Primary Treatment IPAL
-
Upload
budi-khairunnisa-solekha -
Category
Documents
-
view
306 -
download
27
description
Transcript of Primary Treatment IPAL
Perhitungan Primary Treatment
1. Bar Screen
Bar screen merupakan unit pengolahan tingkat pertama yang memiliki fungus sebagai
penyisih materi-materi kasar yang terbawa dalam sistem penyaluran. Penyisihan materi-
materi ini dilakukan secara mekanis.
A. Kriteria Desain
Berikut adalah beberapa kriteria desain yang akan dijadikan acuan untuk perancangan bar
screen:
Tabel .1 Kriteria Desain Bar Screen
Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber
Jarak Bukaan antar batang b 25-50 mm Metcalf&Eddy
Lebar batang w 5-15 mm Metcalf&Eddy
Kedalaman batang 25-38 mm Metcalf&Eddy
Sudut kemiringan batang dari
vertikal
θ 30-45 o
Metcalf&Eddy
Kecepatan mendekati bars vh 0,3-0,6 m/det Metcalf&Eddy
Headloss maksimum h1 150 mm Metcalf&Eddy
freeboard 0,2-0,3 m Metcalf&Eddy
Jumlah bar screen n >1 buah Metcalf&Eddy
Tabel .1 Faktor Batang Unit Bar Screen
No Jenis Bar
1 Sharp-edged rectangular 2,42
2 Rectangular with semicircular upstream face 1,83
3 Circular 1,79
4 Rectangular with semicircular upstream and
down stream face 1,67
5 Tear shape 0,76
B. Persamaan-persamaan yang Digunakan
Persamaan yang digunakan pada perencanaan bar screen diantaranya:
𝐿 = 𝛽 𝑤 𝑏 4 3 𝑣 sin𝛼
𝐿 =𝑣𝑏𝑎𝑟
2 − 𝑣22
2𝑔×
1
0,7
Dimana:
hL = head loss di rack (m)
vbar = kecepatan aliran melalui bar screen (m/det)
v2 = kecepatan aliran di saluran (m/det)
g = percepatan gravitasi (m/det)
β = faktor tingkat pada bentuk batang
w = lebar batang (m)
b = bukaan (m)
hv = velocity head aliran, mendekati bars (m)
α = sudut bar dengan horizontal (˚)
C. Data Perencanaan
Berikut ini adalah data-data yang akan digunakan sebagai data awal dalam merencanakan
unit bar screen
Tabel .3 Data Perencanaan Unit Bar Screen
Parameter Simbol Satuan Besaran
Debit
Minimum Qmin
m3/det
0,082
Rata-rata Qr 0,165
Maksimum Qmaks 0,247
Jumlah bar screen
Buah 2
Bukaan (jarak antar batang) b cm 2,5
Kecepatan melalui bar
screen (bersih) Vbar m/det 1
Kemiringan batang α ˚ 45
Lebar batang ϕ cm 1
Tebal bar
cm 5
Konstanta faktor batang β - 1,67
Freeboard
cm 30
Approach velocity Vh m/det 0,4
Reduksi flow area saat
clogging % 60
D. Perhitungan Desain Bar Screen
Jumlah bar screen yang akan dibuat adalah sebanyak 2 unit dan beroperasi pada kondisi
maksimum.
Debit masing-masing bar screen
𝑄 =𝑄𝑚𝑎𝑘𝑠
2=
0,247
2= 0,124 𝑚3 𝑠
Luas total bukaan batang
𝐴 =𝑄
𝑣𝑏𝑎𝑟=
0,124
0,8= 0,155 𝑚2
Lebar bersih bukaan (Lebar tanpa bar)
𝑙 =𝐴
𝑑=
0,155
0,5= 0,309 𝑚
Jumlah space kosong
𝑎 =𝑙
𝑏=
0,309
0,025= 12,35 ≈ 13 𝑏𝑢𝑎
Jumlah batang
𝑛 = 𝑎 − 1 = 13 − 1 = 12 𝑏𝑢𝑎
Kedalaman batang terendam :
Kecepatan pada bars (Vhsmaks) saat aliran maksimum diasumsikan 1 m/dt saat bersih
𝑦𝑡𝑚𝑎𝑘𝑠 =𝑄
𝑉𝑠𝑥𝑙=
0,124
1𝑚𝑠 𝑥 0,309 𝑚
= 0,4 𝑚/𝑠
Lebar bukaan total saringan
𝑤𝑏𝑢𝑘𝑎𝑎𝑛 = 𝑛 + 1 × 𝑏 = 12 + 1 × 0,025 = 0,325 𝑚
Lebar total bangunan saringan
𝑤𝑐 = 𝑤𝑏𝑢𝑘𝑎𝑎𝑛 + 𝑛 × 𝜙 = 0,325 + 12 × 0,01 = 0,445 𝑚
Panjang saringan yang terendam air
𝐿𝑠 =𝑦𝑡𝑚𝑎𝑘𝑠
sin𝛼=
0,4
0,707= 0,0,566 𝑚
Efisiensi bar screen
𝜂 =𝑏 × 𝑎
𝑤𝑐=
0,025 × 13
0,445= 0,73 = 73%
Head Loss through racks
𝐿 = 𝛽 𝑤 𝑏 4 3 𝑣 sin𝛼
𝑣 = 𝑣2
2𝑔= 𝑄 𝐴 2
2𝑔=
𝑄
𝑤𝑏𝑢𝑘𝑎𝑎𝑛 × 𝑦𝑡𝑚𝑎𝑘𝑠
2
2𝑔=
0,1240,325 × 0,4
2
2𝑔= 0,046 𝑚
𝐿 = 1,67 10 × 0,01
11 × 0,03
4 3
× 0,046 × 0,707 = 0,205 𝑚
Head Loss saat bersih
𝐿 =𝑣𝑏𝑎𝑟
2 − 𝑣𝑣2
2𝑔×
1
0,7
𝐿 =0,82 − 0,42
2 × 9,81×
1
0,7 = 0,035 𝑚
Kecepatan aliran saat clogging
𝑣𝑘 =𝑣𝑠
𝑟𝑒𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝑓𝑙𝑜𝑤 𝑎𝑟𝑒𝑎=
0,8
60%= 1,33 𝑚/𝑠
Headloss saat clogging
𝐿 =𝑣𝑏𝑎𝑟
2 − 𝑣𝑣2
2𝑔×
1
0,6
𝐿 =1,332 − 0,42
2 × 9,81×
1
0,6 = 0,137
Lebar total barscreen
𝐿 = 𝑎 × 𝑏 + 𝑛 × ϕ = 0,445 = 0,5 m
Tinggi total Barscreen = 0,9 m
2. Grit Chamber
A. Umum
Jenis grit chamber yang akan direncanakan adalah grit chamber aliran horizontal
dengan kontrol kecepatan yang baik berupa bak pengendap panjang dan sempit. Grit
chamber aliran horizontal didesain untuk mencapai kecepatan pengaliran sekitar 0.3 m/s dan
waktu yang cukup untuk mengendapkan partikel grit di dasar saluran.
B. Kriteria Desain
Kriteria desain untuk grit chamber dapat dilihat pada Tabel 2.5
Tabel .5 Kriteria Desain Grit Chamber
Parameter Simbol Satuan Besaran Sumber
Waktu detensi td detik 45-90 Metcalf & Eddy
Kecepatan horizontal vh m/detik 0,24-0,4 Edward JM
Kecepatan mengendap
Diameter 0.2 mm
Diameter 0.15 mm
ft/min
3,2-4,2
2-3
Metcalf & Eddy
Spesific gravity grit gs 1,5-2,7 Qasim
Spesific gravity material
organik
1,02 Qasim
Overflow rate debit maks OR m3/m
2/det 0,021-0,023 Tom D Reynold
Jumlah grit yang
disisihkan
m3/10
6/m
3 5-200 Qasim
Headloss melalu grit hl % 30-40 Qasim
Jumlah bak minimal unit 2 Kawamura
C. Rumus yang Digunakan
Overflow rate (OR) = 900 x Vsettling
Dimana, OR = overflow rate, gal/hari/ft3
Vsettling = kecapata mengendap, inchi/menit
𝑉 =1
𝑛𝑅
2
3𝑆1
2
𝑆 =𝑙
𝐿
𝑙 = (𝑉 𝑥 𝑛
𝑅23
)2 𝑥 𝐿
Dimana, hl = headloss melalui grit chamber, m
V = kecepatan pada saluran grit chamber, m/detik
n = koefisien Manning
R = jari-jari hidrolis
L = panjang saluran grit chamber, m
D. Data Perencanaan
Data perencanaan dapat dilihat pada tabel .6
Tabel .5 Data Perencanaan Unit Grit Chamber
Parameter Simbol Satuan Besaran
Debit minimum Qmin 0,082465 m3/detik
Debit rata-rata Qrata 0,164931 m3/detik
Debit maksimum Qmax 0,247396 m3/detik
Diameter pasir kecil Ɵ 0,2 mm
Kecepatan mengendap Vs 50,4 inchi/menit
Volume pasir Vp 0,05 m3/1000 m3 air buangan
Jumlah bak grit 2
Waktu detensi td 50 s
Kecepatan horizontal Vh 0,3 m/s
Kecepatan mengendap Vs 0,021336 m/s
Koefisien manning n 0,013
Hl di proporsional weir % 35
(%tinggi muka air maks)
Jumlah grit yang
disisihkan Vp 0,05 m3/1000 m
3 air buangan
E. Perhitungan
1. Demensi Grit Chamber
Direncanakan terdapat dua unit grit chamber yang akan bekerja pada kondisi
maksimum. Setiap unit akan diberikan pintu air (gate) yang akan berfungsi untuk
mengatur jumlah unit yang dioperasikan sesuai dengan kondisi debit. Pada kondisi
minimum hanya akan dioperasikan oleh satu unit.
Dengan asumsi kecepatan pengendapan (vs) partikel untuk diameter 0,2 mm adalah 4,2
ft/menit ` 50,4 inchi/menit maka kondisi maksimum diperhitungkan sebagai berikut :
a. Overflow rate (OR) = 900 x vs = 900 x 50,4 inchi/menit = 45360 gpd/ft3
= 0,02142 m3/m
2 detik
b. Luas permukaan bak (Asurface) = Qmax / OR
Asurface = 0,247/2
0,02142
𝑚3/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
𝑚 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘= 5,77 𝑚2
c. Luas penampang melintang (Across) = Q / vhorizontal
Across = 0,247/2
0,30
𝑚3/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
𝑚 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘= 0,41 𝑚2
d. Volume bak (V)
V = 0,247/2𝑚3
𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘𝑥 50 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 = 6,18 𝑚3
e. Tinggi muka air di bak pada saat maksimum (d)
d = 𝑉
𝐴𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒=
6,18
5,77
𝑚3
𝑚2 = 1,07 𝑚 ~ 1,1 𝑚
f. Lebar bak (w)
w = 𝐴𝑐𝑟𝑜𝑠𝑠
𝑑=
0,41
1,07
𝑚3
𝑚2= 0,38 𝑚 ~ 0,40 𝑚
g. Panjang (p)
p = 𝐴𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒
𝑤=
5,77
0,38
𝑚3
𝑚2 = 9,61 𝑚 ~ 9,6 𝑚
2. Kontrol Desain Perhitungan
Volume bak pada saat debit maksimum diperiksa ulang dengan pengkondisian panjang
(p), lebar (w) dan tinggi bak (d) sebagai berikut :
Volume (V) = p x w x d = 9,6 m x 0,40 m x 1,1 m = 4,224 m3 ; dengan waktu detensi
(td) = volume / (Q maks/2) = 34,15 detik ;
OR = (Qmaks/2)/ Asurface = 0,247/2
5,77
𝑚3/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
𝑚2 = 0,021442𝑚3
𝑚2 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
Nilai OR memenuhi.
Profil hidrolis dari masing-masing debit diperiksa untuk mengetahi keceparan aliran
horizontalnya (vh), seperti pada tabel .7
Tabel .6 Profil Hidrolis Grit Chamber
Satuan Qmin Qrata-rata Qmax
Debit m3/s 0,082465 0,164930556 0,24739583
Volume terisi (td=50 s) m3 2,061632 4,123263889 6,18489583
Level air (pxl=14*0,6) m 0,245432 0,490864749 0,73629712
Kecepatan (dxw=1*0,6) m/s 0,137442 0,274884259 0,41232639
Kecepatan ketika debit minumum sekitar 0,0824 m3/s masih memiliki laju kecepatan
horizontal berada dibawah 0,24 m/s sehingga diperlukan pengkondisian untuk
mencegah terjadinya aliran balik dan/ berhenti sementara. Sedangkan ketika debit rata-
rata dan maksimum. Kecepatan horizontal masih berada di range kriteria desain yang
tersedia.
3. Struktur Influen
Pada unit grit chamber terdapat pintu air (stop gate) pada influen yang berfungsi untuk
mengatur aliran yang akan masuk ke bak grit chamber. Head loss dapat terjadi pada
saat aliran melalui stop gate dan perubahan ukuran saluran persamaan sebagai berikut :
)2
()2
(
2
1
2
22
2
1
2
21
g
vvk
g
vvkhL
Z = hLg
vv
)
2(
2
1
2
2
dimana :
hL1 = headloss akibat perubahan ukuran saluran, m
hL2 = headloss akibat melalui stop gate, m
k1 = konstanta perubahan ukuran saluran terbuka = 0,5
k2 = konstanta stop gate = 0,6
v1 = kecepatan aliran di saluran influen, m/det
v2 = kecepatan aliran dalam grit chamber, m/det
DZ = perbedaan tinggi muka air dalam saluran efluen bar screen dengan saluran
grit chamber
Contoh perhitungan headloss untuk kondisi debit maksimum :
mxx
hL 02635,0)81,92
412,08,0(6,0)
81,92
412,08,0(5,0
2222
Tabel.7 Head loss tiap Debit
Debit hl1 (m) hl2 (m) hltotal (m)
Maks -0,01198 -0,01437 -0,02635
Rata -0,01438 -0,01726 -0,03165
Min -0,01583 -0,01899 -0,03482
Head loss antara saluran effluen bar screen dan saluran grit chamber sangat kecil,
sehingga perbedaan permukaan air antara saluran effluen barsccreen dan saluran grit
chamber cukup kecil, yakni :
(Kondisi debit maksimum)
Z = = 0,02635)81,92
412,08,0(
22
x- 0,0503 m
(Kondisi debit rata-rata)
Z = = 0,03165)81,92
27,08,0(
22
x - 0,0604 m
(Kondisi debit minimum)
Z = = 0,03482)81,92
14,08,0(
22
x - 0,0664 m
Tanda negatif mrnunjukkan bahwa tinggi muka air di saluran grit chamber lebh kecil
dibandingkan di saluran effluen bar screen.
4. Headloss melalui Grit Chamber
Adapun head loss pada saat aliran melalu grit chamber, yakni :
Contoh perhitungan :
px
R
nxvhL
2
3
2
dw
wxdR
2 =
mxm
mxm
1,124,0
1,14,0
= 0,169 m
px
R
nxvhLmaks
2
3
2
= mxxm
6,9
169,0
013,0det/41,0
2
3
2
= 0,002947 m
px
R
nxvhLrata
2
3
2
= mxxm
6,9
169,0
013,0det/27,0
2
3
2
= 0,00131 m
px
R
nxvhL
2
3
2min
= mxxm
6,9
169,0
013,0det/13,0
2
3
2
= 0,000327 m
5. Struktur Effluen
Struktut efluen grit chamber terdiri dari Proporsional Weir, bak effluen, dan pipa outlet
dengan ukuran 20 ” (508 mm). Bak efluen memiliki ukuran 1 m x 1,3 m.
a. Dimensi proporsional weir
Q = 0,133m3/det = 4,7 cfs
Ketinggian weir crest dari dasar bak = 0 m atau 0,15 m (Oxford & IBH
Publishing Co, Discharge Measurement Structures). Ketinggian Weir Crest di
desain 0,5 m dari dasar bak.
Ketinggian air pada weir h = 0,9 m – 0,5 m = 0,4 m = 1,31 ft
Direncanakan tinggi dasar weir : a = 0,1 m = 0,33 ft
Tinggi tenggorokan weir y = 0,12 m = 0,4 ft
Lebar dasar pelat weir:
397.4 2
1a
hbaQ
397.4 2
1a
ha
Qb
b = 1,37 ft = 0,42 m
Sisa ruang di masing – masing weir: (w – b)/2 = (0,4 m – 0.42 m)/2 = 0,01 m ;
y/a = 0,12/0,1 = 1,2 ; dan x/b = 2,1tan.2
1tan.2
1 arca
yarc
= 0,44
maka x = 0.44x 0,42 m = 0,19 m
Perbedaan ketinggian weir crest muka air di saluran effluen 0,05 m (Oxford
& IBH Publishing Co, Discharge Measurement Structures). Perbedaan
ketinggian weir crest muka air di saluran effluen direncanakan 0,1 m
b. Dimensi Saluran efluen dan pipa outlet: (kondisi Qrata-rata)
Kecepatan air dalam pipa outlet :
V = Q/A= 2
3
406,014,34
1
det/27,0
xx
ikm = 2,09 m/s
Headloss saat memasuki pipa outlet :Asumsi , k = 0,5
hl = k g
v
2
2
= 0,5 8,92
09,2 2
x = 0,11 m
Direncanakan kedalaman air tengah saluran effluen (y2) = 0,4 m
Panjang weir (L) = 0,42 m
q’ = Q/L = 0,27/0,42 = 0,64 m3/det
Jumlah ambang penerima (N) = 1
Lebar bak efluen (b) = 1 m
Maka :
2
2
22
21
'2
ygb
LNqyy
4,0181,9
142,064,024,0
2
2
2
1xx
xxy 0,44 m
Kedalaman total saluran ditambah 12 % untuk friction losses dan 15 cm untuk
free fall
Kedalaman total saluran = 0,44 m + 12% (0,44) + 0,15 m= 0.64 m
6. Rekapitulasi
Rekapitulasidimensi grit chamber terdapat pada Tabel .9
Tabel .8 Rekapitulasi Dimensi Grit Chamberdan Proportional Weirs
Parameter Besaran Satuan
Demensi Grit Chamber
Jumlah unit 2 unit
Panjang bak 9,6 m
Lebar bak 0,4 m
Kedalaman 1,1 m
freeboard 0,8 m
Demensi Proportional Weirs
a 0,1 m
Y 0,12 m
b 0,42 m
x 0,19 m
y1 0,64 m
3. Comminutor
1. Pengertian
Comminutor berfungsi sebagai alat pencucian untuk memotong-motong sisa-
sisa material yang masih terbawa aliran, sampai ukurannya menjadi lebih kecil dan
atau hancur sama sekali sehingga memudahkan dalam pengolahannya. Penentuan
ukuran dan tipe comminutor dipilih berdasarkan debit maksimum air buangan.
Comminutor diproduksi langsung dari suatu pabrik sehingga dimensinya dapat
dipilih sesuai dengan keinginan. Umumnya ukuran slot (celah-celah pada
comminutor) yaitu ¼” sampai ¾”, tergantung tipe peralatan dari pabrik yang
membuatnya.
Comminutor yang digunakan adalah jenis Controlled Discharge. Pemilihan ini
didasarkan atas pertimbangan bahwa jenis ini tidak memperhitungkan head loss,
karena head loss selalu ditentukan oleh pabrik pembuat. Sedangkan untuk tipe free
discharge, biasanya membutuhkan lahan yang tinggi sehingga tidak dapat digunakan
di sembarang tempat.
2. Kriteria Desain
Tabel .9 Ukuran dan Kapasitas Comminutor
No. Ukuran Motor Kapasitas (mgd)
Controlled Discharge Free Discharge
7B 0.25 0-0,35 0-0,30
10B 0.5 0,17-1,10 0,17-0,82
15M 0.75 0,40-2,30 0,40-1,40
25M 1.5 1,00-6,00 1,00-3,60
25A 1.5 1,00-11,00 1,00-6,50
36A 2 1,50-25,00 1,50-9,60
54A Desain Terpisah
Sumber : Elwyn and Selly, Design. John Willey & Sons Inc. New York. third edition
3. Perencanaan
Direncanakan comminutor beroperasi Qmaks : 869 m3/jam = 0,2414 m
3/s
4. Perhitungan Comminutor :
𝑄𝑚𝑎𝑘𝑠 = 0,2414 𝑚3
𝑠 𝑥 86400
𝑠
𝑎𝑟𝑖 𝑥 0,2642 𝑔𝑎𝑙/𝑚3
𝑄𝑚𝑎𝑘𝑠 = 5511,74 gal/hari = 5,511 MGD
Pemilihan
Dari tabel ukuran dan kapasitas Comminutor didapat bahwa untuk jenis Controlled
Discharge ukuran motor yang dipakai untuk kapasitas sebesar 6 mgd adalah 1 unit
dengan jenis Controlled Discharge tipe No. 25M.
a. Struktur influen
𝑄 = 𝑉 𝑥𝜋
4 𝑥 𝑑2
𝐷 = 4 𝑥 𝑄
𝜋 𝑥 𝑉
0,5
𝐷 = 4 𝑥 0,2414 𝑚3/𝑠
𝜋 𝑥 1 𝑚/𝑠
0,5
= 0,554 𝑚 = 55,4 𝑐𝑚
Struktur influen comminutor terdiri dari pipa dengan diameter 0,55 m (22
inchi) dan bak influen untuk mendistribusikan aliran ke masing-masing
comminutor. Comminutor dipasang pada sebuah dinding yang sekaligus berfungsi
sebagai penyekat antar comminutor
b. Struktur efluen
Struktur efluen terdiri dari saluran untuk menerima aliran dari comminutor dan
pipa outlet dengan diameter 0,55 m (22 inchi).
4. TAR (Tangki Aliran Rata-rata)
TAR atau kolam ekualisasi berfungsi untuk menyeragamkan debit aliran buangan
yang berfluktuasi pada kondisi puncak dan minimum. Pertimbangan menggunakan TAR
dalam sistem ini ialah meningkatkan kinerja pengolahan biologi karena akan mengurangi
efek shock loading serta akan menstabilkan pH. Kadar polutan dalam air limbah sangat
berpengaruh terhadap metabolisme bakteri. Oleh karena itu, dengan adanya tangki aliran rata
– rata diharapkan kadar polutan yang masuk ke dalam secondary treatment dapat bersifat
konsisten sehingga membantu metabolism bakteri. Waktu detensi di bak ekualisasi
maksimum 30 menit untuk mencegah terjadinya pengendapan dan dekomposisi air limbah
(Metcalf & Eddy, 1991). Tinggi muka air saat kondisi puncak harus berada di bawah aliran
masuk agar tidak terjadi aliran balik. Setelah keluar dari bak pengumpul ini debit air buangan
yang berfluktuasi akan menjadi debit rata-rata.
Sedangkan pemompompaan berfungsi untuk menaikkan air limbah dari ketinggian
yang lebih rendah menuju ketinggian yang direncanakan dimana air limbah dapat mengalir
secara gravitasi dalam proses pengolahan selanjutnya dari ketinggian tersebut. Upaya ini
dinilai akan mengurangi biaya operasi karena sistem pengaliran selanjutnya tidak
membutuhkan pemompaan.
Jenis pompa yang dipilih adalah jenis submersible pump. Jenis pompa ini dipilih karena
memberikan beberapa keuntungan antara lain :
Menghemat tempat di permukaan tanah.
Tidak mempunyai masalah dengan tinggi hisap.
Tidak menimbulkan kebisingan karena pompa terendam di dalam air.
Lebih ekonomis dalam hal biaya perawatan.
Pompa ditempatkan di dasar TAR dan memompakan air limbah melalui pipa kolom yang
sekaligus berfungsi sebagai penggantung pompa. Selain itu kontruksi pompa dibuat agar bisa
dinaikkan dan diturunkan untuk pemeriksaan rutin.
Kriteria Disain
Adapun kriteria disain untuk TAR dan pompa dapat dilihat pada Tabel.
Tabel .10 Kriteria Disain TAR
Parameter Simbol Nilai Satuan Sumber
Slope S 2:1 atau 3:1 - Metcalf & Eddy,
2003
Kedalaman
minimum d 1,5-2 m
Metcalf & Eddy,
2003
Waktu detensi td <2 jam Metcalf & Eddy,
2003
Kecepatan
Aliran V 0,3-3 m/det
Qasim, 1985
Data Perencanaan
Tabel. 11 Data Perencanaan
Parameter Simbol Besaran Satuan
Debit Q 14250 m3/hari
Waktu detensi td 60 menit
Efisiensi pompa 𝜂 70 %
Koefisien kekasaran
pipa C 100 -
Tabel. 12 Fluktuasi Debit Air BuanganDomestik
Waktu % Air
Buangan
00.00-01.00 2.5
01.00-02.00 2.5
02.00-03.00 2.5
03.00-04.00 2.5
04.00-05.00 3.3
05.00-06.00 3.79
06.00-07.00 5.01
07.00-08.00 5.91
08.00-09.00 5.91
09.00-10.00 5.4
10.00-11.00 5.05
11.00-12.00 4.65
12.00-13.00 4.65
13.00-14.00 4.85
14.00-15.00 4.85
15.00-16.00 4.85
16.00-17.00 5.38
17.00-18.00 6.1
18.00-19.00 4.32
19.00-20.00 4.32
20.00-21.00 3.53
21.00-22.00 2.93
22.00-23.00 2.6
23.00-24.00 2.6
Debit Kelompok B
(m3/day) 14.250
Perhitungan
Volume TAR
Volume TAR didapat dari perhitungan dengan menggunakan grafik. Dari data fluktuasi debit
air limbah tiap jamnya kita dapat menghitung berapa kapasitas tangki aliran rata – rata yang
dibutuhkan. Perhitungan volume TAR akan membutuhkan data prosentasi debit air buangan
yang masuk tiap jamnya. Sehingga dapat diperkirakan berapa akumulasi volume yang terjadi.
Data perhitungan fluktuasi debit air limbah tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini
Tabel .13 Perhitungan Volume TAR
Waktu % Air
Buangan
Volume
Air
Buangan
(m3/jam)
Akumulasi
Volume
(m3)
Rata -
Rata
per
jam
Akumulasi
rata - rata
per jam
(m3)
Selisih
(m3)
00,00-
01,00 2,5 356,25 356,25 593,75 593,75 237,50
01,00-
02,00 2,5 356,25 712,50 593,75 1187,5 475,00
02,00-
03,00 2,5 356,25 1068,75 593,75 1781,25 712,50
03,00-
04,00 2,5 356,25 1425,00 593,75 2375 950,00
04,00-
05,00 3,3 470,25 1895,25 593,75 2968,75 1073,50
05,00-
06,00 3,79 540,08 2435,33 593,75 3562,5 1127,18
06,00-
07,00 5,01 713,93 3149,25 593,75 4156,25 1007,00
07,00-
08,00 5,91 842,18 3991,43 593,75 4750 758,58
08,00-
09,00 5,91 842,18 4833,60 593,75 5343,75 510,15
09,00-
10,00 5,4 769,50 5603,10 593,75 5937,5 334,40
10,00-
11,00 5,05 719,63 6322,73 593,75 6531,25 208,53
11,00-
12,00 4,65 662,63 6985,35 593,75 7125 139,65
12,00-
13,00 4,65 662,63 7647,98 593,75 7718,75 70,77
13,00-
14,00 4,85 691,13 8339,10 593,75 8312,5 -26,60
14,00-
15,00 4,85 691,13 9030,23 593,75 8906,25 -123,98
15,00-
16,00 4,85 691,13 9721,35 593,75 9500 -221,35
16,00-
17,00 5,38 766,65 10488,00 593,75 10093,75 -394,25
17,00-
18,00 6,1 869,25 11357,25 593,75 10687,5 -669,75
18,00-
19,00 4,32 615,60 11972,85 593,75 11281,25 -691,60
19,00-
20,00 4,32 615,60 12588,45 593,75 11875 -713,45
20,00-
21,00 3,53 503,03 13091,48 593,75 12468,75 -622,73
21,00-
22,00 2,93 417,53 13509,00 593,75 13062,5 -446,50
22,00-
23,00 2,6 370,50 13879,50 593,75 13656,25 -223,25
23,00-
24,00 2,6 370,50 14250,00 593,75 14250 0
a. Volume Air Buangan
Perhitungan volume air buangan didapat dengan mengalikan data persen air buangan tiap
jamnya dengan total debit air buangan dala 1 hari. Contoh perhitungan ini akan
menggunakan data persen air buangan pada pukul 01.00 – 02.00.
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝐴𝑖𝑟 𝐵𝑢𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 = 2.5 % 𝑥14250
𝑚3
𝑎𝑟𝑖
24𝑗𝑎𝑚𝑎𝑟𝑖
∗ 1𝑗𝑎𝑚 = 356,25 𝑚3
b. Akumulasi Volume
Akumulasi volume air buangan merupakan akumulasi (pertambahan) debit air buangan
yang masuk tiap jamnya. Contoh perhitungan ini akan menggunakan data akumulasi debit
air buangan pada pukul 01.00 – 02.00
𝐴𝑘𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑠𝑖 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑎𝑖𝑟 𝑏𝑢𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 = 356,25 𝑚3 + 356,25 𝑚3 = 712,5 𝑚3
c. Rata – rata per jam
Volume air buangan rata – rata didapat dengan membagi debit air buangan total per hari
dengan 24 jam.
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 14250 𝑚3
𝑎𝑟𝑖∶ 24 𝑗𝑎𝑚 = 593,75 𝑚3
d. Akumulasi rata – rata per jam
Akumulasi rata – rata per jammerupakan pertambahan debit tiap jamnya dalam 1 hari
dihitung dari debit air buangan rata – rata. Contoh perhitungan ini menggunakan data aku
mulasi debit air buangan rata – rata pada pukul 01.00 – 02.00
𝐴𝑘𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑠𝑖 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 593,75 𝑚3 + 593,75 𝑚3 = 1187,5 𝑚3
e. Selisih
Setelah megetahui akumulasi debit air buangan rata – rata tiap jamnya, maka kita
mengurangkan akumulasi ini dengan akumulasi debit air buangan yang masuk. Contoh
perhitungan ini menggunakan data pada pukul 00.00 – 01.00
𝑆𝑒𝑙𝑖𝑠𝑖 = 1187,5 𝑚3 − 712,5 𝑚3 = 475 𝑚3
f. Volume TAR
Perhitungan volume TAR adalah dengan cara megurangkan nilai selisih terbesar dengan
nilai selisih yang paling kecil.
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑇𝐴𝑅 = 1127,18 – −713,45 = 1840,63 𝑚3
Perhitungan volume TAR juga dapat menggunakan metode lain yaitu grafik. Dari data
tabel di atas, kita telah mengetahui aliran rata – rata yang terjadi yaitu 593,75 m3. Nilai
ini merupakan slope aliran yang terjadi. Data akumulasi debit aliran dan akumulasi aliran
rata – rata kita plot dalam sebuah grafik. Kemudian cari simpangan terjauh dari kedua
garis tersebut. Jumlahkan kedua nilai simpangan terjauh tersebut. Nilai yang didapatkan
merupakan volume tangki yang dibutuhkan. Grafik tersebut dapat dilihat pada gambar
dibawah ini.
Gambar .1 Perhitungan Volume TAR dengan grafik
1. Dimensi TAR
Volume TAR yang dibutuhkan adalah sebesar 1840,63 𝑚3
Direncanakan dimensi bak dengan panjang = 30 m dan lebar = 23 m
Maka luas permukaan (As) = 30 m x 23 m = 690 m2
Kedalaman bak (d) :
𝑑 =𝑉
𝐴𝑠=
1840,63
690= 2,66 ≈ 3 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟
Ketinggian muka air di bak pengumpul :
=𝑉
𝐴𝑠
0.00
2000.00
4000.00
6000.00
8000.00
10000.00
12000.00
14000.00
16000.00
Vo
lum
e (
m3
)
Waktu
Akumulasi Volume
Akumulasi Volume Rata-rata
Tabel .14 Berbagai ketinggian muka air di TAR
Debit H (m)
Max 1,24
Rata-rata 0,84
Min 0,5
Perhitungan Pompa
Total Pompa yang akan disiapkan adalah 4 unit pompa. Dua unit pompa akan
difungsikan, dan dua unit lainnya sebagai cadangan. Diameter pipa yang akan digunakan
pada pompa ialah diameter 0,5 meter.
Debit tiap pompa
𝑄 =593,75
2= 296,87
𝑚3
𝑗𝑎𝑚
Kontrol desain
Kecepatan aliran rata-rata
𝑣 =𝑄
14𝜋𝐷
2=
593,75𝑚3𝑗𝑎𝑚 : 3600
𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘𝑗𝑎𝑚 : 2𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎
14𝜋0,52
= 0,42𝑚
𝑑𝑒𝑡 𝑠𝑒𝑡𝑖𝑎𝑝 𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎
(memenuhi kriteria desain)
Perhitungan head pompa
H statis = selisih tinggi muka air (tma) bak pengendap pertama dan stasiun pompa=10 m
𝑓 = (𝑄
0,2785𝑥𝐶𝑥𝐷2,63)
10,54𝑥𝐿
dengan C=100, diameter pipa 500mm dan panjang pipa 25 m
𝑓 = (296,87: 3600
0,2785𝑥100𝑥0,52,63)
10,54𝑥25 = 1,08 𝑚
𝑣 =𝑣2
2𝑔=
593,75: 3600
2𝑥9,81= 0,0084 𝑚
∆𝐻 = 10 + 1,08 + 0,0084 = 11,09 𝑚
Power yang dibutuhkan
𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑃𝑜𝑚𝑝𝑎 𝐻𝑝 =𝜌𝑔𝑄𝐻
75𝜂
Dimana Q = debit yang akan di pompa (m3/s)
H = Headloss (m)
h = efisiensi pompa (75%)
g = gravitasi (m/s2)
r = massa jenis fluida (kg/m3)
𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑃𝑜𝑚𝑝𝑎 𝐻𝑝 =1030𝑥9,81𝑥296,87: 3600𝑥11,09
75𝑥0,7= 176 𝐻𝑃. 𝑜𝑢𝑟
= 131𝐾𝑊/𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎
Tabel .15 Rekapitulasi dimensi TAR
Parameter Besaran Satuan
Jumlah Bak 1 Unit
Panjang 30 m
Lebar 23 m
Kedalaman 3 m
5. Bak Pengendap I
1. Pengertian
Fungsi bak pengendap ini adalah untuk mengurangi kandungan suspended
solid dalam air buangan yang biasanya (50-70)% (Qasim, 1985) dan (25-40) % BOD5
(Metcalf, 1991). Dengan demikian beban pengolahan pada unit selanjutnya dapat
dikurangi.
Prinsip pengendapan yang dipakai dalam desain bak pengendap pertama pada
pengolahan air buangan adalah sebagai berikut. Jika cairan yang mengandung zat
padat yang ditempatkan pada suatu bak yang tenang, maka zat padat yang mempunyai
berat jenis lebih besar dari cairan tersebut akan cenderung mengendap.
Bak pengendap pertama yang ditempatkan di depan proses pengolahan biologi
biasanya didesain dengan waktu detensi yang lebih pendek dan beban permukaan
(surface loading) yang lebih besar kecuali jika terdapat resirkulasi waste activated
sludge (Metcalf, 1991).
Jenis bak pengendap pertama yang dipilih adalah horizontal flow yang
berbentuk persegi panjang dengan pertimbangan antara lain:
Kebutuhan lahan yang lebih kecil dibandingkan lahan yang berbentuk circular.
Lebih ekonomis dari segi kontruksi.
Losses lebih kecil pada inlet dan outlet.
Proses pengendapannya lebih baik karena jarak tempuh partikel lebih panjang.
Penggunaan energi lebih kecil untuk pengumpulan dan penyisihan lumpur
2. Kriteria Desain
Kriteria desain bak pengendap pertama dapat dilihat pada Tabel berikut:
Tabel .16 Kriteria Desain Bak Pengendap Pertama
Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber
Overflow rate Vo m3/m
2/hari
Qasim, 1985 Debit rata-rata 30-50
Debit Peak 70-130
Weir Loading 124-496 m3/m
2/hari
Metcalf & Eddy,
1991
Dimensi
Qasim, 1985
Bentuk
Rectangular
Panjang p 10-100 M
Lebar l 6-24 M
Kedalaman t 2.5-5 M
Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber
Rasio p dan l 1-7.5
Qasim, 1985
Rasio l dan t 4.2-25
Bentuk Circular
Diameter d 3-60 M
Kedalaman t 3-6 M
Penyisihan SS 50-70 % Metcalf & Eddy,
1991 Penyisihan BOD 25-40 %
Kemiringan Dasar S 1-2 % Qasim, 1985
3. Data Perencanaan
Debit rata-rata (Qavg) = 14250 m3/day
Asumsi perancanaan
Asumsi perbandingan panjang dan lebar = 3 : 1
Overflow (OR) = 50 m3/m
2day
4. Perhitungan Dimensi Bak Pengendap Pertama
Menghitung luas permukaan bak pengendap (A)
𝐴 = 7125 𝑚3/𝑑𝑎𝑦
50𝑚3
𝑚2
𝑑𝑎𝑦
= 142,5 𝑚2
Menghitung panjang (p) dan lebar (l) bak pengendap
Asumsi perbandingan panjang dan lebar bak adalah 3 : 1, sehingga
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝐴 = 𝑝 𝑥 𝑙 = 3𝑙 𝑥 𝑙 = 3𝑙2
- Lebar (l)
𝐿ebar = 𝐿𝑢𝑎𝑠
3
0.5
𝐿ebar = 142,5 𝑚2
3
0.5
= 6,89 𝑚 ≈ 7 𝑚
Dari hasil diatas nilai panjang memenuhi kriteria design, ada direntang nilai 6 –
24 m
- Panjang (p)
𝑃𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 = 3 𝑥 𝐿 = 3 𝑥 7 𝑚 = 21 𝑚
Dari hasil diatas nilai panjang memenuhi kriteria design, ada direntang nilai 10 –
100 m
Menghitung luas actual bak pengendap
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 = 7 𝑥 21 = 147 𝑚2
Periksa overflow rate
𝑂𝑅 = 𝑄 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎
𝑝 𝑥 𝑙
𝑂𝑅 = 7125 𝑚3/𝑑𝑎𝑦
7 𝑚 𝑥 21 𝑚= 48,47
Dari hasil diatas nilai overflow rate memenuhi kriteria design .
Menghitung volume bak
Asumsi ketingggian bak (h) = 5 m
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚e = 𝑘etinggian 𝑥 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑘
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚e = 3 𝑚 𝑥 196 𝑚 = 588 𝑚3
Menghitung waktu detensi (td)
𝑡𝑑 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚
𝑄
𝑡𝑑 = 558 𝑚3
7125 𝑚3
𝑑𝑎𝑦
𝑡𝑑 = 0,082 𝑑𝑎𝑦 = 1,98 𝑗𝑎𝑚
Dari hasil diatas nilai panjang memenuhi kriteria design.
5. Perhitungan Volume Lumpur
Dengan waktu detensi selama1,98 jam, dapat dihitung penyisihan BOD dan TSS yang
teadi sebagai berikut:
BOD dan TSS removal
𝐵𝑂𝐷 𝑜𝑟 𝑇𝑆𝑆 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 𝑡𝑑
𝑎 + 𝑏𝑡 𝑥 100%
BOD removal
a = 0,018
b = 0,02
% 𝐵𝑂𝐷 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 𝑡𝑑
𝑎 + 𝑏𝑡 𝑥 100%
% 𝐵𝑂𝐷 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 =1,98
0,018 + (0,02 𝑥 1,98) 𝑥 100%
% 𝐵𝑂𝐷 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 34,37%
Dengan kata lain BOD yang tersisa dan terkandung dalam air limbah untuk diolah
di pengolahan selanjutnya sebesar ;
𝐵𝑂𝐷 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 𝐶𝑖𝑛𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡 𝑥 % 𝑝𝑒𝑛𝑦𝑖𝑠𝑖𝑎𝑛 𝐵𝑂𝐷 𝑥 𝑑𝑒𝑏𝑖𝑡
𝐵𝑂𝐷 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 204,44𝑚𝑔
𝑙𝑥
10−6𝑘𝑔
1 𝑚𝑔𝑥 34,37% 𝑥
7125𝑚3
𝑑𝑎𝑦 𝑥 1000
𝑙
𝑚3
𝐵𝑂𝐷 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 500, 77 𝑘𝑔/𝑑𝑎𝑦
TSS removal
a = 0,0075
b = 0,014
𝑇𝑆𝑆 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 𝑡𝑑
𝑎 + 𝑏𝑡 𝑥 100%
𝑇𝑆𝑆 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 1,98 𝑗𝑎𝑚
0,0075 + ( 0,014 𝑥 1,98 𝑗𝑎𝑚 ) 𝑥 100%
𝑇𝑆𝑆 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 56,22 %
Dengan kata lain TSS yang tersisa dan terkandung dalam air limbah untuk diolah
di pengolahan selanjutnya sebesar
𝑇𝑆𝑆 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 𝐶𝑖𝑛𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡 𝑥 % 𝑝𝑒𝑛𝑦𝑖𝑠𝑖𝑎𝑛 𝑇𝑆𝑆 𝑥 𝑑𝑒𝑏𝑖𝑡
𝑇𝑆𝑆 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 21,22𝑚𝑔
𝑙𝑥
10−6𝑘𝑔
1 𝑚𝑔𝑥 56,22% 𝑥
7125𝑚3
𝑑𝑎𝑦 𝑥 1000
𝑙
𝑚3
𝑇𝑆𝑆 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 85,003 𝑘𝑔/𝑑𝑎𝑦
Menghitung Volume Lumpur (Vs)
𝑉𝑠 = 𝑇𝑆𝑆 𝑡𝑒𝑟𝑠𝑖𝑠𝑖𝑘𝑎𝑛 𝑥 1000 𝑔/𝑘𝑔
5% 𝑥 1,03 𝑔𝑐𝑚3 𝑥 106
𝑐𝑚3
𝑚3
𝑉𝑠 = 85,003
𝑘𝑔𝑑𝑎𝑦
𝑥 1000 𝑔/𝑘𝑔
5% 𝑥 1,03 𝑔𝑐𝑚3 𝑥 106
𝑐𝑚3
𝑚3
= 1,65 𝑚3/𝑑𝑎𝑦
Menghitung Ruang Lumpur
Periode pengurasan ruang lumpur direncanakan dilakukan 5 hari sekali, sehingga
volume ruang lumpur yang dibutuhkan adalah
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔 𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 = 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑟𝑎𝑠𝑎𝑛 𝑥 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔 𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 = 5 𝑎𝑟𝑖 𝑥 1,65𝑚3
𝑎𝑟𝑖= 8,25 𝑚3
Ruang lumpur direncanakan berbentuk trapezium dengan asumsi :
- Lebar ruang lumpur = 1,5 m
- Kedalaman ruang lumpur yang direncanakan (h) adalah = 1,5 m
Sehingga panjang lumpur adalah :
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔 𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 = 𝐴 𝑥 =1
2𝑡 𝑎 + 𝑏 𝑥
𝑎 + 𝑏 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑟𝑢𝑎𝑛𝑔 𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟
12 𝑡 𝑥
𝑎 + 𝑏 = 8,25 𝑚3
12 𝑥 1,5 𝑚 𝑥 1,5 𝑚
= 1.84 𝑚
6. Menghitung diameter pipa inlet di bak pengendap
Kriteria design kecepatan pada pipa saat penuh adalah : 1 – 3 m/s
Data perencanaan kecepatan = 1 m/s
𝑄 = 𝑉 𝑥𝜋
4 𝑥 𝑑2
𝐷 = 4 𝑥 𝑄
𝜋 𝑥 𝑉
0,5
𝐷 = 4 𝑥 0,082 𝑚3/𝑠
𝜋 𝑥 1 𝑚/𝑠
0,5
= 0,324 𝑚 = 32,4 𝑐𝑚
Jadi diameter pasaran yang digunakan adalah 14 inchi