DED Bar screen lengkap(1)

PRIMARY TREATMENT
SALURAN PEMBAWA
Saluran pembawa harus mampu menampung beton maksimum debit yang direncanakan,
karena itu debit yang dipakai sebagai dasar perhitungan dimensi adalah debit maksimum.
Selain itu saluran ini juga harus berfungsi bila debit minimum terjadi (tidak terjadi endapan).
Untuk itu digunakan debit minimum sebagai pengontrol
a. Kriteria Desain
Parameter
Simbol
Besaran
Koefisien Kekasaran manning beton
n
0,011-0,015
Kecepatan Aliran
v
0,3-3
Satuan
Sumber
Hammer, 1997
m/s
Qosim, 1985
Tabel 1. Kriteria Desain Saluran Pembawa
b. Data Perencanaan
Bentuk saluran utama yang digunakan adalah berbentuk segi empat
Parameter
Simbol
Besaran
Koefisien Kekasaran Manning beton
n
0,012
Slope
s
0,004
Lebar Saluran
b
0,5
M
Qmin
Qmin
0,043075
m3/det
Q rata-rata
Q rata-rata
0,071792
m3/det
Q maks
Q maks
0,10513
m3/det
Tabel 2. data Perencanaan Saluran Pembawa
Satuan
c. Perhitungan
by
by 2/3 1/2
0.5 y
0.5 y 2/3
(
) s =
(
) 0.0051/2
n b + 2y
0.012 0.5 + 2y
Q=
Perhitungan y maks :
Kemudian dari persamaan di atas dapat dihitung ymaks dengan menggunakan Qmaks, hal ini
digunakan untuk mencari dimensi saluran pada debit terbesarnya, sehingga desain dapat
menampung debit terbesarnya :
0,5 y
0,5 y 2/3
0,10513 =
(
) 0.0051/2
0,012 0.5 + 2y
Maka dari persamaan tersebut, didapatkan angka ymaks = 0,1659 m
Perhitungan V maks :
Qmax
0,10513
=
= 1,2674 m/s
b. ymax (0,5)(0,1659)
v max =
Namun pada desain ketinggian saluran harus ditambahkan dengan freeboard, yaitu sekitar 0,3
m, jadi ketinggian saluran pembawa adalah =
𝑦 = 𝑦𝑚𝑎𝑥 + 𝑓𝑟𝑒𝑒𝑏𝑜𝑎𝑟𝑑 = 0,166 + 0,3 = 0,46 𝑚 ~ 0,5 𝑚
Perhitungan V rata-rata :
Perhitungan V rata-rata digunakan sebagai kontrol desain, dalam hal ini kecepatan rerata dari
saluran pembawa harus sesuai dengan kecepatan standard pada saluran sewerage, yaitu dalam
rentang 0,3-3 m/s. Perhitungan V rata-rata dapat dilakukand dengan menghitung y rerata lalu
kemudian v rerata.
by
by 2/3 1/2
Qrerata =
(
) s
n b + 2y
0,5 y
0,5 y 2/3
0,071792 =
(
) 0,0051/2
0,012 0,5 + 2y
𝑦𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 = 0,132
𝑣𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 =
Qrerata
0,071792
=
= 1,087 m/s
b. 𝑦𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 (0,5)(0,132)
Perhitungan v rerata diatas menunjukkan angka 1,087 m/s yang sudah masuk dalam rentang
kecepatan aliran pada sewerage. Hal ini menunjukkan perhitungan saluran pembawa yang
sudak cocok.
BAR SCREEN
Bar screen berfungsi untuk memisahkan benda-benda kasar yang terbawa dalam air
buangan seperti plastik, kertas, bahan logam, kain dan sebagainya. Benda-benda tersebut
harus disisihkan agar tidak menimbulkan gangguan pada pengoperasian instalasi, misalnya
seperti penyumbatan pada valve, perusakan pompa, dan lain-lain.
Bar screen merupakan sejenis saringan terbuat dari batangan besi yang disusun
pararel dengan kemiringan (30 – 45)o dari vertikal (Metcalf, 1991). Tebal batang yang
dipakai biasanya (5 – 15) mm dengan jarak antar batang (25 – 75) mm.
Material yang tertahan pada batang dapat disisihkan secara manual maupun mekanis.
Kandungan volatile pada material ini sebesar (80 – 90)% , persen berat kering (15 – 25) %,
dengan densitas (640 – 960) kg/m3.
Parameter
Simbol
Besaran
Satuan
Sumber
Jarak bukaan antar batang
b
25-75
Mm
Qosim, 1985
Lebar penampang batang
W
1,0-10,0
Mm
Qosim, 1985
45-60
o
Qosim, 1985
Sudut
batang Θ
kemiringan
(horizontal)
Kecepatan mendekati bars
v
0,3-0,6
m/dt
Qosim, 1985
Headloss maksimum
hL
800
Mm
Qosim, 1985
dibolehkan hL
150
Mm
Qosim, 1985
Headloss
yang
saat clogging
Tipe Batang
β
Sumber
Sharp-edge rectangular
2,42
Qosim, 1985
setengah 1,83
Qosim, 1985
Bulat
1,79
Qosim, 1985
Bentuk tear
0,76
Qosim, 1985
Parameter
Simbol
Besaran
Satuan
Kecepatan aliran
v
0.5359375
m/det
Jarak bukaan antar batang
b
40
Mm
Rectangular
lingkaran
w
Lebar penampang batang
Kedalaman maks di saluran y
10
Mm
0.64
m
45
o
800
mm
pembawa
batang Θ
Kemiringan
horizontal
Maksimum
headloss
saat hL
clogging
Faktor bentuk batang (bulat)
β
1.78
Koefisien manning
N
0.013
Q min
Qmin
0.0703
m3/det
Q rata-rata
Q rata-rata 0.1171
m3/det
Q maks
Q maks
0.1715
m3/det
percepatan gravitasi
G
9.8
m2/det
Perhitungan yang diguanakan dalam bar screen adalah sebagai berikut:
𝐿 = 𝑛𝑤 + (𝑛 − 1)𝑏
L
= lebar saluran pembawa (mm)
n
= jumlah bar yang digunakan (buah)
w
= diameter bar yang dipergunakan (mm)
b
= lebar bukaan screen (mm)
𝑣2
ℎ𝑣 =
2𝑔
hv
= velocity head/head kecepatan (m)
v
= kecepatan aliran melalui bar screen (m/s)
g
= percepatan gravitasi (m/s2)
𝑤 4/3
ℎ𝐿 = 𝛽 ( )
ℎ𝑣 𝑠𝑖𝑛𝜃
𝑏
ℎ𝐿 =
𝑣𝑏𝑎𝑟 2 − 𝑣22 1
2𝑔
0,7
hL
= headloss melalui barscreen (m)
vbar
= kecepatan aliran melalui bars screen, m/det
v2
= kecepatan aliran di saluran, m/det
θ
= kemiringan batang terhadap horizontal
β
= faktor bentuk batang
Perhitungan dimensi
Direncanakan terdapat 2 unit mechanical bar screen dan beroperasi pada kondisi maksimum.
Debit masing-masing bar screen = Qmax / 2 = 0,10513 / 2 = 0,052565
Luas Total Bukaan
A=
(0.5)(0,10513)
0.5 Qmax
=
= 0.098 m2
v
(0.53593)
Lebar Bersih Bukaan
Lbukaan =
A
ymax
=
0.098
= 0.15 m
0.64
Jumlah Batang
Lsaluran pada barscreen = nw + (n + 1)b
Persamaan di atas menunjukkan bentuk bar screen adalah dengan ujung-ujung bar screen
yang merupakan bukaan untuk masuknya aliran air buangan, karena nilai b (lebar bukaan)
yang dikalikan dengan konstanta jumlah lebih banyak dari yang dikalikan dengan w (lebar
bar). Maka dapat dikatakan bahwa:
Lbukaan = (n + 1) b
150mm = (n + 1) 40m
n = 3 batang
Panjang Batang yang Terendam
Digunakan persamaan:
L=
y
sin θ
Pada debit maksimum:
Lmax =
ymax
(0.3657)
=
= 0.5172 m
sin θ
sin 45
Pada debit rata-rata:
Lrerata =
yrerata
(0.2891)
=
= 0.4088 m
sin θ
sin 45
Pada debit minimum:
Lmin =
ymin
(0.2129)
=
= 0.3011 m
sin θ
sin 45
KONDISI BERSIH
Kecepatan Aliran Saat Melewati Bar Screen
Digunakan persamaan:
v=
(0.5) Q
0.5 𝑄
=
(n + 1)b . L
A
Pada debit maksimum:
vmax =
(0.5) Qmax
(0.5)(0.10513)
=
= 0.847 m/s
(n + 1)b . Lmax
(3)(0.04)(0.5172)
Pada debit rata-rata:
vrerata =
(0.5) Qrerata
(0.5)(0.071792)
=
= 0.732 m/s
(n + 1)b . Lrerata
(3)(0.04)(0.4088)
Pada debit minimum:
vmin =
(0.5) Qmin
(0.5)(0.0703)
=
= 0.596 m/s
(n + 1)b . Lmin
(3)(0.04)(0.3011)
Head kecepatan (velocity head)
Digunakan persamaan:
V2
HV =
2g
Pada debit maksimum:
𝐻V max
v𝑚𝑎𝑥 2
0.8472
=
=
= 0.0366 m
(2)(9.81)
2g
Pada debit rata-rata:
HV rerata =
vrerata 2
0.7322
=
= 0.0273 m
(2)(9.81)
2g
Pada debit minimum:
HV min =
vmin 2
0.5962
=
= 0.0181 m
(2)(9.81)
2g
Headloss pada Kondisi Bersih (menggunakan bar bentuk bulat)
Digunakan persamaan:
HL max
Pada debit maksimum:
4⁄
3
nw
= β(
)
(n + 1) b
Hv max . sin θ
HL max
4⁄
3
nw
= β(
)
(n + 1) b
Hv max . sin θ
4⁄
3
(8)(0.01)
= 1.79 (
)
(3 + 1) 0.04
(0.0366)(sin 45)
= 0.0184 m
Pada debit rata-rata:
HL rerata
4⁄
3
nw
= β(
)
(n + 1) b
Hv rerata . sin θ
4⁄
3
(8)(0.01)
= 1.79 (
)
(3 + 1) 0.04
(0.0273)(sin 45)
= 0.0137 m
Pada debit minimum:
HL min
4⁄
3
nw
= β(
)
(n + 1) b
Hv min . sin θ
4⁄
3
(8)(0.01)
= 1.79 (
)
(3 + 1) 0.04
(0.01811)(sin 45)
= 9.0967 x 10−3 m
Ketinggian Muka Air Setelah Melewati Bar Screen
Digunakan persamaan:
y ′ = y − HL
Pada debit maksimum:
y ′ max = ymax − HL max = 0.3657 − (0,0184) = 0.3473 m
Pada debit rata-rata:
y ′ rerata = yrerata − HL rerata = 0.2891 − (0,0137) = 0.2754 m
Pada debit minimum:
y ′ min = ymin − HL min = 0.2129 − (9.0967 x 10−3 ) = 0.2038 m
Kecepatan Aliran Setelah Melewati Bar Screen
Digunakan persamaan:
v′ =
Pada debit maksimum:
0.5 Q
0.5 Q
=
(n + 1) b . y′
A
(0.5) (0.10513)
0.5 Qmax
=
= 0.946 m/s
(n + 1) b . y ′ max
(3 + 1) 0.04 (0.3473)
v ′ max =
Pada debit rata-rata:
v′rerata =
(0.5) (0.071792)
0.5 Qrerata
=
= 0.8146 m/s
(n + 1) b . y′rerata
(3 + 1) 0.04 (0.2754)
Pada debit minimum:
v′min =
(0.5) (0.043075)
0.5 Qmin
=
= 0.6605 m/s
(n + 1) b . y′min
(3 + 1) 0.04 (0.2038)
KONDISI SAAT CLOGGING 50%
Kondisi ini merupakan kondisi dimana barscreen akan mengalami penyumbatan
akibat padatan yang tertahan di bar rack. Hal ini akan menyebabkan luas bukaan bar screen
mengalami penurunan sampai setengah dari saar kondisi bersih. Menurunnya luas bukaan
berpengaruh terhadap kecepatan aliran saat melewati bar screen dimana kecepatan aliran
akan meningkat sesuai dengan persamaa kontinuitas. Saat terjadi clogging, kondisi aliran
setelah melewati bar screen tidak mengalami perubahan, maka dapat diasumsikan bahwa
kondisi aliran saat clogging sama dengan saat kondisinya bersih.
Kriteria Desain:
Kecepatan (v) aliran yang melalui bar screen 0,5-1 m/detik (Metcalf & Eddy)
Rumus yang digunakan:
v2
𝑣′2
𝑦+
= 𝑦′ +
+ ℎ𝐿
2𝑔
2𝑔
y = Kedalaman di section 2 saat clogging 50%
v = Kecepatan di section 2 saat clogging 50%
y’ = Kedalaman di section 3
v’ = Kecepatan di section 3
hL = headloss di rack saat 50% clogging =
𝑣𝑟𝑎𝑐𝑘 −𝑣𝑐𝑙𝑜𝑔𝑔𝑖𝑛𝑔
2𝑔 (0.7)
Pada saat debit maksimum
vrack =
0.5 × Qmax 0.292
=
m/s
0,36 × 0,5y
y
vclogging =
0.5 × Qmax 0.146
=
m/s
0,36y
y
Kemudian, persamaan disubstitusikan ke persamaan di bawah ini:
2
v2
v′
y+
= y′ +
+ HL
2g
2g
2
vrack 2 − vclogging 2
v2
v′
′
y+
=y +
+
2g
2g
2g (0.7)
0.146 2
0.292 2
0.146 2
( y )
(
)
−
(
2
0.946
y
y )
y+
= 0.3473 +
+
2 (9.81)
2 (9.81)
2 (9.81)(0.7)
y+
1,086 × 10−3
0.0523
= 0.3929 +
2
y
y2
y3 −
0.0512
= 0,03929
y2
y = 0.2308
Maka,
0.292
= 1.2649 m/s
0.2308
0.146
=
= 0.6324 m/s
0.2308
vrack =
vclogging
Sehingga, dengan persamaan headloss saat terjadi clogging dapat diketahui besar headloss
pada bar screen saat mengalami clogging 50%, yaitu sebesar:
HL =
𝑣𝑟𝑎𝑐𝑘 − 𝑣𝑐𝑙𝑜𝑔𝑔𝑖𝑛𝑔 1.2649 − 0.6324
=
= 0.0921 m = 92,1 mm
2𝑔 (0.7)
2 × 9.81 × 0.7
TAR
Waktu
00.00-01.00
01.00-02.00
02.00-03.00
03.00-04.00
04.00-05.00
05.00-06.00
06.00-07.00
07.00-08.00
08.00-09.00
09.00-10.00
10.00-11.00
11.00-12.00
12.00-13.00
13.00-14.00
14.00-15.00
15.00-16.00
16.00-17.00
17.00-18.00
18.00-19.00
19.00-20.00
20.00-21.00
21.00-22.00
22.00-23.00
23.00-24.00
Debit rata2
influen
(m3/s)
0.043075
0.043075
0.043075
0.043075
0.056859
0.0653017
0.0863223
0.1018293
0.1018293
0.093042
0.0870115
0.0801195
0.0801195
0.0835655
0.0835655
0.0835655
0.0926974
0.105103
0.0744336
0.0744336
0.0608219
0.0504839
0.044798
0.044798
Debit
kumulatif
(m3/s)
0.043075
0.08615
0.129225
0.1723
0.229159
0.2944607
0.380783
0.4826123
0.5844416
0.6774836
0.7644951
0.8446146
0.9247341
1.0082996
1.0918651
1.1754306
1.268128
1.373231
1.4476646
1.5220982
1.5829201
1.633404
1.678202
1.723
Debit rata
rata (m3/s)
debit kumulatif
harian
(m3/day)
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
0.071791667
3721.68
7443.36
11165.04
14886.72
19799.3376
25441.40448
32899.6512
41697.70272
50495.75424
58534.58304
66052.37664
72974.70144
79897.02624
87117.08544
94337.14464
101557.2038
109566.2592
118647.1584
125078.2214
131509.2845
136764.2966
141126.1056
144996.6528
148867.2
debit rata
harian
(m3/day)
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
6202.8
debit rata
rata
kumulatif
harian
(m3/day)
6202.8
12405.6
18608.4
24811.2
31014
37216.8
43419.6
49622.4
55825.2
62028
68230.8
74433.6
80636.4
86839.2
93042
99244.8
105447.6
111650.4
117853.2
124056
130258.8
136461.6
142664.4
148867.2
Perhitungan Volume TAR
160000
140000
120000
100000
debit kumulatif harian
80000
debit rata rata kumulatif
harian
60000
40000
20000
0
0
5
10
15
20
25
30
Selisih terbesar dari kedua garis pada grafik akan menentukan besar volume dari TAR, yang
didapatkan pada jam ke-6 (pukul 05.00-06.00) yaitu sebesar :
Debit rerata kumulatif – Debit kumulatif harian
= 37,216,8– 25441,405
= 11775,4 m 3
Tangki direncanakan berbentuk limas terpancung dengan permukaan bujur sangkar dengan
ukuran 2b, Slope talud direncanakan 3 : 1
a:t=3:1
a = 3t
b:x=3:1
b = 3x
Gambar 4.1 Bentuk limas terpancung
• Volume limas total
VT = 1/3 x (luas permukaan limas)
= 1/3 (2a)2 t
= 12 t3
= 12 ( x + 5 ) 3
= 12 ( x3 + 15x2 + 75x + 125)
• Volume limas yang dipancung
Vterpancung = 1/3 x (luas permukaan limas)
= 1/3 (2b)2 x
= 12 x3
• Panjang sisi TAR
VTAR = VT - Vterpancung
19229 = 12 ( x3 + 15x2 + 75x + 125) - 12 x3
19229 = 12x3 + 180x2 + 900x + 1500 - 12 x3
0 = 180x2 + 900x + 1500 – 19229
x = 7,733 m ≈ 7,7 m
a = 3t
= 3 x ( 5 + 7,7 ) m
= 38,1 m
Sehingga panjang dan lebar TAR yang dibutuhkan adalah sebesar 2a = 76,2 m
b = 3x
= 3 x 7,7 m
= 23,1 m
Luas Permukaan TAR =
Volume
11775,4
=
= 5887,698 m2
Kedalaman
2
TAR berbentuk persegi, perbandingan sisinya p : l = 2 : 1
(2𝑙)(𝑙) = 5887,698 𝑚2
Maka, dimensi untuk TAR adalah :
Lebar = 54,26 meter ~ 54,3 meter
Panjang = 108,52 meter ~ 108,5 meter
Kedalaman = 2 meter
Kedalaman (ditambah dengan freeboard) = 2+ 0.9 = 2.9 meter
Struktur Influen TAR
Influen digunakan dengan pipa PVC diameter 500 mm, dengan nilai C = 130
Headloss pada TAR
1/0.54
1/0.54
Q
0,0718
Hf = (
)
L=(
)
= 2,89 x 10−4 m
2.63
2.63
0.2785 C D
0.2785 (130) (0.5 )
PRIMARY SEDIMENTATION
Bak pengendap pertama atau primary settling tank berperan dalam memisahkan partikel
tersuspensi dari limbah melalui pengendapan secara gravitasi.
Design bak sedimentasi
memiliki efisiensi penyisihan suspended solid 50 – 70% dan penyisihan BOD 25 – 50%
(Metcalf and Eddy, 2003)
KRITERIA DESIGN
Tabel Keiteria Desain Primary Settling Tank
Parameter
Simbol Besaran
Waktu Detensi
Td
90 - 150
Overflow Ratererata
Vo
30 – 50
Weir Loading
124 -
Satuan
Menit
Sumber
Metcalf and Eddy, 2003
m3/m2.hari Qasim, 1985
m3/m2.hari Metcalf and Eddy, 2003
496
Panjang
P
10 – 100
M
Qasim, 1985
Lebar
L
6 – 24
M
Qasim, 1985
Kedalaman
D
2.5 – 5
M
Qasim, 1985
Ratio p : l
1 – 7.5
Qasim, 1985
Ratio l : t
4.2 – 25
Qasim, 1985
Penyisihan SS
50 – 70
%
Metcalf and Eddy, 2003
Penyisihan BOD
25 – 40
%
Metcalf and Eddy, 2003
1–2
%
Qasim, 1985
Kemiringan Dasar
Perhitungan Setling Tank
Debit Setiap Bak
𝑄𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎
0,0718 𝑚3
𝑚3
𝑄=
=
= 0,0359
= 3101,4 𝑚3 /ℎ𝑎𝑟𝑖
2 𝑏𝑎𝑘
2
𝑠
𝑠
Untuk mencapai efisiensi 70% dibutuhkan overflow rate sebesar 35 m3/m2 hari. (Qosim,
1985).
Luas Permukaan
𝐴𝑠𝑒𝑡𝑡𝑙𝑖𝑛𝑔 𝑡𝑎𝑛𝑘 =
𝑄
3101,4 𝑚3 /ℎ𝑎𝑟𝑖
=
= 88,61143 𝑚2
𝑉0
35 𝑚3 ⁄𝑚2 ℎ𝑎𝑟𝑖
Ratio P:l
P = 10 – 100 m
L = 6 – 24 m
H = 2.5 – 5 m
P:l = 2:1
𝐴=𝑝𝑥𝑙 =2𝑙𝑥𝑙
𝐴
103,38 𝑚2
𝑙= √ =√
= 6,656 𝑚 ~ 7 𝑚
2
2
𝑝 = 2,5 𝑙 = 2 𝑥 7 𝑚 = 14 𝑚
Luas Permukaan Aktual
𝐴𝑠 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 = 𝑝𝑥𝑙 = 14 𝑚 𝑥 7 𝑚 = 98 𝑚2
Kedalaman Design
𝑘𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚𝑎𝑛 𝑠𝑒𝑠𝑢𝑎𝑖 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑘𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 2.5 𝑚
𝐾𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚𝑎𝑛 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑖𝑛 = 2.5 𝑚 + 𝑓𝑟𝑒𝑒𝑏𝑜𝑎𝑟𝑑 = 2.5 𝑚 + 0.5 𝑚 = 3 𝑚
Volume Bak
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 = 𝐴𝑠 𝑥 ℎ = 98 𝑚2 𝑥 3 𝑚 = 294 𝑚3
Overflow Rate
𝑂𝑅 =
𝑄
𝐴𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙
=
3101,4 𝑚3 /ℎ𝑎𝑟𝑖
31,647 𝑚3⁄
=
𝑚2 ℎ𝑎𝑟𝑖
98 𝑚2
Waktu Detensi:
𝑡𝑑 =
𝑉
294 𝑚3
𝑗𝑎𝑚
=
𝑥 24
= 2,275 𝑗𝑎𝑚 = 136,5 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
3
𝑄
3101,4 𝑚 ⁄ℎ𝑎𝑟𝑖
ℎ𝑎𝑟𝑖
Rentang angka pada kriteria desain adalah 90-150 menit, sehingga waktu detensi pada
primary sedimentation tank sudah sesuai dengan kriteria desain.
Penurunan BOD
Konsentrasi BOD awal = 262 mg/l
Efisiensi penurunan BOD = 30% (berdasarkan kriteria desain)
𝐵𝑂𝐷 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛 = (100% − 30%) 𝑥 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝐵𝑂𝐷
= 0.7 𝑥 262 = 183,4 𝑚𝑔/𝑙
𝑃𝑒𝑛𝑢𝑟𝑢𝑛𝑎𝑛 𝐵𝑂𝐷 = 30% (𝐵𝑂𝐷𝑎𝑤𝑎𝑙 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛)(𝐷𝑒𝑏𝑖𝑡 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛)
𝑚𝑔
𝑙
𝑚3
𝑠
= 30% 𝑥 [(262
) (1000 3 )] 𝑥 [(0,0718
) 𝑥 (86400
)]
𝑙
𝑚
𝑠
ℎ𝑎𝑟𝑖
𝑚𝑔
= 487,54 𝑘𝑔⁄ℎ𝑎𝑟𝑖
ℎ𝑎𝑟𝑖
𝐵𝑂𝐷 𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛 = (𝐵𝑂𝐷𝑎𝑤𝑎𝑙 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛) − 𝑃𝑒𝑛𝑢𝑟𝑢𝑛𝑎𝑛 𝐵𝑂𝐷
= 4,88 𝑥 108
= [(262
𝑚𝑔
𝑙
𝑘𝑔
𝑚3
𝑠
) (1000 3 ) ( 6
)] 𝑥 [(0,0718
) 𝑥 (86400
)]
𝑙
𝑚
10 𝑚𝑔
𝑠
ℎ𝑎𝑟𝑖
− 487,54 𝑘𝑔/ℎ𝑎𝑟𝑖
= 1137,594 𝑘𝑔/𝑑𝑎𝑦
Penurunan TSS
TSS awal = 412 mg/l
Efisiensi penurunan TSS = 60%
𝑇𝑆𝑆 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛 = (100% − 60%) 𝑥 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑇𝑆𝑆
𝑚𝑔
= 0.4 𝑥 412 = 164.8
𝑙
𝑃𝑒𝑛𝑢𝑟𝑢𝑛𝑎𝑛 𝑇𝑆𝑆 = 30% (𝑇𝑆𝑆𝑎𝑤𝑎𝑙 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛)(𝐷𝑒𝑏𝑖𝑡 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛)
= 60% 𝑥 [(412
𝑚𝑔
𝑙
𝑚3
𝑠
) (1000 3 )] 𝑥 [(0,0718
) 𝑥 (86400
)]
𝑙
𝑚
𝑠
ℎ𝑎𝑟𝑖
= 1,533 𝑥 109
𝑚𝑔
= 1533,33 𝑘𝑔⁄ℎ𝑎𝑟𝑖
ℎ𝑎𝑟𝑖
𝑇𝑆𝑆 𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛 = (𝑇𝑆𝑆𝑎𝑤𝑎𝑙 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛) − 𝑃𝑒𝑛𝑢𝑟𝑢𝑛𝑎𝑛 𝑇𝑆𝑆
= [(412
𝑚𝑔
𝑙
𝑘𝑔
𝑚3
𝑠
) (1000 3 ) ( 6
)] 𝑥 [(0,0718
) 𝑥 (86400
)]
𝑙
𝑚
10 𝑚𝑔
𝑠
ℎ𝑎𝑟𝑖
− 1533,33 𝑘𝑔/ℎ𝑎𝑟𝑖
= 1022,221 𝑘𝑔/𝑑𝑎𝑦
Perhitungan Struktur Influen
Sturktur influen terdiri dari saluran influen dengan spresifikasi:
Lebar
=1m
Kedalaman air = 1 m
Aksesoris
= 2 buah submerged orifice untuk masing-masing bak
Bentuk bak
= persegi
Orifice dipasang di dalam dinding saluran untuk mendistribusikan aliran sepanjang lebar bak
pengendap, dengan dimesnsi orifice
Lebar
= 0.5 m
Tinggi
= 0.5 m
Submerged baffle pada masing-masing bak
Tinggi
= 1 m ditempatkan 0.5 m di depan orifice
Headloss pada struktur influen
Keceparan aliran di bak pengendap sangat kecil, sehingga dapat diabaikan, namun kecepatan
di saluran influen ditentukan dengan langkah berikut:
Terdapat dua bak yang digunakan, masing-masing memiki debit :
q=
Qrerata 0,0718 0,0359 m3
=
=
= 3101,4m3 /day
2
2
s
Kecepatan aliran pada saluran influen
v=
Qrerata
Apenampang aliran
=
0,0359 𝑚3 /𝑠
0,0359
=
= 0,0359 m/s
(l)(kedalaman air) (1)(1)
Headloss struktur influen adalah headloss pada orifice dan submerged baffle
q tiap bak =
q
0,0359
=
= 0,01795 m3 /s
jumlah orifice
2
q tiap bak = Cd A √2 g hL (dengan asumsi Cd = 0.61)
Maka,
q tiap bak
2
0.01795
2
hL = (
) =(
) = 7,06 x 10−4 m
(Cd )(A)√2g
(0.61)[(0.5)(0.5)]√(2)(9.81)
Perhitungan Struktur Efluen
Struktur efluen direncanakan terdiri dari weir yang menggunakan V-Notch yang kemudian
limpahannya ditempung di saluran efluen, kemudian dialirkan ke box efluen yang diteruskan
ke pipa outlet.
Direncakan menggunakan multiple weir sebanyak 4 baris, maka :
Panjang weir aktual = (12.75 m)(4) = 51 m
Weir loading aktual =
q (per hari)
=
panjang weir aktual
m3
day
51 m
3101,4
3
= 60,118 m ⁄m. day
Digunakan V-notch dengan sudut 90o yang berjarak 25 cm antara pusatnya dan tiap 1 meter
weir terdapat 4 notch, maka:
Gambar V-Notch pada 1 meter Weir
Jumlah V Notch = (4
notch
) (51 m) = 204 notch
m
Debit pada setiap notch:
Saat Q rata-rata:
q notch =
q tiap bak
0,01795
=
= 8,798 x 10−5 m3 /s
jumlah v notch
204
Head pada notch:
Menggunakan persamaan
8
θ 5
Cd √2g tan H ⁄2
15
2
8
90 5⁄
(0.584)√(2)(9.81) tan
=
H 2
15
2
Q=
8,798 x 10−5
H=(
(8,798 x 10−5 )(15)
90
(8)(0.584)√(2)(9.81) tan
2
2⁄
5
)
= 0.0173 m
Saluran efluen diletakkan pada 0.4 meter di atas efluen box, maka tinggi muka air pada
saluran efluen di titik keluar saluran adalah
ymuka air = 1 m − 0.5 m = 0.5 m
Saluran efluen memiliki lebar 0.5 meter yang membawa aliran ke box efluen.
Box efluen direncanakan memiliki dimensi :
Panjang
= 3 meter
Lebar
= 2 meter
Kedalaman
= 1 meter
Pipa outlet dengan diameter 760 mm (30 inch) terdapat di box efluen yang akan membawa
aliran ke unit pengolahan selanjutnya
Kecepatan Saluran Efluen
v=
Qrerata 0.0718
=
= 0.0359 m/s
Across
(2)(1)
Kedalaman saluran efluen
ysaluran efluen = √ymuka air 2 +
2(q′ L N)2
g b 2 ymuka air
m2
0.01795
q
tiap bak
s = 2,815x 10−4 m3 /s. m
q′ =
=
panjang weir
63.75
ysaluran efluen= √0.52 +
2[(2,815 x 10−4 )(12.75)(4)]2
= 0.500 m
(9.81)(0.52 )(0.6)
Direncanakan penambahan ketinggian 12 cm untuk menjga terjadinya free fall dan
penambahan kedalaman 20% akibat friction loss. Maka, kedalaman total saluran efluen
adalah:
ysaluran efluen akhir = (0.500)(1.2) + 0.12 = 0.72 m
Lumpur yang Dihasilkan
Efisiensi penyisihan yang dicapai ditentukan berdasarkan overflow rate = 30 m3/m2 hari
(Qasim, 1985). Maka efisiensi yang dicapai adalah sebagai berikut:
Efisiensi penyisihan TSS = 70%
Efisiensi BOD5 = 35%
Jumlah lumpur yang dihasilkan dengan asumsi lumpur primer memiliki kandungan solid
4.5% dengan specific gravity 1.03 g/l.
Jumlah lumpur = (efisiensi penyisihan)(Qrerata )(TSS)
+(efisiensi penyisihan BOD5 )(Qrerata )(BOD)
=(
70
35
) (0.0718 𝑚3 /𝑠)(164,8 𝑚𝑔/𝑙) + (
) (0,0718 𝑚3 /𝑠 )(183,4 mg/l)
100
100
= 12890,19 mg/s
= 1113713 g/day
Volume lumpur =
=
jumlah lumpur
specific gravity
1113713 g/day
= 1081275 l/day
1.03 g/l
1081,275 m3 /day
Namun lumpur pada primary settling tank ini tentu lebih banyak mengandung kadar air
dibandingkan padatannya. Kandungan padatan dapat diestimasikan dengan perhitungan
berikut:
Kandungan padatan lumpur = (kandungan solid)(jumlah lumpur)
=(
4.5
) (1113713) = 50117,07 g/day
100
= 50,117 kg/day