TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Indonesia merupakan negara berkembang yang tengah gencar melakukan pembangunan. Pertumbuhan penduduk yang masif dan cepat mengakibatkan banyaknya pembangunan permukiman. Pesatnya pertumbuhan penduduk dan banyaknya pembangunan permukiman beriringan dengan meningkatnya jumlah kebutuhan air bersih khususnya air minum. Berdasarkan Permenkes Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang Persaratan Kualitas Air Minum, air minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 122 Tahun 2015 tentang Sistem Penyediaan Air Minum, air baku untuk air minum rumah tangga, yang selanjutnya disebut air baku adalah air yang berasal dari sumber air permukaan, air tanah, air hujan dan air laut yang memenuhi baku mutu tertentu sebagai air baku untuk air minum. Air baku untuk air minum dapat diambil dari air permukaan, air tanah dan air hujan. Namun, kualitas air tanah dan air permukaan di Indonesia saat ini telah menurun diakibatkan oleh aktivitas manusia. Kerusakan dan penurunan sumber daya air terus terjadi dan semakin memburuk dari tahun ke tahun. Langkah-langkah untuk mengatasi permasalahan sudah banyak dilakukan, namun kerusakan tetap saja berjalan dengan kecepatan yang tidak terduga (Widiyanto, Yuniarno, and Kuswanto, 2015). Aktivitas penduduk di sekitar sumber air dapat berakibat pada kualitas sumber air tersebut. Pemerintah telah mengatur bahwa sempadan sungai tidak boleh ditanami tanaman selain rumput dan tidak boleh pula didirikan bangunan. Namun begitu, karena keterdesakannya, banyak warga yang mendirikan bangunan sebagai tempat tinggal, beraktifitas dan melakukan kegiatan usaha seperti industri rumahan dan peternakan hewan di kawasan tersebut (Yogafanny, 2015). Hal tersebut memungkinkan adanya dampak terhadap kualitas air sungainya. Dalam suatu sistem DAS, penduduk memiliki peran penting karena berhubungan langsung ALYA KARMILIA 21080117120036 I-1 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM dengan kegiatan pemanfaatan lahan yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan. Hubungan fungsional antara jumlah penduduk dan tingkat kerentanan masuknya beban pencemar adalah berbanding lurus (Poedjiastoeti et al., 2017). Banyaknya zat pencemar yang masuk ke badan air dan tanah mengakibatkan kualitas air tanah dan air permukaan tidak memenuhi standar baku mutu air minum. Oleh karena itu, untuk memperoleh air minum yang sesuai dengan standar baku mutu dalam Permenkes Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang Persyaratan Kualitas Air Minum, dibutuhkan suatu instalasi pengolahan air minum sebelum didistribusikan ke konsumen. 1.2. Rumusan Masalah Perencanaan Dari latar belakang yang telah dijabarkan, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut : 1. Apa saja alternatif bangunan pengolahan air minum yang dapat diterapkan? 2. Bagimana rancangan detail engineering design bangunan pengolahan air minum? 1.3. Rumusan Tujuan Perencanaan 1. Menentukan alternatif bangunan pengolahan air minum 2. Merancang detail engineering design bangunan pengolahan air minum 1.4. Rumusan Manfaat Perencanaan Bagi Mahasiswa : 1. Menambah pengetahuan, pengalaman, ilmu di bidang pengolahan air minum Bagi Masyarakat : 1. Mendapatkan air minum yang sesuai dengan standar air minum Bagi pemerintah : 1. Mendapatkan bantuan dalam mensejahterakan warga ALYA KARMILIA 21080117120036 I-2 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Karakteristik Parameter Standar Kualitas Air Minum Air minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum (Permenkes RI No. 492, 2010). Persyaratan Kualitas Air Minum Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 menyatakan bahwa air minum aman bagi kesehatan apabila memenuhi persyaratan fisika, mikrobiologis, kimiawi, dan radioaktif yang dimuat dalam parameter wajib dan parameter tambahan. Dalam analisa standar kualitas air minum ini, Keputusan Menkes RI No. 907/Menkes/SK/ VII/2010 dijadikan referensi atau acuan utama (karena merupakan peraturan yang paling terbaru diterapkan) di samping peraturan lainnya yang memuat parameter yang tidak terdapat dalam Kepmenkes No 907/2010. Tabel 2.1 Standar Air Minum No Parameter 1 2 Bau Jumlah Zat Padat Terlarut (TDS) Kekeruhan Rasa Temperatur Warna 3 4 5 6 1 2 3 4 5 Air Raksa Aluminium Arsen Barium Besi ALYA KARMILIA 21080117120036 Satuan mg/L NTU C TCU Kadar Maksimum yang Diperbolehkan Kepmenkes FISIKA 1 5 30° 15 Keterangan Tidak berbau Tidak berasa KIMIA a. Kimia Anorganik mg/L 0,001 mg/L 0,2 mg/L 0,01 mg/L 0,7 mg/L 0,3 II-1 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 6 7 8 9 10 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 1,5 0,003 500 250 0,05 mg/L mg/L mg/L 0,1 200 50 mg/L 3 15 16 Fluorida Kadmium Kesadahan Khlorida Kromium, Val. 6 Mangan Natrium Nitrat, sebagai N Nitrit, sebagai N Perak pH mg/L - 0,05 6.5 - 8.5 17 18 19 20 21 22 23 Selenium Seng Sianida Sulfat Sulfida Tembaga Timbal mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 0,01 3 0.07 250 0,05 1 0,01 Aldrina Benzene Benzo(a)pyre ne klordane (Total Isomer) ug/L ug/L ug/L KIMIA b. Kimia Organik 0,03 10 0,7 ug/L 0,2 5 6 7 7 kloroform 2.4-D DDT Heptaklor dan Heptaklor Epoxide ug/L ug/L ug/L ug/L 200 30 2 0,03 8 Hexakloroben zene ug/L 0,3 9 Pentakloroph enol ug/L 0,009 10 2.4.6-Trichol orophenol ug/L 0,2 11 12 13 14 1 2 3 4 Batas min. dan maks. KIMIA ALYA KARMILIA 21080117120036 II-2 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 11 12 Zat Organik sebagai (KmnO4) Gamma – HCH (Lindane) mg/L c. Bahan Organik 10 ug/L 0,002 Coliform Tinja Total Coliform MIKROBIOLOGI Jml/100 ml sampel Jml/100 ml sampel 1 Aktivitas Alpha RADIOAKTIVITAS Bq/L 2 Aktivitas Beta Bq/L 1 2 0 0 0 , 1 1 Sumber: Kepmenkes RI No. 492/Menkes/SK/IV/2010. 2.2. Karaketristik Parameter Standar Kualitas Air Baku Air Baku untuk Air Minum Rumah Tangga, yang selanjutnya disebut Air Baku adalah air yang berasal dari sumber air permukaan, air tanah, air hujan dan air laut yang memenuhi baku mutu tertentu sebagai Air Baku untuk Air Minum (PP No. 122 tahun 2015). Sedangkan Kelas air adalah peringkat kualitas air yang dinilai masih layak untuk dimanfaatkan bagi peruntukan tertentu. Dalam Peraturan Pemerintah No. 82 tahun 2001, klasifikasi mutu air ditetapkan menjadi 4 (empat) kelas: a. 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. b. 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. c. 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. ALYA KARMILIA 21080117120036 II-3 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM d. Kelas 4, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi, pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. Tabel 2.2 Kriteia Mutu Air Baku Parameter Kelas Satuan I II III IV devias i3 devias i3 devias i5 1.000 1.000 2.000 Keterangan FISIKA Temperatur o C devias i3 Residu terlarut mg/l 1.000 Residu tersuspensi mg/l 50 50 400 Deviasi temperatur dari keadaan alamiahnya 400 Bagi pengolahan air minum secara konvensional, residu tersuspensi < 5.000 mg/l Apabila secara alamiah berada di luar rentang tersebut, ditentukan berdasarkan kondisi alamiah KIMIA ANORGANIK pH 6–9 6–9 6–9 5-9 BOD COD mg/l mg/l 2 10 3 25 6 50 12 100 DO mg/l 6 4 3 0 mg/l 0,2 0,2 1 5 mg/l 10 10 20 20 Total fosfat sebagai P NO3 sebagai N Angka batas minimum Sumber: Peraturan Pemerintah No. 82 tahun 2001 2.3. Unit Produksi 2.3.1. Bangunan Pengolahan dan perlengkapannya Berdasrkan Dirjen Cipta Karya Departemen PU, 2007 bangunan pengolahan air dan perlengakapnnya terbagi atas 2 bagian, yaitu : 1. Bangunan Intake ALYA KARMILIA 21080117120036 II-4 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Bangunan intake berfungsi sebagai bangunan pertama untuk masuknya air dari sumber air. Pada umumnya, sumber air untuk pengolahan air bersih, diambil dari sungai. Pada bangunan intake biasanya terdapat bar screen yang berfungsi untuk menyaring benda-benda yang ikut tergenang dalam air. Selanjutnya, air akan masuk ke dalam sebuah bak yang nantinya akan dipompa ke bangunan selanjutnya, yaitu IPA – Instalasi Pengolahan Air (IPA). 2. Instalasi Pengolahan Air (IPA) Instalasi Pengolahan Air (IPA) atau lebih populer dengan akronim IPA adalah bangunan utama pengolahan air bersih. Biasanya bagunan ini terdiri dari empat bagian, yaitu: bak koagulasi, bak flokulasi, bak sedimentasi, dan bak filtrasi. 2.3.2. Perangkat Operasional Untuk mengubah kualitas air baku (yang belum memenuhi kualitas air minum) menjadi air minum diperlukan suatu proses pengolahan air minum. Proses pengolahan air minum yang digunakan atau dipilih harus sesuai dengan kualitas air baku berdasarkan kebutuhannya untuk memenuhi syarat kualitas air minum. Gambar 2.1 Skema Kegiatan Kegiatan Operasional SPAM dengan Sumber Air Baku dari Mata Air Sumber: Dirjen Cipta Karya Departemen PU, 2007 Catatan: a. Untuk air permukaan dengan kandungan pasir atau material abrasif lainnya, dapat digunakan bak pengendap pasir atau Grit Chamber (sejenis bak sedimentasi, biasanya pengendapan dilakukan dengan sistem gravitasi). ALYA KARMILIA 21080117120036 II-5 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM b. Untuk air permukaan yang mengandung Fe dan Mn, maka diperlukan proses penghilangan Fe dan Mn (Fe & Mn Removal). Proses penghilangan Fe dan Mn pada dasarnya adalah mengoksidasi Fe dan Mn sehingga dapat disisihkan. Proses oksidasi dapat menggunakan proses antara lain: - Aerasi - Klorinasi - Ozonisasi - Dan lain-lain Setelah proses oksidasi, biasanya diperlukan proses flokulasi, sedimentasi, dan filtrasi, terutama untuk air baku dengan konsentrasi Fe ≥ 5 mg/L. a. Untuk menghilangkan bau, rasa, warna, dan kekeruhan, dapat menggunakan proses pengolahan sesuai tabel Pedoman Penyusunan Studi Kelayakan Pengembangan SPAM. b. Untuk menghilangkan bahan organik, dapat digunakan teknologi seperti Karbon Aktif atau menggunakan proses aerasi, adsorpsi, atau kombinasi aerasi adsorpsi. c. Untuk menghilangkan kalsium dan magnesium dapat dilakukan pelunakan dengan kapur dan soda. d. Untuk menghilangkan ion-ion yang tidak diinginkan dari air baku, dapat digunakan proses pertukaran ion (ion exchange). e. Desinfektan digunakan untuk menghilangkan mikroorganisme patogen. 2.3.3. Alat pengukuran dan peralatan pemantauan Pengukur aliran air adalah alat yang digunakan untuk mengukur linier, non linier, laju alir volum atau masa dari cairan atau gas. Bagian ini secara spesifik menerangkan tentang pengukur aliran air. Pemilihan metode atau jenis pengukur aliran air tergantung pada kondisi tempat dan kebutuhan pengukuran yang akurat. ALYA KARMILIA 21080117120036 II-6 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Sebagian dari pengukur aliran air, ada beberapa metode yang dapat mengukur aliran air selama audit. Dua metode umum untuk mendapatkan perkiraan akurat yang beralasan dari aliran air adalah: Metode waktu pengisian: Air diisikan pada bejana atau tangki dengan volume yang telah diketahui (m3). Waktu yang dibutuhkan untuk mengisi volume sampai penuh yang dicatat menggunakan stop watch (detik). Volume dibagi dengan waktu menjadi aliran rata-rata dalam m3/detik. Metode melayang: Metode ini umumnya digunakan untuk mengukur aliran pada saluran terbuka. Jarak spesifik (misalnya 25 meter atau 50 meter) ditandai pada saluran. Bola pingpong diletakkan di air dan dicatat waktu yang diperlukan untuk bola melayang menuju jarak yang diberi tanda. Pembacaan diulang beberapa kali untuk menghasilkan waktu yang akurat (Dirjen Cipta Karya Departemen PU, 2007). 2.3.4. Bangunan Penampungan Air Minum Bak penampung / reservoir atau lebih tepatnya Ground Reservoir berfungsi sebagai penampung/penyimpan air, baik dari hasil olahan (jika menggunakan pengolahan) maupun langsung dari sumber mata air. Selain itu, bak penampung berfungsi untuk mengatasi masalah naik turunnya kebutuhan air dan merupakan bagian dari pengelolaan distribusi air di masyarakat. 2.4. Proses Pengolahan Air 2.4.1. Proses Pengolahan Fisika Proses pengolahan fisika bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan kotoran - kotoran kasar, penyisihan lumpur dan pasir, mengurangi zat-zat organik yang ada pada air yang akan diolah. Proses pengolahan fisik dilakukan tanpa tambahan zat kimia. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan, pada proses ini bisa dilakukan tanpa bahan kimia bila ukurannya sudah besar dan mudah mengendap tapi dalam kondisi tertentu dimana bahan - bahan tersuspensi sulit diendapkan maka akan digunakan bahan kimia sebagai bahan pembantu dalam proses ini akan terjadi ALYA KARMILIA 21080117120036 II-7 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM pembentukan flok - flok dalam ukuran tertentu yang lebih besar sehingga mudah diendapkan pada proses yang menggunakan bahan kimia ini masih diperlukan pengkondisian pH untuk mendapatkan hasil yang optimal. 2.4.1.1. Sedimentasi Sedimentasi adalah pemisahan partikel dari air dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Dalam proses sedimentasi hanya partikel yang lebih berat dari air yang dapat dipisahkan. Misalnya : kerikil dan pasir, flok hasil pengolahan kimia dan lumpur (Siregar, 2005). 2.4.1.2. Flotasi Flotasi atau pengapungan digunakan untuk memisahkan padatan dari air. Unit flotasi digunakan bila densitas partikel lebih kecil daripada air sehingga cenderung mengapung. Oleh karena itu, dalam flotasi perlu ditambahkan gaya ke atas dengan menambah udara dalam air. Flotasi dapat digunakan dalam pemisahan air dengan minyak, pengentalan lumpur, pemisahan padatan dan pemidahan flok setelah pengolahan kimia. Terdapat tiga jenis flotasi yaitu flotasi alamiah, air flotation, dan dissolved air flotation. Pada flotasi alamiah, tidak diperlukan tambahan energi dari luar karena perbedaan densitas sudah cukup besar. Pada air flotation dibantu dengan memasukkan gelembung ke dalam air menggunakan blower. Pada DAF, udara dilarutkan dalam air dengan tekanan beberapa bar kemudian dilepaskan dengan tekanan atmosfer sehingga menghasilkan gelembung udara halus 40 mm-80 mm (Siregar, 2005). 2.4.1.3. Filtrasi Penghilangan zat besi dan mangan secara tradisional adalah dengan penyaringan dari konstituen yang telah dioksidasi. Semua jenis media serupa sehubungan dengan distribusi ukuran partikel. Media berbeda dari media filter pasir cepat karena diperlakukan dengan KMnO4 untuk memberikan lapisan mangan oksida (MnO2) (Mackenzie, 2010 ) Media yang digunakan umumnya disebut green sand karena warnanya. Green sand adalah silikat kalium besi hijau kusam yang disebut glauconite. Untuk penghilangan besi dan mangan, secara sintetis dilapisi dengan lapisan ALYA KARMILIA 21080117120036 II-8 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM tipis MnO2. Glauconite menunjukkan kapasitas pertukaran ion yang memungkinkan permukaan jenuh dengan ion mangan (Sommerfeld dalam Mackenzie, 2010 ). 2.4.2. Proses Pengolahan Kimia Pengolahan kimia bertujuan untuk membantu proses pengolahan selanjutnya, misalnya pembubuhan tawas supaya mmengurangi kekeruhan yang ada. Penyisihan bahan - bahan tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan - bahan tersebut, yaitu dari tak dapat diendapkan (flokulasi - koagulasi), baik dengan atau tanpa reaksi oksidasi reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi. Pengendapan bahan tersuspensi yang tak mudah larut dilakukan dengan membubuhkan elektrolit yang mempunyai muatan yang belawanan dengan muatan koloidnya agar terjadi netralisasi muatan koloid tersebut, sehingga akhirnya dapat diendapkan. 2.4.2.1. Koagulasi Koagulasi bertujuan untuk membuat gumpalan - gumpalan yang lebih besar dengan penambahan bahan - bahan kimia misalnya Al2SO4, FE2Cl3, FE2SO4, PAC dan lain sebagainya. (Siregar, 2005). 2.4.2.2. Flokulasi Flokulasi bertujuan untuk membuat gumpalan yang lebih besar daripada gumpalan yang terbentuk dari proses koagulasi dengan penambahan polimer, misalnya polimer kationik dan anionik (Siregar, 2005). 2.4.2.3. Adsorpsi karbon Bahkan setelah perawatan sekunder, koagulasi, sedimentasi dan filtrasi, bahan organik terlarut yang tahan terhadap kerusakan biologis akan bertahan dalam limbah. Bahan persisten sering disebut sebagai refraktori organik. Senyawa organik yang tahan api dapat dideteksi dalam limbah sebagai COD yang larut. Nilai COD efluen sekunder seringkali 30 hingga 60 mg/L. Metode yang paling praktis yang tersedia untuk menghilangkan senyawa organik refraktori adalah dengan menyerapnya pada karbon aktif (AS A. EPA dalam Mackenzie, 2010 ). ALYA KARMILIA 21080117120036 II-9 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 2.4.2.4. Pertukaran ion Pertukaran ion adalah reaksi reversibel di mana ion yang bermuatan dalam larutan ditukar dengan ion yang bermuatan sama yang melekat secara elektrostatik ke partikel padat yang tidak bergerak. Aplikasi terbesar pertukaran ion dalam pengolahan air adalah untuk pelunakan, di mana kalsium, magnesium, dan kation polivalen lainnya ditukar dengan natrium (Clifford dalam Mackenzie, 2010 ). 2.4.2.5. Klorinasi Desinfeksi juga mungkin diperlukan untuk mencegah pengotoran biologis. Ketika membran tidak berfungsi, populasi pada membran dapat dengan cepat berlipat ganda. Klorin adalah bahan kimia desinfektan yang paling umum digunakan. Istilah klorinasi sering digunakan secara sinonim dengan desinfeksi. Klorin dapat digunakan sebagai unsur, sebagai natrium hipoklorit (NaOCl), klorin juga dikenal sebagai pemutih, sebagai kalsium hipoklorit [Ca(OCl)2], juga dikenal sebagai HTH, atau sebagai kapur diklorinasi (CaOCl2). Ketika klorin ditambahkan ke air, campuran asam hipoklorat (HOCl) dan asam klorida (HCl) terbentuk (Mackenzie, 2010 ). 2.4.3. Proses Pengolahan Biologi Proses pengolahan biologi bertujuan untuk membunuh atau memusnahkan bakteri - bakteri terutama bakteri penyebab penyakit yang terkandung dalam air, misal : bakteri collie yang dapat menyebabkan penyakit perut. Salah satu proses pengolahannya adalah dengan penambahan desinfektan misal kaporit. 2.4.3.1. Aerobic digestion pemutusan ikatan aerobik lumpur biologis adalah kelanjutan dari proses lumpur aktif. Ketika kultur heterotrof aerobik ditempatkan di lingkungan yang mengandung sumber bahan organik, mikroorganisme membuang dan memanfaatkan sebagian besar bahan ini. Sebagian kecil dari bahan organik yang dihilangkan akan digunakan untuk sintesis biomassa baru. Bahan yang tersisa akan disalurkan ke metabolisme energi dan dioksidasi menjadi karbon dioksida, air dan bahan lembam yang dapat larut untuk menyediakan ALYA KARMILIA 21080117120036 II-10 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM energi untuk fungsi sintesis dan pemeliharaan (pendukung kehidupan). Namun, setelah sumber eksternal bahan organik habis, mikroorganisme masuk ke dalam respirasi endogen, di mana bahan seluler dioksidasi untuk memenuhi energi pemeliharaan (yaitu, energi untuk persyaratan pendukung kehidupan). Jika kondisi ini berlanjut selama periode waktu yang panjang, jumlah total biomassa akan sangat berkurang. Selain itu, bagian yang tersisa akan ada pada kondisi energi rendah sehingga dapat dianggap stabil secara biologis dan cocok untuk dibuang di lingkungan. Ini membentuk prinsip dasar pemutusan ikatan aerobik. Tiga proses stabilisasi aerobik umum digunakan: pemutusan ikatan aerob konvensional, pemutusan ikatan aerob oksigen kemurnian tinggi dan pemutusan ikatan aerob autotermal (ATAD) (Mackenzie, 2010). 2.4.3.2. Anaerobic digestion Perlakuan anaerobik lumpur biologis melibatkan tiga tahap yang berbeda. Pada tahap pertama, komponen limbah kompleks, termasuk lemak, protein dan polisakarida, dihidrolisis menjadi subunit komponennya. Ini dilakukan oleh kelompok heterogen bakteri fakultatif dan anaerob. Bakteri ini kemudian menyebabkan produk hidrolisis (trigliserida, asam lemak, asam amino dan gula) menjadi fermentasi dan proses metabolisme lainnya yang mengarah pada pembentukan senyawa organik dan hidrogen sederhana dalam proses yang disebut asidogenesis atau asetogenesis (Mackenzie, 2010). 2.4.4. Pemilihan proses pengolahan air 2.4.4.1. Beban Parameter Pengolahan Air Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor : 01/birhukmas/I/1975 tentang Syarat-Syarat dan Pengawasan Kualitas Air Minum. Standar baku air minum tersebut disesuaikan dengan standar internasional yang ditetapkan WHO. Standarisasi kualitas air tersebut bertujuan untuk memelihara, melindungi dan meningkatkan derajat kesehatan masyarakat, terutama dalam pengolahan air atau kegiatan usaha mengolah dan mendistribusikan air minum untuk masyarakat umum. ALYA KARMILIA 21080117120036 II-11 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Dengan adanya standarisasi tersebut dapat dinilai kelayakan pendistribusian sumber air untuk keperluan rumah tangga. Kualitas air yang digunakan sebagai air minum sebaiknya memenuhi persyaratan secara fisik, kimia, dan mikrobiologis. a. Persyaratan Fisik Air yang berkualitas baik harus memenuhi persyaratan berikut : 1. Jernih atau tidak keruh. 2. Tidak berwarna. 3. Rasanya tawar. 4. Tidak berbau. 5. Temperaturnya normal. 6. Tidak mengandung zat padatan. b. Persyaratan Kimia Kualitas air tergolong baik bila memenuhi persyaratan kimia sebagai berikut : 1. pH normal. 2. Tidak mengandung bahan kimia beracun. 3. Tidak mengandung garam atau ion-ion logam. 4. Kesadahan rendah. 5. Tidak mengandung bahan organik. c. Persyaratan Mikrobiologis Persyaratan mikrobiologis yang harus dipenuhi oleh air adalah sebagai berikut : 1. Tidak mengandung bakteri patogen, misalnya bakteri golongan coli, salmonellatyphi, vibrio cholera dan lain-lain. Kuman-kuman ini mudah tersebar melalui air (transmitted by water). 2. Tidak mengandung bakteri nonpatogen, seperti actinomycetes, phytoplankton coliform, cladocera, dan lain-lain. ALYA KARMILIA 21080117120036 II-12 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Tabel 2.3 Daftar Persyaratan Kualitas Air Minum No. 1 A. 1. 2. 3. PARAMETER 2 FISIKA Bau Jumlah zat padat terlarut (TDS) Kekeruhan 4. 5. 6. Rasa Suhu B. a. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. KIMIA Kimia Anorganik Air raksa Alumunium Arsen Barium Besi Fluorida Kadnium Kesadahan (CaCO3) Klorida Kromium, Valensi 6 Mangan Natrium Nitrat, sebagai N Nitrit, sebagai N Perak pH 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. b. 1. 2. 3. 4. Selenium Seng Sianida Sulfat Sulfida (sebagai H2S) Tembaga Timbal Kimia Organik Aldrin dan Dieldrin Benzena Benzo (a) pyrene klordane (total isomer) Warna ALYA KARMILIA 21080117120036 3 Kadar Maksimum yang diperbolehkan 4 - - Tidak berbau mg/L Skala NTU oC Skala TCU 1.000 5 - Suhu udara ± 3oC 15 Tidak berasa - Satuan mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L - 0,001 0,2 0,05 1,0 0,3 1,5 0,005 500 250 0,05 0,1 200 10 1,0 0,05 6,5 – 8,5 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 0,01 5,0 0,1 400 0,05 1,0 0,05 mg/L mg/L mg/L 0,0007 0,01 0,00001 mg/L 0,0003 Keterangan 5 Merupakan batas minimum dan maksimum II-13 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 0,03 0,10 0,03 0,05 0,01 0,0003 mg/L mg/L mg/L 0,003 0,00001 0,004 14. 15. Coloroform 2,4 D DDT Detergen 1,2 Discloroethane 1,1 Discloroethene Heptaclor dan heptaclor epoxide Hexaklorobenzene Gamma-HCH (Lindane) Methoxyklor Pentaklorophanol mg/L mg/L 0,03 0,01 No. PARAMETER Satuan 1 16. 17. 18. C. 1. 2 Pestisida Total 2,4,6 uriklorophenol Zat organik (KMnO4) Mikro biologik Koliform Tinja 3 mg/L mg/L mg/L 2. Total koliform 12. 13. D. Radio Aktivitas 1. Aktivitas Alpha (Gross Alpha Activity) 2. Aktivitas Beta (Gross Beta Activity) Kadar Maksimum yang diperbolehkan 4 0,10 0,01 10 Jumlah pe r 10 0 ml Jumlah pe r 10 0 ml 0 Bq/L 0,1 Bq/L 1,0 0 Keterangan 5 95% dari sampel yang diperiksa selama setahun. Kadang-kadang boleh ada 3 per 100 ml sampel air, tetapi tidak berturut-turut Sumber: Permenkes Republik Indonesia Nomor 416/MENKES/PER/IX/1990 Keterangan : mg = miligram ml = mililiter L = liter Bq = Bequerel NTU = Nephelometrik Turbidity Units TCU = True Colour Units Logam berat merupakan logam terlarut ALYA KARMILIA 21080117120036 II-14 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 2.4.4.2. Alternatif Pengolahan Air Beberapa Parameter Berikut ini adalah alternatif pengolahan air dari beberapa parameter kualitas air yang dipertimbangkan dalam pengolahan air: Gambar 2.2 Tabel Alternatif Pengolahan Air Beberapa Parameter Sumber : Montgomery, 1985 ALYA KARMILIA 21080117120036 II-15 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 2.4.4.3. Kriteria Pemilihan Pengolahan Air Pemilihan unit-unit pengolahan yang akan digunakan dalam instalasi pengolahan air minum tergantung kepada kualitas air baku yang akan diolah dengan mempertimbangkan segi teknis dan segi ekonomis. 1. Kualitas Air Unit-unit pengolahan dipilih berdasarkan parameter - parameter kualitas air yang tidak memenuhi baku mutu dan harus diturunkan. Pemilihan ini didasarkan pada model - model prediksi pemilihan unit pengolahan air. 2. Segi Teknis Beberapa pertimbangan dari segi teknis adalah : Efisiensi unit - unit pengolahan terhadap parameter yang akan diturunkan Fleksibilitas sistem pengolahan terhadap kualitas air yang berfluktuasi Kemudahan operasional dan pemeliharaan dalam jangka waktu yang panjang Kemudahan konstruksi. Segi Ekonomis Biaya investasi awal, operasional dan pemeliharaan Luas lahan yang dibutuhkan Optimalisasi jumlah unit pengolahan untuk menurunkan parameter kualitas air yang hendak diturunkan. 3. Beberapa pertimbangan dari segi ekonomis adalah : Unit-unit pengolahan air minum untuk negara-negara berkembang dapat ditentukan berdasarkan model prediksi seperti yang ditunjukkan pada Tabel dibawah ini. Tabel 2.4 Model Prediksi Pemilihan Unit-unit Pengolahan Air Minum Parameter Parameter Konse ntrasi ALYA KARMILIA 21080117120036 Pra Pengolahan S P C P S Pengolahan A L S C S RS F SS F Pengolahan Khusus P S C A C SC T S W T II-16 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Coliform, MPN Per 100 ml Rata-rata bulanan Turbidity, NTU Warna, mg/l Pt-Co 0-20 E 20-1 00 O 1005000 E > 5000 E 0-10 O 10-2 00 O > 200 O O O E E E O E E E E O E O E E O O > 70 O E O Tera sa CaCO3, mg/l > 200 Fe & Mn,mg/l < 0,3 O O O E O 0,3-1 ,0 Senyawa Phenol, mg/l O 20-7 0 Rasa & Bau kloride, mg/l O E O O E E E E O E E O > 1,0 E E E E O O 0-25 0 E E E E O O 200500 O >500 E 0-0,0 05 O O O O > 0,00 E E O E ALYA KARMILIA 21080117120036 O II-17 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 5 Bahan Kimia Lain E E E O O O O O Sumber : Babbit, 1976 Keterangan: S = Screening PC = Prechlorination PS = Plain Settling A = Aeration LS = Lime Softening SC = Special Chlorination CS = Coagulation & Sedimentation O = Optional, E = Essential RSF = Rapid Sand Filter SSF = Slow Sand Filter SCT =Special Chemical Treatment AC = Activated Carbon P = Post chlorination SWT = Salt Water Treatment 2.5. Bangunan Pengolahan Air Minum 2.5.1. Bangunan Intake Berdasarkan Permen PU N0 18/PRT/M/2007 tentang Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum, Intake adalah bangunan penangkap air atau tempat air masuk sungai, danau, situ, atau sumber air lainnya. 2.5.2. Bangunan Prasedimentasi Bak prasedimentasi merupakan bak pengendap awal biasanya berupa bak yang cukup besar dengan waktu detensi yang cukup lama. Kegunaan bak pasedimentasi tidak hanya untuk mengurangi beban pada proses pengendapan dan pada bak filter, akan tetapi partikel - partikel berat juga berkurang dan bisa menurunkan kekeruhan hingga 1 mg/liter (Al Layla dalam Ermawati dan Awaluddin, 2018). 2.5.3. Bangunan Koagulasi Tipe – tipe bak koagulasi adalah: a. Pengaduk mekanis, dalam mencampurkan koagulan dengan air, alat ini menggunakan paddle yang digerakkan oleh motor pengerak. b. Deflektor Plate Mixr, alat ini bekerja dengan menggunakan pancaran air yang keluar dari deflector. Air masuk melalui inlet, kemudian ALYA KARMILIA 21080117120036 II-18 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM dipancarkan oleh deflector dimana di dekat deflector dibubuhkan koagulan. c. Penggerak pneumatic dan Baffle basins Kecepatan benturan partikel harus sebanding dengan percepatan, karena itu gradien kecepatan harus cukup memberikan kecepatan untuk benturan antar partikel, percepatan juga berhubungan dengan gaya geser dalam air. Percepatan besar akan menghasilkan gaya geser yang besar dan mencegah susunan flok yang diinginkan. Jumlah total partikel yang berbenturan sama dengan perkalian gradien kecepatan (G) dan waktu detensi (T). 2.5.4. Bangunan Flokulasi Flokulasi dilakukan setelah proses koagulasi. Tipe flokulasi antara lain: a. Pengaduk mekanis b. Bak tersekat (Baffle Type Basins) Pemisahan flok-flok yang telah terbentuk diendapkan pada operasi berikutnya. Pada saat ini umumnya unit koagulator, flokulator, dan sedimentasi dikombinasikan dalam satu unit yang disebut accesalator. Flokulasi bertujuan untuk mendukung proses tumbukan partikel- partikel kecil sehingga akan diperoleh partikel yang lebih besar yang memiliki kemampuan untuk mengendap. Flokulasi dapat dilakukan dengan berbagai cara, termasuk pemutaran gayung-gayung dengan lambat atau pengaliran melalui kolam-kolam pengaduk. 2.5.5. Bangunan Sedimentasi Bak sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan partikel flokulen yang terbentuk dari proses pengadukan cepat dan lambat. (Ermawati dan Awaluddin, 2018). Bangunan pengendap ini digunakan untuk mengendapkan partikel dengan gaya gravitasi. Tujuan dari pengendap ini adalah untuk terbentuknya lumpur endapan pada dasar bak sedimentasi. Untuk menjaga efektivitas pengendapan maka secara periodik lumpur harus dikeluarkan (Totok dan Suciastuti, 2002). ALYA KARMILIA 21080117120036 II-19 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Dalam desain tangki sedimentasi yang ideal, salah satu parameter pengendali adalah kecepatan pengendapan partikel yang akan dihilangkan. Untuk tujuan diskusi dan ilustrasi, sifat-sifat pengendapan partikel dikategorikan ke dalam empat kelas: (1) pengendapan partikel diskrit, (2) pengendapan flokulan, (3) pengendapan terhambat, dan (4) pengendapan kompresi. Dengan konvensi, kategori-kategori ini masing-masing diberi label Tipe I, Tipe II, Tipe III, dan Tipe IV (Mackenzie, 2010) Tabel 2.5 Alternatif Konfigurasi Bak Pengendapan Istilah Horizontal flow Center feed Peripheral feed Upflow clarifiers Upflow, solids contact High-rate settler modules Ballasted sand Konfigurasi Long rectangular tanks Circular, horizontal flow Circular, horizontal flow Proprietary Re circulation of sludge with sludge blanket, proprietary Rectangular tank, parallel plates or tubes, proprietary Addition of microsand, proprietary Sumber : Kawamura, 2000 2.5.6. Bangunan Filtrasi Terdapat tiga macam tipe media filter (saringan), yaitu : a. Single Media Filter Saringan yang menggunakan satu media filter saja, biasanya pasir atau antrasit. b. Dual Media Filter Saringan yang menggunakan dua media biasanya pasir dan antrasit. c. Multi Media Filter Saringan yang menggunakan tiga media filter, biasanya pasir, antrasit dan garnet (Mochtar dalam Ermawati dan Awaluddin, 2018). Dalam penjernihan air bersih dikenal dua macam saringan : 1. Slow Sand Filter Saringan ini dibuat dengan pasir halus dengan ukuran efektif sekitar 0,2 mm. Ukuran efektif ayakan dapat meloloskan 10% dari total butir yang ada atau P10. Saringan pasir lambat membutuhkan ruang yang ALYA KARMILIA 21080117120036 II-20 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM luas dan tidak berfungsi dengan baik dalam air dengan kekeruhan tinggi. 2. Rapid Sand Filter Filter ini menggunakan dasar pasir silika dengan kedalaman 0,6 0,75 m. Ukuran pasirnya 0,35 - 1,00 mm dengan koefisien keseragaman umumnya 1,65 (Peavy dalam Ermawati dan Awaluddin, 2018). 2.5.7. Bangunan Desinfeksi Air yang telah disaring di unit filtrasi pada prinsipnya sudah memenuhi standar kontaminasi air kualitas oleh tetapi untuk mikroorganisme keperluan saat menghindari penyimpanan dan pendistribusian perlu dilakukan desinfeksi. Desinfeksi yang umum digunakan adalah dengan cara klorinasi, walaupun ada beberapa cara lain seperti dengan ozon dan ultra violet (UV) yang jarang digunakan. Sebagai desinfektan, pembubuhan klorin dilakukan di lokasi reservoir disebut sebagai postklorinasi (Darmasetiawan, 2001) Senyawa klor dapat mematikan mikroorganisme dalam air karena oksigen yang terbebaskan dari senyawa asam hypoklorous mengoksidasi beberapa bagian yang penting dari sel-sel bakteri sehingga rusak. Teori lain menyatakan bahwa proses pembunuhan bakteri oleh senyawa klor, selain oleh oksigen bebas juga disebabkan oleh pengaruh langsung senyawa klor yang bereaksi dengan protoplasma. Beberapa percobaan menyebutkan bahwa kematian mikroorganisme disebabkan reaksi kimia antara asam hipoklorus dengan enzim pada sel bakteri sehingga metabolismenya terganggu (Darmasetiawan, 2001). Sedangkan menurut Al-layla (1980), desinfektan yang digunakan dalam desinfeksi haruslah: 1. Dapat mematikan semua jenis organisme patogen 2. Ekonomis dan dapat dilaksanakan dengan mudah 3. Tidak menyebabkan air menjadi toksik dan berasa 4. Dosis diperhitungkan agar terdapat residu untuk mengatasi adanya ALYA KARMILIA 21080117120036 II-21 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM kontaminan dalam bakteri Senyawa klor dapat mematikan mikroorganisme dalam air karena oksigen yang terbebaskan dari senyawa asam hypoklorous mengoksidasi beberapa bagian yang penting dari sel-sel bakteri sehingga rusak. Senyawa klor dalam air akan bereaksi dengan senyawa organik maupun anorganik tertentu membentuk senyawa baru. Beberapa bagian klor akan tersisa yang disebut sisa klor. 2.5.8. Bangunan Clear Well Clearwell biasanya terletak di ujung proses pengolahana atau di akhir sistem sumur. Konfigurasi ini digunakan untuk waktu kontak ketika bahan aditif kimia digunakan. Struktur penyimpanan ini memiliki penggunaan terbatas sebagai reservoir penyimpanan karena lokasinya. Biasanya terletak di ujung sistem sumur atau dari proses perawatan, mereka memiliki persediaan terbatas untuk pasokan sistem distribusi yang dapat diandalkan jika terjadi keadaan darurat. Penyimpanan Clearwell biasanya harus dipompa dan akan membutuhkan daya siaga untuk menjadi sumber yang andal dalam keadaan darurat. 2.5.9. Bangunan Pengolahan Lumpur Bangunan Pengolahan Lumpur merupakan bangunan untuk melakukan rangkaian kegiatan mengolah lumpur buangan melalui proses pengolahan lumpur. Meliputi thickening, dewatering dan handling lumpur. Thickening (penebalan) bagian dari proses dalam pengolahan lumpur dengan cara memekatkan lumpur dan mengurangi volume lumpur. Dewatering lumpur bagian dari proses pengolahan air dengan cara penyisihan air dari sejumlah lumpur dengan tujuan untuk mengurangi volume air untuk mempercepat proses pengeringan lumpur. Penanganan/handling lumpur proses pemanfaatan dari hasil olahan pada proses pengolahan lumpur, sehingga dapat berguna bahan baku alernatif lainnya. ALYA KARMILIA 21080117120036 II-22 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 2.6. Pedoman Operasi BPAM 2.6.1. Pedoman Operasi Bangunan Intake Pedoman operasi bangunan intake diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Tahap pengoperasian meliputi: a. mengambil sampel air baku untuk diperiksa di laboratorium; b. menghentikan aliran apabila kualitas air tidak bisa diolah di unit produksi; c. mengatur debit pengambilan air baku sesuai kebutuhan; d. mengalirkan air baku ke unit produksi; e. apabila menggunakan sistem perpompaan, maka mengoperasikan pompa sesuai jumlah dan kapasitasnya, sistem kontrol panel pompa dan kelistrikan atau genset sebagaimana POS Pengoperasian Mekanikal dan Elektrikal. 2.6.2. Pedoman Operasi Bangunan Prasedimentasi Pedoman operasi bangunan prasedimentasi diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Tahap pengoperasian meliputi: a. membuang lumpur dari bak pra sedimentasi sesuai dengan periode waktu yang telah ditentukan dalam perencanaan atau tergantung pada kondisi air baku; b. mengalirkan air setelah proses prasedimentasi ke instalasi pengolahan air selanjutnya. 2.6.3. Pedoman Operasi Bangunan Koagulasi Pedoman operasi bangunan koagulasi diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Pengoperasian pengaduk cepat (proses koagulasi) meliputi membubuhkan koagulan sesuai dengan dosis yang dibutuhkan pada pengaduk cepat (berdasarkan hasil jar test di laboratorium). ALYA KARMILIA 21080117120036 II-23 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 2.6.4. Pedoman Operasi Bangunan Flokulasi Pedoman operasi bangunan flokulasi diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Meliputi : a. melakukan pengamatan terhadap pembentukan dan gangguan pembentukan flok; b. melakukan perbaikan pengolahan air pada pengaduk lambat apabila terjadi gangguan pembentukan flok (flok-flok terapung, flok halus), sesuai IK troubleshooting. 2.6.5. Pedoman Operasi Bangunan Sedimentasi Pedoman operasi bangunan sedimentasi diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Pengoperasian bak sedimentasi meliputi : a. mengatur pembuangan lumpur; b. melakukan pengamatan terhadap kekeruhan air hasil sedimentasi; c. melakukan perbaikan pengolahan air pada bak sedimentasi apabila terjadi gangguan kekeruhan air hasil sedimentasi (sesuai dengan IK troubleshooting); d. mengalirkan air olahan ke filter 2.6.6. Pedoman Operasi Bangunan Filtrasi Pedoman operasi bangunan filtrasi diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Tahap pengoperasian meliputi : a. mengatur ketinggian air b. mengamati ketinggian kehilangan tekanan maksimum c. melakukan backwash sesuai ketentuan d. melakukan perbaikan pengolahan air pada filter apabila terjadi gangguan proses filtrasi (sesuai dengan IK troubleshooting), seperti: • tekanan negatif; • debit yang masuk tidak sesuai dengan desain; • timbulnya bola lumpur; ALYA KARMILIA 21080117120036 II-24 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM • terjadinya pengerasan dan perlengketan media filter; • terjadi penyumbatan pada under drain; • proses back wash yang kurang tekanan dan tidak merata; dan • adanya kehilangan media filter terangkat sewaktu backwash. 2.6.7. Pedoman Operasi Bangunan Desinfeksi Operasional dan proses desinfeksi tergantung pada tipe desinfektan yang digunakan, ukuran IPA dan karakteristik air baku. Sisa klorin bebas yang terdapat dalam reservoir air bersih harus kurang dari 0,5 mg/l oleh karena itu sisa klorin pada akhir sistem distribusi harus berkisar antara 0,2 - 0,3 mg/l setiap saat (Ermawati dan Awaluddin, 2018). 2.6.8. Pedoman Operasi Bangunan Clear Well Pedoman operasi bangunan clear well diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Tahap pengoperasian meliputi : a. membubuhkan bahan untuk menetralkan pH pada proses stabilisasi; b. membubuhkan desinfektan. 2.7. Pedoman Pemeliharaan BPAM 2.7.1. Pedoman Pemeliharaan Bangunan Intake Pedoman pemeliharaan bangunan intake diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Tahap pemeliharaan rutin meliputi: a. membersihkan sampah di sekitar bar screen; b. mengontrol sistem perpipaan diseluruh bagian intake dan aksessorisnya dari kebocoran; c. mengecek alat ukur aliran; d. mengecek bangunan sipil umum, papan duga, bar screen dari kerusakan struktur bangunan; e. melakukan pengerukan lumpur di sekitar sungai dekat intake; ALYA KARMILIA 21080117120036 II-25 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM f. melakukan pengurasan lumpur di saluran masuk ke intake dan bak penampungnya; g. menjaga kebersihan papan duga; h. mengecek kondisi pompa, genset dan kontrol panel, jika pengaliran dilakukan menggunakan pompa. Pemeliharaan berkala meliputi: a. mengecek bangunan sipil umum, bangunan papan duga, bangunan bar screen dari kerusakan struktur bangunan; b. mengecat bangunan sipil umum, bangunan papan duga, bangunan bar screen dan peralatan dan perlengkapan lain yang terbuat dari logam agar tidak berkarat; c. memelihara pompa, genset, dan kontrol panel secara berkala, jika pengaliran dilakukan dengan menggunakan pompa sesuai dengan POS Pemeliharaan Mekanikal dan Elektrikal. Identifikasi kerusakan sarana dan prasarana intake bebas meliputi: a. mengidentifikasi kerusakan fisik bangunan utama dan penunjang (bangunan sipil); b. mengidentifikasi kerusakan/kebocoran pipa; c. mengidentifikasi kerusakan pompa; d. mengidentifikasi kerusakan genset; dan e. mengidentifikasi kerusakan motor pompa. Perbaikan kerusakan sarana dan prasarana intake bebas meliputi: a. memperbaiki kerusakan tanpa penggantian peralatan atau suku cadang; b. memperbaiki kerusakan dengan penggantian peralatan atau suku cadang. Pelaporan meliputi: a. menyusun laporan hasil pemeliharaan sarana dan prasarana; b. menyusun laporan perbaikan kerusakan. ALYA KARMILIA 21080117120036 II-26 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 2.7.2. Pedoman Pemeliharaan Bangunan Prasedimentasi Pedoman pemeliharaan bangunan prasedimentasi diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Tahap pemeliharaan rutin meliputi: a. membersihkan rumput dan kotoran lainnya di lingkungan sekitar area bak pra sedimentasi; b. membersihkan bak penampung dan pengendapan dari benda-benda yang terapung; c. memeriksa kondisi perpipaan, katup dan aksesorisnya dari kebocoran dan karat; d. memeriksa unit prasedimentasi dan perlengkapannya dari kerusakan. Pemeliharaan berkala meliputi: a. membuang lumpur pada bagian dasar prasedimentasi secara teratur; b. melakukan pengecatan bangunan prasedimentasi serta bahan yang terbuat dari logam agar tidak berkarat; c. memeriksa konstruksi instalasi bak penampungan dan bak pengendapan prasedimentasi dari kebocoran akibat retak-retak. Identifikasi kerusakan meliputi: a. mengidentifikasi kerusakan pada bangunan prasedimentasi; b. mengidentifikasi kerusakan pada perpipaan, katup dan aksesoris lainnya. Rencana Tindak Perbaikan kerusakan meliputi: a. memperbaiki kerusakan tanpa penggantian peralatan atau suku cadang; b. memperbaiki kerusakan dengan penggantian peralatan atau suku cadang. Pelaporan meliputi: a. membuat laporan pemeliharaan sarana dan prasarana; b. membuat laporan kerusakan untuk ditindaklanjuti perbaikannya. ALYA KARMILIA 21080117120036 II-27 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 2.7.3. Pedoman Pemeliharaan Bangunan Koagulasi Pedoman pemeliharaan bangunan koagulasi diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Tahap pemeliharaan rutin dan berkala meliputi:memeriksa pipa penyalur dan kondisi kerja katup. 2.7.4. Pedoman Pemeliharaan Bangunan Flokulasi Pedoman pemeliharaan bangunan flokulasi diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum.Tahap pemeliharaan rutin meliputi: a. memelihara dan membersihkan bangunan bak flokulasi; b. membersihkan busa dan kotoran yang mengapung c. memelihara katup-katup pembuang lumpur; d. membersihkan lumut dan lingkungan sekitarnya. Tahap pemeliharaan berkala meliputi : a. memberi pelumas pada katup-katup pembuangan lumpur dan melakukan perbaikan apabila diperlukan; b. memperbaiki/mengganti peralatan sesuai keperluan; c. memperbaiki kerusakan pintu dan melakukan pengecatan; d. 2.7.5. memperbaiki/mengganti peralatan sesuai keperluan. Pedoman Pemeliharaan Bangunan Sedimentasi Pedoman pemeliharaan bangunan sedimentasi diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Tahap pemeliharaan rutin meliputi: a. membersihkan bak pengendap; b. memeriksa dan memastikan kedudukan gutter sesuai dengan ketentuan. Tahap pemeliharaan berkala meliputi: a. memberi pelumas pada katup; b. membersihkan plat settler; c. menata kembali peletakan plat settler; ALYA KARMILIA 21080117120036 II-28 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM d. mengecat bak pengendap; e. membersihkan ruang lumpur 2.7.6. Pedoman Pemeliharaan Bangunan Filtrasi Pedoman pemeliharaan bangunan sedimentasi diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Tahap pemeliharaan rutin meliputi: a. membersihkan bak filter; b. membersihkan busa, lumut dan kotoran yang mengapung pada filter. Tahap pemeliharaan berkala meliputi: a. memberikan pelumas pada katup; b. memelihara komisi dan kondisi media filter sesuai ketentuan; c. memeriksa dan memperbaiki kinerja under drain melalui pengamatan aliran; d. melakukan pengecatan bak dan peralatan filtrasi. 2.7.7. Pedoman Pemeliharaan Bangunan Pengolahan Lumpur Pedoman pemeliharaan bangunan pengolahan lumpur diatur dalam Peraturan Menteri PUPR 26/PRT/2014 tentang Prosedur Operasional Standar Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Minum. Tahap pemeliharaan rutin meliputi: a. membersihkan pompa dari pengendapan lumpur b. membersihkan pipa dan peralatannya dari pengendapan lumpur. Tahap pemeliharaan berkala meliputi: a. memeriksa dan memperbaiki kerusakan peralatan mekanikal dan elektrikal serta pompa; b. memberi pelumas pada sistem mekanikal pompa. Identifikasi kerusakan sarana dan prasarana unit pengolahan lumpur, meliputi: a. terjadinya penyumbatan lumpur yang mengakibatkan berkurangnya debit pompa; b. lumpur yang terbawa pada saat pemompaan; ALYA KARMILIA 21080117120036 II-29 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM c. POS Pemeliharaan Mekanikal dan Elektrikal. Pelaporan meliputi: a. membuat laporan pemeliharaan sarana dan prasarana bangunan pengolahan lumpur; b. membuat laporan kerusakan sarana dan prasarana bangunan pengolahan lumpur untuk ditindaklanjuti perbaikannya. ALYA KARMILIA 21080117120036 II-30 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM BAB III METODOLOGI PERENCANAAN 3.1. Tujuan Perencanaan Operasional Dalam perencanaan IPA ini diperlukan susunan metode perencanaan yang sistematis mulai dari awal sampai selesai. Berikut tujuan operasonal perencanaan : Tabel 3.1 Tujuan Perencanaan Tujuan Umum Merencanakan desain teknik Intake dan Instalasi Pengolahan Air (IPA) Menentukan standar operasional dan pemeliharaan intake dan IPA Menghitung Rencana Anggaran Biaya (RAB) pelaksanaan pekerjaan intake dan Instalasi Pengolahan Air (IPA) beserta unit pengolahan lumpur Tujuan Operasional Penentuan alternatif sistem pengolahan air minum dan lumpur Perhitungan desain Pembuatan gambar teknis Penyusunan standar operasional Penyusunan standar pemeliharaan Data yang Dibutuhkan Data kondisi air baku Data kebutuhan air minum Kriteria desain Hasil perencanaan Daftar harga satuan bangunan dan upah Pemilihan spesifikasi yang sesuai Perhitungan volume pekerjaan Perhitungan analisa harga satuan Perhitungan rencana anggaran biaya Diagram alir pengolahan Referensi dan data operasional dan pemeliharaan Sumber : Analisi Penulis, 2019. Untuk memenuhi tujuan tersebut dilakukan perencanaan bertahap. Tahap perencanaan IPA meliputi : 1. Tahap Persiapan Dalam tahap ini dilakukan proses administrasi hingga diperoleh persetujuan pelaksanaan tugas akhir yang dipilih, berikut merupakan objek dari tugas akhir peneliti yaitu perencanaan IPA. Pada tahap ini juga sudah dimulai melakukan studi literatur yang relevan. ALYA KARMILIA 21080117120036 III-1 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 2. Pengumpulan Data Pengumpulan data yang dilakukan meliputi pencarian data - data sekunder guna menunjang perencanaan yang akan dilakukan. 3. Tahap Perencanaan Tahap ini memaparkan tentang perencanaan desain IPA berdasarkan data eksisting dan literatur (pustaka) yang ada. Sesuai dengan tujuan perencanaan, tahap ini akan menghasilkan desain teknis, standar operasional pemeliharaan dan RAB. 3.2. Waktu dan Lokasi Perencanaan Perencanaan Instalasi Pengolahan Air dengan estimasi pelaksanaan selama enam bulan. 3.3. Teknik Pengumpulan Data Untuk membuat rencana umum dan desain IPA, diperlukan data - data pendukung untuk menunjang pembuatann rencana umum IPA. Data yang diperlukan di antaranya kondisi lapangan, kualitas air baku dan kuantitas air baku. Selain itu, juga diperlukan data - data berupa data administratif wilayah studi, peta wilayah studi, jumlah penduduk wilayah studi minimal data lima tahun terakhir, data sarana dan prasarana, data kependudukan, data pelayanan eksisting. 3.3.1. Data Sekunder Data sekunder yaitu pengumpulan data - data yang digunakan untuk identifikasi kondisi fisik wilayah perencanaan meliputi : 1. Data kebutuhan air minum 2. Kuantitas dan kualitas air baku 3.3.2. Metode Pengumpulan Data Dalam perencanaan sistem intake dan IPA diperlukan data - data yang mendukung sebagai berikut : Tabel 3.2 ALYA KARMILIA 21080117120036 III-2 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Metode Pengumpulan Data Data Kebutuhan air minum Sumber Perhitungan proyeksi air minum Kualitas air baku Standar Operasional Tugas Besar PBPAM BAPPEDA Kabupaten Banyumas Daftar harga satuan bangunan dan upah Metode Pengambilan data sekunder berupa proyeksi kebutuhan air daerah pelayanan Pengambilan data berupa kualitas air baku Pengambilan data berupa daftar harga satuan bangunan dan upah Alat Dokumentasi hasil perhitungan proyeksi air minum Dokumentasi tertulis Dokumen tertulis Sumber :Analisis Penulis,2019. 3.4. Pengolahan dan Analisis Data Setelah kondisi eksisting diketahui melalui data - data yang dikumpulkan, data - data tersebut diolah sedemikian rupa sehingga mudah untuk dilakukan analisis data. Analisis data yang dilakukan meliputi analisis daerah perencanaan, analisis kebutuhan air minum, analisis kuantitas air baku dan analisis lokasi yang direncanakan untuk instansi pengolahan air minum. 3.4.1. Analisis Kualitas Air Baku Data kualitas air baku digunakan untuk mengetahui kelas air baku yang akan digunakan. Baku mutu yang digunakan adalah Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. Data kualitas air baku kemudian dibandingkan dengan standar baku mutu air baku kelas I, II, III dan IV. Data kualitas air digunakan untuk mngetahui parameter - parameter yang melebihi baku mutu air minum. Kualitas air baku dianalisis bagaimana alternatif pengolahn yang tepat untuk meningkatkan kualitas air baku sesuai dengan baku mutu air minum. Baku mutu yang digunakan adalah Peraturan Menteri Kesehatan No 492/Menkes/PER/IV/2010 tentang Syarat - syarat dan Pengawas Kualitas Air Minum. Parameter - parameter yang konsentrasinya tidak sesuai dengan standar yang ada berarti memerlukan penyesuaian konsentrasi. Penyesuaian konsentrasi ini dilakukan dengan pengolahan air ALYA KARMILIA 21080117120036 III-3 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM baku. Dalam menentukan unit proses dan operasi pengolahan yang akan digunakan didasarkan pada studi literatur dari berbagai sumber. 3.5. Tahapan Perencanaan 3.5.1. Pemilihan Alternatif Unit Pengolahan Dalam menentukan unit pengolahan air, maka harus dilakukan pertimbangan - pertimbangan terlebih dahulu agar mempermudah dalam pengambilan keputusan. Pemilihan alternatif menggunakan metode skoring yang mana menurut Soegiono (2012) dapat menggunakan skala Likert. Adapun acuan sebagai bahan pertimbangan menurut AWWA (2005) dan Davis (2010) adalah sebagia berikut : 1. Efisiensi 2. Kebutuhan lahan 3. Biaya investasi 4. Operation & Maintenance 5. Biaya operasional dan pemeliharaan 3.5.2. Merencanakan Bangunan Instalasi Pengolahan Air Dalam merencanakan bangunan intake dan instalasi pengolahan air didasarkan kepada kebutuhan air minum yang akan didistribusikan, berdasarkan analisa JICA (2008), beberapa hal yang akan dilakukan adalah : 1. Perhitungan dimensi unit pengolahan terpilih Menghitung besarnya dimensi bangunan instalasi pengolahan air yang akan direncanakan, meliputi perhitungan : a. Panjang, lebar dan tinggi bangunan intake, IPA dan unit pengolahan lumpur b. Kedalaman penggalian dan volume bangunan intake dan IPA. c. Dimensi bangunan pendukung lainnya 2. Profil hidrolis dan neraca air sistem 3. Layout (tata letak) dan gambar teknik intake dan IPA 3.5.3. Menyusun Prosedur Operasi dan Pemeliharaan Penentuan standar Operational and Procedure untuk memudahkan dalam Pengoperasian dan pemeliharaan bangunan intake dan IPA ALYA KARMILIA 21080117120036 yang III-4 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM direncanakan. standar Operational and Procedure dibuat berdasarkan hasil perencanaan meliputi aspek teknis dari intake, setiap unit pengolahan dan bangunan penunjang lainnya. 3.5.4. Perhitungan Rancangan Anggaran Biaya Berdasarkan harga satuan pekerjaan untuk membangun instalasi pengolahan air akan diketahui berapa anggaran biaya yang harus dikeluarkan oleh pelaksana dalam pembangunan unit pengolahan air. Perhtiungan RAB didasarkan pada volume bangunan dan harga satuan barang dan jasa yang berlaku. 3.5.5. Penyusunan Laporan Detail perencanaan sistem instalasi air minum yang telah selesai kemudian disusun dalam bentuk laporan tugas besar. ALYA KARMILIA 21080117120036 III-5 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 3.5.6. Diagram Alir Perencanaan Gambar 3.3 Diagram Alir Perencanaan Sumber : Analisis Penulis, 2019 ALYA KARMILIA 21080117120036 III-6 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM BAB IV ANALISIS AIR BAKU 4.1. Kajian Kualitas Air Baku Terhadap Standar Kualitas Air Minum Dalam merencanakan suatu instalasi bangunan pengolahan air minum dibutuhkan data karateristik air baku yang diolah menjadi air produksi, sehingga dapat menentukan parameter - parameter yang harus direduksi agar memenuhi baku mutu air minum dan aman untuk di konsumsi masyarakat. Oleh karena itu, setiap penyelenggara air minum wajib menjamin air minum yang diproduksinya aman bagi kesehatan. Dalam Peraturan Daerah perlu ditetapkan sebagai berikut : a. Kualitas air yang dimaksud sesuai dengan ketentuan peraturan Menteri Kesehatan b. Jumlah parameter yang perlu diperiksa di laboratorium daerah sesuai dengan kemampuan dan fasilitas yang tersedia c. Pemeriksaan kualitas air dilakukan secara bertahap dan terus ditingkatkan sehingga tercapai pelaksanaan pemeriksaan sesuai ketentuan dimaksud d. Parameter yang tidak dapat diperiksa, dirujuk ke laboratorium yang lebih tinggi kemampuannya sesuai dengan kebutuhan. Kualitas air yang didistribusikan untuk dikonsumsi oleh masyarakat harus memenuhi standar baku mutu kualitas air sesuai dengan peraturan yang berlaku. Peraturan tentang kualitas air minum yang digunakan untuk menganalisis air baku pada sungai dengan parameter-parameter yang berhubungan dengan air minum seperti kekeruhan, padatan tersuspensi, zat organik, dan parameter-parameter terkait lainnya dilakukan dengan membandingkan data dengan Permenkes No. 492 Tahun 2010 Tentang Persyaratan Air Minum. Kualitas air baku baku yang digunakan dapat dilihat dari tabel berikut : 1. Warna 2. Kekeruhan 3. Besi 4. Zat Organik ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-1 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 4.2. Tingkat Pengolahan yang Diinginkan Berdasarkan data parameter air baku yang tidak memenuhi, ditentukan beberapa alternatif unit pengolahan yang dipakai dan disajikan dalam tabel berikut: Tabel 4.1 Perhitungan Kebutuhan Penyisihan No Parameter Konse ntrasi Standar Baku Mutu Kebutuhan Penyisihan Ket . 1 Warna 60 TCU 15 TCU (60-15)/60 x 100% = 75% MP 2 Kekeruhan 200 NTU 5 NTU (200-5)/200 x 100% = 97,5 % MP 3 Besi 0,34 mg/l 0,3 mg/l (0,34-0,3)/0,34 x 100% = 11,76 % MP 4 Zat Organik 24,05 mg/l 10 mg/l KMnO4 (24,05-10)/24,05 x 100% = 58,41 % MP Sumber : 1. Data kualitas air baku; 2. PP No. 82 Tahun 2001; 3. Permenkes Nomor.492/Menkes/Per/IV/2010 Keterangan : MP = Memerlukan Pengolahan 4.3. Analisis Kondisi Parameter Kualitas Air Baku Dalam merencanakan suatu instalasi bangunan pengolahan air minum dibutuhkan data karateristik air baku yang diolah menjadi air produksi, sehingga dapat menentukan parameter - parameter yang harus direduksi agar memenuhi baku mutu air minum dan aman untuk di konsumsi masyarakat. Kualitas air yang didistribusikan untuk dikonsumsi oleh masyarakat harus memenuhi standar baku mutu kualitas air sesuai dengan peraturan yang berlaku. Peraturan tentang kualitas air minum yang digunakan untuk menganalisis air baku pada sungai dengan parameter - parameter yang berhubungan dengan air minum seperti kekeruhan, padatan tersuspensi, zat organik dan parameter - parameter terkait ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-2 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM lainnya dilakukan dengan membandingkan data dengan Permenkes No 492/Menkes/Per/IV/2010 tentang persyaratan air minum. Kualitas air baku Sungai dapat dilihat dari tabel 4.2 berikut ini. Tabel 4.2 Analisis Kualitas Air Baku No Parameter Satuan Hasil Pemeriksaan1 Permenkes No 492/20102 Keterangan 60 15 Tidak Memenuhi 5 Tidak Memenuhi 1 Warna TCU 2 Kekeruhan NTU 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Daya hantar listrik NH4 NO2 NO3 pH Natrium Kalium Kalsium Magnesium Besi Μmhos mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 13 14 15 16 Mangan CO2 CO2 agresif Zat organik 17 18 19 20 Bikarbonat Sulfat klorida Kesadahan mg/l mg/l mg/l mg/l KmnO4 mg/l mg/l mg/l mg/l 200 650 0,45 0,05 1,5 7,58 25,68 2 36 24 0,34 1,5 3 50 6,5 – 8,5 0,3 0,38 4 1 24,05 0,4 10 35 4,5 15 65 250 250 500 Memenuhi Memenuhi Memenuhi Tidak Memenuhi Memenuhi Tidak Memenuhi Memenuhi Memenuhi Memenuhi Sumber : (1) Data Air Baku (2) Permenkes No.492 Tahun 2010 Berdasarkan hasil perbandingan kualitas air baku dari data yang diperoleh dengan kualitas air minum pada Permenkes No. 492 Tahun 2010 tentang Persyaratan Air Minum,dapat diketahui parameter air yang memenuhi dan tidak memenuhi peraturan- peraturan tersebut sebagai persyaratan air minum. Berdasarkan data dan analisis, terdapat beberapa parameter air baku yang tidak memenuhi, yakni warna, kekeruhan, besi, dan zat organik. ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-3 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 4.3.1. Warna Menurut Yusuf (2012), warna pada air terjadi karena adanya bahan kimia atau mikroorganisme yang terlarut di dalam air. Warna yang disebabkan oleh mikroorganisme disebut true color yang tidak berbahaya bagi kesehatan, sedangkan warna yang disebabkan bahan-bahan kimia disebut apparent color yang berbahaya bagi tubuh manusia. Adanya oksida besi menyebabkan air berwarna kemerahan, sedangkan oksida mangan menyebabkan air berwarna kecoklatan atau kehitaman. Kadar besi sebanyak 0,3 mg/l dan kadar mangan sebanyak 0,05 mg/l sudah cukup dapat menimbulkan warna pada perairan (Peavy et al., 1985 dalam Effendi, 2003). Warna perlu dihilangkan atau dilakukan pengolahan karena terdapat partikel TSS (Total Suspended Solid) yang tidak baik digunakan sebagai air minum. Sehingga warna dapat menghambat penetrasi cahaya ke dalam air dan oksigen tidak dapat masuk ke air, dan menyebabkan DO dalam air menurun serta makhluk hidup di air tidak mendapatkan oksigen. 4.3.1.1. Dampak bagi Manusia Dampak yang muncul dari adanya warna pada air bagi kesehatan manusia adalah timbulnya berbagai macam jenis penyakit. Sebagian penyakit yang sering muncul adalah kategori penyakit pencernaan dan penyakit kulit. Penyakit kulit dapat dipindahkan ke orang lain melalui air, sebagai akibat kurangnya air bersih untuk keperluan kebersihan pribadi (Purbowarsito, 2011). Adanya warna pada air juga dapat mengurangi estetika lingkungan. 4.3.1.2. Cara Pengolahan Dalam menghilangkan warna dapat digunakan karbon aktif untuk warna cokelat tanpa kekeruhan, dan menggunakan pembubuhan PAC jika warna air adalah putih. Penggunaan karbon aktif dapat mengadsorpsi (menyerap) penyebab perubahan warna pada air (Tri Joko, 2010). 4.3.2. Kekeruhan Kekeruhan adalah efek optik yang terjadi jika sinar membentuk material tersuspensi di dalam air. Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan bahan organik dan anorganik seperti lumpur dan buangan, dari permukaan ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-4 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM tertentu yang menyebabkan air sungai menjadi keruh. Meskipun kekeruhan hanya sedikit, dapat menyebabkan warna yang lebih tua dari warna sesungguhnya. Air yang kekeruhannya tidak memenuhi baku mutu (kekeruhan tinggi) perlu dihilangkan atau disisihkan, karena dapat mengalami kesulitan dalam proses pengolahan air bersih apabila dengan kekeruhan tinggi. Kesulitannya antara lain dalam proses penyaringan air. Apabila proses penyaringan dilakukan dengan kekeruhan tinggi akan memerlukan biaya yang lebih besar. Serta air dengan kekeruhan tinggi akan sulit untuk didisinfeksi, yaitu proses pembunuhan terhadap kandungan mikroba yang tidak diharapkan. 4.3.2.1. Dampak bagi Manusia Menurut Sutrisno (2006), dampak kekeruhan bagi manusia adalah mengurangi segi estetika dari air itu sendiri. Kekeruhan yang tinggi dapat mengakibatkan terganggunya sistem ormoregulasi, misalnya pernapasan dan daya lihat organisme akuatik serta dapat menghambat penetrasi cahaya dalam air (Effendi, 2003). 4.3.2.2. Cara Pengolahan Tingkat kekeruhan yang tinggi akan menyebabkan tingkat sedimen yang tinggi pula pada air. Pada air dengan kekeruhan tinggi disarankan untuk melakukan tahap pra sedimentasi sebelum melakukan tahap koagulasi dan flokulasi. Alternatif lainnya adalah menggunakan saringan pasir lambat, dimana sebelum dilakukan penyaringan harus terlebih dahulu melakukan pengendapan sampai kekeruhan mencapai 50 mg/lt SiO2 (Tri Joko, 2010). 4.3.3. Besi Keberadaan besi dalam air bersifat terlarut, menyebabkan air menjadi merah kekuning-kuningan, menimbulkan bau amis, dan membentuk lapisan seperti minyak. Dalam air minum, kadar maksimum besi yaitu 0,3 mg/l, sedangkan untuk nilai ambang rasa pada kadar 2 mg/l. Besi dalam tubuh dibutuhkan untuk pembentukan hemoglobin namun dalam dosis yang berlebihan dapat merusak dinding halus sel darah merah (Tri Joko, 2010). ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-5 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 4.3.3.1. Dampak bagi Manusia Manusia membutuhkan besi dengan kadar maksimum 0,3 mg/l. Besi dalam tubuh manusia berguna untuk pembentukan hemoglobin. Namun apabila kadar besi yang dikonsumsi berlebihan, dapat merusak dinding halus (Tri Joko, 2010). 4.3.3.2. Cara Pengolahan Menurut Tri Joko (2010), metode yang sering digunakan untuk menghilangkan besi, yakni : a. Oksidasi dan presipitasi b. Penambahan bahan-bahan kimia dan pengendapan serta filtrasi c. Pertukaran ion Besi dalam bentuk ferrous (+2) dioksidasi menjadi ferric hidroksida terlarut yang dapat dihilangkan melalui presipitasi. Besi ferro (Fe2+) adalah terlarut, bentuk yang tidak terlihat, mungkin terdapat dalam air sumur atau air yang anaerobik. Apabila kontak dengan udara, bentuk ini teroksidasi berubah perlahan menjadi bentuk yang tidak larut, bentuk kelihatan nyata, besi teroksidasi, Ferri (Fe3+). Besi teroksidasi tersebut dapat seluruhnya dihilangkan dengan proses pengendapan dan penyaringan (Tri Joko, 2010). Sementara besi teroksidasi secara kimiawi oleh sisa klor bebas atau pottasium permanganat pada tingkat oksidasi, lebih besar dari pada oksigen terlarut. Apabila klor digunakan, sisa klor bebas yang ada dipertahankan melalui proses pengolahan. Penyaringan yang efektif mengikuti aerasi atau oksidasi kimiawi adalah penting, bila sejumlah flokulan oksida metal tidak cukup berat untuk mengendap dengan cara gravitasi (Tri Joko, 2010). 4.3.4. Zat Organik Zat organik adalah zat yang banyak mengandung unsur karbon. Contohnya antara lain Benzen, kloroform, Detergen, Methoxyklor, dan Pentaklorophenol. Dengan adanya kandungan zat organik di dalam air berarti air tersebut sudah tercemar, terkontaminasi rembesan dari limbah dan tidak aman sebagai sumber air minum. Itulah sebabnya banyak masyarakat yang mengkonsumsi air isi ulang sebagai air minum karena bersumber dari pegunungan dan harganya relatif lebih ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-6 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM murah, mudah didapat, meskipun tidak semua kualitas airnya sudah memenuhi standar departemen kesehatan (A.Tresna Sastrawijaya, 2000). 4.3.4.1. Dampak bagi Manusia Salah satu contoh zat organik yang berdampak serius bagi kesehatan manusia, yaitu Benzena. Dimana pajanan benzena pada manusia melalui inhalasi bersifat karsinogenik. Adanya pajanan benzena di lingkungan kerja telah dikaitkan dengan peningkatan insiden leukemia myeloblastic atau erythroblastic myeloid akut maupun kronis dan leukemia limfoid pada para pekerja (Agency for Toxic Substance and Disease Register (ATSDR), 2007). 4.3.4.2. Cara Pengolahan Air yang mengandung zat organik dapat dihilangkan ataupun ditekan serendah mungkin kadarnya dengan cara pemakaian karbon aktif granular atau granular activated carbon (GAC). Pemakaian GAC merupakan suatu proses efektif dalam menghilangkan zat organik alami atau natural organic matter (NOM) yang terdapat dalam sumber air minum. Selain itu, dalam menghilangkan zat organik bias dengan melalui proses adsorpsi (Tri Joko, 2010). 4.4. Alternatif Pengolahan Air Tabel 4.3 Alternatif Pengolahan Air Beberapa Parameter No 1 Parameter Warna 2 Kekeruhan 3 Besi 4 Zat Organik ALYA KARMILIA 21080117120036 Alternatif Pengolahan Koagulasi Adsorpsi GAC, PAC, resin sintetik Oksidasi dengan klorine, permanganat, dan klorine dioxide Prasedimentasi Koagulasi dan flokulasi Sedimentasi Filtrasi Oksidasi Transfer Gas (Aerasi) Chemical Precipitation Ion Exchange Reverse Osmosis Ion Exchange Air Stripping IV-7 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Adsorpsi Karbon Oksidasi Koagulasi Sumber : Montgomery, 1985 (*) Tambo, 1974 Keempat aspek tersebut kemudian dinilai untuk mendapatkan alternatif pengolahan yang diinginkan. Alternatif pengolahan tersebut dibandingkan dengan alternatif pengolahan yang lain. Setelah mendapatkan beberapa alternatif, kemudian dibandingkan efisiensi removal tiap unit. Dalam menentukan tingkat pengolahan yang diinginkan, maka diperlukan aspek teknis, beban Pengolahan, aspek ekonomis, dan aspek lingkungan. Hal ini diperlukan agar insinyur dapat merencakan unit pengolahan air minum yang efektif dan efisien. Adapun aspek teknis yang perlu diperhatikan yaitu : 1. Ketersediaan lahan 2. Kemudahan teknis pelaksanaan 3. Pengadaan bahan – bahan pembangunan IPA 4. Kemudahan dalam operasional 5. Pemeliharaan 6. Ketersediaan tenaga operator 7. Ketersediaan alat – alat operator Adapun Aspek Ekonomis yang perlu diperhatikan : 8. Biaya Konstruksi 9. Biaya Operasi 10. Biaya Pemeliharaan Adapun Aspek lingkungan yang perlu diperhatikan agar terciptanya unit pengolahan air minum yang tidak mengganggu masyarakat sekitar dan lingkungan di sekitarnya. Keempat aspek tersebut kemudian dinilai untuk mendapatkan alternatif pengolahan yang diinginkan. Alternatif pengolahan tersebut dibandingkan dengan alternatif pengolahan yang lain. Setelah mendapatkan beberapa alternatif, kemudian dibandingkan efisiensi removal tiap unit. Tabel 4.4 Efisiensi Pengolahan Air Minum ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-8 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Unit Pengolahan Efisiensi Removal Warna - Kekeruhan 40-60 % Prasedimentasi Aerasi Koagulasi 26,9 % *3 - - 60-70 % 72,89 %*1 Adsorpsi - Zat Organik 60-70 % 2 - *1 - 77,42 % * Flokuasi 60-70 % 87,90 % Sedimentasi 10-30 % 91,13 % *1 - Filtrasi 25-50 % 91,53 %*1 - Desinfeksi (Klorinasi) > 50 % - - Sumber : (1) Degreemont, 1991; (2) Metcalf Eddy, 2004; (3) Joko,2012 ; (4) Hardini I. Karnaningrum N,2010); (*1) Laporan KP Rani,2013; (*2) Afifah, Moersidik, Priadi, Red, & Dye, n.d. , 2014; (*3) Noor, 2017 Tabel 4.5 Perbandingan Alternatif Unit Pengolahan Air Minum Alternatif 1 (*) Alternatif 2 Alternatif 3 Screen Screen Screen Intake Intake Intake Prasedimentasi Prasedimentasi Prasedimentasi Koagulasi Aerasi Koagulasi Flokulasi Koagulasi Adsorpsi Sedimentasi Flokulasi Flokulasi Filtrasi Sedimentasi Sedimentasi Desinfeksi Filtrasi Filtrasi Reservoir Desinfeksi Desinfeksi Reservoir Reservoir Sumber : (*) = (Al-Layla, 1978:142-143) Tiga alternatif yang didesain didasarkan pada jumlah parameter yang tidak memenuhi standar baku mutu air dan disesuaikan dengan efisiensi removal pada setiap unit pengolahannya. ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-9 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 4.4.1. Alternatif Pengolahan Air 1 Alternatif pengolahan air I terdapat enam unit yaitu prasedimentasi, koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi, desinfeksi dan kemudian ditampung di dalam reservoir. Keuntungan dalam menggunakan alternatif ini adalah digunakannya unit prasedimentasi yang dapat mengatasi kekeruhan dan unit yang dipakai tidak terlalu banyak sehingga dapat mengurangi biaya operasional dan pemeliharaan. Namun, kekurangannya, tidak adanya proses oksidasi yang dapat menghilangkan bau dan rasa secara maksimal pada air baku. Prasedimentasi Koagulasi Flokulasi Sedimentasi Filtrasi Desinfeksi Gambar 4.1 Bagan Alir Alternatif Pengolahan 1 Sumber : Analisis Penulis, 2019 Tabel 4.6 Perhitungan Efisiensi Removal pada Alternatif 1 Bangunan Pengolahan Nama Removal Kualitas Air Baku % Efesiensi Pengolahan Nilai Removal Treatment Bar Screen Pra Sedimentasi Kekeruhan 200 NTU 60 % 120 ALYA KARMILIA 21080117120036 Sisa Removal Treatme nt 80 IV-10 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Koagulasi Flokuasi Sedimentasi Filtrasi Desinfeksi Reservoir Kekeruhan 80 NTU 60% 48 32 Warna Zat Organik 60 TCU 24,05 mg/l KmnO4 72,89% 60% 43,734 14,43 16,266 9,62 Besi Kekeruhan Warna Kekeruhan Warna 0,34 mg/l 32 16,266 12,8 1,968186 45% 60% 87,90 % 50% 91,13 % 0,153 19,2 14,297814 6,4 1,7934384 Kekeruhan Warna 6,4 1,968186 55% 91,53 % 3,52 1,8014 0,187 12,8 1,968186 6,4 0,174747 6 2,88 0,1667 Kekeruhan Kekeruhan 2,88 50% 1,44 1,44 Warna Zat Organik Besi 1,44 0,1667 9,62 0,187 Sumber :(1) Laporan KP Rani,2013; (2) Afifah, Moersidik, Priadi, Red, & Dye, n.d. , 2014 Hasil akhir pada alternatif 1 didapatkan hasil Kekeruhan 1,44 NTU berdasarkan standar baku mutu PP No 82/2001 golongan 1 dan Permenkes No 492/2010 yaitu minimal 5 NTU artinya telah memenuhi standar baku mutu. Untuk Warna nilai akhirnya 0,1667 TCU dengan standar minimal 15 TCU artinya memenuhi standar baku mutu. Untuk Zat Organik senilai 9,62 mg/l dan pada standar baku mutu minimal 10 mg/l artinya telah memenuhi standar baku mutu. Untuk besi nilai akhirnya 0,187 TCU dengan standar minimal 0,3 TCU artinya memenuhi standar baku mutu. Kelebihan alternatif ini ialah penurunan semua parameter kekeruhan, warna, dan zat organik yang sesuai sehingga memenuhi baku mutu. Sedangkan kekurangan dari pengolahan ini adalah tahap-tahapnya yang panjang membutuhkan unit pengolahan yang banyak dan investasi yang sedikit lebih besar. Namun hal ini sebanding dengan hasil yang diperoleh yaitu kualitas air yang tinggi. ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-11 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 4.4.2. Alternatif Pengolahan Air 2 Alternatif pengolahan air 2 terdapat tujuh unit pengolahan yaitu, prasedimentasi, aerasi, koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi, desinfeksi dan kemudian ditampung di dalam reservoir. Prasedimentasi Aerasi Koagulasi Flokulasi Sedimentasi Filtrasi Desinfeksi Gambar 4.2 Bagan Alir Alternatif Pengolahan 2 Sumber : Analisis Penulis, 2019 Tabel 4.7 Perhitungan Efisiensi Removal pada Alternatif 2 Bangunan Pengolahan Nama Removal Bar Screen - Pra Sedimentasi Kekeruhan ALYA KARMILIA 21080117120036 Kualitas Air Baku % Efesiensi Pengolahan Nilai Removal Treatment Sisa Removal Treatment - - - - 200 NTU 60% 120 80 IV-12 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Aerasi Koagulasi Flokuasi Sedimentasi Filtrasi Desinfeksi Zat Organik 24,05 mg/l KmnO4 26,90% 6,46945 17,58055 Besi 0,34 mg/l 69,1% 0,23494 0,105 Kekeruhan Warna Zat Organik Besi Kekeruhan Warna Kekeruhan Warna Kekeruhan Warna Kekeruhan 80 NTU 60 TCU 60% 72,89% 48 43,734 32 16,266 17,58055 60% 10,54833 7,03222 0,105 32 16,266 12,8 1,968186 6,4 0,1745 2,88 69,1% 60% 87,90% 50% 91,13% 55% 91,53% 50% 0,0725 19,2 14,297814 6,4 1,79360 3,52 0,15971 1,44 0,032445 12,8 1,968186 6,4 0,1745 2,88 0,014 1,44 Kekeruhan Warna Reservoir 1,44 0,014 Besi 0,032445 Zat Organik 7,03222 Sumber : (1) Mima Apriani dkk, 2016 (2) Laporan KP Rani, 2013 Keuntungan dari penambahan aerasi pada alternatif pengolahan ini adalah aerasi dapat mereduksi kadar warna dan mengurangi kekeruhan. Prinsip kerja aerasi dengan cara mengoksidasi air baku yang telah melewati unit prasedimentasi. Kerugian dari unit aerasi adalah memakan biaya yang cukup mahal untuk pemeliharaanya dan operasionalnya. Pada alternatif 2 didapatkan hasil kekeruhan 1,44 NTU berdasarkan standar baku mutu PP No 82/2001 golongan1 dan Permenkes No 492/2010 yaitu minimal 5 NTU artinya telah memenuhi standar baku mutu. Untuk warna nilai akhirnya 0,014 TCU dengan standar minimal 15 TCU artinya memenuhi standar baku mutu. Untuk Zat Organik senilai 7,03222 mg/l dan pada standar baku mutu minimal 10 mg/l artinya telah memenuhi standar baku mutu. Untuk besi senilai 0,097 mg/l dan pada standar baku mutu minimal 0,3 mg/l artinya telah memenuhi standar baku mutu. ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-13 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 4.4.3. Alternatif Pengolahan Air 3 Alternatif pengolahan air 3 terdapat tujuh unit pengolahan yaitu, Prasedimentasi, Koagulasi, Adsorpsi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi, desinfeksi, dan kemudian ditampung di dalam reservoir. Prasedimentasi Koagulasi Absorpsi Flokulasi Sedimentasi Filtrasi Desinfeksi Gambar 4.3 Bagan Alir Alternatif Pengolahan 3 Sumber : Analisis Penulis, 2019 Tabel 4.8 Perhitungan Efisiensi Removal pada Alternatif Bangunan Pengolahan Nama Removal 3 Kualitas Air Baku % Efesiensi Pengolahan Nilai Removal Treatment Sisa Removal Treatment - - - - Bar Screen - Pra Sedimentasi Kekeruhan 200 NTU 60% 120 80 Kekeruhan 80 NTU 60% 48 32 Warna 60 TCU 72,89% 43,734 16,266 Koagulasi ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-14 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Adsoprsi Flokuasi Sedimentasi Filtrasi Desinfeksi Reservoir Zat Organik Besi Warna Kekeruhan Warna Kekeruhan Warna Kekeruhan Warna Kekeruhan Kekeruhan Warna Zat Organik Besi 24,05 mg/l KmnO4 0,34 mg/l 16,266 32 3,6728628 12,8 0,4444 6,4 0,03 2,88 60% 45% 77,42% 60% 87,90% 50% 91,13% 55% 91,53% 50% 14,43 0,153 12,5931372 19,2 3,2884 6,4 0,41 3,52 0,027459 1,44 1,44 0,003 9,62 0,187 3,6728628 12,8 0,4444 6.4 0,03 2,88 0,003 1,44 9,62 0,187 Sumber : (1) P.K. Malik, 2004 (2) ) Laporan KP Rani,2013 Keuntungan dalam menggunakan alternatif ini adalah digunakannya unit adsorpsi yang dapat mengatasi kekeruhan dengan baik. Adsopsi diletakkan sebelum flokulasi karena partikel perlu di destabilasi dahulu sebelum terbentuk flok. Namun, kekurangannya, dengan penambahan unit maka membutuhkan lahan yang besar, terjadi penambahan biaya, serta peningkatan tingkat kesulitan dalam operasi dan pemeliharaan. Pada alternatif 3 didapatkan hasil kekeruhan 1,08 NTU berdasarkan standar baku mutu PP No 82/2001 Gol.1 dan Permenkes No 492/2010 yaitu minimal 5 NTU artinya telah memenuhi standar baku mutu. Untuk warna nilai akhirnya 0,003 TCU dengan standar minimal 15 TCU artinya memenuhi standar baku mutu. Untuk Zat Organik senilai 5,8 mg/l dan pada standar baku mutu minimal 10 mg/l artinya telah memenuhi standar baku mutu. Untuk besi senilai 0,187 mg/l dan pada standar baku mutu minimal 0,3 mg/l artinya telah memenuhi standar baku mutu. 4.5. Kriteria Pemilihan Pada saat ini, ketika aturan terhadap pengolahan menjadi lebih ketat, daftar "alat perdagangan" yang tersedia pun juga ikut bertambah. Semua keputusan diserahkan kepada perancang untuk mengambil keuntungan dari berbagai sumber daya pengolahan yang akan dibahas lebih lanjut dalam teks ini ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-15 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM berhubungan dengan pilihan yang dirasa paling optimal dan telah disesuaikan dengan aplikasi instalasi tertentu. Terdapat banyak pilihan pengolahan dan opsi kombinasi yang tersedia bagi perancang dalam merencanakan suatu instalasi pengolahan. Semua opsi tersebut tetap harus dihitung dan pertimbangkan dari berbagai aspek agar mencapai pengolahan atau kombinasi pengolahan yang paling cocok untuk diaplikasikan ke instalasi tertentu. Hal yang tidak kalah penting selain masalah keefektifan dari pengolahan, potensi masalah lain pada unit pengolahan juga perlu diperiksa untuk setiap opsi dan setiap unit pengolahan. Terdapat beberapa persoalan yang berpotensi muncul dan dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan dalam merencakan pembangunan suatu instalasi pengolahan, yaitu sebagai berikut: a. Biaya konstruksi b. Biaya operasi tahunan c. Area situs yang dibutuhkan d. Kompleksitas operasi (kemampuan yang dibutuhkan untuk staff operasional dan pemantauan laboratorium) e. Risiko operasi (penyebab paling umum, jika terjadi, dapat mengakibatkan kegagalan pengolahan) f. Fleksibilitas pengaturan susunan instalasi untuk perubahan di masa depan g. opsi pembuangan limbah Selain itu, terdapat beberapa pertimbangan mengenai pemilihan proses suatu instalasi pengolahan yang terbagi menjadi empat kategori yaitu: 1. Beban Pengolahan 2. Aspek Teknis a. Ketersediaan Lahan b. Kemudahan Teknis Pelaksanaan c. Pengadaan Bahan-Bahan Pembangunan d. Operasional e. Pemeliharaan f. Ketersediaan Tenaga Operasional ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-16 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM g. Ketersediaan Alat-Alat Operasional 3. Aspek Ekonomi/Finansial a. Biaya Konstruksi b. Biaya Operasi c. Biaya Pemeliharaan 4. Aspek Lingkungan a. Dampak Terhadap Masyarakat Sekitar b. Dampak Terhadap Lingkungan Fisik Dalam merencanakan opsi kombinasi instalasi pengolahan air minum, seorang perancang wajib mempertimbangkan keempat aspek tersebut. Hal ini bertujuan agar mendapatkan instalasi pengolahan air minum yang optimal, sesuai dengan biaya yang dikehandaki, topografi dan keadaan lingkungan sekitar, serta dapat menciptakan proses pemeliharaan yang mudah dan terstruktur. Perhitungan dan pertimbangan berbagai opsi dan kombinasi pengolahan juga berperan penting untuk menyediakan susunan fasilitas yang fleksibel di mana penambahan dan modifikasi unit dapat dilakukan untuk memenuhi kebutuhan pengolahan di masa depan. Perlu diingat bahwa desain pengolahan air minum itu tidak statis, namun bersifat dinamis, yaitu merupakan sebuah proses yang terus berubah dan berkembang. 4.6. Pemilihan Alternatif Berdasarkan beberapa alternatif pengolahan air serta kriteria pemilihan pada sub-bab 4.4 dan 4.5. Pemilihan alternatif yang paling efisien akan dilakukan skoring dengan memakai metode Skala Likert. Metode Skala Likert merupakan penilaian yang diberikan kepada masing-masing alternatif pengolahan terhadap suatu parameter penilaian tertentu dengan rentang skor tertentu. Berikut ini merupakan tabel skoring dengan menggunakan Skala Likert : Tabel 4.9 Skoring Alternatif 1 (Tanpa Aerasi dan Absorbsi) 1. Tingkat Pengolahan Aspek Teknis Ketersediaan Lahan Kemudahan Teknis Pelaksanaan ALYA KARMILIA 21080117120036 Bobot (1-7) 7 6 Nilai (1-10) 9 3 Nilai x Bobot 63 18 IV-17 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Pengadaan Bahan-bahan Pembangunan IPA Operasional Pemeliharaan Ketersediaan Tenaga Operator Ketersediaan Alat-Alat Operasional 2. Aspek Ekonomis Biaya Konstruksi Biaya Operasi Biaya Pemeliharaan 3. Aspek Lingkungan Gangguan Terhadap Masyarakat Sekitar Gangguan Terhadap Lingkungan Fisik TOTAL 5 8 40 5 4 3 3 (1-3) 3 2 2 (1-2) 1 2 6 5 4 7 (1-10) 10 9 8 (1-10) 3 3 30 20 12 21 30 18 16 3 6 277 Sumber : Analisis Penulis, 2019 Tabel 4.10 Skoring Alternatif 2 (Ada Unit Aerasi) Tingkat Pengolahan Bobot Nilai 1. Aspek Teknis Ketersediaan Lahan Kemudahan Teknis Pelaksanaan Pengadaan Bahan-bahan Pembangunan IPA (1-7) 6 5 5 (1-10) 7 8 7 Operasional Pemeliharaan Ketersediaan Tenaga Operator Ketersediaan Alat-Alat Operasional 2. Aspek Ekonomis Biaya Konstruksi Biaya Operasi Biaya Pemeliharaan 3. Aspek Lingkungan Gangguan Terhadap Masyarakat Sekitar Gangguan Terhadap Lingkungan Fisik TOTAL 4 3 3 5 (1-3) 3 3 3 (1-2) 1 2 7 7 7 7 (1-10) 6 6 6 (1-10) 8 8 Nilai x Bobot 42 40 35 28 21 21 35 18 18 18 8 16 279 Sumber : Analisis Penulis, 2019 Tabel 4.11 Skoring Alternatif 3 (Tidak Ada Aerasi, tetapi Ada Unit Absorpsi) ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-18 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Tingkat Pengolahan 1. Bobot Aspek Teknis (1-7) Ketersediaan Lahan 5 Kemudahan Teknis Pelaksanaan 1 Pengadaan Bahan-bahan Pembangunan 5 IPA Operasional Pemeliharaan Ketersediaan Tenaga Operator Ketersediaan Alat-Alat Operasional 2. Aspek Ekonomis Biaya Konstruksi Biaya Operasi Biaya Pemeliharaan 3. Aspek Lingkungan Gangguan Terhadap Masyarakat Sekitar Nilai (1-10) 8 4 7 Nilai x Bobot 40 4 35 3 3 2 5 (1-3) 3 2 1 7 6 5 8 (1-10) 9 7 7 21 18 10 40 1 2 2 Gangguan Terhadap Lingkungan Fisik 2 TOTAL 3 6 224 27 14 7 Sumber : Analisis Penulis, 2019 Berdasarkan skoring dengan menggunakan metode likert diatas, didapatkan bahwa alternatif 2 memperoleh hasil skoring yang lebih besar nilainya dibandingkan dengan alternatif yang lain. Alternatif dua terdiri dari tujuh unit yaitu unit prasedimentasi, unit aerasi, unit koagulasi, unit flokulasi, unit sedimentasi, unit filtrasi dan unit desinfeksi. Ini ditinjau dari ke tiga parameter penilaian yaitu aspek teknis, aspek ekonomis dan aspek lingkungan. Pada parameter kebutuhan lahan, alternatif 2 memang membutuhakan lahan yang lebih besar karena pada alternatif 1 karena adanya pengolahan aerasi. Namun berdasarkan aspek lingkungan, alternatif 2 ini yang paling baik. 4.7. Rencana Implementasi Dalam memproduksi air bersih Instalasi Pengolahan Air (IPA) beroperasi selama 24 jam/hari. Kapasitas Instalasi Pengolahan Air (IPA) adalah sebesar 400 L/dtk yang bersumber dari Sungai Serayu. Air menuju saluran intake diawali dengan sebuah screening tegak lurus, kemudian mengalami proses prasedimentasi. Selanjutnya air baku disalurkan menuju kolam aerasi yang ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-19 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM kemudian disalurkan ke proses pembubuhan koagulan menggunakan alumunium diiringi dengan pengadukan cepat dengan proses hidrolis (terjunan). Kemudian terjadi proses flokulasi, air menuju horizontal baffle channel sehingga terjadi pembentukan flok yang akan menjadi lumpur. Air dari proses horizontal baffle channel kemudian mengalami proses sedimentasi dengan tipe rectangular. Pengendapan flok (lumpur) terjadi pada bak sedimentasi. Proses selanjutnya yaitu filtrasi yang berjumlah lima filter menggunakan saringan dengan bangunan terbuka. Metode yang digunakan pada filtrasi ini adalah slow sand filter dengan media pasir. Setelah air mengalami proses filtrasi, air dapat dialirkan menuju reservoir. Instalasi Pengolahan Air (IPA) merupakan sebuah Instalasi konvensional karena lokasi di IPA Sungai Serayu memiliki ketersedian lahan untuk dijadikan IPA konvensional. Pada prinsipnya sistem pengolahan IPA adalah menjalankan fungsi seluruh peralatan yang ada, dengan urutan: Listrik PLN, panel induk (inferter), bangunan utama Instalasi Pengoalahan Air, unit pengolahan lumpur, dan pompa distribusi. Tahapan proses penglahan air yang di lakukan adalah sebagai berikut : 1. Sungai Serayu sebagai sumber air baku melewati bangunan intake. Pada bangunan intake dilengkapi dengan bar screen (10 mm). 2. Air dari intake menuju IPA di pompa, 3. Setelah melewati intake, air baku kemudian ditampung di unit prasedimentasi untuk mengurangi kekeruhan pada air baku tersebut. 4. Air kemudian disalurkan ke kolam aerasi 5. Selanjutnya di mixing tank terjadi pengadukan cepat dengan injeksi bahan kimia koagulan berupa alum, proses injeksi koagulan ini disebut sebagai proses koagulasi karena terjadi destabilisasi partikel air. Kemudian air dialirkan menuju flokulasi melewati screening atau di sebut screen mixing (kisi 3 mm). 6. Air dipompa dengan prinsip seperti vakum atau vacum chamber kemudian diflokulasikan sehingga terjadi pembentukkan flok menjadi lumpur. Lumpur dari flokulasi dialirkan menuju unit sedimentasi. ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-20 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 7. Efluen dari bak sedimentasi kemudian dialirkan menuju bak filtrasi untuk diflotasikan menggunakan saringan pasir lambat. Unit filtrasi berjumlah 4 buah. 8. Melalui pipa transmisi air bersih berdiameter 500 mm, air dari unit filtrasi disalurkan menuju dua unit reservoir berkapasitas total 3558,98 m3 9. Desinfektan, pembubuhan klor terjadi di pipa transmisi dan netralisasi dengan kapur pada inlet reservoir, melalui pipa pembubuh berdiameter 1 cm. 10. Air dari reservoir ini kemudian dipompakan menuju pipa distribusi untuk didistribusikan kepada konsumen. Prasedimentasi Aerasi Koagulasi Flokulasi Sedimentasi Filtrasi Desinfeksi Gambar 4.4 Bagan Alir Alternatif Pengolahan terpilih Sumber : Analisis Penulis, 2019 ALYA KARMILIA 21080117120036 IV-21 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM BAB V KRITERIA DESAIN DAN PERHITUNGAN 5.1. Umum Suatu sistem pengolahan air minum harus dirancang sedemikian rupa dengan suatu standar dan kriteria desain yang dapat memenuhi kebutuhan para konsumen. Dari sistem yang dirancang tersebut diharapkan dapat mengolah air baku menjadi air minum yang memiliki kualitas dan kuantitas yang sangat baik. Keberhasilan dari pengolahan air tersebut ditentukan dari kriteria berikut : Sebuah sistem harus dapat menghasilkan air minum yang memiliki kualitas air yang sesuai dengan batasan standar yang ditetapkan oleh Menteri Kesehatan Sebuah sistem pengolahan harus dapat memproduksi air minum dengan kapasitas yang sesuai dengan kebutuhan pelayanan air minum serta fluktuasi pemakaian Dan sebuah sistem harus bisa mendistribusikan air minum kepada konsumen dengan harga pasaran yang dapat terjangkau Setelah melalui pertimbangan-pertimbangan secara teknis, non teknis, serta hal-hal lainnya, maka seperti yang telah dikemukakan pada Bab IV, perencanaan sistem pengolahan air minum dilakukan sesuai dengan alternatif terpilih. Adapun unit - unit pengolahan untuk alternatif terpilih adalah sebagai berikut : 1. Intake 2. Prasedimentasi 3. Aerasi 4. Koagulasi Hidrolic Jump (terjunan) 5. Flokulasi Baffle Chanel Vertikal 6. Sedimentasi (Plate Settler) 7. Filtrasi (Saringan Pasir Cepat) 8. Pembubuhan Desinfektan 9. Reservoir ALYA KARMILIA 21080117120036 V-1 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 5.2. Bangunan Penangkap Air (Intake) Intake merupakan bangunan yang digunakan untuk menyadap air dari sumber untuk keperluan pengolahan. Intake pada desain ini merupakan intake sungai (Shore Intake). Bangunan intake dilengkapi dengan : 1. Saluran pembawa 2. Bar screen 3. Bak pengumpul yang dilengkapi dengan pompa Asumsi-asumsi yang digunakan : 1. Ketinggian muka air bangunan sadap pada saluran pembawa sama dengan muka air sungai. 2. Elevasi muka air maksimum (HWL) = + 3 m (dpl) 3. Elevasi muka air minimum (LWL) = + 1,5 m (dpl) 4. Elevasi muka air rata-rata (AWL) = + 2 m (dpl) 5. Elevasi lokasi pengolahan air adalah = + 7 m (dpl) 6. Elevasi dasar sungai = + 0 m (dpl) Bangunan intake dilengkapi dengan : 1. Bar screen 2. Saluran pembawa 3. Bak pengumpul yang dilengkapi dengan pompa 5.2.1. Bar Screen Direncanakan bar screen berfungsi menyisihkan benda-benda kasar yang terapung sehingga tidak mengganggu kerja pompa dan operasi unit pengolahan selanjutnya. 5.2.1.1. Kriteria Desain Tabel 5.1 Faktor Bentuk Kisi Bentuk kisi Persegi panjang dengan sudut tajam Persegi panjang dengan pembulatan di depan Persegi panjang dengan pembulatan di depan dan belakang Lingkaran Faktor bentuk (𝜷) 2.42 1.83 1.67 1.79 Sumber : Syed, 1985 ALYA KARMILIA 21080117120036 V-2 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Tabel 5.2 Kriteria Desain Intake Keterangan Unit Kecepatan Kemiringan barscreen Tebalbarscre Jarak antar barscreen H:L m/s 0 cm cm Kawa mura1 <0.6 60 Droste2 Layla3 Reynolds4 Metcalf5 Qasim6 <0.6 0.4-0. 8 30-75 0.3-0.6 30-45 0.3-0.6 45-60 1.25-2 5-7.5 2-5 5-15 1.25-3.8 2.5-5 5-15 2.5-5 0.4-0.8 cm 1:2 Headloss 2.5-7. 5 7.5-15 2.5-7.5 15 15 Sumber : 1.Kawamura, 1991; 2. Dorste. 1997; 3. Al-Layla, 1980; 4.Reynolds, 1982; 5 .Metcalf, 1991; 6.Qasim, 1985 5.2.1.2. Perencanaan Bar Screen 1. Persegi Panjang dengan sudut panjan β = 2,42 2. Kedalaman maksimum sumber air baku = 400 cm 3. Debit pengolahan x (Safety factor 1,3) = 353 lps x 1,3 = 458,9 l/det = 450 l/det 4. Kemiringan kisi (θ) = 60° (Kawamura1) 5. Tebal kisi, (w) = 0,5 inchi = 1,25 cm (Kawamura1) 6. Jarak antar kisi, (b) = 5 cm (Kawamura1) 7. Kecepatan aliran pada saluran pengarah = 0,6 m/s 5.2.1.3. Perhitungan Bar Screen a. Dimensi Sreening Q = 450 liter/detik = 0,450 m3/detik A Q 0,45m3 / dtk 0,75m2 v 0,6m / dtk A = 0,75 m2 H=L= 0,75 = 0,87 m Ambil H = 0,87 m; L = 0,87 m b. Jumlah kisi Lebar kisi (w) ALYA KARMILIA 21080117120036 = 1,25 cm = 0,0125 m V-3 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM c. Jarak kisi (b) = 5 cm = 0,05 m Jumlah kisi (n) = L 87cm 1 1 16buah b 5cm Lebar saluran kisi L = (n + 1) b + (n . w) = (16 + 1) 5 + (16 . 1,25) = 105 cm d. Lebar efektif lubang Lef = (n+1)b = (16+1)5 = 85 cm e. Tinggi efektif lubang Tinggi efektif lubang jika kemiringan screen 60º Hef = H / sin 60º = 87 cm / sin 60º = 100 f. cm Luas efektif Aef = Lef x Hef = 85 cm x 100 cm = 8500 cm2 = 0,85 m2 Kecepatan aliran saat melewati kisi v Q 0,45m3 / dtk 0,53m / dtk A 0,85m2 Tinggi Kecepatan (Δh) 𝛥h = h 𝑣ef 2 2.g ................................................................................................... (2.1) (0,53m / dtk ) 2 0,0143m 29,81m / dtk 2 Kehilangan Energi 4 𝑤 3 𝐻𝑓 = 𝛽 𝑠𝑖𝑛 6 00 ( 𝑏 ) 𝛥ℎ .............................................................................. (2.2) ALYA KARMILIA 21080117120036 V-4 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 3 0,0143 2,42 sin 6000, 0125 , 05 4 0,0047m = 0,47 cm < 15 cm (memenuhi) Jadi screen yang digunakan mempunyai karakteristik Lebar = 87 cm Panjang = 87 cm Kisi berbentuk persegi Panjang dengan sudut tajam sebanyak 16 buah dengan lebar 87 cm, jarak antar kisi 5 cm. 5.2.2. Bak Pengumpul 5.2.2.1. Kriteria Desain Tabel 5.3 Kriteria Desian Bak Pengumpul Keterangan Waktu detensi, td Kedalaman bak, h Kriteria desain 1,5 menit 3-5m Sumber : JWWA, 1978 5.2.2.2. Perencanaan Bak Pengumpul Bentuk bak persegi panjang dengan perbandingan P : L = 2 : 1 Waktu detensi, td = 120 detik Kedalaman bak, h = 3 m 5.2.2.3. Perhitungan Bak Pengumpul a. Volume bak (V) V = Q x td = 0,45 m3/s x 120 s = 54 m3 b. Luas permukaan bak (A) A = V/h = 54 m3/ 3 m = 18 m2 c. Dimensi bak = P x L = 2L2 A 18 = 2L2 L =3m Maka, panjang bak, P = A/L = 6 m Free board = 20 % x h = 20 % x 6 m = 1,2 m ALYA KARMILIA 21080117120036 V-5 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan: Tabel 5.4 Hasil Perhitungan Bak Pengumpul Desain Satuan Lebar m Panjang m Kedalaman m Free board m Td dtk Sumber : Analisis Penulis, 2019 Hasil 3 6 3 1,2 120 5.2.3. Intake Transmisi 5.2.3.1. Perencanaan Intake Transmisi Elevasi sumber = 21 m dpl Elevasi IPA = 22 m dpl Beda elevasi sumber air ke IPA = 1 m Bend 90° = 5 (K=0,3) (kawamura, 1992) Check valve = 1 (K=1,5) (kawamura, 1992) Gate valve = 1 (K=0,2) (kawamura, 1992) Debit, Q produksi = 450 l/dtk = 0,45 m3 /detik Kecepatan Aliran menggunakan rumus Hazen William Panjang pipa transmisi = 10 m 5.2.3.2. Perhitungan Intake Transmisi Berdasarkan persamaan Q = V.A A = 1/4 D D2 4Q 4 0,45 0,535m 535mm 2 2 Diameter pasaran = 550 mm Q = V x ¼ x x D2/ Q V 1 D2 4 0,45 V 1 0,552 4 V 1,89m / s ALYA KARMILIA 21080117120036 V-6 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM D pipa transmisi = 0,55 m = 550 mm 1,85 Q HeadlossMa yor 2 , 63 0,2785 C D L 1,85 0,45 HeadlosMay or 2 , 63 0,2785 110 0,55 HeadlossMa yor 0,07m 10m Headloss minor pada 1 Bend 90° (K=0,3), 1 gate valve (K = 0,2), dan 1 check valve (K = 1,5) Headloss minor 1,892 1,89 1,89 1 0,2 1 0,3 11,5 2 9,8 2 9,8 2 9,8 0,05 0,02 0,27 0,34 Headloss total = headloss mayor + headloss minor = 0,07 + 0,34 = 0,41 m Sisa Tekan = perbedaan tinggi – headloss total = 1 – 0,41 = 0,59 m Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan: Tabel 5.5 Hasil Perhitungan Intake Desain Diameter Diameter Pasaran Kecepatan Headloss Total Sisa Tekan Satuan mm mm m/s m m Hasil 535 550 1,89 0,41 m 0,59 m Sumber : Analisis Penulis, 2019 5.3. Prasedimentasi 5.3.1. Fungsi dan Komponen Prasedimentasi: digunakan jika sumber air baku alirannya deras, berfungsi menyisihkan SS yang tinggi, bahan kimia dapat ditambah kan untuk mengoksidasi zat organik atau menahan oksidasi biologinya. Prasedimentasi terdiri atas 4 zona : ALYA KARMILIA 21080117120036 V-7 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 1. Zona Inlet 2. Zona Lumpur 3. Zona Pengendapan 4. Zona Outlet 5.3.2. Perencanaan Prasedimentasi a. Zona Inlet Type Rectangular Tank P:H =6:1 P:L =5:1 Minimum tank =2 K (factor safety) = 1,75 V horizontal = 0,05 m/s Kedalaman air =3m Ukuran partikel pasir = 0,1 m Kecepatan Pengendapan = 0,0069 m/s (1-2 x10-3 ) b. Waktu detensi = 10 menit Slope = 1 : 100 Zona Pengendapan Beban permukaan (vo) diambil = 0,00694 m/s Waku detensi = 10 menit Debit (Q) = 450 L/detik = 0,45 m/detik P:L =5:1 P:H =6:1 H =3m Freeboard = 50% H Viskositas kinematis = 0,893 x 10-6 m2/detik (25oC) Viskositas dinamis = 0,890 x 10-3 kg/m*detik Kerapatan air = 997 kg/m3 Kerapatan lumpur = 2600 kg/m3 Tinggi air di v-notch, ho =3m ALYA KARMILIA 21080117120036 V-8 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM c. Tebal gutter = 2 cm = 0,02 m Slope =2% Waktu pengurasan = 3 hari Minimum tank = 2K K(safety factor) = 1,75 V horizontal = 0,05 m/s Zona Outlet Debit (Q) = 436,5 l/detik = 0,4365 m/detik Keperluan IPA = 10% Viskositas kinematis = 0,893 x 10-6 m2/detik (25oC) Viskositas dinamis = 0,890 x 10-3 kg/m.detik Kerapatan air = 997 kg/m3 Berat jenis air = 9,77 KN/m3 Kerapatan lumpur = 2600 kg/m3 Tebal gutter = 2 cm Kadar lumpur =3% Kecepatan Pengendapan = 0,0069 m/s K (faktor safety) = 1,75 v horizontal = 0,05 m/s Ukuran partikel pasir = 0,1 m Slope = 1 : 100 Freeboard = 0,3 5.3.3. Kriteria Desain Tabel 5.6 Kriteria Desain Bangunan Prasedimentasi Keterangan Beban permukaan (vo) waktu detensi P:L P:H NFr NRe Kecepatan Inlet (vi) ALYA KARMILIA 21080117120036 Kriteria desain 20 – 80 m/hari, diambil = 60 m3/m2/hari 0,5 – 3 jam (2-6) : 1, diambil 3 : 1 (5-20) : 1, diambil 10 : 1 > 10-5 < 2000 0,2 – 0,5 m/detik V-9 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 2 – 5 cm, diambil 3 cm = 0,03 m 1 – 3 hari 60 – 80 % min 30 cm (50 – 60 %) (100–60) % * kekeruhan 1–2% 45 – 60o 25 – 100 cm 2,5 – 5 m 1000 – 2500 mm 1000 – 1200 mm 1 – 1,4 m 0,3 – 0,4 m 1 – 1,2 m 1000 l/detik = 1 m/detik 0,893 x 10-6 m2/detik (25oC) 0,890 x 10-3 kg/m*detik 997 kg/m3 9,77 KN/m3 2600 kg/m3 3% Tinggi air di V-notch (ho) Waktu Pengurasan % Removal Freeboard Konsentrasi Effluen Slope Kemiringan plate Jarak antar plate (wp) Tebal plate (tp) Panjang plate (Pp) Lebar plate (Lp) Jarak plate ke pipa inlet Jarak gutter ke plate Tinggi plate Debit (Q) Viskositas kinematis Viskositas dinamis Kerapatan air Berat Jenis Air Kerapatan lumpur Kadar Lumpur 5.3.4. Perhitungan Prasedimentasi a. Zona Inlet Diketahui Debit rencana 450 L/detik = 0,45 m3/detik Dimensi saluran inlet : V inlet = 0,3 m/detik (Trijoko, 2010) Q rencana = 450 L/detik = 0,45 m3/detik Diameter Pipa Inlet 4 𝑥 𝑄 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 = √ = 𝜋 𝑥 𝑣 4 0,45 0,977 977mm 0,6 Maka Diameter pasarannya adalah 1066,8 mm Cek Kecepatan di Inlet 4 𝑥 𝑄 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 V= √ V= b. 𝜋 𝑥 𝐷2 4 0,45 0,7 m / dtk (1,067) 2 Zona Pengendapan ALYA KARMILIA 21080117120036 V-10 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Luas Pengendapan 𝐴= 𝑄 𝑣𝑜 0,45m3 / dtk 1 3 2 86400 60m / m .dtk 0,45 6,94 10 4 648m 2 Dimensi Zona, dengan perbandingan P : L = 5 : 1 A = P x L ; P = 5L A = 5L x L = 5L2 648 = 5L2 L2 = 129,6 m2 L = 11,38 ≈ 11 m P = 5L = 5 x 11 = 55 m H = P/6 = 55/6 = 9,2 = 9 m Cek Waktu Tinggal (Td) 𝑇𝑑 = Td 𝑣𝑜𝑙 𝑃 𝑥 𝐿 𝑥 𝐻 = 𝑄 𝑄 (55 11 9)m3 12100 det ik 201,67menit 0,45m3 / dtk Jari-jari Hidrolis L H (11 9)m2 R 3,4m 3m L 2H (11 (2 9))m Cek Bilangan Reynolds 𝑁𝑟𝑒 = N re 𝑣ℎ 𝑥 𝑅 𝑣 (0,05 3,4)m2 / dtk 19036 20000(memenuhi) 0,893 106 m / dtk Cek Bilangan Froud 𝑁𝐹𝑅 = ALYA KARMILIA 21080117120036 𝑣ℎ 𝑥 𝐻 2 𝑔𝑅 V-11 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 0,05(9m2 / dtk ) 2 N FR 0,12 105 (memenuhi) 2 2 9,81m / dtk 3,4m c. Zona Lumpur a. Konsentrasi effluen dan lumpur Cef = (100 % - 60%) x kekeruhan (Darmasetiawan, 2001) = 40 % x Cs 200 mg/l = 80 mg/l = 60 % x kekeruhan = 60 % x 200 mg/l = 120 mg/l b. Berat lumpur per hari/bak Ws = Q x Cs x 86400 = 450 x 120 x 86400 x 10-6 = 4666 kg/hari c. Debit lumpur kering Qds = Ws/ρs = 4666 /2600 = 1,8 = 2 m3/hari d. Debit lumpur Qs = Qds/% lumpur = (2 m3/hari)/3 % = 66,67 m3/hari e. Volume bak lumpur V = Qs x td = 66,67 m3/hari x 3 hari = 200,01 m3 f. Luas profil ruang lumpur L = V bak lumpur/Lebar zona pengendapan = 200,01m3 18,2m 2 11m Asumsi D pipa penguras = 0,25 m Profil ruang lumpur adalah trapesium dengan perbandingan kedua sisi = 1:2 Tinggi lumpur = 0,5 m L trapesium = (jumlah sisi sejajar x t) x 0,5 m 11 m2 = (jumlah sisi sejajar x 0,5 m) x 0,5 m Jumla sisi sejajar= 44 m Sisi =1:2→ L + 2L = 44 L = 15 m ALYA KARMILIA 21080117120036 V-12 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Jadi sisi ke-1 = 15 m dan sisi ke-2 = 30 m 0,5 0,03 1,72 30 15 A 90 1,72 88,28 tg d. Zona Outlet Lebar gutter (Lg) = 1,5 x ho, ho = tinggi air dalam gutter = 1,5 x 0,03 = 0,0045 m Vo = 6,94 x 10-4 m/s Jumlah pelimpah, n → Q/n x L < 5 x H x vo n 0,4365 5 3 6,94 10 4 n 10 < 4,2 rencana jumlah gutter untuk zona outlet, n = 4 dengan 45о V-notch Debit tiap gutter Qg= Q/n = 0,4365m3/s / 4 = (0,109125 m3/s x 35,3088) Cfs = 3,85 Cfs Dimensi tiap gutter Qg = 2,49 x Lg x Ho3/2 4,85Cfs = 2,49 x (1,5. Ho) x Ho3/2 Ho = 1,11 m Lg = 1,5 x 0,03= 0,045 m Hg = Ho + 20% Ho+ ho+ freeboard = 1,11 + (0,2 x 1,11) + 0,03+ 0,3 = 1,662 m Pg = ½ P= ½ 55= 27,5 = 28 m 5.4. Aerasi (Cascade Tower) Karakteristik masing-masing alat aerasi dapat dilihat pada tabel 5.7. Dengan membandingkan ke-empat alat aerasi pada tabel di bawah ditambah dengan keterangan sumber buku yang sama (Montgomery, 1985; hal 510), maka dipilih aerasi tipe Cascade Towers untuk digunakan dalam perencanaan bangunan pengolahan air minum ini. Alasan pemilihannya karena sistem aerasi tersebut dapat menyisihkan gas CO2 agresif, zat organik dan senyawa ammonia. Ketiga parameter tersebut merupakan parameter yang perlu dipertimbangkan untuk ALYA KARMILIA 21080117120036 V-13 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM dilakukan pengolahan agar air baku dari sungai dapat dijadikan sebagai air minum. Waktu kontak udara dengan air relatif singkat kurang dari 2 detik, mampu mereduksi 90% CO2. Tabel 5.7 Karakteristik Alat Aerasi Kriteria dan Desain Cascade Towers Transfer O2 - Tinggi Hidrolis m (ft) 0,9 – 3 (3 – 10) Waktu kontak udara (s) 0,5 – 1,5 Waktu Detensi - Aplikasi Penyisihan CO2, kontrol bau dan rasa, nilai estetik Sumber : Montgomery, 1985 Tipe cascade towers dapat mencegah korosi dan alga. Sebelum air baku masuk ke dalam aerator akan melewati pintu sorong untuk menentukan besarnya debit air baku yang akan diolah dan masuk ke dalam bak penampung. 5.4.1. Kriteria Desain Perencanaan 5.4.1.1. Bak Penampung a) Waktu tinggal (td) = 3 menit = 180 detik b) Volume (V) = Q x td = 0,4365 m3/detik x 180 det = 78 m3 c) maka panjang bak = 4,3 m d) lebar bak = 4,3 m e) tinggi bak = 4,3 m 5.4.1.2. Aerator - Menggunakan Cascade Towers - Tinggi setiap tahap cascade = 0,5 m (Droste, Ronald R, 1997) - Menggunakan 10 tahap untuk 1 unit aerator (Droste, Ronald R,1997) - Luas yang dibutuhkan : 4 – 9 m2 (Droste, Ronald R,1997), untuk 100 l/s diambil 5 m2 (5/100) = 0,05 m2.s/l - Debit (Q) = 436,5 l/s ALYA KARMILIA 21080117120036 V-14 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 5.4.2. Perhitungan - Kedalaman = 3- 5m - Lebar = 5-9 m - Waktu Kontak = 10 – 30 menit - Gas yang dibutuhkan = 10 – 100 l gas untuk 100 l/s air diambil 55 l (20/100) = 0,15 m2.s/l 5.4.2.1. Luas Cascade Luas cascade = 0,05 m2.s/l x 436,5 l/s = 21,825 m2 5.4.2.2. Dimensi Cascade Panjang (P) : Lebar (L) = 1 : 1 Luas = Panjang (L) x Lebar (L) 21,82 m2 = L = 4,67 m = 4,7 m LxL L = 4,7 m; P = 4,7 m Panjang tiap cascade = 4,7/ 10 = 0,47 m HL cascade = 0,5 x 10 = 5 m Jadi, dimensi cascade towers yang dibutuhkan : Panjang = 4,7 m Lebar = 4,7 m Tinggi =5m Panjang tiap tahap = 0,47 m 5.4.2.3. Tenaga Pompa Z2 – Z1 = 9 m p = 0,15 m L = 3,15 m Qk = 0,18 m3/s Kehilangan tekanan sepanjang pipa (HM) 1 1 HM 0 , 54 0 , 54 Q 0,4365 4,7 L = 2, 63 2, 63 0 , 2785 . C . op 0 , 2785 . 130 . 0 , 15 HW HM = 13,53 m = 13 m ALYA KARMILIA 21080117120036 V-15 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Kehilangan tekanan pada fitting (Hm) Hm = 30% x HM Hm = 0,3 x 13 = 3,9 m Kehilangan tekanan total (HT) HT = (Z2 – Z1) + HM + Hm HT = 9 + 13+ 3,9 HT =25,9 m Tenaga pompa (Efisiensi = 75%) P= 𝛾×𝑄×𝐻𝑡 𝜂 Keterangan : P = daya pompa (kg m/dtk) Q = debit (m3/dt) = efisiensi pompa, diasumsikan 75 % = berat jenis air (pada suhu 27oC = 1017,1 kg/m3) P= 1017,1 0,4365 25,9 153,31 153kg.m / s 75 Karena 1 Hp = 75 kg. m/dtk maka daya pompa = 153 / 75 = 2,04 Hp 1 Hp =745,7 watt maka, daya pompa = 2,04 Hp = 1521,2 watt 5.5. Koagulasi Pada perencanaan ini, unit koagulasi yang digunakan adalah koagulasi yang memanfaatkan gaya hidrolis sebagai pengaduk. Gaya hidrolis dimunculkan dengan melewatkan air pada sebuah terjunan. Unit koagulasi terdiri atas kelengkapan sebagai berikut: 1. Bak Koagulasi 2. Saluran menuju bak koagulasi 3. Bak pembubuh koagulan 4. Pompa pembubuh ALYA KARMILIA 21080117120036 V-16 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 5.5.1. Kriteria Desain Tabel 5.8 Kriteria Desain Koagulasi Hidrolis dengan Terjunan Kriteria Gradien kecepatan (G) Satuan 1/detik Nilai 400 - 1000 Waktu detensi (td) Headloss Ketinggian pencampuran (H) Bilangan Froud (Fr) Rasio Kedalaman (Y2/Y1) Detik m m - 20 – 60 ≥ 0,6 ≥ 0,3 ≥2 > 2,83 Sumber Nasrullah & Oktiawan, 2005 Reynolds, 1982 Kawamura, 1991 Schulz dan Okun, 1984 Schulz dan Okun, 1984 Schulz dan Okun, 1984 5.5.2. Perencanaan Jumlah bak (n) =2 Tinggi terjunan (H) =2m Lebar bak (b) =4m Lebar terjunan (w) =1m G = 400/detik Td = 20 detik Massa jenis air = 997 kg/m3 Keperluan IPA = 10% Debit rencana (Q) = 436,5 l/detik = 0,4365 m/detik Debit rencana (q) tiap bak = 0,4365 / 2 = 0,21825 m3/s 5.5.3. Perhitungan a. Nilai Headloss 𝐻𝐿 = 𝐺 2 . 𝑡𝑑. 𝜇 4002 . 20.0,89𝑥10−3 = = 2,86 𝑚 𝜌 997 > 0,6 (𝑚𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑘𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎) b. Bilangan terjunan q = Q / w = 0,21825 / 1 = 0,21825 m/s q2 0,218252 D 6,069 104 3 3 g.H 9,81.2 c. Panjang terjunan Ld = 4,3 x H x D0,27 ALYA KARMILIA 21080117120036 V-17 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Ld 4,3 2 6,069 104 Ld 1,16m 0, 27 d. Kedalaman air di titik 1 (Y1) dan titik 2 (Y2) Y1 = 0,54 x H x D0,425 = 0,54 x 2 x (6,069x10-4) 0,425 = 0,046 m Y2 = 1,66 x H x D0,27 = 1,66 x 2 x (6,069x10-4) 0,27 = 0,45 m Rasio kedalaman = Y2/Y1 = 0,45 / 0,046 = 9,8 > 2,83 (ok) e. Bilangan Froud 9,8 1 2 1 8F 1 𝑌2 1 = ((√1 + 8𝐹 2 ) − 1) 𝑌1 2 2 F = 7,3 = 7 > 2 (memenuhi kriteria) f. Panjang Loncatan Hidrolis Untuk bilangan Fr = 7 maka L/Y2 = 6,1 (dari hasil plot pada grafik di atas) L/Y2 = 6,1 L = 6,1 x Y2 = 6,1 x 0,45 = 2,745 m g. Panjang bak setelah terjunan (Lb) ALYA KARMILIA 21080117120036 V-18 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Waktu loncatan hidrolis t2 = 2 detik (asumsi) Waktu terjunan t1 = 1 detik 𝐿𝑏 = Lb (𝑡𝑑 − 𝑡1 − 𝑡2) 𝑥 𝑄 𝑌2 𝑥 𝑏 20 1 2 0,21825 2,1m 0,45 4 h. Panjang bak unit koagulasi (Lmin) Lmin = Ld + L + Lb = 1,16 + 2,745 + 2,1 = 6,005 = 6 m i.Saluran Menuju Bak Koagulasi Saluran beton dengan koefisien Manning (n) = 0,015 Lebar saluran (L) = 10 cm = 0,1 m Panjang saluran (p) =6m Freeboard = 15 % dari h saluran m Tinggi muka air di atas saluran (h) = Y2 + HL – H h = 0,45 + 2,86 – 2 = 1,31 m Hsal = 1,31 + 0,2 (freeboard) = 1,33 m Kecepatan pada saluran Vsal = Q / (Hsal x L) = 0,21825 / (1,33x 0,1) = 1,64 m/s Jari-jari hidrolis (R) R= L H 0,1 2 0,07m L 2h 0,1 (2 1,31) Kemiringan saluran (S) S ( vsal.n 2 1,64 0,015 2 ) ( ) 0,021 2 R 23 0,07 3 Headloss saluran HLsal S p 0,021 6 0,126m j.Bak Pembubuh Koagulan Koagulan yang digunakan = Aluminium Sulfat (Al2(SO4)3.14H2O) Massa jenis = 134 gr/100 ml = 1,34 kg/l ALYA KARMILIA 21080117120036 V-19 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Konsentrasi larutan alum = 5% Dosis alum maksimum = 25 mg/l Pembubuhan alum dilakukan 24 jam sekali Kebutuhan Alum 𝑀 = 𝑄 𝑥 𝑑𝑜𝑠𝑖𝑠 𝑎𝑙𝑢𝑚 M 0,21825 25 1000 5456,25mg / dtk 471kg / hari Debit Koagulan M 471 Q’= 351L / hari 0,351m3 / hari p 1,34 Volume alum yang dibutuhkan selama pencampuran Val = Q’ x t = 351 x 1 hari = 351 L = 0,351 m3 Volume pelarut 1 0,05 1 Cal 471 0,05 Cal Vlar td 1 8,9 9m3 air 997 Dimensi Bak Pembubuh Diameter bak = 2 meter Luas alas bak = Ketinggian (h) = Vol.Pelarut / luas alas = 9 / 3,14 = 2,8 m Freeboard = 0,2 m 1 𝜋𝑑 2 = 4 1 4 𝑥3,14𝑥22 = 3,14 𝑚2 Pompa Pembubuh Koagulan Jumlah pompa = 2 buah (sesuai jumlah bak) Efisiensi pompa = 0,75 Head pompa yang disediakan (H) = 10 m Debit larutan alum (Qal) = 0,0806 m3/hari = 0,9 x 10-6 m3/s Massa jenis larutan yang akan dipompa: 𝜌= 1 1 = = 1009,93 𝑘𝑔/𝑚3 𝐶𝑎𝑙 1 − 𝐶𝑎𝑙 0,05 1 − 0,05 + 𝜌𝑎𝑖𝑟 1340 + 997 𝜌𝑎𝑙 Daya pompa yang dibutuhkan: 𝑃= 𝜌𝑙 𝑥 𝑔 𝑥 𝑄𝑎𝑙 𝑥 𝐻 ALYA KARMILIA 21080117120036 = 1009,93 𝑥 9,81 𝑥 0,9 𝑥 10−6 𝑥 10 0,75 = 0,12 𝑤𝑎𝑡𝑡 V-20 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM k. Perhitungan Efisiensi Removal Pada tahap koagulasi, paramater BOD, COD, TSS, & kekeruhan mengalami removal treatment, namun perhitungan removal akan di lanjutkan terlebih dahulu ke tahap flokulasi. Pada tahap koagulasi, memiliki efisiensi removal sebesar 72,89% terhadap paramater warna (Rani, 2013). Tabel 5.9 Efisiesi Removal Koagulasi Bangunan Pengolahan Nama Removal Kualitas air baku (mg/l) % Efesiensi Pengolahan Nilai Removal Treatment Sisa Removal Treatment Koagulasi Warna 60 TCU 72,89 43,734 16 5.6. Flokulasi 5.6.1. Kriteria Desain Kriteria desain flokulasi (pengadukan lambat) beberapa jenis flokulator adalah sebagai berikut: Tabel 5.10 Kriteria Desain Unit Flokulasi Kriteria Desain Baffle Channels Gradien kecepatan (dt-1) Waktu detensi (menit) Tahapan flokulasi Kec. aliran maksimum Area blade/tangki Blade: D/T Shaft (rpm) 20 – 70 10 – 20 6 – 10 3 fps - Flokulator Mekanis Horizontal Shaft Vertical Shaft dengan Paddle dengan Blade 10 – 60 10 – 70 30 – 40 20 – 40 3–6 2–4 3 fps 6 – 9 fps 5 – 20 % 0,1 – 0,2 % 0,5 – 0,75 0,2 – 0,4 1–5 8 – 25 Sumber: Kawamura, 1991 5.6.2. Perencanaan Tabel 5.11 Perencaan Unit Flokulasi Keterangan Jarak antar baffle ALYA KARMILIA 21080117120036 Perencanaan 1m V-21 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM Kedalaman (H) Jumlah channel (n) Jumlah belokan (n-1) Kecepatan pengendapan (v) Waktu detensi 5m 6 buah 5 buah (HL = 1-2 ft ≈ 0,3 – 0,6 m) 0,8975 x 10-6 m2/s 15 menit = 900 detik Sumber: Analisis Penulis, 2019 5.6.3. Perhitungan Dimensi Ruang Q = 0,4365 m3/s Volume Bak (V) = Q x td = 0,4365 m3/s x 900 s = 392,85 m3 Volume tiap zona = 392,85 m3 / 6 = 65,5 m3 H=5m L:P=1:1 Maka P = √(65,5 m3 / 5 m ) P= 13,1 m P = 3,6 m; L = 3,6 m Jadi direncanakan masing-masing zona dengan H= 5 m ;P = 3,6 m; L = 3,6m. Zona 1 : a. Perhitungan Kecepatan Aliran (v): v Q 0,4365 0,0873m / dtk BH 1 5 b. Perhitungan Tinggi Muka Air (h): v td G 2 0,8975 106 900 702 h 4,03m g 9,81 c. Perhitungan Gradien Kecepatan (G): 1 1 2 0,4365 4,03 2 Qh G 0,875 10 6 5 13,1 55,4 / dtk v H A td = 900 dtk G td 55,4 900 49,860( sesuai ) d. Perhitungan Jari-Jari Hidrolis (R): 𝐵 𝑋 𝐻 R = 𝐵+2𝐻 = ALYA KARMILIA 21080117120036 1 𝑥 5 1+2𝑥5 = 0,45 V-22 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM e. Perhitungan Slope (S): 2 v.n 0,0873 0,012 0,000003 S = 2 2 0,45 3 R 3 2 f. Perhitungan Volume Bak Volume bak = Q x td = 0,4365 x 900 =392,85 m3 g. Perhitungan Panjang Lintasan (L) L= V 392,85 79m BH 1 5 h. Perhitungan jumlah Lintasan (N) Jumlah lintasan (N) = L 79 7,9 8buah Ls 10 i. Perhitungan Headloss (Kehilangan Tinggi Tekan) Kehilangan tekanan pada belokan : hf = Kv2 1,5 0,08732 5,83 104 2g 2 9,81 Headloss total sepanjang satu segmen Ls : hf total = [ 𝑄(𝐵+2𝐻)2/3 .𝑛.𝑁1/2 .𝐿𝑠1/2 ] (𝐵𝐻)5/3 2 𝑁.𝐾.𝑄 2 + 2𝑔(𝐵𝐻)2 Hf total = 5.7. Sedimentasi Menurut Reynolds (1982), sedimentasi adalah pemisahan zat padat - cair yang memanfaatkan pengendapan secara gravitasi untuk menyisihkan padatan tersuspensi. Sedimentasi terdiri atas empat zona, yaitu : 1. Zona Inlet 2. Zona Lumpur 3. Zona pengendapan 4. Zona outlet 5.7.1. Data Desain Bentuk bangunan Rectangular Tank ALYA KARMILIA 21080117120036 V-23 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM P:L =5:1 L:H =6:1 Q inlet = 436,5 L/dtk = 0,4365 m3/dtk Q outlet = 436,5 L/dtk – (3% x 436,5) = 423,4 L/dtk = 0,4234 m3/dtk Beban permukaan (vo) = 5,54 x 10-4 m/s Kecepatan inlet dan outlet (v) = 0,3 m/s Td = 1,5 jam = 5400 detik Kedalaman bak (H) =3m Jarak antar plate (wp) = 100 mm = 0,1 m Tinggi plate (h) =1m Sudut kemiringan plate = 60˚ Tebal plate = 5 mm = 0,005 m Faktor keamanan (K) = 0,75 Viskositas kinematik air pada suhu 25˚C = 0,893 x 10-6 m2/s Tinggi air di V-notch (ho) = 3 cm = 0,03 m Tebal gutter = 2 cm = 0,02 m 5.7.2. Kriteria Desain Tabel 5.12 Kriteria Desain Sedimentasi No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Keterangan Beban permukaan Tinggi air Td Kemiringan plate Panjang Lebar P:L L:H Freeboard Re Fr Kecepatan Removal efisiensi Faktor keamanan Unit M/jam M Jam ˚ M M M m/mnt % Kriteria desain 0,83 – 2,5 3–5 1,5 – 4 60 – 90 30 10 6:1 – 4:1 3:1 – 6:1 0,6 < 2000 > 10-5 0,3 – 1,7 50 – 70 0 –1 Sumber: Kawamura, 1991 ALYA KARMILIA 21080117120036 V-24 TUGAS BESAR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 5.7.3. Rumus Perhitungan Desain 5.7.3.1. Zona Inlet ALYA KARMILIA 21080117120036 V-25
