BAB VII HASIL PERENCANAAN UNIT – UNIT INSTALASI · PDF file · 2016-06-08V =...

BAB VII HASIL PERENCANAAN UNIT‐UNIT IPAM

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

BAB VII

HASIL PERENCANAAN UNIT – UNIT

INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM

VII.1. Umum Bab ini akan menguraikan hasil perencanaan unit-unit Instalasi

Pengolahan Air Minum di daerah perencanaan yaitu Kecamatan Sukra,

Anjatan, dan Haurgeulis Kabupaten Indramayu. Perhitungan detail unit-

unit instalasi tersebut diuraikan pada Lampiran F.

VII.2. Intake Struktur intake dibangun pada sumber air baku dengan tujuan utama

mengumpulkan air untuk instalasi pengolahan air minum. Pada

perencanaan ini akan dibuat empat buah intake. Masing-masing intake

akan dilengkapi oleh :

1. Bar Screen

2. Saluran Intake

3. Pintu Air

4. Bak Pengumpul

5. Sistem Transmisi

VII.2.1. Bar Screen Bar Screen adalah unit mekanis yang berfungsi menyisihkan benda-

benda kasar, seperti batangan kayu yang terapung sehingga tidak

mengganggu kinerja unit-unit selanjutnya.

Kriteria Desain :

Jarak antar batang, b = 1″ - 2″

Tebal batang, w = 0,8″ - 1,0″

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

Kemiringan batang dari horizontal, θ = 30˚ - 60˚

Headloss maksimum, hL = 6″



Data Perencanaan :

Debit perencanaan, Q = 0,6 m3/s

Jumlah bar screen, n = 4 buah

Jarak antar batang, b = 1″ = 2,54 cm

Tebal batang, w = 0, 8″ = 2,032 cm

Kecepatan aliran saat melalui batang, V = 0,3 m/s

Kemiringan batang, θ = 60°

Batang berbentuk bulat dengan faktor Kirschmer, β = 1,79

Perbandingan lebar dan kedalaman saluran, L : h = 2 : 1

Persamaan yang Digunakan :

Kehilangan tekan pada unit ini dapat dihitung dengan

menggunakan rumus berikut ini :

θβ sin3/4

××⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×= vL h

bwH …(7.2.1)

Dimana : β = Faktor Kirschmer, untuk batang bulat = 1,79

w = Diameter batang (m)

b = Jarak bukaan antar batang (m)

hv = Velocity head = Vb2/2g

θ = Sudut kemiringan batang pada saluran (˚)

HL = Headloss (m)

Persamaan-persamaan lain yang digunakan :

Jumlah batang :

bnwnL ⋅++⋅= )1( … (7.2.2)

Jumlah bukaan total, s :

1+= ns … (7.2.3)

Lebar bukaan total, Lt :

bsLt ×= … (7.2.4)

Panjang batang terendam, Yt :

θsin/YYt = … (7.2.5)

Luas total bukaan, At :

ttt YLA ×= … (7.2.6)



Kecepatan aliran melalui batang, Vb :

tb A

QV = … (7.2.7)

Tinggi muka air setelah melalui batang, Y’ :

LHYY −=' … (7.2.8)

Dimana : L = Lebar Saluran (m)

n = Banyak batang

Y = Kedalaman air (m)

Hasil Perencanaan :

Jumlah barscreen = 4 buah

Dimensi saluran :

− Kedalaman saluran, h = 0,5 m

− Lebar saluran, L = 1 m

− Panjang saluran untuk kisi, p = 1 m

− Freeboard, f = 1,23 m

Jumlah batang, n = 21

Jumlah bukaan, s = 22

Lebar bukaan koreksi, b = 2,6 cm

Kehilangan tekan melalui batang, HL = 1 cm

Tinggi muka air setelah batang, Y’ = 49 cm

VII.2.2. Saluran Intake Saluran intake merupakan saluran yang mengalirkan air baku dari

sumber air menuju bak pengumpul.

Kriteria Desain :

V = 0,6 – 1,5 m/s, hal ini untuk mencegah sedimentasi pada

saluran intake.

Kecepatan aliran pada kedalaman minimum harus lebih besar dari

0,6 m/s.

Kecepatan aliran pada kedalaman maksimum harus lebih kecil dari

1,5 m/s.



Data Perencanaan :

Debit perencanaan tiap saluran, q = 0,15 m3/s

Saluran terbuat dari beton dengan bentuk persegi memiliki

koefisien kekasaran Manning, n = 0,013.

Panjang saluran intake, p = 3 m. Saluran ini terdiri dari beberapa

bagian, yaitu :

− Panjang antara mulut saluran dengan barscreen, p1 = 0,5 m

− Panjang antara barscreen dengan pintu air, p2 = 1,5 m

− Panjang antara pintu air dengan bak pengumpul, p3 = 1 m

Tinggi muka air di dalam saluran pada beberapa kondisi :

− Ymin = 0,3 m

− Ymaks = 1 m

− Yave = 0,5 m


Persamaan yang dapat digunakan untuk menentukan dimensi saluran

intake, menurut JICA (1990) adalah :

VHQB⋅

= ... (7.2.9)

Dimana : B = Lebar saluran intake (m)

Q = Debit maksimum (m3/s)

H = Kedalaman air yang masuk (m)

V = Kecepatan aliran air masuk (m/s)

Hasil Perencanaan :

Jari-jari hidrolis :

− Jari-jari hidrolis saat Ymin, Rmin = 0,1875 m

− Jari-jari hidrolis saat Yave, Rave = 0,25 m

− Jari-jari hidrolis saat Ymax, Rmax = 0,33 m

Kemiringan saluran, S = 5,67 x 10-4

Kontrol aliran :

− Kecepatan saat Ymaks, Vmaks = 0,881 m/s

− Kecepatan saat Yave, Vave = 0,727 m/s



− Kecepatan saat Ymin, Vmin = 0,6 m/s

Kehilangan tekan antara mulut saluran dan barscreen, Hp1 = 0,03

cm

Kehilangan tekan antara barscreen dan pintu air, Hp2 = 0,09 cm

Kehilangan tekan pada saluran setelah pintu air, Hp3 = 0,06 cm

VII.2.3. Pintu Air Pintu air dalam saluran intake diperlukan untuk mengatur debit

pengaliran agar sesuai dengan keinginan. Selain itu juga, dipergunakan

untuk menghentikan aliran ke dalam bak pengumpul ketika akan

dilakukan pemeliharaan.

Kriteria Desain :

Lebar pintu air, Lp < 3 m

Kecepatan aliran, Vp < 1 m/s

Data Perencanaan :

Debit perencanaan, q = 0,15 m3/s

Lebar pintu air, Lp = 1 m

Kecepatan aliran, Vp = 0,5 m/s


Persamaan yang dapat dipergunakan untuk menghitung headloss yang

terjadi pada pintu air adalah sebagai berikut :

pfL Lh

Qh⋅⋅

= 3/2746.2 … (7.2.10)

Dimana : hL = Headloss pada pintu air (m)

Q = Debit air yang melalui pintu air (m3/s)

hf = Tinggi bukaan pintu air (m)

Lp = Lebar pintu air (m)

Hasil Perencanaan :

Tinggi bukaan pintu air, hf = 0,3 m

Kehilangan tekan, HL = 12,2 cm



VII.2.4. Bak Pengumpul Bak pengumpul ini memiliki fungsi untuk mengumpulkan air baku yang

masuk melalui pintu air sebelum dialirkan menuju instalasi pengolahan

air minum.

Kriteria Desain :

Jumlah bak minimal 2 buah (untuk mempermudah pemeliharaan

dan perawatan).

Waktu tinggal di dalam bak pengumpul maksimal 20 menit.

Dasar bak pengumpul minimum 1 meter di bawah dasar sungai

atau 1,52 meter di bawah tinggi muka air minimum.

Dinding saluran dibuat kedap air dan konstruksinya terbuat dari

beton bertulang dengan ketebalan minimum 20 cm.

Data Perencanaan :

Jumlah bak, n = 2


Waktu detensi, td = 1,5 menit = 90 s

Elevasi muka sungai pada berbagai kondisi :

Hmaks : +3,0 m

Have : +2,5 m

Hmin : +2,3 m

Elevasi muka tanah : +3,5 m

Dasar bak ditetapkan 1,5 m di bawah LWL

Perbandingan panjang dan lebar, p : l = 1 : 1

Hasil Perencanaan :

Volume, V = 27 m3

Elevasi dasar bak, Edb = +0,8 m

Kedalaman efektif, h = 2,2 m

Dimensi bak :

Panjang, p = 3,5 m

Lebar, L = 3,5 m

Freeboard = 1 m



Kedua bak akan dibangun berdampingan dan memiliki dinding

pemisah setebal 10 cm, hal ini dilakukan untuk mengurangi biaya

konstruksi.

Pengurasan bak dilakukan dengan menggunakan pompa yang

memiliki head 10 m. Pipa penguras berukuran 6 inchi.

Dari bak pengumpul air baku disalurkan ke lokasi pengolahan

melalui sistem transmisi.

VII.2.5. Sistem Transmisi Sistem transmisi merupakan sistem untuk mentransmisikan air baku dari

intake menuju ke instalasi pengolahan air minum. Sistem ini terdiri dari

pipa transmisi dan pompa transmisi.

VII.2.5.1. Pipa Transmisi Pipa transmisi digunakan untuk mengalirkan air dari bak pengumpul

ke bak penenang di lokasi instalasi pengolahan air minum.

Kriteria Desain :

Kecepatan aliran melalui pipa transmisi (v) = 0,6 – 3,6 m/s

Kapasitas pipa transmisi adalah kapasitas maksimum satu hari

(Qm).

Data Perencanaan :

Kapasitas pipa transmisi (Qm) = 600 L/s ~ 0,6 m3/s

Kecepatan aliran melalui pipa (v) = 2 m/det

Jenis pipa yang digunakan adalah pipa besi dengan nilai koefisien

Hazen William (C) = 110

Setelah memasuki area instalasi, air disalurkan ke dua saluran

sama besar yang terpasang secara paralel, dengan diameter pipa

sebesar 18″. Saluran pertama dihubungkan ke instalasi tahap I,

sedangkan saluran kedua dihubungkan ke instalasi tahap II.

Panjang pipa transmisi adalah 850 m pipa Ø 24″ dan 100 m pipa

Ø 18″.



Aksesoris pipa yang digunakan adalah:

− Gate valve 24″ : 16 buah, k = 0,2

− Flexible joint 24″ : 14 buah, k = 0,026

− Elbow 90° 24″ : 5 buah, k = 0,3

− Tee 24″ : 1 buah, k = 1,5

− Reducer 24″ - 18″ : 1 buah, k = 0,18

− Gate valave 18″ : 2 buah, k = 0,2

− Elbow 90° 18″ : 3 buah, k = 0,3


Diameter pipa yang dibutuhkan ditentukan dengan persamaan

kontinuitas yaitu :

vAQ ⋅= ….(7.2.11)

Dimana, Q = debit aliran (m3/s)

A = luas penampang pipa (m2)

v = kecepatan aliran yang direncanakan (m/s)

Kehilangan tekan akibat pipa (mayor) 54,0

63,22785,0 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⋅=

LHdCQ L …(7.2.12)

Dimana, Q = debit aliran (m3/s)

C = koefisien Hazen-William

d = diameter pipa (m)

ΔH = kehilangan tekan (m)

L = panjang pipa (m)

Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa (minor).

gvkH2

2

=Δ …(7.2.13)

Dimana, ΔH = kehilangan tekan (m)

k = koefisien friksi

v = kecepatan aliran (m/s)

g = percepatan gravitasi



Hasil Perencanaan :

Diameter pipa transmisi 1 , dtrans1 = 24″ inchi = 0,6096 m

Diameter pipa transmisi 2 , dtrans2 = 18″ inchi = 0,4572 m

Tahap I


Kecepatan aliran pada pipa Ø 24″, vt1 = 1,028 m/s


Kemiringan saluran pipa Ø 24″, St1 = 2,12 x 10-3


Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ΔHmayor = 2,663 m

Kehilangan tekan melalui aksesoris pipa, ΔHminor = 0,605 m

Kehilangan tekan melalui sistem transmisi, ΔH = 3,268 m

Tahap II







Kehilangan tekan melalui aksesoris pipa, ΔHminor = 1,666 m

Kehilangan tekan melalui sistem transmisi, ΔH = 9,031 m

VII.2.5.2. Pompa Transmisi Pompa transmisi merupakan sistem pemompaan untuk

mentransmisikan air baku dari intake menuju ke instalasi pengolahan

air minum. Hal ini dikarenakan lokasi intake yang lebih rendah

dibandingkan dengan lokasi instalasi pengolahan air minum.

Kriteria Desain :

Kecepatan dalam pipa hisap 1 – 1,5 m/s



Data Perencanaan :

Tahap I

Debit perencanaan, Q = 300 L/s

Menurut Al-Layla (1980), jumlah pompa yang dibutuhkan adalah

6 buah, dengan 5 pompa operasional serta 1 pompa cadangan.

Pemasangan dilakukan paralel yang terdiri dari 2 bagian, yaitu

pipa hisap dan pipa tekan. Inlet dan outlet pompa memiliki ukuran

6 inchi (0,1524 m).

Kecepatan aliran air pada pipa hisap adalah 1,5 m/s.

Tahap II

Debit perencanaan, Q = 600 L/s. Air baku ditampung dalam 2

buah bak pengumpul yang masing-masing direncanakan akan

menampung air baku dengan debit 300 L/s serta memiliki waktu

detensi selama 1,5 menit.

Dengan kapasitas sebesar 600 L/s, maka kebutuhan pompa

direncanakan identik (2 rangkaian), dengan kapasitas tiap

rangkaian sebesar 300 L/s. Menurut Al-Layla (1980), jumlah

pompa yang dibutuhkan untuk kapasitas 300 L/s adalah 6 buah,

dengan 5 pompa operasional serta 1 pompa cadangan. Sehingga

jumlah total pompa yang dibutuhkan sebanyak 12 buah.

Pemasangan dilakukan paralel yang terdiri dari 2 bagian, yaitu

pipa hisap dan pipa tekan. Inlet dan outlet pompa memiliki ukuran

6 inchi (0,1524 m).

Kecepatan aliran air pada pipa hisap adalah 1,5 m/s.


Head pompa yang diperlukan untuk sistem transmisi ditentukan

dengan rumus yaitu :

stekanhisaptransmisip HHHHH +Δ+Δ+Δ= …(7.2.14)

Dimana,

HP = head pompa yang diperlukan (m)

ΔHtransmisi = kehilangan tekan pada pipa transmisi (m)



ΔHhisap = kehilangan tekan pada pipa hisap pompa (m)

ΔHtekan = kehilangan tekan pada pipa tekan pompa (m)

Hs = head statis (beda elevasi dasar bak pengumpul

dengan elevasi instalasi)

Daya yang diperlukan oleh pompa yaitu :

ηρ pHQg

P⋅⋅⋅

= …(7.2.15)

Dimana, P = daya pompa (Watt)

ρ = massa jenis air (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

HP = head pompa (m)

Q = debit pompa (m3/s)

η = efisiensi pompa

Hasil Perencanaan :

Tahap I

Kapasitas tiap pompa, q = 0,06 m3/s

Diameter pipa hisap dan pipa tekan, d = 10 inchi

Kecepatan melalui pipa hisap dan pipa tekan, v = 1,184 m/s

Kecepatan melalui inlet dan outlet pipa, vp = 3,289 m/s

Pipa Hisap

Pipa hisap memiliki peralatan sebagai berikut :

− Pipa lurus : ø = 10″, L = 5 m, f = 0,0224

− 1 buah strainer : ø = 10″, k = 2,5

− 3 buah elbow 90° : ø = 10″, k = 0,3

− 1 buah reducer 10″- 6″ : k = 0,28

− 1 buah inlet pompa : ø = 6 ″, k = 0,25

Kehilangan tekan melalui pipa hisap :


Kehilangan tekan melalui aksesoris, ΔHminor = 0,5379 m

Kehilangan tekan melalui pipa hisap, ΔHh = 0,5694 m



Pipa Tekan

Pipa tekan memiliki peralatan sebagai berikut :

− Pipa lurus : ø = 10″, L = 5 m, f = 0,0224

− 1 buah oulet pompa : ø = 6″, k = 0,25

− 1 buah increaser 6″-10″ : k = 0,41

− 1 buah flexible joint : ø = 10″, k = 0,026

− 1 buah check valve : ø = 10″, k = 2,3

− 2 buah gate valve : ø = 10″, k = 0,2

− 5 buah elbow 90° : ø = 10″, k = 0,3

− 1 buah increaser 10″-24″ : k = 0,68

− 2 buah tee : ø = 24″, k = 1,5


Kehilangan tekan melalui pipa tekan :



Kehilangan tekan melalui pipa tekan, ΔHt = 0,7030 m

Kebutuhan Pompa Transmisi :

Head Statis, Hs = 10,876 m

Kehilangan tekan selama pemompaan, ΔH = 1,27 m

Kehilangan tekan pada pipa transmisi, ΔHtrans = 3,268

Head pompa yang diperlukan, Hp = 15,416 m

Head pompa yang disediakan sebesar 30 m

Efisiensi pompa, η = 0,85

Daya pompa yang dibutuhkan, P = 20.722,2 Watt (22 kW,

Grundfos)

Tahap II

Kapasitas tiap pompa, q = 0,06 m3/s

Diameter pipa hisap dan pipa tekan, d = 10 inchi

Kecepatan melalui pipa hisap dan pipa tekan, v = 1,184 m/s

Kecepatan melalui inlet dan outlet pipa, vp = 3,289 m/s



Pipa Hisap

Pipa hisap memiliki peralatan sebagai berikut :

− Pipa lurus : ø = 10″, L = 5 m, f = 0,0224

− 1 buah strainer : ø = 10″, k = 2,5

− 3 buah elbow 90° : ø = 10″, k = 0,3

− 1 buah reducer 10″- 6″ : k = 0,28

− 1 buah inlet pompa : ø = 6 ″, k = 0,25

Kehilangan tekan melalui pipa hisap :



Kehilangan tekan melalui pipa hisap, ΔHh = 0,5694 m

Pipa Tekan

Pipa tekan memiliki peralatan sebagai berikut :

− Pipa lurus : ø = 10″, L = 5 m, f = 0,0224

− 1 buah oulet pompa : ø = 6″, k = 0,25

− 1 buah increaser 6″-10″ : k = 0,41


− 1 buah check valve : ø = 10″, k = 2,3

− 2 buah gate valve : ø = 10″, k = 0,2

− 5 buah elbow 90° : ø = 10″, k = 0,3

− 1 buah increaser 10″-24″ : k = 0,68

− 2 buah tee : ø = 24″, k = 1,5


Kehilangan tekan melalui pipa tekan :



Kehilangan tekan melalui pipa tekan, ΔHt = 1,3269 m

Kebutuhan Pompa Transmisi :

Head Statis, Hs = 10,876 m

Kehilangan tekan selama pemompaan, ΔH = 1,9 m



Kehilangan tekan pada pipa transmisi, ΔHtrans = 9,031 m

Head pompa yang diperlukan, Hp = 21,803 m

Head pompa yang disediakan sebesar 30 m


Daya pompa yang dibutuhkan, P = 20.722,2 Watt (22 kW,

Grundfos)

VII.3. Bak Penenang Bak penenang digunakan untuk tujuan menstabilkan tinggi muka air baku

yang dialirkan melalui sistem perpipaan dari intake.

Kriteria Desain :

Bak penenang dapat berbentuk bulat maupun persegi panjang.

Overflow berupa pipa atau pelimpah diperlukan untuk mengatasi

terjadinya tinggi muka air yang melebihi kapasitas bak. Pipa

overflow harus dapat mengalirkan minimum 1/5 x debit inflow.

Freeboard dari bak penenang sekurang-kurangnya 60 cm.

Waktu detensi bak penenang > 1,5 menit

Kedalaman bak penenang 3 – 5 m.

Biasanya dilengkapi dengan V-notch 90° sebagai pengukur debit

aliran.

Data Perencanaan :

Jumlah bak penenang, n = 1 buah

Debit perencanaan untuk tiap bak, Q = 0,3 m3/s

Bak penenang berbentuk persegi panjang dengan perbandingan

panjang dan lebar, p : L = 3 : 1

Pipa overflow mengalirkan 1/5 x debit inflow, qof = 0,06 m3/s

Kecepatan aliran pada pipa overflow sama dengan laju aliran air

yang masuk ke dalam bak penenang, Vof = 1,83 m/s

Freboard = 60 cm

Waktu detensi, td = 2 menit = 120 s

Kedalaman bak penenang, h = 3 m



Pada akhir bak penenang dilengkapi dengan V-notch 90° sebagai

pengukur debit air baku.


Pada umumnya bak penenang ini dilengkapi oleh alat ukut debit

sebagai kontrol aliran. Alat ukur yang dipakai dapat berupa V-notch.

Debit melalui V-notch dengan sudut 90° dapat diukur menggunakan

rumus : 5.254.2 HQ = … (7.3.1)

Dimana : Q = Debit aliran yang masuk (ft3/s)

H = Tinggi muka air di atas V-notch (ft)

Hasil Perencanaan :

Volume bak penenang, V = 36 m3

Dimensi bak penenang :

− Panjang bak penenang, P = 6 m

− Lebar bak penenang, L = 2 m

− Freeboard = 60 cm

Diameter pipa overflow, dof = 8 inchi

Tinggi muka air di atas V-notch 90°, H = 54 cm

Freeboard V-notch = 20 cm

Lebar bukaan V-notch 90°, b = 1,5 m

VII.4. Prasedimentasi Prasedimentasi digunakan untuk menyisihkan partikel diskrit.

Kriteria Desain :

Jumlah bak : minimal 2 buah

Beban ambang pelimpah : 1,4 – 40 L/s

Kecepatan aliran rata-rata : 3 – 4,5 m/menit

Waktu detensi : 30 – 180 menit

Beban permukaan : 20 – 80 m/hari = 0,00231 – 0,00926 m/s

Rasio panjang : lebar = 4 - 6 : 1

Bilangan Reynold, NRe < 2000



Bilangan Froude, NFr > 10-5

Data Perencanaan :

Unit prasedimentasi direncanakan memiliki 4 buah bak, berbentuk

rektangular

Efisiensi penyisihan, y/yo= 0,6

Performance bak, n = 1/8 (sangat baik)

Kecepatan pengendapan partikel diskrit, vs = 0,00025 m/s

Perbandingan panjang dan lebar bak, P : L = 6 : 1


Efisiensi penyisihan bak : n

s

s

oA

Qnv

yy

1

11

−

⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛

−−= … (7.4.1)

Dimana, 0y

y = overall removal

vS = kecepatan pengendapan rencana (m/s)

n = kondisi performance bak

Q/As = beban permukaan (m3/m2.s)

Bilangan Reynold, NRe < 2000

νRv

Re⋅

=N … (7.4.2)

Dimana, v = kecepatan aliran (m/s)

R = jari-jari hidrolis (m)

υ = viskositas kinematik


Rg

vN Fr ⋅=

2

… (7.4.3)

Dimana, v = kecepatan aliran (m/s)





Luas permukaan bak, AS :

S

s AQQA/

= … (7.4.4)

Dimana, AS = luas permukaan bak (m2)

Q = debit pengolahan (m3/s)

Q/AS = beban permukaan (m3/m2.s)

Volume bak, V :

dtQV ⋅= … (7.4.5)

Dimana, V = volume bak (m3)


td = waktu detensi (s)

Jari-jari hidrolis, R :

hLhLR2+×

= … (7.4.6)

Dimana, R = jari-jari hidrolis (m)

L = lebar bak (m)

h = kedalaman bak (m)

Luas penampang bak, Across :

hLAcross ⋅= … (7.4.7)

Dimana, Across = luas penampang bak (m2)

L = lebar bak (m)

h = kedalaman bak (m)

Kecepatan horizontal, vh :

crossh A

Qv = … (7.4.8)

Dimana, vh = kecepatan horizontal (m/s)


Across = luas penampang bak (m2)

Kecepatan penggerusan, vg :

gdvw

wSg ρ

ρραβ −

=8 … (7.4.9)

Dimana, vg = kecepatan penggerusan (m/s)



β = konstanta (0,02)

α = konstanta (0,05)

ρs = massa jenis partikel (kg/m3)

ρw = massa jenis air (kg/m3)


d = diameter partikel (m)

Agar partikel yang telah mengendap tidak pecah kembali maka vg >

vh.

Hasil Perencanaan :

Kapasitas tiap bak, q = 0,075 m3/s

Beban permukaan, Q/AS = 0,000258 m3/m2/s

Dimensi bak :

Panjang bak, P = 42 m

Lebar bak, L = 7 m

Kedalaman bak, h = 1,5 m

Freeboard = 0,3 m

Volume bak, V = 441 m3

Waktu detensi, td = 98 menit

Kontrol Aliran

Kecepatan horizontal, vh = 0,0071 m/s

Bilangan Reynold, NRe = 7.862

Bilangan Froude, NFr = 4,95 x 10-6

Kontrol Penggerusan

Diameter terkecil partikel diskrit, d = 0,01 cm

Massa jenis partikel, ρs = 2.650 kg/m3

Bilangan Reynold (harus<0,5), NRe = 0,027

Untuk nilai α = 0,05 dan β = 0,02, maka kecepatan penggerusan, vg =

0,072 m/s

Syarat : vg > vh = 0,072 m/s > 0,0071 m/s



Kontrol Operasional

Jika satu bak dikuras maka hanya tiga bak yang beroperasi.


Beban permukaan, q/AS = 0,00034 m3/m2/s

Efisiensi penyisihan, y/y0 = 0,5050

Waktu detensi, td = 73,5 menit




Sistem Inlet

Sistem inlet terdiri dari saluran inlet dan zone inlet.

Saluran Inlet

− Saluran inlet terbuat dari beton dengan nilai koefisien Manning,

n = 0.013.

− Jumlah saluran inlet adalah 1 buah.

− Dimensi saluran inlet :

Panjang, p = 5 m

Lebar, L = 0,75 m

Kedalaman air di saluran, h = 1 m

Freeboard = 20 cm

− Kemiringan saluran, S = 1,53 x 10-4

− Kehilangan tekan di saluran inlet, HL = 7,64 x 10-4 m

Zone Inlet

− Direncanakan dimensi zone inlet :

Panjang, P = 7 m

Lebar, L = 0,75 m

Kedalaman air di saluran, h = 1,5 m

Freeboard = 30 cm

− Pada zone inlet terdapat pintu air.

Lebar pintu air, LP = 0,75 m

Bukaan pintu air, hf = 0,75 m



− Koefisien pemerata aliran, m = 0,98

− Debit melalui pintu air, q = 0,075 m3/s

− Headloss di tiap pintu air :

Headloss di pintu air pertama, HP1 = 17,65 cm

Headloss di pintu air kedua, HP2 = 16,95 cm

Headloss di pintu air ketiga, HP3 = 16,28 cm

Headloss di pintu air keempat, HP4 = 15,63 cm

Sistem Outlet

Sistem outlet direncanakan terdiri dari pelimpah, saluran pelimpah dan

saluran outlet.

Pelimpah

− Pelimpah berupa mercu tajam dengan ketebalan 5 cm.

− Panjang pelimpah, b =6,5 m

− Jumlah pelimpah = 2 buah

− Total panjang pelimpah, Ltot = 13 m

− Beban pelimpah, bp = 0,0058 m3/m/s

− Tinggi air di atas pelimpah, h = 1,44 cm = 0,0144 m

Saluran Pelimpah

− Jumlah saluran adalah 1 buah dengan dimensi :

− Panjang saluran = 6 m

− Lebar saluran = 0,5 m

− Kedalaman air di saluran pelimpah, h = 30 cm = 0,3 m


Saluran Outlet

Saluran outlet direncanakan terbuat dari beton dengan nilai koefisien

Manning, n = 0,013. Kondisi saluran ini dibuat berdasarkan kondisi

saluran menuju bak koagulasi. Diantara saluran pelimpah dan saluran

outlet dibuat terjunan setinggi 30 cm.



Ruang Lumpur

Ruang lumpur berbentuk limas terpancung dengan dimensi :

− Panjang, P = 42 m

− Lebar, L = 7 m

− Kedalaman ruang pengumpul lumpur, h1 = 1 m

− Ketinggian limas terpancung, h2 = 0,5 m

− Ruang underdrain = 0,5 m

Debit lumpur, qL = 6 ml/L

Debit pengolahan, q = 0,075 m3/s

Volume lumpur, V = 38,88 m3/hari

Volume ruang lumpur, VL = 141,56 m3

Periode pengurasan, t = 3 hari

Pipa Drain Lumpur

Debit pengurasan, qp = 0,324 m3/s

Lama pengurasan = 6 menit

Pipa drain, ddr = 10 inchi

Kemiringan pipa penguras, S = 0,174

Kehilangan tekan akibat pengurasan, HL = 3,48 m

VII.5. Koagulasi Unit koagulasi yang digunakan pada instalasi pengolahan air minum ini

adalah koagulasi tipe hidrolis dengan menggunakan terjunan.

Bak Koagulasi

Kriteria Desain :

Gradien Kecepatan, Gtd = 104 - 105 (s-1) (Reynolds, 1982)

Waktu Detensi, td = 20 – 60 s (Reynolds, 1982)

Waktu detensi Gradien

Kecepatan

td (s) G (s-1) 20 1000 30 900 40 790 ≥50 700

Headloss, hL ≥ 0,6 m (Kawamura, 1991)



Ketinggian pencampuran, Hp ≥ 0,3 m (Schulz&Okun, 1984)

Bilangan Froude, NFr1 ≥ 2 (Schulz&Okun, 1984)

Rasio Kedalaman, Y2/Y1 > 2,83 (Schulz&Okun, 1984)

Data Perencanaan :

Jumlah bak, n = 1

Tinggi terjunan, H = 1,5 m

Lebar terjunan, b = 1 m

Lebar bak, w = 1 m

Gradien, G = 1000/s

Waktu detensi, td = 20 s


Kehilangan tekan, HL :

ρμd

LtG

H2

= … (7.5.1)

Dimana, HL = kehilangan tekan (m)

G = gradien kecepatan (s-1)

td = waktu detensi

µ = kekentalan dinamis (lb.sec/ft2)

ρ = massa jenis air (lb/ft3)

Bilangan terjunan, D :

( )3

2/gH

bQD = … (7.5.2)

Dimana, D = bilangan terjunan


b = lebar terjunan (m)


H = tinggi terjunan (m)

Panjang terjunan, Ld : 27,03,4 DHLd ××= … (7.5.3)

Dimana, D = bilangan terjunan

H = tinggi terjunan (m)



Berbagai tinggi muka air, Y : 425,0

1 54,0 DHY ××= … (7.5.4) 27,0

2 66,1 DHY ××= … (7.5.5)

Dimana, Y1 = tinggi muka air awal loncatan hidolis (m)

Y2 = tinggi muka air akhir loncatan hidrolis (m)

Kontrol aliran :

− 38,21

2 >YY

− 2>FrN

Untuk mengetahui kontrol aliran dari unit koagulasi ini, digunakan

rumus berikut :

)181(21 2

1

2 −+×= FrNYY … (7.5.6)

Dimana, NFr = Bilangan Froude

Panjang bak koagulasi :

bd LLLL ++=min … (7.5.7)

Dimana, Lmin = Panjang minimal bak koagulasi (m)

L = Panjang loncatan hidrolis (m); ditentukan dari

besar nilai L/Y2 untuk tiap nilai F1 yang

diperoleh dari grafik terlampir (Chow, 1959).

Ld = Panjang terjunan (m)

Lb = Panjang bak setelah loncatan (m)

Hasil Perencanaan :


Headloss, HL = 1,95 m

Bilangan terjunan, D = 2,72 x 10-3

Panjang terjunan, Ld = 1,31 m

Kedalaman air di beberapa titik :

− Kedalaman air di titik 1, Y1 = 0,066 m

− Kedalaman air di titik 2, Y2 = 0,505 m



Kontrol Aliran :

− 68,71

2 =YY

− Bilangan Froude, F = 5,77

Panjang loncatan, L = 3,1

Panjang bak setelah loncatan, Lb = 9,50 m

Asumsi :

− Waktu loncatan hidrolis, t2 = 2 s

− Waktu terjunan, t1 = 2 s

Panjang bak koagulasi, Lmin = 13,91 m

Freeboard = 39 cm

Kedalaman bak = 90 cm = 0,9 m

Saluran Menuju Koagulasi

Data Perencanaan :

Saluran terbuat dari beton dengan nilai koefisien Manning, n = 0,013

Lebar saluran, L = 30 cm

Panjang saluran, P = 5 m

Hasil Perencanaan :

Tinggi muka air di atas saluran, hsal = 0,96 m

Freeboard saluran = 0,24 m

Kedalaman saluran, Hsal = 1,2 m

Kecepatan pada saluran, vsal = 1,047 m/s

Kemiringan saluran, S = 0,0028

Headloss pada saluran, HL = 0,014 m

Bak Pembubuh Koagulan

Data Perencanaan :

Debit Pengolahan, q = 0,3 m3/s

Koagulan yang akan digunakan adalah Al2(SO4)3 dalam bentuk

slump (slurry).

Pembubuhan alum ke dalam bak pembubuh dilakukan 24 jam sekali.



Jumlah bak pembubuh adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan) dengan

bentuk silinder.

Dosis alum (100%) = 30 mg/L

Berat Jenis alum, ρAl = 2,71 Kg/L

Konsentrasi alum, CAl = 20%

Hasil Perencanaan :

Kebutuhan alum, mAl = 777,6 kg/hari

Debit alum, qAl = 286,94 L/hari

Volume alum tiap pembubuhan, VAl = 0,287 m3

Volume pelarut, Vair = 3,118 m3

Volume larutan, V = 3,5 m3

Dimensi bak pembubuh :

− Diameter bak pembubuh, d = 1,5 m

− Ketinggian bak pembubuh, d = 2 m


Pompa Pembubuh Koagulan

Data Perencanaan :

Jumlah pompa adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan), sesuai jumlah

bak pembubuh koagulan.


Head pompa disediakan, H = 10 m

Debit larutan alum, ql = 3,5 m3/hari = 4,05 x 10-5 m3/s

Hasil Perencanaan :

Massa jenis larutan, ρl = 1.141,81 kg/m3

Daya pompa, P =5,338 Watt ( 80 Watt, Grundfos )

VII.6. Flokulasi Flokulasi adalah tahap pengadukan lambat yang mengikuti unit pengaduk

cepat, dengan tujuan mempercepat laju tumbukan partikel. Pada IPAM ini

flokulasi akan dilakukan dengan menggunakan horizontal baffle channel.



Kriteria Desain :

Parameter Satuan Nilai Sumber

G x td 104 - 105 Droste, 1997

Gradien Kecepatan, G s-1 10 - 60 Droste, 1997 Waktu detensi, td menit 15 - 45 Droste, 1997

Kecepatan aliran dalam bak, v m/s 0,1 – 0,4 Huisman, 1981

Jarak antar baffle, l m >0,45 Schulz&Okun, 1984

Koefisien gesekan, k 2 – 3,5 Bhargava&Ojha, 1993

Banyak saluran, n ≥6 Kawamura, 1991 Kehilangan tekan, hL m 0,3 - 1 Kawamura, 1991

Data Perencanaan :

Kapasitas Pengolahan, Q = 0,3 m3/s

Jumlah bak, n = 2

Jumlah kompartemen tiap bak = 3

Tebal sekat, t = 10 cm

Gradien Kecepatan dan waktu detensi, G & td :

Kompartemen G td G x td

s-1 s I 60 300 18.000 II 50 420 21.000 III 45 540 24.300

Σ G x td 63.300


Gradien kecepatan, G :

VgQHGμ

ρ=2 … (7.6.1)

Dimana, G = gradien kecepatan (s-1)

r = massa jenis air (kg/m3)



H = kehilangan tekan (m)



Kehilangan tekan pada unit terbagi menjadi dua macam yaitu :

Kehilangan tekan saat belokan, Hb :

sb

b ng

vkH 2

2

2

= … (7.6.2)

Dimana, Hb = kehilangan tekan akibat belokan (m)

k = koefisien belokan

vb = kecepatan saat belokan (m/s)

ns = jumlah saluran


Kehilangan tekan pada saluran, HL : 2132

21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

=Ln

Hhl

lhn

vs

LL … (7.6.3)

Dimana, HL = kehilangan tekan akibat saluran (m)

vL = kecepatan pada saluran (m/s)

n = koefisien Manning

l = lebar saluran (m)

h = kedalaman air (m)

L = lebar bak (m)

ns = jumlah saluran

Hasil Perencanaan :


Kompartemen I

Gradien kecepatan, G = 60/s


Volume kompartemen, V1 = 45 m3

Dimensi saluran :

− Lebar saluran, l1 = 0,7 m

− Lebar bak, L = 10 m

− Jumlah saluran, n = 6

− Lebar belokan, w = 0,6 m

Kedalaman air, h = 1,07 m



Headloss, H1 0,105 m

Kecepatan di belokan, vb = 0,233 m/s

Kehilangan tekan di belokan, Hb = 0,1 m

Kehilangan tekan pada saat lurus, HL = 0,005 m

Kecepatan pada saat lurus, vL = 0,3 m/s

Kompartemen II




Dimensi saluran :

− Kedalaman air, h = 1,07 m




Lebar saluran, l2 = 0,85 m

Headloss, H2 = 0,102 m





Volume kompartemen sebenarnya, V2 = 63,75 m3

Waktu detensi sebenarnya, td = 425 s

Kompartemen III




Dimensi saluran :

− Kedalaman air, h = 1,07 m






Lebar saluran, l3 = 0,95 m

Headloss, H3 = 0,107 m





Volume kompartemen sebenarnya, V3 = 81,43 m3

Waktu detensi sebenarnya, td = 543 s

Kontrol Aliran

Volume total, Vtot = 190,18 m3

Waktu detensi total, tdtot = 1268 s

Kehilangan tekan total, Htot = 0,314 m

G x td total, Gtdtot = 63679

Kedalaman air di akhir saluran, h’ = 0,76 m

Dimensi Bak Flokulasi

Lebar bak, L = 10 m

Lebar saluran pada kompartemen I, l1 = 0,7 m

Lebar saluran pada kompartemen II, l2 = 0,85 m

Lebar saluran pada kompartemen III, l3 = 0,95 m

Lebar belokan pada kompartemen I, w1 = 0,6 m

Lebar belokan pada kompartemen II, w2 = 0,65 m

Lebar belokan pada kompartemen III, w3 = 0,7 m

Tebal sekal, t = 0,1 m

Kedalaman air, h = 1,07 m

Panjang, P = 19,75 m

Freeboard = 0,33 m

Pintu Air

Pada inlet dipasang pintu air dengan kondisi :

Lebar bukaan, Lp = 0,4 m

Tinggi bukaan pintu air, hf = 0,2 m

Kehilangan tekan melalui pintu air, hp = 0,22 m



Saluran Outlet

Saluran outlet terbuat dari beton (n=0.013). Saluran ini terhubung

langsung dengan saluran inlet dari unit sedimentasi. Direncanakan

dimensi saluran :


Kecepatan pada saluran outlet, vout = 0,3 m/s

Kedalaman air di saluran outlet, h = 0,76 m

Freeboard = 0,64 m

Lebar saluran outlet, L = 0,66 m

Kecepatan sebenarnya di saluran, vout = 0,3 m/s


Kehilangan tekan di saluran outlet, HL = 0,05 cm

VII.7. Sedimentasi Pada perencanaan instalasi pengolahan air minum ini, sedimentasi

diperuntukkan untuk mengendapkan partikel-partikel flok yang dihasilkan

dari proses koagulasi-flokulasi oleh alum. Proses sedimentasi akan dibantu

dengan pemasangan plate settler.

Zona Pengendapan

Kriteria Desain :

Jumlah bak minimum, Jb = 2

Kedalaman air, h = 3 – 5 m

Rasio panjang dan lebar bak, p : l = (4-6) : 1

Rasio lebar bak dan kedalaman air, l : h = (3-6) : 1

Freeboard, fb = 0.6 m

Kecepatan aliran rata-rata, Vo = 0.15 – 0.2 m/min

Waktu detensi, td = 5 – 20 menit

Beban permukaan, Vs = 5-8.8 m3/m2-jam

Beban pelimpah, Wl < 12.5 m3/m-jam

Kemiringan plate settler, α = 45° - 60°

Jarak tegak lurus antar plate settler, w = 25 – 50 mm

Bilangan Reynolds, NRe < 2000




Perfomance bak, n = 1/8 (sangat baik)

Data Perencanaan :


Jumlah bak sedimentasi, n = 4

Dari satu unit flokulasi disalurkan ke dua buah bak sedimentasi

Lebar bak sedimentasi, L = 3 m

Kedalaman zona pengendapan, H = 1,5 m

Jarak tegak lurus antar plate settler, w = 50 mm = 0,05 m

Kemiringan plate settler, α = 60°

Efisiensi penyisihan partikel flok, η = 95%

Performance bak sangat baik, n = 1/8

Kecepatan pengendapan partikel flok alum, Vs = 0,06 cm/s

Persamaan yang digunakan :

Efisiensi penyisihan : n

s

oA

Qnv

yy

1

11

−

⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛

−−= … (7.7.1)

Dimana, y/yo = efisiensi penyisihan

n = kondisi performance bak

v = kecepatan pengendapan flok rencana (m/s)

Q/AS = beban permukaan

Kecepatan melalui plate, vplate :

splate vw

hv ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

αα sin1

tan … (7.7.2)

Dimana, vplate = kecepatan melalui plate (m/s)

h = ketinggian plate (m)

w = jarak antar plate (m)

θ = kemiringan plate

vs = beban permukaan (m/s)



Debit melalui plate, qp :

Lwvq plateplate ⋅⋅= … (7.7.3)

Dimana, Qp = debit melalui bak (m3/s)

vplate = kecepatan melalui plate (m/s)

w = jarak antar plate (m)

L = lebar bak sedimentasi (m)

Jumlah plate yang diperlukan, n :

plateqqn = … (7.7.4)

Dimana, n = jumlah plate (buah)

q = debit pengolahan (m3/s)

qplate = debit melalui plate (m3/s)

Bilangan Reynold, NRe :

2000Re <=υα Rv

N … (7.7.5)

Dimana, NRe = bilangan Reynold

vplate = kecepatan melalui plate (m/s)


υ = viskositas (m2/s)

Bilangan Froude, NFr :

52

10−>=gRv

N Frα … (7.7.6)

Dimana, NFr = bilangan Froude


Hasil Perencanaan :

Kapasitas tiap bak, Q = 0,075 m3/s

Beban permukaan, Q/As = 1,65 x 10-4 m/s

Tinggi pengendapan, z = 0,1 m

Panjang plate, p = 1,73 m

Panjang zona pengendapan, p’ = 1,76 m

Kecepatan horizontal di dalam plate, Vo = 0,17 m/menit




Debit per satu kolom plate, q = 4,36 x 10-4 m3/s

Jumlah plate yang dibutuhkan, n = 173 buah

Panjang zona plate settler, Pz = 10,8 m

Panjang zona pengendapan tanpa plate settler, Pi = 3,6 m

Pada bagian awal zona pengendapan diberikan wilayah tanpa plate

settler untuk menghasilkan aliran yang lebih laminar sebelum air

baku masuk ke dalam plate settler. Panjang zona pengendapan tanpa

plate settler ini direncanakan 1/3 dari panjang zona plate settler

(Kawamura, 1991).

Panjang total zona pengendapan, Pt = 14,4 m

Jarak muka air dengan plate, hl = 0,5 m

Jarak plate dengan dasar zona sedimentasi, hp = 1 m

Kedalaman total bak, Htot = 3 m

Dimensi bak sedimentasi :

− Panjang bak, P = 14,4 m


− Kedalaman bak, H = 3 m

− Freeboard, fb = 0,6 m

Kontrol Aliran

Jari-jari hidrolis, R = 0,025 m

Bilangan Reynolds, NRe = 76,20


Sistem Inlet

Kriteria Desain :

Headloss pada bukaan, hLb = 0,3 – 0,9 mm

Diameter bukaan orifice, øor = 0,075 – 0,2 m

Jarak antar pusat bukaan orifice, wor = 0,25 – 0,5 m

Data Perencanaan :

Kedalaman saluran inlet, H = 1 m

Kecepatan aliran, vh = 0,15 m/s

Koefisien saluran beton, n = 0,013



Panjang saluran zona inlet = Lebar bak sedimentasi, L = 3 m

Diameter bukaan orifice, øor = 0,2 m

Jarak antar pusat bukaan orifice, wor = 0,25 m

Hasil Perencanaan :

Sistem inlet terdiri dari zone inlet dan orifice.

Zone Inlet

Debit yang masuk ke zona inlet berasal dari satu unit flokulasi yaitu

sebesar 0,15 m3/s, yang nantinya akan disalurkan ke dua buah bak

sedimentasi secara paralel

Lebar saluran inlet, w = 1 m

Kecepatan aliran sebenarnya, Vh = 0,15 m/s

Slope saluran, S = 1,65 x 10-5

Bilangan Reynolds, NRe = 52.416

Bilangan Froude, NFr = 0,0069

Headloss saluran, HL = 9,87 x 10-5

Pada zone inlet terdapat pintu air :

− Lebar pintu air, LP = 0,75 m

− Bukaan pintu air, hf = 0,75 m

− Koefisien pemerata aliran, m = 0,98

− Debit melalui pintu air, q = 0,075 m3/s

− Headloss di pintu air :

- Headloss di pintu air pertama, HP1 = 8,8 cm

- Headloss di pintu air kedua, HP2 = 8,5 cm

Orifice

Jumlah orifice tiap bak, n = 11

Debit tiap orifice, qor = 6,82 x 10-3 m3/s

Kecepatan aliran pada orifice, vor = 0,22 m/s

Kehilangan tekan pada orifice, HL = 0,84 mm

Bilangan Reynolds, NRe = 11.376

Bilangan Froud, NFr = 0,096



Sistem Outlet

Kriteria Desain :

Beban pelimpah, Wl < 12.5 m3/m-jam

Data Perencanaan :

Pelimpah berupa mercu tajam.

Beban pelimpah, Wl = 9 m3/m-jam = 0,0025 m3/m-s

Hasil Perencanaan :

Pelimpah

Panjang pelimpah total yang dibutuhkan, Pptot = 30 m

Panjang pelimpah = panjang total plate secara mendatar, Pp = 9,93 m

Jumlah pelimpah, n = 4 buah

Beban pelimpah sebenarnya, Wl = 1,89 x 10-3 m3/m-s

Tinggi muka air di atas pelimpah, h = 0,01 m

Saluran Pelimpah

Panjang saluran pelimpah, Psal = 9,93 m

Lebar saluran pelimpah direncanakan, Lp = 0,2 m

Jumlah saluran pelimpah, ns = 2

Debit saluran pelimpah, qs = 0,0375 m3/s

Ketinggian muka air di atas saluran, h = 0,26 m

Free board = 0,19 m

Kedalaman saluran pelimpah, H = 0,45 m

Bilangan terjunan, D = 3,88 x 10-6

Panjang terjunan, Ld = 0,07 m

Panjang terjunan dapat ditampung oleh saluran sehingga lebar

saluran dapat diterima.

Saluran Outlet

Diantara saluran pelimpah dan saluran outlet terdapat saluran

pengumpul dengan dimensi sebagai berikut :

− Panjang saluran = lebar bak sedimentasi, P = 3 m

− Lebar saluran, L = 1 m



− Dari saluran pelimpah menuju saluran pengumpul terdapat terjunan

dengan ketinggian, h = 0,1 m

− Bilangan terjunan, D = 3,58

− Panjang terjunan, Ld = 0,61 m

Panjang terjunan dapat ditampung oleh saluran sehingga lebar

saluran dapat diterima.

Dimensi saluran outlet yang direncanakan :

Lebar saluran, L = 0,5 m


Debit aliran, Q = 0,075 m3/s

Tinggi muka air di atas saluran outlet minimal 30 cm, hout = 30 cm.

Kecepatan aliran di saluran outlet, Vout = 0,5 m/s


Kehilangan tekan, HL = 6,02 x 10-4

Zona Lumpur

Data Perencanaan :

Panjang ruang lumpur, P = 14,4 m

Lebar ruang lumpur, L = 3 m

Kedalaman ruang lumpur, h = 1 m

Ruang lumpur berbentuk limas terpancung dengan kedalaman

pancungan, hp = 0,5 m

Hasil Perencanaan :

Berat lumpur kering yang dihasilkan, mlk = 19,28 mg/Lair

Massa jenis lumpur kering, ρlk = 2200 kg/m3

Kadar air dalam lumpur, Cw = 98%

Berat lumpur, ml = 963,97 mg/Lair

Massa jenis lumpur, ρl = 1008,525 kg/m3

Volume lumpur, Vl = 9,56 x 10-7 m3/Lair

Debit lumpur, ql = 6,19 m3/hari

Volume ruang lumpur, VL = 20,8 m3

Periode pengurasan ruang lumpur, T = 3,36 hari



Untuk memudahkan pelaksanaan pengurasan ruang lumpur di

lapangan maka pengurasan ruang lumpur dilakukan 3 hari sekali.

Pipa Drain Lumpur

Jarak antara katup penguras dengan sludge drying bed adalah 25 m

Waktu pengurasan lumpur, t = 8 menit

Diameter pipa penguras, d = 6 inchi = 15,24 cm

Volume lumpur yang dikeluarkan setiap periode pengurasan, Vp =

18,58 m3

Debit pengurasan lumpur, qp = 0,039 m3/s

Kecepatan aliran lumpur pada saat pengurasan, vl = 2,12 m/s

Kemiringan pipa, S = 4,09 x 10-2

Kehilangan tekan pada sistem perpipaan, HL = 0,8 m

VII.8. Filtrasi Proses filtrasi digunakan untuk menyisihkan padatan yang masih tersisa

dalam air baku setelah melalui proses sedimentasi. Pada instalasi

pengolahan air minum ini jenis filtrasi yang akan digunakan adalah

Saringan Pasir Cepat tipe gravitasi dengan media ganda, yaitu pasir dan

antrasit.

Kriteria Desain :

Ketinggian air di atas pasir : 90 – 120 cm

Kedalaman media penyangga : 15,24 – 60,96 cm

Ukuran efektif media penyangga : 0,16 – 5,08 cm

Perbandingan panjang dan lebar bak filtrasi : (1 - 2) : 1



Kriteria desain untuk saringan pasir cepat menurut Reynolds (1982) :

Nilai Karakteristik Satuan

Rentang Tipikal Antrasit Kedalaman cm 45,72 - 60,96 60,96 Ukuran Efektif mm 0,9 - 1,1 1 Koefisien Keseragaman 1,6 - 1,8 1,7 Pasir Kedalaman cm 15,24 - 20,32 15,24 Ukuran Efektif mm 0,45 - 0,55 0,5 Koefisien Keseragaman 1,5 - 1,7 1,6

Laju Filtrasi m3/hr-m2 176 - 469,35 293,34 Sumber : Reynolds, 1982

Kecepatan aliran saat backwash : 880 – 1173,4 m3/hari-m2

Ekspansi media filter : 20 – 50 %

Waktu untuk backwash : 3 – 10 menit

Jumlah bak minimum : 2 buah

Jumlah air untuk backwash : 1 – 5 % air terfiltrasi

Kriteria desain unit saringan pasir cepat berdasarkan Fair, Geyer, dan

Okun ( 1968) :

Dimensi Bak dan Media Filtrasi

Kecepatan Filtrasi : 5 – 7,5 m/jam

Kecepatan backwash : 15 – 100 m/jam

Luas permukaan filter : 10 – 20 m2

Ukuran media :

− Ukuran efektif : 0,5 – 0,6 mm

− Koefisien keseragaman : 1,5

− Tebal media penyaring : 0,45 – 2 m

− Tebal media penunjang : 0,15 – 0,65 m



Sistem Underdrain

Luas orifice : Luas media : (1,5 – 5) x 10-3 : 1

Luas lateral : Luas orifice : (2 – 4) : 1

Luas manifold : Luas lateral : (1,5 – 3) : 1

Diameter orifice : 0,25 – 0,75 inchi

Jarak antar orifice terdekat : 3 – 12 inchi

Jarak antar pusat lateral terdekat : 3 – 12 inchi

Pengaturan Aliran

Kecepatan aliran dalam saluran inlet, vin : 0,6 – 1,8 m/s

Kecepatan aliran dalam saluran outlet, vout : 0,9 – 1,8 m/s

Kecepatan dalam saluran pencuci, vp : 1,5 – 3,7 m/s

Kecepatan dalam saluran pembuangan, vb : 1,2 – 2,5 m/s

Data Perencanaan :

Media Fitrasi


Kecepatan filtrasi, vf = 195 m3/hr-m2

Kecepatan backwash, vb = 975 m3/hr-m2

Panjang : Lebar bak, p : l = 2 : 1

Ukuran media penyaring :

Media Penyaring Keterangan Satuan

Pasir Antrasit Kedalaman media cm 20 60

Ukuran efektif mm 0,45 1,1 Koef keseragaman 1,5 1,6 Spesifik Gravity 2,65 1,6

Spheritas 0,82 0,72 Porositas 0,42 0,42

Media penyangga berupa kerikil yang terdiri dari 5 lapisan

Waktu backwash, tb = 5 menit

Tinggi air diatas pasir, ha = 1 m

Sistem Underdrain

Luas orifice : Luas media = 3 x 10-3 : 1

Luas lateral : Luas orifice = 2 : 1



Luas manifold : Luas lateral = 1,5 : 1

Diameter orifice, øor = 0,5 inchi

Jarak antar pusat lateral terdekat = 5 inchi

Pengaturan Aliran

Kecepatan aliran dalam saluran inlet, vin = 1 m/s

Kecepatan aliran dalam saluran outlet, vout = 1 m/s

Kecepatan dalam saluran pencuci, vp = 3 m/s

Kecepatan dalam saluran pembuangan, vb = 2 m/s

Persamaan yang Digunakan, :

Jumlah bak filtrasi, nbak : 5,02,1 Qnbak ⋅= … (7.8.1)

Dimana, nbak = jumlah bak

Q = debit pengolahan (MGD)

Luas permukaan filter, AS :

fs v

QA = … (7.8.2)

Dimana, AS = luas permukaan filter (m2)


vf = laju filtrasi (m/s)

Tebal lapisan penyangga, L :

)4,1(log +⋅= dkL … (7.8.3)

Dimana, L = tebal lapisan akumulasi (inch)

k = konstanta (10-14)

d = diameter butir (inch)

Kehilangan tekan saat terfluidisasi, ΔH :

∑⎟⎠⎞

⎜⎝⎛Ψ

−=Δ 2

2

3

2 6)1(

i

if d

Lv

gkH

εευ … (7.8.4)

Dimana, ΔH = kehilangan tekan saat terfluidisasi (cm)

k = konstanta fluidisasi (5)

g = percepatan gravitasi (cm/s2)

vf = laju filtrasi (cm/s)



υ = viskositas (cm2/s)

ε = porositas

ψ = faktor bentuk butiran

Li = tinggi lapisan media

di = diameter butiran media

Kontrol ekspansi : 2

3

3 61 ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡−

=− iwS

wb

e

e

e

dv

gk

ψρρρ

υε

ε … (7.8.5)

Dimana, vb = kecepatan pencucian (cm/s)

k = konstanta ekspansi (4)



ρw = massa jenis air (gr/cm3)

ρs = massa jenis media (gr/cm3)

εe = porositas saat ekspansi


d = diameter butiran media (cm)

Kehilangan tekan pada media saat pencucian :

2

2

3

2 6)1(

i

ie

e

eb d

Lv

gkH ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=Δ

φεε

υ … (7.8.6)

Dimana, ΔH = kehilangan tekan saat pencucian (cm)

vb = kecepatan pencucian (cm/s)

k = konstanta ekspansi (4)



εe = porositas saat ekspansi


Lie = tebal lapisan terekspansi (cm)

d = diameter butiran media (cm)



Kehilangan tekan pada saat terfluidisasi/pencucian :

outletudmedia HHHH Δ+Δ+Δ=Δ … (7.8.7)

Dimana, ΔH = kehilangan tekan saat terfluidisasi/pencucian (m)

ΔHmedia = kehilangan tekan pada media (m)

ΔHud = kehilangan tekan pada underdrain (m)

ΔHoutlet = kehilangan tekan pada saluran outlet (m)

Kehilangan pada sistem underdrain :

molloud HHHHH Δ+Δ+Δ+Δ=Δ … (7.8.8)

Dimana, ΔHud = kehilangan tekan pada sistem underdrain (m)

ΔHo = kehilangan tekan pada orifice (m)

ΔHl = kehilangan tekan pada pipa lateral (m)

ΔHol = kehilangan tekan pada orifice lateral (m)

ΔHm = kehilangan tekan pada manifold (m)

Kehilangan tekan pada orifice, ΔHo :

gCAQ

Ho

oo 222

2

=Δ … (7.8.9)

Dimana, ΔHo = kehilangan tekan pada orifice (m)

Qo = debit melalui orifice (m3/s)

Ao = luas bukaan orifice (m2)

C = konstanta (0,6)


Kehilangan tekan pada pipa lurus, ΔH :

gv

dLfH

2

2

=Δ … (7.8.10)

Dimana, ΔH = kehilangan tekan melalui pipa lurus (m)

f = faktor friksi

L = panjang pipa (m)

d = diameter pipa (m)

v = kecepatan melalui pipa (m/s)




Tinggi muka air maksimum, X : 2

21 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

f

m

f

m

vv

vv

X ββ … (7.8.11)

Dimana, X = tinggi muka air maksimum (m)

β1 = kehilangan tekan pada media (m)

β2 = kehilangan tekan pada sistem underdrain (m)

vm = laju filtrasi maksimum (m/s)

vf = laju filtrasi (m/s)

Hasil Perencanaan :

Desain Media Filtrasi

Karakteristik Media Penyaring

Pasir

− ES : 0,45

− UC : 1,5

− SG : 2,65

− Ф : 0,82

− ε : 0,42

− Kedalaman media pasir : 20 cm

− Distribusi lapisan media pasir :

Diameter Berat Tebal Lapisan mm % cm

0,27 - 0,37 8,34 1,668 0,37 - 0,49 33,39 6,678 0,49 - 0,65 58,27 11,654

Antrasit

− ES : 1,1

− UC : 1,6

− SG : 1,6

− Ф : 0,72

− ε : 0,42

− Kedalaman media antrasit : 60 cm



− Distribusi lapisan media antrasit :

Diameter Berat Tebal Lapisan mm % cm

0,97 - 1,24 18,08 10,848 1,24 - 1,57 33,41 20,046 1,57 - 1,87 48,51 29,106

Karakteristik Media Penyangga (Kerikil)

− SG = 2,65

− Ф = 0,95

− ε = 0,40

− Ketebalan media kumulatif (Fair, Geyer & Okun, 1958), L :

( ) 12,4.1log =+⋅= kdkL

− Distribusi lapisan media penyangga :

Diameter Tebal Kum Tebal Lapisan inchi inchi inchi cm 0,1 4,8 4,8 12,19 0,4 12,02 7,22 18,35 0,9 16,25 4,23 10,73 1,6 19,25 3 7,62 2,5 21,58 2,33 5,91 Total 54,8

Kedalaman media penyangga : 54,80 cm ≈ 55 cm

Desain Bak Filtrasi

Kapasitas pengolahan, Q = 0,3 m3/s = 6,82 MGD

Kecepatan filtrasi, vf = 195 m3/hr-m2 = 2,26 x 10-3 m/s

Jumlah bak filtrasi, nbak = 4 buah


Luas permukaan bak, Abak = 32 m2

Dimensi bak :

− Panjang bak, P = 8 m


Kecepatan filtrasi sebenarnya, vf = 2,34 x 10-3 m/s



Kontrol Operasi

Bila hanya 3 bak yang beroperasi maka, q = 0,1 m3/s

Kecepatan filtrasi, vf = 270 m3/hr-m2

Desain Sistem Underdrain

Sistem underdrain pada saringan pasir cepat ini terdiri dari orifice, pipa

lateral, dan pipa manifold.

Orifice

Diameter orifice, dor = 0,5 inchi = 1,27 cm

Luas orifice, Aor = 1,27 x 10-4 m2

Luas total orifice, Aortot = 0,096 m2

Jumlah orifice, nor = 758 buah

Pipa Lateral

Luas pipa lateral : Luas orifice = 2 : 1

Luas lateral total, Altot = 0,192 m2

Panjang manifold = panjang bak, pm = 8 m

Jarak antar pipa lateral, jl = 5 inchi = 12,7 cm

Jumlah pipa lateral, nl = 126 buah

Luas per lateral, Al = 1,52 x 10-3 m2

Diameter lateral, dl = 2 inchi = 5,08 cm

Jumlah orifice per lateral, nol = 6 buah

Pipa Manifold


Luas manifold, Am = 0,288 m2

Diameter manifold, dm = 24 inchi

Luas manifold sebenarnya, Am = 0,292 m2

Panjang lateral, pl = 1,7 m

Jarak antar orifice, jor = 11 inchi

Cek

Jumlah orifice total sebenarnya, nor = 756 buah

Luas orifice total sebenarnya, Aortot = 0,096 m2



Luas orifice : Luas media = 2,99 x 10-3 : 1

Luas lateral total sebenarnya, Altot = 0,2554 m2

Luas lateral : Luas orifice = 2,67 : 1


Kehilangan Tekan Pada Saat Permulaan Filtrasi

Kehilangan tekan pada media pasir, hp = 0,25 m

Kehilangan tekan pada media antrasit, ha = 0,1 m

Kehilangan tekan pada media kerikil, hk = 0,01 m

Kehilangan tekan melalui orifice, hor = 0,075 m

Kehilangan tekan melali lateral, hl = 1,27 x 10-3 m

Kehilangan tekan melalui manifold, hm = 3,8 x 10-4 m

Total kehilangan tekan, ΔH = 0,44 m

Ketinggian air maksimum, Hmaks = 1 m

Tambahan ketinggian akibat clogging, Hcloging = 1 m

Ketinggian bak filtrasi, H = 3,78 m

Freeboard = 22 cm

Desain Sistem Inlet

Sistem inlet pada unit filtrasi ini direncanakan terdiri dari saluran inlet

dan zona inlet.

Saluran Inlet

Saluran inlet merupakan sistem perpipaan yang menghubungkan unit

sedimentasi dengan unit filtrasi. Kecepatan pengaliran direncanakan 1

m/s dengan debit yang melalui pipa adalah 0,075 m3/s.

Diameter pipa inlet, d = 12 inchi

Kecepatan aliran sebenarnya pada inlet, V = 1,028 m/s

Panjang pipa terjauh direncanakan, L = 15 m

Kehilangan tekan sepanjang pipa inlet, Hmayor = 0,0714 m

Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa, Hminor = 0,0592 m

Kehilangan tekan pada saluran inlet, ΔHin = 0,13 m



Zona Inlet

Zona inlet direncanakan memiliki dimensi sebagai berikut :

Lebar zona inlet = lebar bak filtrasi, l = 4 m

Panjang zona inlet, p = 0,5 m

Kedalaman zona inlet, h = 1 m

Desain Sistem Outlet

Sistem outlet pada unit ini berupa saluran perpipaan dengan kecepatan

aliran 1 m/s dan panjang pipa outlet terjauh, L = 10 m. Debit air yang

melalui pipa adalah 0,075 m3/s.

Diameter pipa outlet, d = 12 inchi

Kecepatan aliran sebenarnya pada outlet, v = 1,028 m/s

Panjang pipa terjauh direncanakan, L = 10 m

Kehilangan tekan sepanjang pipa outlet, Hmayor = 0,0476 m


Kehilangan tekan pada sistem outlet, ΔHout = 0,12 m

Desain Sistem Pencucian

Sistem pencucian filter dilakukan dengan mengalirkan air dengan arah

aliran terbalik, yaitu dari bawah ke atas. Aliran terbalik ini dilakukan

dengan menggunakan menara air.

Kecepatan backwash, Vbw = 975 m3/hr-m2 = 0,0113 m/s

Luas penampang filter, Abak = 32 m2

Lama pencucian, tbw = 5 menit

Debit backwash, qbw = 0,361 m3/s

Keadaan Media Pada Saat Terekspansi Akibat Backwash

Persentase tinggi ekspansi media pasir, %eksp = 53 %

Persentase tinggi ekspansi media antrasit, %eksa = 20,67 %

Kehilangan Tekan Pada Saat Backwash

Kehilangan tekan saat backwash pada media pasir, hpbw = 0,19 m

Kehilangan tekan saat backwash pada media antrasit, habw = 0,17 m



Kehilangan tekan saat backwash pada media penyangga, hkbw =

0,034 m

Kehilangan tekan melalui orifice pada saat backwash, horbw = 1,739

m

Kehilangan tekan melalui lateral pada saat backwash, hlbw = 0,029 m

Kehilangan tekan melalui manifold pada saat backwash, hmbw = 8,87

x 10-3 m

Pipa pencuci dari Menara Air

− Jarak antara menara air dengan bak filtrasi terjauh, L = 15 m

− Pipa yang digunakan adalah pipa besi, C = 110

− Kecepatan pencucian, vp = 3 m/s

− Diameter pipa, dp = 16 inchi

− Kehilangan tekan pada pipa, Hmayor = 0,32 m

− Kehilangan tekan akibat aksesoris, Hminor = 0,32 m

− Kehilangan tekan pada pipa pencuci, hpp = 0,64 m

Total kehilangan tekan pada saat backwash, ΔHbw = 2,8 m

Kedalaman media saat terekspansi, Hmbw = 1,6 m

Desain Saluran Penampung Air Pencuci

Air pencuci yang berada diatas media penyangga dialirkan ke saluran

penampung (gutter) melalui pelimpah, setelah itu dialirkan menuju

gullet kemudian menuju saluran pembuangan.

Gutter dan Pelimpah

Dasar gutter harus diletakkan di atas ekspansi maksimum pada saat

pencucian agar media penyaring tidak ikut terbawa pada saat pencucian

dilakukan. Sehingga, dasar gutter harus diletakkan lebih besar 1,6 m di

atas dasar bak filtrasi (H media terekspansi = 1,6 m). Pada unit filtrasi

ini direncanakan gutter diletakkan 2 m dari dasar bak filtrasi.

Gutter

− Jumlah gutter, ng = 1 buah

− Debit backwash, qbw = 0,3611 m3/s

− Lebar gutter, Lg = 0,5 m



− Kedalaman air dalam gutter, hg = 0,65 m


Pelimpah

− Jumlah pelimpah, np = 2 buah

− Panjang pelimpah = panjang bak filtrasi, Pp = 8 m

− Total panjang pelimpah, Pptot = 16 m

− Beban pelimpah, Wp = 0,023 m3/s-m

− Tinggi muka air di atas pelimpah, hp = 0,053 m

Saluran Pembuangan

Saluran pembuangan direncanakan berupa pipa dengan kecepatan aliran

pada saluran pembuangan sebesar 2 m/s dan debit backwash sebesar

0,3611 m3/s.

Diameter pipa pembuangan, db = 20 inchi

Kecepatan sebenarnya di dalam pipa pembuangan, Vb = 1,782 m/s

Dimensi saluran pembuangan ke bak sirkulasi :

− Panjang saluran, P = 10 m

− Lebar saluran, L = 0,5 m

− Kedalaman saluran, h = 0,5 m

− Freeboard = 0,25 m

Kecepatan aliran di saluran, vout = 1,44 m/s

Kemiringan saluran, S = 0,00384

Kehilangan tekan di saluran, HL = 0,0384

VII.9. Desinfeksi Desinfeksi adalah proses penghilangan mikroorganisme patogen yang

terdapat di dalam air.

Data Perencanaan :

Debit pengolahan, Q = 0,3 m3/s

Desinfeksi yang akan digunakan adalah kaporit dalam bentuk

padatan.

Pembubuhan kaporit ke dalam bak pembubuh dilakukan 24 jam

sekali.



Jumlah bak pembubuh adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan) dengan

bentuk silinder.

Dosis kaporit (100%) = 5,81 mg/L

Berat Jenis kaporit, ρkpr = 0,86 Kg/L

Konsentrasi kaporit, Ckpr = 10%

Hasil Perencanaan :

Bak Pembubuh

Kebutuhan kaporit, mkpr = 150,59 kg/hari

Volume kaporit tiap pembubuhan, Vkpr = 0,175 m3


Volume larutan, V = 1,6 m3

Dimensi bak pembubuh :

− Ketinggian bak pembubuh, h = 1 m

− Diameter bak pembubuh, d = 1,5 m


Pompa Pembubuh

Jumlah pompa adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan).



Debit larutan kaporit, ql = 1,534 m3/hari = 1,77 x 10-5 m3/s

Massa jenis larutan, ρl = 981,8 kg/m3

Daya pompa, P = 2,012 Watt ( 80 Watt, Grundfos )

VII.10. Netralisasi Pada perencanaan instalasi pengolahan air minum ini netralisasi

dilakukan dengan melakukan pembubuhan kapur ke dalam air dengan

tujuan menghilangkan agresifitas di dalam air.

Data Perencanaan :

Debit Pengolahan, Q = 0,3 m3/s

Zat penetralisasi yang akan digunakan adalah kapur dalam bentuk

padatan.



Pembubuhan kapur ke dalam bak pelarut dilakukan 24 jam sekali.

Jumlah bak pelarut adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan) dengan

bentuk silinder.

Bak penjenuh kapur memiliki waktu kontak selama 1 jam.

Jumlah bak penjenuh kapur adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan)

dengan bentuk silinder dengan dasar berbentuk konus.

Dosis kapur (100%) = 17,14 mg/L

Persentase kandungan kapur = 70 %

Berat Jenis kapur, ρkapur = 3,71 kg/L

Konsentrasi kapur, Ckapur = 10%

Konsentrasi larutan kapur jenuh, Cs = 1100 mg/L = 0,11 %

Kecepatan naik, vup = 4,17 x 10-4 m/s

Hasil Perencanaan :

Bak Pelarut Kapur

Kebutuhan kapur, mkapur = 634,67 kg/hari

Debit kapur, qkapur = 171,07 L/hari

Volume kapur tiap pelarutan, Vkapur = 0,171 m3


Volume larutan, V = 6 m3

Dimensi bak pelarut :

− Ketinggian bak pembubuh, h = 1,5 m

− Diameter bak pembubuh, d =2,25 m


Bak Penjenuh Kapur

Konsentrasi jenuh pada lime saturator, Cs = 1100 mg/L

Debit larutan kapur jenuh, qkj = 6,68 x 10-3 m3/s

Dimensi bak lime saturator

− Diameter bak, dls = 4,5 m

− Tinggi silinder, hls = 1,5 m

− Volume silinder, Vls = 23,856 m3

− Tinggi konus, hk = 2,25 m



− Volume konus, Vk = 11,928 m3

− Volume total, V = 35,8 m3


Pompa Pembubuh Kapur Jenuh

Jumlah pompa adalah 2 (1 operasional – 1 cadangan)



Debit larutan kapur jenuh, qkj = 6,68 x 10-3 m3/s

Konsentrasi larutan kapur jenuh, Cs = 0,11%

Massa jenis larutan, ρl = 998,5 kg/m3

Daya pompa, P = 769,403 Watt ( 11 kWatt, Grundfos )

VII.11. Menara Reservoir Menara air berfungsi untuk menampung air yang akan digunakan dalam

proses pencucian filter, pembubuhan bahan kimia, dan kebutuhan kantor.

Data Perencanaan :

Jumlah menara reservoir adalah 2 buah yang akan dipergunakan untuk

melayani kebutuhan unit-unit berikut :

1. Pencucian filter

2. Pembubuhan alum

3. Pembubuhan kaporit

4. Pelarutan kapur

5. Penjenuhan kapur

6. Kebutuhan kantor (diasumsikan jumlah karyawan adalah 40 orang

dengan konsumsi air bersih sebesar 50 L/org/hari).

Hasil Perencanaan :

Volume air untuk satu kali pencucian filter, Vbw = 108,33 m3

Volume air untuk satu kali pembubuhan alum, Val = 3,12 m3

Volume air untuk satu kali pembubuhan kaporit, Vkprt = 1,36 m3

Volume air untuk satu kali pelarutan kapur, Vk = 5,73 m3

Volume air untuk satu kali penjenuhan kapur, Vjk = 24,07 m3



Volume air untuk kebutuhan kantor selama satu hari, Vkantor = 2 m3

Volume air tiap menara, Vma = 140 m3

Dimensi menara air :

− Panjang, p = 7 m

− Lebar, l = 5 m

− Tinggi, h = 4 m


Tinggi menara air, hma = 10 m

Pompa Pengisi Menara Air

Sumber air untuk mengisi menara air adalah ground reservoir.

Pengisian dilakukan melalui sistem perpipaan besi berdiameter 6 inchi

(C = 110) dengan menggunakan pompa yang memiliki kapasitas

sebesar 0,03 m3/s (η = 0,85).

Kecepatan aliran dalam pipa, vp = 1,645 m/s

Kehilangan tekan pada pipa lurus, Hmayor = 0,6378 m


Kehilangan tekan pada pipa pengisi, ΔH = 1,27 m

Head statis, Hs = 18,3 m

Head pompa yang dibutuhkan, Hp = 19,57 m


Daya pompa, P = 6907,39 Watt ( 11 kW, Grundfos )

VII.12. Reservoir Reservoir pada instalasi pengolahan air minum ini berupa ground

reservoir yang berfungsi sebagai tempat menampung air bersih setelah

diproses di dalam instalasi, juga untuk mengekualisasi aliran dan tekanan

bagi pelayanan kebutuhan air minum penduduk. Reservoir yang akan

digunakan adalah groud reservoir dengan volume yang disesuaikan

dengan pola pemakaian air yang ada.



Kriteria Desain :

Ambang Bebas dan Dasar Bak

− Ambang bebas minimum 30 cm di atas muka air tertinggi

− Dasar bak minimum 15 cm dari muka air terendah

Inlet dan Outlet

− Posisi dan jumlah pipa inlet ditentukan berdasarkan

pertimbangan bentuk dan struktur tangki sehingga tidak ada

daerah dengan aliran yang mati

− Pipa outlet dilengkapi dengan saringan dan diletakkan minimum

10 cm di atas lantai atau pada muka air terendah

− 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.

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.

Data Perencanaan :

Debit pengolahan, Q =0,3 m3/s

Jumlah reservoir, n = 2 buah

Kemiringan dasar bak 1/1000

Reservoir dilengkapi dengan buffle untuk mencegah aliran mati.

Diameter pipa penguras, dpk = 6 inchi = 0,1524 m

Diameter pipa peluap, dpl = 6 inchi = 0,1524 m

Air dari reservoir dialirkan ke jaringan distribusi dengan

menggunakan sistem pemompaan dilengkapi hidrofor sebagai

sarana pendukung.

Diameter pipa distribusi, dd = 10 inchi = 0,254 m



Jumlah pompa yang digunakan untuk distribusi adalah 6 buah ( 5

operasi dan 1 cadangan)

Hasil Perencanaan :

Persentase volume reservoir, %V = 12,52 %

Volume total reservoir, V = 3.245,2 m3

Volume masing-masing reservoir, Vr = 1.622,6 m3

Dimensi reservoir :

− Kedalaman reservoir, h = 4 m

− Panjang reservoir, P = 20,5 m

− Lebar reservoir, L = 20 m


Sistem Pemompaan

Jumlah pompa yang digunakan adalah 6 buah ( 5 operasi dan 1

cadangan)

Debit masing-masing pompa, qp = 0,06 m3/s

Diameter pipa distribusi, dpd = 10 inchi = 0,254 m

Kecepatan aliran dalam pipa distribusi, vpd = 1,184 m/s

Panjang pipa distribusi, L = 10 m

Aksesoris pipa yang digunakan :

− Gate valve ø = 10 inch, 1 buah

− Check valve ø = 10 inch, 1 buah

− Elbow 90° ø = 10 inch, 4 buah

Kehilangan tekan pada pipa sirkulasi, ΔH = 0,34 m




Daya tiap pompa, P = 6.907,39 Watt( 11 kW, Grundfos )

VII.13. Bak Sirkulasi Air yang telah digunakan untuk pencucian filter disirkulasikan kembali ke

unit prasedimentasi. Sebelum disirkulasikan, air ditampung di dalam

suatu bak yang memiliki kapasitas untuk satu kali pencucian. Dari unit



filtrasi, air pencuci dialirkan ke bak dengan menggunakan pipa

berdiameter 20 inchi dan dilanjutkan dengan saluran pembuangan. Proses

sirkulasi dilakukan dengan menggunakan pompa dan pipa penghantar

dengan diameter 8 inchi.

Bak Penampung

Direncanakan volume bak minimal harus mampu menampung air untuk

satu kali pencucian. Dengan demikian volume bak, V = 108,33 m3 ≈

110 m3.

Dimensi bak :

− Panjang, P = 8 m

− Lebar, L = 5,5 m

− Kedalaman bak, h = 2,5 m


Sistem sirkulasi

Sirkulasi air buangan dilakukan dengan menggunakan pompa. Jumlah

pompa yang digunakan adalah 2 buah (1 operasi dan 1 cadangan).

Debit sirkulasi, qc = 0,036 m3/s

Diameter pipa sirkulasi, d = 8 inchi

Panjang pipa sirkulasi, L = 60 m

Aksesoris pipa yang digunakan :

− Gate valve ø = 8 inch, 1 buah

− Check valve ø = 8 inch, 1 buah

− Elbow 90° ø = 8 inch, 4 buah

Kehilangan tekan pada pipa sirkulasi, ΔH = 0,77 m




Daya tiap pompa, P = 4.157,23 Watt( 11 kW, Grundfos )

Kontrol Unit Prasedimentasi

Akibat adanya sistem sirkulasi maka unit prasedimentasi akan mengalami

pertambahan debit aliran. Oleh karena itu untuk mengetahui kelayakan



kebutuhan pengolahan dari dimensi unit prasedimentasi yang telah

direncanakan maka perlu dilakukan kontrol aliran (kontrol operasional

dan kontrol penggerusan).

Kontrol Operasional

Debit pengolahan pada bak prasedimentasi karena sirkulasi, qpstot =

0,336 m3/s

Debit pengolahan tiap bak, qps = 0,084 m3/s

Beban permukaan, Q/As = 0,0002858 m3/m2/s

Persentase penyisihan, y/yo = 56,40 %

Volume bak, Vbak = 441 m3

Waktu detensi, td = 87,47 menit




Kontrol Penggerusan

Bilangan Reynold (harus<0,5), NRe = 0,03

Kecepatan penggerusan, vg = 0,072 m/s

Syarat : vg > vh, agar partikel yang telah mengendap tidak pecah

kembali.

Berdasarkan perhitungan ini maka kondisi bak yang direncanakan

dapat memenuhi kriteria desain untuk unit prasedimentasi walaupun

mengalami penambahan debit akibat sistem sirkulasi. Jadi, tidak

diperlukan penambahan unit prasedimentasi.

VII.14. Sludge Drying Bed Sludge drying bed berfungsi untuk memisahkan air dari lumpur dengan

cara pengeringan dan penguapan. Unit ini akan menampung lumpur dari

unit prasedimentasi dan sedimentasi.

Kriteria Desain :

Periode pengeringan = 10 – 15 hari

Tebal lapisan lumpur < 6 ft



Tebal lapisan tanah = 225 – 300 mm

Koefisien keseragaman < 4

Ukuran efektif tanah = 0,3 – 0,75 mm

Tebal lapisan kerikil = 225 – 300 mm

Kadar lumpur hasil pengeringan = 60%

Kemiringan dasar bak = 0,5 – 1%

Data Perencanaan :

Periode pengeringan, td = 10 hari

Tebal lumpur, hl = 1,8 m

Jumlah bak, n = 4

Kemiringan dasar bak = 0,5%

Pipa drain, d = 6” = 0,1524 m

Bak akan dilengkapi dengan lapisan tanah dan kerikil untuk

menahan lumpur.

Karakteristik tanah dan kerikil adalah sebagai berikut :

Media Ukuran efektif H mm mm

Pasir halus 0,4 150 Pasir kasar 0,6 75 Kerikil halus 5 75 Kerikil sedang 20 75 Kerikil kasar 40 75

Hasil Perencanaan :

Debit lumpur dari unit prasedimentasi, Qlps = 155,52 m3/hari

Debit lumpur dari unit sedimentasi, Qls = 24,77 m3/hari

Volume lumpur total, Vltot =1.802,95 m3

Jumlah bak, nbak = 4 buah

Volume tiap bak, Vbak = 450,74 m3

Dimensi bak :

− Panjang bed, P = 20 m

− Lebar bed, L = 12,5 m

Kapasitas bak sebenarnya, Vbak = 450 m3



Kedalaman media tanah dan kerikil = 45 cm

Freeboard = 25 cm

VII.15. Profil Hidrolis Profil hidrolis adalah rangkaian elevasi air dari setiap unit pengolahan.

Profil hidrolis dari setiap unit pengolahan adalah sebagai berikut :

Saluran Intake

Elevasi air pada inlet = 2,5 m

Elevasi air sebelum bar screen = 2,5 m

Elevasi air sesudah bar screen = 2,487 m

Elevasi air sebelum pintu air = 2,486 m

Elevasi air sesudah pintu air = 2,364 m

Elevasi air pada outlet = 2,364 m

Bak Pengumpul

Elevasi air pada bak pengumpul = 2,364 m

Bak Penenang

Elevasi air pada bak penenang = 10,576 m

Prasedimentasi

Elevasi air pada saluran inlet = 10,575 m

Elevasi air pada zone inlet = 10,575 m

Elevasi air pada zone pengendapan = 10,398 m

Elevasi air pada saluran pelimpah = 10,384 m

Elevasi air pada saluran outlet = 10,084 m

Koagulasi

Elevasi air pada awal saluran inlet = 10,084 m

Elevasi air di atas terjunan = 10,070 m

Elevasi air pada bak koagulasi = 8,120 m

Flokulasi

Elevasi air pada bagian inlet = 8,120 m

Elevasi air pada awal kompartemen 1 = 7,903 m



Elevasi air pada akhir kompartemen 1 = 7,798 m





Elevasi air pada awal saluran outlet = 7,589 m

Elevasi air pada ujung saluran outlet = 7,588 m

Sedimentasi

Elevasi air pada saluran inlet = 7,588 m

Elevasi air pada zone inlet = 7,500 m

Elevasi air pada zone pengendapan = 7,499 m

Elevasi air pada saluran pelimpah = 7,299 m

Elevasi air pada awal saluran outlet = 7,235 m

Elevasi air pada akhir saluran outlet = 7,230 m

Filtrasi

Elevasi air pada bak filtrasi = 7,1 m

Reservoir

Elevasi air pada reservoir = 3,2 m

BAB VII HASIL PERENCANAAN UNIT – UNIT INSTALASI · PDF file · 2016-06-08V =...

Documents

Transcript of BAB VII HASIL PERENCANAAN UNIT – UNIT INSTALASI · PDF file · 2016-06-08V =...