1

BAK PENGENDAP BERKEPING

DESKRIPSI

BPB (Bak Pengendap Berkeping) merupakan inovasi teknologi yang relatif baru

dibidang pengolahan air baku / air sungai untuk menghilangkan berbagai bentuk

angkutan sedimen dalam air baku dengan proses pengolahan secara fisika sehingga

tidak memerlukan koagulan atau bahan kimia lainnya. Dalam BPB air jernih dan air

keruh dapat terpisah sendiri secara otomatis dan kontinu tanpa memerlukan energi

listrik seperti untuk menggerakkan pompa atau peralatan lainnya dan tanpa memerlukan

tenaga operator untuk mengoperasikan instalasi secara terus-menerus.

Angkutan sedimen total pada air baku / air sungai terdiri atas material diskrit

seperti batu kecil/kerikil, pasir, partikel tersuspensi, koloid dan lain-lain. Adanya

angkutan sedimen pada air baku menunjukkan bahwa telah terjadi pencemaran fisik

pada air baku tersebut. Angkutan sedimen / polutan fisik dalam air baku dapat

mengganggu pemanfaatan air dan apabila air akan diolah untuk air minum / air bersih

maka akan meningkatkan biaya pengolahan.

BPB yang diperkenalkan sebagai instalasi pengolahan / penjernihan air baku

secara fisika dan secara otomatis terdiri atas 3 (tiga) komponen yaitu :

(i) BPB yang merupakan bak pengendap konvensional (settling tank) dan

disempurnakan dengan sederet keping pengendap (plate settler) yang berfungsi untuk

memperluas bidang pengendapan sehingga proses fisika dari pengendapan

(sedimentation) dapat berlangsung lebih efektif dibanding bila tanpa menggunakan

keping pengendap,

(ii) Penguras lumpur yang merupakan suatu sistem sifon terbuat dari sejenis pipa

PVC yang dipasang pada tempat dan elevasi tertentu sehingga dapat berfungsi untuk

mengevakuasi lumpur BPB keluar secara otomatis dan kontinu,

(iii) Komponen penunjang instalasi seperti : kolam penenang, bendungan pada

saluran pembawa (stoplog ), pelskal dan lain-lain.

Teknologi BPB sebagai instalasi penjernihan air baku / air sungai relatif belum

lama dikembangkan. Kurang lebih satu dekade yang lalu konsepsi teknologi BPB dengan

skala percobaan telah diimplementasikan pada suatu IPAL industri tekstil / selimut yaitu

2

PT. Peony Blanket Industry di Bekasi – Jawa Barat. Implementasi skala penuh (skala 1 :

1) dilakukan + lima tahun yang lalu, yaitu di daerah Pantura (Pantai Utara) P. Jawa

pada saluran air dari areal tambak milik Dinas Perikanan Propinsi Jawa Barat di Desa

Sungai Buntu, Kecamatan Pedes, Kabupaten Karawang – Jawa Barat. Meskipun

demikian, dari hasil implementasi tersebut, ternyata teknologi BPB memiliki prospek dan

dapat direkomendasikan diantaranya untuk dipergunakan sebagai instalasi penjernihan

air sungai Citarum sebelum masuk kedalam waduk Saguling, direkomendasikan pula

untuk menjernihkan air sungai Citanduy sebelum masuk kedalam laguna Segara Anakan

dan untuk keperluan penjernihan air baku lainnya yang banyak mengandung angkutan

sedimen atau limbah/polutan fisik.

Dengan demikian BPB merupakan salah satu the best available technology di

bidang penanggulangan sedimentasi waduk / laguna seperti tersebut di atas yang dapat

membantu mengatasi dampak negatif dari adanya angkutan sedimen pada sumber air

baku seperti : sungai, saluran irigasi, saluran air tambak dan lain-lain.

KEUNGGULAN DAN KELEMAHAN BPB

1. Tidak memerlukan : bahan kimia, energi listrik dan tenaga operator.

2. Endapan lumpur BPB dapat keluar sendiri secara otomatis dan kontinu sehingga

volume ruang lumpur lebih kecil dibanding bak pengendap konvensional, dengan

demikian biaya investasi BPB lebih murah. Meskipun demikian kinerja BPB lebih

baik karena dapat beroperasi terus-menerus tanpa terhenti untuk pengurasan

lumpur.

3. Dua jenis efisiensi BPB yang pernah dicapai yaitu :

A. Efisiensi Penjernihan BPB : J = 87,8 %

B. Efisiensi Pengolahan BPB : P = 89,4 %

Dimana :

Efisiensi Penjernihan ( J ) : perbandingan antara konsentrasi partikel

pada outlet dengan konsentrasi partikel pada inlet kali 100%.

Efisiensi Pengolahan ( P ) : perbandingan antara debit outlet air jernih

dengan debit inlet air baku kali 100%.

3

Rumus efisiensi penjernihan : J dan efisiensi pengolahan : P diturunkan

dari parameter-parameter seperti pada skema gambar 1 berikut ini.

Gambar 1. Inlet = Outlet + Lumpur.

Dimana :

Q : debit air baku masuk (inlet). q : debit lumpur / aliran keluar bawah (outlet bawah).

(Q – q) : debit air jernih / aliran keluar atas (outlet atas). Xo : konsentrasi partikel tersuspernsi pada inlet. Xef : konsentrasi partikel tersuspensi pada outlet atas.

Xs : konsentrasi partikel tersuspensi pada outlet bawah.

Dengan demikian rumus perhitungan efisiensi dapat dituliskan sebagai berikut :

Efisiensi Penjernihan : J = )0(X

)ef(X)0

(X x 100 %

Efisiensi Pengolahan : P = Q

q)(Q x 100 %

4. BPB memerlukan adanya ”beda tinggi tekan air” ( ∆ head ) yang cukup antara

permukaan air masuk (input ) dengan permukaan air keruh yang keluar ( under

flow ).

5. Proses pengendapan yang terjadi pada bak pengendap berkeping adalah

pengendapan secara natural yang memanfaatkan gaya gravitasi sehingga hanya

partikel diskrit seperti pasir dan sedimen tersuspensi saja yang dapat

terendapkan pada alat ini sedangkan sedimen terlarut (zat warna dan lain-lain)

serta partikel koloid (zat mikro molekul dan lain-lain) tidak dapat terendapkan.

6. Endapan berupa pasir yang bersifat diskrit atau angkutan debris seperti kerikil,

batu dan lain-lain tidak dapat keluar sendiri dari BPB sehingga perlu pengurasan

4

secara berkala. Namun dalam implementasinya BPB telah dilengkapi dengan

kolam penenang yang dapat berfungsi untuk mengendapkan pasir, kerikil dan

lain-lain sehingga hanya sebagian kecil yang masuk kedalam BPB sehingga

frekuensi pengurasan hanya sekitar satu bulan atau tiga bulan sekali.

7. Air keruh / limbah fisik yang keluar dari BPB dapat dimanfaatkan sebagai pupuk

tanaman. Limbah fisik terdiri atas berbagai macam angkutan sedimen total (total

sediment transport) baik berupa partikel sedimen tersuspensi, partikel koloid

maupun zat padat terlarut serta berbagai bentuk angkutan debris lainnya yang

terbawa dalam air baku / air sungai.

8. Untuk debit air baku yang besar seperti debit sungai Citarum atau sungai

Citanduy maka diperlukan dimensi BPB yang besar sehingga diperlukan biaya

investasi yang besar pula. Namun biaya O & P tetap murah dan manfaat BPB

sangat besar untuk melindungi terjadinya sedimentasi atau pendangkalan waduk

Saguling atau laguna Segara Anakan.

9. Dari hasil implementasi yang telah dilakukan selama ini ternyata bahwa teknologi

BPB memenuhi kriteria : 1) biaya murah (low-cost), 2) tepat guna

(appropriate), 3) tahan lama (durabel), 4) berkelanjutan (sustainnable)

serta 5) ramah lingkungan (environmental friendly).

PRINSIP KERJA BPB

Instalasi penjernihan air baku dengan BPB dapat dibangun langsung pada aliran

sungai atau pada saluran air baku yang ada. BPB dapat beroperasi dengan sendirinya

secara otomatis dan kontinu terus menerus setiap saat. Hal ini terjadi berkat adanya

aliran air baku / air sungai yang juga secara kontinu / menerus. Namun demikian

implementasi teknologi BPB memerlukan prasyarat adanya ”beda tinggi tekan air” ( ∆

head ) yang cukup antara permukaan air masuk (input ) dengan permukaan air keruh

yang keluar ( under flow ). Perbedaan tinggi tekan air ini yang memungkinkan aliran air

keruh dapat terjadi dengan sendirinya / otomatis.

Pada salah satu implementasi BPB dibidang pengolahan air baku untuk air irigasi

tambak dengan air baku terjadi karena aliran pasang-surut air laut, secara skematis

sistem pengolahannya adalah seperti dijelaskan pada gambar 2.

5

Gambar 2. Sketsa sistem penjernihan air baku dengan BPB secara kontinu

dan otomatis.

Namun prinsip kerja dari BPB dalam menjernihkan air baku adalah seperti dijelaskan

pada gambar 3 berikut ini.

Gambar 3. Skema aliran fluida dalam Bak Pengendap Berkeping.

Pengolahan air dimulai dengan datangnya aliran air pasang dari laut melewati

saluran pembawa menuju ke BPB. Air tersebut mengandung kadar partikel sedimen

6

tersuspensi yang tinggi. Pengaturan debit air yang masuk kedalam BPB dilakukan

dengan mengatur lebar bukaan dari pintu air masuk (inlet). Besarnya bukaan inlet

ditentukan secara empiris berdasarkan hasil pengoperasian sebelumnya. Bila debit inlet

sudah dapat ditentukan, selanjutnya perlu ditentukan debit air keruh yang akan dibuang

melewati pipa PVC menuju ke hilir saluran. Pengaturan debit air keruh dilakukan dengan

mengatur bukaan keran pada pipa PVC tersebut. Dalam praktek bukaan keran

ditentukan berdasarkan pengalaman pengoperasian dan besarnya bukaan keran

tersebut berkisar antara 40 s/d 60 %. Pada penjernihan air baku tambak, debit lumpur

atau debit air yang terbuang bersama dengan partikel tersuspensi jumlahnya tidak

terlalu dipermasalahkan mengingat jumlah cadangan air laut yang sangat besar

jumlahnya. Namun apabila nantinya yang diproses adalah air baku dari sungai yang

merupakan air tawar dan terbatas jumlahnya maka air yang terbuang bersama dengan

lumpur harus diperhitungkan dengan cermat.

Apabila sistem penjernihan air baku tambak telah diatur seperti tersebut diatas

berarti seluruh persiapan pengoperasian telah selesai dilakukan. Pengoperasian terjadi

setiap hari dengan sendirinya pada waktu air pasang. Pada waktu tersebut, air baku

mengalir masuk kedalam bak pengendap dan setelah melewati proses penjernihan,

maka air jernih keluar dari bagian outlet atas dan mengalir ke dalam saluran suplesi

dalam areal tambak. Air keruh keluar melalui pipa PVC dan dibuang di bagian hilir.

Namun karena ujung bawah pipa penguras lumpur terletak pada dasar ruang lumpur

maka yang keluar lewat pipa tersebut adalah air yang mempunyai konsentrasi lumpur

tinggi. Demikian pula yang keluar dari outlet pada bagian atas bak pengendap adalah

merupakan supernatan yaitu air baku yang telah melewati proses sedimentasi pada bak

pengendap berkeping sehingga merupakan air jernih yang sudah terbebas dari partikel

sedimen tersuspensi (periksa gambar 3).

Dengan bak pengendap berkeping secara teoritis dapat dicapai efisiensi

pengendapan 100 % sehingga seluruh partikel sedimen tersuspensi yang ada dalam air

baku seluruhnya dapat terendapkan. Pengendapan maksimum tersebut dapat dicapai

apabila waktu tinggal hidraulik air yang diolah sama dengan waktu yang diperlukan

untuk pengendapan seluruh partikel tersuspensi tersebut. Kebutuhan waktu

pengendapan dari tiap jenis partikel tersuspensi adalah berbeda-beda, sehingga

diperlukan adanya data percobaan pengendapan secara batch di laboratorium.

7

PENGGUNAAN BPB

Kriteria Disain BPB

1. Bak pengendap direncanakan dengan kriteria good performance dengan beban

permukaan (surface loading) adalah sebesar : 600 s/d 1.500 GPD/ft2 yang ekivalen

dengan : 0,283 s/d 0,707 L/dt/m2. Beban pelimpah (weir-loading) berkisar antara :

5.000 s/d 15.000 GPD/ft2 (2,358 s/d 7,073 L/dt/m2), dimana 1 galon = 3,785 L; 1 ft =

0,305 m.

Gambar 4. BPB sedang beroperasi, air jernih keluar dari Outlet atas dan mengalir pada saluran suplesi.

8

Gambar 5. Keping Pengendap (Plate Settler), berjarak 20 cm, kemiringan 60o

Gambar 6. Kolam Penenang, BPB dan Saluran Suplesi Tambak serta Tambak yang terletak di kiri-kanan Saluran Suplesi.

9

Gambar 7. Tempat Pengeluaran Lumpur dan lumpur yang baru keluar dari BPB tampak tergenang di Saluran.

2. Waktu tinggal hidraulik (detention time) bervariasi antara 30 menit (0,5 jam) sampai

dengan 120 menit (2,0 jam) yang akan memberikan efisiensi penjernihan partikel

berkisar antara 80 s/d 100 %.

3. Untuk memperluas bidang pengendapan : A, maka telah diinovasi pada bak

pengendap dengan menambahkan sederetan keping pengendap sehingga proses

pengendapan dapat berjalan lebih efektif.

4. Keping pengendap (plate settler) yang digunakan adalah dari bahan yang banyak

terdapat di pasaran. Tinggi keping pengendap : H = 60 cm, dengan kemiringan keping

60o, sehingga kebutuhan tiap keping : A-B = H/sin = 60 cm/sin 60 = 70 cm. Jarak

antara satu keping dengan keping lainnya : W = 1/3 H = 60/3 cm = 20 cm.

5. Bak pengendap berkeping di samping berfungsi memperluas bidang pengendap : A,

juga adanya keping pengendap berfungsi untuk mencegah terjadinya fenomena

pengaliran singkat (periksa gambar 3). Aliran fluida dalam bak pengendap berkeping

harus melewati sirkulasi lintasan aliran yang sedemikian rupa sehingga sangat kecil

kemungkinan terjadinya fenomena pengaliran singkat. Dengan adanya keping

pengendap, partikel sedimen tersuspensi akan kehilangan energi geraknya karena harus

10

melewati lintasan berpenghalang (baffled channel) dan akhirnya mengendap di dasar

bak sehingga supernatan yang keluar terbebas dari partikel sedimen tersuspensi.

6. Pipa penguras lumpur terbuat dari pipa PVC dengan diameter tertentu: Ujung mulut

pipa dipasang 10 cm dari dasar bak pengendap yang merupakan beberapa

kompartemen berkeping dan pada bagian atasnya digabung dan merupakan suatu

manifol.

Biaya Investasi, Operasi dan Pemeliharaan BPB

1. Perkiraan biaya investasi BPB untuk pengolahan air baku dengan debit antara 5 L/dt

sampai dengan 20 L/dt berdasarkan harga Januari tahun 1989 adalah sebesar Rp.

20.000.000,-. Biaya investasi adalah untuk biaya konstruksi seluruh BPB termasuk kolam

penenang, pintu air dan perlengkapan instalasi lainnya.

2. Biaya Operasi dan Pemeliharaan terdiri dari gaji operator 1 Orang.Bulan yang sudah

termasuk biaya pembersihan dan pengurasan BPB satu bulan sekali.