BAB VI PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR · PDF filebab vi perencanaan instalasi pengolahan...

BAB VI PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM

PERENCANAAN PENGEMBANGAN IPAM PDAM TIRTA DARMA AYU VI ‐ 1 KAB.INDRAMAYU JAWA BARAT

BAB VI

PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM

VI.1 Umum

Instalasi pengolahan air minum dibangun sebagai usaha dalam penyediaan

air bagi masyarakat. Air yang dihasilkan dari pengolahan adalah air yang

memenuhi persyaratan secara higienis maupun estetis dan dengan

kontinuitas debit yang terjaga serta dapat dijangkau harganya oleh

masyarakat. Kualitas yang diberikan bagi air minum ditetapkan oleh

pemerintah melalui peraturan. Jenis pengolahan yang diperlukan dalam

penyediaan air minum ditentukan oleh kualitas air baku dan standar/baku

mutu air minum yang diizinkan bagi manusia.

Dalam merencanakan instalasi pengolahan air minum, pemilihan unit-unit

pengolahan merupakan hal yang penting. Pemilihan unit pengolahan

dilakukan dengan pertimbangan teknis yaitu kriteria desain yang telah

ditetapkan untuk setiap unit pengolahan. Namun, pertimbangan teknis

bukanlah yang utama karena terdapat faktor-faktor lain yang perlu

dipertimbangkan yaitu masalah ketersediaan dana dan sumber daya

manusia yang tersedia dalam membangun dan mengoperasikan instalasi

pengolahan.

VI.2 Baku Mutu Air Minum

Seperti telah diuraikan pada subbab sebelumnya, instalasi pengolahan air

minum akan mengolah air baku sampai air tersebut memenuhi standar

baku mutu yang berlaku. Di Indonesia, standar baku mutu untuk air

minum yang berlaku saat ini adalah Keputusan Menteri Kesehatan

Republik Indonesia No. 907/MENKES/SK/VII/2002 tentang Syarat-syarat

dan Pengawasan Kualitas Air Minum. Uraian lengkap mengenai baku

mutu air minum yang tertera pada KEPMENKES tersebut dapat dilihat

pada lampiran A.



VI.3 Analisa Kualitas Air Baku Terhadap Baku Mutu Air Minum

Sumber air di alam saat ini terdapat dalam kuantitas yang sangat besar

sehingga memiliki potensi untuk dipergunakan sebagai air baku bagi

instalasi pengolahan air minum. Air baku tersebut dapat dikategorikan

menjadi beberapa kelas, yaitu :

1. Air baku yang langsung dapat digunakan sebagai air minum.

2. Air baku yang perlu pengolahan sederhana untuk dapat

digunakan sebagai air minum.

3. Air baku yang perlu pengolahan lengkap untuk bisa digunakan

sebagai air minum.

4. Air baku yang tidak bisa digunakan sebagai air minum.

Berdasarkan kategori air baku di atas maka, Saluran Induk Bugis Sektor

Anjatan yang merupakan sumber air baku bagi instalasi pengolahan air

minum yang sedang direncanakan ini dianalisa dan dievaluasi agar dapat

diketahui air baku tersebut masuk ke dalam kategori yang mana. Setelah

hal tersebut diketahui, maka dapat ditentukan proses pengolahan yang

sesuai bagi air baku tersebut.

Berdasarkan tabel VI.1 dapat kita lihat, terdapat lima parameter kualitas air

baku yang tidak memenuhi baku mutu, yaitu warna, kekeruhan, besi,

mangan, dan zat organik. Sehingga diperlukan pengolahan bagi kelima

parameter tersebut

Pada tabel VI.2 dapat dilihat efisiensi penyisihan yang harus dicapai oleh

instalasi pengolahan air minum yang direncanakan sehingga air baku dapat

memenuhi baku mutu air minum yang telah ditetapkan.



Tabel VI. 1 Perbandingan Kualitas Air Baku terhadap Baku Mutu Air

Minum

No Parameter Analisis Satuan Baku mutu Air Minum

Hasil Analisis Metode

FISIKA

1 Bau - - tak berbau Organoleptik

2 Jumlah zat padat terlarut (TDS) mg/L 1000 312 Gravimetri

3 Kekeruhan NTU 5 422 Turbidimetri 4 Rasa - - - - 5 Suhu 0C normal 25 Termometer

6 Warna TCU 15 18 koloid Kolorimetri

KIMIA A. KIMIA ANORGANIK 1 Besi (Fe) mg/L 0,3 2,11 Spectrometri 2 Fluorida (F) mg/L 1,5 0,15 Spectrometri 3 Kesadahan (CaCO3) mg/L 500 78 Titrimetri 4 Klorida (Cl) mg/L 250 9,71 Titrimetri 5 Mangan (Mn) mg/L 0,1 0,11 Spectrometri 6 Natrium (Na) mg/L 200 24,9 Flamephotometri7 Nitrat sebagai N (NO3) mg/L 50 0,77 Spectrometri 8 Nitrit sebagai N (NO2) mg/L 3 0,191 Spectrometri 9 pH - 6,5-8,5 7,02 Elektrometri 10 Sulfat (SO4) mg/L 250 44,75 Spectrometri 11 Kalium (K) mg/L - - FlamephotometriB. KIMIA ORGANIK 1 Zat Organik (KMnO4) mg/L 10 14,2 Titrimetri

LAIN-LAIN

1 Karbon Dioksida (CO2) total mg/L - 5,1 Titrimetri

2 Karbon Dioksida (CO2) mg/L - 3,87 Titrimetri 3 Daya pengikat klor mg/L - 0,82 - 4 Logam berat - - Tt - 5 Bikarbonat mg/L - 89,06 Titrimetri

Keterangan : Berdasarkan KEPMENKES RI No. 907/MENKES/SK/VII/2002



Tabel VI. 2 Efisiensi Pengolahan Yang Harus Dicapai

No. Parameter Analisis Satuan Baku

Mutu Hasil

Analisis Efisiensi

Pengolahan 1 Kekeruhan NTU 5 422 99% 2 Warna TCU 15 18 17% 3 Besi mg/L 0,3 2,11 86% 4 Mangan mg/L 0,1 0,11 10%

5 Zat Organik mg/L 10 14,2 30% Sumber : Perhitungan

Berikut ini akan sedikit diuraikan mengenai parameter air yang tidak

memenuhi baku mutu air minum dan yang perlu diperhatikan selama

proses pengolahan :

1. Warna

Warna secara estetika tidak diinginkan keberadaannya di dalam air. Warna

terbagi menjadi dua jenis yaitu warna semu (apparent color) dan warna

sejati (true color). Warna semu ditimbulkan oleh keberadaan zat-zat

tersuspensi sedangkan warna sejati disebabkan oleh ekstrak materi organik

yang bersifat koloid. Air baku pada perencanaan ini termasuk memiliki

warna semu.

Keberadaan warna di dalam air menimbulkan permasalahan yaitu

membuat proses penghilangan/pengolahan Fe dan Mn menjadi sukar

karena warna memiliki kemampuan untuk menstabilisasi Fe dan Mn. Pada

umumnya warna berada di dalam air bersifat koloid yang bermuatan

negatif sehingga dapat dihilangkan dengan menambahkan garam yang

memililki ion bervalensi tiga seperti Al3+ atau Fe3+. Proses koagulasi dapat

dilakukan untuk menghilangkan warna tetapi hanya berlaku untuk warna

yang bukan berasal dari proses kimia yang tidak dapat diukur dengan

menggunakan standar warna Pt-Co.

2. Kekeruhan

Kekeruhan merupakan tingkat keberadaan zat-zat tersuspensi yang berada

di dalam air. Pada musim hujan nilai kekeruhan biasanya lebih tinggi

daripada pada musim kering karena pada umumnya akan terjadi erosi di



DAS. Kekeruhan tidak diinginkan keberadaannya di dalam penyediaan air

minum dengan beberapa pertimbangan yaitu :

• Estetika

Kekeruhan menyebabkan kualitas air minum berkurang dari segi estetika.

Kekeruhan menyebabkan adanya warna di dalam air sehingga memberikan

pandangan di masyarakat bahwa air telah tercemar.

• Filterabilitas

Proses filtrasi menjadi lebih sulit dilakukan bila air memiliki kekeruhan

tinggi karena unit pengolahan akan sering tersumbat.

• Desinfeksi

Air dengan kekeruhan tinggi biasanya penuh dengan organisme berbahaya.

Oleh karena itu beban unit desinfeksi dalam pengolahan air minum

menjadi lebih besar.

Pengukuran kekeruhan digunakan untuk menentukan efektivitas dosis

bahan kimia dalam unit pengolahan (Sawyer, 1965).

Untuk menghilangkan kekeruhan dapat dilakukan proses prasedimentasi,

koagulasi-flokulasi, sedimentasi dan filtrasi.

3. Besi dan Mangan

Besi dan mangan tidak diinginkan dalam air minum karena memberikan

rasa, endapan kotoran pada pakaian yang dicuci dan peralatan plambing,

serta akumulasi endapan pada sistem distribusi apabila berada dalam

bentuk tereduksi (Fe+2) yang biasanya terkandung dalam air tanah. Besi

juga dapat menimbulkan rasa pada air yang terdeteksi pada konsentrasi

yang sangat rendah. Besi dan mangan dapat dihilangkan dengan

menggunakan proses koagulasi, flokulasi dan filtrasi.

4. Zat Organik

Kontaminan organik terdapat di dalam air dengan jumlah yang sangat

banyak. Sumber zat organik di dalam air adalah tumbuh-tumbuhan dan

vegetasi lainnya. Kontaminan ini terutama masuk sebagai hasil dari limbah

pertanian. Pada musim hujan kandungan zat organik menurun karena

terjadi pengenceran oleh air hujan dan sebaliknya pada musim kemarau.



Keberadaan zat organik di dalam air menyebabkan kekeruhan dan warna

dalam keadaan stabil. Selain itu oksigen terlarut berkurang yang dapat

mengakibatkan kondisi septik di dalam air. Zat organik dapat diturunkan

dengan proses koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi dan desinfeksi.

5. Agresifitas

Agresifitas merupakan tingkat korosifitas air terhadap logam atau bahan,

yang ditentukan oleh kandungan CO2 agresif dan pH. Nilai agresifitas

suatu air baku diperlukan untuk menentukan jenis bahan yang dapat

digunakan pada bagian transmisi atau struktur instalasi pengolahan dan

kebutuhan bahan kimia pada proses pengolahan sebagai kontrol korosi.

Agresifitas dapat dihilangkan dengan melakukan pembubuhan kapur.

Agresifitas dapat diketahui dengan menggunakan Langelier Index (LI)

yang dapat dihitung menggunakan persamaan-persamaan berikut ini :

pHspHLI −=

dimana : pH = pH air baku

pHs = pH jenuh

TH −= 4μ

dimana : H = Kesadahan Total (mol/L)

T = Bikarbonat (mol/L)

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−=

3

21

1logHCOCO

KpH

5.0

5.0

111

4.11 μμ

+−= pKpK

5.0

5.0

221

4.112

μμ

+−= pKpK

5.0

5.01

9.314

μμ

+−= ss pKpK

ss pKpHCOpCapKpH 13

22

1 −+−= −+



Berdasarkan persamaan yang tercantum di atas dapat dihitung nilai

Langelier Index dan kemudian dapat ditentukan agresifitas air dengan

kriteria sebagai berikut :

LI < 0 ; Air bersifat agresif

LI = 0 ; Air berada pada kesetimbangan

LI > 0 ; Air bersifat oversaturated

Hasil perhitungan (lampiran D) menunjukkan nilai LI = -1,13. Dengan

demikian air baku bersifat korosif.

VI.4 Lokasi IPAM

Penentuan lokasi instalasi pengolahan perlu mempertimbangkan hal-hal

berikut:

Lokasi geografis wilayah perencanaan

Kondisi geologi dan topografi wilayah perencanaan

Kondisi sanitasi lingkungan

Aman dari bencana alam seperti banjir dan gempa

Memiliki akses jalan yang baik

Ketersediaan tenaga listrik dan peralatan lainnya

Jarak antara daerah pelayanan dengan instalasi terjangkau

Adanya kemungkinan untuk pengembangan di masa yang akan

datang

Lokasi yang baik adalah yang dapat memanfaatkan ketinggian sebagai

energi untuk mengalirkan air sehingga tidak diperlukan pemompaan.

Kemiringan yang diperlukan adalah sekitar 2 – 3%. Pada umumnya

instalasi pengolahan air minum konvensional membutuhkan perbedaan

ketinggian sekitar 4,9 – 5,2 m sepanjang instalasi untuk mengatasi

headloss yang terjadi.

Instalasi Pengolahan Air Minum direncanakan akan dibangun

berdampingan dengan IPAM Salam Darma yang berada di Desa Kopyah,

Kecamatan Anjatan, Kabupaten Indramayu.



VI.5 Kapasitas IPAM

Instalasi Pengolahan Air Minum ini direncanakan akan beroperasi selama

20 tahun mendatang, serta akan melayani penduduk Kabupaten Indramayu

di 3 kecamatan, yaitu Kecamatan Sukra (termasuk Patrol), Anjatan, dan

Haurgeulis. Jumlah kebutuhan air minum di wilayah perencanaan selama

20 tahun yang akan datang, ditunjukkan oleh tabel VI.3.

Tabel VI. 3 Debit Kebutuhan Air

Uraian Satuan 2019 2029 Kebutuhan Air Rata-rata L/det 251,33 529,53 Kebutuhan Hari Maksimum L/det 276,46 582,48 Kebutuhan Jam Puncak L/det 376,99 794,29

Sumber : Perhitungan

Saat ini, Kecamatan Sukra, Anjatan dan Haurgeulis telah menerima suplai

air bersih dari PDAM Tirta Darma Ayu Kab. Indramayu melalui IPAM

Salam Darma sebesar 50 liter/detik. Kapasitas pengolahan Instalasi

Pengolahan Air Minum yang direncanakan akan didasarkan pada debit

harian maksimum untuk mengantisipasi fluktuasi penggunaan air minum

pada saat maksimum, yaitu sebesar 582,48 liter/detik.

Debit pengolahan IPAM sesuai kebutuhan direncanakan sebesar 110% dari

total kebutuhan air minum berdasarkan nilai debit harian maksimum,

dengan kelebihan sebesar 10% dipergunakan untuk kebutuhan air internal

IPAM. Sehingga debit pengolahan IPAM sesuai kebutuhan adalah sebesar

640,73 liter/detik.

Dengan adanya IPAM eksisting sebesar 50 liter/detik, maka debit

pengolahan IPAM yang direncanakan adalah sebesar 590,73 liter/detik ≈

600 liter/detik.



Tabel VI. 4 Debit Pengolahan IPAM

Jenis Kebutuhan Air 2019

(L/det) 2029

(L/det) Kebutuhan Air Total 276,46 582,48 Kebutuhan Air Bersih u/ IPAM 27,65 58,25 Debit Pengolahan Total 304,11 640,73 Kapasitas Terpasang PDAM 50,00 50,00 Debit Pengolahan IPAM Rencana 254,11 590,73


Instalasi Pengolahan Air Minum direncanakan akan dibangun dalam 2

tahap, yaitu tahap I pada tahun 2009 s.d. 2019 dan tahap II pada tahun

2019 s.d. 2029. Berdasarkan perhitungan besar debit pengolahan air

minum pada masing-masing tahapnya adalah sebesar 250 liter/detik dan

350 liter/detik, tetapi untuk mempermudah perencanaan yang akan

dilakukan maka, besar debit pengolahan air minum pada kedua tahap

tersebut dibuat sama, yaitu sebesar 300 L/detik. Perencanaan

pembangunan dan kapasitas IPAM tiap tahap dapat dilihat pada tabel VI.5.

Pada perencanaan ini hanya akan membahas perencanaan pembangunan

IPAM pada tahap I saja.

Tabel VI. 5 Perencanaan IPAM Tiap Tahap

Debit Perencanaan IPAM

L/detikTahap I

Intake 600 Transmisi 600 Instalasi 300

Tahap II Instalasi 300




VI.6 Pemilihan Unit Pengolahan Air Minum

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. Segi Teknis

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

2. Segi Ekonomis

Biaya investasi awal, operasional, dan pemeliharaan

Luas lahan yang dibutuhkan

Optimalisasi jumlah unit pengolahan untuk menurunkan parameter

kualitas air yang hendak diturunkan

Unit-unit pengolahan air minum untuk negara-negara berkembang dapat

ditentukan berdasarkan model prediksi seperti yang ditunjukkan pada tabel

VI.6.



Tabel VI. 6 Model Prediksi Pemilihan Unit-unit Pengolahan Air Minum

Parameter Pra Pengolahan Pengolahan Utama Pengolahan Khusus

Parameter Konsentrasi S PC PS A LS CS RSF SSF P SC AC SCT SWT 0-20 E

20-100 O O O O E

100-5000 E E E O E

Coliform, MPN Per 100 ml

Rata-rata bulanan > 5000 E O E E E O

0-10 O

10-200 O E Turbidity,

NTU > 200 O O E

20-70 E O O Warna, mg/l Pt-Co > 70 O E O Rasa & Bau Terasa O O O O E

CaCO3, mg/l > 200 E E E E

< 0,3 O O E

0,3-1,0 O E E O Fe &

Mn,mg/l > 1,0 E E E E O O

0-250 E E E E O O

200-500 O Chloride,

mg/l >500 E

0-0,005 O O O O Senyawa Phenol,

mg/l > 0,005 E E O E O

E E E O Bahan Kimia Lain O O O O

Sumber: Babbit, 1976

Keterangan :

S = Screening

PC = Prechlorination

PS = Plain Settling

A = Aeration

LS = Lime Softening

CS = Coagulation & Sedimentation

RSF = Rapid Sand Filter

SSF = Slow Sand Filter

P = Post Chlorination

SC = Special Chlorination

AC = Activated Carbon

SCT = Special Chemical Treatment

SWT = Salt Water Treatment

E = Essential

O = Optional



Berdasarkan tabel VI.6 diketahui ada tiga tahapan proses untuk

menghilangkan parameter pencemar dalam air yaitu:

1. Pra Pengolahan

Merupakan pengolahan air baku sebelum air baku diolah pada unit-unit

pengolahan utama yang umum digunakan seperti koagulasi, flokulasi,

sedimentasi, filtrasi dan desinfeksi yang terjadi pada akhir pengolahan.

Pra pengolahan diutamakan untuk menurunkan parameter tertentu yang

dapat mengganggu proses pada pengolahan utama. Screening, pre-

klorinasi, prasedimentasi dan aerasi merupakan unit-unit pra

pengolahan.

2. Pengolahan Utama

Pengolahan utama meliputi pengolahan yang secara umum diperlukan

untuk mengolah air baku untuk air minum seperti penurunan kesadahan,

koagulasi dan flokulasi yang diikuti oleh proses sedimentasi, filtrasi dan

desinfeksi.

3. Pengolahan Khusus

Pengolahan khusus adalah tambahan yang benar-benar diperlukan

untuk kondisi air baku yang spesifik.

Selain mengacu pada model prediksi di atas, penentuan jenis pengolahan

untuk suatu air baku juga dapat mengacu pada persyaratan yang diberikan

pada tabel VI.7 berikut.

Tabel VI. 7 Persyaratan Penerapan Metode Pengolahan Air Minum

Conventional Two-Stage Direct In-Line Parameter Complete Filtration Filtration Filtration

Turbiditas (NTU) <5000 <50 <15 <5 Warna (semu) <3000 <50 <20 <15

Coliform (#/mL) <107 <105 <103 <103

Alga (ASU/ml) <105 <5 x 103 <5 x 102 <102

Asbestos Fiber (#/mL) <1010 <108 <107 <107 Rasa dan bau (TON) <30 <10 <3 <3

Sumber : Kawamura,1990



Menurut Kawamura (1990), pengolahan air minum terbagi menjadi tiga

jenis yaitu:

Metode Conventional Complete

Metode ini merupakan pengolahan air minum yang melibatkan proses

koagulasi, flokulasi, sedimentasi dan filtrasi.

Direct Filtration

Metode ini melibatkan proses koagulasi, flokulasi dan filtrasi. Clarifier

digunakan setelah filtrasi dan supernatan disirkulasi menuju proses

flokulasi.

In-line Filtration

Metode ini sama dengan Direct Filtration tetapi supernatan dari

clarifier disirkulasi ke bagian koagulasi.

Modifikasi dari ketiga metode tersebut adalah High-level Complete dan

Two Stage Filtration. Penerapan metode pengolahan tergantung pada

kualitas air baku dan ini diberikan pada tabel VI.7.

Setelah menentukan unit pengolahan apa saja yang akan dipakai dalam

instalasi pengolahan air minum, ada baiknya mempertimbangkan besarnya

pengaruh proses pengolahan yang akan digunakan terhadap parameter-

parameter dalam air seperti tercantum pada tabel VI.8.



Tabel VI. 8 Pengaruh Proses Pengolahan Terhadap Parameter Tertentu

Parameter Aerasi Koagulasi-Sedimentasi

Pelunakan-Sedimentasi

Saringan Lambat Cepat

tanpa C

Saringan Pasir Cepat

dengan C

Klorinasi

Bakteri

Warna

Turbiditas

Bau & Rasa

Kesadahan

Korosifitas

Fe & Mn

0

0

0

++4

+

+++8

---9

+++

++

+++

++++

+

--7

--10

+12

++++1,2

0

++2

++2

++++11

++

++++

++

++++3

++

0

0

++++12

++++

++++

++++

++

--7

--10

++++12

++++

0

0

++++5

---6

0

0

0

Sumber: Fair&Geyer, 1968

Keterangan : (1) Nilai pH yang sangat tinggi akibat pengolahan soda yang berlebihan. (2) Dengan kandungan pada pengendapan. (3) Filter dapat cepat tersumbat dengan kekeruhan tinggi. (4) Tidak termasuk kandungan klorofenol. (5) Pada saat melalui Break Point Chlorination atau superklorinasi yang diikuti dengan deklorinasi. (6) Pada saat (5) tidak dipakai pada kandungan bau dan rasa yang tinggi. (7) Beberapa koagulan mengubah karbonat menjadi sulfat. (8) Dengan menghilangkan karbon bikarbonat. (9) Ditambahkan oksigen jika kurang. (10) Beberapa koagulan menghasilkan karbondioksida. (11) Variabel, beberapa logam diikat pada saat pH tinggi. (12) Setelah aerasi.

Berdasarkan analisis kualitas air baku dan ketiga pertimbangan tersebut

maka dapat ditentukan kebutuhan unit pengolahan yang ditunjukkan pada

tabel VI.9.

Tabel VI. 9 Kebutuhan Jenis Pengolahan

Parameter Data Air Pengolahan

Kekeruhan

Warna

Fe

Mn

Zat organik

Agresifitas

422 NTU

18 TCU

2,11 mg/L

0,11 mg/L

10 mg/L

LI = -1,13

Prasedimentasi, Koagulasi, Flokulasi, Sedimentasi

Koagulasi, Flokulasi, Sedimentasi

Koagulasi, Flokulasi, Filtrasi

Filtrasi

Filtrasi, Desinfeksi

Pembubuhan Kapur



VI.7 Kebutuhan Bahan Kimia

Dalam sistem pengolahan air minum terdapat dua macam unit, yaitu:

Unit Operasi, yaitu unit pengolahan yang melibatkan proses fisik,

seperti sedimentasi, filtrasi

Unit Proses, yaitu unit pengolahan yang melibatkan proses kimia dan

biologi, seperti koagulasi, desinfeksi dan pembubuhan kapur.

Pengolahan yang termasuk unit proses akan memerlukan pembubuhan

bahan-bahan kimia. Dosis yang diberikan pada setiap pembubuhan

ditentukan melalui percobaan di laboratorium.

Berdasarkan tabel VI.9 tentang kebutuhan jenis pengolahan, yang

termasuk unit proses adalah koagulasi, desinfeksi dan pembubuhan kapur.

Untuk kebutuhan unit ini maka dilakukan beberapa uji laboratorium, yaitu:

1. Jar Test

Jar Test dilakukan untuk mengetahui dosis koagulan yang diperlukan pada

proses koagulasi. Jenis koagulan yang digunakan adalah Al2(SO4)3 dengan

kemurnian sebesar 100%. Dosis koagulan yang diperoleh dari percobaan

adalah 30 mg/L.

2. Percobaan DPC

Percobaan DPC bertujuan untuk mengetahui dosis kaporit yang diperlukan

pada proses desinfeksi. Kemurnian kaporit adalah 100% dengan

konsentrasi Cl sebesar 52%. Hasil percobaan menunjukkan nilai DPC

sebesar 2,52 mg/l.

Bahan-bahan kimia yang diperlukan untuk pengolahan air minum

berdasarkan kualitas air baku adalah:

Al2(SO4)3 sebagai koagulan

Ca(OCl)2 sebagai desinfektan

CaO sebagai kontrol agresifitas



Ketiga bahan kimia tersebut digunakan dalam keadaan padat sehingga

perlu dilakukan pembuatan larutan. Untuk keperluan tersebut maka

diperlukan bak pelarut bahan kimia.

Penggunaan setiap bahan kimia akan mempengaruhi karakteristik air baku

terutama pH dan agresifitas. Pengaruh setiap proses pembubuhan terhadap

air baku dapat dilihat pada tabel VI.10.

Tabel VI. 10 Pengaruh Pembubuhan Bahan Kimia Terhadap Air Baku

Parameter Satuan Air Baku Pembubuhan Alum

Pembubuhan Kaporit

Pembubuhan Kapur

Dosis mg/l 30 5,81 17,14

CO2 mg/l 4,27 27,41 27,41 0,48

HCO3- mg/l 60,57 28,49 23,55 60,89

Ca2+ mg/l 11,25 11,25 12,88 25,12Kesadahan mg/l 41,77 41,77 45,86 76,51

µ 6,79 x 10-4 1,21 x 10-3 1,45 x 10-3 2,062 x 10-3

pK1’ 6,33 6,32 6,31 6,31

pK2’ 10,30 10,28 10,28 10,26pH 7,47 6,19 6,10 8,27

pHs 8,60 8,94 8,97 8,28LI -1,13 -2,75 -2,87 -0,01Sifat Agresif agresif agresif setimbang

Setelah melalui berbagai proses, terlihat bahwa kondisi pH akhir air masih

memenuhi baku mutu. Oleh karena itu proses yang direncanakan layak

untuk digunakan.

VI.8 Rencana IPAM

Secara umum, instalasi pengolahan air minum yang direncanakan

memiliki pola pengolahan seperti yang ditunjukkan oleh gambar VI.1.



Bak Penenang

Prasedimentasi

Koagulasi

Flokulasi

Alum

Bak Sirkulasi

Sedimentasi

Kaporit

Reservoir

Desinfeksi

Filtrasi

Kapur

Gambar VI. 1 Skema Pengolahan Air Minum

VI.8.1. Intake Intake adalah bangunan yang digunakan untuk mengambil air dari

sumbernya untuk keperluan pengolahan dan suplai. Intake dibuat pada

lokasi yang mudah dijangkau dengan kuantitas air yang stabil dan didesain

berdasarkan kapasitas harian maksimum (Qm), pada akhir periode

perencanaan.



Kriteria yang harus dipenuhi dalam pembuatan intake adalah:

1. Tertutup untuk mencegah masuknya sinar matahari yang

memungkinkan tumbuhan atau mikroorganisme hidup

2. Tanah di lokasi intake harus stabil

3. Intake dekat permukaan air untuk mencegah masuknya

suspended solid dan inlet jauh di atas intake

4. Intake harus kedap air sehingga tidak terjadi kebocoran

5. Intake harus didesain untuk menghadapi keadaan darurat

Macam-macam intake:

Direct Intake

Intake jenis ini mungkin dibangun jika sumber air memiliki kedalaman

yang besar seperti sungai dan danau, dan apabila tanggul tahan terhadap

erosi dan sedimentasi.

Canal Intake

Ketika air diambil dari kanal, ruangan yang terbuat dari batu dengan

lubang dibangun di pinggiran kanal. Lubang tersebut dilengkapi dengan

saringan kasar. Dari ruangan batu, air diambil menggunakan pipa yang

memiliki bell mouth, yang dilapisi dengan tutup hemispherical yang

berlubang-lubang. Luas daerah lubang yang terdapat pada penutup

adalah satupertiga dari area hemisphere.

Karena pembangunan intake di kanal, lebar kanal menjadi berkurang

dan mengakibatkan meningkatnya kecepatan aliran. Hal ini dapat

menyebabkan penggerusan tanah, oleh karena itu di bagian hulu dan

hilir intake harus dilapisi.

Reservoir Intake

Intake Bendungan

Digunakan untuk menaikkan ketinggian muka air sungai sehingga

tinggi muka air yang direncanakan memungkinkan konstannya debit

pengambilan air. Intake bendungan dapat digunakan untuk pengambilan

air dalam jumlah besar dan dapat mengatasi fluktuasi muka air.

Intake Gate



Pada perencanaan ini digunakan Intake Gate dengan pertimbangan:

Biaya konstruksi murah

Pemeliharaan mudah

Debit pengambilan dapat diatur karena dilengkapi dengan pintu air

Intake Gate memerlukan beberapa fasilitas penunjang sehingga intake

terdiri dari beberapa bagian yaitu:

Bar Screen, untuk menyaring benda-benda kasar seperti sampah,

kayu dan plastik

Saluran intake, sebagai perletakan intake

Pintu air, untuk mengatur debit pengambilan air

Dengan kondisi kapasitas air baku yang sangat fluktuatif, untuk

mengantisipasi agar tinggi muka air baku selalu memenuhi kebutuhan

pengolahan, maka direncanakan akan dibangun pintu air pada saluran

sumber air baku di dekat tempat pengambilan air (disamping pintu air

sebagai fasilitas intake). Dengan demikian tinggi muka air pada saluran

dapat diatur sesuai kebutuhan.

VI.8.1.1. Bar Screen Bar screen berfungsi sebagai penahan benda-benda yang berukuran besar

seperti sampah, kayu, dan plastik. Secara berkala bar screen memerlukan

pembersihan karena benda-benda kasar menyebabkan peningkatan

kehilangan tekan. Proses pembersihan dapat dilakukan secara manual atau

otomatis tergantung beban yang ada. Bila beban sedikit maka pembersihan

dapat dilakukan secara manual dan sebaliknya.

Kriteria desain untuk bar screen adalah:

Lebar batang, w = 0,8 – 1 inchi

Jarak antar batang, b = 1 – 2 inchi

Kemiringan batang, θ = 30° - 60°

Kecepatan aliran sebelum melalui batang, v = 0,3 – 0,75 m/s

Head loss maksimum, hL = 6 inchi



VI.8.1.2. Saluran Intake Saluran intake berfungsi sebagai saluran yang akan mengambil air baku

dari sumber air. Dalam merencanakan jenis intake ini maka harus

diperhatikan karakteristik air seperti tinggi air minimum dan maksimum,

materi tersuspensi dan terapung. Kecepatan merupakan parameter penting

agar tidak terjadi pengendapan.

Menurut Al-Layla (1980), kriteria desain untuk saluran intake adalah:

Kecepatan air di saluran diantara 0,6-1,5 m/s untuk mencegah

sedimentasi

Kecepatan air pada saat tinggi muka air minimum harus lebih besar dari

0,6 m/s dan pada saat tinggi muka air maksimum harus lebih kecil dari

1,5 m/s.

VI.8.1.3. Pintu Air Pintu air diperlukan untuk menjaga aliran tetap stabil meskipun sumber air

berfluktuasi terutama pada saat pengaliran berlebih. Pintu air juga

diperlukan untuk membuka atau menutup saluran ketika akan dilakukan

pembersihan saluran.

VI.8.1.4. Bak Pengumpul Bak pengumpul berfungsi untuk mengumpulkan air yang telah diambil

oleh intake sebelum masuk ke dalam instalasi pengolahan. Dengan bak

pengumpul maka aliran dapat diseragamkan dari debit pengambilan air

baku yang berfluktuasi. Pada perencanaan ini bak pengumpul dilengkapi

dengan sistem pemompaan yang akan memberikan head yang cukup agar

air dapat dialirkan ke lokasi instalasi pengolahan yang memiliki elevasi

yang lebih besar daripada elevasi lokasi intake.

Kriteria desain bak pengumpul adalah:

Jumlah bak minimal 2 buah (untuk kemudahan perawatan dan

pemeliharaan)



Dasar bak minimal 1 m di bawah dasar sungai atau 1,52 m di bawah

tinggi muka air minimum

Ketinggian foot valve dari dasar bak tidak kurang dari 0,6 m

Konstruksi harus kuat, disarankan menggunakan beton. Ketebalan

dinding minimal 20 cm

Kuat terhadap pengaruh uplift pressure

VI.8.1.5. Sistem Transmisi Sistem transmisi menghubungkan antara intake dengan instalasi pengolahan

air minum. Transmisi tergantung pada topografi (perubahan elevasi)

sehingga mungkin saja diperlukan pompa.

Pada perencanaan ini sistem transmisi terbagi menjadi dua bagian yaitu:

Pipa Transmisi

Pompa Transmisi

VI.8.1.5.1. Pipa Transmisi Pipa transmisi digunakan untuk menyalurkan air dari lokasi intake ke

instalasi pengolahan. Dalam menentukan jenis pipa yang digunakan dalam

sistem transmisi maka perlu dipertimbangkan beberapa hal yaitu:

Durabilitas dan kondisi air yang dihantarkan

Ketahanan terhadap erosi dan korosi

Harga pipa dan biaya pemasangan

Jenis sambungan yang diperlukan, kekuatannya dan kemudahan

konstruksi

Kondisi lokal (mudah didapat, bahan lokal, dan biaya perawatan)

Pipa transmisi pada perencanaan ini menggunakan pipa DCIP dengan

pertimbangan tahan terhadap korosi dan mudah didapat. Besarnya debit air

yang dialirkan melalui pipa transmisi didasarkan kepada kebutuhan hari

maksimum.



VI.8.1.5.2. Pompa Transmisi Pompa digunakan untuk menyediakan head yang cukup untuk mengalirkan

air dari satu tempat yang memiliki head lebih rendah daripada tempat yang

lain. Klasifikasi pompa yang ada di pasaran adalah:

Reciprocating Pump

Fland Pump

Centrifugal Pump

Air Lift Pump

Jumlah pompa yang digunakan tergantung kepada besarnya aliran yang

diperlukan dan kapasitas pompa ditentukan oleh head yang diperlukan.

Kriteria dalam menentukan jumlah pompa diberikan oleh tabel VI.11.

Tabel VI. 11 Kriteria Jumlah Pompa yang Digunakan

Debit (L/menit) Jumlah Pompa Keterangan

< 1895

1895-5685

5685-11370

> 11370

2 buah

3 buah

4 buah

6 buah

1 operasi – 1 cadangan




Sumber : Al-Layla, 1980

Pada proses pengambilan air oleh pompa digunakan pipa suction. Kriteria

desain untuk pipa suction adalah:

Kecepatan melalui pipa 1-1,5 m/s

Perbedaan tinggi muka air minimum dengan pusat pompa maksimal 3,7

m

Jika ketinggian pompa lebih besar dari tinggi muka air minimum,

jaraknya harus kurang dari 4 m

Pompa di bawah tinggi muka air minimum lebih diutamakan karena lebih

ekonomis.



VI.8.2. Bak Penenang Bak penenang digunakan untuk mengumpulkan air baku yang dipompa

dari bak pengumpul intake. Bak penenang berfungsi juga sebagai

stabilisasi aliran sebelum memasuki unit prasedimentasi. Bak ini terletak

di lokasi instalasi pengolahan air minum.

Pada umumnya bak penenang dilengkapi oleh alat ukur debit sebagai

kontrol aliran. Alat ukur yang dipakai adalah v-notch. Debit melalui v-

notch dengan sudut takikan 90° dapat diukur dengan menggunakan rumus

berikut :

Q = 2,54H2,5

Dengan, Q = debit aliran (ft3/s)

H = tinggi muka air di atas v-notch (ft)

VI.8.3. Prasedimentasi Unit prasedimentasi digunakan sebagai unit pengolahan yang akan

mengendapkan partikel diskrit yaitu partikel yang dapat mengendap

sendiri dibawah pengaruh gaya gravitasi tanpa menggunakan bahan kimia.

Hal-hal penting dalam menggunakan prasedimentasi sebagai proses

pengolahan adalah :

Lokasi diusahakan berdekatan dengan intake sehingga mengurangi

penyumbatan pada pipa transmisi

Bak berbentuk rektangular

Kondisi aliran harus seragam untuk meningkatkan efisiensi pengolahan

Inlet dan outlet harus dilengkapi oleh gate atau valve

Tingkat penyisihan partikel yang dapat diberikan oleh unit prasedimentasi

dapat diketahui dengan menggunakan persamaan berikut :

P = (100 – P0) + ∫ ∂ Pvv1

s0

dengan, P = persen penyisihan

P0 = persen penyisihan rencana



v0 = kecepatan pengendapan rencana (m/s)

vs = kecepatan pengendapan partikel (m/s)

Persamaan di atas berlaku bila kondisi bak ideal, namun pada

penerapannya diperlukan faktor koreksi untuk menentukan v0.

Unit prasedimentasi terdiri dari beberapa bagian yaitu :

Zone inlet

Zone pengendapan

Zone outlet

Zone lumpur

VI.8.4. Koagulasi Koagulasi ditujukan untuk mengolah air yang mengandung koloid atau

partikel yang sulit mengendap. Secara umum koagulasi adalah proses

dimana ion-ion dengan muatan yang berlawanan dengan muatan koloid,

dimasukkan ke dalam air sehingga meniadakan kestabilan koloid. Jadi,

koagulasi adalah proses pembentukan koloid yang stabil menjadi koloid

yang tidak stabil dan membentuk flok-flok dari gabungan koloid yang

berbeda muatan. Secara garis besar pembentukan flok terbagi dalam empat

tahap yaitu:

1. Tahap destabilisasi partikel koloid

2. Tahap pembentukan mikroflok

3. Tahap penggabungan mikroflok

4. Tahap pembentukan makroflok

Tahap 1 dan 2 terjadi pada proses koagulasi sedangkan tahap 3 dan 4

terjadi pada proses flokulasi.

Bagian integral dari proses koagulasi adalah pencampuran cepat (flash

mixing). Tujuan pencampuran cepat adalah untuk mencampur dan

mendistribusikan bahan kimia ke seluruh bagian air baku secara merata.

Pengadukan dan pencampuran cepat dapat dilakukan dengan beberapa cara

yaitu :



1. Hidrolis atau gravitasi dengan menggunakan terjunan, parshall

flume, venturi meter atau ambang.

2. Mekanis, dengan pengaduk yang digerakkan oleh motor mekanis.

3. Pneumatis, dengan menginjeksikan udara ke dalam air.

Perbandingan berbagai tipe mixing dapat dilihat pada tabel VI.12.

Tabel VI. 12 Perbandingan Berbagai Tipe Mixing

Tipe Mixing Keuntungan Kerugian

Lompatan Hidrolik - Tidak diperlukan tenaga luar - Dapat dibangun dengan bahan

lokal yang tersedia - Waktu tinggal sangat kecil - Sedikit pemeliharaan - Kehilangan tekanan kecil - Mudah akses untuk

pemeliharaan - Mudah dibuat

- Tidak dapat diatur untuk variasi debit yang besar

- Dipengaruhi oleh kondisi debit di hulu

- Dapat menyebabkan penggerusan pada lokasi lompatan

Parshall Flume - Waktu tinggal sangat kecil - Sedikit pemeliharaan - Kehilangan tekanan kecil - Mudah akses untuk

pemeliharaan - Dapat digunakan sebagai alat

ukur debit - Dapat digunakan untuk debit

yang besar

- Sama dengan pada lompatan hidrolik

- Konstruksi tidak semudah lompatan hidrolik

Weir Mixer - Konstruksi lebih sederhana - Dapat digunakan untuk debit

yang besar - Dapat digunakan sebagai alat

ukur debit

- Kehilangan tekanan lebih besar daripada lompatan hidrolik

- Adanya endapan di belakang weir memerlukan pembersihan

- Dapat menyebabkan penggerusan pada lokasi lompatan

Mekanis - Tidak terpengaruh variasi debit - Gradien kecepatan kecil - Kehilangan tekanan kecil

- Lebih banyak aliran pendek

- Memerlukan external power

- Biaya investasi tinggi



Kriteria desain yang paling luas digunakan untuk menyatakan tingkat

pengadukan berdasarkan Camp and Stein (1942), adalah persamaan:

21

μVPG ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Dimana, G = gradien kecepatan rata-rata (s-1)

P = daya yang dibutuhkan (Nm/s)

μ = kekentalan dinamis (N.s/m2)

V = volume (m3)

Pada perencanaan ini digunakan koagulasi secara hidrolis dengan

menggunakan terjunan seperti pada gambar VI.2 dengan pertimbangan:

Konstruksi mudah dan murah

Pengoperasian mudah

Biaya operasi murah karena tidak memerlukan energi tambahan

Gambar VI. 2 Skema Terjunan

Koagulan yang dapat digunakan antara lain:

1. Alumunium Sulfat (Al2(SO4)3), atau dikenal dengan nama tawas,

merupakan koagulan yang sering digunakan karena harganya murah

dan mudah diperoleh. pH optimum untuk proses koagulasi dengan

tawas adalah sekitar 6,5-7,5. Bila pH air yang akan dikoagulasi lebih

kecil dari 6,5 atau lebih besar dari 7,5, perlu dilakukan penaikkan atau

penurunan pH terlebih dahulu, misalnya dengan penambahan kapur.

H

h

Y1

Y2

Ld L Lb



2. Senyawa besi, seperti FeCl3 dan FeSO4. FeCl3 dapat digunakan untuk

air yang mengandung hidrogen sulfida.

3. PAC (Poli Alumunium Chloride)

Dengan pembubuhan koagulan, maka stabilitas larutan koloidal yang

mengandung partikel-partikel kecil dan koloid akan terganggu karena

molekul-molekul koagulan dapat menempel pada permukaan koloid dan

mengubah muatan elektrisnya. Misalnya molekul Al pada alum yang

bermuatan positif, akan menetralkan muatan koloid yang biasanya

bermuatan negatif.

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses koagulasi:

1. Kualitas air

2. Jumlah dan karakteristik partikel koloid

3. pH

4. Pengadukan cepat, waktu pengadukan, dan kecepatan paddles

5. Temperatur

6. Alkalinitas

7. Karakteristik dari ion-ion di dalam air

Untuk instalasi pengolahan air minum di wilayah perencanaan ini dipilih

alum (Al2(SO4)3), dengan alasan:

Alum dapat bekerja optimal pada pH 5,0 sampai dengan 7,5

(Peavy&Rowe,1985) sehingga cocok digunakan untuk mengolah air

baku dari Saluran Induk Bugis yang mempunyai pH 7,47 (pemeriksaan

di lapangan).

Alum mudah didapat dan umum digunakan di Indonesia. Tersedia di

pasaran dalam bentuk padatan dan cairan.

Air baku yang akan digunakan memiliki alkalinitas alami yang cukup

sehingga penggunaan alum tidak akan menurunkan pH secara

berlebihan.

Flok alum mendukung terbentuknya selimut flok sehingga

meningkatkan efisiensi pengolahan secara keseluruhan.



VI.8.5. Flokulasi Flokulasi berfungsi mempercepat tumbukan antara partikel koloid yang

sudah terdestabilisasi supaya bergabung membentuk mikroflok ataupun

makroflok yang secara teknis dapat diendapkan.

Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan dalam desain unit flokulasi

antara lain:

Kualitas air baku dan karakteristik flokulasi

Kualitas tujuan dari proses pengolahan

Headloss tersedia dan variasi debit instalasi

Kondisi lokal

Aspek biaya

Berbeda dengan proses koagulasi dimana faktor kecepatan tidak menjadi

kendala, pada flokulator terdapat batas maksimum kecepatan untuk

mencegah pecahnya flok akibat tekanan yang berlebihan.

Tenaga yang dibutuhkan untuk pengadukan secara lambat dari air selama

flokulasi dapat diberikan secara mekanis maupun hidrolis. Tingkat

keselesaian dari proses flokulasi bergantung pada kemudahan dan

kecepatan mikroflok kecil bersatu menjadi flok yang lebih besar dan

jumlah total terjadinya tumbukan partikel selama flokulasi.

Untuk instalasi pengolahan air minum di wilayah perencanaan ini dipilih

flokulasi hidrolis dengan sistem helikoidal. Pada flokulasi jenis ini,

optimalisasi dapat diatur melalui dimensi bukaan antar kompartemen yang

akan merubah headloss antar kompartemen. Dengan demikian, unit ini

lebih fleksibel dalam mengantisipasi perubahan kualitas air baku. Aliran

helikoidal sudah terbukti sangat efektif dalam membentuk flok yang besar,

berat dan mudah diendapkan (Pudjastanto, 1995).



Tabel VI. 13 Perbandingan antara Flokulator Hidrolis dan Mekanis

Flokulasi Mekanis Parameter Hidrolis Sumbu horizontal

dengan paddle Sumbu vertikal dengan blades

Keandalan proses Reliability Fleksibilitas Biaya Konstruksi Pemeliharaan Kondisi pengaliran Keuntungan Kerugian

Baik – memuaskan Baik Sedang - Kurang Relatif rendah Mudah Relatif murah Mendekati aliran plug • Sederhana &

murah • Operation &

Maintenance murah

• Tidak ada alat yang bergerak

• Energi

pengadukan merupakan fungsi dari debit

• Memerlukan tinggi tekan 0,3-0,6 m

Baik – memuaskan Cukup – baik Baik Sedang – tinggi Sedang Sedang Dapat terjadi aliran singkat • Terbentuk

flok yang sangat baik

• Pengadukan efektif dengan turbulensi yang baik

• Tidak terjadi kehilangan tekan

• Memerlukan

proses instalasi yang rumit

• Energi input terbatas

• Memerlukan pemeliharaan intensif

Cukup – baik Baik Baik Sedang – tinggi Mudah – sedang Mudah – sedang Dapat terjadi aliran singkat • Energi

pengadukan yang terjadi sangat baik

• Pemeliharaan lebih mudah

• Tidak terjadi kehilangan tekan

• Membutuhkan

banyak unit • Tegangan

tinggi pada blades

• Turbulensi yang terjadi relatif kecil



VI.8.6. Sedimentasi Sedimentasi adalah unit pengolahan yang digunakan untuk menyisihkan

flok-flok yang terbentuk pada proses flokulasi. Hal-hal yang perlu

diperhatikan dalam merancang bak sedimentasi adalah:

1. Zona inlet; didesain untuk dapat membagi aliran merata ke

seluruh bagian bak

2. Zona pengendapan; memungkinkan partikel-partikel mengendap

dengan bebas dan baik

3. Zona lumpur; tempat akumulasi zat padat atau kotoran hasil

pengendapan

4. Zona outlet; untuk mengumpulkan supernatan dari seluruh

bagian-bagian bak

Proses sedimentasi dari suatu partikel yang berada di dalam air

dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:

Ukuran partikel

Bentuk partikel

Berat jenis / kerapatan partikel

Viskositas cairan

Konsentrasi partikel dalam suspensi

Sifat-sifat partikel dalam suspensi

Hal-hal yang harus diperhatikan untuk mengetahui komposisi dan

konstruksi bak sedimentasi yaitu:

1. Bak dibuat sebanyak dua atau lebih

2. Perlu ada pertimbangan hidrolik untuk mengalirkan air ke dalam

bak dengan kuantitas dan jalur yang sama

3. Setiap bak harus mempunyai konstruksi yang sanggup beroperasi

sendiri

4. Setiap bak sebaiknya berbentuk rektangular dan lebarnya (3-8)

kali panjangnya

5. Tinggi yang dizinkan antara permukaan air maksimum dengan

permukaan bak adalah 30 cm



6. Dasar kolam harus dibuat berdasarkan arah pipa drainase untuk

memudahkan penyaluran lumpur

Untuk memperbaiki kinerja dari bak sedimentasi dapat digunakan tube

settler ataupun plate settler. Tube settler tersedia dalam 2 konfigurasi

dasar, yaitu horizontal tubes dan steeply inclined. Horizontal tubes

dioperasikan dalam sambungan dengan unit filtrasi yang mengikuti unit

sedimentasi. Tube-tube tersebut akan terisi zat padat dan dibersihkan

dengan backwash dari filter. Horizontal tubes settlers digunakan pada

instalasi dengan kapasitas kecil (3,785 m3/hari). Steeply inclined tube

settlers membersihkan lumpur secara kontinu melalui pola aliran yang

dibuat. Karena kedalaman yang dangkal dari steeply inclined tube settlers

dan pembersihan lumpur yang kontinu, ukuran instalasi menjadi tidak

terbatas.

Pada pengolahan air minum di wilayah perencanaan ini digunakan bak

sedimentasi berbentuk persegi panjang yang dilengkapi dengan plate

settler. Pemakaian plate settler bertujuan untuk meningkatkan overflow

rate dan memudahkan endapan mengendap menuju dasar bak. Pada

umumnya dengan pemakaian plate settler, overflow rate dapat

ditingkatkan 3-6 kali (Huisman, 1974).

VI.8.7. Filtrasi Filtrasi adalah suatu proses pemisahan solid dari cairan dimana cairan (air)

dilewatkan melalui suatu media yang berongga atau materi berongga

A

BC

α

h

w

D

Gambar VI. 3 Penampang Plate Settler



lainnya untuk menyisihkan sebanyak mungkin materi tersuspensi. Filtrasi

digunakan di pengolahan air untuk menyaring air yang telah dikoagulasi

dan mengendap untuk menghasilkan air minum dengan kualitas yang baik.

Menurut tipe media yang digunakan, filter dapat diklasifikasikan sbb :

1. Filter dengan media tunggal

2. Filter dengan media ganda

3. Filter dengan multi media

Menurut laju filtrasinya, filter dibedakan menjadi 2, yaitu slow sand filter

dan rapid sand filter.

VI.8.9.1. Slow Sand Filter Pada slow sand filter medium pasir yang digunakan umumnya hanya

disyaratkan bebas lumpur dan organik. Urutan diameter butir pasir dari

atas ke bawah tidak teratur (tidak terstratifikasi). Proses penyaringan yang

lambat dalam slow sand filter memungkinkan kontak yang cukup lama

antara air dengan media filter sehingga proses biologis terjadi, terutama

pada permukaan media yang berada di atas. Biomassa yang terbentuk pada

medium filter bersama suspended partikel disebut sebagai ”Scmutz decke”

yang bersifat aktif dalam proses penyisihan senyawa organik dan

anorganik terlarut lainnya.

VI.8.9.2. Rapid Sand Filter Mekanisme penyaringan pada rapid sand filter sama dengan mekanisme

pada slow sand filter. Perbedaannya adalah pada beban pengolahan dan

penggunaan media filter. Beban pengolahan pada RSF jauh lebih tinggi

daripada SSF. RSF memanfaatkan hampir seluruh media sebagai media

filter (in-depth filter) sedangkan SSF hanya pada lapisan teratas saja.

Selain itu, RSF hanya efektif untuk menyaring suspensi kasar dalam

bentuk flok halus yang lolos dari sedimentasi sedangkan SSF dapat

meyaring suspensi halus (bukan koloid) dan mempunyai lapisan biomassa

yang aktif.



Perbandingan slow sand filter dan rapid sand filter dapat dilihat pada tabel

VI.14.

Menurut kontrol terhadap laju filtrasinya, filtrasi dibagi menjadi Constant

Rate Filter dan Declining Rate Filter.

Tabel VI. 14 Perbandingan Slow Sand Filter dengan Rapid Sand Filter

Karakteristik Slow Sand Filter Rapid Sand Filter

Laju filtrasi

Ukuran saringan

Kedalaman media

Ukuran pasir

Waktu pengoperasian

Penyisihan partikel

Jenis pre treatment

Metode pencucian

Jumlah air yang

digunakan saat

pencucian

Biaya :

• Konstruksi

• Operasi

• Depresiasi

1 – 8 m³/m²/hari

Besar, 200 m²

Kerikil = 0,3 m

Pasir = 1-1,5 m

Effective size = 0,15-0,3 mm

Uniformity coefficient = 2-3

20-120 hari

Superficial (hanya lapisan atas

saja)

Pada umumnya aerasi, tapi

koagulasi dan sedimentasi juga

dapat digunakan

1. Mencuci lapisan atas pasir

dengan dikeluarkan

terlebih dahulu

2. Lapisan pasir teratas dicuci

dengan travelling washer

0,2-0,6 % dari jumlah air yang

disaring

Tinggi

Rendah

Rendah

100 – 475 m³/m²/hari

Kecil, 40-400 m²

Kerikil = 0,5 m

Pasir = 0,7 m

Effective size > 0,45 mm

Uniformity coefficient < 1,5

12-72 jam

Pada seluruh lapisan

Koagulasi, flokulasi dan

sedimentasi

Pencucian dengan aliran ke

atas ( up flow backwash )

1-4 % dari jumlah air yang

disaring

Rendah

Tinggi

Tinggi

Sumber : Droste, 1997



Dalam proses filtrasi oleh granular filter terdapat beberapa mekanisme

yang terjadi, yaitu:

Mechanical Straining

Mekanisme mechanical straining terjadi akibat partikel atau flok

tertahan karena mempunyai ukuran yang lebih besar dari lubang pori,

sehingga partikel tidak lolos.

Sedimentasi

Adsorpsi

Sebagian partikel yang halus akan teradsorpsi oleh permukaan media

filter karena ada tumbukan dan gaya tarik antar partikel.

Ketika mekanisme filtrasi tersebut terjadi secara simultan, secara

kuantitatif umumnya mekanisme yang pertama lebih dominan.

Untuk meningkatkan efektivitas media, dalam arti meningkatkan volume

atau kedalaman media, digunakan ”dual media” yang umumnya

menggunakan media yang lebih ringan. Persyaratan dari penggunaan dual

media adalah kecepatan pengendapan dari medium yang paling besar harus

lebih kecil dari kecepatan pengendapan media yang lebih berat dengan

diameter yang paling kecil. Persyaratan ini diperlukan supaya kedua media

tersebut tidak tercampur setelah pencucian dengan teknik backwashing.

Pada perencanaan pengolahan air minum ini digunakan unit filtrasi dengan

jenis metode penyaringan Rapid Sand Filter (Saringan Pasir Cepat).

VI.8.8. Desinfeksi Desinfeksi adalah proses destruksi mikroorganisme patogen dalam air

dengan menggunakan bahan kimia atau ozon. Karakteristik desinfektan

yang baik:

1. Efektif membunuh mikroorganisme patogen

2. Tidak beracun bagi manusia/hewan domestik

3. Tidak beracun bagi ikan dan spesies akuatik lainnya

4. Mudah dan aman disimpan, dipindahkan, dibuang

5. Rendah biaya



6. Analisis yang mudah dan terpercaya dalam air

7. Menyediakan perlindungan sisa dalam air minum

Ada banyak hal yang mempengaruhi proses desinfeksi, diantaranya adalah

oksidan kimia, iradiasi, pengolahan termal dan pengolahan elektrokimia.

Jenis-jenis desinfeksi:

1. Desinfeksi kimiawi, berupa oksidator seperti chlorine, ozon dan

kaporit

2. Desinfeksi fisik, misalnya sinar ultraviolet

VI.8.10.1. Desinfeksi kimiawi Desinfektan yang paling sering digunakan adalah kaporit (Ca(OCl)2)dan

gas chlor (Cl2). Pada proses desinfeksi menggunkan kaporit, terjadi reaksi

sebagai berikut

Ca(OCl)2 Ca2+ + OCl-

H+ + OCl- HOCl-

Sebagai suatu proses kimia yang menyangkut reaksi antara biomassa

mikroorganisme perlu dipenuhi 2 syarat:

Dosis yang cukup

Waktu kontak yang cukup, minimum 30 menit

Selain itu diperlukan proses pencampuran yang sempurna agar desinfektan

benar-benar tercampur.

Desinfeksi menggunkan ozon lazim digunakan untuk desinfeksi hasil

pengolahan waste water treatment.

VI.8.10.2. Desinfeksi Fisik Desinfeksi menggunkan ultraviolet lebih aman daripada menggunakan

klor yang beresiko membentuk trihalometan yang bersifat karsinogenik,

tetapi jika digunakan ultraviolet sebagai desinfektan maka instalasi



distribusi harus benar-benar aman dan menjamin tidak akan ada

kontaminasi setelah desinfeksi. Apabila kontaminan masuk setelah air

didesinfeksi, maka kontaminan tersebut akan tetap berada dalam air dan

sampai ke tangan konsumen. Selain itu, biaya yang diperlukan juga lebih

besar dibandingkan dengan desinfeksi menggunakan kaporit.

Umumnya desinfeksi dilakukan sesaat sebelum air didistribusikan kepada

konsumen.

Pada instalasi pengolahan air minum ini digunakan kaporit (Ca(OCl)2)

sebagai desinfektan.

VI.8.9. Pembubuhan Kapur Pembubuhan kapur berfungsi untuk menghasilkan air yang tidak agresif.

Dalam melakukan pembubuhan kapur hal yang terpenting adalah dosis

kapur dan kondisi jenuh kapur. Larutan kapur berada pada kondisi jenuh

bila memiliki konsentrasi sebesar 1100 mg/L.

Untuk melakukan pembubuhan kapur diperlukan beberapa unit yaitu

pelarut kapur dan penjenuh kapur (lime saturator).

VI.8.10. Menara Reservoir Menara reservoir dibuat untuk menampung air yang diperlukan untuk

memenuhi kebutuhan air di instalasi pengolahan air minum. Kebutuhan air

di instalasi meliputi:

• Kebutuhan air untuk pencucian filtrasi

• Kebutuhan air untuk pelarutan bahan kimia

• Kebutuhan air untuk kantor

VI.8.11. Reservoir Jenis-jenis reservoir berdasarkan perletakannya:

1. Reservoir bawah tanah (Ground Reservoir)

Ground reservoir dibangun di bawah tanah atau sejajar dengan

permukaan tanah. Reservoir ini digunakan bila head yang dimiliki



mencukupi untuk distribusi air minum. Jika kapasitas air yang

didistribusikan tinggi, maka diperlukan ground reservoir lebih dari satu.

2. Menara Reservoir (Elevated Reservoir)

Reservoir ini digunakan bila head yang tersedia dengan menggunakan

ground reservoir tidak mencukupi kebutuhan untuk distribusi. Dengan

menggunakan elevated reservoir maka air dapat didistribusikan secara

gravitasi. Tinggi menara tergantung kepada head yang dibutuhkan.

3. Stand Pipe

Reservoir jenis ini hampir sama dengan elevated reservoir, dipakai

sebagai alternatif terakhir bila ground reservoir tidak dapat diterapkan

karena daerah pelayanan datar.

Hal-hal yang harus diperhatikan dalam merancang reservoir adalah:

1. Volume reservoir

Volume ditentukan berdasarkan tingkat pelayanan dengan

memperhatikan fluktuasi pemakaian dalam satu hari di satu kota yang

akan dilayani.

2. Tinggi elevasi energi

Elevasi energi reservoir harus bisa melayani seluruh jaringan distribusi.

Elevasi energi akan menentukan sistem pengaliran dari reservoir

menuju jaringan distribusi. Bila elevasi energi pada reservoir lebih

tinggi dari sistem distribusi maka pengaliran dapat dilakukan secara

gravitasi. Untuk kondisi sebaliknya, bila elevasi energi reservoir lebih

rendah dari jaringan distribusi maka pengaliran dapat dilakukan dengan

menggunakan pompa.

3. Letak reservoir

Reservoir diusahakan terletak di dekat dengan daerah distribusi. Bila

topografi daerah distribusi rata maka reservoir dapat diletakkan di

tengah-tengah daerah distribusi. Bila topografi naik turun maka

reservoir diusahakan diletakkan pada daerah tinggi sehingga dapat

mengurangi pemakaian pompa dan menghemat biaya.

4. Pemakaian pompa



Jumlah pompa dan waktu pemakaian pompa harus bisa mencukupi

kebutuhan pengaliran air.

5. Konstruksi reservoir

Adapun beberapa bagian dari konstruksi reservoir, antara lain :

1. Ambang Bebas dan Dasar Bak

- Ambang bebas minimum 30 cm di atas muka air tertinggi

- Dasar bak minimum 15 cm dari muka air terendah

- Kemiringan dasar bak adalah 1/1000 – 1/500 ke arah pipa penguras

2. Inlet dan Outlet

- Posisi dan jumlah pipa inlet ditentukan berdasarkan pertimbangan

bentuk dan struktur tanki sehingga tidak ada daerah aliran yang mati

- Pipa outlet dilengkapi dengan saringan dan diletakkan minimum 10

cm di atas lantai atau pada muka air terendah

- Perlu memperhatikan penempatan pipa yang melalui dinding

reservoir, harus dapat dipastikan dinding kedap air dan diberi

flexible-joint

- Pipa inlet dan outlet dilengkapi dengan gate valve

- Pipa peluap dan penguras memiliki diameter yang mampu

mengalirkan debit air maksimum secara gravitasi dan saluran outlet

harus terjaga dari kontaminasi luar.

3. Ventilasi dan Manhole

- Reservoir dilengkapi dengan ventilasi, manhole, dan alat ukur tinggi

muka air

- Tinggi ventilasi ± 50 cm dari atap bagian dalam

- Ukuran manhole harus cukup untuk dimasuki petugas dan kedap air.

VI.8.12. Bak Sirkulasi Air buangan dari pencucian filter akan disirkulasikan kembali ke unit

prasedimentasi. Sebelum disirkulasikan, air tersebut ditampung terlebih

dahulu ke dalam sebuah bak yang memiliki kapasitas untuk satu kali

pencucian. Dari unit filtrasi, air pencuci dialirkan ke bak dengan



menggunakan pipa dan dilanjutkan dengan saluran pembuangan. Proses

sirkulasi dilakukan dengan menggunakan pompa dan pipa penghantar.

VI.8.13. Pengolahan Lumpur Lumpur buangan sebuah Instalasi Pengolahan Air Minum terdiri dari 2

jenis, yaitu air cucian filter dan lumpur sedimentasi. Karakteristik kedua

jenis lumpur tersebut sangat berbeda. Air cucian filter dapat langsung

dibuang ke badan air, atau diolah dengan berbagai cara yaitu:

1. Didaur ulang ke awal proses pengolahan

2. Diolah dengan paket pengolahan konvensional

3. Diendapkan dalam kolam besar

Proses pengolahan lumpur dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu:

1. Gravitasi, seperti sludge drying bed

2. Mekanik, seperti filter press, belt press, vacuum filter

Penggunaan kedua jenis pengolahan ini biasanya dipilih berdasarkan

ketersediaan lahan, karakteristik lumpur dan hasil akhir pengolahan yang

diinginkan. Pada proses dengan gravitasi dibutuhkan lahan yang luas dan

kandungan solid dalam lumpur hanya mampu mencapai 50%. Jenis

pengolahan ini sangat baik untuk daerah dengan iklim panas dan

penguapan melebihi curah hujan.

Pada instalasi pengolahan air minum di wilayah perencanaan digunakan

pengolahan lumpur dengan cara gravitasi, yaitu menggunakan sludge

drying bed.

BAB VI PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR · PDF filebab vi perencanaan instalasi pengolahan...

Documents

Transcript of BAB VI PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR · PDF filebab vi perencanaan instalasi pengolahan...