BAB V TA

Dimensi Unit-Unit Pengolahan

Ketut Hendra Juliawan V-1 15300013

BAB V

DIMENSI UNIT-UNIT PENGOLAHAN

V.1 Umum

Pada perencanaan ini sistem pengolahan yang digunakan adalah sistem

Completely Mixed Activated Sludge (CMAS). Dari ketiga alternatif yang dibuat, alternatif

inilah yang membutuhkan biaya terkecil untuk investasi, konstruksi, operasional, dan

perawatan instalasi seperti yang telah dihitung pada bab sebelumnya. Unit-unit yang

digunakan pada sistem ini adalah :

Pengolahan tingkat pertama : bars screen, grit chamber, comminutor dan bak

pengendap pertama.

Pengolahan tingkat kedua : tangki aerasi dan clarifier.

Pengolahan lumpur : gravity thickener, sludge drying bed.

V.2 Unit Pengolahan Tingkat Pertama

V.2.1 Saluran Pembawa

Saluran pembawa harus mampu menampung beban maksimum debit yang

direncanakan, karena itu debit yang dipakai sebagai dasar perhitungan dimensi adalah

debit maksimum tahap II. Selain itu saluran ini juga harus berfungsi bila debit minimum

terjadi (tidak terjadi endapan). Untuk itu digunakan debit minimum tahap I.

a. Kriteria Desain

Koefisien kekasaran Manning (n) beton : 0,011 - 0,015 0,013 (Hammer, 1977)

Kecepatan aliran (h) self cleaning : 0,3 m/dt, (Metcalf & Eddy, 1973)

Ambang bebas (freeboard) : 0,2 - 0,3 m



b. Desain Terpilih

Bentuk saluran : segi empat

Koefisien kekasaran Manning (n) beton : 0,013

Kemiringan (S) : 0,005

Lebar saluran (b) : 1 m

Pendimensian saluran dilakukan dengan menggunakan debit maksimum tahap II.

c. Perhitungan

Ac (cross section area) = b.y

R (jari-jari hidrolis) = (b.y)/ (b + 2y)

Q (debit) = A V

V (kecepatan) = 1/n R2/3

S1/2

Dengan mensubstitusikan persamaan-persamaan di atas diperoleh :

3

2

2

13

2

2

13

2

2121013,01

21 44,5005,0

y

y

y

y

yb

yb

nyySybQ (1)

Kemudian dari persamaan 1 dapat dihitung ymaks dan Vmaks dengan menggunakan debit

maksimum tahap II.

dengan Qmaks2 = 0,654 m3/dt, diperoleh :

ymaks = 0,35 m (hasil trial dan error)

Vmaks = Qmaks / (b ymaks) = 1,87 m/dt (memenuhi kriteria)

Dimensi saluran pembawa dapat dilihat pada gambar :

Untuk kontrol dihitung juga saat Qmin tahap I :

Qmin1 = 0,195 m3/dt

b = 1 m

Substitusi ke persamaan (1) diperoleh :

y = 0,35 m

b = 1

m

Freeboard = 0,2

m



ymin = 0,152 m (hasil trial dan error)

Vmin = Qmin / (b ymin) = 1,28 m/dt (memenuhi kriteria)

V.2.2 Bars Screen

a. Pengertian

Bars screen berfungsi untuk memisahkan benda-benda kasar yang terbawa dalam

air buangan seperti plastik , kertas, bahan logam, kain dan sebagainya. Benda-benda

tersebut harus disisihkan agar tidak menimbulkan gangguan pada pengoperasian instalasi,

misalnya seperti penyumbatan pada valve, perusakan pompa, dan lain-lain.

Bars screen merupakan sejenis saringan terbuat dari batangan besi yang disusun

pararel dengan kemiringan ( 30 45 )o dari vertikal (Metcalf, 1991). Tebal batang yang

dipakai biasanya ( 5 15 ) mm dengan jarak antar batang ( 25 75 ) mm.

Material yang tertahan pada batang dapat disisihkan secara manual maupun

mekanis. Kandungan volatile pada material ini sebesar ( 80 90 )% , persen berat kering

( 15 25 ) %, dengan densitas ( 640 960 ) kg/m3.

b. Kriteria Desain

Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber

Jarak bukaan antar batang

Lebar penampang batang

Panjang penampang batang

Sudut kemiringan batang

Kecepatan mendekati bars

Headloss tersedia

Headloss maksimum

b

w

p

Vh

Hl

hl

25 75

5 15

50 75

45 60

0,6 1

800

150

mm

mm

mm

0

m/dt

mm

mm

Metcalf&Eddy

Metcalf&Eddy

Metcalf&Eddy

Metcalf&Eddy

Metcalf&Eddy

Metcalf&Eddy

Metcalf&Eddy

c. Data Perencanaan

Parameter Simbol Besaran Satuan

Direncanakan :

Debit minimum Tahap I Qmin1 195 l/detik

Debit maksimum Tahap II Qmax2 654 l/detik




Faktor Kirschen 1,79

Asumsi awal :

Jarak bukaan antar batang b 30 mm

Lebar penampang batang w 8 mm

Panjang penampang batang p 50 75 mm

Sudut kemiringan batang 60 0

Bentuk penampang lingkaran 1,79

d. Perhitungan

Jumlah batang :

263,2511830

1000 wbln

Jumlah bukaan antar batang :

s n 1 26 1 27

Lebar bukaan total :

mmmbsLt 81,08103027

Panjang batang terendam :

Kecepatan pada bars (Vhsmaks) saat aliran maksimum diasumsikan 1 m/dt.

mytsh

maks

LV

Q

tmaks 807,081,01654,0

Kedalaman air pada saluran saat aliran maksimum :

myy maksti 699,060sin807,0sin

Kecepatan air pada saluran saat aliran maksimum :

dtmV lyQ

A

Q

hmaks i

maks

maks

maks /936,01699,0654,0

Velocity head pada saat aliran maksimum :

mmmhg

V

vh 48048,0

81,92

936,0

2

22

Headloss saat aliran maksimum :

mmmhh vbwL 13013,060sin048,079,1sin 34

34

308

Kedalaman air setelah melewati bars screen saat aliran maksimum :

y2 = y1 - hL = 0,699 - 0,013 = 0,686 m



Kemiringan saluran :

21

21

32

21

32

1

121

32

678,33936,0699,021

699,01

013,01

211 SSSSRV yl

ly

nnh

S = 0,0007 m/m

Tinggi freeboard (diasumsikan dapat mengatasi overflow sebanyak 20 % debit

maksimum :

mfreeboardtinggiths

maks

LV

Q16,081,01

654,02,0%20

Kedalaman air pada saluran saat aliran minimum :

32

21

32

21

32

2121013,01

21 04,20007,0 y

y

y

y

yb

yb

n yySybQ (2)

Qmin1 = 0,195 m3/dt

b = 1 m

Substitusi ke persamaan (2) diperoleh :

ymin = 0,295 m (hasil trial dan error)

Vmin = Qmin / (b ymin) = 0,66m/dt (memenuhi kriteria)

Panjang batang terendam :

myy

t 34,060sin295,0

sinminmin

Kecepatan air pada bars saat aliran minimum :

dtmV tLytQ

hs /71,081,034,0195,0

minminmin

Velocity head pada saat minimum :

cmmhg

V

vh 5,2025,0

81,92

7,0

2

22

Headloss saat aliran minimum :

mhh vbwL 006,060sin025,079,1sin 34

34

308

Kedalaman air setelah melewati bars screen saat aliran minimum :

y2 = ymin - hL = 0,295 - 0,006 = 0,289 m

Y1

Y2 V1

V2



V.2.3 Comminutor

Comminutor berfungsi sebagai alat pencucian untuk memotong-motong sisa-sisa

mateial yang masih terbawa aliran, sampai ukurannya menjadi lebih kecil atau hancur

sama sekali sehingga memudahkan pengolahannya. Penentuan ukuran dan tipe

comminutor dipilih berdasarkan debit maksimum air buangan.

Tabel 5.1. Ukuran dan Kapasitas Comminutor

No Ukuran motor Kapasitas

Controlled discharge Free discharge

7B 0 - 0.35 0 - 0.30

10 A 0.17 - 1.1 0.17 - 0.82

15 M 0.4 - 2.3 0.4 - 1.4

25 M 1.5 1.0 - 6.0 1.0 - 3.6

25 A 1.5 1.0 - 11.0 1.0 - 6.5

36 A 2 1.55 - 25.0 1.5 - 9.6

54 A Desain ditentukan jenis pekerjaannya

Sumber : Elwyn E. Seelye. Design 3rd, John Willey and Sons. Inc. New York, London, Sidney.

Qmaks = 0,654 m3/detik

Qmaks = 0,654 m3/detik x 86400 dtk/hari x 0,2642 gal/m3

= 14,928 mgd

Tipe communitor yang dipilih adalah No. 36 A, ukuran motor 2, controlled discharge.

V.2.4 Grit Chamber

a. Pengertian

Grit Chamber berfungsi untuk memisahkan pasir dan kerikil atau partikel kasar

lainnya yang mempunyai kecepatan mengendap lebih besar dari zat organik yang

terkandung di dalam air buangan. Tujuan dari penyisihan ini adalah untuk mencegah

kerusakan pada peralatan mekanis, penyumbatan pipa, pengendapan pada saluran, dan

mengurangi akumulasi inert material pada unit pengolahan selanjutnya.

Grit chamber yang direncanakan adalah grit chamber aliran horizontal. Kontrol

kecepatan aliran melalui dimensi tiap unit, pintu distribusi aliran influen, dan penggunaan

parshall flume pada akhir bak. Setiap unit grit chamber didesain untuk kecepatan

pengaliran mendekati 0,3 m/dtk (1 ft/s). Kecepatan ini cukup untuk membiarkan partikel

grit mengendap sementara itu partikel organik akan turut terbawa aliran melewati bak.



Pengatur kecepatan yang digunakan pada perencanaan ini adalah pharsall flume yang

dipasang pada akhir grit chamber.

Pendimensian Grit Chamber ini didasarkan atas keadaan debit pada tahap II, hal

ini sesuai dengan pertimbangan bahwa grit chamber yang didesain harus mampu

mengatasi beban saat kapasitas IPAL maksimum.

b. Kriteria Desain


Kecepatan horizontal

Waktu detensi

Overflow rate

Diameter pasir terkecil

Volume pasir

Vh

td

V0

Vp

0,5 - 1

20 - 60

900

0,2

0,025 - 0,1

fps

dt

Vs

mm

m3/10

3m

3ab

Elwyn E. Seelye

Elwyn E. Seelye

Elwyn E. Seelye

Elwyn E. Seelye

Elwyn E. Seelye

Kind of Specific Diameter ( mm )

Particle Gravity 1 0,5 0,2 0,1 0,05 0,01 0,005

Quartz sand 2,65 330 170 54 16 4 0,2 0,04

Sewage solids 1,01-1,2 1-80 0,2-40 0,01-12 0,01-2 < 0,5 < 0,02 < 0,005

(Sumber : Elwyn E. Seelye, Design 3rd, John Willey and Sons. Inc., New York)

c. Data Perencanaan


Direncanakan :

Debit minimum tahap II Qmin2 322 l/detik

Debit rata-rata tahap II Qrata2 629 l/detik

Debit maksimum tahap II Qmax2 654 l/detik

Asumsi awal

Diameter pasir terkecil 0,2 mm

Kecepatan mengendap Vs 54 Inch/menit

Volume pasir (Vp) p 0,05 m3/10

3m

3 air buangan



Grit chamber dibagi menjadi 4 bak, dimana 3 bak akan beroperasi untuk

mengatasi Qmaks, sementara 1 bak sebagai unit cadangan.

d. Perhitungan

Penggunaan 3 bak dalam operasional :

Qmaks = 0,654 / 3 = 0,218 m3/dt = 7,724 cfs

Qmin = 0,322 / 3 = 0,107 m3/dt = 3,791 cfs

Qr = 0,629/ 3 = 0,210 m3/dt = 7,440 cfs

Parshall Flume :

Tabel 5.2 Dimensi Parshall Flume Dalam ft dan inch

W A 2/3 A B C D E F G K N

0-3 1-6

3/8

1-0

1-6 0-7 0-10

3/16

2-0 0-6 1-0 0-1 0-2

0-6 2-0

7/16

1-4

5/16

2-0 1-3

5/8

1-3

5/8

2-0 1-0 2-0 0-3 0-4

0-9 2-10

5/8

1-11

1/8

2-10 1-3 1-10

5/8

2-6 1-0 1-6 0-3 0-4

1-0 4-6 3-0 4-4

7/8

2-0 2-9

1/4

3-0 2-0 3-0 0-3 0-9

(Sumber : Elwyn E. Seelye, Design 3rd, John Willey and Sons. Inc., New York)

Asumsi : W = 9 inch = 0,75 ft = 0,225 m 1 in=0,083 ft

Berdasarkan tabel 5.2, dengan W = 9 inch, maka dimensi parshall flume :

A = 2,885 ft

2/3 A = 1,927 ft

B = 2,833 ft

C = 1,250 ft

D = 1,885 ft

E = 2,500 ft

F = 1,000 ft

G = 1,500 ft



K = 0,250 ft

N = 0,375 ft

ftZ

Z

Z

Z

Z

ZWQ

ZWQ

Q

Q

maksmaks

174,0

489,0 693,1917,0

75,0.1,4/732,41,1

75,0.1,4/342,21,1

742,7791,3

1,4/1,1

1,4/1,1

32

32

32

32

minmin

ftH WQa 151,132

32

min

75,0.1,4

791,3

1,4

d = 1,1 Ha - Z = (1,1 x 1,151) - 0,174 = 1,092 ft

W

D 2/3 A U

A

N K

d

Z



Grit Chamber :

Kecepatan horizontal, Vh :

V fps m dth

K K K

K

2 6 1

1

2 6 1 0 25 0 25 0 25

1 0 25

1

3

1

2 1

3

3

2

1

3

1

2 1

3

3

2

0 925 0 28, , , , ,

,

, , /

(memenuhi kriteria)

Kedalaman aliran :

d = 1,1 (Q / 4,1W)2/3

- Z

dmin = 1,1 (Qmin / 4,1W)2/3

- Z

= 1,1 (3,791 / (4,1x 0,75))2/3

- 0,174

= 1,092 ft = 0,333 m

dmaks = 1,1 (Qmaks / 4,1W)2/3

- Z

= 1,1 (7,742 / (4,1x 0,75))2/3

- 0,174

= 1,86 ft = 0,569 m

Lebar bak :

mftbhmaks

maks

Vd

Q372,1499,4

925,086,1

742,7

jadi b = 1,4 m.

Panjang bak :

Vo = 900 Vs = 900 x 54 = 48600 gpd/ft2 = 0,07 cfs/ft

2

mftllbA bVoQ

V

Q

smaks

o

maks 493,7583,24499,407,0742,7

jadi panjang bak = 7,5 m.

Tinggi freeboard :

FB = E - dmaks - Z = 2,5 - 1,86 - 0,174 = 0,466 ft = 0,14 m

Volume grit chamber :

Vmaks = l x b x dmaks = 7,5 x 1,4 x 0,569 = 5,975 m3

Kontrol waktu detensi :

td = Vmaks / Qmaks = 5,975 / 0,218 = 27 dt (memenuhi kriteria)

Ruang pasir :

Direncanakan kedalaman ruang pasir 30 cm

Volume ruang pasir = 0,3 x 7,5 x 1,4 = 3,15 m3



Debit rata-rata = Qr = 0,210 m3/dt = 7,440 cfs

Volume pasir = 0,05 m3/10

3 m

3 air buangan

Volume pasir per hari = 0,05 x 0,210 x 86400 = 0,9072 m3

Pembersihan dilakukan setelah (3,15/ 0,9072) hari = 3,5 hari

Struktur Influen :

Struktur influen berupa saluran yang memiliki lebar 1m, dengan orifice yang berjumlah 4

buah untuk membagi aliran ke empat buah grit chamber yang ada. Masing-masing orifice

berukuran 0,5m x 0,5m. Kemudian disediakan juga Sluice Gate untuk tiap orifice yang

berguna untuk menutup aliran bila bak sedang dibersihkan. Untuk meyakinkan aliran

terdistribusi secara merata digunakan baffle setelah struktur influen.

Struktur Effluen :

Saluran effluent direncanakan berbentuk pelimpah persegi empat, ditampung dalam

effluent box, kemudian masuk ke pipa outlet. Pelimpah dipakai sesuai lebar bak (1,4 m).

Efluen box sepanjang 4 x 1,4 = 5,6 m + (3 x 0,2m) = 6,2 m. (0,2m untuk mengatasi

ketebalan dinding beton tiap bak).

Kedalaman air dalam saluran outlet ditentukan dengan :

Panjang weir L = 2,6 meter.

Q = 0,654 m3/dtk / 2,6 m = 0,252 m3/dtk/ m panjang weir.

Asumsi y2 = 0,5 meter.

Jumlah ambang penerima = 1

Lebar saluran efluen = 0,5 meter

y1 = [0,52 + (2(0,252 m

3/dtk.m x 2,6 m x 1)

2) / 9,81 x 0,5

2 x 0,5]

0,5

y1 = 0,975 meter.

Diasumsikan ketinggian untuk faktor keamanan sebesar 10 % dan ketinggian untuk jatuh

bebas setinggi 0,2 meter. Jadi tinggi total saluran efluen = 0,975 x 1,1 + 0,2 = 1,2722

meter.



V.2.5 Bak Pengumpul dan Pompa

a. Pengertian

Bak pengumpul berfungsi untuk menampung air buangan dari grit chamber dan

aliran resirkulasi dari thickener, digester, dan sludge drying bed untuk kemudian

dialirkan ke bak pengendap pertama.

Lamanya air buangan di dalam bak pengumpul tidak boleh lebih dari 30 menit

(Metcalf, 1991) untuk mencegah terjadinya pengendapan dan dekomposisi air buangan.

Taraf muka air maksimum pada bak pengumpul ini harus berada di bawah aliran masuk

ke dalamnya agar tidak terjadi aliran balik.

Bak pengumpul akan dibuat direncanakan berbentuk persegi empat dengan

kedalaman yang dikehendaki sesuai dengan pompa yang direncanakan. Panjang bak

pengumpul ini disesuaikan dengan panjang ruang yang dibutuhkan untuk penempatan

seluruh pompa yang sedang beroperasi maupun pompa cadangan.

Pompa yang dipergunakan ini berfungsi untuk menaikkan air buangan dari bak

pengumpul agar konstruksi pengolahan selanjutnya dapat dilakukan di atas permukaan

tanah. Pengaliran selanjutnya dapat dilakukan secara gravitasi. Hal ini akan mengurangi

biaya investasi untuk pembangunan konstruksi bawah tanah yang lebih mahal dan selain

itu dapat mengurangi penggunaan pompa.

Jenis pompa yang dipilih adalah jenis submersible pump. Jenis pompa ini dipilih

karena memberikan beberapa keuntungan antara lain :

Menghemat tempat di permukaan tanah.

Tidak mempunyai masalah dengan tinggi hisap.

Tidak menimbulkan kebisingan karena pompa terendam di dalam air.

Lebih ekonomis dalam hal biaya perawatan.

Pompa ditempatkan di dasar bak pengumpul dan mengalirkan air buangan ke atas

melalui pipa kolom yang sekaligus berfungsi sebagai penggantung pompa. Selain itu

kontruksi pompa dibuat agar bisa dinaikkan dan diturunkan untuk pemeriksaan rutin.

Setelah keluar dari bak pengumpul ini debit air buangan yang berfluktuasi akan

menjadi debit rata-rata. Kapasitas rata-rata pemompaan yang dipakai sebesar Qr tahap I,

dibebankan ke 6 pompa. Masing-masing pompa mengalirkan debit sebesar 387 L/dtk / 4

= 96,75 L/dtk.



Pengaturan ini bertujuan untuk memberikan debit yang sesuai dengan tahapan

perencanaan. Pada tahap I kerja pompa diatur 4 pompa bekerja, 2 sebagai cadangan.

Debit yang dihasilkan = 4 x 96,75 = 387 L/dtk. (memenuhi kapasitas rata-rata tahap

pertama).

Untuk tahap II kerja pompa menjadi 5 pompa bekerja dan 1 cadangan. Debit yang

dihasilkan sebesar = 5 x 96,75 L/dtk = 483,75 L/dtk. (memenuhi kapasitas rata-rata tahap

kedua).

b. Kriteria Desain


Waktu Detensi

Kecepatan pada pemompaan normal

Slope

b

V

S

5 30

0,3 3

1 : 1

menit

m/dtk

Metcalf&Eddy

Qasim

Qasim

c. Data Perencanaan


Direncanakan :

Debit minimum tahap I Qmin1 195 l/detik

Debit maksimum tahap I Qmax1 408 l/detik

Debit minimum tahap II Qmin2 322 l/detik

Debit maksimum tahap II Qmax2 654 l/detik

Asumsi awal

Waktu Detensi td 5 menit

Efisiensi pompa Vs 75 %

Koef. kekasaran pipa C 100 -

d. Perhitungan

Untuk memperkirakan volume bak pengumpul dipakai pendekatan :

V = (Qmaks Qmin) x td

Tahap I :

V = (408 195) x (5 x 60)

= 63,9 m3 = 64 m

3



Tahap II :

V = (654 322) x (5 x 60)

= 99,6 m3 = 100 m

3

Bak pengumpul berbentuk bujursangkar. Direncanakan penempatan 6 pompa,

diasumsikan lebar yang dibutuhkan tiap pompa = 1,2 m.

Jadi sisi bak pengumpul = 6 x 1,2 = 7,2 m.

Luas bak pengumpul = 7,2 x 7,2 = 51,84 m2.

Kedalaman bak pengumpul = 100/51,84 = 1,929 m = 2 meter.

Freeboard = 0,3 meter.

Tinggi muka air pada saat debit minimum sesaat = Q x t / A = (0,195 x 60)/51,84 =

22,56 cm.

Tinggi muka air pada saat debit maksimum sesaat = Q x t / A = (0,654 x 60)/51,84 =

75,69 cm.

V.2.6 Bak Pengendap Pertama

a. Pengertian

Fungsi bak pengendap pertama salah satunya adalah untuk memisahkan partikel

padat dan sebagian material organik yang terkandung di dalam air buangan. Besarnya

penyisihan biasanya ( 50 70 ) % total suspended solid (Qasim,1985) dan (25 40 ) %

BOD5 (Metcalf,1991). Partikel-partikel yang memilki specific gravity lebih besar akan

mengendap karena kondisi bak yang tenang.

Bak pengendap pertama yang ditempatkan di depan proses pengolahan biologi

biasanya didisain dengan waktu detensi yang lebih pendek dan beban permukaan (surface

loading ) yang lebih besar kecuali jika terdapat resirkulasi waste activated sludge (

Metcalf, 1991).

Jenis bak pengendap pertama yang dipilih adalah jenis horizontal flow yang

berbentuk persegi panjang dengan pertimbangan antara lain :

Kebutuhan lahan yang lebih kecil jika dibandingkan dengan bak yang berbentuk

circular.

Lebih ekonomis dari segi kontruksi.



Losses lebih kecil pada inlet dan outlet.

Lebih mudah dalam pengontrolan bau.

Proses pengendapannya lebih baik karena jarak tempuh partikel yang lebih

panjang.

Kemungkinan terjadi aliran pendek kecil.

Penggunaan energi yang lebih kecil untuk pengumpulan dan penyisihan lumpur.

Untuk menghitung pendimensian bak pengendap pertama digunakan setengah

dari debit rata-rata tahap II.

b. Kriteria Desain

Waktu detensi (td) = (1,5-2,5) jam

Overflow rate (OR) = (3-48) m3/m2/hari pd aliran rata-rata.

(80 120) m3/m2hari pd aliran max

Beban pelimpahan (weirloading) = (125-500) m3/m hari

Kedalaman (H) = (3-5) m

Konsentrasi solid = (4-6)%

Perbandingan panjang dan lebar = (3-5) : 1

Slope dasar = (1-2) %

c. Data Perencanaan

Bak sedimentasi I ini direncanakan berbentuk persegi panjang tipe horizontal

flow. Lumpur yang terkumpul dikeluarkan dan diolah selanjutnya bersama-sama

dengan lumpur dari Bak Pengendap II

Direncanakan 3 buah bak (2 beroperasi, 1 cadangan)

Q rata-rata = 0,3145 m3/dtk

P : L = 3 : 1

Persen penyisihan SS yg direncanakan 80 %, tercapai pada OR = 24 m3/m2/hari

(Elwyn E. Seelye)

Vh = 10 Vs



d. Perhitungan

Dimensi Bak :

Luas permukaan :

238,1135000277,0

3145,0m

OR

QA rs

Panjang dan lebar bak :

P : L = 3 : 1 atau P = 3 L

Maka As = 3 L2 = 1135,38 m

2

L = 19,454 m 19,5 m

P = 3 x 19,5 = 58,5 m

Across bak pengendap (direncanakan Vh = 10Vs untuk menghindari bottom scour) :

2 9,620005,0 10

3145,0m

xVh

QAc

Kedalaman bak pengendap :

m 22,35,19

9,62

L

AH c

Kontrol waktu detensi :

jam51,2 90363145,0

22,35,195,58 dtk

xx

Q

plh

Q

Vtd

Struktur Influen :

Struktur influen berupa saluran yang memiliki lebar 1 m, dengan orifice yang berjumlah

4 buah. Masing-masing orifice berukuran 0,5m x 0,5m. Orifice ini berada di bagian

bawah saluran dan berfungsi untuk membagi rata aliran yang datang ke masing-masing

bak. Kemudian disediakan juga Sluice Gate untuk tiap orifice yang berguna untuk

menutup aliran bila bak sedang dibersihkan. Untuk meyakinkan aliran terdistribusi secara

merata digunakan baffle yang berada 0,8 m setelah orifice. Dengan kedalaman 1 meter

dan terletak 5 cm di bawah permukaan air.

Kedalaman air di saluran influent diasumsikan sebesar 0,5 m. Debit yang masuk

ke saluran influent dibagi rata kedua arah, jadi debit tiap saluran = 0,3145/2 = 0,15725



m3/dtk. Maka kecepatan aliran pada saluran influent = 0,15725 m3/dtk / (0,5m x 1m) =

0,3145 m/dtk.

Headloss yang terjadi pada saluran influen karena orifice yang terendam = [(0,3145/4)

m3/dtk / 0,6 x (0,5 m)

2 x (2x9,81)

0.5]

2 = 0,014 m.

Struktur Effluen :

Saluran effluent direncanakan berbentuk pelimpah, dengan v notch standar 90 0

,

kemudian air limpahannya ditampung dalam effluent box dan keluar ke pipa outlet. V

notch yang dipakai direncanakan memerlukan ruang sepanjang 0,2 m untuk masing-

masing unitnya.

Jumlah V-notch yang diperlukan, n :

5,972,0

5,19

x

Ln

Debit tiap inlet V-notch, qv :

dtn

Qqv /m 00323,0

5,97

3145,0 3

Tinggi air pada V notch, H (dgn nilai Cd = 0.6) :

cmmH

gCd

H

gCd

qH

HgCdq

v

v

7,8 087,0

2tan )2(

158

00323,0

2tan )2(

158

2

tan )2( 15

8

52

2

1

52

2

1

25

2

1

Saluran efluen direncanakan memiliki lebar 0,6 m dan panjang sesuai dengan lebar bak =

19,5 m, kemudian untuk efluen boxnya direncanakan memiliki lebar 1 m. Dari efluen box

ini selanjutnya aliran dibawa oleh pipa dengan diameter 0,304 meter. Kedalaman air di

efluen box diasumsikan = 1 m, kedalaman air pada saluran efluen yang dekat dengan

effluent box (y2) = 0,5 meter. Kedalaman air dalam saluran outlet ditentukan dengan :








y1 = [0,52 + (2(0,0271 m

3/dtk.m x 5,8 m x 1)

2) / 9,81 x 0,6

2 x 0,5]

0,5

y1 = 0,504 meter.


bebas setinggi 0,5 meter. Jadi tinggi total saluran efluen = (0,504 x 1,4) + 0,5 = 1,21

meter.

Volume Lumpur :

Untuk Tahap I :

Efisiensi penyisihan SS di bak pengendap I = 80 %

Perhitungan volume lumpur :

Jumlah SS = Qr x SS

= 193,5 x 286

= 55,341 gr/dtk.

Jumlah SS mengendap = jumlah SS x efisiensi

= 55,341 x 0,8

= 44,273 gr/dtk.

Selain SS, pada bak pengendap I ini BOD-pun mengalami penyisihan, yang besarnya

tergantung pada overflow rate yang digunakan dalam desain.



Sumber : Fair & Geyer, Water and Wastewater Engineering

Dalam desain digunakan overflow rate sebesar 0,000277 m3/m

2/dt, maka diperkirakan

BOD removal sebesar 35 %. Hasil perhitungan penyisihan BOD dapat dilihat pada tabel.

Jumlah BOD = Qr x BOD

= 193,5 x 215

= 41,603 gr/dtk.

Jumlah BOD tersisih = jumlah BOD x efisiensi

= 41,603 x 0,35

= 14,561 gr/dtk.

Asumsi koefisien yield :

Untuk bak pengendap I yang direncanakan sebesar 0,35 kg SS / kg BOD.

Berat endapan yang berasal dari BOD removal = 0,35 x 14,561 = 5,096 gr/dtk.

Berat endapan yang terbentuk pada bak pengendap I :

= berat endapan dari SS + berat endapan dari BOD

= 44,273 gr/dtk + 5,096 gr/dtk = 49,369 gr/dtk.

= 4265 kg/hari.

Asumsi kadar SS dalam lumpur 5% (range : 3 6 % ; Qasim 1989)

Total lumpur = (100 / 5) x 4265 = 85310 kg/hari

Berat jenis lumpur = 1,03 kg/l

Volume lumpur per hari = (85310 / 1,03) / 1000 = 82,82 m3

BOD removal (%) Overflow rate (m3/m

2/dt)

20 0.00104

24 0.00085

27 0.00071

30 0.00057

32 0.00047

34 0.00038

36 0.00025

37 0.00019



Untuk Tahap II :

Efisiensi penyisihan SS di bak pengendap I = 80 %

Perhitungan volume lumpur :

Jumlah SS = Qr x SS

= 314,5 x 295

= 92,7775 gr/dtk.

Jumlah SS mengendap = jumlah SS x efisiensi

= 92,7775 x 0,8

= 74,222 gr/dtk.

Selain SS, pada bak pengendap I ini BOD-pun mengalami penyisihan, yang besarnya

tergantung pada overflow rate yang digunakan dalam desain.

Sumber : Fair & Geyer, Water and Wastewater Engineering

Dalam desain digunakan overflow rate sebesar 0,000277 m3/m

2/dt, maka diperkirakan

BOD removal sebesar 35 %. Hasil perhitungan penyisihan BOD dapat dilihat pada tabel.

Jumlah BOD = Qr x BOD

= 314,5 x 225

= 70,7625 gr/dtk.

Jumlah BOD tersisih = jumlah BOD x efisiensi

= 70,7625 x 0,35

= 24,7668 gr/dtk.

BOD removal (%) Overflow rate (m3/m

2/dt)

20 0.00104

24 0.00085

27 0.00071

30 0.00057

32 0.00047

34 0.00038

36 0.00025

37 0.00019



Asumsi koefisien yield :

Untuk bak pengendap I yang direncanakan sebesar 0,35 kg SS / kg BOD.

Berat endapan yang berasal dari BOD removal = 0,35 x 24,7668 = 8,668 gr/dtk.

Berat endapan yang terbentuk pada bak pengendap I :

= berat endapan dari SS + berat endapan dari BOD

= 74,222 gr/dtk + 8,668 gr/dtk = 82,89 gr/dtk.

= 7162 kg/hari.

Asumsi kadar SS dalam lumpur 5% (range : 3 6 % ; Qasim 1989)

Total lumpur = (100 / 5) x 7162 = 143234 kg/hari

Berat jenis lumpur = 1,03 kg/l

Volume lumpur per hari = (143234 / 1,03) / 1000 = 139,062 m3

Zone Lumpur :

Luas permukaan direncanakan sama dengan As

Tinggi ruang lumpur :

m

mx

m

As

Vz 122,0

5,585,19

062,1392

3

V.3 Unit Pengolahan Tingkat Kedua

V.3.1 Proses Completely Mixed Activated Sludge

a. Pengertian

Completely Mixed Activated Sludge merupakan salah satu modifikasi dari proses

lumpur aktif. Air buangan terlebih dahulu harus melalui bak pengendap pertama sebelum

memasuki tangki aerasi. Influent dari bak pengendap pertama ini dimasukkan ke dalam

suatu inlet sehingga beban pengolahan dapat tersebar merata keseluruh tangki aerasi.

Dengan cara ini diharapkan rasio antara substrat dan mikroorganisme cukup seimbang

sehingga memungkinkan terjadinya adsorbsi material organik terlarut dalam biomassa

dengan cepat.



Proses selanjutnya adalah proses dekompossisi materi biodegradabel secara aerob.

Waktu detensi hidrolis dalam bak aerasi yang direncanakan harus mencukupi untuk

terjadinya dekompoisisi aerob yaitu sekitar 4 sampai 36 jam dan biasanya 4 sampai 8 jam

untuk air buangan domestik (Reynold, 1982).

Peralatan yang banyak digunakan untuk aerasi adalah mekanikal aerator karena

menghasilkan pengadukan yang lebih baik. Aliran resirkulasi yang biasa digunakan

sebesar 35-100% dari aliran influen.

Kelebihan unit ini adalah mampu mengolah air buangan dengan konsentrasi yang

tinggi ataupun yang mengandung zat toksik karena kondisi tangki yang homogen.

Kondisi yang homogen inilah yang menyebabkan mikroorganisme di dalam tangki tidak

akan pernah berkontak dengan air buangan yang terkonsentrasi. Kelemahan yang utama

dari sistem ini adalah cenderung menghasilkan lumpur yang sulit mengendap.

Untuk perhitungan dimensi dari tangki aerasi dan clarifier akan menggunakan

debit yang sama dengan bak pengendap I ditambah debit resirkulasi. Perhitungan masing-

masing komponen dari Completely Mixed Activated Sludge ini dapat dilihat sebagai

berikut :

V.3.1.1 Tangki Aerasi

b. Kriteria Desain


Umur lumpur c 5 - 15 hari Metcalf&Eddy

F/M - 0,2 - 5 hari-1

Metcalf&Eddy

Koefisien kinetik pertumbuhan sel

maksimum

y 0,4 0,8 mg VSS/ mg

BOD5

Metcalf&Eddy

Koefisien kematian Kd 0,025-0,075 hari-1

Metcalf&Eddy

MLSS - 2500 - 4000 Mg / L Metcalf&Eddy

Volumetrik Loading Rate VLR 0.8 2,0 Kg/m3. hari Metcalf&Eddy

Waktu detensi Hidrolis 4 - 8 jam Metcalf&Eddy

Faktor Resirkulasi R 0,25 1,0 - Metcalf&Eddy



c. Data Perencanaan


Direncanakan :

Debit rata-rata tahap II

Debit rata-rata tahap I

Q

Q

27472

16897

m3/hari

m3/hari

BOD5 influen tahap II

BOD5 influen tahap I

BOD5in

BOD5in

250

238

mg/L

mg/L

BOD5 efluen diharapkan BOD5ef 12 mg/L

Kedalaman tangki D 4,5 m

Konsentrasi lumpur Xr 10000 mg/L

Umur lumpur c 8 hari

MLVSS/MLSS 0,8

MLVSS X 3500 mg/L

MLSS - 4375 mg/L

Asumsi :

Koefisien kinetik pertumbuhan sel

maksimum

y 0,5 mg VSS/mg BOD5

Koefisien kematian Kd 0,06 hari-1

Efluen Solid Biodegradable - 65 %

BOD5 - 0,68

BODL

VSS/VS - 0,8

d. Perhitungan

Untuk Tahap I

Dimensi Bak Aerasi :

Konsentrasi BOD5 ( S )

BOD5 Efluen = BOD5 terlarut (S) + BOD5 tersuspensi

BODL efluen = 12 x 65% x 1,42 mg O2/sel.

= 11,08 mg/L.



BOD5 tersuspensi = 11,08 x 0,68

= 7,53 mg/L.

BOD5 terlarut = (12 7,53) mg/L.

= 4,47 mg/L.

Efisiensi unit pengolahan

%95,94

%100/238

/12/238

%1005

55

lmg

lmglmg

BOD

BODBODEfisiensi

in

outin

Volume reaktor

3m 3047

)806,01(3500

)47,4238(8168975,0

).1(

)(..

x

xx

cKdX

SSocQYV

Luas permukaan reaktor ( As )

As = V / d = 3047 / 4,5 m

= 677 m2.

Produksi Lumpur :

Yield yang terobservasi

0,338

0,06x8)(1

0,5

)(1

YYobs

cKd

Penambahan MLVSS (Px)

Px = Yobs x Q x (So S)x (103 gr/kg)-1

= 0,338 x 16897 x (238 4,47) / 1000

= 1334 kg/hari.

Penambahan MLSS ( Px(SS) )

Px(SS) = Px / 0,8



= 1334 / 0,8 = 1667 kg/hari.

Massa lumpur yang harus dibuang

M = Px(SS) SS effluent

= 1667 kg/hari 16897 x 12 / 1000

= 1464 kg/hari.

Debit pembuangan lumpur

Diasumsikan bahwa kandungan SS pada efluen sama dengan 12 mg/L dan

VSS 80 % dari SS.

m3/hari. 117 Qw

,816897x12x0 10000 x Qw

3500 x 3047 hari 8

Xe x QXw x Qw

X x V

c

Besarnya debit resirkulasi

Konsentrasi VSS dalam aerator = 3500 mg/L.

Konsentrasi VSS dalam resirkulasi = 10000 mg/L.

3500 ( Q + Qr ) = 10000 (Qr)

Qr/Q ( R ) = 0,54

Qr = 0,54 x 16897 = 9124 m3/hari.

Kebutuhan Oksigen :

Kebutuhan oksigen teoritis

kgO2/hari = Q(So S) x (103 gr/kg)

-1 - 1,42 ( Px )

f

= 16897 ( 238 4,47 ) (103 gr/kg)-1 - 1,42 (1334)

0,68

= 3908,597 kg/hari.

Kebutuhan oksigen untuk design dikalikan dengan safety faktor = 2. Jadi kebutuhan

oksigen = 7817,194 kg/hari.



Tabel 5.3 Tipe Surface Aerator

MOTOR AERATOR

MODEL HP POLE O2KG/HR DM DZ D Pumping rate M3/MIN

SFA-02 2 4 3 6 12 2-3 5 SFA-03 3 4 4.2 9 18 3-4 7 SFA-05 5 4 6.6 12 24 3-4 9 SFA-07 7 1/2 4 9.6 16 32 3-4 11 SFA-10 10 4 11.5 19 38 3-4 19 SFA-15 15 4 16.5 27 54 3-4 24 SFA-20 20 4 21 32 64 3-4 29 SFA-25 25 4 27.5 36 72 3-4 33 SFA-30 30 4 31 40 80 3-4 37 SFA-40 40 4 38 45 90 5-6 46 SFA-50 50 4 50 50 100 5-6 55 SFA-60 60 4 61 56 112 5-6 65 SFA-75 75 4 73 62.5 125 5-6 80 SFA-100 100 4 95 70 140 5-6 120

Sumber : www.enfound.com

Direncanakan digunakan aerator tipe SFA-100

Spesifikasi teknik aerator yang digunakan adalah sebagai berikut :

Tipe : surface aerator, SFA-100

Kapasitas : 120 m3/menit

Oksigen transfer rate : 95 kg O2/jam

Diameter mixing area : 70 m

Kedalaman mixing area : 5 - 6 m

Daya : 100 HP

Jumlah aerator :

n = 7817,194 kg O2/hari / (24 x 95) kg O2/hari/aerator

3 aerator

Kebutuhan energi = 3 aerator x 100 HP

= 300 HP

Kontrol desain :

Kontrol Waktu Detensi Hidrolis

= V / Q = 3047 / 16897 = 0,180 hari.

= 4,47 jam memenuhi.



Kontrol Rasio F/M

F/M = So / ( . X ) = 238/(0,180 x 3500)

= 0,3779 memenuhi.

Kontrol Volumetrik Loading

VL = So.Q/V

= (238 mg/L x 16897 m3/hari) / 3047 m

3.

= 1,319 kg/m3.hari memenuhi.

Untuk Tahap II

Dimensi Bak Aerasi :

Konsentrasi BOD5 ( S )

BOD5 Efluen = BOD5 terlarut (S) + BOD5 tersuspensi

BODL efluen = 12 x 65% x 1,42 mg O2/sel.

= 11,08 mg/L.

BOD5 tersuspensi = 11,08 x 0,68

= 7,53 mg/L.

BOD5 terlarut = (12 7,53) mg/L.

= 4,47 mg/L.

Efisiensi unit pengolahan

%20,95

%100/250

/12/250

%1005

55

lmg

lmglmg

BOD

BODBODEfisiensi

in

outin

Volume reaktor

3m 5209

)806,01(3500

)47,4250(8274725,0

).1(

)(..

x

xx

cKdX

SSocQYV

Luas permukaan reaktor ( As )

As = V / d = 5209 / 4,5 m

= 1157 m2.



Produksi Lumpur :

Yield yang terobservasi

0,338

0,06x8)(1

0,5

)(1

YYobs

cKd

Penambahan MLVSS (Px)

Px = Yobs x Q x (So S)x (103 gr/kg)-1

= 0,338 x 27472 x (250 4,47) / 1000

= 2280 kg/hari.

Penambahan MLSS ( Px(SS) )

Px(SS) = Px / 0,8

= 2280 / 0,8 = 2850 kg/hari.

Massa lumpur yang harus dibuang

M = Px(SS) SS effluent

= 2850 kg/hari 27472 x 12 / 1000

= 2520 kg/hari.

Debit pembuangan lumpur

Diasumsikan bahwa kandungan SS pada efluen sama dengan 12 mg/L dan

VSS 80 % dari SS.

m3/hari. 202 Qw

,827472x12x0 10000 x Qw

3500 x 5209 hari 8

Xe x QXw x Qw

X x V

c

Besarnya debit resirkulasi

Konsentrasi VSS dalam aerator = 3500 mg/L.

Konsentrasi VSS dalam resirkulasi = 10000 mg/L.

3500 ( Q + Qr ) = 10000 (Qr)

Qr/Q ( R ) = 0,54

Qr = 0,54 x 27472 = 14835 m3/hari.



Kebutuhan Oksigen :

Kebutuhan oksigen teoritis

kgO2/hari = Q(So S) x (103 gr/kg)

-1 - 1,42 ( Px )

f

= 27472 ( 250 4,47 ) (103 gr/kg)-1 - 1,42 (2280)

0,68

= 6681,812 kg/hari.

Kebutuhan oksigen untuk design dikalikan dengan safety faktor = 2. Jadi kebutuhan

oksigen = 13363,624 kg/hari.

Tabel 5.3 Tipe Surface Aerator

MOTOR AERATOR

MODEL HP POLE O2KG/HR DM DZ D Pumping rate M3/MIN

SFA-02 2 4 3 6 12 2-3 5 SFA-03 3 4 4.2 9 18 3-4 7 SFA-05 5 4 6.6 12 24 3-4 9 SFA-07 7 1/2 4 9.6 16 32 3-4 11 SFA-10 10 4 11.5 19 38 3-4 19 SFA-15 15 4 16.5 27 54 3-4 24 SFA-20 20 4 21 32 64 3-4 29 SFA-25 25 4 27.5 36 72 3-4 33 SFA-30 30 4 31 40 80 3-4 37 SFA-40 40 4 38 45 90 5-6 46 SFA-50 50 4 50 50 100 5-6 55 SFA-60 60 4 61 56 112 5-6 65 SFA-75 75 4 73 62.5 125 5-6 80 SFA-100 100 4 95 70 140 5-6 120

Sumber : www.enfound.com

Direncanakan digunakan aerator tipe SFA-100

Spesifikasi teknik aerator yang digunakan adalah sebagai berikut :

Tipe : surface aerator, SFA-100

Kapasitas : 120 m3/menit

Oksigen transfer rate : 95 kg O2/jam

Diameter mixing area : 70 m

Kedalaman mixing area : 5 - 6 m

Daya : 100 HP



Jumlah aerator :

n = 13363,624 kg O2/hari / (24 x 95) kg O2/hari/aerator

6 aerator

Kebutuhan energi = 6 aerator x 100 HP

= 600 HP

Kontrol desain :

Kontrol Waktu Detensi Hidrolis

= V / Q = 5209 / 27472 = 0,189 hari.

= 4,55 jam memenuhi.

Kontrol Rasio F/M

F/M = So / ( . X ) = 250/(0,189 x 3500)

= 0,3779 memenuhi.

Kontrol Volumetrik Loading

VL = So.Q/V

= (250 mg/L x 27472 m3/hari) / 5209 m

3.


Struktur Influen :

Struktur influen direncanakan berupa saluran persegi empat panjang. Saluran ini

terletak sepanjang lebar bak aerasi yang direncanakan terbagi dalam 6 segment. Lebar

bak aerasi = 28,4 meter ( 0,4 meter = tebal dinding beton ) Dengan formasi 2 x 3.

Masing-masing segment berbentuk bujursangkar dengan panjang sisi 14 m dan

kedalaman 4,5 m. Dalam saluran tersebut terdapat 8 buah orifice dengan dimensi masing-

masing 25 x 25 cm.

Kedalaman air di saluran influent diasumsikan sebesar 0,5 m. Debit yang masuk

ke saluran influent dibagi rata kedua arah, jadi debit tiap saluran = 0,3180/2 = 0,1589

m3/dtk. Maka kecepatan aliran pada saluran influent = 0,1589 m3/dtk / (0,5m x 1m) =

0,3180 m/dtk.

Headloss yang terjadi pada saluran influen karena orifice yang terendam = [(0,3180/8)

m3/dtk / 0,6 x (0,25 m)

2 x (2x9,81)

0.5]

2 = 0,0573 m.



Struktur Efluen :

Saluran efluen direncanakan berupa pelimpah segi empat, diletakkan sepanjang lebar bak

aerasi dengan lebar 1 meter. Seluruh air buangan yang dihasilkan ditampung dalam

efluen box dengan dimensi 2 x 2,5 meter.

Kedalaman air di efluen box diasumsikan = 1 m, kedalaman air pada saluran efluen yang

dekat dengan effluent box (y2) = 0,44 meter. Kedalaman air dalam saluran outlet

ditentukan dengan :

Panjang weir L = 9 meter.

Q = 0,1589 m3/dtk / 9 m = 0,0176 m3/dtk/ m panjang weir.



Lebar saluran efluen = 1 meter

y1 = [0,442 + (2(0,0176 m

3/dtk.m x 9 m x 1)

2) / 9,81 x 1

2 x 0,44]

0,5

y1 = 0,45 meter.



meter.

V.3.1.2 Clarifier

Fungsi : Mengendapkan zat padat yang terdapat dalam air buangan yang berasal dari unit

pengolahan biologis.

b. Kriteria Desain


Overflowrate OR 15 - 32 m3/m

2.hari Metcalf&Eddy

Solid Loading SL 15 - 150 Kg/m2.hari Qasim

Radius R 10 - 40 m Metcalf&Eddy

Kedalaman Bak H 3,5 - 5 m

Metcalf&Eddy



c. Data Perencanaan


Direncanakan :

Debit rata-rata tahap II

Debit rata-rata tahap I

Q

Q

27472

16897

m3/hari

m3/hari

MLVSS X 3500 mg/L

Kedalaman bak H 4,5 m

Tipe Center Feed Clarifier

Asumsi :

Solid Flux SF 3 Kg/m2.jam

d. Perhitungan

Untuk Tahap I

Dimensi Clarifier :

Luas Permukaan Clarifier

As = (Q+Qr). X / SF

= ((16897 + 9124 )m3/hari x 3500 mg/ L )

/ 3 Kg/m2.jam

= 1265 m2

Jari jari Clarifier

R2 = As / 3,14

= 1265 / 3,14

= 402

R = 20 m

Volume Clarifier

Vol = 3,14 x R2 x H.

= 3,14 x 202 x 4,5.

= 5652 m3

Struktur influen :

Struktur influen yang digunakan berupa bak pelimpah yang berbentuk tabung pada

bagian tengah clarifier. Air buangan yang akan diendapkan masuk melalui pipa influen



yang terhubung dengan bak pelimpah tersebut. Air buangan akan terdistribusi secara

merata di seluruh bagian bak setelah melewati baffle.

Struktur efluen :

Struktur efluen untuk clarifier terdiri dari V-notch, efluen launder, efluen box, dan pipa

bertekanan sebagai pipa outlet.

V notch yang dipakai direncanakan memerlukan ruang sepanjang 0,2 m untuk masing-

masing unitnya. Keliling clarifier = 3,14 x 20x 2 m = 126 m.


6302,0

126

x

Ln


dtn

Qqv /m 000505,0

630

3180,0 3


cmmH

gCd

H

gCd

qH

HgCdq

v

v

1,4 041,0

2tan )2(

158

000505,0

2tan )2(

158

2

tan )2( 15

8

52

2

1

52

2

1

25

2

1

Saluran efluen direncanakan memiliki lebar 0,5 m kemudian untuk efluen boxnya

direncanakan memiliki lebar 1 m. Dari efluen box ini selanjutnya aliran dibawa oleh pipa

dengan diameter 8.

Kedalaman air di efluen box diasumsikan = 0,6 m, kedalaman air pada saluran efluen

yang dekat dengan effluent box (y2) = 0,3 meter. Panjang saluran = (126 1) /2 = 62,50

m. Kedalaman air dalam saluran outlet ditentukan dengan :








y1 = [0,32 + (2(0,00254 m

3/dtk.m x 62,50 m x 1)

2) / 9,81 x 0,5

2 x 0,3]

0,5

y1 = 0,437 meter.



meter.

Kontrol Desain :

Overflowrate = (Q + Qr) / (3,14 x R2)

= 26021 / (3,14 x 202)

= 20,717 m3/m

2.hari memenuhi.

Solid Loading = ( (Q + Qr) x X) / (3,14 x R2)


Untuk Tahap II

Dimensi Clarifier :

Luas Permukaan Clarifier

As = (Q+Qr). X / SF

= ((27472 + 14835 )m3/hari x 3500 mg/ L )

/ 3 Kg/m2.jam

= 2056 m2

Jari jari Clarifier

R2 = As / 3,14

= 2056 / 3,14

= 655

R = 25,60 m

Volume Clarifier



Vol = 3,14 x R2 x H.

= 3,14 x 25,602 x 4,5.

= 9260 m3

Struktur influen :


bagian tengah clarifier. Air buangan yang akan diendapkan masuk melalui pipa influen

yang terhubung dengan bak pelimpah tersebut. Air buangan akan terdistribusi secara

merata di seluruh bagian bak setelah melewati baffle.

Struktur efluen :

Struktur efluen untuk clarifier terdiri dari V-notch, efluen launder, efluen box, dan pipa

bertekanan sebagai pipa outlet.


masing unitnya. Keliling clarifier = 3,14 x 25,60x 2 m = 160 m.


8002,0

160

x

Ln


dtn

Qqv /m 000397,0

800

3180,0 3


cmmH

gCd

H

gCd

qH

HgCdq

v

v

8,3 038,0

2tan )2(

158

000397,0

2tan )2(

158

2

tan )2( 15

8

52

2

1

52

2

1

25

2

1





dengan diameter 8.

Kedalaman air di efluen box diasumsikan = 0,6 m, kedalaman air pada saluran efluen

yang dekat dengan effluent box (y2) = 0,3 meter. Panjang saluran = (160 1) /2 = 79,50

m. Kedalaman air dalam saluran outlet ditentukan dengan :






y1 = [0,32 + (2(0,00199 m

3/dtk.m x 79,50 m x 1)

2) / 9,81 x 0,5

2 x 0,3]

0,5

y1 = 0,397 meter.



meter.

Kontrol Desain :

Overflowrate = (Q + Qr) / (3,14 x R2)

= 42307 / (3,14 x 25,602)

= 20,575 m3/m

2.hari memenuhi.

Solid Loading = ( (Q + Qr) x X) / (3,14 x R2)




V.4 Pengolahan Lumpur

V.4.1 Gravity Thickener

a. Pengertian

Bentuk geometri yang dipergunakan pada gravity thickener hampir sama dengan

yang digunakan pada clarifier. Solid yang masuk ke dalam thickener terbagi atas tiga

zone yaitu zona cairan jernih pada bagian paling atas, zona sedimentasi, dan zona

thickening pada bagian paling bawah. Partikel-partikel mengalami aglomerasi pada zona

thickening. Sludge blanket terjadi di zona ini dimana massa Lumpur tertekan oleh massa

diatasnya yang terus bertambah. Air akhirnya akan tertekan keluar dari dalam Lumpur

tersebut.

Supernatan dari thickener keluar melalui saluran outlet dan dikembalikan lagi ke

pangolahan awal yang pada perencanaan ini dikembalikan ke bak pengendap pertama.

Lumpur yang dihasilkan dikeluarkan dari dasar bak.

b. Kriteria Desain


Dry solid influen 0,2 1,5 % Qasim

Dry solid efluen 2,0 4,0 % Qasim

Solid Loading SL 10 - 35 kg/m2.hari Qasim

Hidraulic loading HL 1,0 4,0 m3/m2.hari Qasim

Solid capture 60 - 85 %

Qasim

TSS pada supernatan 200 - 1000 mg/L Qasim

c. Data Perencanaan


Direncanakan :

Debit lumpur influen tahap II

Debit lumpur influen tahap I

Q

Q

341,062

199,82

m3/hari

m3/hari

Massa lumpur influen tahap II

Massa lumpur influen tahap I

M

M

9682

5729

kg/hari

kg/hari

Asumsi :




Solid loading SL 35 kg/m2.hari

Berat jenis lumpur Bj 1000 Kg/m3

Konsentrasi keluar thickener 3 %

Solid capture 85 %

d. Perhitungan

Untuk Tahap I :

Dimensi Thickener :

Luas :

A = 5729 kg/hari / 35 kg/m2.hari = 163,69 m

2.

Diameter :

D = ((163,69 x 4)/3,14)0,5

= 14,44 m.

Kontrol Desain :

Hidraulik loading :

HL = 199,82/163,69

= 1,221 m3/m

2.hari ( memenuhi kriteria).

Kedalaman thickener :

Direncanakan :

tinggi zona jernih = 1 m

tinggi zona pengendap = 1,5 m

free board = 0,5 m

waktu detensi = 1 hari

Konsentrasi solid :

Konsentrasi solid influen = 5729/(199,82x 1000) = 0,028%

Konsentrasi rata-rata = (0,028+3)%/2 = 1,514%

Ketinggian zona thickening(h)

volume lumpur = /4 x 14,442 x h =164 h

massa solid di zona thickening = 164 h x 0,01514 x 1000 = 2482,96 h.



Pada waktu detensi 1 hari

2482,96 h kg/hari = 5729 kg/hari = 1 hari

h = 2,3 m.

Total kedalaman thickener

d = (0,5+1+1,5+2,3)m = 5,3 m.

Lumpur keluar dari Gravity Thickener :

Massa Lumpur

M = 85 % x 5729 kg/hari = 4869,65 kg/hari.

Volume Lumpur

q = 4869,65 / (3% x 1000) = 162,32 m3/hari.

Untuk Tahap II :

Dimensi Thickener :

Luas :

A = 9682 kg/hari / 35 kg/m2.hari = 276,62 m

2.

Diameter :

D = ((276,62 x 4)/3,14)0,5

= 18,80 m.

Kontrol Desain :

Hidraulik loading :

HL = 341,062/276,62

= 1,233 m3/m

2.hari ( memenuhi kriteria).

Kedalaman thickener :

Direncanakan :

tinggi zona jernih = 1 m

tinggi zona pengendap = 1,5 m

free board = 0,5 m

waktu detensi = 1 hari

Konsentrasi solid :

Konsentrasi solid influen = 9682/(341,062x 1000) = 0,028%



Konsentrasi rata-rata = (0,028+3)%/2 = 1,514%

Ketinggian zona thickening(h)

volume lumpur = /4 x 18,802 x h =278 h

massa solid di zona thickening = 278 h x 0,01514 x 1000 = 4208,92 h.

Pada waktu detensi 1 hari

4208,92 h kg/hari = 9682 kg/hari = 1 hari

h = 2,3 m.

Total kedalaman thickener

d = (0,5+1+1,5+2,3)m = 5,3 m.

Lumpur keluar dari Gravity Thickener :

Massa Lumpur

M = 85 % x 9682 kg/hari = 8229,7 kg/hari.

Volume Lumpur

q = 8229,7 / (3% x 1000) = 274,32 m3/hari.

Struktur influen dan efluen dari Gravity Thickener sama seperti yang terdapat pada

clarifier. Hal ini sesuai dengan bentuk dari masing-masing unit ini yang juga serupa.

Struktur influen :


bagian tengah gravity thickener. Air buangan yang akan diendapkan masuk melalui pipa

influen yang terhubung dengan bak pelimpah tersebut. Air buangan akan terdistribusi

secara merata di seluruh bagian bak setelah melewati baffle.

Struktur efluen :

Struktur efluen untuk gravity thickener terdiri dari V-notch, efluen launder, efluen box,

dan pipa bertekanan sebagai pipa outlet.


masing unitnya. Keliling gravity thickener = 3,14 x 18,8 m = 59,032 m.




2952,0

032,59

x

Ln


dtn

Qqv /m 00001338,0

295

00395,0 3


cmmH

gCd

H

gCd

qH

HgCdq

v

v

94,0 0094,0

2tan )2(

158

00001338,0

2tan )2(

158

2

tan )2( 15

8

52

2

1

52

2

1

25

2

1



dengan diameter 6.

Kedalaman air di efluen box diasumsikan = 0,3 m, kedalaman air pada saluran

efluen yang dekat dengan effluent box (y2) = 0,15 meter. Panjang saluran = (59,032 1)

/2 = 29 m. Kedalaman air dalam saluran outlet ditentukan dengan :

Panjang weir L = 29 meter.

Q = 0,00395 m3/dtk / 29 m = 0,000136 m3/dtk/ m panjang weir.




y1 = [0,152 + (2(0,000136 m

3/dtk.m x 29 m x 1)

2) / 9,81 x 0,5

2 x 0,15]

0,5

y1 = 0,25 meter.





meter.

V.4.2 Sludge Drying Bed

a. Pengertian

Sludge drying bed merupakan salah satu fasilitas pengeringan lumpur yang cukup

banyak digunakan. Biasanya sludge drying bed digunakan untuk lumpur yang berasal

dari digester ( Metcalf & Eddy,1991). Keuntungan dari sludge drying bed adalah biaya

investasi yang kecil, tidak memerlukan perhatian khusus dalam pengoperasiannya dan

konsentrasi solid yang tinggi pada lumpurnya.

Pada pengoperasiannya lumpur diletakan diatas bed dengan ketebalan lapisan

lumpur 200 300 mm lalu dibiarkan mengering. Sebagian air yang terkandung di dalam

lumpur

Akan mengalir melalui pori-pori bed dan sebagian lagi akan menguap. Untuk

menampung air yang mengalir ke bawah ini dibuat suatu sistem drainase lateral dengan

menggunakan pipa berpori. Lumpur yang telah mengering pada bagian atas bed

disisihkan dan dapat dibuang ke landfill ataupun dapat juga digunakan sebagai soil

conditioner.

b. Kriteria Desain


Periode pengeringan maksimum td 15 hari Metcalf&Eddy

Ketebalan lapisan pasir hs 230-300 mm Metcalf&Eddy

Ketebalan lapisan lumpur hsl 150-300 mm Metcalf&Eddy

Panjang L 6-30 m Metcalf&Eddy

Lebar W 6 m Metcalf&Eddy



c. Data Perencanaan


Total debit Lumpur Tahap II

Total debit Lumpur Tahap I

Qw

Qw

274,32

162,32

m3/hari

m3/hari

Total beban solid Tahap II

Total beban solid Tahap I

S

S

8229,7

4869,65

kg/hari

kg/hari

Periode pengeringan td 10 hari

Ketebalan lapisan lumpur hsl 300 mm

Ketebalan lapisan pasir hs 225 mm

d. Perhitungan

Untuk Tahap I :

Volume lumpur masuk ke Sludge Drying Bed :

VL = 162,32 m3/hari

Dimensi Sludge Drying Bed :

V = 162,32 x 10

= 1623,2 m3

Luas sludge drying bed :

23

54113,0

2,1623m

m

m

hsl

VA

Direncanakan dimensi tiap 1 unit sludge drying bed adalah 30 x 10 m2

yang dipakai

secara bergantian setiap harinya, sehingga jumlah unit sludge drying bed :

U = A/(30 x 6) = 5411 m2/300 m

2 = 18 unit

Luas total Sludge Drying Bed = 18 x 300 = 5400 m2.

Kedalaman sludge drying bed :

D = hsl + hs + hc + FB

= (0.3 + 0.225 + 0.35 + 0.125) m

= 1 m



Untuk Tahap II :

Volume lumpur masuk ke Sludge Drying Bed :

VL = 274,32 m3/hari

Dimensi Sludge Drying Bed :

V = 274,32 x 10

= 2743,2 m3

Luas sludge drying bed :

23

91443,0

2,2743m

m

m

hsl

VA

Direncanakan dimensi tiap 1 unit sludge drying bed adalah 30 x 10 m2

yang dipakai

secara bergantian setiap harinya, sehingga jumlah unit sludge drying bed :

U = A/(30 x 6) = 9144 m2/300 m

2 = 30 unit

Luas total Sludge Drying Bed = 30 x 300 = 9000 m2.

Kedalaman sludge drying bed :

D = hsl + hs + hc + FB

= (0.3 + 0.225 + 0.35 + 0.125) m

= 1 m

Karakteristik bed :

Bed terdiri dari beberapa lapisan, yaitu lapisan batu kerikil sebagai penyangga dan

lapisan pasir yang berfungsi sebagai filter.

Ketebalan lapisan batu kerikil 350 mm yang terdiri dari :

Coarse gravel : 200 mm

Medium gravel : 75 mm

Fine gravel : 75 mm

Ketebalan lapisan pasir 225 mm yang terdiri dari :

Coarse sand : 75 mm

Fine sand : 150 mm



V.5 Penyaluran Supernatan dan Efluen

V.5.1 Bak Pengumpul Supernatan

a. Pengertian

Bak ini berfungsi untuk mengumpulkan aliran supernatant yang berasal dari

Thickener dan Sludge Drying Bed. Supernatan ini kemudian dilairkan kembali ke bak

pengumpul yang terletak setelah grit chamber dan sebelum bak pengendap pertama.

b. Data Perencanaan


Debit Resirkulasi Tahap I Q 356 m3/hari

Debit Resirkulasi Tahap II Q 598 m3/hari

Kedalaman d 1 m

c. Perhitungan

1. Dimensi tangki pengumpul :

Dimensi tangki = 2 m x 2 m = 4 m2

Volume tangki = 4 m2 x 1 m = 4 m3

2. Waktu detensi

Td tahap I = 4 m3 / 356 m3/hari = 16,18 menit.

Td tahap II = 4 m3 / 598 m3/hari = 9,63 menit

3. Struktur Inlet

Struktur inlet terdiri dari pipa outlet dari gravity thickener dengan diameter 6,

pipa outlet dari sludge drying bed dengan diameter 6. Pipa-pipa ini diletakan pada

ketinggian 0,5 m dari tinggi muka air pada bak pengumpul untuk menghindari

terjadinya aliran balik.

4. Struktur Outlet

Struktur outlet terdiri dari pipa efluen dengan diameter 6. Supernatan yang

terkumpul akan dialirkan ke bak pengumpul sebelum bak pengendap pertama dengan

system pemompaan.



V.5.2 Bak Pengumpul Air Olahan

a. Pengertian

Bak ini berfungsi untuk mengumpulkan air olahan yang berasal dari clarifier

untuk selanjutnya dibuang ke badan air penerima. Direncanakan bak ini berbentuk

persegi empat dan direncanakan berdasarkan kapasitas efluen rata-rata dari tahap I dan

tahap II.

b. Data Perencanaan


Debit Efluen Tahap I Q 33561 m3/hari

Debit Efluen Tahap II Q 54566 m3/hari

Kedalaman d 2 m

c. Perhitungan

1. Dimensi tangki pengumpul :

Dimensi tangki = 4 m x 4 m = 16 m2

Volume tangki = 16 m2 x 2 m = 32 m3

2. Waktu detensi

Td tahap I = 32 m3 / 33561 m3/hari = 1,37 menit.

Td tahap II = 32 m3 / 54566 m3/hari = 0,84 menit.

3. Struktur Inlet

Struktur inlet terdiri dari pipa outlet dari clarifier dengan diameter 8, pipa-pipa

ini diletakkan pada ketinggian 0,5 m dari tinggi muka air pada tangki pengumpul

untuk menghindari terjadinya aliran balik.

4. Struktur Outlet

Struktur outlet terdiri dari pipa efluen dengan diameter 18. Pipa ini kemudian

dihubungkan ke saluran terbuka dengan lebar 1 meter yang akan membawa efluen

menuju badan air penerima. ( anak sungai/kanal )

BAB V TA

Documents

Transcript of BAB V TA