Desain Pengolahan Fisika

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air minum adalah kebutuhan utama dalam kehidupan manusia yang memerlukankualitas

yang sehat dan kuantitas yang cukup serta kontinuitas. Sampai saat ini masih

ditemui berbagai masalah dibeberapa perkotaan dan pedesaan terutama belum

terpenuhinya persyaratan kualitas air minum yang didistribusikan kepada masyarakat

sehingga menyebabkan penyelenggaraan pengembangan sistem penyediaan air minum

(SPAM) terkendala dalam jangkauan dan kualitas pelayanan air minum kepada

masyarakat.

Pengelolaan sumber daya air sangat penting, agar dapat dimanfaatkan secara berkelajutan

dengan tingkat mutu yang diinginkan. Salah satu langkah pengelolaan yangdilakukan

adalah pemantauan dan interpretasi data kualitas air, mencakup kualitas fisika,kimia dan

biologi. Namun, sebelum melangkah pada tahap pengelolaan diperlukan pemahaman

yang baik tentang terminologi, karakteristik dan interkoneksi parameter-parameter

kualitas air (Effendi, 2003). Menurut Sutrisno (1991), pengolahan adalah usaha teknis

yang dilakukan untuk mengubah sifat-sifat suatu zat. Hal ini penting artinya bagi air

minum, karena dengan adanya pengolahan ini, maka akan didapatkan suatu air minum

yang memenuhi standar air minum yang telah ditentukan. Dalam proses pengolahan air

ini pada lazimnya dikenal dengan dua cara, yakni:

Pengolahan lengkap atau Complete treatment process, yaitu air akan

mengalamipengolahan lengkap baik fisik, kimiawi, dan bakteriologik. Pengolahan

sebagian atau Partial treatment process, misalnya diadakan pengolahan kimiawi

dan/atau pengolahan bakteriologik saja. Pada hakekatnya, pengolahan lengkap ini

dibagi dalam tiga tingkatan pengolahan, yaitu:

1. Pengolahan fisik; yaitu suatu tingkat pengolahan yang bertujuan

untuk mengurangi ataumenghilangkan kotoran-kotoran yang kasar, penyisihan

lumpur dan pasir, sertamengurangi kadar zat-zat organik yang ada dalam

air yang akan diolah.

1

2. Pengolahan kimia; yaitu suatu tingkat pengolahan dengan menggunakan zat-

zat kimia untuk membantu proses pengolahan selanjutnya. Misalnya, dengan

pembubuhan kapurdalam prosess pelunakan dan sebagainya.

3. Pengolahan bakteriologis; yaitu suatu tingkat pengolahan untuk

membunuh/memusnahkanbakteri-bakteri yang terkandung dalam air minum

yakni dengan cara/jalan membubuhkankaporit (zat desinfektan). Berdasarkan

kondisi yang ada saat ini, maka sangat penting dilakukan pengelolaan

terhadap kualitas air guna memenuhi kebutuhan akan air bagi makhluk hidup,

baik untuk keperluan air minum, peternakan, pertnian, maupun industri.

Pengolahan sebagian biasanya dilakukan untuk mata air bersih, dan air dari sumur

yangdalam/dangkal. Sedangkan pengolahan lengkap biasanya dilakukan terhadap

air sungai yang kotor/keruh.

Untuk mengatasi permasalahan kualitas dan kuantitas air minum yang timbul saat ini

diperlukan suatu proses pengolahan terlebih dahulu dalam unit produksi sistem

penyediaan air minum. Unit produksi sistem penyediaan air minum berfungsi untuk

mengolah air baku menjadi air minum. Untuk mencapai kualitas air yang sesuai dengan

standar kualitas air minum tersebut, air baku diolah dengan proses pemisahan partikel

kasar, proses pemisahan tersuspensi, proses pemisahan terlarut, proses netralisasi, dan

proses desinfeksi.

2

BAB II

GAMBARAN UMUM AIR BAKU AIR MINUM & AIR BUANGAN

2.1 Perbandingan Baku Mutu

Pada dasarnya tanpa dilakukan perbandingan baku mutu, kita telah dapat menentukan

baku mutu yang mana yang dapat digunakan untuk menentukan kualitas air. sejumlah

baku mutu yang dapat digunakan untuk membandingkan hasil pengujian dengan baku

mutu sehingga kita mampu mengetahui kualitas air yang diuji tersebut. Baku mutu yg

diperoleh diantaranya adalah PP 82 tahun 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air Dan

Pengendalian Pencemaran Air dan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 492 Tahun 2010

Tentang Syarat-syarat Dan Pengawasan Kualitas air. Kedua baku mutu tersebut

merupakan hasil revisi dari peraturan-peraturan sebelumnya. Berdasarkan PP 82/01, “air

kelas I merupakan air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum,

dan atau peruntukan lain yang memper-syaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan

tersebut”. Sedangkan menurut PERMENKES 492/10, “air minum adalah air yang

malalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat

kesehatan dan dapat langsung diminum.”

Terdapat perbedaan jelas antara PP 82 tahun 2001 dan PERMENKES 492/2010. PP 82

tahun 2001 merupakan stream standard yang merupakan standard (baku mutu) pada

badan air sesuai dengan peruntukannya. Sedangkan PERMENKES 492/2010 merupakan

baku mutu yang digunakan untuk mengatur persyaratan kualitas air minum.Oleh karena

itu, baku mutu yang akan digunakan untuk mengatur kualitas air minum yang akan

diolah, maka peraturan yang harus digunakan adalah PERMENKES 492/2010.

3

TABEL 1. PERBANDINGAN BAKU MUTU

4

NO PARAMETER SATUAN BAKU MUTUPERMENKES

492/10 PP 82/01

Kelas I ( stream standard )A FISIKA1 Suhu (insitu) oC Deviasi 3 Deviasi 32 Zat padat terlarut

(TDS)mg/L 500 1000

3 Zat padat tersuspensi

mg/L - 50

B KIMIA1 pH (insitu) - 6,5-8,5 6-92 Amonia bebas

(NH3-N)mg/L 1,5 0,5

3 Air raksa (Hg) mg/L 0,001 0,0014 Arsen (As) mg/L 0,01 0,055 Barium (Ba) mg/L 0,7 16 Boron (B) mg/L 0,5 17 Besi (Fe) mg/L 0,3 0,38 Oksigen terlarut

(DO)mg/L - 6

9 Flourida (F) mg/L 1,5 0,510 fenol mg/L - -11 Fosfat total (PO4-

P)mg/L - 0,2

12 Kadmium (Cd) mg/L 0,003 0,0113 Khlorida (Cl) mg/L 250 114 Chromium

heksavalen (Cr VI)

mg/L - 0,05

15 Kobalt (Co) mg/L - 0,216 Khlorin bebas

(Cl2)mg/L - 0,03

17 Mangan (Mn) mg/L 0,4 118 Minyak lemak mg/L - 100019 Nitrat (NO3-N) mg/L 50 1020 Nitrit (NO2-N) mg/L 3 0,0621 Selenium (Se) mg/L 0,01 0,0122 Seng (Zn) mg/L 3 0,0523 Sianida(CN) mg/L 0,07 0,0224 Sulfat (so4) mg/L 250 40025 Sulfide (H2S) mg/L - 0,00226 Surfaktan anion

(MBAS)mg/L - -

27 Tembaga (Cu) mg/L 2 0,328 Timbal (Pb) mg/L 0,01 0,0329 BOD5 mg/L - 230 COD mg/L - 1031 debit L/detik -C MIKROBIOLOGI1 Fecal Coliform Jml/100 ml - 10002 Total coliform Jml/100 ml 0 1003 E.coli Jml/100 ml 0 100

2.2 Analisis Kualtias Air Dengan Membandingkan Baku Mutu

2.2.1 Analisis Kualitas Air Baku

Air minum ialah air yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat

langsung diminum. Sedangkan air bersih adalah air yang dipergunakan untuk

keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat

diminum apabila telah dimasak. Air dapat dikatakan sebagai air bersih apabila

memenuhi 4 syarat yaitu syarat fisik, kimia, biologis, radioaktif sesuai dengan

Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No. 492/Menkes/SK/VII/2010.

a. Syarat fisik, ditentukan oleh faktor-faktor kekeruhan ( turbidity ), warna,

bau, dan rasa serta jernih.

b. Syarat Kimia, meliputi tidak terdapat bahan kimia tertentu seperti Arsen

(As), besi (Fe), Fluorida (F), Chlorida (C), kadar merkuri (Hg), dan lain-

lain.

c. Syarat Biologis, Syarat biologis air ditentukan oleh kehadiran

mikroorganisme patogen maupun non pathogen seperti bakteri, virus,

protozoa.. Mikroorganisme coli digunakan sebagai indikator untuk

mengetahui air telah terkontaminasi oleh bahan buangan organic.

d. Syarat Radioaktif

Bahan buangan yang memberikan emisi sinar radioaktif sangat

membahayakan bagi kesehatan, dapat menimpa manusia melalui makanan

atau minuman yang telah tercemar.

Dari data yang diperoleh, dilakukan perbandingan sampel dengan baku mutu,

sehingga dapat diketahui kualitas air baku itu sendiri untuk digunakan sebagai air

baku air minum. Untuk mengetahui kualitas air baku tersebut, dilakukan analisis

terhadap sampel dengan melakukan perbandingan hasil pengujian terhadap baku

mutu yang digunakan yaitu PERMENKES 492/10. Hasil analisis sampel dapat

dilihat pada tabel 2 berikut ini

5

Tabel 2. Perbandingan hasil pengujian air baku dengan baku mutu

6

keterangan: O = memenuhi baku mutu

7

NO PARAMETER SATUAN HASILBAKU MUTU

PERMENKES 492/10

Hasil perbandingan

A FISIKA1 Suhu (insitu) oC 26,5 Deviasi 3 O2 Zat padat terlarut

(TDS)mg/L 68 500 O

3 Zat padat tersuspensi (TSS)

mg/L 76

B KIMIA1 pH (insitu) - 7,62 6,5-8,5 O2 Amonia bebas

(NH3-N)mg/L <0,01 1,5 O

3 Air raksa (Hg) mg/L <0,0005 0,001 O4 Arsen (As) mg/L <0,005 0,01 O5 Barium (Ba) mg/L <0,1 0,7 O6 Boron (B) mg/L <0,01 0,5 O7 Besi (Fe) mg/L 0,49 0,3 ×8 Oksigen terlarut

(DO)mg/L 3,0

9 Flourida (F) mg/L <0,01 1,5 O10 Fenol mg/L <0,00111 Fosfat total (PO4-

P)mg/L 0,02

12 Kadmium (Cd) mg/L <0,003 0,003 O13 Khlorida (Cl) mg/L 7,8 25014 Chromium

heksavalen (Cr VI)mg/L <0,01

15 Kobalt (Co) mg/L <0,0216 Khlorin bebas(Cl2) mg/L <0,0117 Mangan (Mn) mg/L <0,02 0,4 O18 Minyak lemak mg/L <0,219 Nitrat (NO3-N) mg/L 4,8 50 O20 Nitrit (NO2-N) mg/L <0,0002 3 O21 Selenium (Se) mg/L <0,0002 0,01 O22 Seng (Zn) mg/L <0,01 3 O23 Sianida(CN) mg/L <0,005 0,07 O24 Sulfat (so4) mg/L 13,3 250 O25 Sulfide (H2S) mg/L <0,00226 Surfaktan anion

(MBAS)mg/L 0,03

27 Tembaga (Cu) mg/L <0,02 2 O28 Timbal (Pb) mg/L <0,01 0,01 O29 BOD5 mg/L 230 COD mg/L 17C MIKROBIOLOGI1 Fecal Coliform Jml/100 ml 4302 Total coliform Jml/100 ml 930 0 ×3 E.coli Jml/100 ml 430 0 ×

X= tidak memenuhi baku mutu

2.2.2 Analisis Air Buangan

Air buangan merupakan air bekas pakai dari berbagai aktivitas manusia, misalnya

dari kegiatan rumah tangga, industri dan lain-lain. Secara garis besar, air buangan

sendiri terdiri dari 2 jenis yaitu air buangan domestik dan air buangan non

domestik. Air buangan buangan domestik berasal dari rumah tangga atau dari

pemukiman, bukan hanya air yang dipakai untuk menggelontor kotoran dari WC

saja, melainkan juga air dari urinoir, air bekas mandi, air bekas untuk mencuci,

baik dari cucian dari kamar cuci pakaian maupun cucian-cucian dari aktivitas

dapur bahkan cucian-cucian dari wastafel. Sedangkan Air buangan non domestik

berasal dari industri dimana air digunakan untuk bermacam-macam proses

industri, sehingga air menjadi tercemar dengan kotoran-kotoran yang

komposisinya tergantung dari proses produksinya.

Untuk mengetahui apakah air buangan tersebut memenuhi baku mutu untuk

dibuang ke lingkungan ataupun badan air, maka dilakukan perbandingan dengan

menggunakan baku mutu effluent standard. Effluent standard adalah batas kadar

dan jumlah unsur pencemar yang ditenggang adanya dalam limbah cair untuk

dibuang dari suatu jenis kegiatan tertentu. Nilai effluent standard adalah

konsentrasi yang terkandung dalam effluent air buangan dari instalasi pengolah.

Hasil analisis sampel air buangan (effluent) dapat dilihat pada tabel 3 berikut ini

8

Tabel 3. Perbandingan Pengukuran Air Buangan dengan baku mutu

keterangan: O = memenuhi baku mutu X= tidak memenuhi baku mutu

9

2.2.2 Analisis Kualitas Badan Penerima AirHasil analisis kualitas badan penerima air dilakukan dengan memebandingkan sampel dengan stream standard. Hasil analisis dapat diliaht pada tabel 4 berikut

Tabel 4. Perbandingan Pengukuran Badan Air Penerimadengan baku mutu

10


KEPMEN LH 112/2003

Hasil perbandingan

1 TS mg/L 600 -2 Zat padat terlarut

(TDS)mg/L 550 -


mg/L 90 100 O

4 SS mg/L 10 -5 pH 6.2 6-9 O6 BOD mg/L 350 100 X7 COD mg/L 450 -8 NH3 mg/L 60 -9 Nitrat-N mg/L 1.2 -10 Nitrit-N mg/L 0.3 -11 Phosfat mg/L 4 -12 Sulfat mg/L 20 -13 Chlorida mg/L 62 -14 Alkalinitas mg/L 100 -15 Sampah Kasar mg/L 2 -16 Minyak dan Lemak mg/L 15 10 X


PP 82/2001Kelas 1

Hasil perbandingan

A FISIKA1 Zat padat terlarut

(TDS)mg/L 50 1000 O


mg/L 68 50 X

3 BOD 30.5 2 X4 COD mg/L 37.5 10 X5 NH3 mg/L 0.025 0.5 O6 Nitrat-N mg/L 5.93 10 O7 Nitrit-N mg/L 0.06 0.06 O8 Minyak dan Lemak mg/L 0 10 X

keterangan: O = memenuhi baku mutu X= tidak memenuhi baku mutu

2.3 Analisis Per Parameter

2.3.1 Parameter Fisik

Parameter fisika adalah parameter yang berhubungan dengan penglihatan,

sentuhan, rasa, ataupun bau serta padatan terlarut dan tersuspensi.

a. Zat padat tersuspensi (TSS)

Padatan tersuspensi adalah padatan yang menyebabkan kekeruhan air,

tidak terlarut dan tidak dapat langsung mengendap, terdiri dari partikel-

partikel yang ukuran maupun beratnya lebih kecil dari sedimen, misalnya

tanah liat, bahan-bahan organik tertentu, sel-sel mikroorganisme, dan

sebagainya (Nasution,M.I, 2008) .

Zat padat tersuspensi merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi

kimia yang heterogen, dan berfungsi sebagai bahan pembentuk endapan

yang paling awal dan dapat menghalangi kemampuan produksi zat organik

di suatu perairan (Tarigan dan Edward, 2003).

TSS berhubungan erat dengan erosi tanah dan erosi dari saluran sungai.

TSS sangat bervariasi, mulai kurang dari 5 mg L-1 yang yang paling

ekstrem 30.000 mg L-1 di beberapa sungai. TSS tidak hanya menjadi

ukuran penting erosi di alur sungai, juga berhubungan erat dengan

transportasi melalui sistem sungai nutrisi (terutama fosfor), logam, dan

berbagai bahan kimia industri dan pertanian (Effendi, 2003).

b. Zat padat terlarut (TDS)

Total padatan terlarut merupakan konsentrasi jumlah ion kation

(bermuatan positif) dan anion (bermuatan negatif) di dalam air. Oleh

karena itu, analisa total padatan terlarut menyediakan pengukuran

kualitatif dari jumlah ion terlarut, tetapi tidak menjelaskan pada sifat atau

hubungan ion. Selain itu, pengujian tidak memberikan wawasan dalam

masalah kualitas air yang spesifik. Oleh karena itu, analisa total padatan

terlarut digunakan sebagai uji indikator untuk menentukan kualitas umum

dari air. Sumber padatan terlarut total dapat mencakup semua kation dan

11

anion terlarut, tapi tabel berikut dapat digunakan sebagai generalisasi dari

hubungan TDS untuk masalah kualitas air (Oram, B. 2010).

Sumber utama untuk TDS dalam perairan adalah limpahan dari pertanian,

limbah rumah tangga, dan industri. Unsur kimia yang paling umum adalah

kalsium, fosfat, nitrat, natrium, kalium dan klorida. Bahan kimia dapat

berupa kation, anion, molekul atau aglomerasi dari ribuan molekul.

Kandungan TDS yang berbahaya adalah pestisida yang timbul dari aliran

permukaan. Beberapa padatan total terlarut alami berasal dari pelapukan

dan pelarutan batu dan tanah. Standar kualitas air minum yang telah

ditentukan oleh Amerika Serikat sebesar 500 mg / l (Oram,B. 2010).

c. Pengolahan zat padat pada air

Terdapat beberapa pengolahan yang dapat digunakan untuktuk

mengurangi kehadiran zat padat pada air, diantaranya adalah:

Filtrasi

Prasedimentasi

Koagulasi

Flokulasi

Sedimentasi

2.3.2 Parameter Kimia

Parameter kimia merupakan parameter yang terdiri dari pH, alkalinitas,

kesadahan, logam-logam, bahan organik, nutrisi dan pestisida.

a. pH

Keasaman ditetapkan berdasarkan tinggi rendahnya konsentrasi ion

hidrogen dalam air. Air buangan yang mempunyai pH tinggi atau rendah

menjadikan air steril dan sebagai akibatnya membunuh mikroorganisme

air yang diperlukan. Demikian juga makhluk lain, misalnya ikan tidak

dapat hidup. Air yang mempunyai pH rendah membuat air menjadi korosif

terhadap bahan konstruksi seperti besi. Buangan yang bersifat alkalis

(basa) bersumber dari buangan mengandung bahan anorganik seperti

senyawa karbonat, bikarbonat dan hidroksida. Buangan asam berasal dari

12

bahan kimia yang bersifat asam, misalnya buangan mengandung 582 asam

khlorida, asam sulfat dan lain-lain.

b. Besi dan Mangan

Besi dan mangan yang teroksida dalam air berwarna kecoklatan dan tidak

larut, menyebabkan penggunaan air menjadi terbatas. Air tidak dapat

dipergunakan untuk keperluan rumah tangga dan industri. Kedua macam

bahan ini berasal dari larutan batu-batuan yang mengandung senyawa Fe

atau Mn seperti pyrit, kematit, mangan dan lain-lain. Dalam limbah

industri, besi berasal dari korosi pipa-pipa air, material logam sebagai

hasil reaksi elektro kimia yang terjadi pada permukaan. Air yang

mengandung padatan larut mempunyai sifat mengantarkan listrik dan ini

mempercepat terjadinya korosi.

Pengolahan yang dapat dilakukan untuk menurunkan konsentrasi besi

adalah Aerasi, Sedimentasi/Filtrasi, penyesuaian pH, ozone, pengolahan

chlor, presipitasi kimia/filtrasi, ion exchange, oksidasi potassium

permanganat dengan presipitasi/filtrasi.

c. Flourida

Sumber fluorida di alam adalah fluorspar (CaF2), cryolite (Na3AlF6),

dan fluorapatite. Keberadaan fluorida juga dapat berasal dari pembakaran

batu bara. Fluorida banyak digunakan dalam industri besi baja, gelas,

pelapisan logam, aluminium, dan pestisida (Eckenfelder, 1989).

d. Khlorida

Khlorida banyak dijumpai dalam pabrik industri kaustik soda. Bahan ini

berasal dari proses elektrolisa, penjernihan garam dan lain-lain. Khlorida

merupakan zat terlarut dan tidak menyerap. Sebagai Khlor bebas berfungsi

desinfektan, tapi dalam bentuk ion yang bersenyawa dengan ion natrium

menyebabkan air menjadi asin dan merusak pipa-pipa instalasi.

e. Nitrogen

Nitrogen dalam air limbah pada umumnya terdapat dalam bentuk organik

dan oleh bakteri berubah menjadi amonia. Dalam kondisi aerobik dan

13

dalam waktu tertentu bakteri dapat mengoksidasi amonia menjadi nitrit

dan nitrat. Nitrat dapat digunakan oleh algae dan tumbuh-tumbuhan lain

untuk membentuk protein tanaman dan oleh hewan untuk membentuk

protein hewan. Perusakan protein tanaman dan hewan oleh bakteri

menghasilkan amonia. Nitrit menunjukkan jumlah zat nitrogen yang

teroksidasi. Nitrit merupakan hasil reaksi dan menjadi amoniak atau

dioksidasi menjadi nitrit. Kehadiran nitrogen ini sering sekali dijumpai

sebagai nitrogen nitrit.

f. Logam Berat

Logam berat pada umumnya seperti cuprum (tembaga), perak, seng,

cadmium, air raksa, timah, chromium, besi dan nikel. Metal lain yang juga

termasuk metal berat adalah arsen, selenium, cobalt, mangan dan

aluminium. Cadmium ditemukan dalam buangan industri tekstil, elektro

plating, pabrik kimia. Chromium dijumpai dalam 2 bentuk yaitu chrom

valensi enam dan chrom valensi tiga. Chrom valensi enam ditemukan pada

buangan pabrik aluminium dan cat, sedang chrom trivalen ditemukan pada

pabrik tekstil, industri gelas dan keramik. Plumbum terdapat dalam

buangan pabrik baterai, pencelupan dolt cat. Logam ini dalam konsentrasi

tertentu membahayakan bagi manusia.

g. Fenol

Fenol yang dengan konsentrasi 0,005/liter dalam air minum menciptakan

rasa dan bau apabila bereaksi dengan khlor membentuk chlorophenol.

Sumber fenol terdapat pada industri pengolahan minyak, batubara, pabrik

kimia, pabrik resin, pabrik kertas, tekstil.

h. Timbal

Kadar dan toksisitas timbal dipengaruhi oleh kesadahan, pH, alkalinitas,

dan oksigen. Berasal dari kerak bumi dan batuan.

i. Lemak dan Minyak

Lemak dan minyak ditemukan mengapung di atas permukaan air

meskipun sebagian terdapat di bawah permukaan air. Lemak dan minyak

14

merupakan senyawa ester dari turunan alkohol yang tersusun dari unsur

karbon, hidrogen dan oksigen. Lemak sukar diuraikan bakteri tapi dapat

dihidrolisa oleh alkali sehingga membentuk senyawa sabun yang mudah

larut. Minyak pelumas yang berasal dari minyak bumi dipakai dalam

pabrik dan terbawa air cucian ketika dibersihkan. Sebagai alat pencuci

Bering Pula digunakan minyak pelarut. Adanya minyak dan lemak di atas

permukaan air merintangi proses biologi dalam air sehingga tidak terjadi

fotosintesa.

j. Sulfat dan Sulfida

Semakin rendah pH semakin tinggi sulfida. Sumber sulfat lainnya adalah

dari pupuk sulfat dan hujan asam yang terserap dalam tanah dalam bentuk

sulfat. Sulfat kemudian mengalami reduksi oleh bakteri menjadi sulfide

(S2-), hasil dari reduksi sulfat oleh bakteri residual mengalami proses

volatilisasi menjadi gas dalam bentuk H2S. sebagian lainnya mengalami

proses leaching, sebagiannya lagi diserap oleh tanaman sebagai sumber

nutrisi sekunder. Sulfat juga mengalami proses immobilisasi oleh bakteri

asimilisasi diubah menjadi bahan organik tanah kembali.

k. Sianida

Berasal dari limbah industri, industri perlapisan logam, pertambangan

emas, perak, pupuk dan besi baja.

l. Biological Oxigen Demand (BOD)

Pengukuran terhadap nilai Biochemical Oxigen Demand (BOD) adalah

kebutuhan oksigen yang terlarut dalam air buangan yang dipergunakan

untuk menguraikan senyawa organik dengan bantuan mikroorganisme

pada kondisi tertentu. Pemeriksaan BOD didasarkan pada reaksi oksidasi

zat organis dengan oksigen di dalam air dan proses tersebut berlangsung

karena adanya bakteri aerobik. Jadi nilai BOD tidak menunjukan jumlah

bahan organik yang sebenarnya, tetapi hanya mengukur secara relatif

jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan

buangan tersebut. Jika konsumsi oksigen tertinggi yang ditunjukan dengan

15

semakin kecilnya sisa oksigen terlarut, maka berarti kandungan bahan-

bahan buangan yang dibutuhkan oksigen tinggi.

Organisme hidup yang bersifat aerobik membutuhkan oksigen untuk

beberapa reaksi biokimia, yaitu untuk mengoksidasi bahan organik, sintesa

sel, dan oksidasi sel. Komponen organik yang mengandung senyawa

nitrogen dapat pula di oksidasi menjadi nitrat, sedangkan komponen

organik yang mengandung sulfur dapat di oksidasi menjadi sulfat.

Konsumsi oksigen dapat diketahui dengan mengoksidasikan air pada suhu

200C selama 5 hari, dan nilai BOD yang menunjukan jumlah oksigen

yang dikonsumsi dapat diketahui dengan menghitung selisih konsentrasi

oksigen terlarut sebelum dan sesudah inkubasi. Pengukuran selama 5 hari

dengan suhu 200C ini hanya menghitung sebanyak 68% bahan organik

yang teroksidasi, tetapi suhu dan waktu yang digunakan tersebut

merupakan standar uji karena untuk mengoksidasi bahan organik

seluruhnya secara sempurna diperlukan waktu yang lebih lama, yaitu

mungkin sampai 20 hari sehingga dianggap tidak efisien.

Air yang hampir murni mempunyai nilai BOD kira-kira 1 ppm, dan air

yang memiliki nilai BOD 3 ppm masih di anggap cukup murni, tetapi

kemurnian air diragunkan jika nilai BOD-nya mencapai 5 ppm atau lebih.

Bahan buangan industri pengolahan pangan seperti industri pengalengan,

industri susu, industri gula dan sebagainya memiliki nilai BOD yang

bervariasi, yaitu mulai 100 ppm sampai 10.000 ppm, oleh karena itu harus

mengalami penanganan atau pengeceran yang tinggi sekali pada saat

pembuangan ke badan air disekitarnya seperti, sungai ataupun ke laut,

yaitu untuk mencegah terjadinya penurunan konsentrasi oksigen terlarut

dengan cepat di dalam badan air tempat pembungan bahan-bahan tersebut.

Masalah yang timbul adalah apabila konsentrasi oksigen terlarut badan air

tersebut sebelumnya sudah terlalu rendah.

Sebagai akibat menurunnya oksigen terlarut di dalam air adalah

menurunnya kehidupan hewan dan tanaman air. Hal ini disebabkan karena

16

mahluk-mahluk hidup tersebut banyak yang mati atau melakukan migrasi

ke tempat lainnya yang konsentrasi oksigennya masih cukup tinggi. Jika

konsentrasi oksigen terlarut sudah terlalu rendah, maka mikroorganisme

aerobik tidak dapat hidup dan berkembang biak, tetapi sebaliknya

mikroorganisme yang bersifat anaerobik akan menjadi aktif untuk

memecah bahan-bahan tersebut secara anaerobik karena tidak adanya

oksigen.

Senyawa-senyawa hasil pemecahan secara anaerobik seperti amin, H2S

dan komponen fosfor mempunyai bau yang menyengat, misalnya amin

berbau anyir dan H2S berbau busuk. Oleh karena itu perubahan badan air

dari kondisi aerobik menjadi anaerobik tidak dikehendaki.

m. COD

COD adalah jumlah oksigen yang diperlukan agar bahan buangan yang

ada dalam air dapat teroksidasi melalui reaksi kimia baik yang dapat

didegradasi secara biologis maupun yang sukar didegradasi. Bahan

buangan organic tersebut akan dioksidasi oleh kalium bichromat yang

digunakan sebagai sumber oksigen (oxidizing agent) menjadi gas CO2

dan gas H2O serta sejumlah ion chrom. Reaksinya sebagai berikut :

HaHbOc + Cr2O7 2- + H + → CO2 + H2O + Cr 3+

Jika pada perairan terdapat bahan organic yang resisten terhadap

degradasi biologis, misalnya tannin, fenol, polisacharida dansebagainya,

maka lebih cocok dilakukan pengukuran COD daripada BOD.

Kenyataannya hampir semua zat organic dapat dioksidasi oleh oksidator

kuat seperti kalium permanganat dalam suasana asam, diperkirakan 95%

- 100% bahan organic dapat dioksidasi.

Seperti pada BOD, perairan dengan nilai COD tinggi tidak diinginkan

bagi kepentingan perikanan dan pertanian. Nilai COD pada perairan

yang tidak tercemar biasanya kurang dari 20 mg/L, sedangkan pada

perairan tercemar dapat lebih dari 200 mg/L dan pada limbah industri

dapat mencapai 60.000 mg/L (UNESCO,WHO/UNEP, 1992).

17

2.4 Efisiensi Penyisihan Pengolahan

2.4.1 Sampel air baku air minum

Besi

Hasil pengujian besi adalah 0.49 mg/L.

Baku mutu untuk besi adalah 0.3 mg/L

Efisiensi pengolahan penyisihan adalah 39%

Total coliform

Hasil pengujian adalah 930 jml/100 ml

Baku mutu adalah 0 jml/100 ml


Total coliform

Hasil pengujian adalah 430 jml/100 ml

Baku mutu adalah 0 jml/100 ml


2.4.2 Sampel air buangan

BOD

Hasil pengukuran BOD adalah 350 mg/L.

Baku mutu untuk BOD adalah 100 mg/L


Minyak dan Lemak

Hasil pengukuran Minyak dan lemak adalah 15 mg/L.

Baku mutu untuk Minyak dan lemak adalah 10 mg/L


2.4.2 Sampel badan air penerima

Zat padat tersuspensi (TSS)

Hasil pengukuran TSS adalah 68 mg/L.

18

Baku mutu untuk TSS adalah 50 mg/L


BOD

Hasil pengukuran BOD adalah 30.5 mg/L.

Baku mutu untuk BOD adalah 2 mg/L


COD

Hasil pengukuran COD adalah 37.5 mg/L.

Baku mutu untuk COD adalah 10 mg/L


19

BAB III

PERENCANAAN UNIT PENGOLAHAN

A. Unit-unit Pengolahan Air minumAir minum adalah air yang digunakan untuk konsumsi manusia. Menurut departemen

kesehatan, syarat-syarat air minum adalah tidak berasa, tidak berbau, tidak berwarna,

tidak mengandung mikroorganisme yang berbahaya, dan tidak mengandung logam berat.

Air minum adalah air yang melalui proses pengolahan ataupun tanpa proses pengolahan

yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung di minum (Keputusan Menteri

Kesehatan Nomor 907 Tahun 2002).

Baku mutu yang digunakan untuk kualitas air minum di Indonesia adalah PERMENKES

492/2010. Jika air minum yang diproduksi tidak memenuhi baku mutu, harus dilakukan

pengolahan lanjutan untuk memastikan air tersebut aman untuk dikonsumsi. Pengolahan

air baku secara umum dilakukan melalui proses fisika dan proses kimia atau kombinasi

antara kedua proses tersebut. Proses pengolahan dan unit-unit pengolahan yang

digunakan harus disesuaikan dengan kualitas air baku, polutan yang harus disisihkan, dan

tujuan dari penggunaan air hasil pengolahan (jujubandung, 2012). Berikut adalah gambar

skematik unit-unit pengolahan air minum yang biasa diterapkan

Gambar 1. Skema Pengolahan Air Minum

20

http://id.wikipedia.org/wiki/Logam_berat

http://id.wikipedia.org/wiki/Mikroorganisme

http://id.wikipedia.org/wiki/Air

Gambar 2. Skema Pengolahan Air Buangan

3.2 Unit-unit Pengolahan Air minum

3.2.1 Intake

Intake adalah bangunan yang berfungsi sebagai pengambilan dimana air sungai

dapatdialirkan menuju bangunan pengolahan dengan suspended solid (SS)

seminimal mungkin.Intake harus dapat mengumpulkan air yang cukup untuk

diolah dan didistribusikan sesuaidengan kebutuhan. Intake yang letaknya di

pinggir sungai harus mampu mengatasi masalahfluktuasi debit dan kualitas dari

badan air yang digunakan sebagai sumber. Pengambilan air di sungai pada

dasarnya dapat dilakukan dengan 2 cara: (Al-Layla, 1980)

- Exposed Intake

Kriteria desain dari tipe intake ini adalah :

a. Kecepatan ports 0,2-0,33 ft/s, maksimum 0,5 ft/s

b. Jumlah port minimal tiga

c. Debit (Q) intake sama dengan Q minimum

- Submergence intake

Kriteria desain dari intake ini adalah :

a. Jumlah submerger minimal dua

b. Kecepatan sebesar 1,5-2 ft/s, maksimum 3-4 ft/s

Untuk tipe intake, dapat dilihat pada tabel 3.1. :

21

Tabel 3.1. Tipe Intake

Tipe Desain Ciri khas

Exposed Intake

- Tower (bersatu dengan bendungan)

Diterapkan pada sistem yang lebih besar

- Tower (di dalam danau)

Mempengaruhi pelayaran

- Shore wellDidesain untuk sampah yang mengapung

- Siphone wellMudah dalam operasi dan pemeliharaan

- Floating Fleksibel

Submergence Intake

- Plain end pipeDiterapkan untuk sistem yang lebih kecil

- Screened inlet crib

- Tidak mempengaruhi pelayaran

- Tidak dipengaruhi oleh sampah

- Fleksibilitas rendah- Sulit dalam operasi dan

pemeliharaan

Sumber : Al-Layla, 1980

Untuk kriteria hidrolis intake, dapat dilihat pada tabel 3.2. :

Tabel 3.2. Kriteria Hidrolis Intake

Kriteria Debit Kapasitas Keterangan

Q desain QKapasitas perencanaan saat ini

Q minimum (0,1-0,2) Q Spesifikasi sistem

Q ultimate ≥ 2QEvaluasi untuk seluruh kondisi desain


22

Adapun bagian dan kriteria desain dari intake, yaitu : (Al-Layla, 1980)

a. Saringan Bell-Mouth/silindris

- Kecepatan pada lubang saringan 0,15-0,3 m/s

- Diameter bukaan lubang ¼-½ inci

- Luas saringan sama dengan dua kali luas efektif lubang

b. Pipa gravitasi air baku

- Kecepatan air di dalam pipa 0,6-1,5 m/s

- Kecepatan air pada muka air minimum adalah > 0,6 m/s

- Kecepatan air di dalam pipa pada muka air maksimum < 1,5 m/s

c. Sumur pengumpul

- Jumlah sumur minimal dua buah

- Waktu detensi lebih dari dua puluh menit

- Tinggi katup kaki terhadap dasar sumur > 0,6 meter

- Dasar sumur > 1 meter di bawah dasar sungai atau lebih dari 1,52 meter

di bawah muka air minimum

- Sumur harus kedap air dan dibangun dari materi kuat seperti beton

bertulang dengan ketebalan > 20 cm

- Sumur harus cukup kuat untuk mengatasi tekanan

d. Pipa penyadap

- Kecepatan di dalam pipa 0,5-1 m/s

- Beda elevasi antara muka air minimum dengan pusat pompa adalah < 3,7

meter

- Jika tinggi pompa lebih dari muka air minimum, jarak penyadap < 4

meter

e. Pipa backwash

- Kecepatan di dalam pipa > 3 m/s

- Air untuk backwash menggunakan air bersih

- Jumlah air untuk backwash sebanding dengan sepertiga aliran di dalam

pipa penyadap

23

Tabel 3.3. Jumlah Pompa yang Digunakan

Debit (L/menit)

Jumlah Pompa

Pompa yang Digunakan

Pompa

yang stand by

1895 2 1 1

1896-5685 3 2 1

5686-11370 4 3 1

>11370 6 4 2


Beberapa hal yang perlu dilakukan dalam perencanaan intake :

1. Intake sebaiknya terletak di tempat yang tidak deras alirannya sebab dapat membahayakan intake, sehingga berakibat pada terbatasnya air baku air minum.

2. Tanah disekitar intake harusnya cukup stabil, dan tidak mudah terkena erosi.

3. Aliran air yang menuju intake seharusnya bebas dari hambatan dan gangguan

4. Intake sebaiknya berada di bawah permukaan sungai untuk menjamin air yang fresh dan mencegah masuknya benda-benda terapung.

5. Untuk mencegah masuknya suspended solid yang ada pada dasar, sebaiknya inlet diletakkan cukup di atas badan air.

6. Untuk menghindari kontaminasi, intake seharusnya terletak cukup jauh dari sumber kontaminan.

7. Intake sebaiknya terletak di hulu sungai.8. Intake sebaiknya dilengkapi dengan saringan (screen). Ujung pipa

pengambilan yang berhubungan dengan pompa sebaiknya juga diberi saringan (strainer).

9. Untuk muka air yang berfluktuasi, inlet yang ke sumur pengumpul (sumwell) sebaiknya dibuat beberapa level.

10. Jika fluktuasi muka air musim kemarau dan musim penghujan terlalu besar dan sungai menjadi hampir kering dimusim kemarau. Air dapat ditampung dengan membuat weir kecil yang memotong sungai.

11. Jika permukaan air sungai konstan dan tebing terendam, maka intake dapat dibuat didekat sungai. Dalam keadaan ini air dialirkan ke pipa yang dilewatkan horizontal. Dalam hal ini inlet juga sebaiknya dilindungi dengan saringan kasar (overscreen) atau strainer.

24

3.1.2 Screening

Unit pengolahan pertama pada bangunan pengolahan air buangan adalah

screening. Screen adalah alat dengan lubang-lubang, umumnya ukurannya tidak

seragam, yang digunakan untuk menahan keluaran dari air buangan pada

bangunan pengolahan air buangan. Prinsip dari screening ini adalah untuk

menyisihkan material-material kasar dari air buangan yang dapat menyebabkan

kerusakan pada peralatan, mengurangi keefektifan kerja peralatan lainnya, dan

menyebabkan kontaminasi. Fine screen biasanya digunakan sebagai lanjutan dari

proses screening dimana terdapat material-material yang lebih besar muncul

untuk melindungi peralatan proses lainnya dan mengeliminasi material yang dapat

menghambat proses biologi. (Metcalf & Eddy, 2004)

Ada beberapa aspek yang harus diperhatikan dalam screening, yaitu : (Metcalf &

Eddy, 2004)

Derajat kemiringan screening penyisih material-material karena ada

potensi terjadinya downstream

Kesehatan dan keamanan dari operator screening karena screening

berpotensi mengandung organisme patogen dan serangan serangga

Potensial terjadinya bau

Peralatan untuk menyisihkan material-material yang tersaring pada

screening

Pilhan dalam penyisihan

Pada umumnya, terdapat tiga tipe screen yang sering digunakan, yaitu : (Metcalf

& Eddy, 2004)

1. Coarse screens

Coarse screens mempunyai lubang yang berkisar dari 6-150 mm (0,25 – 6 inci).

Dalam pengolahan air buangan, coarse screens digunakan untuk melindungi

pipa, pompa, jalur pipa, dan peralatan lainnya dari kerusakan atau sumbatan dari

material-material yang berukuran besar dan kasar. Ada tidaknya coarse screens

itu bergantung pada karakteristik dari air buangannya.

Terdapat beberapa karakteristik dari coarse screens, yaitu :

- Menyisihkan 60-70 % volume partikel yang disaring pada air buangan

25

- Dapat menahan material-material kasar

- Batangan tegak pada coarse screen ini berjarak 5/8” antara satu dengan yang

lainnya atau lebih

Berdasarkan metode yang digunakan untuk membersihkannya, coarse screens

dibagi menjadi dua, yaitu :

Hand-Cleaned Coarse Screens

Hand-Cleaned Coarse Screens digunakan secara berkali-kali di depan

pompa pada pipa station pengolahan air buangan skala kecil. Pada jenis

screen ini, panjang dari batang-batang yang ada tidak boleh melebihi

jangkauan tangan untuk dibersihkan, kira-kira 3 meter. Saluran pada screen

harus didesain untuk mencegah akumulasi dari material kasar dan materi

berat lainnya. Kecepatan maksimum pada jenis ini adalah 0,45 m/s (1,5 ft/s)

untuk menyediakan area screen untuk akumulasi dari screening.

Gambar 1. Hand-Cleaned Coarse Screens

Mechanically-Cleaned Bar Screens

Desain dari screen ini terus dikembangkan dari masa ke masa untuk

mereduksi proses operasi dan masalah peralatan, serta untuk meningkatkan

kemampuan screen untuk menyisihkan material. Pada desain bangunan

dengan menggunakan screen ini, kecepatan maksimumnya adalah 0,4 m/s

agar tidak terjadi deposisi material-material solid pada saluran.

26

Tabel 3.4. Kriteria Desain Hand-Cleaned dan Mechanically-Cleaned Bar Screens

Parameter

SI unit

UnitMetode Pembersihan

Hand-Cleaned Mechanically-Cleaned

- Ukuran BarLebarKedalaman

mmmm

5-1525-38

5-1525-38

- Ruang antara bar untuk pembersihan

mm 25-50 15-75

- Kemiringan o 30-45 0-30

- KecepatanMaksimumMinimum

m/sm/s

0,3-0,6 0,6-10,3-0,5

- Headloss yang diizinkan

mm 150 150-600

Sumber : Metcalf & Eddy, 2004

Menurut Qasim, kriteria desain dari bar screen untuk kekasaran

salurannya adalah 0,013. Untuk jenis bar dan nilai bentuknya :

Tabel 3.5. Jenis Bars dan Nilai Bentuk Bars

No Bars Nilai Bars (β)

1 Sharp edge rectangular 2,42

2 Rectangular, semi-circular upstream face 1,83

3 Rectangular, down-circular upstream face 1,67

4 Circular 1,79

Sumber : Qasim, 1985

27

2. Fine screens

Fine screens mempunyai lubang < 6 mm (0.25 inci). Screen ini digunakan

sebagai praeliminasi (setelah coarse screens). Fine screens boleh digunakan

untuk mengganti pengolahan fisik pada bangunan pengolahan air buangan

skala kecil, hingga 0,13 m3/s. Kriteria desain dari fine screen dapat dilihat

pada Tabel 3.6 :

Tabel 3.6. Penyisihan Pada Fine Screen

Tipe ScreenUkuran Bukaan % Penyisihan

inci mm BOD TSS

- Fixed Parabolic- Rotary drum

0,06250,01

1,60,25

5-2025-50

5-3025-45


3. Microscreens

Microscreens ukuran lubang-lubangnya < 50 µm. Pada screen ini,

kecepatannya lambat, yaitu hingga 4 r/min. Filter pada screen ini

mempunyai bukaan pada 10-35 µm yang disekelilingnya drum. Air buangan

masuk pada bukaan drum itu dan aliran melalui lapisan screen rotating-

drum. Zat padat yang dikumpulkan dibersihkan dengan tekanan tinggi pada

tempat pengumpulan itu.

Penyisihan TSS dengan microscreens ini adalah 10-80 %, dengan rata-rata

55%. Adapun kriteria desain dari microscreens dapat dilihat pada tabel 3.7 :

Tabel 3.7. Kriteria Desain dari Microscreens

Item SI unit Keterangan

- Ukuran screen 20-35 µmBahan stainless-steel atau

polyester tersedia pada ukuran 15-60 µm

- Laju pengumpulan hidrolis

3-6 m/menitBergantung pada area

permukaan gabungan di drum

- Headloss yang 75-150 mm Bypass harus disediakan

28

melewati screenjika headloss yang terjadi

200 mm (8 in)

- Diameter drum 2,5-5 meter

3 meter adalah yang biasa digunakan, ukuran yang

lebih kecil menambahkan peralatan backwash

- Peralatan backwash

2 % throughput pada 350 kPa, 5 % throughput pada

100 kPa

Maksimum kecepatan putaran dibatasi hingga 45

m/menit

Sumber : diadopsi sebagian dari Tchobanoglous, 1988

Elemen-elemen yang ada pada screening adalah batang yang berdiri tegak secara

paralel, kawat tembaga, kisi/jeruji, atau plat yang berlubang. Screen yang terdiri

dari batang yang berdiri tegak paralel atau tiang biasa disebut bar rack atau

coarse screens, yang digunakan untuk menyisihkan material-material kasar. Fine

screens adalah alat yang terdiri dari plat yang berlubang yang mempunyai bukaan

yang kecil. Material-material yang disisihkan dengan alat-alat tersebut disebut

screenings.

Rumus-rumus yang digunakan :

- Jumlah batang (n) :

L=n.W +(n+1)b ......................................................(5)

- Jumlah bukaan (S) :

S = n+1 .....................................................................(6)

- Lebar bukaan batang total (Lt) :

Lt = bxS ....................................................................(7)

- Lebar efektif (Leff) :

Leff = (n+1).b ............................................................(8)

Ac=Qv .....................................................................(9)

d=Ac

L ....................................................................(10)

29

sin θ= d

d'................................................................(11)

- Luas efektif (Aeff) :

Aeff = d’xLeff ............................................................(12)

- Headloss (HL) :

H L=β (Wb )

43 hv . sinθ

; dimana hv =

v2

2 g ................(13)

- Kedalaman (H) :

H = d-HL ................................................................(14)

Keterangan :

n = jarak bukaan antarbatang (m)

W = lebar penampang batang (m)

θ = sudut kemiringan batang terhadap horizontal (o)

L = lebar saluran (m)

v = kecepatan aliran air (m/s)

β = nilai bar

d = kedalaman batang (m)

d’ = kedalaman batang yang terendam air (m)

g = gaya gravitasi (9,8 m/s2)

3.1.3 Grit Chambers (Metcalf & Eddy, 2004)

Penyisihan kerikil-kerikil halus mungkin dilakukan pada atau pemisahan partikel

secara sentifugal. Grit chambers itu didesain untuk menyisihkan kerikil-kerikil

halus, termasuk pasir, kerikil, atau material solid lainnya yang turun dari aliran

karena massa jenisnya lebih besar, yang terdapat di dalam air buangan. Grit

chambers kebanyakan diletakkan setelah bar screen dan sebelum tangki

sedimentasi utama. Di beberapa instalasi, grit chamber mendahului unit screen.

Secara umum, unit screen yang berada di depan grit chambers dapat

mempermudah dalam proses selanjutnya.

30

Grit chambers itu disediakan untuk melindungi alat-alat mekanik yang ada dari

abrasi, mengurangi pembentukan endapan pada jalur pipa, mengurangi frekuensi

pembersihan lumpur yang disebabkan oleh akumulasi dari kerikil-kerikil halus.

Ada tiga tipe umum dari grit chambers, yaitu :

Horizontal-Flow Grit Chambers

Pada tipe ini, aliran air buangan melewati wadah secara horizontal dan kecepatan

aliran horizontal diatur oleh dimensi dari unit, terdapat gerbang influen, dan weir

pada akhir dari effluen. Terdapat dua jenis Horizontal-Flow Grit Chambers, yaitu

Rectangular Horizontal-Flow Grit Chambers dan Square Horizontal-Flow Grit

Chambers.

Tabel 3.8. Kriteria Desain Horizontal-Flow Grit Chambers

Item

SI unit

Unit Rentan Tipika

- Waktu detensi sekon 45-90 60

- Kecepatan horizontal

m/s 0,25-0,4 0,3

- Kecepatan pengendapan untuk menyisihkan :

a. 0,21 mm materialb. 0,15 mm material

m/

m/

1-1,30,6-0,9

1,150,75

- Headloss dengan kontrol pada persen kedalaman saluran

% 30-40 36b

- Penambahan panjang untuk ilet dan outlet yang diizinkan karena

% 25-50 30

31

turbulen


Untuk jenis Horizontal-Flow Grit Chambers, kecepatan didesain hingga

mendekati 0,3 m/s. Jenis ini bertujuan untuk menyisihkan semua partikel dengan

diameter 0,21 mm, sedangkan untuk jenis Square Horizontal-Flow Grit

Chambers, digunakan menyisihkan 95 % dari partikel dengan diameter 0,15 mm

pada aliran puncak. Pada jenis Square Horizontal-Flow Grit Chambers,

dianjurkan untuk menggunakan minimal dua unit.

Aerated Grit Chambers

Pada tipe ini, terdapat tangki aerasi untuk aliran spiral dengan dikontrol oleh

tangki sedimentasi dan udara disuplai ke dalamnya. Untuk grit yang berat

jenisnya lebih besar akan mengendap ke dasar tangki. Pada tangki ini pun harus

diperhatikan kecepatan alirannya karena sangat mempengaruhi kandungan

organik yang melewati tangki. Apabila aliran air terlalu cepat, maka grit akan

keluar dari wadah, jika terlalu lambat, maka akan mengendap bersama grit.

Aerated Grit Chambers didesain untuk menyisihkan material dengan diameter

0,21 mm atau lebih, dengan waktu detensi 2-5 menit saat debit puncak aliran.

Kriteria desain dari Aerated Grit Chambers dapat dilihat pada tabel 3.9.

Tabel 3.9. Kriteria Desain Aerated Grit Chambers

ItemSI unit

Unit Rentang Tipikal

- Waktu detensi pada saat debit puncak

menit 2-5 3

- Dimensia. Kedalamanb. Panjangc. Lebar

metermetermeter

2-57,5-202,5-7

- Rasio lebar : kedalaman

rasio 1:1 – 5:1 1,5:1

- Rasio rasio 3:1 – 5:1 4:1

32

panjang : lebar

- Supply air per unit panjang

m2/menit 0,2-0,5

- Jumlah grit 1/103 0,004-0,2 0,015


Vortex-Type Grit Chambers

Terdapat tangki silindris pada tipe ini dimana aliran masuk secara tangensial

sehingga dihasilkan pola aliran pusaran sentrifugal dan secara gravitasi

menyebabkan kerikil-kerikil halus disisihkan.

Tabel 3.10. Kriteria Desain Vortex-Type Grit Chambers

ItemSI unit

Unit Rentang Tipikal

- Waktu detensi pada saat debit rata-rata

detik 20-30 30

- Diameter :a. Bagian atas

wadahb. Bagian bawah

wadah

meter1,2-7,20,9-1,8

- Tinggi meter 2,7-4,8

- Rasio panjang : lebar

rasio 3:1 – 5:1 4:1

- Efisiensi penyisihan :

a. 0,3 mmb. 0,24 mmc. 0,15 mm

%92-9880-9060-70

95+85+65+

33


Rumus-rumus yang biasa digunakan adalah :

Luas Penampang Tangki (Ac) :

AC=Qmax

vh .........................................................................(15)

Overflow Rate (Vc) :

vc = 900xvs .........................................................................(16)

Luas Permukaan (As) :

AS=Q max

vC ......................................................................(17)

Kedalaman (d) :

d=Ac

b .............................................................................(18)

Panjang (p) :

p=As

b ............................................................................(19)

Volume Ruang Pasir (V) :

V = VpxQmaxxt ....................................................................(20)

Tinggi Ruang Pasir (dp) :

d p=VAS ...........................................................................(21)

Keterangan :

vh = kecepatan horizontal (m/s)

vs = kecepatan mengendap (m/s)

vp = volume pasir (m3)

3.1.4 Prasedimentasi

Bertujuan untuk mengendapkan partikel diskrit (partikel yang memiliki berat dan

bentuk seragam sehingga lebih mudah mengendap) di dalam air secara gravitasi

tanpa pembubuhan zat kimia.

34

Prasedimentasi ditentukan dengan tangki persegi dengan bak yang panjang dan

dalam untuk mencegah turbulensi dan reduksi oleh ketidakstabilan kolam dan

aliran pendek. Bentuk settling dipertimbangkan berdasarkan kondisi hidrodinamik

pada bilangan Froude yang tinggi dan bilangan Reynold yang rendah, serta

pertimbangan ekonomi.

Bentuk bak prasedimentasi dapat berupa persegi panjang (rectangular) dengan

pola aliran horisontal serta lingkaran (circular) dengan pola aliran radial atau

upflow (Huisman, 1977). Pada bak prasedimentasi rectangular terdapat empat

zona yaitu zona inlet, zona pengendapan, zona lumpur dan zona outlet.

1. Zona inlet pada bak prasedimentasi rectangular merupakan daerah air

masuk yang membuat aliran air yang masuk ke zona pengendapan menjadi

laminer, serta dapat mencegah terjadinya aliran singkat

2. Zona pengendapan pada bak prasedimentasi rectangular merupakan tempat

berlangsungnya proses pengendapan zat padat yang dibawa oleh air baku

3. Zona lumpur merupakan tempat menampung zat padat yang telah

terendapkan dari air baku

4. Zona outlet merupakan daerah air keluar yang akan mengalirkan effluent

secara baik dengan menjaga aliran tetap laminer

Terdapat beberapa macam variasi jenis inlet pada bak prasedimentasi rectangular,

yaitu inlet yang dilengkapi perforated baffle dan tanpa perforated baffle. Jenis

inlet dan bentuk outlet bak prasedimentasi rectangular dapat menjadi sebagian

faktor yang mempengaruhi besar efisiensi pengendapan air baku yang terjadi.

Berdasarkan beberapa macam variasi jenis inlet dan bentuk outlet, maka perlu

ditentukan efisiensi pengendapan agar dapat ditentukan pengaruh jenis inlet dan

bentuk outlet bak prasedimentasi rectangular terhadap kinerja bak agar inlet dan

outlet bak prasedimentasi rectangular dapat direncanakan dengan tepat.

(Moesriati, 2007)

Kriteria desain bak prasedimentasi adalah sebagai berikut :

- Waktu detensi (td) = 1,5-3 jam

- Kedalaman = 3-5 meter

- Perbandingan panjang dan lebar (p:l) = (3-8):1

35

- Surface loading (vs) = 0,83-2,5 meter/jam

- Kecepatan horizontal (vh) = 0,6-1,5 m/s

- Diameter lubang inlet (d) = 3 inci = 0,0762 m

3.1.5 Koagulasi-Flokulasi

Tujuan dari koagulasi dan flokulasi adalah untuk mengubah partikel-partikel kecil

seperti warna dan kekeruhan menjadi flok yang lebih besar, baik sebagai

presipitat ataupun partikel tersuspensi. Flok-flok ini kemudian dikondisikan

sehingga dapat disisihkan dalam proses berikutnya. Secara teknis, koagulasi

berlaku bagi penyisihan dari partikel koloid yaitu partikel yang biasanya

berukuran 0,001-1 µm seperti asam humus, tanah liat, virus dan protein.

Proses pembentukan flok adalah sebagai berikut :

Destabilisasi partikel koloid

Pembentukan mikroflok

Penggabungan mikroflok

Pembentukan makroflok

1. Koagulasi

Koagulasi merupakan proses destabilisasi koloid akibat netralisasi muatan

elektrostatik dengan penambahan koagulan. Untuk melaksanakan koagulasi

secara efektif, koagulan yang ditambahkan harus disebarkan secara cepat dan

merata ke dalam air baku. Pencampuran dapat dilaksanakan dengan cara

pengadukan secara hidrolis, mekanis atau pneumatis.

Koagulan yang dapat digunakan antara lain (jujubandung, 2012) :

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.

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

mengandung hidrogen sulfida.

36

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

2. Flokulasi

Flokulasi berfungsi mempercepat tumbukan antara partikel koloid yang

sudah terdestabilisasi supaya bergabung membentuk mikroflok ataupun

makroflok yang secara teknis dapat diendapkan.

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.

37

3.1.6 Sedimentasi

Sedimentasi adalah suatu proses yang dirancang untuk menghilangkan sebagian

besar padatan yang dapat mengendap dengan pengendapan secara gravitasi. Hasil

yang tersisa adalah berupa cairan jernih dan suspensi yang lebih pekat.

Sedimentasi adalah salah satu unit proses yang paling umum digunakan dalam

proses pengolahan air. Partikel akan mengendap dalam salah satu dari 4 cara,

bergantung pada konsentrasi dari suspensi tersebut dan sifat-sifat flokulasi dari

partikel. 4 cara pengendapantersebut adalah :

1. Pengendapan Tipe 1, untuk menghilangkan partikel diskret

2. Pengendapan Tipe 2, untuk menghilangkan partikel non diskret

3. Pengendapan Tipe 3, disebut juga Zone Settling

4. Pengendapan Tipe 4, disebut juga Compression

Tangki sedimentasi yang ideal terdiri dari :

1. Zona inlet, dimana air didistribusikan sepanjang bagian yang menyilang.

2. Zona pengendapan, dimana partikel tersuspensi diendapkan dan air berada

dalam keadaan diam.

3. Zona lumpur, dimana partikel yang mengendap dikumpulkan.

4. Zona outlet, adalah bagian untuk menyalurkan air yang sudah tidak

mengandung partikel yang dapat diendapkan keluar dari tangki.

Aliran pada tangki sedimentasi dapat horizontal maupun vertikal. Bentuk tangki

dapat berupa lingkaran, persegi panjang, ataupun segiempat sama sisi. Kedalaman

tangki berkisar antara 2 sampai 5 meter. Rata-rata dibuat tangki dengan

kedalaman 3 meter. Tangki persegi panjang dapat berukuran panjang hingga 30

meter dan lebar 10 meter. Ukuran dariscrappers mekanik juga mempengaruhi

ukuran bak. Kemiringan dasar tangki berkisar antara 2 sampai 6 persen.

Lumpur yang terkumpul pada dasar tangki dikeluarkan dengan membilasnya ke

dalam suatu wadah atau mengumpulkannya ke dalam hopper dan kemudian

mengambilnya secara gravitasi atau menggunakan pompa. Lumpur juga dapat

dikeluarkan dibawah tekanan hidrostatik air pada tangki sedimentasi.

38

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 umumnya dengan pemakaian plate settler, overflow rate dapat ditingkatkan

3-6 kali (Huisman, 1974).

3.1.7 Filtrasi

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

dilewatkan melalui suatu media yang berongga atau materi berongga 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.

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

39

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.

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.

Menurut kontrol terhadap laju filtrasinya, filtrasi dibagi menjadi Constant Rate

Filter danDeclining Rate Filter.

Dalam proses filtrasi oleh granular filter terdapat beberapa mekanisme yang

terjadi, yaitu :

1. Mechanical Straining

Mekanisme mechanical straining terjadi akibat partikel atau flok tertahan

karena mempunyai ukuran yang lebih besar dari lubang pori, sehingga

partikel tidak lolos.

2. Sedimentasi

3. 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

40

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.

3.1.8 Desinfeksi

Sebagian besar mikroorganisme berukuran sangat kecil sehingga tidak menjamin

bahwa pengolahan air dengan filtrasi atau koagulasi dapat menyisihkannya

dengan sempurna. Oleh karena itu, diperlukan suatu proses desinfeksi untuk

menghilangkan mikroorganisme itu. Desinfeksi pada effluen sebelum dibuang ke

badan air pun cenderung memperlambat proses pemurnian kembali dan

pembentukan produk-reaksi dari senyawa organik dengan desinfektan (Tebbutt,

1990)

Desinfektan yang sering digunakan adalah klor, karena : (Tebbutt, 1990)

Mudah diperoleh, baik berupa gas, cairan, atau bubuk (powder)

Murah harganya

Mudah diterapkan karena kelarutannya relatif tinggi

Dapat memberikan sisa klor yang ada dalam batas tertentu tidak

membahayakan manusia, namun memberikan perlindungan pada sistem

distribusi

Bersifat sangat toksik pada kebanyakan mikroorganisme

Kelemahan dari klor ini adalah : (Tebbutt, 1990)

- Menimbulkan masalah bau dan rasa

- Klor berbentuk gas merupakan senyawa yang mematikan sehingga

membutuhkan penanganan khusus

Kriteria desain dari bak pembubuh kaporit ini adalah :

- Bak pembubuh kaporit

1) Periode pengisian bak = 24 jam

2) Konsentrasi larutan = 10%

3) Berat jenis kaporit (60% Cl2) = 0,8660 kg/L

4) Kadar klor = 60%

41

5) Sisa klor = 0,2–0,4 mg/L

- Bak MOM

1) Panjang pipa = 1,25 m

2) Diameter = 1 inch

3) Diameter orifice = 1,66.103 m

Klor ini merupakan agen oksidasi kuat yang akan segera terikat dengan reduktor

dan senyawa-senyawa organik lainnya, contohnya ammonia. Jika ammonia hadir

pada air, maka klor itu akan berikatan sehingga proses desinfeksi tidak berjalan

efektif.

3.1.9 Reservoir

Jenis-jenis reservoir berdasarkan perletakannya :

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.

Menara Reservoir (Elevated Reservoir)

Reservoir ini digunakan bila head yang tersedia dengan

menggunakan ground reservoirtidak mencukupi kebutuhan untuk

distribusi. Dengan menggunakan elevated reservoirmaka air dapat

didistribusikan secara gravitasi. Tinggi menara tergantung

kepada headyang dibutuhkan.

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

42

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

Ambang Bebas dan Dasar Bak

1. Ambang bebas minimum 30 cm di atas muka air tertinggi

2. Dasar bak minimum 15 cm dari muka air terendah

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

Inlet dan Outlet

1. Posisi dan jumlah pipa inlet ditentukan berdasarkan pertimbangan

bentuk dan struktur tanki sehingga tidak ada daerah aliran yang

mati

2. Pipa outlet dilengkapi dengan saringan dan diletakkan minimum

10 cm di atas lantai atau pada muka air terendah

3. Perlu memperhatikan penempatan pipa yang melalui dinding

reservoir, harus dapat dipastikan dinding kedap air dan

diberi flexible-joint

4. Pipa inlet dan outlet dilengkapi dengan gate valve

43

5. 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

1. Reservoir dilengkapi dengan ventilasi, manhole, dan alat ukur

tinggi muka air

2. Tinggi ventilasi ± 50 cm dari atap bagian dalam

3. Ukuran manhole harus cukup untuk dimasuki petugas dan kedap

air.

4.

3.2 Unit Pengolahan Air Buangan

3.2.1 Sumur Pengumpul

Sebenarnya, sumur pengumpul ini memiliki fungsi yang sama dengan intake,

yaitu untuk menampung air buangan yang akan dipompakan ke instalasi, dengan

waktu detensi pada bak >20 menit pada bentuk bak persegi panjang (Al-Layla,

1980).

Rumus-rumus yang digunakan adalah :

a. Volume sumur (V) :

t d=QV ..................................................................... (1)

b.Lebar sumur (L) :

L= Vpxd ................................................................. (2)

Keterangan :

td = waktu detensi

V = volume sumur (m3)

Q = debit yang ditampung (m3/s)

p = panjang sumur

d = kedalaman sumur

- Saluran Pembawa

44

Saluran pembawa merupakan salah satu unit yang digunakan untuk

mengalirkan air buangan ke unit pengolahan selanjutnya. Dasar

perencanaan dari saluran ini diperhitungkan dari kemiringan saluran

terhadap dasar saluran agar air dapat mengalir secara gravitasi. Kriteria

desain dari saluran pembawa ini adalah : (Metcalf & Eddy, 2004)

- Kecepatan aliran (v) 0,3-0,6 m/s

- Bentuk saluran persegi empat dan terbuat dari semen beton (n = 0,013)

dimana salurannya adalah saluran terbuka


a. Luas permukaan (A) :

A=Qv ......................................................................(3)

b. Slope (rumus Manning) :

V=1 ,486n

xR23 xS

12

......................................................(4)

Keterangan :

Q = debit air (m3/s)

V = kecepatan aliran (m/s)

R = luas permukaan basah saluaran (m2)

3.2.2 Comminutor (Metcalf & Eddy, 2004)

Comminutor umumnya digunakan pada bangunan pengolahan air buangan skala

kecil. Comminutor diterapkan pada bagian effluen air buangan untuk menyaring

dan mencacah material menjadi berukuran 6-20 mm tanpa menyisihkan material

hasil pencacahan tersebut. Comminutor menggunakan screen horizontal yang

diam untuk menangkap aliran dan lengan osilasi yang terdiri dari gerigi

pemotong/pencacah untuk memotong material-material yang kasar dan berukuran

besar. Tujuan dari pemotongan tersebut adalah untuk mempermudah proses

pengolahan selanjutnya dan mencegah bahan organik mengendap pada grit

45

chamber (pengolahan selanjutnya) karena bahan organik diharapkan terbawa

aliran.

Gambar 3. Comminutor

Di bawah ini akan ditunjukkan tabel mengenai ukuran dan kapasitas comminutor :

Tabel 3.11. Ukuran dan Kapasitas Comminutor

No Ukuran

Kapasitas (MGD)

Controlled Discharge

Free discharge

7B ¼ 0-0,35 0-0,30

10A ½ 0,17-1,1 0,17-0,82

15M ¾ 0,4-2,3 0,4-1,4

25M 1½ 1,0-6,0 1,0-3,6

25A 1½ 1,0-11,0 1,0-6,5

36A 2 1,5-25,0 1,5-9,6

Sumber : Elwynn & Sellye

3.2.3 Tangki Aliran Rata-Rata (TAR) (Metcalf & Eddy, 2004)

Unit Tangki Aliran Rata-Rata (TAR) ini digunakan untuk mendapatkan aliran

konstan yang bisa diaplikasikan dalam beberapa situasi, bergantung pada

karakteristik dari sistem pengumpulan. Kriteria desain dari TAR ini yaitu :

Material yang bisa digunakan adalah tanah, beton, atau konstruksi saja

Slope atau kemiringannya = 3:1 atau 2:1

46

Panjang TAR ≤ 20 cm

Waktu detensi < 2 jam

Dilengkapi lapisan kedap air

Dilengkapi lapisan air diffuser

Kedalaman TAR bergantung pada ketersediaan lahan, muka air tanah dan

topografi

Harus disediakan freeboard setinggi ± 1 meter

Muka air minimum untuk operasional adalah 1,5-2 meter

Untuk keuntungan dari penggunaan TAR ini adalah :

Peningkatan pengolahan biologi karena arus tiba-tiba terbatas atau bisa

diminimalisasi, zat-zat penghambat bisa dilarutkan, dan pH dalam keadaan

stabil

Tangki sedimentasi yang diikuti pengolahan biologi dapat meningkat

efisiensi kerjanya karena kualitas effluen yang konsisten untuk zat

padatnya

Area permukaan untuk filtrasi effluen dapat direduksi

Namun, ada beberapa kelemahannya, yaitu :

Membutuhkan area atau lahan yang luas

Fasilitas untuk menstabilkan aliran harus dapat mmencegah timbulnya bau

di area sekitar lahan

Penambahan operasi dan peralatan harus disediakan

Membutuhkan biaya yang besar

Terdapat dua cara penempatan TAR, yaitu :

TAR in-line

Pada penempatan TAR ini, seluruh aliran akan melewati TAR.

Penempatan ini dapat digunakan untuk mencapai konsentrasi konstituen

yang cukup.

47

TAR off-line

Pada jenis penempatan ini, aliran tidak seluruhnya melewati TAR.

Kelebihan air yang masuk baru akan masuk ke TAR ini.


Volume TAR (Vsc) :

Vsc = Vsp+Vic+Voc ....................................................................(22)

dimana :

Vsc = volume pada tangki di akhir periode tertentu (m3)

Vsp = volume pada tangki di akhir periode sebelumnya (m3)

Vic = volume air yang masuk pada periode tertentu (m3)

Voc = volume air yang keluar pada periode sebelumnya (m3)

Konsentrasi rata-rata yang meninggalkan TAR (Xoc)

XOC=(V ic . X ic )+ (V sp . X sp )

(V ic+V sp ) .......................................................(23)

dimana :

Xic = Konsentrasi BOD rata-rata yang masuk selama periode tertentu (mg/L)

Xoc = Konsentrasi BOD rata-rata yang keluar selama periode tertentu (mg/L)

Xsp = Konsentrasi BOD rata-rata pada akhir periode sebelumnya (mg/L)

Mass Loading BOD (ML)

ML = Xoc+(Qrx3600) ............................................................(24)

dimana :

ML = Mass Loading BOD (kg/jam)

Qr = Debit aliran rata-rata (m3/s)

3.2.4 Aerasi

Aerasi adalah suatu bentuk perpindahan gas atau pencampuran udara dengan air

sehingga terjadi perubahan konsentrasi zat-zat yang mudah menguap di dalam air.

Fungsi dari aerasi itu adalah :

a) Tambahan oksigen untuk mengoksidasi besi dan mangan terlarut

b) Penyisihan karbon dioksida

48

c) Penyisihan hidrogen sulfida untuk menghilangkan bau dan rasa

d) Menghilangkan minyak yang mudah menguap dan bahan – bahan

penyebab bau serta rasa

e) Penting terutama pada pengolahan limbah yang proses pengolahan

biologinya memanfaatkan bakteri aerob

Terdapat beberapa hal yang mempengaruhi aerasi, diantaranya :

Temperatur air dan temperatur udara di sekitarnya

Tekanan parsial gas pada lingkungan aerator

Turbulensi (pergerakan) pada fase gas dan cair

Perbandingan luas permukaan kontak dengan volume aerator

Waktu kontak

Kecepatan transfer (perpindahan gas)

Kejenuhan oksigen

Dalam proses aerasi itu, digunakan beberapa jenis aerator. Aerator sendiri adalah

peralatan yang dipergunakan untuk menambah konsentrasi oksigen terlarut di

dalam air. Beberapa jenis aerator yaitu :

a. Spray aerator

Spray aerator ini terdiri dari nozzle penyemprot yang tidak bergerak, yang

menyemprotkan air ke udara melalui nozzle tersebut.

Gambar 4. Spray Aerator

49

b. Diffusion (bubble aerator)

Pada aerator ini digunakan blower yang menarik udara luar sehingga

menghasilkan udara bertekanan yang kemudian diinjeksikan ke dalam air

melalui pipa udara di dalam air. Pipa–pipa ini dilengkapi dengan nozzle-

nozzle yang berfungsi untuk mengubah tekanan menjadi kecepatan

sehingga gelembung–gelembung udara yang keluar akan tersebar dan

tersirkulasi di dalam kolam.

Gambar 5. Bubble Aerator

50

BAB IV

PERENCANAAN DETAIL UNIT PENGOLAHAN

FISIKA DAN KIMIA

4.1 Perencanaan Detail Unit Fisika Kimia Air Minum

4.1.1 Intake

- Fungsi :

Bangunan penangkap air dari sumber sebelum diolah dengan unit-unit yang

ada.

- Kriteria desain : (Al-Layla, 1980)

Waktu detensi (td) = > 2 menit

- Perhitungan detail unit :

Diketahui :

- Qr air minum = 255 L/s

- Asumsi faktor peak (p) = 1,1

- Qmax = Qr.p

= 255 L/s . 1,1

= 280,5 L/s

- Qintake = Qmax + (7,5-15 %). Qmax

= 280,5 L/s + 10%.280,5 L/s

= 308,55 L/s

= 0,31 m3/s

51

Direncanakan :

- Waktu detensi (td) = 2 menit = 120 s

- Kedalaman (h) = 1 meter

Dimensionering :

- Volume Intake = Q . td

= 0,31 m3/s . 120 s

= 37,2 m3

- Luas Permukaan Intake =

Volumeh

=

37,2 1

m3

m

= 37,2 m2

- Bentuk Intake = bujur sangkar

Luas permukaan Intake = sisi . sisi

37,2 m2 = sisi2

sisi = √37,2 m2

= 6,10 m

4.1.2 Manual Bar Screen

- Fungsi :

Alat dengan lubang-lubang, umumnya ukurannya tidak seragam, yang

digunakan untuk menahan keluaran dari air buangan pada bangunan

pengolahan air buangan.

- Jenis :

Bar Screen dengan bentuk batang bulat dan sistemnya Manually-cleaned

- Kriteria Desain :

a. Jarak bukaan antarbatang (b) = 25-75 mm

b. Lebar penampang batang (W) = 4-10 mm

c. Sudut kemiringan batang terhadap horizontal (o) = 0-45o

d. Kecepatan aliran (vh) = 0,3-0,6 m/s

e. Maksimum headloss = 150-800 mm

52

f. Nilai bar (β) = 1,79


Diketahui :

- Qmax = 308,55 L/s

= 0,31 m3/s

Direncanakan :

- Jarak bukaan antarbatang (b) = 20 mm

- Lebar penampang batang (W) = 10 mm

- Sudut kemiringan batang terhadap horizontal (o) = 45o

- Kecepatan aliran (vh) = 0,4 m/s

- Nilai bar (β) = 1,79

- Lebar saluran (L) = 1 m

Dimensionering:

- Jumlah batang (n)

L=n.W +(n+1 ) . b

1=n. 0 ,01+(n+1 ) . 0 ,02

1=0 ,01 n+0 ,02 n+0 , 02

0 ,98=0 ,03 n

n=32 ,6 buah => 33 buah

- Jumlah bukaan (S)

S = n + 1

= 33 + 1

= 34 buah

- Lebar bukaan batang total (Lt)

Lt = b . S

= 0,02 . 33

= 0,66 m

53

- Ac =

Qmax

v

=

0,3l0,4

m3/ sm/ s

= 0,775 m2

d =

Ac

L

=

0,775 1

m2

m

= 0,775 m

- Luas permukaan efektif (Aeff)

Sin θ =

dd '

d’ =

d

sin 45o

=

0,775 0 , 71

= 1,09 m

Aeff = d’. Lt

= 1,09 m . 0,66 m

= 0,72 m2

- Kecepatan aliran melalui batang saat Qmax (m/s)

v =

Ac .vh

Aeff

=

0,775 . 0,40 , 72

= 0,43 m/s

- Headloss (HL)

54

H L=β (Wb )

43 hv . sinθ

; dimana hv =

v2

2 g

H L=1 , 79( 0 , 010 , 02 )

43 0 ,432

2 .9,8. 0 ,707

= 4,738.10-3 m

- Ketinggian saluran (H)

H = d-HL

= (0,775-0,004738) m

= 0,770262 m

4.1.3 Grit Chamber- Jenis : Aerated Grit Chambers

- Kriteria desain : a. Diameter pasir (ϕ) = 0,21 mm

b. Waktu detensi (td) = 2-5 mins

c. Kedalaman (d) = 2-5 meter

d. Width – depth ratio = 1:1 – 5 :1 m

e. Volume pasir (Vp) = (0,004-020).10-3 m3/m3 air buangan


- Qmax = 0,31 m3/s

Direncanakan :

- Waktu detensi (td) = 3 menit = 180 s

- Kedalaman chamber (d) = 2 m

- Jumlah bak (n) =2 buah

- Volume pasir (Vp) = 0,015 m310-3/m3 air buangan

Dimensionering :

- Volume chamber

55

Vol .chamber=Qmax . td

n

=0 , 31. 1802

= 27,9 m3

- Dimensi chamber

widthdepth

=1,51

lebar (w )=1,51

x 2m

= 3 m

Volume chamber = panjang x lebar x kedalaman

Panjang= Vol .chamberlebarxkedalaman

=27 ,93 x2

m3

m2

= 4,65 m

- Kuantitas per peak

Vp = Qmax x Volume pasir

= 0,31 m3/s x 0,015 m310-3/m3

= 4,65 x 10-3 m3/s

= 401,76 m3

4.1.4 Saluran Pembawa Terbuka

- Fungsi :

- Jenis :

56

- Kriteria Desain :

a. Kecepatan self cleaning velocity : 0,3 m/s

b. Slope (s) : 0,0002

c. Koefisien manning kekasaran beton (n) : 0,013

d. Lebar saluran (b) : 4,2 m

e. Koefisien akibat stop gate : 0,6

Dimensionering:

- Penentuan Y,J

Q = b.y.1n

(b . y

b+2 y¿2/3.s1/2

0,31=4,2.y.1

0,013 (

4,2. y4,2+2 y

¿2/3.0,00021/2

Y =0,21

- Cek V

Vmaks = Qmaks

b .Ymaks

= 0,31

4,2.0,21 = 0,35 masih memenuhi criteria desain

- DimensioneringAc = b.Y = 4,2 . 0,21 = 0,882 m

R = b . y

b .2 y =

0,42.0,210,42 .2 .0,21

= 0,5 m

- Headloss

hL = k V 12−V 22

2 g

= 0,6 4,22−0,352

2(9,8) = 0,54 m

4.1.5 Pra Desinfeksi

Direncanakan:

- Desinfektan yang digunakan adalah kaporit Cl

- Konsentrasi Cl yang dibutuhkan pada keadaan maksimum 1,5 mg/L

- Konsentrasi Cl yang dibutuhkan pada keadaan rata-rata 2,5 mg/L

57

- Konsentrasi Cl yang dibutuhkan pada keadaan minimum 5 mg/L

diketahui :

- Q rata-rata air dari instalasi = 0,31 m3/s = 310 L/s

- Q maks = Q rata-rata + 50% Q rata-rata

Q maks = 0,31 + 50% 0,31 = 0,465 m3/s = 465 L/s

- Q min = Q rata-rata + 50% Q rata-rata

Q min = 0,31 - 50% 0,31 = 0,155 m3/s = 155 L/s

- Dosis Cl

Q rata-rata . CCl rata-rata = 310 L/s . 2,5 mg/L

= 775 mg/s = 147,90 pound/hari

Q maks . CCl maks = 465 L/s . 1,5 mg/L

= 697,5 mg/s = 133,110 pound/hari

Q min . CCl min = 155 m3/s . 5 mg/L

= 775 mg/s = 147,90 pound/hari

- Kapasitas feeder

Kapsitas feeder = 147,90 pound/hari + 133,110 pound/hari +

147,90 pound/hari

= 428,91 pound/hari

Dicocokkan ke tabel chlorination system, dimana ukuran standard feeder yang tersedia adalah 10, 20, 30, 50, 75, 100, 150, 250, 500, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, dan 8000 pound/hari. Sehingga ukuran yang diambil adalah 500 pound/hari.

4.2 Perencanaan Detail Unit Fisik Kimia Air Buangan

4.2.1 Communitor - Jenis :

Controlled discharge Perhitungan detail unit :

58

Qmax = (60 -80)% . Qr

= 80% . 255 L/s

= 204 L/s . 86400

days .0,264.10-6

MGL .

= 4,653 MGD

Dicocokkan pada tabel I :

No Ukuran MotorKapasitas (MGD)

Controlled Discharge Free Discharge7B ¼ 0-0,35 0-0,30

10A ½ 0,17-1,1 0,17-0,8215M

¾ 0,4-2,3 0,4-1,4

25M

1½ 1,0-6,0 1,0-3,6

25A 1½ 1,0-11,0 1,0-6,536A 2 1,5-25,0 1,5-9,6

Sumber : Elwynn & Sellye

Dari tabel didapat ukuran motor 1½ dan nomor comminutor 25M

59

Desain Pengolahan Fisika

Documents

Transcript of Desain Pengolahan Fisika