Buku ajar PBPAM Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum

Buku ajar PBPAM
BAB I
PENDAHULUAN
u Ê á á istem Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum yang akan direncanakan didasarkan khusus untuk air baku dari air
sungai dengan kualitas kekeruhan tinggi. Di dalam perencanaan istem Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum ini
digunakan beberapa parameter-paramater sebagai dasar pertimbangan perencanaan yang dianjurkan sesuai dengan rencana
induk pengembangan kota baik teknis, ekonomis dan lingkungan seperti standar baku mutu kualitas air minum, tata letak
sistem dan lain-lain yang mana akan dibahas satu persatu.
Menurut Narihito Tambu kriteria perencanaan adalah suatu kriteria yang dipakai sebagai pedoman perencanaan. Perancangan
diharapkan mampu menggunakan kriteria secara tepat dengan membandingkan kondisi sebenarnya dengan pa rameter yang
tertulis dalam kriteria dibawah ini. Nilai -nilai yang digunakan kriteria diambil dari hasil penelitian terdahulu yang kemudian
dikelompokkan dalam parameter yang umum.
u Ê àáá
u uá Tujuan pengolahan air minum adalah :
Meningkatkan ilmu pengetahuan di bidang pengolahan air minum untuk antisipasi
jangka panjang.
Meningkatkan kepedulian nasional terhadap perlindungan lingkungan hidup.
Melindungi lingkungan hidup dari bahaya yang dapat ditimbulkan terhadap bidang
kesehatan lingkungan, ekonomi, sosial dan politik
Melindungi kesehatan masyarakat
Menghindari kerusakan instalasi yang tidak dapat diperkirakan sebelumnya.
Melindungi sumber air baku yang digunakan sebagai air baku untuk air minum,
keperluan pembangkit tenaga listrik, irigasi, dan lain-lain
Menghilangkan material tersuspensi maupun terlarut, menghilangkan organisme
patogen, mereduksi kandungan ,P dan komponen organik toksik dan menghilangkan
kontaminan lainnya seperti organik sukar larut, anorganik terlarut, dll.
u Ê `à`àáàá
Data-data yang diperlukan untuk merencanakan bangunan pengolahan air minum
yaitu :
Daerah pelayanan
Merupakan data mengenai daerah dari suatu instalasi pengolahan air minum, dimana
air baku yang diambil dari sumber air baku untuk melayani daerah pelayanan tersebut.
Periode perencanaan
Instalasi pengembangan pengolahan air minum yang direncanakan harus ditentukan
periode perencanaan mengingat waktu untuk pembangunan pengembangan instalasi
tersebut. Dasar pertimbangan pentahapan periode perencanaan yaitu : pertumbuhan
penduduk yang dilayani, kemampuan sosial ekonomi penduduk, kecepatan
perkembangan sarana kota, komersil dan industri, kekuatan konstruksi instalasi dan
perlengakapannya dan ketersediaan dana dan kemungkinan pengembalian dana yang
ditanamkan selama rancangan.
Karakteristik air baku
Dalam setiap studi pradesain, pembuatan air minum berkualitas merupakan tujuan
utama pengolahan air. Kualitas air dipengaruhi oleh kombinasi tanah dan air, keadaan
dan pengaturan kualitas air minum lokal, pengolahan air mentah dan tujuan dasar
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
fasilitas pengolahan air pemerintah kota, yaitu memberikan kesehatan, tempat yang
estetis, serta persediaan air yang ekonomis.
Dalam air baku terdapat zat-zat, senyawa-senyawa, atau partikel-partikel apa saja
yang terdapat di dalam air selain H2O. Hal ini nantinya berka itan dengan apa saja
yang harus ada dalam instalasi baik menyangkut unit operasi maupun unit proses dan
bagaimana keluaran atau efluen yang dihasilkan dari pengolahan air minum dalam
suatu instalasi.
Kualitas air baku terdiri dari (Tambo, Narihito, 1974) :
Kualitas Fisika, yaitu tinjauan secara fisik seperti total solid, suspended solid, bau,
warna, temperatur, turbiditas, daya hantar listrik.
Kualitas Kimia, menyangkut unsur-unsur, senyawa-senyawa, atau zat-zat kimia yang
turut serta dalam suatu air baku. Kualitas kimia tersebut antara lain : Klorida,
Nitrogen, Alkalinitas, dan lain-lain.
Karakteristik Biologi, makhluk hidup biasanya mikroorganisme yang terdapat dalam
air baku antara lain bakteri, protozoa, algae, jamur.
Kualitas Efluen, buangan dari suatu sistem instalasi sesuai dengan tujuan dari suatu
instalasi yaitu untuk memenuhi persyaratan atau standar baku mutu yang tidak
merusak lingkungan.
Jenis umber Air Baku
Beberapa sumber air baku yang dapat digunakan untuk penyediaan air minum adalah:
Air Hujan
Air hujan bersifat lunak karena tidak mengandung garam dan zat-zat mineral, lebih
bersih, namun dapat bersifat korosif karena mengandung zat-zat yang terdapat di
udara seperti NH3, CO2 agresif, ataupun O2. Dari segi kuantitas, air hujan
tergantung pada besar kecilnya hujan, sehingga tidak mencukupi jika digunakan untuk
persediaan umum karena jumlahnya berfluktuasi. Air hujan juga tidak secara kontinu
dapat diperoleh karena sangat tergantung pada musim.
Air Permukaan
Air permukaan yang biasa digunakan sebagai sumber air baku adalah air waduk,
sungai, dan danau. Pada umumnya, air permukaan telah terkontaminasi zat-zat yang
berbahaya bagi kesehatan, sehingga memerlukan pengolahan terlebih dahulu sebelum
dikonsumsi oleh masyarakat. Kuantitas dan kontinuitas air permukaan sebagai sumber
air baku cukup stabil.
Air Tanah
Air tanah mengandung garam dan mineral yang terlarut pada waktu air melalui
lapisan-lapisan tanah, serta bebas dari polutan. Namun tidak menutup kemungkinan
bahwa air tanah tercemar oleh zat-zat yang mengganggu kesehatan, seperti Fe, Mn,
kesadahan, dan sebagainya. Berdasarkan kedalamannya, air tanah dibedakan menjadi
air tanah dangkal dan air tanah dalam. Air tanah dangkal kualitasnya lebih rendah
daripada air tanah dalam. ecara kuantitas, air tanah dapat mencukupi kebutuhan air
bersih. Tetapi dari segi kontinuitas, pengambilan air tanah harus dibatasi, karena
pengambilan yang terus menerus dapat menyebabkan penurunan muka air tanah dan
intrusi air laut.
Mata Air
Dari segi kualitas, mata air sangat baik karena belum terkontaminasi oleh zat-zat
pencemar. Pencemaran biasanya terjadi di lokasi mata air itu muncul. Dari segi
kuantitas dan kontinuitas, mata air kurang bisa diandalkan sebagai sumber air air
baku.
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
u Ê uu
á u
Prosedur pemilihan persediaan air mentah berawal dari eveluasi teknis mencakup
penyelidikan pengembangan sumber air. Pada pemilihan sumber air, Insinyur
perencana harus mengenal kualitas dan kuantitas sumber.
Untuk sumber air permukaan, hal yang harus dipelajari untuk tujuan tertentu
adalah:
Aspek kuantitas
Data jumlah air selama masa kekurangan untuk menunjang analisis statistik dari curah
hujan, limpasan dan aliran sungai
Kecukupan pasokan yang aman untuk memnuhi kebutuhan saat ini dan mendatang
Pengukuran tingkat kelestarian oleh federal atau Lembaga Negara termasuk daerah
cakupan dan penggunaan anak sungai di masa mendatang
tudi menyeluruh tentang kandungan air lokal
Tingkat penggunaan lahan didaerah cakupan air.
Aspek kualitas
Data kualitas air selama periode kurun waktu tertentu
Penilaian resiko kontaminasi oleh ketidaksengajaan tercempur bahanyang mungkin
beracun, berbahaya atau merusak pengguna rumah tangga.
Tingkat usulan pengembangan lahan saat ini dan mendatang
Tingkat manajemen dan pengawasan pemilik
Hal-hal umum
Taksiran reabilitas sumber air,
Tingkat kesulitan pelaksanaan alat otomatisasi, perpipaan, bangunan pengolah air dan
jaringan distribusi
Pengaruh lingkungan
Pengaruh keuangan
u Ê `uà ebelum ditentukan sistem pengolahan yang akan dipakai untuk mengolah air
minum, terlebih dahulu dilakukan pemilihan dari berbagai sistem pengolahan yang
ada untuk mendapatkan sistem yang paling sesuai.
Untuk melakukan pemilihan sistem pengolahan, pertimbangan-pertimbangan yang
perlu dilakukan meliputi (Tambo, Nrihito, 1974) :
Beban pengolahan
Didasarkan pada kualitas dan kuantitas influent yang ada terhadap kualitas effluent
yang diinginkan. ehingga diketahui berapa besar beban pengolahan yang harus
dipenuhi oleh sistem pengolahan. istem pengolahan yang terpilih merupakan sistem
yang dapat memenuhi kriteria-kriteria yang ditetapkan untuk mendapatkan kualitas
pengolahan sesuai yang diinginkan.
Aspek teknis
Yang dipertimbangkan antara lain menyangkut ketersediaan lahan, kemudian teknis
pelaksanaan, dan pengadaan bahan-bahan untuk pembangunan instalasi. elain itu
juga dipertimbangkan segi operasionalnya, menyangkut ketersediaan tenaga,
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
peralatan, kemudahan dalam pengadaan bahan-bahan penunjang pengoperasian dan
pemeliharaan instalasi.
Aspek ekonomis
Berhubungan dengan masalah pembiayaan untuk konstruksi, pemeliharaan dan
operasionalnya.
Aspek lingkungan
Adanya pertimbangan terhadap kemungkinan pengaruh keberadaan instalasi
pengolahan air buangan yang direncanakan terhadap kenyamanan dan kesehatan
penduduk di sekitar lokasi. Oleh karena itu perlu dipertimbangkan jarak minimum
lokasi pengolahan terhadap pemukiman penduduk.
u Ê à`áuàu uá Langkah pertama dalam penentuan kualitas air olahan adalah penentuan peraturan
kualitas air yang dipakai. tandar kualitas air diumumkan pada tingkat internasional,
maupun pada masing-masing negara. atu pertimbangan dalam pengembangan
kualitas air olahan adalah kemungkinan standar kualitas air diubah atau dimodifikasi
di masa depan. Perubahan masa mendatang mungkin memperngaruhi reabilitas dan
fleksibilitas proses pengolahan air yang ditetapkan agar memenuhi standar yang lebih
ketat.
tandar kualitas air bersih dan minum yang berlaku di Indonesia saat ini adalah
Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 tanggal 14 Desember 2001 tentang
Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air serta Keputusan Menteri
Kesehatan (Kepmenkes) RI No. 907/Menkes/K/VII/2002.
Dalam Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 pasal 8 tentang Klasifikasi dan
Kriteria Mutu Air, air diklasifikasikan menurut mutunya ke dalam empat kelas, yaitu
:
Kelas 1, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum, dan atau
peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan
tersebut.
Kelas 2, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air,
pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau
peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan
tersebut.
Kelas 3, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air
tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang
mempersyaratkan air yang sama dengan kegunaan tersebut.
Kelas 4, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi, pertanaman, dan
atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan
tersebut.
Tabel di bawah ini merupakan Keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor
907/MENKE/K/VII/2002 : yang merupakan persyaratan kualitas air minum dan air
bersih serta mengacu pada nilai panduan WHO.
Tabel 1.1. tandar Air Minum
No Parameter
atuan
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Kadar Maksimum
yang
Buku ajar PBPAM
Diperbolehkan
1
2
BACTERIOLOGI
Escherecia coli
total coliform
FIIK
warna
bau dan rasa
jml/100ml 0
jml/100ml 0
TCU
-
15
-
Lanjutan tabel 1.1.
Kadar Maksimum
yang
Diperbolehkan
±3
5
1000
-
Ê
No Parameter
atuan
temperatur
C
kekeruhan
NTU
uspended olid ()
mg/lt
residu tersuspensi (T)
mg/lt
padatan terlarut (TD)
mg/lt
3
KIMIA
mg/lt
A. ANORGANIK
mg/lt
arsen
mg/lt
0,01
barium
mg/lt
0,7
kadmium
mg/lt
0,003
kromium (valensi 6)
mg/lt
0,05
tembaga
mg/lt
1
sianida
mg/lt
0,07
flourida
mg/lt
1,5
timbal
mg/lt
0,01
nitrat
mg/lt
50
nitrit
mg/lt
3
selenium
mg/lt
0,01
amonia (NH3)
mg/lt
1,5
klorida
mg/lt
250
klorin bebas
mg/lt
0,2
kesadahan (CaCO3)
mg/lt
500
hidrogen sulfida
mg/lt
0,05
besi
mg/lt
0,3
mangan
mg/lt
0,1
pH
mg/lt
6,5 - 8,5
seng
mg/lt
3
Ê
ÊÊÊ
ÊÊÊ
Pengolahan Air Bersih/Air Minum
Menurut Tambo (1974), pengolahan air didefinisikan sebagai operasi teknis yang
dilakukan terhadap air baku agar menjadi air bersih yang memenuhi persyaratan
kualitas sebagai air bersih/air minum dengan menggabungkan beberapa proses
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
pengolahan. Pengolahan air bertujuan untuk mengurangi konsentrasi masing-masing
polutan dalam air sehingga aman untuk digunakan.
Menurut Reynolds (1982), unit operasi dan unit proses yang digunakan dalam
pengolahan air bersih adalah sebagai berikut :
p p p p p p p trategi pengolahan air yang dapat diterapkan pada masing-masing jenis air adalah
berbeda. trategi pengolahan yang lengkap meliputi:
Prasedimentasi
Koagulasi
Flokulasi
edimentasi
Filtrasi
Desinfeksi
edangkan Peavy et. al. (1985) menggambarkan bagan pengolahan air minum untuk
air permukaan yang keruh dan mengandung zat organik, sebagai berikut:
Proses
Penambahan Bahan Kimia
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buangan
Buku ajar PBPAM
Prasedimentasi: digunakan jika
Air baku
sumber air baku alirannya deras,
berfungsi menyisihkan yang
Klorin
tinggi, bahan kimia dapat ditambah
1
kan untuk mengoksidasi zat organik Ammonia
atau menahan oksidasi biologinya.
Koagulasi, Flokulasi, edimentasi:
berfungsi menyisih kan kekeruhan
dengan cara meng gumpalkan
koloid dan mengendap kannya, juga
digunakan untuk menyisihkan
warna yang disebabkan oleh
molekul organik.
Alum
2
Polimer
Filtrasi: berfungsi menyisihkan
Klorin
kekeruhan yang tersisa, desinfektan
dapat ditambahkan untuk mencegah
pertumbuhan makhluk hidup pada
media filter.
Adsorpsi: diperlukan jika air
mengandung zat organik terlarut,
berupa kolom karbon aktif atau
dapat juga dengan menambahkan
karbon aktif powder.
Desinfeksi: Digunakan untuk mem
bunuh bakteri patogen. Klorin
ditambahkan dalam jumlah yang
cukup untuk mendapatkan sisa
klorin yang cukup di dalam sistem
distribusi.
Reservoir: Digunakan untuk me
mungkinkan waktu kontak
desinfeksi terpenuhi dan untuk
menyimpan air untuk kebutuhan
puncak
3
Lumpur diambil
secara periodik dan
dibuang dengan
cara diratakan di
atas tanah
Lumpur diambil
secara kontinyu &
dilandfilling atau
dengan cara lain,
setelah di lakukan
proses dewatering
Air pencucian &
lumpur yang telah
didewatering
dibuang bersama
4
dengan lumpur dari
proses sebelumnya.
Klorin
5
Uap dari
pembersihan
kolom
6
Ke sistem distribusi
Gambar. 1.2. Bagan Pengolahan Air Minum untuk Air Permukaan yang Keruh dan
Mengandung Zat Organik
(umber: Environmental Engineering, 1985)
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
! à " &
)
,
*+
- à
$à((%+
.
- 2
3
4
5 6
( ( !
# ! $ % $ % ' ( '
$ % ' ( '
"/
01! (
à
$
%
01! à
$
%
01! 01! ($ % Lanjutan tabel 1.2.
'
&
)
0! / (
" 7
0! Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
,
"/
0! / 0! umber : Montgomery, 1985; (*) Tambo, 1974
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
BAB II
INTAKE
2.1. Umum
Intake adalah suatu konstruksi yang berguna untuk mengambil air dari sumber air di
permukaan tanah seperti reservoir, sungai, danau, atau kanal.
Lokasi intake harus memperhatikan beberapa faktor berikut ini:
Kualitas air yang tersedia di lokasi harus baik
Berlokasi di tempat dimana tidak terdapat arus/aliran kuat yang dapat merusak intake
elama banjir, air tidak boleh masuk ke dalam intake
ebaiknya sedekat mungkin dengan stasiun pemompaan
Pasokan tenaga harus tersedia dan dapat digunakan
Angin yang menyebabkan sedimentasi harus dihindari
Lokasi harus mudah dijangkau dan dekat tempat pengolahan sehingga meminimalkan
biaya perpipaan
Lokasi sebaiknya tidak berada di daerah cekungan
ebaiknya tertutup untuk mencegah masuknya sinar matahari yang bisa menstimulus
pertumbuhan lumut atau ganggang di air ataupun pengotor-pengotor dari luar
Tanah tempat dibangunnya intake haruslah stabil
Bangunan intake harus kedap air
Pipa inlet ditempatkan di bawah permukaan sungai atau danau untuk mendapatkan air
yang lebih dingin dan mencegah masuknya benda-benda yang mengapung
ebaiknya terletak agak jauh dari bahu sungai untuk mencegah kemungkinan
pencemaran
ebaiknya terletak pada bagian hulu kota
Peletakan intake ini juga dengan mempertimbangkan hal berikut :
Intake dibangun pada tempat yang aman, arus aliran tidak terlalu besar, pada daerah
sungai yang landai dan lurus, sehingga faktor keamanan bangunan intake terjamin dan
sungai dapat dijaga kesinambungannya.
Intake harus dibuat dengan pertimbangan peningkatan debit di masa yang akan
datang.
Pengolahan air akan gagal bila sistem intake gagal mensuplay air. Intake harus
ditempatkan pada posisi akses yang mudah dengan desain dan bangunan untuk
mensuplay kuantitas air dengan kualitas terbaik.
Faktor utama sistem intake adalah reabilitas, keamanan, operasi minimal dan biaya
pemeliharaan. Intake hendaknya ditempatkan pada sungai sebagai sumber air
permukaan. umber air baku berasal dari air sungai permukaan, maka sistem
intake berupa intake sungai.
Pemilihan tempat untuk intake sungai berdasarkan pada (Tambo, Narihito, 1974) :
Menghasilkan kualitas air terbaik dengan penerapan prosedur untuk menghindari
pencemaran sumber air
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Memperkirakan kemungkinan perubahan aliran dan arus sungai
Meminimasi efek banjir, suspensi, dalam aliran
Menyediakan akses untuk pemeliharaan dan perbaikan
Menyediakan ruang cukup untuk kendaraan
Membolehkan adanya penambahan fasilitas akan datang
Menyimpan kuantitas air yang aman untuk musim kemarau
Meminimasi efek fasilitas terhadap kehidupan aquatik
Menghasilkan kondisi geologi yang layak
Jenis-jenis intake sungai:
Intake tower adalah intake berbentuk menara yang dibangun di tengah sumber air
baku dan pengaliran air bakunya menggunakan pipa yang di bangun di atas sungai.
Gambar 2.1 Intake Tower
(umber: Kawamura, 1991)
hore intake adalah intake yang dibangun di tepi sungai berupa rumah pompa dengan
intake berada dibawah permukaan air minimum.
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Gambar 2.2 hore Intake
(umber: Kawamura, 1991)
Intake crib adalah intake yang dibangun di dasar sungai/sumber air baku yang
dilengkapi pipa dengan screen dan pipa untuk mengalirkan air ke instalasi pengolahan.
Gambar 2.3 Intake Crib
(umber: Kawamura, 1991)
iphon well intake yaitu bangunan intake pada tepi sungai dan air baku dialirkan
dengan menggunakan siphon menuju sumur pengumpul dan selanjutnya akan
dipompakan menuju instalasi pengolahan.
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Gambar 2.4 iphon Well Intake
(umber: Kawamura, 1991)
Intake bendung adalah intake yang dibuat dengan membendung sungai pada tepinya
sehingga air akan masuk pada saluran intake untuk masuk ke instalasi pengolahan air.
Floating intake yaitu intake dengan rumah pompa yang dapat bergerak mengikuti
ketinggian muka air dan dihubungkan dengan pipa yang dapat mengikuti pergerakan
pompa karena menggunakan flexible joint (Kawamura, 1991).
Gambar 2.5 Floating Intake
(umber: Kawamura, 1991)
7. Intake sumuran adalah intake berupa sumur beton berdiameter 3-6 m yang
dilengkapi dua atau lebih pipa besar (penstock) yang dilengkapi dengan katup
sehingga memungkinkan air memasuki intake secara berkala, lalu air yang terkumpul
dalam sumur dipompa ke instalasi pengolahan (Layla, 1978)
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Tutup manhole
HWL
Ke pompa
umur intake
HWL
Pipa hisap
creen
Gambar 2.6 Intake umuran
(umber: Layla, 1978)
2.2. creen
Pada intake biasanya dipasang kisi-kisi atau saringan (screen) untuk mencegah
masuknya daun-daun dan reruntuhan, melindungi pompa dari sampah-sampah dan
benda-benda penyumbat lainnya serta untuk menghilangkan padatan-padatan kasar
yang mengapung, dengan criteria desain sebagai berikut :
Tabel 2.1. Kriteria Desain Intake
No Keterangan
Uni Kawamu Droste Layla3 Reynold Metcalf Qasim
t
ra1
2
s4
5
1
Kecepatan
m/s <0.6
<0.6
0.4-0.8
0.3-0.6
0.3-0.6
2
Kemiringan
0
60
30-75
30-45
45-60
3
barscreen
cm 1.25-2
2-5
1.25-3.8 5-15
4
Tebal barscreen cm 5-7.5
5-15
2.5-7.5 2.5-5
2.5-5
0.4-0.8
5
Jarak antar
1:2
2.5-7.5
6
barscreen
cm
7.5-15
15
15
H:L
Headloss
Persamaan yang digunakan:
2
º
2à
dengan:
hv
= velocity head (m)
v
= kecepatan saat melewati batang screen (m/dtk)
g
= percepatan gravitasi (9,81 m/dtk2)
Rumus Kirschomer:
2
2
è 2
1
2à
0,7
H1=
dengan :
H1
= headloss melalui Bar creen tersumbat, m
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Vbar
V2
= kecepatan aliran melalui Bar creen, m/detik
= kecepatan aliran di saluran, m/detik
4
3
ÿ sin á
dengan:
hL
= headloss saat melewati batang screen (m)
ȕ
= faktor bentuk batang screen
w
= tebal batang screen (m)
b
= jarak antar batang screen (m)
ș
= kemiringan batang dari horisontal (o)
Menurut yed, 1985:
4
2
3 ( )
ÿ .
2à
Kehilangan tekanan (Hf) : Hf = 3~ . sin ( ) . Dimana,
~ : faktor bentuk batang
: sudut kemiringan batang (0)
t : tebal / diameter batang (m)
v : kecepatan (m/dtk)
: massa jenis air (kg/m3)
Hs: Head statis (m)
b : jarak bukaan antar batang (m)
: efisiensi pompa
Tabel 2.2. Harga Faktor Bentuk (~)
No
Bentuk kisi
Koefisien
1
Persegi panjang dengan sudut tajam
2.42
2
Persegi panjang dengan pembulatan depan
1.83
3
Persegi panjang dengan pembulatan depan dan
belakang
1.67
4
Lingkaran
1.79
umber: yed, 1985
2.3. Pintu Air
Pintu air digunakan untuk mengatur aliran air dari sumber air baku ke saluran intake
sehingga diperoleh debit pengaliran yang diinginkan. Pengaturan aliran air ini juga
dilakukan pada saat pemeliharaan (pembersihan dan perbaikan).
Persamaan yang digunakan :
º 0,6 2 à
dengan:
Q
= debit yang melewati pintu air (m3/dtk)
B
= lebar pintu air (m)
H
= tinggi bukaan pintu air (m)
h
= headloss pada pintu air (m)
2.4. aluran Pembawa
aluran pembawa berfungsi untuk menyalurkan air dari intake ke bak pengumpul.
Kriteria desain dalam JWWA (1978):
Kecepatan minimum (v)
: 0,3 m/dtk
Kecepatan maksimum (v) :
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Beton
: 3 m/dtk
Baja, besi, PVC
: 6 m/dtk
Persamaan yang digunakan adalah:
Rumus Hazen-Williams,
1, 85
6,82 ÿ
Menurut Manning:
1 2 3 12
V= 1,167
`
dengan:
h
= headloss pipa/saluran pembawa (m)
v
= kecepatan aliran pada pipa/saluran pembawa (m/dtk)
C
= koefisien kekasaran Hazen-Williams (C = 60 140)
L
= panjang pipa (m)
D
= diameter pipa/saluran pembawa (m)
R
= jari-jari hidrolis (m)
= kemiringan saluran (slope)
n
= koefisien manning
2.5. Bak Pengumpul
Bak pengumpul berfungsi untuk menampung air dari intake untuk diolah oleh unit
pengolahan berikutnya. Bak pengumpul dilengkapi dengan pompa intake dan
pengukur debit.
Kriteria desain dalam JWWA (1978):
Kedalaman (H)
:3 5m
Waktu detensi (td)
: • 1,5 menit
Persamaan yang digunakan:
º • •a
dengan:
Q
= debit yang masuk bak pengumpul (m3/dtk)
V
= volume air yang masuk bak pengumpul (m3)
td
= waktu detensi (dtk)
A
= luas bak pengumpul (m2)
H
= kedalaman bak pengumpul (m)
p
= panjang bak pengumpul (m)
l
= lebar bak pengumpul (m)
2.6. Grit chamber
Grit chamber akan melindungi perlengkapan mekanis dan pompa dari abrasi,
mencegah penyumbatan pompa oleh endapan dalam saluran dan mencegah akumulasi
material masuk dalam unit pengolahan selanjutnya. Berdasarkan pertimbangan biaya
konstruksi dan operasi, maka diperoleh grit chamber aliran horisontal dengan kontrol
kecepatan (velocity controlled grit chamber).
Rumus yang digunakan
Over Flow rate (OR) = 900 x V settling
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
dimana
OR
: Overflow rate, gal/hr/ft2
Vsettling
: Kecepatan pengendapan, in/menit
1 2/3 1/2
R V= n
h
=
dimana:
h
:
V
:
n
:
R
:
:
Vxn dan h 2/3 ÿ
2
R
headloss melalui Grit Chamber, m
kecepatan pada saluran Grit Chamber, m/det
koefisien Manning
jari-jari hidrolis, m
panjang saluran Grit Chamber, m
a
h è ÿ
3
Q = 4,917 a1/2 b Dimana; Q : debit aliran melalui proporsional weir, ft3/detik
uuÊ à uàu u uuà
uu
Parameter
Diamater padat minimal yg disisihkan
Jumlah bak minimum
Kedalaman
dengan pembersih otomatis
air
tanpa pembersih otomatis
Rasio P : L
Rasio P : H
vh (m/detik)
td (menit)
urface louding (m3/m2.jam)
k (safety factor)
kontrol
lope dasar grit chamber
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
umber (referensi)
Kawamura Montgomery
0,1 mm
0,1 mm
2
2
3 4m
3,5 5 m
4:1 8:
1
min 6 : 1
0,05
0,08
6 15
10 25
1,5 2
vo/H >
vh/P
1 : 100
3 4m
3,5 5 m
3:1 8:1
10 : 1
0,05
10 20
8,33 16,67
1,5 2
1 : 100
Buku ajar PBPAM
"""
# $% " &'%#$% "
p ()*
! + ,
(- !./* (/00*
p ()* 1+
! ! 2 !p ! ! + +! +
3!2 (! *
22 (
*
4 (* 1 ! 52! !,
! ! !
1 2
( *! 6
5 +!
!
,
(* ! Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
+ ! p !! !
(p 4 * ( *+p ! - !
) ) a ( 2 ) 36M , ( 2 ) 33M , a 2M
2M
(S ) ! 2
! 7! (p 8*
! p 2! ! ! !(
* 5 ! (- !./* Alumunium ulfat (Alum)
Alum [Al2(O4)3.18H2O] adalah salah satu koagulan yang umum digunakan
karena harganya murah dan mudah didapat. Alkalinitas yang ada di dalam air
bereaksi dengan alumunium sulfat (alum) menghasilkan alumunium hidroksida
sesuai dengan persamaan :
Al2(O4)3.14H2O + 3Ca(HCO3)2 ĺ 3CaO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2 + 14 H2O
Bila air tidak mengandung alkalinitas untuk bereaksi dengan alum, maka
alkalinitas perlu ditambah. Biasanya alkalinitas dalam bentuk ion hidroksida yaitu
berupa kalsium hidroksida (Ca(OH)2) dengan reaksi :
Al2(O4)3.14H2O + 3Ca(OH)2 ĺ 2Al(OH)3 + 3CaO4 + 14 H2O
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Alkalinitas bisa juga ditambahkan dalam bentuk ion karbonat dengan
penambahan natrium karbonat. Kebanyakan perairan memiliki alkalinitas yang
cukup sehingga tidak ada penambahan zat kimia selain alumunium sulfat. Nilai pH
optimum untuk alum sekitar 4,5 8,0.
Ferrous ulfate (FeO4)
Ferrous sulfate membutuhkan alkalinitas dalam bentuk ion hidroksida agar
menghasilkan reaksi yang cepat. enyawa Ca(OH)2 biasanya ditambahan untuk
meningkatkan pH sampai titik tertentu dimana ion Fe2+ diendapkan sebagai
Fe(OH)3. Reaksinya adalah :
2FeO4. 7H2O + 2Ca(OH)2 + ½ O2 ĺ 2Fe(OH)3
+ 2CaO4 + 13 H2O
Agar reaksi di atas terjadi, pH harus dinaikkan hingga 9,5. elain itu, ferrous
sulfate digunakan dengan mereaksikannya dengan klorin dengan reaksi :
3FeO4.7H2O + 1,5Cl2 ĺ Fe2(O4)3 + FeCl3 + 21H2O
Reaksi ini terjadi pada pH rendah sekitar 4,0.
Ferric ulfate dan Ferric Chloride
Reaksi sederhana ferric sulfate dengan alkalinitas bikarbonat alam membentuk
ferric hydroxide dengan reaksi :
Fe2(O4)3 + 3Ca(HCO3)2 ĺ 2Fe(OH)3 + 3CaO4 + 6CO2
edangkan reaksi ferric chloride dengan alkalinitas bikarbonat alami yaitu :
2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2
ĺ 2Fe(OH)3 + 3CaO4 + 6CO2
Apabila alkalinitas alami tidak cukup untuk reaksi, Ca(OH)2 ditambahkan untuk
membentuk hidroksida. Reaksinya adalah :
2FeCl3 + 3Ca(OH)2
ĺ 2Fe(OH)3 + 3CaCl2
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Menurut Kawamura (1991), pengadukan cepat bisa dilakukan dengan sistem difusi
secara hidrolis, mekanis maupun dengan pompa. Tipe pengadukan cepat yang
umum digunakan, berdasarkan keefektifan, kemudahan pemeliharaan serta biaya,
urutan pilihannya adalah sebagai berikut :
) + (
9*
2
+ 26 ! ! + ,+ 2 !
0: 000 ,( 33 ;*
4 !.:
95 "+ p 8 ", )(
9/*
p p (*
!! (/* +(* (9* +!
!
!
! p+ !:</: !
! 0= Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
!
!
, (
*
4 !.:
9/", 4) &
0.5
ÿÿ
º .
$ ) !p (
*
u
u
0,009(2 è 1)u 2 u 0,1 ÿÿ2
`4
p
> (3>&?*
>
(&?/*>99=0,9&?/0@8
6
A
> 2 (9* > (9?*
> >000:=:?9
> +(*
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
&
> !>00
>+ 4 )(
99*
p % p & ! ! 0<=0
=00<000 ,( 33 ;*
Menurut Reynolds, 1982:
Gradien kecepatan : G2 = u.j
Menurut Fair & Geyer, 1986:
Daya pengadukan yang dibutuhkan
- Untuk single blade :
P = 5.74 x 10-4. Cd . 6 . (1 K )3 n3 r3 A
- Untuk multiple blade :
(r4 - r04 )
P = 1.44 x 10-4 CD . 6 . (1 K )3 n3 b
Cd = Koefisien Drag , harganya ditentukan sbb :
Tabel 3.1. Harga Koefisien Drag
No Panjang : Lebar
Cd
1
5
1,2
2
20
1,5
3
1,9
umber: Reynolds, 1982
Keterangan :
P : Daya pompa (watt)
n : jumlah putaran permenit (rpm)
u : viskositas dinamis (Ns/m2) r : jari -jari blade/impeller (m)
v : volume (m3)
A : luas blade/impeller (m2)
Cd: koefisien drag
b : lebar blade/impeler (m)
6 + (?9*(+* G : gradien kecepatan (1/dt)
k : ratio kecepatan fluida terhadap kecepatan blade/impeller
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
4 !.:
994 4) ", )(
9B*
1 ! ! ! 2! p ! (
*!
& + + ! ! 2 ( 33 ;* 4 !.:
9B", 4 4) C!
) +(
9:*
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
p 6,
! 1 2
9/D + 90 ! 000,/0@8( 33 ;*
Gradien kecepatan (G)
:
400-1000 /dt
Waktu detensi (td)
:
60 detik (untuk kekeruhan tinggi)
G x td :
20.000 30.000
à . º
. ú
dimana,
1
2
(2-11)
G
=gradien kecepatan (1/detik)
g
=percepatan gravitasi (m/s2)
h
=tinggi terjunan
Ã
=viskositas kinematis
Gambar 3.5. Koagulasi Tipe Terjunan
(
9=*
1 ! 2! + 4! + !
(
* Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
4 !.:
9='4) + p+! (
/00*
à 2 º
u / %
6
>+(*
> (? *
A
>/:<B? > (9? *
> ( * > (*
>E à /
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Ã
>
(?*
> (90=)0,=?08*
9:0,;00?? à º ÿÿ
0:
>
( *
C
> (.? /*
> +
(* Ã
> > (90=)0,=/? 0@8*
p !(.:* + (*
(*$ ! ! !
1 9/
$
&
/
9
B
$
,
- !
%!/
9
B
900
0,90
90,=0
/0,=0
900,=00
B
B:,.0
,
1
)1
C
;00,
000
;00,000
/0,B0
/0000,
90000
p !:
4
!=
=00,
000
000
0,=0
000,/000
:0,;:
F/ ,%!.0F9- !./F
B
/00F:p !.:F =4 !.:
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
p , ) !
!(
*
) >9:0<;00(
,
000*
><: 9/'
4 (* !
1+!
! ! +!
! " ,
, & ! +
p ! (4 !.:*
1 ! ! 1 ! p
(
*
p 6 1 2 C
2 6 ! 4 !(.:* + !
'
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
p !
2,2 !
!
( 33 ;*
p
)(*&)!
0B0:&! ! ! !
! !
(p !.:*
4 (*
, 8 Persamaan yang digunakan:
à . º
ÿ
.
dengan:
G
g
h
ȣ
td
hL
K
v
1
2
2
2à
= gradien kecepatan (1/dtk)
= percepatan gravitasi (9,81 m/dtk2)
= headloss total (m)
= viskositas kinematik air (m2/dtk)
= waktu dsetensi (dtk)
= headloss per belokan (m)
= 1,5
= kecepatan aliran air (m/dtk)
(Kawamura, 1991)
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
33 ;
Gambar 3.7 Baffled Channels
/p `
2j 3
ÿÿ
0 .5
8
> ! (!.*
x
=
>
(/*
viskositas kinematik fluida (m2/s) = 1,306.10-6 m2/s pada 10 °C
6
>
(9*
>
(?*
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
umber : Kawamura, 1991
Gambar 3.8 Horizontal haft Flocculator
3.
Pengadukan melalui plat berlubang, pengadukan ini memanfaatkan kontraksi pada waktu air
melalui lubang.
Diffuse
r
Detail plat
Gambar 3.9. Flokulator Melalui Media Berlubang
p
)(*&)!
0B0:&! ! ! !
! !
(p !.:*
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Menurut Darmasetiawan (2001) pada model flokulator dengan plat berlubang kehilangan tekanan dan
dapat dihitung dengan persamaan :
º
. 2
2 à (à / 4 ` 2 ) 2
edangkan untuk menghitung nilai G dicari dengan rumus :
1 8 3 ú
à` 2 0 .5
Keterangan :
Hf
= kehilangan tekanan (m)
K
= koefisien kontraksi (2 - 4)
Q
= debit (m3/dt)
N
= jumlah lubang / diffuser
= viskositas kinematik (1.306 x 10-6 m/s2 pada suhu 10 oC)
D
= diameter lubang (m)
A
= luas plat (m2)
L
= jarak antar plat (m)
1 99
'
4 (C
2 p *
&
/
9
B
:
=
,
- !
p !
4 %!/
9
B
:
!=
=0,0
0,;:
.0,/0
;0,/0
G:0
90,B0
0,0
0,/0
0,90
:,/0
0B,0:
0B,0:
B.
?
0
0,0
$
,
1
)1
%
:,/0H
0: 0
:,/0
H
0B,
0:
:,/0
H
F/ ,%!.0F9- !./F
B
/00F:p !.:F=4 !.: Contoh perhitungan :
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
I/0H
Buku ajar PBPAM
Contoh 1
Koagulasi
Aliran air
= 0,05 m3/s
Diameter
pipa
= 8 inchi = 0,2032 m
Panjang pengadukan (L)
= 2,5 X 0,2032 m § 0,5 m
V = ¼ ʌ D2.L = ¼ ʌ (0,2032)2.(0,5)m = 0,016 m3
Dengan persamaan 2.12
0,009(2 è 1)(0,05)2 (1)(1,336.10è3 )0 ,1 ÿÿ 2 0,013
(0,2032) 4
Dengan persamaan 2.11, º (0,05) (1000,15615) (0,013) º 0,66 / Dengan persamaan 2.10
0.5
0,5
0,66
ÿÿ º ÿÿ º 175,7m
è1
è3
.
= 1,336.10 0,016
J(tidak memenuhi)
Dengan waktu detensi (t) = 2 detik maka nilai G x t = 175,7 x 2
= 351,4J(memenuhi)
Perhitungan kebutuhan PAC (Poly Aluminium Chloride)
Pembubuhan PAC untuk 1 (satu) line
= 150 ppm = 150 mg/L
Pembubuhan PAC untuk 2 (dua) line
= 300 ppm = 300 mg/L
Debit yang diolah untuk 2 (dua) line
= (180+180) m3/jam = 360 m3/jam
= 360.103 L/jam
Kebutuhan PAC
= 360.103 L/jam x 300 mg/L = 1,08.108 mg/jam
= 1,08.108 mg/jam x 10-6 kg/mg x 24 jam/hari
= 2592 kg/hari
Perhitungan kebutuhan NaOCl (odium Hypochloride)
Debit yang diolah dalam 1 (satu) line
= 50 L/s
DPC (daya pengikat Chlor)
= 1,2 mg/L
isa Chlor
Jadi, dosis chlor
= 0,4 mg/L
= (1,2 + 0,4) mg/L
NaOCl mengandung 17,5 % chlor, sehingga dosis NaOCl adalah
100
1,6à / 9,14à / · 10 à / · 10 = 17,5
NaOCl yang dibutuhkan 1 (satu) line = 50 L/s x 9,14 mg/L = 457 mg/L
= 457 mg/L x 10-6 kg/mg x 3600 s/jam
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
= 1,6452 kg/jam = 39,4848 kg/hari
§ 39,5 kg/hari
Flokulator
Kapasitas Instalasi
= 50 L/s = 0,05 m3/s
Viskositas kinematis (x)
= 1,306.10-6 m2/s pada suhu 10°C
Percepatan gravitasi
= 9,81 m/s2
Dimensi
Diameter flokulator
= 4,8 m
Tinggi air existing
= 3,6 m
Volume tangki
berdasarkan tinggi air :
= ¼ ʌ D2 x t = ¼ x (3,14) x (4,8)2 x 3,6
= 65,11 m3
Waktu detensi (td)
65,11 3
a
3
u
=
= 0,05 / det
= 1302,2 detik = 21,70 menitJ(memenuhi)
Luas lintasan paddle
= 20 % luas bak = 20 % x ¼ ʌ D2
= 20 % x ¼ (3,14) (4,8)2 = 3,62 m2
Gradien kecepatan (G) dengan kecepatan aliran 0,5 m/s (Persamaan 2.14)
`
2j 3
ÿÿ
0.5
1,8.(3,62).(0,5)3 ÿÿ
è6
2
(
1
,
306
.
10
)(
65
,
11
)
=
= 69,20 /detikJ(memenuhi)
G x td
= 69,20 /detik x 1302,2 detik
= 90.112,24J(memenuhi)
Contoh 2
Kriteria desain terpilih
Pengadukan dengan cara mekanis
Waktu detensi (td)
: 60 dtk
Gradien kecepatan (G)
: 1000 1/dtk
Kedalaman bak (H)
: 1,25 x lebar bak
Diameter impeler (D)
: 50% x lebar bak
Jarak impeler dari dasar
: 1 x diameter impeler
Jumlah putaran (N)
: 10 150 rpm
Jumlah bak pengaduk
: 2 bak
Viskositas absolut air (ȝ)
: 0,890 x 10-3 kg/m.dtk
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Massa jenis air (ȡ)
: 997 kg/m3
Perhitungan
Debit tiap bak (Q¶),
' º
2
0,25
º 0,125 3 / m
' º
2
Volume bak (V),
u •
0,125 • 60
7,53
Dimensi bak,
Panjang (p)
Lebar (l)
Kedalaman (H)
Daya pengadukan (P),
ÿÿ
º 2 u
1
=2m
=2m
=2m
2
*1000 *0,890 • 10è 3 *7,5
6675
Diameter impeler (Di),
Di
= 50% x 2
=1m
Jari-jari impeler (r),
`
0,5
2
Jarak impeler dari dasar (H¶),
H¶
= Di
=1m
Jumlah putaran (N),
Untuk koagulasi pengaduk yang digunakan adalah blade menerus, dengan demikian ri
= 0 dan blade ada di kedua sisi batang pengaduk, maka:
3
4
4
*1,44 • 10 è 4 2 *1 è è 2
*
6675 *1,44 • 10 è 4 *1,8 *997 *0,3 2 *1 è 3 *0,5 4
6675 2,04 • 10 è3 2 3
2 148,36 \Bak koagulan
Kriteria desain terpilih
Koagulan yang digunakan
Kadar alum aktif
: Aluminium sulfat (Al3(O4)3.14H2O)
: 49 %
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Massa jenis (ȡ)
Konsentrasi larutan alum
Dosis alum maksimum (Cal)
Jumlah bak koagulan
Waktu pencampuran (tc)
Perhitungan
Kebutuhan alum (M),
100
u a
49
100
*250 *40
49
20408,16à / :134 gr/100 ml (1,34 kg/l)
:5%
: 40 mg/l
: 2 bak
: 8 jam
1763,27 à / Debit koagulan (Q¶),
' º 1763, 27
1,34
' º 1315,87a / º 54,83a / | Volume alum yang dibutuhkan selama pencampuran (Val),
Val
= Q¶ x tc
= 54,83 x 8 = 438,64 l
Volume larutan (Vlar),
100
a º
• 438,64
5
a º 8772,8a º 8,77 3
Dimensi bak pembubuh
Panjang (p)
=2m
Lebar (l)
=2m
Kedalaman (H)
= 2,4 m
' º
istem pembubuhan koagulan
istem pembubuhan koagulan dilakukan dengan menggunakan pompa pembubuh
(dosing pump). Dosing pump menyedot koagulan pada bak koagulan di ruang
pembubuh kemudian menginjeksikannya ke pipa header sebelum masuk ke unit
koagulasi.
Debit koagulan (Q) = 54,83 l/jam
54,83a / | • 1000
º 913,83a / 60
913,83a / º 9,62a / 95 / Berdasarkan perhitungan debit koagulan yang dibutuhkan dan besarnya volume per
stroke dapat ditentukan jenis dosing pump yang digunakan serta setting panjang
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
strokenya dengan menggunakan grafik. Dari grafik didapat jenis dosing pump DM248 dengan tekanan 5 bar yang disetting pada angka 10.
Flokulasi
Kriteria desain terpilih
Pengadukan dengan cara hidrolis (baffle channel vertikal)
Jumlah bak
: 2 bak
Jarak antar baffle minimum
: 0,75 m
Kedalaman (H)
:4m
Jumlah channel (n)
: 6 buah
Jumlah belokan (n-1)
: 5 buah
Headloss (hL)
: 1 2 ft (0,3 0,6 m)
Gradien kecepatan (G)
: 20 70 1/dtk
Waktu detensi minimum (td)
: 20 menit (1200 dtk)
Kecepatan aliran (v)
: 0,1 0,4 m/dtk
Viskositas kinematik air (ȣ )
: 0,893 x 10-6 m2/dtk
K
: 1,5
Perhitungan
Volume bak (V),
º • m
º *0,125 • *1200 º 1503
Kedalaman bak dibuat 4 m dan lebar bak dibuat 3 m, maka panjang bak (p),
º
150
º
(a • )
150
º 12,5
º
3• 4
Headloss per channel (h),
à . º
ÿ
à .
2Ã .
à
Tahap I (h1),
G
= 70
Td
= 200 dtk
2 .m
º
à
º
1
2
*70 2 *0,893 • 10 è 6 *200
9,81
º 0,089 Tahap II (h2),
G
= 60
Td
= 200 dtk
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
º
º
2 .m
à
*60 2 *0,893 • 10 è 6 *200
9,81
º 0,066 Tahap III (h3),
G
= 50
Td
= 200 dtk
2 .m
º
à
º
*50 2 *0,893 • 10 è 6 *200
9,81
º 0,046 Tahap IV (h4),
G
= 40
Td
= 200 dtk
2 .m
º
à
2
*
40 *0,893 • 10 è 6 *200
º
9,81
º 0,029 Tahap V (h5),
G
= 30
Td
= 200 dtk
2Ã .
à
*30 2 *0,893 • 10 è 6 *200
9,81
0,016 Tahap VI (h6),
G
= 20
Td
= 200 dtk
2 .m
º
à
º
*20 2 *0,893 • 10 è 6 *200
º 0,007 9,81
Jadi headloss channel total (hchannel),
hchannel = Ȉh = 0,253 m
Luas bukaan (A),
A
= 0,7 x 0,5
= 0,35 m2
Kecepatan aliran (v),
v
= Q/A
= 0,125/0,35
= 0,36 m/dtk
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Headloss per belokan (hL),
2
º 2à
º *1,5
*0,36 2
2*9,81
º 9,9 • 10 è 3 Terdapat lima (5) buah belokan, maka :
hL = 5 x hL
= 0,05 m
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
BAB IV
EDIMENTAI
Menurut Reynolds (1982), sedimentasi adalah pemisahan zat padat - cair yang
memanfaatkan pengendapan secara gravitasi untuk menyisihkan padatan tersuspensi.
Reynolds juga mengklasifikasikan tipe pengendapan menjadi empat tipe yaitu :
Tipe pengendapan bebas (free settling); sering disebut sebagai pengendapan partikel
diskrit.
Tipe pengendapan partikel flok, yaitu pengendapan flok dalam suspensi cair. elama
pengendapan, partikel flok semakin besar ukurannya dengan kecepatan yang semakin
cepat.
Tipe zone atau 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.
Tipe compression settling; partikel bersentuhan pada konsentrasi tinggi dan
pengendapan dapat terjadi hanya karena pemadatan massa.
Menurut Kawamura (1991), pertimbangan-pertimbangan penting yang secara
langsung mempengaruhi desain proses sedimentasi adalah :
Proses pengolahan secara keseluruhan.
Materi tersuspensi dalam air baku.
Kecepatan pengendapan partikel tersuspensi yang disisihkan.
Kondisi iklim lokal, misalnya temperatur.
Karakteristik air baku.
Karakteristik geologi tempat instalasi.
Variasi debit pengolahan.
Aliran putaran pendek dalam bak sedimentasi.
Metode penyisihan lumpur.
Biaya dan bentuk bak sedimentasi.
Proses sedimentasi didasarkan pada pengendapan partikel secara gravitasi sehingga
harus diketahui kecepatan pengendapan masing-masing partikel yang disisihkan.
Kecepatan pengendapan flok bervariasi tergantung pada beberapa parameter yaitu :
tipe koagulan yang digunakan, kondisi pengadukan selama proses flokulasi dan materi
koloid yang terkandung di dalam air baku.
Karakteristik aliran bak sedimentasi dapat diperkirakan dengan bilangan Reynolds
(Re) dan bilangan Froude (Fr) (Kawamura, 1991) :
Re Ê 2000
j
2
à
10 è 5
Dimana :
v
= kecepatan aliran (m/s)
R
= radius hidrolis (m)
=
A
= luas area yang dilewati (m2)
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
P
x
g
= keliling basah (m)
= viskositas kinematis (m2/s) = 1,306.10-6 m2/s pada 10 °C
= konstanta gravitasi (9,81 m/s2)
Pada dasarnya bak pengendapan yang panjang adalah yang paling baik tetapi tanpa
didukung oleh faktor hidrolis lainnya seperti lamineritas dan uniformitas dari aliran
dan loading rate yang sesuai, pengendapan dapat gagal (Darmasetiawan, 2001).
Parameter lain yang penting dalam menentukan keberhasilan pengendapan adalah
waktu tinggal dalam bak pengendap. Waktu tinggal atau waktu detensi secara hidrolis
adalah volume bak dibagi dengan debit rencana (Kawamura, 1991) :
u
Dimana :
td
= waktu tinggal (detik)
V
= volume kolam pengendapan (m3)
Q
= debit aliran (m3/detik)
Menurut Peavy (1985), tipe bak sedimentasi dibagi atas :
Bak Empat Persegi Panjang (Long-Rectangular Basin)
Bak empat persegi panjang (Gambar 2.17) secara umum digunakan dalam instalasi
pengolahan yang mengolah aliran besar. Tipe bak ini secara hidrolis lebih stabil.
Biasanya desainnya, terdiridari bak-bak yang panjangnya 2 - 4 kali lebarnya dan 10
20 kali kedalamannya. Untuk memungkinkan pengeluaran lumpur endapan, maka
dasar bak dibuat dengan kemiringan tertentu.
Kecepatan horizontal (Vo) aliran air di dalam bak rectangular dihitung dengan
persamaan (Al-Layla, 1980) :
u
(m/jam)
edangkan waktu detensinya (t) adalah
a
a
u
u
(jam)
dan waktu pengendapan (Vs) dihitung dengan persamaan :
u
u
a (m/jam)
Dimana :
Q = debit alran air (m3/jam)
V = volume bak sedimentasi (m3)
=l xbxh
As = luas permukaan bak = b x l
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
umber : Reynolds, 1982
Gambar 4.1. Bak Pengendap Rectangular
Tabel 4.1. Kriteria Desain Bak Pengendap Rectangular
N Keterangan Unit Kawam Dros Rich Mart
o
ura1
te2
3
in4
1
Beban
M/ja 0.83204-5
2
permukaan m
2.5
70
2.43
Tinggi air
m
3-5
2.5-5 3
4
td
jam 1.5-4
0.55
Kemiringan 0
60-90
1
6
plate
m
707
Panjang
m
75
8
Lebar
6:1
2-5
9
P:L
3:1
4:1
10 L:H
m
5:1
3:1
11 Freeboard
6:1
12 Re
0.6
13 Fr
m/m <2000
<500
14 Kecepatan
nt
>10>10-5
Removal
5
0.3-1.7
efisiensi
Faktor
keamanan
JW
WA5
Lay
la6
Reynol
ds7
3-4
2-5
1.8
30
10
45-60
>75
1.5-6
2:1
60
Fair
8
90
0.3-0.7
<500
>105
0.6
5070
umber: 1. Kawamura, 1991; 2. Droste, 1997; 3. Rich, 1961; 4. Martin, 2001; 5. JWWA, 1978; 6. Layla, 1978;
Reynolds, 1982; 8. Fair & Geyer, 1986.
5075
0-1
7.
Beberapa kelebihan dan kelemahan bak empat persegi panjang adalah (Montgomery,
1985):
Lebih toleransi terhadap shock loads
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Kinerja dapat diprediksi di bawah kondisi umum
Pengoperasian mudah dan rendah biaya pemeliharaan
Mudah beradaptasi terhadap modul high-rate settler
Membutuhkan desain yang cermat terhadap struktur inlet dan outlet
Biasanya membutuhkan fasilitas flokulasi yang terpisah
Bak Lingkaran (Circular basins)
Bak pengendap lingkaran (Gambar 2.18) mempunyai zona dengan fungsi yang sama
dengan bak empat persegi panjang, tetapi arah alirannya sangat berbeda. Pada saat
aliran masuk ke tengah dan dialirkan menuju perimeter, kecepatan horizontal air
secara kontinu menurun. Kecepatan horizontal (Vo) di dalam bak sirkular dapat
dihitung dengan rumus (Al-Layla, 1980) :
u
u
à (m/jam)
edangkan waktu detensinya (td) adalah
à 2 u
u
(jam)
dan waktu pengendapan (Vs) dihitung dengan persamaan :
u
u
2 à
(m/jam)
Dimana :
Q = debit aliran air (m3/jam)
V = volume bak sedimentasi (m3)
r = jari-jari bak sedimentasi
h = kedalaman air keseluruhan dimana partikel jatuh
2à
à
A = luas rata-rata permukaan bak = 2
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
;
Gambar 4.2. Bak Pengendap Circular
Perhitungan weir bentuk V-notch pada bak circular menggunakan persamaanpersamaan berikut :
Panjang weir (L)
=2ʌr
Jumlah V-notch (n)
Kec. weir loading
= = / Debit air per V-notch = Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
ÿ
15
u
ÿ
8 2 à tan á ÿ
ÿ
2
Tinggi air di atas V-notch (Hw) = Lebar V-notch pada bagian atas (w) = 2 Hw
2
5
Dimana :
r
= jari
rC/C
jari bak sedimentasi
= jarak antar pusat V-notch (center to center)
Cd = koefisien pengaliran = 0,62
ș
= besarnya sudut yang dibentuk V-notch
Tabel 4.2. Kriteria Desain Unit edimentasi Circular
&
,
- !
$
%!/
9
p !:
4
B
?
J09
!=
/;.0,
B
/
B:,0
J90
9
1
9,:
/,:
.,:
B
&- J/000
J:00
J/000
:
&'
G0,:
G0,:
G0,:
=
1
+
,9
/,.
,/
/,B
?+
/,B
,/
9,:
?
/:0,9
;
/:
;
.
0
1
2
3 /?+
0.:,
;
/0B,
9;9:
/:0,9,
:0,/
:.,/:
umber : 1.Kawamura, 1991; 2.Al-Layla, 1980; 3.Reynolds, 1982; 4.Darmasetiawan,
2001; 5.Peavy, 1985; 6. Montgomery, 1985
Bak sirkular mempunyai kelebihan dan kelemahan, yaitu (Montgomery, 1985):
Mekanisme penyisihan lumpurnya lebih mudah
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Efisiensi pengendapan tinggi
Adanya masalah pada aliran sirkuit pendek
Membutuhkan operasi yang lebih hati-hati
Membutuhkan fasilitas flokulasi yang terpisah
edikit toleransi terhadap shock loads
Pada perencanaan bak pengendap dengan aliran kontinue terdiri dari komponenkomponen sebagai berikut :
Q
Q
B
Zone inlet
zone pengendapan
Q
zone outlet
Q
Vo
H
Vs
Zone penampungan lumpur
Gambar 2.3 Bak Pengendap
( umber : Darmasetiawan, 2001)
Zone inlet
Pada zone inlet air yang masuk diasumsikan langsung merata pada potongan
melintang di dalam bak pengendap, dengan tingkat kandungan (suspended solid)
yang homogen ketidatmerataan pada zone inlet ini akan dapat menghasilkan
turbulensi sehingga 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 secara stream line masuk ke dalam
bidang pengendapan.
Zone inlet juga dapat berupa pipa lateral yang berlubang yang mengarah ke bawah,
sehingga air yang keluar dapat dibagi merata sepanjang bidang pengendapan, hal ini
banyak dilakukan pada pengendapan dengan plat miring.
Diameter lubang pada pipa inlet dihitung berdasarkan persamaan :
2
º 2à
Dimana :
Hf
= kehilangan tekanan pada saat air keluar lubang (0.1 - 1 cm)
Vo
= kecepatan air pada saat melalui lubang (m/s)
Apabila debit perlubang adalah
à
º ` 2
º
4
maka
ehingga
4
`º
0 .5 ú
à (2 à )
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Dimana :
Q
= debit air yang melalui pipa (l/s)
Qo
= debit air yang melaui lubang (l/s)
D
= diameter lubang (m)
Vo
= kecepatan air yang melaui lubang (m/s)
N
= jumlah lubang
Zone pengendapan
Pada zone bidang pengendap flok yang sudah terbentuk diharapkan dapat mengendap.
ecara ideal bidang pengendap ini harus memenuhi asumsi bahwa aliran harus merata
(mempunyai kecepatan yang sama) diseluruh potongan melintang dan kecepatan
sepanjang bidang pengendap harus sama.
Jenis bidang pengendap ini meliputi :
bak pengendap dengan aliran horizontal
bak dengan plat setler aliran miring
bak pengendap dengan aliran keatas
ecara umum asumsi yang diambil dalam teori adalah sebagai berikut :
partikel yang mengendap tidak dipengaruhi oleh kecepatan aliran
kecepatan pengendapan flok merata di seluruh bidang pengendapan
secara ideal pula harus diasumsikan bahwa partikel flok yang sudah mengendap tidak
terangkat lagi
Unformitas dan turbulensi aliran pada bidang pengendap sangat berpengaruh. Oleh
sebab itu bilangan fraude yang menggambarkan tingkat unformitas aliran dan
turbulensi aliran yang digambarkan oleh bilangan Reynold harus memenuhi kriteria
yang telah dientukan. Pada bak pengendap yang menggunakan plate setler berlaku
rumus :
÷
º
2( M ÷)
2
º
2
à atau
sin O à .
.
Re º sin O .
à atau
Fr
Re
Vo
R
w
Dimana :
= bilangan Fraude Fr > 10-5
= bilangan Reynold Re < 500
= kecepatan horizontal (m/s)
= radius hidrolik (m)
= viskositas kinematik (1,306x10-6 m/s pada suhu 10oC)
= jarak antar plat (m)
= kemiringan plat (o)
Zone outlet
Perhitungan weir bentuk V-notch menggunakan persamaan-persamaan berikut :
u
^
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
º •5
(Qasim, 1985)
u
u 1
2 m *2 à 2 2 tan O
2
3
*
ÿ
ÿ
ÿ
2
5
(Darmasetiawan, 2001)
à º
à
uà
^à 3
º
dengan:
^à
2
à
2
L
Q
q
nv
Qv
Hv
Qg
ng
yc
b
Ho
M
2 à
2
à 2 = panjang pelimpah (m)
= debit total (m3/dtk)
= beban pelimpah (m3/m.hari)
= jumlah V-notch
= debit tiap V-notch (m3/dtk)
= tinggi air pada V-notch (m)
= debit tiap gutter (m3/dtk)
= jumlah gutter
= kedalaman kritis/kedalaman pada jarak L m (m)
= lebar gutter (m)
= kedalaman air awal pada gutter (m)
Contoh Perhitungan 1 :
Kriteria Desain
urface loading
= 2 4 m/jam
Diameter orifice
= 3 cm
jo
= 60 120 m3/m2 . hari
Kemiringan plate ( ) = 45 - 60o
Jarak antar plate (wp) = 25 100 mm
Tebal plate (tp)
= 2,5 5 mm
Panjang plate (Pp) = 1000 2500 mm
lebar plate (lp) = 1000 1200 mm
NFR = 10-5
NRE = 500
Jarak pipa inlet ke zona lumpur
= 0,2
Jarak plate ke pipa inlet
= 1 1,4 m
Jarak gutter ke plate = 0,3 0,4 m
0,3 m
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Tinggi plate = 1 1,2 m
Kadar lumpur = 4 - 6%
Perencanaan
Bentuk bangunan 4 persegi panjang, dengan P : L = 3 : 1
Q/A = 5,56 x 10-4 m/dt
td = 1 jam = 3600 dt
NRe < 500
NFr > 10-5
Kedalaman bak, H = 3 m
Jarak antar plate, w = 5 cm = 0,05 m
Tinggi plate, h = 1 m
udut kemiringan plate, Į = 60°
Tebal plate, t = 0,5 cm = 0,005 m
Y/Yo = 75 %
Faktor keamanan, good performance = 1/3
Zona edimentasi
Direncanakan 2 bak sedimentasi dengan debit masing-masing 0,062 m3/dt
Dimensi bak
u
5,56 10è 4 / 0,062
111,52
5,56 10è 4
3
3 2
111,5 3 2
6,1
18,3
2
0,3
Kecepatan horisontal partikel
u
0,062
/ 5 10 è3 / • 6,1 • 2
Jari-jari hidrolis
• 6,1 • 2
1, 2
M 2 6,1 M 2 2
Cek bilangan Reynold
5 10 è3 • 1,2
•
º
º 6719  500 *m â Re º
0,893 10 è 6
Cek bilangan Froud
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
º
2
º
*5 10
è3 2
º 2,12 10è 6 10è 5 *m â à • 9,81 • 1,2
Karena NRe dan NFr tidak memenuhi kriteria desain, perlu penambahan plate settler
pada bak sedimentasi. Perhitungannya adalah sbb :
Kecepatan aliran masuk plate
u
sin 5,56 10 è 4
6,37 10 è 4 / sin 60
Dimensi plate
1
1,15
a
sin sin 60
1
0,10
0,005
600
Jumlah plate
0,10
0,115
sin sin 60
Jarak horisontal antarplate,
18,3
159,1 ù 160
0,115
Jumlah plate,
Jari-jari hidrolis
0,10
0,05
2
2
Cek bilangan Reynold
• 6,37 10 è4 • 0,05
º
º 35,67 500*S
Re º
0,893 10 è 6
Cek bilangan Froud
*
2
2
6,37 10è 4
º
º 827,25 10è 5  10è5 *S
º
à•
9,81 • 0,05
Zona Inlet
Dimensi pipa inlet
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
u
0,062
0,103 2
0,6
1 4 à `2
0,103 1 4 à ` 2
` 2 0,131
` 0,36
Diameter Orifice
º º 9
÷ º 1,5
9
º
º6
1,5
0,042
º
º 7 10è 3 3 / m
6
7 10è 3
º
º 0,012 2
0,6
` º 0,12
Zona Lumpur
Konsentrasi effluen dan lumpur
*100 è 80 • 0,20 • 52,5à / 10,5à / 80 • 0,80 • 52,5à / 42 à / Berat lumpur tiap hari
u • • 86400 62 / • 42 à / • 10 è6 • 86400 224,99
à / Debit
lumpur kering
224,99 à / 0,087 3 / u 2600 à / 3
Debit lumpur
0,087 3 / u
u 2,9 3 / 0,03
a
Volume bak lumpur
º • º 2,9 3 / • 3 º 8,7 3
Dimensi ruang lumpur
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
18,3
3,66 5
5
6,1
2,03
3
3
ker 1 3 3 8,7 3
0,23
18,3 6,1
`à 0,14 Zona Outlet
Lebar gutter (Lg) = 1,5 Ho (tinggi air dalam gutter)
Q/A = vo = 5,56 x 10-4 m/dt
Jumlah pelimpah menurut rumus Huisman (1978)
5 0,0623 / m
5 2 1,53 10 è3 / m
6,1
0,71  1
Rencana jumlah gutter, n = 2 dengan 45° V-notch
Debit tiap gutter
0,062
0,0313 / m • 35,3088 1,095
à 2
Dimensi gutter
à 2, 49 à 3
2
01,095 2,49 *1,5 • 3
2
0,612 0,19 à 1,5 • 0,19 0, 29
à M ( 20% ) M M m 0,19 M (0, 2 0,19) M 0,03 M 0,02
à 0,28
à 18,3
Debit tiap
V-notch
5
5
÷ º 1,36 2 º 1,36 • 0,03 2 º 2,12 10è 4 3 / m
Jumlah V-notch
0,031
uà
146, 2 ù 148
u 2,12 10 è 4
Total jumlah V-notch,
' º
148
º 78 2
Gutter mempunyai 2 sisi pelimpah, maka tiap sisi
Dimensi V-notch
Freeboard V-notch, 1 2 1 2 0,03 0,015 Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Lebar muka air V-notch, 2 tan 45 2 3 1 6 0,06 Lebar pintu V-notch, 2 * M tan 45 2 *3 M 1,5 1 9 0,09 Jarak antar V-notch
à * • M * • 18,3 *74 • 0,09 M *74 • 0,388
÷ 0,388
÷' º º
º 0,194
2
2
Jarak V-notch ke tepi,
Misal : jarak gutter ke tepi = b, maka jarak antar gutter b¶ = 2b
a 2 à M 2 M 2
6,1 2 0,29 M 4
1,38
Jarak antar gutter 2 1,38 2,76 aluran Pengumpul
Fungsinya untuk mengumpulkan air dari gutter sebelum menuju bak filtrasi.
0,062
0,103 2
a 0,6
a a • 0,103 1,8 • 0,057 a M 0,057 M 0,3 0,017 a 0,5
Kehilangan Tekanan
Head loss pada V-notch
5
8
• CD • 2 g • tan 2 • hf 2
15
5
8
2 ,12 10 è 4 º
• 0 , 584 • 2 9 ,81 • 1 • hf 2
15
hf º 0 ,029 m
Q / notch º
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
bab v
Filtrasi
Menurut Reynolds (1982), filtrasi adalah pemisahan zat padat - cair yang mana zat
cair dilewatkan melalui media berpori atau material berpori lainnya untuk
menyisihkan sebanyak mungkin padatan tersuspensi yang halus. Proses ini digunakan
untuk menyaring secara kimia air yang sudah terkoagulasi dan terendapkan agar
meghasilkan air minum dengan kualitas yang tinggi.
uuuÊpuupuà u
uÊ
p u
u
Proses ini terjadi pada saringan pasir lambat dan saringan pasir cepat. Media yang
dipergunakan dalam filtrasi adalah pasir yang mempunyai pori-pori yang cukup kecil.
Dengan demikian partikel-partikel yang mempunyai ukuran butir lebih besar dari
ruang antar butir pasir media dapat tertahan. elama proses filtrasi, ruang antar butir
pasir akan semakin diperkecil oleh partikel-partikel yang tertahan pada media filter.
Pada filter ini flok-flok yang tidak terendapkan pada sedimentasi akan tertahan pada
lapisan teratas pasir membentuk lapisan penutup yang selanjutnya akan menahan
partikel-partikel yang mempunyai ukuran kecil.
Ê p
p Proses ini hanya terjadi pada saringan pasir lambat. Ruang antar butir media pasir
berfungsi sebagai bak pengendap kecil. Partikel-partikel yang mempunyai ukuran
kecil, serta koloidal-koloidal dan beberapa macam bakteri akan mengendap dalam
ruang antar butir dan melekat pada butir.
uÊ Æ u
uÆ Æ u
Proses ini hanya terjadi pada saringan pasir lambat. uspensi-suspensi yang terdapat
dalam air mengandung organisme-organisme seperti alga dan plankton, yang
merupakan bahan makanan bagi jenis-jenis mikro organisme tertentu. Organismeorganisme tersebut membentuk lapisan diatas media filter yang disebut dengan
³lapisan lendir´. Dengan adanya lapisan ini maka mikroorganisme yang terdapat
dalam air akan tertinggal di situ, sehingga air filtrat tidak mengandung
mikroorganisme/bakteri lagi.
Proses yang terjadi selama filtrasi adalah (Darmasetiawan, 2001) :
Pengayakan atau straining
Flokulasi antar butir
edimentasi antar butir
Proses mikrobiologis
edangkan dari bentuk bangunannya, filter dikenal dengan 2 macam :
a. aringan dengan bangunan terbuka / secara gravitasi
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
b. aringan dengan bangunan tertutup / secara bertekanan
umber : Peavy, 1985
Gambar 5.1. Operasi Filter Aliran Gravitasi
Menurut Peavy (1985), dalam penjernihan air bersih dikenal dua macam saringan :
aringan Pasir Lambat (low and Filter)
aringan ini dibuat dari pasir halus dengan ukuran efektif sekitar 0,2 mm. Ukuran
efektif adalah ukuran ayakan yang telah meloloskan 10 % dari total butir yang ada
atau P10. Pada saringan pasir lambat proses mikrobiologis mendominasi
dipermukaan filter. Kehilangan tekan yang tinggi menghasilan rata-rata aliran yang
sangat rendah (0,12 0,32 m/jam) sehingga membutuhkan konstruksi filter yang
sangat luas. Pencucian dilakukan secara periodik (biasanya sekali sebulan) dengan
mengambil media filter bagian atas setebal 3 - 5 cm untuk dicuci di luar filter.
aringan pasir lambat membutuhkan ruang yang luas dan modal yang besar. elain itu
saringan ini tidak berfungsi baik dengan air yang kekeruhannya tinggi karena
permukaannya cepat tersumbat, dan membutuhkan pencucian yang lebih sering.
aringan Pasir Cepat (Rapid and Filter)
Filter ini 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. Koefisien
keseragaman umumnya 1,65. Koefisien keseragaman adalah ukuran yang telah
meloloskan 60 % dibagi ukuran yang telah meloloskan 10 % dari total bahan baku
pasir atau P60/ P10.
Pencucian filter pasir cepat dilakukan dengan cara backwash; kotoran-kotoran
ataupun endapan suspensi yang tertinggal pada filter akan ikut terekspansi dan
bersama air pencuci dikeluarkan melalui gutter. Pencucian dilakukan 24 jam operasi
dengan waktu pencucian pasir terekspansi 50%. Pencucian dapat dikombinasikan
dengan nozzle. Kecepatan penyemprotan 270 lt/m2/menit, dengan tekanan antara
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
0,7 - 1,1 kg/cm2. Dengan kombinasi ini, hasil pencucian filter dapat lebih bagus dan
jumlah air untuk mencuci filter dapat lebih sedikit.
Filter cepat terdiri dari filter terbuka dan filter bertekanan. Pada filter cepat titik berat
proses adalah pada proses pengayakan. Kecepatan filtrasi adalah berkisar 7 - 10 m/jam
untuk filter terbuka dan filter bertekanan dapat mencapai 15 20 m/jam. Kriteria
kualitas air yang dimasukkan ke filter adalah dengan kekeruhan di bawah 5 NTU,
sehingga air baku yang di atas 5 NTU harus diolah melalui proses koagulasi
flokulasi - sedimentasi (Darmasetiawan, 2001).
Filter bertekanan tertutup biasanya dalam kontainer logam dan bisa dioperasikan
dalam mode downflow atau upflow. Filter ini bisa terdiri satu atau banyak media dan
dibersihkan dengan backwash. Headloss maksimum dalam filter bertekanan adalah 20
200 mm (Droste, 1997)
Tabel 5.1. Perbedaan low and Filter dan Rapid and Filter
Parameter
low and Filter
Rapid and Filter
Area filter
angat luas
Relatif kecil
Ukuran pasir
E = 0,25
0,35 mm
E = 0,45-0,55 mm
UC = 2 - 3
UC = < 1,5
0,9 1,6 m
0,9 1,60 m
Air baku
Tidak cocok untuk air yang
mengandung zat organik
tinggi
Perlu pengolahan
pendahuluan untuk
menyisihkan kekeruhan
Kecepatan filtrasi
0,1 0,4 m/jam
Distribusi pasir
Tercampur
4 5 m/jam, ada yang 21
m/jam
Periode pencucian
1-3 bulan
Metode pencucian
Pengerukan lap. atas 0,5 - 2,5
cm
Kehilangan
tekanan
<1m
0,2 0,5 m
1,0 1,5 m
Pasir 80 cm
didukung kerikil 0,3 0,5 m
Kerikil 38 - 60 cm
Melalui pipa berlubang,
cabang keluar melalui pipa
utama
Melalui pipa berlubang
keluar melalui pipa
manifold
Tinggi air di atas
filter
Kedalaman media
filter
istem underdrain
Kecil ke besar
24 - 48 jam
Back wash
umber : Al-Layla, 1980
Media filter yang umum dipakai di Indonesia adalah pasir kwarsa. Untuk
menjamin ketahanan pasir kwarsa yang dipakai disyaratkan pasir kwarsa
memenuhi kriteria kadar silika (iO2) 96 %. Pasir dengan kualitas yang demikian
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
banyak terdapat di Pulau Bangka sehingga disebut juga sebagai pasir Bangka
(Darmasetiawan, 2001).
Tipe-tipe media filtrasi antara lain sebagai berikut :
1. aringan satu media, saringan dengan pasir saja atau pecahan arang.
2. aringan dua media, saringan dengan pasir dan media lain seperti gravel
3. aringan multi media, saringan dengan pasir, garnet, dan antrasite coal.
umber : Droste, 1997
Gambar 5.2. Filter Bertekanan
Jumlah Bak Filter
Persamaan yang digunakan adalah:
2 1,2u 0 , 5
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
dengan:
N
= jumlah bed filter
Q
= debit air dalam mgd
Hidrolika Filtrasi
Kehilangan tekan melalui media berpori dengan bed bersih yang mempunyai
diameter yang relatif seragam dapat dihitung dengan persamaan Rose dengan
rumus (Reynolds, 1982):
2
1,067 `
1
•
•` • 4 •
`
à
Dimana :
hL
= kehilangan tekanan (m)
Ȍ
= faktor bentuk (sphericity) media filter
CD
= koefisien drag
g
= percepatan gravitasi (m/s2)
D
= kedalaman bed (m)
Vf
= kecepatan aliran (m/s)
İ
= porositas
Dp
= diameter butiran (m)
NRe
= bilangan Reynolds
º
Kofisien drag untuk NRe < 1 adalah
24
` º
Re
dan untuk NRe > 1 tetapi < 104 adalah
24
3
M
M 0,34
` 2 Re
2 Re
sedangkan untuk bilangan Reynolds dapat dihitung dengan
Ñ.` . 2 e j
istem underdrain
Menurut Droste (1997), ada beberapa sistem underdrain, yaitu:
Gravel layer
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Underdrain blok
trainer
Pipa lateral
istem yang sering digunakan adalah sistem pipa lateral karena headlossnya
rendah dan distribusinya yang merata.
Kriteria desain underdrain dalam Fair & Geyer (1968):
5) x 10-3 : 1
Rasio luas orifice : luas bed
= (1,5
Rasio luas lateral : luas orifice
= (2
Rasio luas manifold : luas lateral
= (1,5
Diameter orifice (Do)
= ¼ - ¾ in (0,6 2 cm)
Jarak antar orifice = Jarak antar lateral
=3
4) : 1
3) : 1
12 in (7,5
30 cm)
istem underdrain selain berfungsi sebagai outlet pada saat proses penyaringan,
juga berfungsi sebagai inlet pada saat pencucian filter. Pada saat pencucian
(backwash), sistem underdrain menyalurkan air dari reservoir yang didahului
dengan udara dari blower. Penggunaan blower adalah untuk membantu proses
backwash filter. Udara dari blower ini akan membantu mempercepat waktu
backwash, membersihkan kotoran pada pasir lebih bersih dan juga untuk
mengurangi penggunaan air bersih dari reservoir untuk kebutuhan backwash filter.
Menurut Darmasetiawan (2001), udara dari blower dialirkan selama 5 10 menit
dengan kecepatan 24 36 m3/m2/jam.
Menurut Darmasetiawan (2001), headloss atau kehilangan tekanan pada underdrain
sangat tergantung pada jenis underdrain yang dipakai. Underdrain dapat beupa :
plat dengan nozzle
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Teepee dengan lubang di samping
Pipa lateral pada manifold
Pada semua jenis underdrain tersebut, diasumsikan headloss yang berlaku pada
lubang mengikuti persamaan :
2
º
2à
Dimana K adalah koefisien headloss yang tergantung pada jenis underdrain. Untuk
nozzle, K = 1 3 sedangkan untuk lubang teepee atau pipa lateral K = 1 - 2.
Kecepatan filtrasi melewati lubang adalah 0,2 m/dtk
Perpipaan
Pada unit filtrasi dilengkapi dengan sistem perpipaan yang terdiri dari pipa inlet,
outlet, drain, dan wash line. Kriteria desain sistem perpipaan tersebut adalah:
Kecepatan pada inlet (vi)
: 0,6
1,8 m/dtk
Kecepatan pada outlet (vo)
: 0,9
1,8 m/dtk
Kecepatan pada drain (vd)
: 1,2
2,4 m/dtk
Kecepatan pada wash line (vw)
: 2,4
3,7 m/dtk
(Droste,1997)
Kehilangan tekanan (Headloss)
Headloss pada unit filtrasi terdiri dari headloss pada media filtrasi, sistem
underdrain, dan perpipaan.
Headloss operasi (hL)
: 2,7
Headloss backwash dengan pompa (hLb): 10 m
2001)
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
4,5 m
(Darmasetiawan,
Buku ajar PBPAM
Menurut Fair & Geyer (1968) dan Kawamura (1991), headloss underdrain secara
keseluruhan dapat diwakili oleh headloss orifice, sedangkan headloss lateral dan
manifold dapat diabaikan karena sangat kecil.
Perhitungan headloss filter dengan persamaan Carman Kozeny dalam Droste
(1997) sebagai berikut:
2
1è ! 3 ÿ
wà
150
Re º
1è M
je
m
dengan:
hL
= headloss media pada saat filtrasi (m)
e
= porositas
v
= kecepatan filtrasi (m/dtk)
ȥ
= faktor bentuk/sphericity
g
= percepatan gravitasi (9,81 m/dtk2)
L
= tebal media (m)
fi
= faktor friksi
xi
= fraksi berat partikel
di
= diameter rata-rata butir media (m)
Re
= bilangan Reynolds
k
= konstanta (menurut Ergun = 1,75)
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
ȡ
= massa jenis air (kg/m)
ȝ
= viskositas absolut air (kg/m.dtk)
6 è6
ÿÿ*1 è * º * è 1 *1 è *
º 6
º º
ÿÿ
0 , 22
4,5
1è ÿÿ º *1 è !
º 1 è 1 è 4à
3
dengan:
*
è1 ú
1
2
hLb
= headloss media pada saat backwash (m)
ȡs
= massa jenis media (kg/m)
ȡ
= massa jenis air (kg/m)
ee
= porositas terekspansi
Le
= tebal media terekspansi (m)
vb
= kecepatan backwash (m/dtk)
vs
= kecepatan pengendapan (m/dtk)
s
= berat jenis media
1 u ÿ
2 à 2
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
dengan:
hLu
= headloss underdrain (orifice) (m) Q = debit orifice (m3/dtk)
C
= koefisien pengaliran (0.6)
A = luas orifice (m2)
Back wash
Kecepatan backwash (Vbw)
Vbw = 6 Vf
Porositas sebelum terekspansi (Po):
1
2,95 •
Ã
4,5
1
à
3, 6
ÿÿ
• è 1
1
3, 6
•
`
3
1
2
Porositas saat ekspansi (Pe):
1
º 2,95 •
4,5
1
6÷
ÿÿ
• 6 è 6 ÷
1
1
3, 6
•
÷
3
1
` 2
à 3, 6
Persentase ekspansi :
è • 100
1 è Tinggi ekspansi :
è %
º
• 100
Dimana :
x
= viskositas kinematik (m2/s) = 1,306.10-6 m2/s pada 10 °C
ȡw
= densitas air (kg/m3)
ȡs
= densitas partikel media (kg/m3), misalnya pasir
Dp
= ukuran butiran (m)
Lp
= kedalaman media (m)
Le
= tinggi media terekspansi (m)
1 :/
$
p
8 4 ' p
&
/
9
B
:
p !
$
1 1
K
,
- !
%!/
9
B
?+
:,;:
B.,:
B,//
;<0
09<0;
9/,=
0=,0.
09,0=
J.
/B,:
9,B
,=
$
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
p !:
/:,:
09:,
0
Buku ajar PBPAM
=
% /
,:H
,=H
A
A
p ;
3
.
/:<.0
,:HA
0
9,0
?+
:=
.,/:
0
D
0,=0
/0<:0
0,=0
0,/0
900,B00
0/,9
/
C
C F/ ,%!.0F9- !./F
B
/00F:p !.:F
Tabel 5.3. Karakteristik Pasir
Ka
Berat
Bent
dar
pheri
Material
Poro
E
sitas
(mm)
Jenis
uk
il
city
(gr/cm3)
ika
Bula
98
Pasir Bangka
Pasir Kwarsa
0,4 0,92
t
%
Bers
85
udut
Antrasit Bukit
Rem
0,4 2,65
0,45
%
1,0
0,4 -
Asam
0,42
1,0
0,85
lainnya
2,65
0,60
uk
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
1,4 - 1,7
0,60
1,4
Buku ajar PBPAM
Antrasit
Bers
(Import Aus)
udut
0,4 -
0,72
0,55
1,4
Bula
85
1,0 -
Kerikil (gravel)
2,65
t
Plastik
1,4 - 1,7
0,5
%
5,0
esuai dengan permintaan
umber : Darmasetiawan, 2001
Koefisien keseragaman
: 1,5
Tebal media penyaring
: 60
70 cm
Distribusi ukuran media diperoleh dengan mengeplotkan d10 dan d60 dari masingmasing media pada kertas probabilitas dan menggambar garis lurus yang melalui
kedua titik tersebut.
Media penyangga berupa gravel, tebal 500 mm dengan susunan sebagai berikut:
Tabel 5.4. usunan Media Penyangga (Gravel)
Diameter gravel
Tebal media
(mm)
(mm)
Lapis 1
2 5
100
Lapis 2
5 9
100
Lapis 3
9 16
150
Lapis 4
16
150
usunan
25
(umber: Design Criteria for Waterworks Facilities, 1978)
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Contoh perhitungan 1:
Kriteria desain terpilih
Kecepatan operasional (va)
: 8 m3/m2/jam
Kecepatan backwash (vb)
: 25 m3/m2/jam
Pencucian dengan udara
: 30 m3/m2/jam
Lebar : panjang
:1:2
Ketinggian air di atas filter (Ha)
: 2,2 m
Perhitungan
Jumlah minimum filter yang dibutuhkan (N),
Debit air (Q)
= 0,25 m3/dtk
= (0,25)(86400)(264,17)
= 5,71 mgd
N
= 1,2Q0,5
= 1,2(5,71)0,5
= 3 buah
Debit masing-masing filter (Qf),
Qf
= Q/N
= 0,25/3
= 0,083 m3/dtk
Luas permukaan filter (Af),
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
v
= 8 m/jam = 2,22 x 10-3 m/dtk
Af
= Qf/v
= 0,083/(2,22 x 10-3)
= 37,39 m2
Dimensi bak filter
Af
=pxl
37,39 = 2l2
l
= 4,32 m = 4,3 m
p
= 8,65 m = 8,7 m
sehingga Af menjadi:
Af
=pxl
= 4,3 x 8,7
= 37,41 m2
Media filter
Kriteria desain terpilih
Media filter terdiri dari media penyaring dan media penahan. Media penyaring
yang digunakan adalah antrasit dan pasir. Karakteristik antrasit dan pasir yang
digunakan sebagai media penyaring terdapat pada Tabel 5.
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Tabel 5.5. Karakteristik Media Filter yang Digunakan
Bera
Faktor
Poro
t
Materi
bentuk
sitas
jenis
al
(ȥ)
E
Koef.
(d1
Keserag
0)
aman
Tebal
media
(e)
(L)
(s)
(U)
Pasir
0,92
2,65
0,42
0,5
1,5
0,3
0,72
1,5
0,55
0,9
1,45
0,4
Antras
it
(umber: Teori dan Perencanaan Instalasi Pengolahan Air, 2001)
Perhitungan
Distribusi ukuran media diperoleh dengan mengeplotkan d10 dan d60 dari masingmasing media pada kertas probabilitas dan menggambar garis lurus yang melalui
kedua titik tersebut:
Antrasit
:
d60 = Ud10
= (1,45)(0,9 mm)
Pasir
:
d60 = Ud10 = (1,5)(0,5 mm)
= 1,31 mm
= 0,75 mm
Distribusi ukuran media filter hasil pengeplotan pada gambar 5.3. selengkapnya
dapat dilihat pada Tabel berikut ini:
Tabel 5.6. Distribusi Media Filter
Persentil
d1
d2
da
L
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
berasarkan berat
media
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Antrasit:
5 20
0,82
1,00
0,91
0,08
20
40
1,00
1,15
1,07
0,08
40
60
1,15
1,31
1,23
0,08
60
80
1,31
1,50
1,40
0,08
80
95
1,50
1,80
1,64
0,08
0,40
Pasir:
5 20
0,45
0,56
0,50
0,06
20
40
0,56
0,67
0,61
0,06
40
60
0,67
0,75
0,71
0,06
60
80
0,75
0,90
0,82
0,06
80
95
0,90
1,10
1,00
0,06
0,30
aDiameter rata-rata, 1 2 dimana d1 dan d2 diperoleh dari hasil plot
probabilitas (Gambar 5.3.)
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
6
443
6
44,
6,
Persentil Media (%)
444
44
43
4,
,
46
6
36
6
26
&6
.6
)6
,6
,6
Pasir
)6
.6
Antrasit
&6
26
6
36
6
46
,
4,
43
44
6,
44,
6
443
6
6
6
6&
6) 6, 6.
63
444
&
Ukuran Media (mm)
Gambar 5.3. Distribusi Ukuran Media Filter
(Droste, 1997)
edangkan media penahan yang digunakan adalah lapisan gravel dengan faktor
bentuk 0,98 (bulat) dan porositas 0,5. usunan media penahan adalah sebagai
berikut:
Tabel 5.7. usunan Media Penyangga (Gravel)
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
usunan
d1 (mm)
d2 (mm)
d (mm)
L (mm)
Lapis 1
2
5
3,16
100
Lapis 2
5
9
6,71
100
Lapis 3
9
16
12
150
Lapis 4
16
25
20
150
500
istem underdrain
Kriteria desain terpilih
istem underdrain yang digunakan adalah sistem pipa lateral
Rasio luas orifice : luas bed
: 2 x 10-3 : 1
Rasio luas lateral : luas orifice
:2:1
Rasio luas manifold : luas lateral
: 1,5 : 1
Diameter orifice (Do)
: ½ inch
Jarak antar orifice = Jarak antar lateral
:3
12 inch (7,5 30 cm)
Perhitungan
Orifice
Luas permukaan filter (Af)
= 37,41 m2
Rasio Aorifice : Afilter
= (2 x 10-3) : 1
Diameter orifice (Dor)
= 0,5 inch (0,0127 m)
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Luas orifice total (Aor.tot),
. *2 • 10 è3 • a
. *2 • 10 è 3 • 37, 41
. 0,075 2
Luas masing-masing orifice (Aor),
1
2
º à`
4
1
2
º à *0,0127
4
º 1,27 • 10è 4 2
Jumlah orifice (Nor),
º
.
0,075
1,27 • 10 è 4
º 590 º
Lateral (pipa cabang)
Rasio Alateral : Aorifice
=2:1
a 2 • .
a 2 • 0,075
a 0,152
Jumlah lateral (Nlat),
Panjang pipa manifold
Jarak antar lateral
= 8,4 m
= 0,2 m
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
2 a 8,4
42 à
0,2
Diameter pipa lateral (Dlat),
`a º
4 a à
4*0,15 42
à
º 0,067 `a º
`a jika pipa yang digunakan adalah pipa dengan diameter 3 inch, maka:
1
2
a º à`a • a 4
1
2
a º à *0,0762 • 42
4
a º 0,19 2
Manifold (pipa induk)
Rasio Amanifold : Alateral
= 1,5 : 1
º 1,5 • a º 1,5 • 0,19
º 0,285 2
Diameter pipa manifold (Dman),
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
4 à
` º
4*0,285
à
º 0,6
` º
` Jumlah orifice per lateral (Nor/lat),
/ a º
a 590
42
º 14 / a º
/ a jadi, jumlah orifice sesungguhnya
= 14 x 42 = 588 buah
Jika panjang pipa lateral
= 3,5 m
Maka jarak antar orifice
= 3,5/14
= 0,25 m (memenuhi)
Pencucian dengan udara (Air scouring)
Pencucian filter (backwash) filter diawali dengan mengalirkan udara dari blower
selama 5 10 menit. Kebutuhan udara untuk backwash adalah
Kecepatan udara (v)
Luas filter (Af)
= 30 m3/m2/jam
= 37,41 m2
Kebutuhan udara = v x Af
= 30 x 37,41
= 1122,3 m3/jam
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
= 18,7 m3/menit
Blower yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan udara adalah blower jenis
Roots blowers RH-125.RL-125. Dari tabel dan grafik antara debit udara (air
volume) dengan tekanan (static pressure), putaran dan daya blower dapat diketahui
tekanannya sebesar 3000 mmAq (29,4 kPa), putarannya 1400 rpm dan daya
blower sebesar 11,7 kW. Diameter pipa blower sebesar 125 mm (5 inch). Gambar
dan spesifikasi teknis blower selengkapnya dapat dilihat di lampiran.
Udara dari blower dialirkan secara merata di bak filter melalui sistem underdrain.
etelah air scouring dengan udara dari blower, pencucian filter dilanjutkan dengan
air yang dipompakan dari reservoir.
aluran penampung air backwash
Kriteria desain terpilih
Air bekas pencucian filter (backwash) ditampung dalam saluran gutter menuju
saluran gullet dan selanjutnya dibuang melalui saluran drain.
Kecepatan backwash (vb)
: 25 m/jam
Perhitungan
Gutter
Kecepatan backwash (vb)
= 25 m/jam = 6,94 x 10-3 m/dtk
Luas permukaan filter (Af)
Debit backwash masing-masing filter (Qb),
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
= 37,41 m2
Buku ajar PBPAM
º
º *6,94 • 10 è 3 *37,41
º 0,26 3 / m
jika dibuat dua buah gutter dengan pelimpah berupa V-notch pada kedua sisinya,
maka debit masing-masing gutter (Qg),
u
2
uà 0,133 / uà dimensi gutter direncanakan:
panjang
= 8,7 m
lebar
= 0,5 m
Jumlah V-notch per meter = 5 buah, maka
Jumlah V-notch (nv),
nv = L x 5
= (4 x 8,7) x 5
= 174 buah
Debit tiap V-notch (Qv),
Qv = Q/nv
= 0,26/174
= 1,5 x 10-3 m3/dtk
Ketinggian air pada V-notch (Hv),
º
1
2 m *2 à 2 2 tan O
2
3
*
ÿ
ÿÿ
2
5
1,5 • 10è 3
ÿ
º
1
2
*0,6 *2 • 9,81 2 2 tan 45 ÿÿ
3
º 0,045
2
5
Jadi, ketinggian V-notch dibuat 0,05 m = 5 cm
qg
= Qg/b
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
= 0,13/0,5
= 0,26
Kedalaman kritis/kedalaman pada jarak L meter (yc),
3
^à
2
à
3
0,26 2
9,81
0,19
Kedalaman air awal pada gutter (Ho),
º
2
M
2à
à 2
2
2*0,13
*9,81 *0,5 2 *0,19
2
º 0,192 M
º 0,33
Maka ketinggian saluran pelimpah total (H),
H = Hgutter + Hv-notch
= 0,33 + 0,05
= 0,38 m
Ketinggian gutter dibuat 0,4 m
Jadi, dimensi gutter:
Panjang
= 8,7 m
Lebar
= 0,5 m
Tinggi
= 0,4 m
Gullet
Debit backwah masing-masing filter (Qb)
= 0,26 m3/dtk
Dimensi gullet direncanakan:
qgl
panjang
= 4,3 m
lebar
= 0,5 m
= Qb/b
= 0,26/0,5
= 0,52
Kedalaman kritis/kedalaman pada jarak L meter (yc),
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
º
º3
3
^ àa
2
à
0,522
9,81
º 0,3
Kedalaman air awal pada gullet (Ho),
2
M
2u
à 2
2
2*0,26
*9,81 *0,5 2 *0,3
2
0,32 M
0,52
Jadi, dimensi gullet:
Panjang
= 4,3 m
Lebar = 0,5 m
Tinggi = 0,52 + fb
= 0,7 m
Perpipaan
Kriteria desain terpilih
Perpipaan terdiri dari pipa inlet, pipa outlet, pipa air backwash (wash line), dan
pipa drain.
Kecepatan pada inlet (vi)
: 1 m/dtk
Kecepatan pada outlet (vo)
: 1 m/dtk
Kecepatan pada drain (vd)
: 1,5 m/dtk
Kecepatan pada wash line (vw)
: 3 m/dtk
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Perhitungan
Inlet
Kecepatan pada saluran inlet (vi) = 1 m/dtk
Debit masing-masing filter (Qf) = 0,083 m3/dtk
Luas penampang pipa inlet (Ai),
u
0,083
1
0,083 2
Diameter pipa inlet (Di),
` 4 à
4*0,083
à
` 0,325
` Jika digunakan pipa dengan diameter 12 inch (0,3 m)
Maka, luas penampang pipa (Ai),
1
2
à`
4
1
2
à *0,3
4
0,07 2
dan kecepatan alirannya menjadi
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
u
0,083
0,07
1, 2 / Outlet
Kecepatan pada saluran outlet (vo)
= 1 m/dtk
Debit masing-masing filter (Qf) = 0,083 m3/dtk
Luas penampang pipa outlet (Ao),
u
0,083
1
0,083 2
Diameter pipa outlet (Do),
` º
4 à
4*0,083
à
` º 0,325 ` º
Jika digunakan pipa dengan diameter 12 inch (0,3 m)
Maka, luas penampang pipa (Ao),
1
2
º à`
4
1
2
º à *0,3
4
º 0,07 2
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
dan kecepatan alirannya menjadi
u
0,083
0,07
1, 2 / Wash line
Kecepatan pada wash line (vw)
= 3 m/dtk
Debit backwash masing-masing filter (Qf)
Luas penampang wash line (Aw),
u
0,26
3
0,087 2
Diameter wash line (Dw),
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
= 0,26 m3/dtk
Buku ajar PBPAM
4 ÷
à
`÷ º
4*0,087
à
` ÷ º 0,33
`÷ º
Jika digunakan pipa dengan diameter 12 inch (0,3 m), maka luas penampang pipa
(Aw),
1
2
÷ º à`÷
4
1
2
÷ º à *0,3
4
÷ º 0,07 2
dan kecepatan alirannya menjadi
u
0, 26
0,07
3,7 / Drain
Kecepatan pada pipa drain (vd)
= 1,5 m/dtk
Debit backwash masing-masing filter (Qf)
Luas penampang pipa drain (Ad),
u
0, 26
1,5
0,173 2
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
= 0,26 m3/dtk
Buku ajar PBPAM
Diameter pipa drain (Dd),
4 m
à
`m º
4*0,173
à
`m º 0,47 `m º
Jika digunakan pipa dengan diameter 18 inch (0,457 m), maka luas penampang
pipa (Ad),
1
2
m º à`m
4
1
m º à *0,457
4
m º 0,16 2
2
dan kecepatan alirannya menjadi
u
0, 26
0,16
1,6 / Kehilangan tekanan (Headloss)
Kehilangan tekanan pada saat filtrasi
Pada media penyaring
Kehilangan tekanan pada media penyaring pada saat pengoperasian filter dihitung
dengan persamaan Carman Kozeny dalam Droste (1997):
2
1è ! 3 ÿ
wà
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
150
je 1è M
je
w
u
Kehilangan tekanan pada media antrasit (hLa),
1 è 2
ÿ
3 ÿ w à ! ÿ
1 è 0,55 *2,22 • 10 è 3
ÿ
3 ÿ
*0,72 *9,81
0,55
0,022
2
*0,4 *28,81 • 10 3
Kehilangan tekanan pada media pasir (hLs),
1 è º 3
2
ÿ
ÿ à ÿ
m
1 è 0,42 *2,22 • 10 è 3
ÿ
º 3 ÿ
*0,92 *9,81
0,42
º 0,112
2
*0,3 *87,50 • 10 3
Kehilangan tekanan media penyaring pada saat filtrasi (hL),
M 0,022 M 0,112
0,134
Tabel 5.8. Perhitungan Kehilangan Tekanan Media Penyaring Pada aat Filtrasi
Persentil
xi/di
di
Re
berdasarkan
berat media
fi (xi/di)
fi
(mm-
(mm)
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
(mm-1)
1)
Buku ajar PBPAM
Antrasit:
5
20
0,91
1,63
43,16
0,220
9,50
20
40
1,07
1,92
36,91
0,187
6,90
40
60
1,23
2,20
32,43
0,163
5,29
60
80
1,40
2,51
28,64
0,143
4,10
80
95
1,64
2,94
24,71
0,122
3,02
28,81
Pasir:
5
20
0,50
1,14
78,07
0,400
31,23
20
40
0,61
1,40
63,89
0,328
20,96
40
60
0,71
1,62
55,45
0,282
15,64
60
80
0,82
1,88
48,03
0,244
11,72
80
95
1,00
2,29
39,74
0,200
7,95
87,50
Pada media penyangga
Tabel 5.9. Perhitungan Kehilangan Tekanan Media Penyangga Pada aat Filtrasi
usunan
d
Re
fi
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
xi/di
fi(xi/di)
Buku ajar PBPAM
(mm)
(mm-1)
(mm-1)
Lapis 1
3,16
7,70
11,49
0,063
0,724
Lapis 2
6,71
16,35
6,34
0,030
0,190
Lapis 3
12
29,25
4,31
0,017
0,073
Lapis 4
20
48,74
3,29
0,010
0,033
1,020
Kehilangan tekanan media penyangga pada saat filtrasi (hL),
2
1è 3 ÿ
! wà
1 è 0,5 ( 2,22 • 10 è 3 ) 2
ÿ
( 0,5)(1,020 • 103 )
3
0
,
5
(
0
,
98
)(
9
,
81
)
1,1 • 10 è3 Pada sistem underdrain
Headloss underdrain secara keseluruhan dapat diwakili oleh headloss orifice,
sedangkan headloss lateral dan manifold dapat diabaikan karena sangat kecil.
Debit filtrasi (Q) = 0,083 m3/dtk
Jumlah orifice (Nor)
= 588 buah
Debit orifice (Qor),
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
º
0,083
588
º 1, 41 • 10 è4 3 / m
º
Luas penampang orifice (Aor)
= 1,27 x 10-4 m2
Kehilangan tekanan pada sistem underdrain (hLu),
2
1 u ÿ
2 à ÿ
1 1,41 • 10 è 4
ÿ
è4 ÿ
2(9,81) (0,6)(1,27 • 10 )
2
0,172
Kehilangan tekanan pada saat backwash
Pada media penyaring
Kehilangan tekanan pada media penyaring pada saat backwash dihitung dengan
persamaan sebagai berikut:
6 è6
ÿÿ*1 è * º * è 1 *1 è *
º 6
Kehilangan tekanan pada media antrasit (hLba),
* è 1 *1 è *
*1,5 è 1 *1 è 0,55 *0,4
0,090
Kehilangan tekanan pada media pasir (hLbs),
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
* è 1 *1 è *
*2,65 è 1 *1 è 0,42 *0,3
0,287 Kehilangan tekanan media penyaring pada saat backwash (hLb),
M 0,090 M 0,287
0,377 Pada saat pencucian filter (backwash) media penyaring akan mengalami ekspansi.
Tebal media terekspansi dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
4à
3
º
º *
è1 ú
1
2
4,5
ÿÿ
0 , 22
1è ÿÿ º *1 è º 1 è 1 è Tebal media antrasit terekspansi (Lea),
*1 è !
1 è *1 è 0,55 (0,4)(2,72)
0,49 Tebal media pasir terekspansi (Les),
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
*1 è !
1 è *1 è 0,42 (0,3)(2,69)
0,47 Tebal media penyaring terekspansi (Le),
º M º 0,49 M 0,47
º 0,96
Tabel 5.10. Perhitungan Tebal Media Penyaring Terekspansi
Persentil
berasarkan
Di
xi/(1Re
berat
Cd
vs
ee
ee)
(mm)
media
Antrasit:
5 20
0,91
7,1.10-
3380,3
0,042
0,67
0,61
20
40
1,07
3
2891,6
0,049
0,65
0,57
40
60
1,23
2500
0,057
0,63
0,54
60
80
1,40
2181,8
0,065
0,61
0,51
80
95
1,64
1846,2
0,076
0,59
0,49
8,3.103
9,6.103
0,011
0,013
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
2,72
Pasir:
5 20
0,50
20
40
0,61
40
60
0,71
60
80
0,82
80
95
1,00
3,9.103
4,8.10-
6153,8
0,042
0,67
0,61
5000
0,051
0,65
0,57
4363,6
0,059
0,62
0,53
3750
0,069
0,60
0,50
3076,9
0,084
0,58
0,48
3
5,5.103
6,4.103
7,8.103
2,69
Pada media penyangga
Pada saat pencucian filter (backwash), media penyangga (gravel) tidak
mengalami ekspansi dan headloss yang terjadi dihitung dengan persamaan Carman
Kozeny.
Kehilangan tekanan media penyangga pada saat backwash(hLb),
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
2
1è º 3 ÿ à
m
1 è 0,5 (6,94 • 10 è3 ) 2
º (0,5)(0,47 • 10 3 )
ÿ
3 ÿ
(0,98)(9,81)
0,5
è3
º 4,7 • 10 Tabel 5.11. Perhitungan Kehilangan Tekanan Media Penyangga Pada aat
Backwash
d
Re
usunan
xi/di
fi(xi/di)
(mm-1)
(mm-1)
fi
(mm)
Lapis 1
3,16
24,08
4,87
0,063
0,307
Lapis 2
6,71
51,12
3,22
0,030
0,097
Lapis 3
12
91,43
2,57
0,017
0,044
Lapis 4
20
152,38
2,24
0,010
0,022
0,470
Pada sistem underdrain
Debit backwash (Qb)
= 0,26 m3/dtk
Jumlah orifice (Nor)
= 588 buah
Debit orifice (Qor),
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
º
0, 26
588
º 4, 42 • 10 è 4 3 / m
º
Luas penampang orifice (Aor)
= 1,27 x 10-4 m2
Kehilangan tekanan pada sistem underdrain (hLu),
º
1 ÿ
2 à ÿ
2
1 4,42 • 10 è4
ÿ
º
è4 ÿ
2(9,81) (0,6)(1,27 • 10 )
2
º 1,72
Pompa backwash
Kriteria desain terpilih
Kecepatan backwash (v) = 25 m3/m2/jam
Luas filter (A)
= 37,41 m2
Perhitungan
Debit backwash per bak filter
Q
(Q)
=vxA
= 25 x 37,4
= 935,25 m3/jam
= 0,26 m3/dtk
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Direncanakan menggunakan 2 buah pompa sehingga debit masing-masing pompa,
Q
= 0,26/2
= 0,13 m3/dtk
Contoh perhitungan 2 :
2
2
2
Luas unit filtrasi (A) = 1 / 4à` º 1 / 4à (3) º 7,065 Total luas filter
= 10 x 7,065 = 70,65 m2J (memenuhi)
0,027 3 / m
º
º 3,93.10 è 3 / m
2
7
,
065
Kec. Filtrasi (v)
=
= 14,148 m/jam...(memenuhi)
Kehilangan tekanan pada media pasir 20 mesh (= 8,5.10-4 m) :
Cek bilangan Reynold (Persamaan 2.34)
0,92 • 8,5 10 è4 • 3,93 10 è3
• ` • º
º 2,35  1
Re º
1,306 10 è 6
Koefisien drag (Persamaan 2.33)
24
3
24
3
` º
M
M 0,34 º
M
M 0,34 º 12,51
2,35
Re
Re
2,35
Head loss (Persamaan 2.31)
2
1,067 `
1
•
•` • 4 •
à
`
w
2
3,93 10 è 3 ÿ
1
1,067 12,51
•
0,87 •
•1• 4
8,5 10 è 4
0,92 9,81
*0,42
Underdrain
Kec. underdrain = 0,2 m/dtk
2
º
º2
( 0, 2 ) 2
º 4,08.10 è3 2.9,81
2à
Persamaan 2.35,
Kehilangan tekan total adalah
= 0,87 m + 4,08.10-3 m
= 0,874.10-3 m J(tidak memenuhi)
Back wash :
Kecepatan backwash (Vbw) (Persamaan 2.36)
= 6 Vf = 6 x 3,93.10-3 = 0,02358 m/dtk § 0,024 m/dtk
= 86,4 m/jam J(tidak memenuhi)
Porositas sebelum terekspansi (Po) (Persamaan 2.37)
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
1
2,95 •
Ã
1
à
ÿÿ
• è 4,5
3, 6
*1,306 10
2,95 •
1
1
3, 6
•
`
3
1
2
1
*
*
è3
1000
3,6 3,93.10
•
•
ÿ
1
2650 è 1000
*9,81 3,6
8,5 10 è 4
Porositas saat ekspansi (Pe) (Persamaan 2.38)
1
2,95 •
Ã
4, 5
1
à
3, 6
è6
1
ÿÿ
• è *1,306 10
2,95 •
1
1
4, 5
1
3, 6
•
`
1
1
3
0,36
2
3
1
2
1
1
1000
*0,024 3
3, 6
•
•
0,65
ÿ
1
1
2650 è 1000
*9,81 3,6
8,5 10 è 4 2
Persentase ekspansi (Persamaan 2.39)
0,65 è 0,36
è • 100 82,86
• 100 1 è 1 è 0,65
Tinggi ekspansi (Persamaan 2.40)
è • 100
è6
4,5
*
è 1
1
1,83 ...( )
82,86
Volume backwash
Waktu pencucian filter (backwash) 15 menit
Kecepatan pencucian = 0,024 m/dtk
Volume backwash
= Q x t = 0,027 m3/dtk x 15 menit x 60 dtk/menit
= 24,3 m3
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
BAB VI
DEINFEKI
6.1. Umum
Air yang telah disaring di unit filtrasi pada prinsipnya sudah memenuhi standar
kualitas tetapi untuk keperluan menghindari kontaminasi air oleh mikroorganisme
selama penyimpanan dan pendistribusian perlu dilakukan proses desinfeksi.
Desinfeksi yang umum digunakan adalah dengan cara klorinasi, walaupun ada
beberapa cara lain seperti dengan ozon dan ultra violet (UV) yang jarang
digunakan. ebagai desinfektan, pembubuhan klorin dilakukan di lokasi reservoir
(akhir proses pengolahan) dan disebut sebagai postklorinasi. Metode pembubuhan
klorin dapat dilakukan dengan cara gravitasi atau dengan pompa pembubuh.
(Darmasetiawan, 2001)
Keefektifan desinfektan dalam membunuh mikroorganisme tergantung pada
(AWWA, 1997) :
Jenis desinfektan yang digunakan
Konsentrasi residu desinfektan
Waktu dimana air kontak dengan desinfektan
Temperatur air
pH air, yang mempunyai pengaruh dalam mengnon-aktifkan apabila klorin
digunakan.
edangkan menurut Al-layla (1980), desinfektan yang digunakan dalam desinfeksi
haruslah :
Dapat mematikan semua jenis organisme patogen.
Ekonomis dan dapat dilaksanakan dengan mudah
Tidak menyebabkan air menjadi toksik dan berasa
Dosis diperhitungkan agar terdapat residu untuk mengatasi adanya kontaminan
dalam bakteri.
Metode-metode desinfeksi yang sering digunakan (Reynolds, 1982):
a. Klorinasi
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Klorin merupakan senyawa yang paling sering digunakan sebagai desinfektan.
ebagai oksidan klorin dipakai untuk mengoksidasi Fe dan Mn, menghilangkan
rasa, warna dan amonia nitrogen dalam air. Klorin yang digunakan umumnya
berupa gas klorin atau klorin cair atau senyawa klorin yang terdiri dari CaOCl2
dan Ca(OCl)2. Klorin bereaksi dengan air pada pH 5 dan 6 akan membentuk
hypochlorous dan hydrochloric acids.
Cl2 + H2O HOCl HOCl + HCl
H + Cl-
Ca(OCl)2 + 2H2O Ca++ + H2O + 2OCl=
enyawa klor dapat mematikan bakteri karena oksigen yang terbebaskan dari
senyawa asam hypochlorous mengoksidasi beberapa bagian yang penting dari sel
bakteri sehingga rusak.
b. Ozonisasi
Merupakan oksidan yang sangat kuat lebih kuat dibanding asam hipoklorit. Air
yang diozonisasi dilewatkan pada filter arang aktif yang bertindak sebagai
kontraktor biologis agar organisme saphropit membongkar zat yang terbongkar
secara biologis.
c. Klorin dioksida
Kekuatannya melebihi klorin. Prinsip desinfeksi ini tidak lain dimaksudkan untuk
memperoleh klorin bebas, sedang ClO2 bebas bertahan melebihi HClO. Pada
disinfeksi terminal dosis antara 0,1-3 mg/l dan untuk menghilangkan bau dan rasa
dosis dipakai sampai 10 mg/l/hari.
d. Pemanasan Ultra Violet
Digunakan dalam skala besar dan kecil. angat efektif dalam mendesinfeksi baik
terhadap air maupun air buangan. Berdasarkan pertimbangan teknik, maka
desinfeksi yang menggunakan metode ini masih memerlukan sisa klor dalam
pengolahan. Derajat aktifitas ultra violet yaitu pada intensitas radiasi sampai
menyentuh organisme yang akan dibunuh.
6.2. Klorinasi
enyawa klor dapat mematikan mikroorganisme dalam air karena oksigen yang
terbebaskan dari senyawa asam hypochlorous mengoksidasi beberapa bagian yang
penting dari sel-sel bakteri sehingga rusak.
Teori lain menyatakan bahwa proses pembunuhan bakteri oleh senyawa chlor,
selain oleh oksigen bebas juga disebabkan oleh pengaruh langsung senyawa chlor
yang bereaksi dengan protoplasma. Beberapa Percoban menyebutkan bahwa
kematian mikroorganisme disebabkan reaksi kimia antara asam hipoklorus dengan
enzim pada sel bakteri sehingga metabolismenya terganggu.(Darmasetiawan,
Martin, 2001)
Faktor yang mempengaruhi efisiensi desinfeksi adalah :
Waktu kontak
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Konsentrasi desinfektan
Jumlah mikroorganisme
Temperatur air
PH
Adanya senyawa lain di dalam air
enyawa klor yang sering digunakan sebagai desinfektan adalah hipoclorit dari
kalsium dsn natrium, kloroamin, klor dioksida, dan senyawa komplek dari klor.
Tabel 6.1. enyawa Desinfektan Klor
enyawa
Mol equivalen
klor
Persen berat
klor
Cl2
Cl2
100
CaClOCl
Cl2
56
Ca(OCl)2
2Cl2
99.2
NH2Cl
Cl2
138
NHCl2
2Cl2
165
HOCl
Cl2
135.4
NaOCl
Cl2
95.4
enyawa klor dalam air akan bereaksi dengan senyawa organik maupun anorganik
tertentu membentuk senyawa baru. Beberapa bagian klor akan tersisa yang disebut
sisa klor. Pada mulanya sisa klor merupakan klor terikat, selanjutnya jika dosis
klor ditambah maka sisa klor terikat akan semakin besar, dan pada suatu ketika
tercapai kondisi ³break point chlorination´. Penambahan dosis klor setelah titik ini
akan memberi sisa klor yang sebanding dengan penambahan klor.(Darmasetiawan,
Martin, 2001)
Keuntungan dicapainya break point yaitu :
enyawa ammonium teroksidir sempurna
Mematikan bakteri patogen secara sempurna
Mencegah pertumbuhan lumut
Proses klorinasi dapat terjadi sebagai berikut :
Penambahan klor pada air yang mengandung senyawa nitrogen akan membentuk
senyawa kloramine yang disebut klor terikat. Pembentukan klor terikat ini
bergantung pada pH, pada pH normal klor terikat (NCl3) tidak akan terbentuk
kecuali jika break point telah terlampaui.
NH3 + HOCl
NH2Cl + HOCl
NHCl2 + HOCl
NH2Cl + H2O
N HCl2 + H2O
NCl2 + H2O
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Pada air yang bebas senyawa organic akan terbentuk klor bebas yaitu asam
hipoklorus (HOCl) dan ion hipoklorit (OClØ), yang berfungsi dalam proses
desinfeksi.
Cl2 + H2O
›
HOCl ›
H+ + OClØ
HOCl + H+ + ClØ
Kondisi optimum untuk proses desinfeksi adalah jika hanya terdapat HOCl,
adanya OClØ akan kurang menguntungkan. Kondisi optimum ini dapat tercapai
pada pH < 5.
Dosis klorin yang dibubuhkan harus cukup untuk menghasilkan sisa klor
minimum 0,2 mg/l di akhir distribusi. (Kep Menkes RI No: 907 / MENKE / K /
VII/2002). edangkan menurut Kawamura (1991), dosis pembubuhan klorin
berkisar antara 1 5 mg/l dengan sisa klorin di reservoir 0,5 mg/l dan di distribusi
0,2 0,3 mg/l. Klorinasi dapat dilakukan dengan penambahan kaporit sebagai
sumber klorinnya atau dengan gas Cl2.
Kriteria desain yang digunakan adalah:
Kandungan klorin dalam kaporit
: 65 70%
Konsentrasi larutan
: 2%
Massa jenis kaporit
: 80
(Fair & Geyer, 1968)
98 gr/100 ml
Kandungan klorin dalam gas Cl2 : > 99%
Massa jenis gas Cl2
: 1,47 gr/100 ml (0oC)
(Droste, 1997)
Contoh Perhitungan :
Perencanaan
Desinfeksi dengan kaporit Ca(OCl)2
Kadar chlor dalam kaporit = 60 %
ȡ kaporit
= 0,86 kg/L
Konsentrasi larutan
=5%
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
DPC
isa chlor yang diharapkan
Pembuatan larutan kaporit
= 1,5 mg/L
= 0,5 mg/L
= 3 kali sehari (8 jam sekali)
Perhitungan
Dosis chlor = DPC + sisa chlor = 1,5 + 0,5 = 2,0 mg/L
Kebutuhan kaporit
º • m • º 125 / m • 2,0à / •
100
60
º 416,67 à / m º 36 à / 36
41,86 / u
0,86
Debit kaporit :
º
95
• 41,86 / º 795,34 / 5
Debit pelarut :
Debit larutan kaporit
ua u
M u 41,86 M 795,34 837 ,2 / 837 ,2 / ua 279,07 / 8 | 34,88 / | ù 581,33 / 3
a / Kehilangan Tekan
Direncanakan panjang pipa, Pp 1m dengan diameter, Dp = 1 inchi
Qpipa = 581,33 cc/menit
9,69 10è6
º
º
º 0,019 / m
1 • à • *0,0254 2
4
Kehilangan tekan dalam pipa
u
2,63 ú
0,2785• • `
0,86
1
0,54
9,6910è6
• 2,63 ú
0,2785•120•*0,0254
Kehilangan tekan pada pipa inlet, valve, dan outlet
a •
2
2 à
a a •
2
2 à
a a •
2
2à
2
* M 2 M •
ú M 2 à
*0,0083 2 M 0,86 0,86
*1 M 2 0,25 M 1 •
ú
2 9,81
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
1
0,54
•1
Buku ajar PBPAM
Dimensi Bak Pelarut
Qor = Qpipa = 9,69 x 10-6 m3/dt
Diameter orifice, Dor = 1 x 10-3 m
9,69.10 è6
º
º 12,34 / m
º
1 • à • *1 10 è3 2
4
Pada vor juga berlaku :
vor V2 g • *hf è hftot 1 2
dengan
CV
= koefisien kecepatan = 0,97
Hf
= tinggi cairan + Ppipa
= H+ Pp
12,34 0,97 • 2 • 9,81 • * M 1 è 0,86
12
161,84 19,62 M 0,37
8,23 8,22
Volume bak
u • 9,69 10 è6 3 / • 8 | • 3600 0, 28 3
0,28
0,03 2
8
,
23
Luas permukaan :
Pbak = Lbak
As º L2
0 ,22 º L2
L º P º 0 , 47 m
Perhitungan pH
Dosis chlor yang digunakan 2,0 mg/L dengan kadar chlor dalam kaporit 60 %. Kaporit
yang ditambahkan :
100
• 2 ,0 g R 3, 33 g R 2 , 33 10 è 5 ol R
60
Reaksi yang terjadi
* a 2 M 2
* 2 M a
a 2 M M a è
2 M M 2 3
2 2
3
2
2
M 2
Dengan penambahan kaporit sebanyak 2,33 X 10-5 mol/L, akan terjadi penambahan :
[Ca2+] = 2,33 x 10-5 mol/L = 0,932 mg/L
[CO2] = 4,66 x 10-5 mol/L = 2,050 mg/L
[HCO3Ǧ] = 4,66 x 10-5 mol/L = 2,843 mg/L
Konsentrasi pada awal air baku :
[Ca2+] = 5,78 mg/L
[CO2] = 0
[HCO3Ǧ] = 31 mg/L
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Buku ajar PBPAM
Konsentrasi HCO3Ǧ telah dihilangkan pada proses koagulasi-flokulasi, sehingga
konsentrasi HCO3Ǧ pada proses desinfeksi adalah nol.
Konsentrasi di akhir proses desinfeksi :
[Ca2+] total = 5,78 + 0,932 = 6,712 mg/L
[CO2] total = 0 + 2,050 = 2,050 mg/L
[HCO3Ǧ] total = 0 + 2,843 = 2,843 mg/L
Perhitungan ion strength (ȝ)
Tabel 6.2. Perhitungan ȝ etelah Desinfeksi
Ion
Konsentrasi
BM
Ci
(mg/L)
(mol/L)
Ca2+
6,712
40
0,17 x 10-3
Mg2+ 0
24
0
HCO3Ǧ 2,843
61
0,047 x 10-3
O42Ǧ 2,2
98
0,022 x 10-3
ClǦ
1,78
35,5 0,05 x 10-3
Na+
0
23
0
ȝ
›1' ›1 è log
0,5 x Ci x zi2
0,33 x 10-3
0
0,023 x 10-3
0,045 x 10-3
0,025 x 10-3
0
0,423 x 10-3
u 0,5
1 M 1, 4 u 0 , 5
0 ,5
*
0, 423 10 è 3
›1' 6,7 è log
8 ,12
0,5
1 M 1, 4 *0 , 423 10è 3
' 7 ,58 10è 9
2sis › ru è log '•
3ru ú
2 ,05 › ru è log 7 , 58 10 è 9 •
8,3
2 ,843 ú
pH baru setelah proses desinfeksi masih masuk dalam range 7,5 8,5 yang diijinkan
untuk air minum, sehingga tidak perlu melakukan proses netralisasi pH.
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum