PBPAM_6

PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM

DESAIN BANGUNAN PENGOLAH AIR MINUM

PENGUMPULAN DATA

PERSIAPAN

PENGOLAHAN DAN ANALISIS DATA

DATA KUANTITAS AIR BAKU

DATA

KUALITAS AIR BAKU

SISTEMATIKA PERANCANGAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM

Next …

Continued …

PERANCANGAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM

PERHITUNGAN DIMENSI UNIT PENGOLAHAN AIR MINUM

GAMBAR DETAIL UNIT PENGOLAHAN AIR MINUM

ALTERNATIF PENGOLAHAN

ALTERNATIF 1 ALTERNATIF 3 ALTERNATIF 2

PEMILIHAN ALTERNATIF

ALTERNATIF TERPILIH

ANALISA KUALITAS AIR BAKU

No Parameter Kualitas

Air Baku

(mg/l)

PP no

82/2001

(mg/l)

Permenkes

no

416/1990

(mg/l)

Kepmenkes

no 907/2002

(mg/l)

SNI 01-

3553-

2006

(mg/l)

Ket

1 TSS 200 50 - - - MP

2 BOD 10 2 10 - 1 MP

3 COD 40 10 10 - 1 MP

4 Alkalinitas 100 - 500 500 - TMP

5 pH 7 6-9 6,5-8,5 6,5-8,5 6-8 TMP

Keterangan: *MP = Memerlukan Pengolahan *TMP = Tidak Memerlukan Pengolahan

Sumber air baku yang digunakan untuk instalasi pengolahan air minum memiliki

kapasitas air baku yang diambil sebesar 200 liter/detik

ANALISA KEBUTUHAN PENYISIHAN

Parameter Konsentrasi Standar

(PP 82 th 2001) Kategori

Kebutuhan

Penyisihan (η)

TSS

BOD

COD

pH

Alkalinitas

200 mg/L

10 mg/L

40 mg/L

7

100 m/L

50 mg/L

2 mg/L

10 mg/L

6 – 9

500 mg/L

melebihi standar

melebihi standar

melebihi standar

sesuai standar

sesuai standar

(200-50)/200 = 75%

(10-2)/10 = 80%

(40-10)/40 = 75 %

-

-

Efisiensi Pengolahan Air Minum

Unit Pengolahan Efisiensi Removal

TSS BOD COD

Bar Screen 5 – 20 % - -

Prasedimentasi 40 – 75 % 25 – 40 % -

Aerasi - 65 – 75 % 65 – 75 %

Koagulasi-

Flokulasi > 50 60 – 70 % 60 – 70 %

Sedimentasi 40 – 75 % 10 – 30 % 10 – 30 %

Filtrasi > 50 % 25 – 50 % 25 – 50 %

Klorinasi > 50 % - -

Sludge Treatment - - -

Sumber : Degreemont, 1991 dan Metcalf Eddy, 2004

Perbandingan Alternatif Unit Pengolahan Air Minum

Alternatif 1 Alternatif 2 Alternatif 3

prasedimentasi Aerasi Preklorinasi

Koagulasi Koagulasi Koagulasi

Flokulasi Flokulasi Flokulasi

Sedimentasi Sedimentasi Sedimentasi

Filtrasi Filtrasi Filtrasi

Desinfeksi Desinfeksi Desinfeksi

Reservoir Reservoir Reservoir

Persentase Penyisihan Berdasarkan Standar Baku Mutu dan Kualitas Air Baku

Parameter Kualitas Air Baku Baku Mutu % Penyisihan

TSS 200 5 (200-5)/200 = 97,5%

BOD 10 1 (10-1)/10 = 90%

COD 40 1 (40-1)/40 = 97,5%

Perhitungan Efisiensi Removal pada Alternatif 1

Unit Pengolahan Perhitungan Efisiensi Removal

Bar Screen TSS

Konsentrasi TSS 200 mg/L x 20% = 40 mg/L

TSS tersisa = 200 mg/L – 40 mg/L = 160 mg/L

prasedimentasi TSS



BOD

Konsentrasi BOD 10 mg/L x 30% = 3 mg/L

BOD tersisa = 10 mg/L – 3 mg/L = 7 mg/L

Koagulasi-

Flokulasi

TSS

Konsentrasi TSS 64 mg/L x 70% = 44,8 mg/L

TSS tersisa = 64 mg/L – 44,8 mg/L = 19,2 mg/L

BOD

Konsentrasi BOD 7 mg/L x 60% = 4,2 mg/L

BOD tersisa = 7 mg/L – 4,2 mg/L = 2,8 mg/L

COD

Konsentrasi COD 40 mg/L x 70% = 28 mg/L

COD tersisa = 40 mg/L – 28 mg/L = 12 mg/L


Sedimentasi TSS

Konsentrasi TSS 19,2 mg/L x 60% = 11,52 mg/L

TSS tersisa = 19,2 mg/L – 11,52 mg/L = 7,68 mg/L

BOD

Konsentrasi BOD 2,8 mg/L x 30% = 0,84 mg/L

BOD tersisa = 2,8 mg/L – 0,84 mg/L = 1,96 mg/L

COD

Konsentrasi COD 12 mg/L x 30% = 3,6 mg/L

COD tersisa = 12 mg/L – 3,6 mg/L = 8,4 mg/L

Filtrasi TSS



BOD



COD

Konsentrasi COD 8,4 mg/L x 50% = 4,2 mg/L

COD tersisa = 8,4 mg/L – 4,2 mg/L = 4,2 mg/L

Desinfeksi TSS



Reservoir Kandungan TSS dalam air yang telah diolah:

TSS = 1,38 mg/L

BOD = 1,18 mg/L

COD = 4,2 mg/L



Bar Screen TSS



Aerasi BOD



COD



Koagulasi-

Flokulasi

TSS



BOD



COD




Sedimentasi TSS



BOD



COD



Filtrasi TSS



BOD



COD

Konsentrasi COD 2,1 mg/L x 50% = 1.05 mg/L


Desinfeksi TSS




TSS = 3,45 mg/L

BOD = 0,5 mg/L

COD = 1 mg/L



Bar Screen TSS



Preklorinasi TSS



Koagulasi-

Flokulasi

TSS



BOD



COD




Sedimentasi TSS



BOD



COD



Filtrasi TSS



BOD



COD

Konsentrasi COD 8,4 mg/L x 50% = 4,2 mg/L


Desinfeksi TSS




TSS = 1,39 mg/L

BOD = 1,68 mg/L

COD = 4,2 mg/L

Alternatif 1 lebih ditekankan untuk menurunkan

kekeruhan yang tinggi, terjadi karena adanya

kandungan zat organik, mencapai 200 NTU.

Pada alternatif ini proses air baku yang berasal

dari sungai masuk menuju ke intake yang

dilengkapi dengan screening dan grit chamber

yang tujuannya untuk menghilangkan sampah-

sampah yang berdiameter besar

Setelah itu air menuju ke unit prasedimentasi

untuk menghilangkan kekeruhan 60 % dengan

pengendapan secara gravitasi, kemudian masuk

ke unit koagulasi-flokulasi untuk menyisihkan

kekeruhan, BOD, COD dan zat organik dengan

efisiensi removal : kekeruhan 70%, BOD 60%

dan COD 70%.

Lalu masuk ke unit sedimentasi yang berfungsi

untuk menyisihkan warna dengan metode yang

dilakukan adalah dengan pengendapan secara

gravitasi dengan efisiensi removal kekeruhan

60%, BOD 30% dan COD 30%.

Setelah melewati unit sedimentasi barulah

menuju ke unit filtrasi untuk menyisihkan warna,

kekeruhan, COD, BOD dan zat organik dengan

efisiensi removal kekeruhan 60%, BOD 40% dan

COD 50%

Air baku tersebut kemudian menuju ke

desinfeksi untuk mengurangi kadar kekeruhan

dengan efiensi penyisihan sebesar 55%.

AIR BAKU

INTAKE

BAR SCREEN

PRASEDIMENTASI

KOAGULASI PEMBUBUHAN TAWAS (Al2(SO4)3.18H20)

FLOKULASI

SEDIMENTASI

FILTRASI

DESINFEKSI TANGKI PEMBUBUH

KLOR

RESERVOIR

ALTERNATIF I

Dalam alternatif ini yang membedakan

dengan alternatif 1 adalah adanya proses

aerasi pada proses pretreatment,

sedangkan unit-unit yang lain sama.

air menuju ke unit aerasi yang berfungsi

untuk menyisihkan besi dengan

kemampuan menyisihkan kadar BOD

sebesar 65 % dan COD sebesar 70%.

Adanya penambahan O2 pada besi Fe+2

sehingga teroksidasi menjadi ion komplek

baru dengan valensi yang lebih tinggi

Kelebihan alternatif ini adalah air yang

dihasilkan cukup baik mengingat

pengolahannya yang lengkap yaitu

dengan penambahan proses aerasi dalam

pengolahan air dapat mengurangi kadar

BOD dan COD dibawah baku mutu yaitu

kisaran kandungan BOD sebesar 0,5 mg/l

dan COD 1 mg/l , selain itu untuk

kekeruhan telah memenuhi standar .

Kekurangan alternatif ini karena

merupakan unit instalasi BPAM yang

kompleks sehingga memebutuhkan biaya

yang mahal dan lahan yang harus

memadai untuk proses pembangunannya.

AIR BAKU

INTAKE

BAR SCREEN

AERASI


FLOKULASI

SEDIMENTASI

FILTRASI


KLOR

RESERVOIR

ALTERNATIF 2

Dalam alternatif ini yang membedakan

dengan alternatif 1 dan 2 adalah adanya

proses preklorinasi pada proses

pretreatment, dengan tujuan untuk

menghilangkan kekeruhan dengan efisiensi

sebesar 60 %. Proses preklorinasi dapat

menguraikan zat organik yang ada dan zat

anorganik. Selain proses perklorinasi juga

dapat mematikan lumut-lumut yang dapat

mengganggu proses pengolahan yang

menempel pada bak.

Kelebihan alternatif ini adalah air yang

dihasilkan cukup baik mengingat

pengolahannya yang lengkap yaitu dengan

penambahan proses preklorinasi dalam

pengolahan air.

Kekurangan alternatif ini karena merupakan

unit instalasi BPAM yang kompleks sehingga

membutuhkan biaya yang mahal dan lahan

yang harus memadai untuk proses

pembangunannya.

Selain itu kadar BOD dan COD masih

melebihi baku mutu standar air minum dalam

perhitungan efisiensi removal yaitu dengan

kisaran kandungan BOD sebesar 1,68 mg/l

dan COD 4,2 mg/l.

AIR BAKU

INTAKE

BAR SCREEN

PRECHLORINASI


FLOKULASI

SEDIMENTASI

FILTRASI


KLOR

RESERVOIR

ALTERNATIF 3

DETAIL PERENCANAAN

1. BANGUNAN INTAKE

Intake merupakan bangunan yang digunakan untuk menyadap

air dari sumber untuk keperluan pengolahan. Intake pada

desain ini merupakan intake sungai. Bangunan intake

dilengkapi dengan :

1. Saluran pembawa

2. Bar screen

3. Bak pengumpul yang dilengkapi dengan pompa

a. SALURAN PEMBAWA

Asusmsi-asumsi yang digunakan :

1. Ketinggian muka air bangunan sadap pada saluran pembawa

sama dengan muka air sungai.

2. Elevasi muka air maksimum (HWL) = + 3,5 m (dpl)

3. Elevasi muka air minimum (LWL) = + 1,5 m (dpl)

4. Elevasi muka air rata-rata (AWL) = + 3 m (dpl)

5. Elevasi lokasi pengolahan air adalah = + 7 m (dpl)

6. Elevasi dasar sungai = + 0 m (dpl)

Kriteria desain Saluran Pembawa ( Droste, Ronald R,1997 ) :

Kecepatan aliran minimum (v) = 0,3 m/dt

Kecepatan aliran maksimum

• Beton = 3 m/dt

• PVC, Baja, Besi = 6 m/dt

Perencanaan :

Faktor bentuk = 1,67

Tinggi muka air bangunan intake = tinggi muka air sungai = 3 m

Debit air = 250 lt/dtk = 0,250 m3/dtk

Koefisien Manning Beton (n) = 0.015

Asumsi kecepatan sadap saluran intake = 0,3 m/dt

Kedalaman saluran = 1 m

Panjang saluran = 3 m

Perhitungan :

23

83,0/3,0

/250,0m

dtm

dtm

V

QAcross

Lebar Saluran ( L ) =

= = 0,83 m

Slope ditentukan dari persamaan manning

S =

=

Keterangan :

S = Slope

H = Panjang saluran

R = Jari-jari hodrolis

Jari-jari hidrolis (R) = H2

H

L

L

2383,0

83,03

= = 0,36 m

Slope :

S = (0,83 x 0,015 / (0,36)2/3)2 = 5,27. 10-4

b. PERHITUNGAN SCREEN

Direncanakan bar screen berfungsi menyisihkan benda-benda kasar yang

terapung sehingga tidak mengganggu kerja pompa dan operasi unit pengolahan

selanjutnya.

Perencanaan Bar Screening

Debit air baku = 0,250 m3/dt

Lebar kisi (w) = 10 mm = 0,01 m

Jarak kisi (b) = 30 mm = 0,03 m

(Kriteria ≥ 25 mm; Metcalf & Eddy, 1981 hal 182)

Kemiringan kisi (θ) = 60°

(Kriteria 30° - 80°; Metcalf & Eddy, 1981 hal 182)

Faktor bentuk = 1,67

Kecepatan = 0,5 ( < 0,6 m/s ; Kawamura, 1991)

Tebal Bar Screen = 1,5 (1,25 – 2 ; Kawamura, 1991)

Perhitungan Screen :

• Jumlah kisi

Jika jarak antar kisi 3 cm maka kisi yang diperlukan :

n = - 1 = - 1 = 27 buah

• Lebar saluran

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

= (27+1) 0,03 + (9 . 0,01)

= 0,93 m

• Lebar efektif lubang

Lef = (n+1) b

= (27+1)0,03

= 0,84 m

• Tinggi efektif lubang

Tinggi efektif lubang jika kemiringan screen 60º

Hef = H / sin 60

= 1 m /sin 60º

= 1,15 m

• Luas efektif Lubang

Aef = Lef x Hef

= 0,84 m x 1,15 m

= 0,966 m2

• Kecepatan Aliran Melalui Kisi

dtmm

dtm

A

QV

ef

/26,0966,0

/250,02

3

(memenuhi kriteria desain < 0,6 m/dtk)

c. PERHITUNGAN BAK PENGUMPUL

Bak pengumpul berfungsi untuk menampung air dari intake untuk diproses oleh

unit pengolahan berikutnya. Bak pengumpul dilengkapi dengan pompa intake

dan pengukur debit.

Kriteria desain :

Kedalaman (H) = 3-5 m

Waktu detensi (td) = ≥ 1,5 menit (Ishibhasi;1978)

Perencanaan :

Bentuk bak persegi panjang dengan perbandingan P : L = 2 : 1

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

Kedalaman bak , h = 3 m

Perhitungan :

• Volume bak ( V )

V = Q x td = 0,250 m3/dtk x 90 dtk = 22,5 m3

• Luas permukaan bak ( A )

A = V/ h = 22,5 m3/ 3 m = 7,5 m2

• Dimensi bak

A = P x L = 2L2

Maka, lebar bak, mA

L 94,12

5,7

2

Panjang bak, P = 2L = 2 x 1,94 m = 3,88 m

Free board =15 % dari kedalaman = 15 % x 3 m = 0,45 m

Jadi P = 3,88 m = 4 m

L = 1,94 m = 2 m

H = 3 m

d. PERHITUNGAN POMPA

Untuk menaikkan air baku ke instalasi pengolahan air minum maka dibutuhkan

pompa.

Perencanaan :

Digunakan 2 pompa dimana Q tiap pompa = 100 lt/dtk = 0,1 m3/dtk.

Kecepatan air dalam pipa untuk air baku (0,6 - 2) m/dt, diambil 1 m/dt

Beda tinggi 2 m

Panjang pipa 1,25 m

Efisiensi 75 % (Kriteria efisiensi pompa 40 – 90 % dalam Sularso, 2000)

Diameter pipa inlet (hisap) atau outlet pada pompa

Q = V.A

Q = V . (1/4 D2)

V = 1 m/dtk (direncanakan)

mx

x

V

QD 36,0

114,3

1,044

Maka pipa = 40 cm pipa inlet atau outlet pada pompa

Kehilangan Tekanan

xLxHWCxD

QHmayor 63.2

85.1

2785.0 mx

xx25,1

40,01302785,0

1,063.2

85.1

= 0,0054 m

Hminor = 10 % Hmayor

= 10% x 0,0054 m = 0,00054 m

Hf = Hmayor + Hminor = 0,0054 + 0,00054 = 0,00594 m

Hs = beda tinggi + panjang pipa + kedalaman bak pengumpul

= 2 + 1,25 +3

= 6,25 m

Hv = V2/2g

= 12/(2x9,81) = 0,051 m

Head pompa = Hf+Hs+Hv

= 0,00594+ 6,25 + 0,051 = 6,307 m

P

AHpQ ..

Keterangan : P = daya pompa (kg m/dtk)

Q = debit (m3/dt)

= efisiensi pompa, diasumsikan 75 %

= berat jenis air (1000 kg/m3)

9,84075,0

1000307,61,0

xxP kg m/dtk

Karena 1 Hp = 75 kg. m/dtk maka daya pompa = 840,9 / 75 = 11,212 Hp

DENAH INTAKE

POTONGAN A-A INTAKE

PBPAM_6

Documents

Transcript of PBPAM_6