BAB III

5/15/2018 BAB III - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-iii-55ab4e5402d91 1/11

BAB III

KONSEP PERANCANGAN SISTEM PENGOLAHAN JARINGAN

PENGUMPUL DAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR LIMBAH DOMESTIK

Dalam membuat suatu perancangan instalasi air limbah diperlukan suatu teori dan

rumus yang dapat dijadikan sebagai acuan agar hasil perancangan yag telah didapatkan

sesuai dengan standar yang telah ditentukan. Berikut teori dan rumus yang digunakan

dalam mendesain instalasi pengolahan air limbah Kota Banda Aceh:

3.1 Proyeksi Jumlah Penduduk

Ada 2 metode yang digunakan untuk menghitung proyeksi jumlah penduduk yaitu:

a. Metode Aritmatika

Metode ini berdasarkan hipotesis bahwa rata-rata pertumbuhan adalah

konstan. Hipotesa ini dapat diuji dengan menguji apakah pertumbuhan dari suatu

komunitas mengalami peningkatan setelah dilakukan sensus. Secara metematis,

hipotesis ini dapat ditulis dalam bentuk sebagai berikut:

Pn = Po + Ka (Tn-To)

Ka = (P2-P1) / (T2-T1)

di mana

Pn : Jumlah penduduk yang dicari

Po : Jumlah penduduk tahun awal

Ka : Laju pertumbuhan

P1 : Jumlah penduduk pada data tahun awal

P2 : Jumlah penduduk pada data tahun akhir

b. Metode Geometri

Metode geometrik digunakan dengan asumsi populasi yang diproyeksikan

dengan laju pertumbuhan yang berubah, rata-rata hasil menurut perbandingan

setiap dekade digunakan dan dapat digunakan untuk jangka pendek 1-5 tahun.

Secara matematis dapat ditulis dalam bentuk:

Pn = Po (1 + r)n

di mana

Pn = Jumlah Penduduk yang dicari

Po = Jumlah penduduk yang diketahui



r = Laju pertumbuhan penduduk Kota Banda Aceh

n = tahun yang akan dicari - tahun yang diketahui

3.2 Menentukan Service Area dan Lokasi IPAL

Service area didefinisikan sebagai total suatu wilayah yang akan dilayani oleh

fasilitas pengolahan air limbah. Pada saat menentukan service area, terdapat beberapa

faktor yang harus diperhatikan agar pelayanan dapat terlaksana secara maksimal. Faktor-

faktor tersebut antara lain sebagai berikut:

a. Kondisi fisik dan geografis wilayah yang akan dilayani (seperti kontur,

fasilitas jalan, sungai, rel kereta api, dll)

b. Kepadatan penduduk serta proyeksinya hingga desain tahun pelayanan dari

wilayah yang akan dilayani

c. Mengetahui land use dari wilayah yang akan dilayani

d. Keadaan sosial ekonomi masyarakat yang tinggal di wilayah yang akan

dilayani

e. Campur tangan pihak berwenang (seperti: pemerintah, pihak swasta, instansi

terkait)

Sama halnya dalam menentukan service area, penentuan lokasi IPAL juga memiliki

beberapa persyaratan yang harus dilakukan agar keberadaan IPAL tersebut tidak

mengganggu masyarakt serta lingkungan di sekitar lokasi IPAL. Beberapa ketentuan

dalam menempatkan IPAL adalah sebagai berikut:

a. IPAL harus diletakkan pada wilayah dengan elevasi rendah sehingga dapat

menghemat energi dengan menggunakan asas gravitasi dalam sistem

transmisinya

b. IPAL diletakkan pada daerah yang diisolasi atau daerah yang tidak potensial

untuk berkembang

c. Area pada lokasi IPAL harus luas sehingga memungkinkan apabila terjadi

pelebaran

d. Lokasi memiliki kemungkinan untuk membuang hasil akhir limbah seperti

debu, lumpur, dan pasir

e. Bukan lokasi yang rawan banjir

f. Lokasi memiliki akses transportasi sepanjang musim

g. Lokasi terletak dekat dengan badan air yang besar untuk disposal



h. Kemampuan dari lahan lokasi untuk menahan struktur

i. Lokasi memiliki kemiringan dengan elevasi sedang sehingga mencegah

kemungkinan terjadinya erosi

j. Mengecek atau mengevaluasi keadaan geografis lokasi (flora, fauna,

arkeologikal)

3.3 Menghitung Timbulan Limbah Cair

Timbulan limbah cair suatu perkotaan akan berbeda dengan yang limbah yang

dihasilkan kota lain. Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi perbedaan timbulan

limbah cair ini (Sumber: Wastewater Treatment Plant, Planning, Design, and Operation.

Syed R. Qasim), yaitu:

a. Iklim

b. Lokasi geografi

c. Kondisi sosial ekonomi penduduk kota

d. Tingkat industry

e. Suplai air yang terukur

f. Retribusi air bersih

g. Krisis air saat musim kemarau

Variasi komponen timbulan air limbah dari suatu perkotaan (Sumber: Wastewater

Treatment Plant, Planning, Design, and Operation. Syed R. Qasim) adalah:

a. Residential water use

Merupakan timbulan air limbah yang berasal dari kegiatan domestik atau rumah tangga

masyarakat perkotaan sehari-hari, seperti untuk mandi, mencuci, toilet flushing, dan

memasak.

b. Commercial water use

Kegiatan komersial ini meliputi perhotelan, perkantoran, pusat perbelanjaan, bioskop,

rumah sakit, dan lainnya. Perhitungan limbah ini menggunakan perbandingan/ ratio dari

kebutuhan air domestiknya.

c. Industrial water use

Timbulan air limbah industri suatu perkotaan dihitung berdasarkan banyaknya kegiatan

industri di suatu perkotaan tersebut. Biasanya limbah cair yang dihasilkan industri kecil

memiliki proporsi 20%-30% dari total air limbah perkotaan.

d. Public water use



Timbulan limbah cair untuk keperluan umum terbagi atas fasilitas untuk bangunan umum,

seperti sekolah, penjara, dan balai kota serta fasilitas untuk pelayanan umum, seperti

pembersihan jalan, pemadam kebakaran, dan irigasi taman kota. Jumlah kebutuhan air

untuk fasilitas umum ini biasanya berjumlah 8%-15% dari total kebutuhan air.

e. Water unaccounted for

Biasanya berupa kebocoran pipa dari instalasi air bersih dan nilainya bergantung pada

kualitas perpipaan tiap perkotaan.

3.4 Estimasi Timbulan dan Karakteristik Limbah Cair

Estimasi timbulan limbah cair adalah asumsi banyaknya limbah yang akan diolah di

IPAL. Timbulan limbah cair berasal dari penggunaan air untuk kebutuhan aktivitas

manusia. Timbulan limbah cair di wilayah pelayanan IPAL Kota Banda Aceh ini berasal

dari limbah rumah tangga yang berasal dari perumahan, limbah yang berasal dari fasilitas

umum seperti sekolah, rumah sakit, kantor, dan fasilitas lainya.

Timbulan limbah cair ini memiliki debit maksimum pada waktu tertentu dalam sehari.

Debit maksimum adalah debit rata-rata kebutuhan air dikalikan dengan faktor puncak.

Faktor puncak dapat dihitung dengan persamaan

FP = 4,02 (0,0864.Qavg)-0,154

.

3.5 Perencanaan Jaringan Pengumpul

Jaringan pengunpul air limbah berfungsi untuk mengumpulkan air limbah dari sumber

limbah sampai ke instalasi pengolahan air limbah (IPAL) hingga air limbah tersebut

memenuhi baku mutu air buangan sehingga aman dibuang ke badan air. Prinsip yang

harus diperhatikan dan dipraktekan dalam perencanaan jaringan pengumpul adalah

panjang jaringan terpendek dan diameter pipa terkecil, serta sedikit penggunaan pompa

pada jaringan.

Langkah-langkah perencanaan dilakukan dengan tahapan sebagai berikut:

a. Penetapan wilayah yang akan dilayani

b. Identifikasi jumlah timbulan limbah yang dihasilkan tiap area pelayanan

c. Identifikasi kontur tiap wilayah

d. Menganalisa dan membuat jaringan pengumpul air limbah dengan memperhatikan

kontur wilayah yang dilayani dari sumber limbah sampai ke IPAL. Wilayah yang dianalisa



sulit untuk dijangkau dimungkinkan untuk tidak mendapatkan pelayanan jaringan

pengumpul air limbah dengan pertimbangan ekonomi dan realitas.

e. Mendesain besarnya pipa yang dibutuhkan dengan mempertimbangkan kecepatan air

yang mengalir dalam pipa, elevasi mata air pada pipa serta, serta besarnya free board

f. Menentukan lokasi manhole

Dalam pembangunan jaringan pipa tidak dilakukan pentahapan, dikarenakan umur pipa 0

tahun, sesuai periode pelayanan.

3.6 Hierarki Pemipaan Dalam Jaringan Pengumpul Air Limbah

Penetapan Hierarki pemipaan air limbah dapat didasarkan oleh berbagai hal, seperti layout

jaringan pemipaan maupun ukuran dimensi pipa tersebut.

Pipa Persil

Diletakkan di dalam halaman rumah

Penempatan di kedalaman (0,45-0,6) m

Diameter minimum 4”-6”

Kemiringan tidak lebih dari (1-2)%

Diameter pipa dihitung berdasarkan debit puncak

Pipa Servis (Tersier)

Dapat diletakkan di bawah trotoar atau bagian belakang antar bangunan

Penempatan di kedalaman awal 0,6 m

Diameter minimum 6”

Kemiringan tidak lebih dari (0,6-1)%

Diameter pipa dihitung berdasarkan debit puncak rata-rata pipa persil

Satu seksi pipa servis dapat melayani 50 bangunan

Pipa Lateral (Sekunder)

Dapat diletakkan di bawah trotoar

Penempatan di kedalaman 1-1,2 m

Penempatan di kedalaman awal (hulu) tidak boleh melebihi 0,6 D dan pada bagian

hilir tidak melewati 0,8 D

Diameter lebih dari 12” dan disesuaikan dengan situasi dan kondisi aliran

Pipa Cabang (primer)

Pipa Utama (induk)



Penggunaan dan pemilihan pipa didasarkan atas beberapa pertimbangan, seperti

ketersediaan ukuran, kekuatan konstruksi, ketahanan terhadap asam dan alkali, kuat dan

tahan terhadap korosi serta mudah dalam pemasangan dan perawatan.

Kriteria letak pipa yang ideal adalah sekitar 1 meter di bagian hulu dan maksimum 7

meter pada bagian hilir. Jika telah mencapai kedalaman 7 meter pada bagian hilir maka

aliran air perlu dinaikan dengan pompa, karena bila tidak menggunakan pompa, aliran air

limbah tidak dapat mengalir dengan semestinya. Oleh karena itu sebelum membuat

jaringan pipa, sebaiknya menganalisa kontur wilayah terlebih dahulu agar dapat

meminimalisasi penggunaan pompa. Penggunaan pompa digunakan seefisien mungkin

agar mengurangi pembiayaan konstruksi dan perawatan.

Ada beberapa jenis dan bahan yang sering digunakan, yaitu:

Asbestos Cement Pipe (ACP)

Pipa ini terbuat dari bahan semen Portland dan serat asbes sehingga mempunyai

permukaan yang halus. Kelebihan dari pipa jenis ini dapat digunakan dalam keadaan asam

yang tidak terlalu tinggi dan air asin, tahan korosi, mudah dan murah dalam pekerjaan

konstruksi karena ringan, mudah dipotong dan disambung.

Pipa Tanah Liat

Pipa jenis ini tersedia dalam diameter yang kecil sehingga hanya dapat digunakan untuk

pipa persil dan service. Kelebihan dari pipa ini adalah harganya yang lebih murah daripada

pipa beton tetapi konstruksi pipa tidak terlalu kuat.

Pipa Beton

Pipa jenis ini mempunyai sifat tidak tahan terhadap korosi dan mempunyai konsentrasi

asam atau basa yang tinggi, sehingga dapat mempengaruhi umur pipa. Kelebihan pipa

beton adalah memiliki konstruksi yang kokoh, mudah dalam pemasangan, dan banyak

tersedia di lapangan.

Pipa Besi Tuang (CIP)

Pipa ini terbuat dari besi dan biasanya dilapisi semen agar permukannya rata sehingga

harganya menjadi lebih mahal. Kelebihan dari pipa jenis ini adalah sifatnya sangat kuat,

tahan lama dan tahan korosi, sehingga pipa ini cukup banyak digunakan.

Pipa Baja

Pipa ini terbuat dari baja dan mempunyai sifat tahan terhadap tekanan dan tumbukan serta

cocok sekali bila dipasang pada daerah-daerah yang labil seperti daerah perlintasan sungai

dan jalan.



Pipa Polyetilen (PE)

Pipa ini menggunakan bahan polyetilen yang bermutu tinggi dan diperoleh dengan

stabilizer untuk saluran air. Pipa ini tahan terhadap abrasi, tahan terhadap benturan, tahan

terhadap bahan kimia, lentur, cepat dan mudah dipasang, ringan serta tahan terhadapcuaca. Pipa polyetilen diproduksi dan diuji agar memenuhi standar ISO-4427 (saluran air).

Pipa polyvinyl Chloride (PVC)

Polyvinyl chloride (PVC) adalah pipa yang terbuat dari plastik dan beberapa kombinasi

vinyl lainnya. Pipa ini bersifat ringan, mudah dalam penanganan, tahan air, kedap air,

halus dan fleksibel. Selain itu, pipa ini memiliki sifat tidak berkarat atau membusuk.

Walaupun banyak digunakan tetapi pipa jenis ini tidak mempunyai semua ukuran sehingga

yang mempunyai debit yang besar harus menggunakan pipa jenis lain.

Di Indonesia standard ukuran yang dipakai untuk sistem perairan rumah tangga atau

lainnya adalah standard JIS (Japanese Industrial Standard), sedangkan untuk PDAM

biasanya memakai standard Nasional SNI.

Jenis-Jenis Ukuran Pipa PVC

inch Cm

1

1/4 3 1/81

1/2 3 ¾

2 5

2

1/2 6 ¼

3 7 ½

4 10

5 12 ½

6 15

8 2010 25

Sumber: Japanese Industrial Standard

Tabel 10. Jenis-jenis Ukuran Pipa

3.7 Hierarki Perencanaan Ketinggian muka Air di Dalam Pipa



θ

Aliran air buangan dalam pipa pengumpul air kotor normalnya adalah aliran

dengan gaya gravitasi, tidak diperbolehkan dalam keadaan tertekan dan dalam

keadaan penuh karena air limbah mengalami biodegradasi dan menghasilkan gas

seperti H2S sehingga membutuhkan ruang kosong dalam pipa kecuali, pada saat

pemompaan.

Aliran air dalam pipa dinajurkan memiliki perbandingan maksimum antara

kedalaman air (d) dan diameter pipa desain (D) yaitu sebesar <0,8.

3.7 Kriteria Perencanaan Diameter dan Kecepatan Aliran Dalam Pipa

Kecepatan aliran dalam pipa minimal sebesar 0,6 m/s agar menghindari

terjadinya pengendapan dan maksimal sebesar 2,9 m/s untuk menghindari erosi

material pipa akibat aliran air yang terlalu besar. Pengecualian terjadi pada sistem

pemompaan yaitu aliran air yang dipompa memilki kecepatan sebesar 3 m/s.

Persamaan Manning : …………….…….…..(1)

di mana : v = kecepatan dalam saluran/pipa, m/s

R = jari-jari hidrolik (Luas/keliling basah), m

D = diameter pipa, m

Q = debit air dalam pipa, m3 /s

S = kemiringan saluran, m/m

n = koefisien kekasaran ManningPersamaan Kontinuitas : ............………………………(2)

Jari-jari hidrolis asumsi 2/3 penuh :

……....(3)

Luas basah asumsi 2/3 penuh :

…………..... (4)

substitusikan ke persamaan (3)

a



() (

)

................ (5)

θ = 218,94o

disubstitusi ke persamaan (4), sehingga:

(

)

............................... (6)

Substitusi persamaan (6) ke persamaan (1) :

...........(7)

Substitusi persamaan (6) dan (7) ke persamaan (2) sehingga:

Dengan demikian, diameter pipa dapat dihitung sebagai berikut:

( )

Koefisien kekasaran tergantung pada material dan umur pipa. Nilai C yang umum

digunakan disajikan pada table berikut.

Material Nilai n

Concrete

Verified clay

Cast iron

Brick

Corrugated metal pipe

Asbestos CementPlastic

Earthen Channel

0,011 – 0,015

0,011 – 0,015

0,011 – 0,015

0,013 – 0,017

0,022 – 0,025

0,013 – 0,0150,011 – 0,015

0,030 – 0,035

Sumber : Syed R. Qasyim, Water Works Engineering hal. 163

Tabel 11 . Nilai n pada persamaan Manning

Untuk aliran penuh (pipa bertekanan) dimana tekanan dalam pipa lebih besar

dibandingkan dengan tekanan atmosfer, dapat digunakan Persamaan Hazen-Williams:



Pada desain aliran penuh, di pipa harus disediakan air release valve di setiap tikungan

untuk menjaga aliran tetap dalam kondisi penuh.

di mana :Q = debit air dalam pipa, m

3 /s

D = diameter pipa, m

S = kemiringan saluran, m/m

C = koefisien kekasaran (Hazen-William)

sehingga, diameter pipa dapat dihitung:

(

)

Kecepatan aliran dalam pipa:

Description Pipe C

Small and straight cast iron

New

5 years old

10 years old

15 years old

20 years old

30 years old

Concrete or cement lined

Welded steel, new pipe

Asbestos cement

Plastic

140

130

120

110

90 – 100

75 – 90

120

120

120 – 140

150

Sumber : Syed R. Qasyim, Water Works Engineering hal. 166

Tabel 12 . Koefisien Kekasaran Hazel-William

3.8 Pengecekan Elevasi Muka Air Dalam Jaringan Perpipaan

Dengan mengetahui kedalaman air yang mengalir dalam pipa pengumpul air

limbah sangat penting diketahui untuk memastikan apakah tersedia ruang yang cukup

untuk akumulasi gas H2S yang terbentuk dan untuk mengetahui kedalaman air

minimum yang diperlukan untuk mengalirkan air limbah.



Kedalaman air dapat diketahui dengan menggunakan:

Rumus Manning:

(

)

Persamaan Kontinuitas:

; dimana dan

Keterangan:

D = diameter pipa desain

d = ketinggian air dalam pipa

Dari persamaan Manning dan kontinuitas tersebut, maka diperoleh:

()

Maka, kedalaman air dalam pipa:

Nilai d minimum sebaiknya lebih dari 5 cm agar kotoran dalam air limbah masih

bisa mengalir.

BAB III

Documents

Transcript of BAB III