2/detik
Kecepatan Filtasi (Vf)
= 0,00278 m/dtk
Nre =
Vf x d

x
(1  f )
w
(2,78 x10 3 ) x(1x10 3 )
1
x
=
= 0,207 ...................................................... (Sesuai)
(1  0,4)
0,000008039
HL = 180 x
w (1  f ) 2 Vs
x
x 2 xL
g
f3
D
0,000008039 (1  0,4) 2 2,78 x 10 3
= 180 x
x
x
x 0,7 = 0,136 m
9,81
0,4 3
(1x10 3 ) 2
Media Penyangga Kerikil
Antrasit Nre < 5
Porositas awal (ƒ)
= 0,4
Tebal pasir
= 30 cm
Diameter (d)
= 0,003 m
Viskositas (ν)
= 0,000008039 m2/detik
Kecepatan Filtasi (Vf)
= 0,00278 m/dtk
Nre =
Vf x d

x
(1  f )
w
(2,78 x10 3 ) x (3 .x10 3 )
1
x
=
= 1,7 m ................................................ (Sesuai)
(1  0,4)
0,000008039
HL = 180 x
= 180 x
HL media
w (1  f ) 2 Vs
x
x 2 xL
g
f3
D
0,000008039 (1  0,4) 2 2,78 .x10 3
x
x
x 0,3 = 0,0064 m
9,81
0,4 3
(3 x 10 3 ) 2
= HL pasir + HL antrasit + HL kerikil
= 0,21 m + 0, 136 m + 0,0064 m
= 0,355 m
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 35
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Tinggi muka air > HL total
HL total
= HL media + HL under drain
= 0,355 m + 0,00262 m
= 0,355262 m
Maka tinggi air = 1 m
Hmax
= Tinggi muka air + HL total
= 1 m + 0,355262 m
= 1,355262 m
Back Wash
V back wash= 4 x Vs
= 4 x 0,00278 m/dtk
= 0,112 m/dtk
Media Pasir
Tebal pasir = 70 cm
w = 995 kg/m3
s = 2650 kg/m3
Porositas akhir filtrasi (f1) artinya kedalaman di mana penyaringan mulai tersumbat.
Vf
w
w(1 / 4,3)
f = 2,95 x (1 / 3, 2) x
x (1 / 2)
s . w D
g
(1 / 3)
1
= 2,95 x
0,995 x 106 (1 / 4,3)
995kg / m3
2,8 .103(1 / 3)
x
x
9,81(1 / 3, 2)
2650  995kg / m3 8 x10 4(1 / 2)
= 0,90 m
Asumsi % expansi = 20% (tidak boleh lebih dari 60%)
20% =
0,2 =
Le  Lo
x 100%
Lo
Le  0,7 m
0,7 m
Le – 0,7 m = 0,14
Le = 0,14+ 0,7
Le = 0,84 m
Tinggi ekspansi (fe)
(1-fe)2 Le
= (1-fe) . Lo
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 36
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
(1-fe) 0,84 m
= (1-0,90 m) . 0,7 m
1 - fe
= 0,08 m
fe
= 0,91 m
HL pasir
= 130 x
w0,8 (1  f e )2 fbw
x
x 1,8 x Le
3
9,81
d
fe
= 130 x
0,995 x10 6 (0,8) (1  0,91) 2
0,01(1, 2)
x
x
x 0,84 = 0,084 m
9,81
0,913
0,8x10 3 (1,8)
1; 2
Media Antrasit
 antrasit
= 1 mm
s = 2650 kg/m3
w = 995 kg/m3
Tebal antrasit
= 70 cm
Porositas akhir (f1)
Vf
w
w(1 / 4,3)
= 2,95 x (1 / 3, 2) x
x (1 / 2)
s . w D
g
(1 / 3)
1
f
0,995 x 10 6 (1 / 4,3)
2,78 x 10 3(1 / 3)
995
x
x
= 2,95 x
2650  995
9,81(1 / 3,6)
1.10 3(1 / 2)
= 0,806 m
Asumsi % expansi = 20% (tidak boleh lebih dari 60%)
20% =
0,2 =
Le  Lo
x 100%
Lo
Le  0,7 m
0,7 m
Le – 0,7 m = 0,14
Le = 0,14 + 0,7
Le = 0,84 m
Tinggi ekspansi (fe)
(1-fe)2 Le
= (1-f1) . Lo
(1-fe) 0,84 m
= (1-0,806 m) . 0,7 m
1 - fe
= 0,16 m
fe
= 0,838 m
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 37
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
w0,8 (1  f e ) 2 f bw
= 130 x
x
x 1,8 x Le
3
9
D
fe
1; 2
HL antrasit
0,995 x 10 6 (0,8) (1  0,838) 2 0,01(1, 2)
x
x
x 0,84
= 130 x
9,81
0,8383
1x10 3 (1,8)
= 0,016 m
Media Penyangga Kerikil
 kerikil
= 3 mm
s = 2650 kg/m3
Tebal kerikil
= 30 cm
Porositas akhir (f1)
Vf
w
w(1 / 4,3)
x
x (1 / 2)
(1 / 3, 2 )
s . w D
g
(1 / 3)
f1
= 2,95 x
= 2,95 x
0,995 x10 6 (1 / 4,3)
995
0,00278 (1 / 3)
x
x
2650  995 3x10 3(1 / 2)
9,81(1 / 3,6)
= 0,46 m
Asumsi % expansi = 20% (tidak boleh lebih dari 60%)
20% =
0,2 =
Le  Lo
x 100%
Lo
Le  0,3 m
0,3 m
Le – 0,3 m = 0,15
Le = 0,15 + 0,3
Le = 0,36 m
Tinggi ekspansi (fe)
(1-fe)2 Le
= (1-fe) . Lo
(1-fe) 0,36 m
= (1-0,46 m) . 0,3 m
1 - fe
= 0,45 m
fe
= 0,55 m
HL kerikil
w0,8 (1  f e ) 2 f bw
= 130 x
x
x 1,8 x Le
3
9
D
fe
1; 2
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 38
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
= 130 x
0,995 x 10 6 (0,8) (1  0,55) 2 0,01(1, 2)
x
x
x 0,3
9,81
0,553
3x10 3 (1,8)
= 0,002 m
HL Total Backwash = HL pasir + HL antrasit + HL kerikil
= 0,008 m + 0,016 m + 0,002m
= 0,02 m
4.3.6 Desinfeksi
Dibutuhkan :
Kaporit yang mengandung klor = 60%
Konsentrasi yang diinginkan = 5%
Dosis klor = 1,3 mg/L
Berat jenis = 1,2 kg/L
Q =90 L/detik
= 90 L/detik × 1,3 mg/ L
Kebutuhan klor
= 117 mg/detik = 0,42 kg/jam
Periode pelarutan direncanakan setiap sehari sekali, sehingga kebutuhan klor per hari = 24
jam × 0,42 kg/jam = 10,10 kg
Kebutuhan klor per bulan = 30 hari × 10,10 kg/hari = 303,26 kg
Volume klor =
=
10,10
1,2
kebutuhan klor 1 hari
berat jenis klor
= 8,41 L = 0,0084 m3
Waktu pembuatan larutan (Td) = 24 jam = 86400 detik
Debit pembubuhan
=
=
Volume Khlor
Td
0,936 m³
86400 dtk
= 0,0013 l/hari
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 39
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
4.3.7 Reservoir
Reservoir adalah penampung air hasil olahan, dimensi reservoir disesuaikan dengan
kebutuhan air warga dan juga debit air yang diolah.
Dimensi reservoir yang direncanakan:
Aktivitas warga( T warga )
: 14 jam
Waktu produksi(T Ipa)
: 24 jam
Debit produksi
; 90 ltr/s
Kedalaman reservoir
: 4 meter
Lebar reservoir
: 20 meter
Jarak antar baffle
: 2 meter
Perhitungan
Volume reservoir = (T ipa – T warga) x Q
= (24 jam – 14 jam) x 0,0 m3/s
= 3240 m3
Karena jumlah reservoir ada 2 unit maka volume masing-masing bak
Panjang reservoir =
=
3240
2
= 1620 m3
volume
hx l
1620
4 x 20
= 20,5 m

 

















Gambar 4.11 Reservoir
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 40
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
4.3.7 Pompa
4.3.7.1 Pompa Intake Menuju Koagulasi dan Flokulasi
Major Loses
Pipa Suction Hf
𝑄
= (0,2785 𝑥 𝐶 𝑥 𝐷2,63)1,85 x L
0,09
= (0,2785 𝑥 120 𝑥 0,32,63)1,85 x 7 m= 0,048 m
Pipa Discharge Hf
𝑄
= (0,2785 𝑥 𝐶 𝑥 𝐷2,63)1,85 x L
0,09
= (0,2785 𝑥 120 𝑥 0,32,63)1,85 x 45 m = 0,310 m
Minor Loses
Belokan
Terdapat 2 belokan, dimana K belokan = 0,5
V = 1,23 m/s
𝑉2
1,232
Hm = K x 2𝑔
= 0,5 x 2 𝑥 9,81= 0,0385 m
Jadi Hf belokan
= 2 x 0,025 m = 0,0771 m
Terdapat 1 buah tee, dimana Ktee = 1,5
V
= 1,23 m/s
𝑉2
1,232
Hm = K x 2𝑔
= 1,5 x 2 𝑥 9,81 = 0,115 m
Jadi Hf tee
= 1 x 0,115 m = 0,115 m
Valve
K valve
= 0,8
V
= 1,23 m/s
𝑉2
Hm = K x 2𝑔
1,232
= 0,8 x 2 𝑥 9,81 = 0,06 m
Direncanakan H statis = 4 m
Hf Total = Hf pipa sunc + Hf pipa discharge + Hf belokan + Hf tee + Hf akibat valve + H static
= 0,048 m + 0,310 m + 0,0771 m + 0,115 m + 0,06 m + 4 m
= 4,61 m
Daya pompa (P)
Direncanakan efisiensi pompa (η) = 80%
P (daya hidrolik) =
𝜌𝑥𝑔𝑥𝑄𝑥𝐻
𝜂
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
=
𝑘𝑔
𝑥
𝑚3
1000
9,81 𝑥 0,09 𝑥 4,61
0,8
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 41
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
= 5.087,82 watt
Pompa intake yang digunakan sebanyak 1 unit dengan debit masing-masing 90 liter/detik.
4.3.7.2 Pompa Koagulasi dan Flokulasi Menuju Sedimentasi
Major Loses
Pipa Discharge Hf
Q
=(
)1,85 x L
0,2785 x C x D2,63
0,045
=(
)1,85 x 1 m = 0,014 m
0,2785 x 120 x 1,682,63
Minor Loses
Belokan
Terdapat 2 belokan, dimana K belokan = 0,5
V = 0,71 m/s
𝑉2
0,712
Hm = K x 2𝑔
= 0,5 x
= 0,012 m
2 x 9,81
Jadi Hf belokan
= 2 x 0,012 m = 0,024 m
Direncanakan H statis = 0,5 m
Hf Total = Hf pipa discharge + Hf belokan +H static
= 0,014 m + 0,024 m + 1 m
= 1,038 m
Daya pompa (P)
Direncanakan efisiensi pompa (η) = 80%
P (daya hidrolik) =
ρxgxQxH
η
1000
=
kg
x
m3
9,81 x 0,045 x 1,038
0,8
= 572,78 watt
Pompa koagulasi-flokulasi yang digunakan sebanyak 1 unit dengan debit 90 liter/detik.
4.3.7.3 Pompa Sedimentasi Menuju Filtrasi
Major Loses
Pipa Suction Hf
Q
1,85
=(
xL
2,63 )
0,2785 x C x D
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 42
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
0,045
1,85
=(
x 1 m= 0,019 m
2,63 )
0,2785 x 120 x 0,2
Pipa Discharge Hf
Q
1,85
=(
x2
2,63 )
0,2785 x C x D
0,045
1,85
=(
x 2 m = 0,039 m
2,63 )
0,2785 x 120 x 0,2
Minor Loses
Belokan
Terdapat 2 belokan, dimana K belokan = 0,5
V = 0,71 m/s
𝑉2
0,712
Hm = K x 2𝑔
= 0,5 x 2 x 9,81= 0,012 m
Jadi Hf belokan
= 2 x 0,025 m = 0,024 m
Direncanakan H statis = 4 m
Hf Total = Hf pipa sunction + Hf pipa discharge + Hf belokan + H static
= 0,019 m + 0,039 m + 0,024 m + 4 m
= 4,082 m
Daya pompa (P)
Direncanakan efisiensi pompa (η) = 80%
P (daya hidrolik) =
𝜌𝑥𝑔𝑥𝑄𝑥𝐻
=
𝜂
𝑘𝑔
𝑥
𝑚3
1000
9,81 𝑥 0,045 𝑥 4,082
0,8
= 2.252,5 watt
Pompa Sedimentasi yang digunakan sebanyak 1 unit dengan debit 90 liter/detik.
4.3.7.4 Pompa Filtrasi Menuju Reservoir
Major Loses
Pipa Suction Hf
𝑄
= (0,2785 𝑥 𝐶 𝑥 𝐷2,63)1,85 x L
0,09
= (0,2785 𝑥 120 𝑥 0,32,63)1,85 x 1 m= 0,01 m
Pipa Discharge Hf
𝑄
= (0,2785 𝑥 𝐶 𝑥 𝐷2,63)1,85 x L
0,09
= (0,2785 𝑥 120 𝑥 0,32,63)1,85 x 7 m = 0,07 m
Minor Loses
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 43
Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum (RTL 3238)
Belokan
Terdapat 2 belokan, dimana K belokan = 0,5
V = 1,23 m/s
𝑉2
1,232
Hm = K x 2𝑔
= 0,5 x 2 𝑥 9,81= 0,0385 m
Jadi Hf belokan
= 2 x 0,025 m = 0,0771 m
Direncanakan H statis = 4 m
Hf Total = Hf pipa sunction + Hf pipa discharge + Hf belokan + H static
= 0,01 m + 0,07 m + 0,0771 m + 4 m
= 4,15 m
Daya pompa (P)
Direncanakan efisiensi pompa (η) = 80%
P (daya hidrolik) =
𝜌𝑥𝑔𝑥𝑄𝑥𝐻
𝜂
=
𝑘𝑔
𝑥
𝑚3
1000
9,81 𝑥 0,09 𝑥 4,15
0,8
= 4.580 watt
Pompa filtrasi yang digunakan sebanyak 1 unit dengan debit masing-masing 90 liter/detik.
Gideon Nehemia Napitupulu
Dian Aditya Rhoshenia Silitonga
Egi Anjas Sitepu
(160407060)
(160407067)
(160407081)
IV - 44