repository.unpas.ac.idrepository.unpas.ac.id/32052/1/BAB V.docx · Web viewTanah disekitar intake...
-
Upload
truongkien -
Category
Documents
-
view
221 -
download
0
Transcript of repository.unpas.ac.idrepository.unpas.ac.id/32052/1/BAB V.docx · Web viewTanah disekitar intake...
BAB VDASAR-DASAR PERENCANAAN, PERHITUNGAN DESAIN
INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM
5.1 Umum
Suatu sistem pengolahan air minum harus dirancang sedemikian rupa dengan
suatu standar dan kriteria desain yang dapat memenuhi kebutuhan para konsumen.
Dari sistem yang dirancang tersebut diharapkan dapat mengolah air baku menjadi
air minum yang memiliki kualitas dan kuantitas yang sangat baik. Keberhasilan
dari pengolahan air tersebut ditentukan dari kriteria berikut :
Sebuah sistem harus dapat menghasilkan air minum yang memiliki
kualitas air yang sesuai dengan batasan standar yang ditetapkan oleh
Menteri Kesehatan
Sebuah sistem pengolahan harus dapat memproduksi air minum dengan
kapasitas yang sesuai dengan kebutuhan pelayanan air minum serta
fluktuasi pemakaian
Dan sebuah sistem harus bisa mendistribusikan air minum kepada
konsumen dengan harga pasaran yang dapat terjangkau
Setelah melalui pertimbangan-pertimbangan secara teknis, non teknis, serta
hal-hal lainnya, maka seperti yang telah dikemukakan pada Bab IV, perencanaan
sistem pengolahan air minum dilakukan sesuai dengan alternatif terpilih.
Adapun unit - unit pengolahan untuk alternatif terpilih adalah sebagai berikut :
1. Intake
2. Koagulasi Hidrolic Jump (terjunan)
3. Flokulasi Baffle Chanel Vertikal
4. Sedimentasi (Plate Settler)
5. Filtrasi (Saringan Pasir Cepat)
6. Pembubuhan Desinfektan
7. Reservoar
V-1
V-2
5.2 Perhitungan Desain Unit
5.2.1 Intake
Intake merupakan bangunan yang diletakkan di sumber air yang fungsinya
untuk menangkap air baku untuk kemudian dialirkan melalui pipa transmisi
menuju bangunan pengolahan. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam
membangun sistem intake ini adalah :
Ditempatkan pada tempat yang tidak ada arus/aliran yang merusak,
sehingga tidak akan terjadi gangguan dalam penyediaan air baku dan
sedekat mungkin dengan instalasi pengolahan.
Tanah disekitar intake harus stabil, diharapkan tidak akan terkena erosi
akibat arus pada sungai, jika intake diletakkan dekat belokan sungai,
bagian terbaik untuk meletakkannya adalah di lengkungan sungai di
bagian luar, bila intake diletakkan di lengkungan bagian dalam maka
dinding sungai akan tergerus oleh air sehingga ketinggian air akan
berkurang, banyak terdapat pasir dan tumpukan sampah.
Tersedianya jalan yang bebas rintangan menuju intake
Mulut intake harus berada di bawah muka air sungai guna mencegah
masuknya bahan-bahan terbawanya pasir atau endapan kasar
Mempunyai jarak dari pinggir sungai guna mencegah terjadinya
kontaminasi tercampurnya padatan (tanah) dengan air yang akan ditangkap
Intake harus diletakan di hulu sungai
Dipasang saringan untuk menahan sampah dan plastik
Harus mudah dibersihkan, misalnya pengambilan lumut dan endapan pasir
Menurut Susumu Kawamura, 1991, pemilihan lokasi intake harus
berdasarkan pada :
Mendapatkan air dengan kualitas terbaik setelah melewati prosedur-
prosedur tertentu guna menghindari pencemaran sumber air
Perkiraan kemungkinan perubahan yang terjadi
Minimisasi efek-efek yang diakibatkan oleh banjir dan sampah
Memungkinkan terjadinya pertumbuhan fasilitas dimasa mendatang
V-3
Minimisasi efek keberadaan sistem intake terhadap kehidupan akuatik yang
ada
Mendapatkan kondisi geologi yang baik
Peletakan intake tidak boleh mengganggu atau menimbulkan konflik
program-program peningkatan sungai dikemudian hari.
Pada pereancanaan intake perlu diperhatikan karakteristik air seperti
fluktuasi muka air maksimum dan minimum, materi tersuspensi dan
banyaknya kotoran yang mengapung. Kecepatan aliran perlu diperhatikan
agar tidak terjadi pengendapan pasir. Kecepatan aliran yang dianjurkan
untuk saluran intake adalah 0,6-1,5 m/dtk dengan waktu tinggal dalam
intake 20 menit (Al-Layla,1978).
Penentuan dimensi didasarkan pada persamaan kontinuitas dan Manning,
yaitu :
Q=A x V (5.1)
V=1n
x R23 xS
12 (5.2)
Dimana :
Q = debit air (m3/detik)
A = luas penampang saluran (m3)
V = kecepatan aliran pada saluran pembawa (m/detik)
N = koefisien kekasaran Manning
R = jari-jari hidrolis (m)
S = slope/kemiringan (m/m)
Letak yang baik
Letak yang kurang baik
Perletakan Intake
V-4
Gambar 5.1 Perletakkan Intake
Unit intake terdiri dari beberapa bagian yaitu :
a. Pintu Air
b. Bar Screen
c. Saluran Pembawa
d. Bak Pengumpul
a. Pintu Air
Pintu air dalam saluran intake diperlukan:
- Untuk mengatur jumlah aliran air yang akan masuk ke saluran pipa
pembawa
- Muka air pada sumber mengalami fluktuasi sedangkan pengaliran yang
berlebihan dapat memperlambat aliran sehingga perlu dilakukan
pembukaan pintu air agar dicapai debit pengaliran yang diinginkan
Kriteria Desain:
Debit pengolahan = 200 L/dtk = 0,2 m3/detik
Tinggi maksimum muka air = 2 m
Kecepatan aliran = 0,3 - 0,6 m/detik
Direncanakan :
Kecepatan aliran = 0,4 m/detik
V-5
Perhitungan :
Luas penampang saluran (A sal)
A sal=Qv
=0,2 m3 /dtk0,4 m /dtk
=0,5 m2
Lebar saluran (L sal)
Saluran tegak hidrolis optimum d = 0,5 L
Ac=d x L=2 d2
0,5 m2=2d2
d=( 0,5 m2 )
0,5
d (Y )=0,5 m
Maka, Lsal=2 xd=1m
b. Bar Screen
Bar Screen berfungsi untuk menyisihkan benda-benda kasar yang melayang,
sehingga tidak mengganggu pengoperasian unit pengolahan selanjutnya.
Banyaknya kotoran yang tertahan pada bar screen akan meningkatkan
kehilangan tekanan sehingga perlu dibersihkan.pembersihan dapat dilakukan
secara manual maupun mekanis. Pemilihan tergantung dari beban yang
diterima, jika beban berat dapat menggunakan peralatan mekanis yang bekerja
secara otomatis, sedangkan beban yang relatif ringan dapat dilakukan secara
manual.
Kriteria desain untuk bar screen adalah :
Tinggi dan kemiringan screen harus memenuhi pada saat tinggi air
maksimum dan tinggi air minimum dengan head loss ≤ 15 cm (Al-
Layla, 1978)
Bukaan antara screen/jarak antar kisi : 25 – 50 mm (Babbit, 1967)
Sudut antara kisi-kisi dengan bidang horizontal (α) : 45o – 60o
Lebar penampang batang (w) : 5 – 15 mm
Kecepatan aliran air (Vs) : 0,3 – 0,6 m/dtk
V-6
Lebar saluran pembawa : 75 cm
Panjang penampang batang (p) : 25 – 75 mm
Kecepatan melalui bar screen (Vs) : 0,9 m/dtk
Faktor Kirschmer
Tabel 5.1 Faktor Kirschmer
No Keterangan Kriteria Desain1 Faktor Kirshmer (β)
- Bentuk bulat lingkaran 1,79- Persegi dgn sisi depan (upstream) dan belakang (downstream) setengah lingkaran
1.67
- Persegi dengan sisi depan (upstream) setengah lingkaran
1.83
- Persegi 2.42- Bulat telur 10,76
Sumber : Syed.R.Qasim, 1985
Rumus yang digunakan :
Jumlah batang (n)
L=n x w+( n+1 ) xb (5.3)
Dimana :
L = lebar saluran intake (m)
N = jumlah kisi yang digunakan dalam bar screen
w = lebar batang/diameter (m)
b = jarak antar bukaan batang (m)
Kehilangan tekanan melalui kisi
Hv=Vs2
2g (5.4)
Kehilangan tekanan di kisi-kisi
Hs=β (wb )
43 hv sin Ө (5.5)
Dimana :
Β = sudut kemiringan batang
Ө = faktor kirschmer/faktor bentuk dari batang
V-7
Direncanakan :
Saringan halus dengan pembersihan secara manual
Debit pengolahan = 200 L/dtk = 0,2 m3/dtk
Lebar saluran intake (L) = 1,15 m
Kecepatan aliran (v1) = 0,5 m/dtk
Kisi berbentuk bulat lingkaran (β) = 1,79
Diameter yang direncanakan (w) = 15 mm = 0,015 m
Jarak bukaan antar batang (b) = 50 mm = 0,05 m
Kemiringan kisi (α) = 60
Gravitasi (g) = 9,81
Sloope (S) = 0,00008
Gambar 5.2 Sketsa Barscreen
Perhitungan :
Kedalaman sebelum screen (Y 1)
Q x n
S12
=Y 1
53
(2Y 1+1 )53
0,2 m3/dtk x 0,013
(0,00008)12
=Y 1
53
(2Y 1+1 )53
0,29=Y 1
53
(2Y 1+1 )53
Dengan melakukan trial and error diperoleh nilai Y1=0,669 m
V-8
Kecepatan sebelum screen (v 1)
v1=Q
L xY 1= 0,2 m3 /dtk
1,15 m x0,660 m=0,259 m
dtk
Jumlah batang (n)
L=n x w+[ (n+1 ) x b ]1,15 m=n x0,015 m+[ (n+1 ) x0,05 m ]1,15 m=0,015 n+0,05 n+0,05
1,10=0,065 n
n=17 batang
Jumlah batang yang akan direncanakan = 17 batang
Jumlah bukaan (s)
s=n+1=17+1=18bukaan
Lebar bukaan total (Lt)
Lt=b x s=50 mm x 18bukaan=899,77 mm=0,899 m
Kedalaman batang (bar terendam/Y b)
Y b=Y 1
sin α=0,669 m
sin 60o =0,78 m
Kecepatan di screen (v b)
vb=Q
Lt x Y 1= 0,2 m3/dtk
0,899 m x0,669 m=0,33 m
dtk
Kehilangan tekanan melalui screen (hv)
h v=vb
2
2 g=
(0,33 m /dtk)2
2x 9,81 m /dtk2 =0,01 m
Headloss bar
V-9
Persamaan Kirschmer
HL=β x ( wb )
43 xhv x sin α
HL=1,79 x ( 0,015 m0,05 m )
43 x 0,01 m x sin 60°=0,0017 m=0,17 cm
Ketinggian air setelah bar (Y 2)
Y 2=Y 1−HL=0,669 m−0,0017 m=0,667 m
Kecepatan setelah melewati screen (v 2)
v2=Q
L xY 2= 0,2 m3 /dtk
1,15 m x0,667 m=0,260 m
dtk
c. Saluran Pembawa
Saluran pembawa dibuat untuk membawa air baku dari pintu air menuju ke
bak pengumpul.
Direncanakan :
Saluran pembawa terbuat dari beton
Koefisien Manning (n) = 0,013
Kecepatan sadap (vsadap) = 0,3 m/dtk
Debit pengolahan (Qsal) = 200 L/dtk = 0,2 m3/dtk
Panjang saluran (Psal) = 2 meter
Tinggi muka air rata-rata (AWL) = 1 meter
Sketsa saluran pembawa dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
V-10
Gambar 5.3 Denah Saluran Pembawa
Perhitungan :
Persamaan kontinuitas
Q=A x v
A=Q sal
vsadap
A=0,2 m3/dtk0,3 m /dtk
=0,67 m2
Lebar saluran=2x tinggimuka air
¿2 xh=b
A=b xh
A=2h x h=2 h2
h=√ 0,67m2
2=0,58 m
b=2h=2 x0,58 m
Persamaan Manning
V=1n
x R23 xS
12
Jari-jari Hidrolis (R)
V-11
R= b xhb+2h
= 1,15 m x 0,58 m1,15+(2 x0,58 m )
=0,289 m
Kemiringan Saluran (Sloope)
S=( v sal xn
R23 )
2
=( 0,3 m /dtk x 0,013
0,289 m23 )
2
=0,00008
Jadi Dimensi Saluran
Lebar Saluran (Lsal) = 1,15 m
Panjang Saluran (Psal) = 4 m
Kedalaman Saluran = 0,58 m+fb (20 % )
¿0,58 m+0,12=0,7 m
Head loss pada saluran pembawa (Hl)
Hl=S x Psal=0,00008 m /m x 4m=0,000319 m
d. Bak Pengumpul
Bak pengumpul adalat tempat yang diperuntukkan untuk mengumpulkan air
yang telah disadap oleh unit intake sebelum dialirakan melalui pipa transmisi.
Rumus yang digunakan :
Volume bak pengumpul
V bak=Q xTd (5.6)
Luas bak pengumpul
Abak=V bak
hbak (5.7)
Kriteria Desain :
Waktu detensi air dalam sumuran (Td) = maks. 20 menit
Tebal dinding saluran minimum = 20 cm
Sumber : Al-Layla,1978
Direncanakan :
V-12
Bak pengumpul berbentuk persegi panjang
Debit pengolahan (Q) = 0,2 m3/dtk
Waktu detensi (tdbak) = 15 menit = 900 detik
Percepatan gravitasi (g) = 9,81 m/dtk2
Diameter pipa peluap (ø peluap) = 12 inch
Diameter pipa penguras (øpenguras)= 12 inch
Panjang : Lebar (P : L) = 2 : 1
Tinggi bak pengumpul (hbak) = 5 m
Perhitungan :
Volume bak pengumpul (V bak)
V bak=Q xtd bak=0,2m3/dtk x 900 dtk=180 m3
Luas bak pengumpul (A bak)
Abak=V bak
hbak=180 m3
5m=36 m2
Dimensi bak pengumpul
Perbandingan antara panjang dan lebar adalah :
P : L = 2 : 1
Lebar bak pengumpul (L bak)
Abak=Pbak x Lbak → Pbak=2Lbak
Abak=2 Lbak x Lbak
Lbak=[ Abak
2 ]0,5
=[36 m2
2 ]0,5
=4 m
Panjang bak pengumpul (P bak)
Pbak=Abak
Lbak=36 m2
4m=9 m
V-13
Kedalaman freeboard (hfreeboard) direncanakan 20% dari
kedalaman bak yang direncanakan, maka :
h freeboard=20% xhbak
h freeboard=20 % x5m=1 m
Maka tinggi bak pengumpul :
hbak=5 m+1 m=6 m
Jadi dimensi bak pengumpul adalah :
o Lebar = 4 m
o Panjang = 9 m
o Tinggi = 5 m
Check volume bak pengumpul (V bak)
V bak=Pbak x Lbak xhbak
V bak=9 m x 4 m x 5 m=180m3
Check waktu detensi bak pengumpul (td bak)
tdba k=V bak
Q= 180 m3
0,2m3 /dtk=900 dtk x 60 dtk /mnt=15 mnt
5.2.2 Saluran Transmisi
Menurut Kawamura.Susumu, 1999, air baku dapat dialirakan secara
gravitasi maupun dengan bantuan pompa menuju ke instalasi pengolahan air
bersih. Saluran yang mengalirkan air baku disebut saluran transmisi.
Saluran transmisi dapat berupa saluran terbuka ataupun saluran tertutup
berupa pipa berdiameter tertentu. Rumus yang akan dipergunakan :
Rumus Manning untuk saluran terbuka
V=1n
x R23 xS
12 (5.8)
Dimana :
V = kecepatan aliran (m/dtk)
R = jari-jari hidrolis (m)
S = kemiringan saluran
V-14
n = koefisien kekasaran Manning dinding saluran
Sumber : Chom,1959
Rumus Darcy Weisbach untuk saluran tertutup
V= Q14
π x d2 (5.9)
Dimana :
Q = debit harian maksimum
d = diameter pipa (m)
V = kecepatan aliran
Sistem pengaliran air baku yang digunakan yaitu secara gravitasi. Dengan
kondisi kontur (perbedaan ketinggian) intake berada pada +927 m dpl dan unit
instalasi berada pada ketinggian +748 m dpl, dikarenakan kondisi tersebut dan
mengupayakan untuk mencegah kebocoran maka pipa yang digunakan yaitu pipa
Galvanis Iron Pipe dengan diameter 14 inch.
Kriteria desain :
Kecepatan aliran melalui pipa transmisi (v) = 0,3 – 6 m/dtk
Kapasitas pipa transmisi adalah kapasitas maksimum satu hari (Qm)
Direncanakan :
Kapasitas pipa saluran transmisi (Qm) = 200 L/dtk = 0,2 m3/dtk
Kecepatan dalam pipa (v) = 1,5 m/dtk
Jenis pipa yang digunakan adalah pipa besi dengan nilai koefisien Hazen
William (C) = 100
Panjang pipa transmisi = 31 Km = 31000 m
Aksesories pipa yang digunakan untuk pipa Galvanis Iron Pipe :
Gate valve = 20 buah ; kf = 0,39
Bend 45o = 15 buah ; kf = 0,2
Bend 90o = 5 buah ; kf = 0,3
Air valve = 8 buah ; kf = 0,12
Fleksibel joint = 20 buah ; kf = 0,026
V-15
Perhitungan :
Luas penampang pipa (A)
A=Qv=0,2 m3 /dtk
1,5 m /dtk=0,13 m2
Diameter pipa (d)
d=√ 4 Aπ
=√ 4 x0,13 m2
3,14=0,412 m=41,21 cm=16,2 inc h=18 inc h=0,5m
Check kecepatan aliran dalam pipa (v aktual)
vaktual=QA
= Q1
4 π d2
= 0,2 m3/dtk1
4 x3,14 x 0,5 m2
=1,2 mdtk
Kemiringan (S)
S=( Q0,2785 xC x d2,63 )
10,54
S=( 0,2 m3/dtk0,2785 x 100 x0,5 m2,63 )
10,54=0,005
Kehilangan tekan melalui pipa transmisi (ΔH mayor)
∆ Hmayor=S x L=0,005 x31000m=157,70 m
Kehilangan tekan melalui aksesories pipa (ΔH minor)
∆ Hminor=kx( v2
2 g )
Contoh perhitungan untuk ΔH Gate Valve
∆ HGate Valve=20x 0,39 x( 1,52
2 x9,81 )=0,89
Untuk perhitungan kehilangan tekan pada aksesories lainnya dapat dilihat
pada tabel berikut :
Tabel 5.2 Kehilangan Tekan Pada Aksesories Pipa
Aksesories kf ΔHminor
Gate Valve 0,39 0,89
V-16
Air Valve 0,12 0,11Bend 45o 0,2 0,34Bend 90o 0,3 0,17
Fleksibel joint 0,026 0,06TOTAL 1,58
Sumber : Hasil Perhitungan
Kehilangan tekan melalui sistem transmisi (ΔH)
∆ H=∆ Hmayor+∆ H minor
∆ H=157,70+1,58=159,28 m
Pada jalur pipa transmisi ditambahkan unit Bak Pelepas Tekan (BPT) yang
digunakan untuk mengurangi tekanan pada pipa yang diakibatkan perbedaan
ketinggian yang cukup besar antara intake dengan lkasi instalasi pengolahan air
minum. Bak Pelepas Tekan ini akan dipasang pada jalur pipa di ketinggian +850
m dpl. Waktu detensi yang akan direncanakan pada Bak Pelepas Tekan yaitu
selama 30 detik.
Volume BPT (V BPT)
V bak=Q x Td=0,2 m3/dtk x30 dtk=6 m3
Luas BPT (A BPT)
ABPT=V BPT
hBPT= 6m3
1,5 m=4 m2
Dimensi BPT
Perbandingan antara panjang dan lebar adalah :
P : L = 2 : 1
Lebar BPT (L BPT)
ABPT=PBPT x LBPT → PBPT=2 LBPT
ABPT=PBPT x LBPT
LBPT=[ ABPT
2 ]0,5
=[ 4 m2
2 ]0,5
=1,41 m
Panjang BPT (P BPT)
V-17
PBPT=2x LBPT
PBPT=2x 1,41 m=2,83 m
Kedalaman freeboard (hfreeboard) direncanakan 20% dari kedalaman bak
yang direncanakan, maka :
h freeboard=20 % xhBPT
h freeboard=20 % x1,5 m=0,3m
Maka tinggi BPT adalah :
hBPT=1,5m+0,3 m=1,8m
Dimensi BPT adalah:
o Lebar : 1,4 m
o Panjang : 3 m
o Tinggi : 2 m
Check volume BPT (V BPT)
V BPT=PBPT x LBPT x hBPT
V BPT=3 m x 1,4 m x 2m=8,4 m3
Check waktu detensi BPT (td BPT)
tdBPT=V BPT
Q= 6 m3
0,2 m3 /dtk=30 detik
Hasil rancangan :
Pintu Air
Lebar pintu air = 0,8 meter
Lebar saluran = 1 meter
Tinggi maks.muka air = 2 meter
Kehilangan tekanan = 0,4 m/dtk
Screen
Lebar saluran = 1 meter
Kisi bentuk bulat lingkaran
Diameter batang = 0,015 meter
Jarak bukaan batang = 0,05 meter
V-18
Kemiringan = 60˚
Kedalaman sebelum screen = 0,669 meter
Jumlah batang = 15 batang
Jumlah bukaan = 16 bukaan
Kedalaman batang terendam = 0,78 meter
Headloss Krischmer = 0,0023 meter
Saluran Pembawa
Panjang saluran = 4 meter
Lebar saluran = 1,15 meter
Kedalaman saluran = 0,7 meter
Headloss saluran pembawa = 0,000319 meter
Bak Pengumpul
Volume bak pengumpul = 180 m3/dtk
Luas bak pengumpul = 36 m2
Lebar bak pengumpul = 4 meter
Panjang bak pengumpul = 9 meter
Tinggi bak pengumpul = 5 meter
Diameter pipa peluap = 12 (inch)
Diameter pipa penguras = 12 (inch)
Saluran Transmisi
Luas penampang pipa = 0,13 m2
Diameter pipa = 0,5 meter = 18 (inch)
Headloss pada pipa = 157,70 meter
Headloss melalui sistem transmisi = 159,28 meter
Headloss pada aksesories = 1,58 meter
BPT
Lebar BPT = 1,41 meter
Panjang BPT = 2,83 meter
Tinggi BPT = 1,8 meter
V-19
V-20
V-21
V-22
5.2.3 Koagulasi
Koagulasi adalah proses destabilisasi partikel koloid dengan cara
penambahan senyawa kimia yang disebut koagulan.
Destabilisasi merupakan proses dimana partikel-partikel koloid bersatu
dengan koagulan dan menjadi besar. Koagulan yang digunakan berfungsi untuk
membantu proses flokulasi agar flok dapat terbentuk lebih cepat. Parikel koloid
adalah hampir sama dengan padatan tersuspensi hanya saja mempunyai ukuran
yang lebih kecil yakni kurang dari 1µm (mikron), dengan kecepatan pengendapan
yang sangat rendah sekali. Partikel koloid ini juga yang menyebabkan timbulnya
kekeruhan. Dengan demikian partikel-partikel koloid yang pada awalnya sukar
dipisahkan dari air, setelah proses koagulasi akan menjadi kumpulan partikel yang
lebih besar sehingga mudah dipisahkan dengan cara sedimentasi, filtrasi atau
proses pemisahan lainnya yang lebih mudah. (Idaman.Said Nusa,2005:153)
Jenis koagulasi yang dapat digunakan adalah jenis hidrolis dan jenis
mekanis. Kedua jenis koagulasi tersebut mempunyai karakteristik sebagai
berikut :
a. Hidrolis
- Tingkat turbulensinya sangat dipengaruhi pada energi yang tersedia
- Besarnya air yang akan diolah
Contoh : terjunan, pipa aliran turbulen
b. Mekanis
- Tingkat turbulensinya sangat tergantung pada jenis peralatan dan fungsi
dari energi yang diberikan
- Tidak terpengaruh oleh besarnya kapasitas air yang akan diolah
Contoh : paddle dan propeller, pencampur statis
Rumus yang digunakan :
Ketinggian muka air di V-Notch
Hp=( Q2 , 63 xcd )
23 (5.10)
Dimana :
Hp = ketinggian muka air di V-Notch
V-23
Q = debit aliran air (m3/detik)
Cd = koefisien limpasan
Gradien kecepatan
G=√ ρ x g xQ xhμ xT
(5.11)
h=G2 x μ x tρ x g
=G2 x v x tg
(5.12)
Dimana :
G = gradien kecepatan pengadukan (dtk-1)
ρ = massa jenis cairan sesuai dengan temperatur (997.99 kg/m.dtk)
µ = kekentalan/viskositas (kg/m3)
h = headloss (m)
t = waktu detensi (detik)
Waktu yang diperlukan untuk jatuh
t tjn=√ 2hg
(5.13)
Dimana :
ttjn = waktu yang diperlukan untuk jatuh
g = percepatan gravitasi (9,81 m/dtk2)
h = tinggi atau ketinggian pelimpah (m)
Kriteria perencanaan :
Gradien kecepatan = 200 – 1000 det-1
Waktu detensi = 20 - 60 detik (40 detik)
Viskositas kinematik (v) pada 25ºC = 0,9055 x 10-6 m2/det
Viskositas dinamik (µ) pada 25 ºC = 0,903 x 10-3 Nd/m2
Rapat massa pada 25 ºC = 996,95 Kg/m3
Koefisien Discharge (Limpasan) = 0,62
Gtd = 104 - 105
Bilangan Reynold (Nre) = > 2000
Bilangan Froude (NFr) = > 10-5
V-24
Perbandingan P : L = 2 : 1
Direncanakan 2 bak koagulasi, sehingga
Sketsa Gambar Bak Koagulasi dapat di lihat pada gambar dibawah ini,
Gambar 5.7 Sketsa Bak Koagulasi
1. Sistem Inlet
Saluran inlet berbentuk segi empat yang merupakan saluran yang menyalurkan air
baku pipa transmisi ke V-Notch, dimana :
Kriteria desain :
Debit yang masuk ke inlet ¿ 0,2 m3/dtk2
=0,1 m3 /dtk
Lebar saluran inlet (w) = 0,6 m
Panjang saluran inlet ( Linlet) = 1,5 m
V-25
Perhitungan :
Ketinggian air dalam saluran inlet (h air)
hair=( Qinlet
1 , 38×winlet)2
3
hair=( 0,1 m3/dt1 , 38×0,6 m )
23
hair=0 ,244 m
Ketinggian freeboard (h freeboard)
h freeboard=(hair×20 % )h freeboard=(0 , 244 m×20 % )
h freeboard=0 ,049 m
Ketinggian saluran inlet (h saluran)
hsaluran=hair+hfreeboard
hsaluran=0 , 244 m+0 , 049 m
hsaluran=0 , 293 m
Kecepatan aliran dalam saluran inlet (v inlet)
vinlet=Qinlet
hair×w inlet
vinlet=0,1 m3 /dt
0 , 244 m×0,6 mvinlet=0 ,682 m /dt
Jari-jari hidrolis saluran inlet (R inlet)
Rinlet=hair×winlet
(2×hair )+winlet
Rinlet=0 ,244 m×0,6 m
(2×0 , 244 m)+0,6 m
Rinlet=0 , 135 m
V-26
Kemiringan saluran inlet (S inlet)
vinlet=1n×R
23×S
12
Sinlet=( v inlet×nR
inlet
23 )
2
Sinlet=( 0 ,682 m /s×0 ,013
0 , 135 m2
3 )2
Sinlet=0 ,0011 mm
Kehilangan tekanan pada saluran inlet (hl inlet)
hlinlet=Sinlet×Linlet
hlinlet=0 ,0011×1,5 m
hlinlet=0 , 0017 m
2. Pelimpah (V-Notch)
Terjunan (Pelimpah) untuk unit koagulasi menggunakan V-Notch.
Gambar 5.8 V-Notch
Tinggi muka air pada V-Notch (h v-notch)
Untuk α = 90, maka
h v−notch=[ Q8
15⋅Cd (2 g⋅tan α /2 ) ]2
5=[ 0,1 m3 /dt8
15⋅0 , 62 (2⋅9 , 81⋅tan(90/2 )) ]2
5
V-27
h v−notch=0 , 188 m
Lebar muka air pada V-Notch (B v-notch)
B v−notch=2 H tan α2
B v−notch=2( 0 ,188 ) tan 902
B v−notch=0 ,38 m
Luas V-Notch (A v-notch)
AV −Notch=12×hV−Notch×BV− Notch
AV −Notch=12×0 ,188 m×0 ,38 m
AV −Notch=0 ,036 m2
Kecepatan awal di ambang (v o)
v0=Q in
AV −Notch
v0=0,1 m3 /dt0 ,036 m2
v0=2,8 m /dt
3. Dimensi Bak
Volume Bak (V bak)
Dengan waktu detensi sesuai dengan kriteria perencanaan (40 detik),
maka volume bak dapat dihitung sebagai berikut,
V bak=Qbak×td
V bak=0,1 m3/ s×40 dt
V bak=4 m3
Dimensi Bak
V-28
P : L = 2 : 1
P = 2L
V=P×L×T (asumsi T = 1,5 m)
V=2 L×L×T
4 m3=2 L2×1,5 m
L=√ 4 m3
2×1,5 m
L=1 , 15 m Maka,
P= VL .T
= 4 m3
1,15 m x1,5 m=2,3m
Tinggi bak hidrolis (Terjunan )
hterjunan=T+hV−Notch
hterjunan=1,5 m+0 , 188 m
hterjunan=1 ,69 m
Kedalaman freeboard (h freeboard)
h freeboard=(20 %×h terjunan)
h freeboard=(20 %×1 ,69 m)
h freeboard=0 ,34 m
Tinggi Bak hidrolis (h bak)
hbak=hterjunan+hfreeboard
hbak=1 ,69 + 0 , 34 m
hbak=2 , 03 m
Jadi dimensi bak koagulasi adalah :
Lebar (Lbak ) : 1,15 m ≈ 115 cm
V-29
Panjang (Pbak ) : 2,3 m ≈ 230 cm
Tinggi (hbak ) : 2,0 m ≈ 200 cm
Waktu terjun ke bak koagulasi (t terjunan)
t terjun=√ 2h terjunan
g=√ 2(1 , 69)
9 ,81=0 , 59 det
Kecepatan terjun ke bak koagulasi (v terjun)
v terjun=hterjunan / tterjunan
v terjun=1 , 69 m /0 ,59 dt
v terjun=2 , 88 m /dt
Cek nilai gradient kecepatan (G)
G=( ρ x g x Q x hterjunan
μ x V bak)0,5
G=(996 , 95 Kg /m3 x 9 ,81 m /dtk2 x 0,1 m3/dtk x 1 ,69 m0 , 903 x10−3 Kg /m .dtk x 4 m3 )
0,5
G=676 ,14det−1 (memenuhi kriteria desain.)
Gtd
Gtd=G×td
Gtd=676 , 14×40 det
Gtd=27045 , 8
4. Kontrol Aliran
Jari-jari hidrolis (R)
R =
Lbak×Pbak
2 x ( Lbak+Pbak)
R=
1 ,15 m×2, 31 m2 x (1 , 15 m+2, 31 m)
V-30
R = 0 ,38 m
Bilangan Reynold (N re)
Nre=v terjun×R
υ
Nre= 2 ,88×0 , 380 , 9055×10−6
Nre=1 , 22×106 > 2000 (memenuhi syarat )Dari hasil perhitungan bilangan Reynold yang didapat telah memenuhi
syarat yaitu lebih besar nilainya dari 2000.
Bilangan Froude (N Fr)
NFr= v2
gR
NFr= (2, 88 )2
9 ,81×0 , 38
NFr=2 ,19 > 10−5 ( memenuhi syarat )Dari hasil perhitungan bilangan Froude yang didapat telah memenuhi
syarat yaitu lebih besar nilainya dari 10-5.
5. Sistem Outlet
Saluran outlet berbentuk segi empat, dimana :
Debit outlet = 0,1 m3/dt
Lebar saluran outlet (w) = 0,5 m
Panjang saluran outlet (L) = 1,5 m
Perhitungan :
Ketinggian air dalam saluran outlet (h air)
V-31
hair=( Qinlet
1 ,38×woutlet)2
3
hair=( 0,1 m3 /dt1 , 38×0,5 m)
23
hair=0 , 28 m
Ketinggian freeboard (h freeboard)
h freeboard=(hair×20 % )h freeboard=(0 , 28 m×20 % )
h freeboard=0 , 055 m
Ketinggian saluran outlet (h saluran)
hsaluran=hair+hfreeboard
hsaluran=0 , 28 m+0 , 055 m
hsaluran=0 ,33 m
Kecepatan aliran dalam saluran outlet (v outlet)
voutlet=Qoutlet
hair×woutlett
voutlet=0,1 m3/dt
0 , 28 m×0,5 mvoutlet=0 , 72 m /dt
Jari-jari hidrolis saluran outlet (R outlet)
Routlett=hair×woutlet
(2×hair )+woutlett
Routlett=0 , 28 m×0,5 m
(2×0 ,28 m )+0,5 m
Routlett=0 , 131 m
Kemiringan saluran outlet (S outlet)
voutlet=1n×R
23×S
12
V-32
Soutlet=( voutlet×nR
outlet
23 )
2
Soutlet=( 0 , 72 m /s×0 ,013
0 , 131 m2
3 )2
Soutlet=0 ,0013 mm
Kehilangan tekanan pada saluran outlet (hl outlet)
hloutlet=Soutlet×Loutlet
hloutlet=0 ,0013×1,5 m
hloutlet=0 , 002 m
Hasil Rancangan :
Sistem Inlet
Lebar saluran inlet (Linlet) = 0,6 meter
Panjang saluran inlet (Pinlet) = 1,5 meter
Ketinggian air dalam sal.inlet (Tinlet) = 0,244 meter
Ketinggian saluran inlet (hsaluran) = 0,293 meter
HL inlet = 0,0017 meter
Pelimpah (V-Notch)
Tinggi muka air pada V-Notch = 0,188 meter
Lebar muka air pada V-Notch = 0,38 meter
Luas V-Notch = 0,036 m2
Dimensi Bak
Volume bak (Vbak) = 4 m3
Lebar bak (Lbak) = 1,15 meter
Panjang bak (Pbak) = 2,3 meter
Tinggi bak (Tbak) = 2,0 meter
Kontrol Aliran
Jari-jari hidrolis (R) = 0,38 meter
Bilangan Reynold (NRe) = 1,22 x 105
Bilangan Froude (NFr) = 2,19
V-33
Sistem Outlet
Lebar saluran outlet (Loutlet) = 0,5 meter
Panjang saluran outlet (Poutlet) = 1,5 meter
Ketinggian air dalam sal.outlet (hair) = 0,28 meter
Ketinggian saluran outlet (hsaluran) = 0,33 meter
HL outlet = 0,002 meter
5.2.4 Flokulasi
Menurut Reynolds (1982:556), flokulasi adalah pengadukan lambat dari air
yang telah ditambahkan koagulan untuk mengumpulkan partikel yang sudah di
destabilisasi sehingga dapat membentuk flok. Terbentuknya flok-flok menjadi
lebih besar sehingga berat jenisnya lebih daripada air, maka flok-flok tersebut
akan lebih mudah mengendap di unit sedimentasi.
Pengadukan lambat dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain :
a. Pengadukan mekanis
Merupakan metoda pengadukan menggunakan peralatan mekanis yang terdiri
atas motor, poros pengaduk (shaft), dan alat pengaduk (impeller).
b. Pengadukan hidrolis
Merupakan metoda pengadukan yang memanfaatkan aliran air sebagai tenaga
pengadukan. Tenaga pengadukan ini dihasilkan dari energi hidrolik yang
dihasilkan dari suatu aliran hidrolik. Energi hidrolik dapat berupa energi
gesek, energi potensial (jatuhan) atau adanya lompatan hidrolik dalam suatu
aliran. Contoh pengadukan hidrolis untuk pengadukan lambat adalah kanal
bersekat (baffle channel), perforated wall,loncatan hidrolik, gravel bed dan
sebagainya.
Secara spesifik, nilai G dan waktu detensi untuk proses flokulasi adalah
sebagai berikut :
Untuk air sungai :
Td = minimum 20 menit
G = 10 – 50 detik-1
Untuk air waduk :
Td= 30 menit
G = 10 – 75 detik-1
V-34
Untuk air keruh :
Tddan G lebih rendah
Bila menggunakan garam besi sebagai koagulan :
G tidak lebih dari 50 detik-1
Untuk penurunan kesadahan (pelarut kapur/soda) :
Td= minimum 30 menit
G = 10 – 50 detik-1
Untuk presipitasi kimia (penurunan fosfat, logam berat, dan lain-lain) :
Td= 15 – 30 menit
G = 20 – 75 detik-1
Gtd = 10.000 – 100.000
Kriteria perencanaan :
Gradien kecepatan (air sungai) = 10 – 50 dtk-1
G x td = 104 - 105
Waktu detensi (td total) = minimum 20 menit
Viskositas kinematis (ʋ) pada 25˚C = 0,9055 x 10-6 m2/dtk
Viskositas dinamik (µ) pada 25˚C = 0,903 x 10-3 kg/m.dtk
Rapat massa (ρ) pada 25˚C = 996,95 L/dtk
Debit pengolahan (Q) = 200 L/dtk = 0,2 m3/dtk
Direncanakan :
Flokulasi baffle channel = 6 tahap
Tahap I : td = 200 dtk (G = 50 dtk-1)
Tahap II : td = 200 dtk (G = 45 dtk-1)
Tahap III : td = 200 dtk (G = 40 dtk-1)
Tahap IV : td = 200 dtk (G = 35 dtk-1)
Tahap V : td = 200 dtk (G = 30 dtk-1)
Tahap VI : td = 200 dtk (G = 25 dtk-1)
Rumus yang digunakan :
Jumlah baffle dalam flokulator aliran vertikal
V-35
G=[ Q x HlV x H x A ]
12 (5.14)
V= QB x H (5.15)
Sketsa Bak Flokulasi dapat dilihat pada gambar dibawah ini,
Gambar 5.9 Sketsa Bak Flokulasi
Perhitungan :
1. Tahap Flokulator
Contoh perhitungan Tahap 1 :
Direncanakan :
Tinggi air (H1) = 4 m
Lebar dasar baffle (B1 = L1) = 1 m
Luas dasar (A1) = 2 m2
Gradien kecepatan (G) = 50 detik-1
Waktu detensi (td) = 200 detik
Perhitungan :
Debit pengolahan tiap bak (q bak)
V-36
qbak=Q
nbak=0,2 m3 /dtk
4 bak=0,05 m3/dtk
Kecepatan Tahap 1 (v)
v=qbak
(H 1 x B1)=0,05 m3 /dtk
(4 m x1m)=0,013 m
dtk
G x td
G xtd=50 dtk−1 x200 dtk=10000
Kehilangan tekanan Tahap 1
Hl1=G2 x v x H x A
qbak= (50 dtk−1 )2 x0,9055 x10−6 x 4 m x2m2
0,05 m3 /dtk=0,4 m
Ketinggian air pada Tahap II
H 2=H 1 x Hl1=4 m x0,4 m=3,6m
2. Dimensi Unit Flokulasi
Tinggi freeboard bak (h freeboard)
Direncanakan tinggi freeboard bak dari Tahap I sampai IV adalah
sebesar 20% dari tinggi air tiap tahap.
Contoh perhitungan untuk Tahap I :
h freeboard=20 % x H 1=20 % x 4m=0,8 m
Maka tinggi bak untuk Tahap I adalah :
hbak=hfreeboard+H 1=0,8 m+4m=4,8 m
Panjang bak (P bak)
Pbak= jumla h tahap x B Pbak=6 tah ap x 1 m=6 m
Lebar bak (L bak)
Lbak=A1
B1=2 m2
1m=2m
V-37
Untuk perhitungan Tahap II sampai VI dapat dilihat pada tabel
berikut :
Tabel 5.3 Perhitungan Unit Flokulasi Baffle Channel Vertikal
TahapWaktu Detensi
(td)
Gradien Kecepatan (G)
Lebar Dasar Baffle (B1 = L1)
Luas Dasar
(A)
Tinggi Air (H)
Tahap 1 200 dtk 50 detik-1 1 m 2 m2 4 mTahap 2 200 dtk 45 detik-1 1 m 2 m2 3.6 mTahap 3 200 dtk 40 detik-1 1 m 2 m2 3.4 mTahap 4 200 dtk 35 detik-1 1 m 2 m2 3.2 mTahap 5 200 dtk 30 detik-1 1 m 2 m2 3.0 mTahap 6 200 dtk 25 detik-1 1 m 2 m2 2.9 m
Sumber : Hasil Perhitungan
3. Sistem Inlet Flokulasi
Direncanakan :
Saluran penampang berbentuk = persegi panjang
Lebar saluran (Linlet) = Lebar bakjumlah bak
= 2 m4 bak
=0,5 m
Debit pada saluran inlet (Qinlet) = 0,05 m3/dtk (setiap bak)
Tinggi air (hair inlet) = 0,5 m
Lebar flokulasi (Lflokulasi) = 2 m
Lebar dinding (ldinding) = 0,2 m
Perhitungan :
Tinggi saluran inlet (H inlet)
H inlet=hairinlet+(20 % x hair inlet )
H inlet=0,5 m+(20 % x 0,5 m)
H inlet=0,6 m
Panjang saluran inlet pada setiap bak (P bak inlet)
V-38
Pinlet=(Lflokulasi+(12
ldinding))Pinlet=(2 m+(1
2x0,2 m))
Pinlet=2,1 m
Luas saluran inlet (A inlet)
Ainlet=Linlet xhair inlet=0,5 m x0,5 m=0,25 m
Kecepatan aliran pada saluran inlet (v inlet)
vinlet=Qinlet
Ainlet=
0,05 m3
dtk0,25 m
=0,2m/dtk
Jari-jari hidrolis (R inlet)
Rinlet=hair inlet x Linlet
(2 xhairinlet )+Linlet= 0,5 m x 0,5 m
(2 x0,5 m )+0,5 m=0,2 m
Kemiringan saluran inlet (S inlet)
Sinlet=[ v inlet xn
( R inlet )23 ]
2
=[ 0,2m x0,013
(0,2 m )23 ]
2
=0,00007 m/m
Kehilangan tekanan pada saluran inlet di setiap bak (hl inlet)
h linlet=Pinlet x S inlet=2,1 m x0,00007 m/m=0,0002m
4. Pintu Air
Direncanakan :
Debit pintu air (QPA = Qbak) = 0,05 m3/dtk
Kecepatan aliran air pada pintu air (vPA) = 0,6 m/dtk
Perhitungan :
Luas pintu air (A PA)
V-39
APA=QPA
v PA=
0,05 m3
dtk
0,6 mdtk
=0,08 m2
Direncanakan tinggi bukaan pintu air (dPA) = 0,5 LP
APA=d PA x LPA LPA=2 dPA
d PA=( APA
2 )0,5
=( 0,08 m2 )
0,5
=0,2 m
Maka lebar pintu air adalah :
APA=d PA x LPA
LPA=APA
d PA=0,08 m
0,2 m=0,4 m
Kehilangan tekanan pada pintu air (Hl PA)
HlPA=( QPA
2,476 x LPA xd PA)
2
HlP A=( 0,05 m3
dtk2,476 x0,4 m x 0,2m )
2
=0,06 m
5. Sistem Outlet Flokulasi
Direncanakan :
Saluran penampang berbentuk = Persegi panjang
Lebar saluran (Loutlet) = 1 m
Panjang saluran outlet (Poutlet) = 1,5 m
Kecepatan air di saluran otlet (voutlet) = 0,5 m/dtk
Perhitungan :
Luas saluran outlet (A outlet)
V-40
Aoutlet=Q
v outlet=
0,05 m3
dtk
0,5 mdtk
=0,1m2
Tinggi air pada saluran oulet (h air)
hairoutlet=Aoutlet
Loutlet=0,1m2
1m=0,1 m
Tinggi freeboard (h freeborad)
h freeboard=hair x 20%=0,1 m x20 %=0,02m
Tinggi air pada saluran outlet (h outlet)
houtlet=hair outlet+h freeboard=0,1 m+0,02m=0,12m
Jari-jari hidrolis saluran outlet (R outlet)
Routlet=hair outlet x Loutlet
(2 xhairoutlet )+Loutlet= 0,1 m x1 m
(2 x0,1 m )+1m=1,01 m
Kemiringan saluran outlet (S outlet)
Soutlet=[ voutlet xn
( Routlet )23 ]
2
=[ 0,5 m x0,013
(1,01 m )23 ]
2
=0,00003 m/m
Kehilangan tekanan saluran outlet (Hl outlet)
h loutlet=Poutlet x Soutlet=1,5 m x 0,00003m /m=0,00004 m
Hasil Rancangan :
Debit pengolahan (Q) = 200 L/dtk = 0,2 m3/dtk
Flokulasi baffel channel = 6 tahap
Tahap I
Tinggi air (H1) = 4 meter
Lebar dasar baffle (B1 = L1) = 1 meter
V-41
Luas dasar (A1) = 2 meter
Gradien kecepatan (G) = 50 detik-1
Waktu detensi (td) = 200 detik
Headloss (Hl1) = 0,4 meter
G x td = 10000
Kecepatan air (v1) = 0,013 m/dtk
Tahap II
Tinggi air (H2) = 3,6 meter
Lebar dasar baffle (B2 = L2) = 1 meter
Luas dasar (A2) = 2 meter
Gradien kecepatan (G) = 45 detik-1
Waktu detensi (td) = 200 detik
Headloss (Hl2) = 0,3 meter
G x td = 9000
Kecepatan air (v2) = 0,01 m/dtk
Tahap III
Tinggi air (H3) = 3,4 meter
Lebar dasar baffle (B3 = L3) = 1 meter
Luas dasar (A3) = 2 meter
Gradien kecepatan (G) = 40 detik-1
Waktu detensi (td) = 200 detik
Headloss (Hl3) = 0,2 meter
G x td = 8000
Kecepatan air (v3) = 0,01 m/dtk
Tahap IV
Tinggi air (H4) = 3,2 meter
Lebar dasar baffle (B4 = L4) = 1 meter
Luas dasar (A4) = 2 meter
Gradien kecepatan (G) = 35 detik-1
Waktu detensi (td) = 200 detik
Headloss (Hl4) = 0,1 meter
G x td = 7000
V-42
Kecepatan air (v4) = 0,02 m/dtk
Tahap V
Tinggi air (H5) = 3,0 meter
Lebar dasar baffle (B5 = L5) = 1 meter
Luas dasar (A5) = 2 meter
Gradien kecepatan (G) = 30 detik-1
Waktu detensi (td) = 200 detik
Headloss (Hl5) = 0,2 meter
G x td = 6000
Kecepatan air (v5) = 0,02 m/dtk
Tahap VI
Tinggi air (H6) = 2,9 meter
Lebar dasar baffle (B6 = L6) = 1 meter
Luas dasar (A6) = 2 meter
Gradien kecepatan (G) = 25 detik-1
Waktu detensi (td) = 200 detik
Headloss (Hl6) = 0,07 meter
G x td = 5000
Kecepatan air (v6) = 0,02 m/dtk
Panjang bak flokulasi (Pbak) = 6 meter
Lebar bak flokulasi (Lbak) = 2 meter
Sistem Inlet
Luas saluran inlet (Sinlet) = 0,25 meter2
Lebar saluran inlet (Linlet) = 0,5 meter
l dinding = 0,2 meter
Tinggi saluran inlet (hinlet) = 0,6 meter
Panjang saluran inlet (Pinlet) = 2,1 meter
Kemiringan saluran inlet (Sinlet) = 0,00007 m/m
Headloss saluran inlet (Hlinlet) = 0,0002 meter
Pintu Air
Luas pintu air (APA) = 0,08 meter2
V-43
Lebar pintu air (LPA) = 0,4 meter
Tinggi bukaan pintu air (dPA) = 0,2 meter
Headloss pintu air (HlPA) = 0,06 meter
Sistem Outlet
Luas saluran outlet (Soutlet) = 0,1 meter2
Lebar saluran outlet (Loutlet) = 1 meter
Panjang saluran outlet (Poutlet) = 1,5 meter
Kemiringan saluran outlet (Soutlet) = 0,00003 m/m
Headloss (Hloutlet) = 0,00004 meter
V-44
V-45
5.2.5 Sedimentasi
Sedimentasi atau pengendapan adalah suatu unit operasi untuk
menghilangkan materi tersuspensi atau flok kimia secara gravitasi. Proses
sedimentasi pada pengolahan air bersih umumnya untuk menghilangkan padatan
tersuspensi sebelum dilakukan proses pengolahan selanjutnya.
(Said.Nusa.Idaman,2005).
Jenis pengendapan partikel pada sedimentasi dapat dibedakan menjadi 2
jenis pengendapan, yaitu :
1. Pengendapan partikel Discrete, pengendapan yang terjadi akibat gaya
gravitasi dan mempunyai kecepatan pengendapan yang relatif konstan
tanpa dipengaruhi oleh adanya perubahan partikel dan berat jenis.
2. Pengendapan partikel Flocculant, yaitu pengendapan yang terjadi akibat
gaya gravitasi dan mempunyai percepatan pengendap per satuan waktu
sesuai dengan pertambahan ukuran pertikel flocculant.
Beberapa kriteria desain untuk bak sedimentasi adalah sebagai berikut :
Kriteria Desain :
Jarak antar plate (w) = (5 – 10) cm
Bilangan Reynold (NRe) = < 2000
Bilangan Froud (NFr) = > 10-5
Efisiensi penyisihan = (90 – 95) %
Kecepatan mengendap awal untuk mendapatkan flok (vo)
= (0,2 – 0,9) mm/dtk = ( 0,002 – 0,009) m/dtk
Sudut kemiringan plate settler (α) = (45 – 75)˚
Ratio panjang : lebar = (4 – 6) : 1
Ratio lebar : tinggi = (3 – 6) : 1
Lebar zone inlet = 25% panjang zone pengendapan
Beban pelimpah = (250 – 500) m3/m2/hari
Waktu detensi (td) dalam plate settler = minimum 4 menit
V-46
Direncankan :
Debit pengolahan (Q) = 0,2 m3/dtk
Kecepatan mengendap (v0) = 0,002 m/dtk
(sumber : Hasil pengukuran pada Laboratorium Unpas, 2011)
Efisinsi bak = 95 % (0,95)
Kondisi performance bak (n) = 1/3 (Good Performance)
Panjang : Lebar (P : L) = 5 : 1
Jarak antar plat (W) = 8 cm (0,08 m)
Tebal plat (t plat ) = 0,5 cm (0,005 m)
Lebar plat settler (w plat ) = 100 cm (1,0 m)
Jumlah bak (nbak ) = 2 buah
Jarak antara plat settler dengan ruang lumpur adalah 1,2 meter (lPS−RU )
Panjang plat settler (P plat ) =Lebar zona pengendapan (Lzona pengendapan )
Gambar 5.11 Potongan Plate Settler
Perhitungan,
1. Dimensi Bak Sedimentasi
Direncanakan akan dibangun 2 buah bak sedimentasi, sehingga debit tiap bak
adalah :
qbak=Q
nbak→
n = Jumlah bak,
V-47
Maka :
qbak=0,2 m3 /dtk
2=0,1 m3 /dtk
Kecepatan mengendap partikel desain (vs )
Hubungan antara Efisiensi pengendapan dengan kinerja (Good
Performance), dimana efisiensi pengendapan 95% dan n 1/3 maka dapat
dilihat pada grafik dibawah ini.
Gambar 5.12 Grafik Hubungan Antara Efisiensi Penyisihan Dengan Kinerja
Dari grafik pada Gambar 5.12 didapat :
v0
( QA )
=4,8
v0=4,8 x (QA )→v s=
QA
Maka,
v0=4,8 x vs
vs=v0
4,8
vs=0 ,002 m /dtk
4,8=0 , 000417 m /dtk
V-48
Luas permukaan bak ( A s )
A s=0,1 m3 /dtk
0 , 000417 m /dtk=240 m2
2. Dimensi Zona Pengendapan
Tinggi plate settler dalam bak ( H )
H=wplat x sin α
H=100 cm x sin 600=86 cm
Tinggi Free board ( H Free board )
Tinggi Free board direncanakan 20 % dari tinggi plate settler, maka :
H Free board=H x 2000
H Free board=86 cm x 20 00=17 , 2 cm
Tinggi zona pengendap ( H zona pengendap )
H zona pengendapan=H + HFree board
H zona pengendapan=86 cm + 17 , 2 cm=103 , 2 cm=1 ,032 m
Panjang diagonal antar plat ( LAB )
LAB=[ Hsin α ]+[ w
tan α ]LAB=[86 cm
sin 600 ]+[ 8 cmtan 600 ]=105 cm
Jarak horizontal antar plat ( w AE )
w AE=w
sin α
w AE=8 cm
sin 600=9,3 cm
Zona pengendapan
V-49
Luas zona pengendapan (A)
vs=( QA zp )x ( w
h cos α + w cos2 α )0 , 000417 m /dtk=( 0,1 m3 /dtk
Azp)x ( 0 , 08 m
1,0 m cos600 + 0 , 08 cm cos2 600 )A zp=36 m2
Dimensi zona pengendapan
Lebar zona pengendapan ( L zp )
P zp : Lzp=5 :1
Azp=Pzp x Lzp→A=5 x Lzp2
Maka ;
Lzp=[ A zp
5 ]0 .5
Lzp=[36 m2
5 ]0.5
=2,7 m
Panjang zona pengendapan ( P zp )
Pzp=5 x Lzp
P zp=5 x 2,7 m=13 ,5 m
Tinggi jatuhnya partikel ( LCD=h )
h= wcos α
h= 8 cmcos 600
=16 cm=0 , 16 m
Waktu detensi (td)
td= hvs
td= 0 ,16 m( 0 ,000417 m/dtk x 60 dtk /mnt )
=6,4 menit
Jumlah plate settler ( n plat )
V-50
n plat=[ (P zp x sin α )w ] +1
n plat=[ (13 , 5 m x sin 600)0 ,08 m ] +1=146 ,13≈146 buah
Koreksi Terhadap Panjang( K )
K=nplat xt plat
sin α
K=144 x 0 , 005sin 60
K=0 , 84 m
Panjang Zona Pengendap sebenarnya ( P zp )
Pzp=13 ,5 m +0 , 84 mPzp=14 ,34 m=14 ,5 m
Debit masing-masing plat settler (Qplat )
Qplate=qbak
(n plate − 1 )
Qplate=0,1 m3/dtk(146 − 1 )
=0 , 00069 m3/dtk
Kecepatan aliran dalam plat (va )
Panjang plat (Pplat=Lzp ) = 2,7 m
v a =Q plate
A sin α→A=P plat x w
A=2,7 m x 0 ,08 m=0 ,21 m2
v a =0 ,00070 m3 /dtk0 ,21 m2 sin 600 =0 ,0038 m/dtk
Kontrol aliran
Jari-jari hidrolis (R)
V-51
R=w plat x w
2 x (w plat+w )
R= 1,0 m x 0 ,08 m2 x (1,0 m + 0 , 08 m )
=0 ,037 m
Bilangan Reynold ( NRe )
Viskositas kinematis pada 25 0C (υ) : 0,9055 x 10-6 m2/dtk
Percepatan gravitasi (g) : 9,81 m/dtk2
NRe=va×R
υ
NRe=0 ,0038 m /dtk x 0 , 037 m
0 , 9055 x 10−6 m2 /dtkNRe=155 ,540 < 2000 (Memenuhi Syarat)
Bilangan Froude ( N Fr )
N Fr=v
a2
g×R
N Fr=(0 ,0038 m/dtk )2
9 , 81 m /dtk 2 x 0 ,037 m
N Fr=3 , 98 x 10−5> 10-5 (Memenuhi Syarat)
3. Sistem Inlet Bak Sedimentasi
Sistem inlet pada bak sedimentasi terdiri dari saluran inlet dan zona inlet.
Saluran Inlet
Saluran inlet pada sedimentasi juga berfungsi sebagai outlet pada unit
flokulasi, maka saluran ini telah dibahas pada saluran outlet pada perhitungan unit
flokulasi.
4. Zona Inlet
Direncanakan,
V-52
Lebar zona inlet = lebar zona pengendapan (LZI=LZP ) = 2,7 m
Tinggi zona inlet = tinggi zona pengendapan (hZI=hZP ) = 1,032m
Perhitungan,
Panjang zona inlet ( PZI )
PZP=(12x hZP) + (hZP x cos60 )
PZP=(1 2x 1 ,032 m) + (1 , 032 x cos 60 )=103 m
5. Zona outlet
Perhitungan sistem outlet pada bak sedimentasi terdiri dari perhitungan
gutter, pelimpah.
Pelimpah
Direncanakan,
Pelimpah pada gutter merupakan weir bergerigi (V-notch)
Sudut V-notch = 900
Panjang pelimpah = Panjang zona pengendap = 13,3 m
Cd = 0,6
Beban maks pelimpah(hpelimpah) = (3,85-15) m3/m.jam (7 m3/m.jam)
Lebar V-Notch :=10 cm = 0,1 m
Gambar 5.13 Sketsa Pelimpah V-Notch
Perhitungan,
V-53
Panjang pelimpah (P pelimpah)
Ppe lim pah=( Qhpe lim pah )
Ppe lim pah=( 0,1 m3/dtk7 m3 /m . jam )x 3600 dtk / jam
Ppe lim pah=51 , 4 m
Jumlah pelimpah (n pelimpah)
nPe lim pah=(P pe lim pah
PZP)
nPe lim pah=(51 , 4 m13 ,3 m )
nPe lim pah=3,8 buah≈4 buah
Debit tiap pelimpah ( q pe lim pah )
q pe lim pah=qbak
npe lim pah
q pe lim pah=0,1 m3 /dtk
4=0 ,025 m3 /dtk
Cek beban pelimpah (h pelimpah)
h pe lim pah=( Qpe lim pah
Ppe lim pah)
h pe lim pah=( 0 , 025 m3/dtk13 ,5 m ) x 3600 dtk / jam
h pelim pah=7 m3 /m . jam (Memenuhi Syarat)
Jumlah V-notch tiap saluran ( nV −notch)
V-54
nV −notch=( Ppe lim pah
wv−notch)−2
nV −notch=(13 , 5 m0,1 m )−2
nV −notch=133 buah
Debit yang melalui V-notch
QV−notch=( Qpe lim pah
nv−notch)
QV−notch=( 0 ,026 m3/dtk133 buah )
QV−notch=0 ,0002 m3 /dtk
Ketinggian air pada V-notch (h air)
hair=( QV−notch
815
xCdx√2 .g x tan 600
2 )25
hair=( 0 ,0002 m3 /dtk8
15x 0,6 x√2. 9 ,81 x tan 600
2 )25
hair=0 ,036 m≈3,6 cm
Tinggi freeboard pada V-notch (h freeboard)
h freeboard=hair x 20 %
h freeboard=0 , 036 m x 20 %
h freeboard=0 , 0071 m
Tinggi V-notch ( hV −notch)
V-55
hV −notch=hair+h freeboard
hV −notch=0 , 036 m+0 , 0071 m
hV −notch=0 , 0429 m≈0 , 043 m
Gutter
Direncanakan,
Bentuk gutter = Persegi panjang
Lebar gutter (Lgutter ) = 0,3 m
Panjang gutter (Pgutter=P zp) = 13,5 m
1 gutter = 2 pelimpah
Perhitungan,
Jumlah gutter ( ngutter )
ngutter=( npe lim pah
2 )=( 42 )=2 buah
Debit tiap gutter ( qgutter )
qgutter=Qbak
ngutter /bak
qgutter=0,1 m3 /dtk
2=0 , 052 m3 /dtk
Ketinggian air pada gutter ( hair )
hair=( qgutter
1 , 38 x Lgutter)2/3
hair=( 0 , 052 m3 /dtk1, 38 x 0,3 m )2/3
=0 , 25 m
Ketinggian freeboard ( h freeboard )
V-56
h freeboard=20 % x hair
h freeboard=0,2 x 0 ,25 m=0 ,05 m
Tinggi gutter ( hgutter )
hgutter=hair + h freeboard
hgutter=(0 , 25 + 0 , 05 ) m=0,3 m
Jari-jari hidrolis gutter ( Rgutter )
Rgutter=hair x Lgutter
(2 x hair ) + Lgutter
Rgutter=0 ,25 m x 0,3 m
(2 x 0 ,25 m ) + 0,3 m=0,1 m
Luas basah gutter ( Agutter )
Agutter=Lgutter x hair
Agutter=0,3 m x 0 ,25 m=0 ,075 m2
Slope gutter ( Sgutter )
Sgutter=( qgutter x n
Agutter x (Rgutter )2/3)2
Sgutter=( 0 , 052 m3 /dtk x 0 ,0130 , 075 m2 x (0,1 m2)2/3 )
2=0 , 0019 m /m
Headloss pada gutter ( Hlgutter )
Hlgutter=Pgutter x Sgutter
Hlgutter=13 , 3 m x 0 , 0019 m /m=0 ,025 m
6. Zona lumpur
V-57
Direncankan,
Bentuk limas segitiga terpancung
Debit bak sedimentasi (Qbak ) = 0,1 m3/dtk
Lumpur yang dihasilkan (Ss ) = 5000 cm3/m3 (Laboratorium)
Periode pengurasan (td) = 1 hari
Jumlah kompartemen lumpur (n) = 4 buah
Panjang ruang lumpur (PRL=PZP ) = 13,5 m
Lebar ruang lumpur (LRL=Lzp ) = 2,67 m
Gambar 5.14 Sketsa Ruang Lumpur
Perhitungan,
Debit tiap kompartemen ( qkompartemen )
qkompartemen=Q
nkompartemen
qkompartemen=0,1 m3/dtk
4=0 , 025 m3/dtk
Volume lumpur untuk 1 hari tiap komparten ( V lumpur )
V lumpur=qkompartemen x td x Ss
V lumpur=0 , 025 m3/dtk x (1 hr x 86400 dtk1 hr ) x 5000 cm3 /m3
V lumpur=10 , 8 m3
Tinggi ruang lumpur tiap kompartemen ( hRL )
V-58
V RL=13 (PRL x LRL x hRL)
hRL=3V RL
PRL x LRL
hRL=3 x 10 , 8 m3
(13 ,32 ) m x ( 2 ,67
2 ) m=3,6 m
7. Sistem Pengurasan
Direncanakan,
Lama pengurasan (td pengurasan) = 1 hari
Cd = 0,6
Diameter pipa (φ pengurasan ) = 250 mm (0,25 m) =10” (inch)
Volume lumpur (V lumpur ) = 10,8 m3
Jarak antara plat settler dengan ruang lumpur adalah 1 meter (l PS−RL )
Perhitungan,
Tinggi total air dalam bak ( htotal air )
htotal air=hzona pengendapan + hruang lumpur + lPS−RL
htotal air=103 , 2 cm + 364 , 5 cm + 100 cm=567 ,7 cm≈5,6 m
Luas penampang pipa penguras ( Apenguras )
Apenguras=14
πD2
Apenguras=14
x 3 , 14 x (0 , 25 m )2=0 , 049 m2
Debit pengurasan ( Qpengurasan )
V-59
Qpengurasan=Cd x A penguras x (2 ghtotal air )1/2
Qpengurasan=0,6 x 0 , 049 m2 x (2 x 9 ,81 m /dtk2 x 5,6 m )1/2
Qpengurasan=0 , 311 m3 /dtk
Lama bukaan pipa pembuangan tiap pengurasan (t)
t=V lumpur
Qpengurasan
t=10 , 8 m3
0 , 311 m3/dtk=34 , 76 dtk≈0 ,58 mnt
Hasil Rancangan :
Kondisi performa bak (n) = 1/3 (Good Performance)
Plat Settler
Jarak antar plat settler (W) = 8 cm = 0,08 meter
Tebal plat settler (tplat) = 0,5 cm = 0,005 meter
Lebar plat settler (wplat) = 100 cm = 1 meter
Jumlah bak = 2 bak
Kecepatan mengendap (vo) = 0,002 m/dtk
Dimensi bak sedimentasi
Debit pengolahan tiap bak (qbak) = 0,1 m3/dtk
Kecepatan (vs)
Luas permukaan bak sedimentasi (As) = 240 m2
Dimensi zona pengendapan
Tinggi plat settler dalam bak (H) = 86 cm
Tinggi zona pengendapan (hZP) = 1,032 meter
Panjang diagonal antar plat settler (LAB) = 105 cm
Panjang horizontal antar plat settler (wap) = 9,30 cm
Luas zona pengendapan (Azp) = 36 m2
Lebar zona pengendapan (Lzp) = 2,7 meter
Panjang zona pengendapan (Pzp) = 13,5 meter
Panjang zona pengendapan sebenarnya (Pzp real) = 14,5 meter
V-60
Jumlah plat settler (nplat) = 146 buah
Kontrol aliran
Bilngan Reynold (NRe) = 155,540
Bilangan Froude (NFr) = 3,98 x 10-5
Zona Inlet
Lebar zona inlet (Lzi) = 2,67 meter
Panjang zona inlet (Pzi) = 1,03 meter
Tinggi zona inlet (hzi) = 1,03 meter
Zona outlet (Pelimpah)
Lebar V-Notch (wV-Notch) = 0,1 meter
Panjang pelimpah (Ppelimpah) = 51,4 meter
Jumlah pelimpah (npelimpah) = 4 buah
Jumlah V-Notch tiap saluran (nV-Notch) = 131 buah
Tinggi V-Notch (hV_Notch) = 0,0429 meter
Gutter
Lebar gutter (n) = 2 pelimpah
Panjang gutter (Pgutter) = 13,5 meter
Lebar gutter (Lgutter) = 0,3 meter
Tinggi gutter (hgutter) = 0,3 meter
Luas basah gutter (Agutter) = 0,075 m2
Slope gutter (Sgutter) = 0,0019 m/m
Headloss gutter (hlgutter) = 0,026 meter
Zona Lumpur
Jumlah kompartemen lumpur (n) = 4 bak
Panjang ruang lumpur (Pzp) = 13,5 meter
Lebar ruang lumpur (Lzp) = 2,67 meter
Debit tiap kompartemen (qkompartemen) = 0,025 m3/dtk
Tinggi ruang lumpur tiap kompartemen (hkompartemen) = 3,64 meter
Sistem penguras
Tinggi total air dalam bak (htotal air) = 5,67 meter
Luas penampang pipa penguras (Apenguras) = 0,049 m2
Debit pengurasan (Qpenguras) = 0,311 m3/dtk
V-61
Lama bukaan pipa pembuangan tiap pengurasan (t) = 0,58 menit
V-62
V-63
V-64
5.2.6 Filtrasi
Ada beberapa definisi filtrasi dikaitkan dengan hasil akhir dari filtrasi
yaitu :
a. Pemisahan air dengan kotoran yang tersuspensi
b. Pemisahan air dengan koloidal yang dikandungnya
Saringan Pasir Cepat (SPC)
Tujuan penyaringan adalah untuk memisahkan padatan tersuspensi dari
dalam air yang diolah. Pada penerapannya filtrasi digunakan untuk
menghilangkan sisa padatan tersuspensi yang tidak terendapkan pada proses
sedimentasi. (Said.Nusa.Idaman,2005)
Keunggulan saringan pasir cepat dibanding saringan pasir lambat :
- Digunakan untuk penyaringan dengan kecepatan 40 kali lebih besar.
- Dapat menghasilkan air yang jernih dalam jumlah besar dandalam waktu
yang singkat.
Pencucian media kerikil dan pasir menggunakan sistem backwash, yaitu
dengan mengalirkan air secara vertikal, sehingga kotoran yang menyumbat
media keluar dan kemudian dibuang melalui saluran pembuangan.
Media yang dapat digunakan selain pasir adalah antrasit, gelas, kaca,
beton, plastik, dan tempurung kelapa. Untuk bangunan pengolahan air minum
biasanya digunakan pasir kwarsa.
Kriteria desain :
Debit pengolahan (Q) = 0,2 m3/dtk
Dimensi bak dan media filter
Kecepatan filtrasi (vf) = 5 – 7,5 m/jam
Kecepatan backwash (vbw) = 4 – 30 L/dtk/m2
Luas permukaan filter (A) = 10 – 20 m2
Ukuran media
Ukuran pasir efektif (Es) d10 = 0,5 – 0,65 mm
Ukuran pasir efektif (Es) d60 = 0,15 – 0,75 mm
Koefisien uniformitas (Uc) = 1,4 – 1,7
V-65
Tebal media penyaring = 0,45 – 1 m
Tebal media penyangga = 0,15 – 0,65 m
Underdrain
Area orifice : area filter = 1,5 – 0,005 : 1
Area lateral : area orifice = 2 – 4 : 1
Area manifold : area lateral = 1,5 – 3 : 1
Diameter orifice = 0,25 – 0,75 inch
Jarak antar pusat orifice terdekat = 3 -12 inch
Jarak antar lateral terdekat = 3 -12 inch
Pengaturan aliran
Kecepatan dalam saluran inlet (Vinlet) = 0,6 – 1,8 m/dtk
Kecepatan dalam saluran outlet (Voutlet) = 0,9 – 1,8 m/dtk
Kecepatan dalam saluran pencuci (Vp) = 1,5 – 3,7 m/dtk
Kecepatan dalam saluran pembuang (Vb) = 1,2 – 2,5 m/dtk
Headloss backwash = 10 m
Ketinggian freeboard = > 0,2 m
Rumus yang digunakan :
Jumlah minimum filter yang dibutuhkan (n)
n=12√Q ( 5.14)
Dimana :
Q = kapasitas pengolahan (m3/dtk)
Luas permukaan filter (A)
Atotal bak=Qf
v f( 5.15)
Dimana :
Qf = debit aliran yang melalui filter (m3/dtk)
Vf = kecepatan filtrasi (m/dt)
Penentuan tebal lapisan penyangga (l)
L=K ¿ (5.16)
V-66
Dimana :
L = tebal lapisan penyangga (inch)
K = konstanta (10 – 14), diambil K = 12
d = diameter butir (inch)
Kehilangan tekanan pada media penyaring (hlsaring)
hlsaring=Kg
x v x v f x (1−f )2
f 3 x ( 6ω )
2
x∑i=1
n pi
d i2 x Li (5.17)
Dimana :
H = kehilangan tekanan (cm)
Li = tebal lapisan media filter (cm)
k = koefisien permeabilitas (filtrasi awal k=5)
g = percepatan gravitasi (981 cm/dtk2)
ʋ = viskositas kinematis pada T = 25˚C = 0,9055 x 10-2 cm2/dtk
Ψ = faktor bentuk (0,98 = hampir bulat)
f = porositas pasir (0,38 = hampir bulat)
di = diameter rata-rata antata dua butir yang berurutan (d1-d2)0,5
pi = % berat butir yang berdiameter di
vf = kecepatan filtrasi (cm/dtk)
Kehilangan tekanan pada media penyangga (hlp)
hl p=Kg
x v x v f x (1−f )2
f 3 x ( 6ω )
2
x∑i=1
n pi
d i2 x∑ Li (5.18)
Dimana :
H = kehilangan tekanan (cm)
Li = tebal lapisan media filter (cm)
k = koefisien permeabilitas (filtrasi awal k = 5)
g = percepatan gravitasi (981 cm/dtk2)
ʋ = viskositas kinematis pada T = 25˚C = 0,9055 x 10-2 cm2/dtk
Ψ = faktor bentuk (0,98 = hampir bulat)
f = porositas pasir (0,38 = hampir bulat)
V-67
di = diameter rata-rata antata dua butir yang berurutan (d1-d2)0,5
pi = % berat butir yang berdiameter di
vf = kecepatan filtrasi (cm/dtk)
Kontrol ekspansi
fe3
(1−fe)= k
gx vb xϑ x
ρw
(ρs−ρw)x ( 6
Ψ x d i ) (5.19)
Dimana :
fe = porositas media terekspansi
k = konstatnta ekspansi (4)
g = percepatan gravitasi (981 cm/det2)
vbw = kecepatan pencucian (1.11 cm/dtk)
ρw = kerapatan air (0,99695 gr/cm3)
ρs = kerapatan media (pasir = 2,65 gr/cm3)
Tebal media yang terekspansi (Le)
Le=Li x(1−f )(1−f e)
(5.20)
Dimana :
Le = tebal media yang terekspansi (cm)
Li = tebal media sebelum pencucian (cm)
fe = porositas media terekspansi
f = porositas awal
Kehilangan tekanan pada media penyaring yang terekspansi (hlsar-eks)
hlsar−eks=Le−(1−f e) x (ρs−1) (5.21)
Dimana :
Le = tebal media yang terekspansi (cm)
fe = porositas saat ekspansi (0,4)
ρs = kerapatan media (gr/cm3)
Kehilangan tekanan pada media penyangga saat pencucian (hlbw)
V-68
hlbw=Kg
x v xv f x (1−f )2
f 3 x( 6Ψ )
2
x∑i=1
n Ld i
2 (5.22)
Dimana :
hbw = kehilangan tekanan pada media penyangga pada saat backwash
L = tebal lapisan penyangga
Berikut adalah sketsa dari denah Filtrasi dan Bak Ekualisasi,
Gambar 5.18 Sketsa Denah Filtrasi dan Bak Ekualisasi
Perhitungan,
1. Dimensi Bak Filtrasi
Kriteria Perencanaan :
Kecepatan filtrasi (v f ) : 10 m/jam (0,00278 m/dtk)
Panjang : Lebar (P : L) : 2 : 1
Jumlah bak filtrasi (n)
V-69
n=12 (Q )0 . 5→Q Dalam m3 /dtk
n=12 ( 0,2 m3 /dtk )0.5=5 ,12 buah≈6 buah
Debit tiap bak ( qbak )
qbak=Qn
qbak=0,2 m3 dtk
6=0 , 031 m3 /dtk
Luas bak filter ( Abak )
Luas total bak filter ( Atotal bak )
Atotal bak=Qv f
Atotal bak=0,2 m3/dtk
0 ,00278 m /dtk=72 m2
Luas masing-masing bak filtrasi ( Abak )
Abak=A total bak
n
Abak=72 m3
6=11,31 m2
Dimensi bak filtrasi,
Pbak : Lbak=2 : 1→Pbak=2 Lbak
Abak=Pbak x Lbak
Abak=2 Lbak x Lbak→ A=2(Lbak2)
Lebar bak filtrasi ( Lbak )
Lbak=( Abak
2 )0. 5
V-70
Lbak=(11 , 31 m2
2 )0. 5
=2 m
Panjang bak filtrasi ( Pbak )
Pbak=( Abak
Lbak)=(11 ,31 m2
2m )=5 m
2. Media Filtrasi
Jenis media filtrasi yang akan digunakan untuk saringan pasir cepat ini
dibagi dalam dua jenis, yaitu :
Media penyaring
Media penyangga
a. Media Penyaring
Direncanakan media penyaring yang akan digunakan adalah pasir
dengan stratifikasi diameter terkecil terdapat pada bagian atas.
Distribusi lapisan media penyaring
Direncanakan :
Jumlah Lapisan = 4 Lapisan
Ketebalan Pasir = 80 cm
Tabel 5.4 Distribusi Tebal Lapisan Media Penyaring
Diameter Pasir (cm)
Tebal Lapisan
(cm)
% Fraksi Berat
% Kumulatif
Keterangan
0,045 – 0,055 20 26,67 26,67 d 100,055 – 0,065 20 26,67 53,340,065 – 0,075 15 20,00 73 d 600075 – 0,085 10 13,33 86,670,085 – 0,1 10 13,33 100
Jumlah 75 100 Sumber : Hasil Perhitungan
Hasil perhitungan distribusi lapisan media penyaring dapat dilihat pada
Tabel 5.4
V-71
Contoh perhitungan :
% Fraksi berat Baris 1 (0,045 – 0,055):
% Fraksi berat=( Tebal LapisanΣTebal Lapisan ) x 100 %
% Fraksi berat =(2075 ) x 100 %=26 ,67 %
% Kumulatif lapisan 2
% Kumulatif = 26,67 % + 26,67 %
% Kumulatif = 53,34 %
Efective Size, ES (0,5 – 0,65 mm) :
E . S=d10→φ=0 ,045−0 , 055 cm
E . S=√0 , 045 x 0 ,055=0 , 05 cm≈0,5 mm (memenuhi syarat)
Uniformity Coeficient, UC (1,4 – 1,7) :
d10 = ES = 0,5 mm
UC=d60
d10
d 60=√0 , 065 x 0 , 075=0 , 07 cm≈0,7 mm
UC=0,70,5
=1,4 (memenuh syarat)
a. Media Penyangga
Media penyangga yang digunakan adalah kerikil. Stratifikasi media
yang direncanakan adalah sebagai berikut :
Kriteria Perencanaan,
Ukuran media penyangga : (0,1-2,5) inchi
Koefisien faktor : 12
Tabel 5.5 Perhitungan Tebal Lapisan Media Penyangga
Lapisan (d)Kumulatif Tebal
Lapisan Tebal Lapisan (cm)
inch cm inch cm
V-72
0,1 0,25 4,8 12,19 12,190,2 0,48 8,1 20,55 8,360,4 0,95 11,7 29,69 9,140,6 1,59 14,4 36,45 6,761,5 3,81 18,9 48,04 11,592,5 6,35 21,6 54,80 6,76
Jumlah 54,80 Sumber : Hasil Perhitungan
Contoh perhitungan :
Kumulatif tebal lapisan (L)
L=k (Log d+1,4 )
L=12 ( Log 0,1+1,4 )
L=4,8 inch ≈ 12 , 19 cm Tebal lapisan
Untuk Lapisan 1 = 12,19 cm
Untuk Lapisan 2 = 20,55 cm – 12,19 cm = 8,36 cm
3. Dimensi Bak Filter
i. Tebal media Penyaring = 75 cm
ii. Tebal media Penyangga = 54,8 cm
4. Sistem Underdrain
Sistem pengumpul air bersih yang telah melewati media filtrasi
direncanakan menggunakan pipa berlubang (Perporated Pipe) yang
terdiri dari :
Orifice
Pipa lateral
Pipa manifold
V-73
Gambar 5.19 Sketsa Perpipaan Bak Filtrasi
Direncanakan,
Aorifice : A filter = 0,003 : 1
Alateral : Aorifice = 2 : 1
Amanifold : A lateral = 3 : 1
Luas filter ( A filter ) = 11,31 m2
Panjang pipa manifold (Pmanifold=Pbak ) = 5 m (500 cm)
Jarak antar pipa lateral terdekat (llateral ) = 10 ” ¿ 25,4 cm
Diameter orifice (dorifice ) = 0,8” ¿ 2,0 cm
Jarak antar orifice (lorifice ) = 10 cm (0,1 m)
Perhitungan,
Sistem pengumpul filtrat
Orifice
Luas total orifice ( AT . orifice )
AT .orifice=(0 , 003 ) x A filter
AT . orifice=(0 , 003 ) x 11 ,31 m2
AT .orifice=0 , 03 m2
V-74
Luas masing-masing orifice ( Aorifice )
Aorifice=14
π (dorifice )2
Aorifice=14
x 3 ,14 x (2,0 cm )2
Aorifice=3,2 cm2
Jumlah orifice ( norifice )
norifice=
AT .orifice
Aorifice
norifice=339 cm2
3,2 cm2 =105 buah
Pipa lateral
Luas total pipa lateral ( AT . lateral )
AT . lateral=2 x AT . orifice
AT . lateral=2 x 339 cm2=679 cm2
Jumlah pipa lateral ( nlateral )
nlateral=[( Pbak
llateral )− 2] x 2
nlateral=[(500 cm25 ,4 cm )− 2] x 2=35 buah
Luas pipa lateral ( Alateral )
Alateral=AT . lateral
nlateral
Alateral=679 cm2
35=19 ,2 cm2
Diameter pipa lateral ( d lateral )
Alateral=1
4x π x (d lateral )2
V-75
d lateral=( 4 x A lateral
π )0 .5
d lateral=( 4 x 19 ,2 cm2
3 ,14 )0. 5
=4,9 cm≈2} {¿
Diameter pipa lateral yang dipakai adalah 2 ” ¿ 5,08 cm
Luas pipa lateral perencanaan ( A 'lateral )
A 'lateral=1
4x π x (d lateral )2
A 'lateral=1
4x 3 ,14 x (5 , 08 cm )2=20 ,3 cm2
Luas total pipa lateral perencanaan ( A 'T . total )
A 'T . lateral=A ' lateral x nlateral
A 'T . lateral=20 , 3 cm2 x 35=709 cm2
Jumlah orifice tiap pipa lateral ( norifice
¿lateral )
norifice¿lateral=
norifice
nlateral
norifice¿lateral
=10535
=3 buah
Jumlah total orifice ( n 'T −orifice )
n 'T −orifice=norifice¿lateral
x nlateral
n 'T −orifice=3 x 35=105 buah
Total luas orifice perencanaan ( A 'T . orifice )
A 'T . orifice=Aorifice x n 'T .orifice
A 'T . orifice=3,2 cm2 x 105=340 ,33 cm2≈0 , 034 m2
Mengecek rasio ( A 'T . orifice : A filter )
A 'T . orifice : A filter=( A 'T . orifice
A filter) : ( A filter
A filter)
V-76
A 'T .orifice : A filter=( 0 , 034 m2
11 , 31 m2 ) : (11 , 31 m2
11 , 31 m2 )A 'T .orifice : A filter= (0 ,0030 ) : 1 (Memenuhi syarat)
Mengecek rasio ( A 'T . lateral : A 'T orifice )
A 'T . lateral : A 'orifice=( A 'T . lateral
A 'T . orifice) : ( A 'T . orifice
A 'T . orifice)
A 'T . lateral : A 'T orifice=(709 cm2
340 ,33 cm2 ) : (340 ,33 cm2
340 ,33 cm2 )A 'T . lateral : A ' T orifice=(2 ,08 ) : 1 (Memenuhi syarat)
Debit yang melalui pipa lateral ( Qlateral )
Qlateral=Q filter
nlateral
Qlateral=0 , 031 m3 /dtk35
=0 , 001m3 /dtk
Kecepatan aliran dalam pipa lateral ( vlateral )
vlateral=Qlateral
A 'lateral
vlateral=0 , 001 m3/dtk0 ,00203 m2 =0 , 443 m /dtk
Debit yang melalui orifice ( Qorifice )
Qorifice=Qfilter
n' orifice
Qorifice=0 ,031 m3 /dtk105
=0 , 000299 m3 /dtk
Kecepatan aliran pada orifice ( vorifice )
vorifice=Qorifife
Aorifice
V-77
vorifice=0 ,000299 m3/dtk
0 , 00032 m2 =1 m /dtk
Pipa manifold
Luas total pipa lateral perencanaan (A 'T . lateral ) = 709 cm2
Debit pada pipa manifold (Qmanifold=Qbak ) = 0,031 m3/dtk
= 31414 cm3/dt
Lebar bak filtrasi (Lbak ) = 2 m (200 cm)
Jarak antar pipa lateral (llateral ) = 10 ” (25,4 cm)
Jarak antar orifice (lorifice ) = 10 cm
Panjang pipa manifold (Pmanifold=Pbak ) = 5 m (500 cm)
Perhitungan,
Luas pipa manifold ( Amanifold )
Amanifold=2 x A 'T . lateral
Amanifold=2 x 709 cm2=1418 , 06 cm2
Diameter pipa manifold ( dmanifold )
dmanifold=[ 4 x Amanifold
π ]0 .5
dmanifold=[ 4 x 1418 , 06 cm2
3 ,14 ]0 . 5
=42 ,50 cm
dmanifold=42, 50 cm≈18 } {¿
Diameter pipa manifold perencanaan adalah 18 ” ¿ 45,72 cm
Luas pipa manifold perencanaan ( A 'manifold )
A 'manifold=1
4x π x (dmanifold )2
A 'manifold=1
4x 3 ,14 x (45 ,72 cm )2=1640 ,90 cm
Mengecek rasio ( A 'T . manifold : A lateral )
V-78
Amanifold : A 'T . lateral=( Amanifold
A 'T . lateral) : ( A 'T .lateral
A 'T .lateral)
Amanifold : A 'T . lateral=(1418 , 06 cm2
709 cm2 ) : (709 cm2
709 cm2 )Amanifold : A 'T . lateral=2 : 1 (Memenuhi syarat)
Kecepatan aliran pada pipa manifold ( vmanifold )
vmanifold=Qmanifold
A 'manifold
vmanifold=31414 cm3 /dtk1640 ,90 cm2 =19 ,14 cm /dtk≈0 ,19 m /dtk
Perhitungan jarak penempatan sistem underdrain
Panjang pipa lateral ( Plateral )
Plateral=( Lbak − dmanifold
2 ) − llateral
Plateral=(200 cm − 42 ,50 cm2 ) − 25 ,4 cm=201 ,74 cm
Jarak antar orifice perencanaan ( l 'orifice )
l 'orifice=Plateral − (2 x lorifice )
norifice¿lateral
− 1
l 'orifice=201 ,74 cm − (2 x 10 cm )
3 − 1=90 ,87 cm
5. Kehilangan Tekanan Pada Saat Filtrasi
Kehilangan tekanan terjadi pada beberapa segmen, yaitu :
Media filtrasi (Pasir)
Media Penyangga (Kerikil)
Sistem Underdrain (Orifice, Lateral, Manifold)
Kehilangan tekanan karena perubahan kecepatan
V-79
Perhitungan :
Media filtrasi (Pasir)
Kriteria Perencanaan :
Tebal Media Penyaring = 75 cm
Viskositas kinematik = 0,009055 cm2/s
Faktor bentuk (ψ) = 0,98 (bulat)
Porositas (f) = 0,38 (bulat)
Kecepatan filtrasi = 10 m/jam = 0,3 cm/s
Koefisien (k) = 5
Perhitungan headloss pada media penyaring menggunakan persamaan
sebagai berikut,
h= kg×μ×v× (1−f )2
f 3 ×( 6Ψ )
2×∑
i=1
n Pidi 2×L
Tabel 5.6 Perhitungan Headloss Pada Media PenyaringUkuran Pasir (cm) Di (cm) di2 Pi (%) Pi/di2
0,045 - 0,055 0,050 0,0025 26,67 1,070,055 - 0,065 0,060 0,0036 26,67 0,740,065 - 0,075 0,070 0,0049 20,00 0,410,075 - 0,085 0,080 0,0064 13,33 0,210,085 – 0,1 0,093 0,093 13,33 0,16
Jumlah 2,58Sumber : Hasil Perhitungan
Maka, headloss media penyaring adalah sebagai berikut :
h= kg×μ×v× (1−f )2
f 3 ×( 6Ψ )
2×∑
i=1
n Pidi 2×L
h= 5981
×0 ,009055×0,3×(1−0 ,38 )2
0 , 383 ×( 60 ,98 )
2×258×75
h=70 ,34 cm
Media penyangga (Kerikil)
V-80
Kriteria Perencanaan :
Faktor bentuk (ψ) = 0,94 (bulat)
Porositas (f) = 0,5 (bulat)
Kecepatan filtrasi = 10 m/jam = 0,3 cm/s
Koefisien (k) = 5
Perhitungan :
Perhitungan headloss pada media penyangga menggunakan persamaan
sebagai berikut,
h= kg×μ×v× (1−f )2
f 3 ×( 6Ψ )
2×∑
i=1
n Pidi 2×L
Tabel 5.7 Perhitungan Headloss Pada Media PenyanggaUkuran Kerikil (cm) di2 Li (cm) Li/di2 (cm)
0,254 0,06 12,19 188,980,478 0,23 8,36 36,650,953 0,91 9,14 10,071,588 2,52 6,76 2,683,810 14,52 11,59 0,806,350 40,32 6,76 0,17
Jumlah 239,35Sumber : Hasil Perhitungan
Maka, headloss media penyangga adalah sebagai berikut :
h= kg×μ×v× (1−f )2
f 3 ×( 6Ψ )
2×∑
i=1
n Pidi 2×L
h= 5981
×0 , 009055×0,3×(1−0,5 )2
0,53 ×( 60 , 94 )
2×239 , 95×54 , 80
h=0 ,27 cm
Kehilangan Tekanan Pada Sistem Underdrain
Kehilangan tekanan pada orifice (hl orifice)
Qorifice = 0,000299 m3/dtk
V-81
Aorifice = 0,00032 m2 (3,2 cm2)
vorifice = 1 m/dtk
C = 0,6
Perhitungan :
Q=C x A x √2 ghf , maka ;
hf orifice=Q
orifice2
C2 x Aorifice2 x 2 g
hf orifice=(0 ,000299 m3 /dtk )2
0,62 x (0 , 00032 m2)2 x (2 x 9 ,81 m /dtk2 )
hf orifice=0 , 12 m≈12 cm
Kehilangan tekanan pada pipa lateral (hl lateral)
Qlateral = 0,001 m3/dtk
vlateral = 0,443 m/dtk
Plateral = 201,74 cm (2,02 m)
d lateral = 5,08 cm (2”) = 0,0508 m
f = 0,04
Perhitungan,
hllateral=13
x f xPlateral
d lateralx v2
2 g
hllateral=13
x 0 , 04 x ( 2 , 02 m0 , 0508 m ) x [ (0 ,443 m /dtk )2
(2 x 9 , 81 m /dtk 2) ]hllateral=0 ,0053 m≈0 ,530 cm
Kehilangan tekanan pada pipa manifold (hl manifold)
vmanifold = 19 cm/dtk (0,19 m/dtk)
Pmanifold = 500 cm (5 m)
V-82
dmanifold = 46 cm (0,46 m)
f = 0,04
Perhitungan,
hlmanifold=
13
x f xPmanifold
dmanifoldx
vmanifold2
2 g
hlmanifold=
13
x 0 , 04 x 5 m0 , 46 m
x (0 , 19 m /dtk )2
(2 x 9 , 81 )
hlmanifold=0 ,0003 m≈0,3 cm
Kehilangan tekanan karena perubahan kecepatan pada pipa
lateral dan orifice (hlorifice-lateral)
vorifice = 1 m/dtk
vlateral = 0,443 m/dtk
Perhitungan,
hlorifice−lateral=(vOrifice )2−(v Lateral)
2
2 g
hlorifice−lateral=(1 m /dtk )2−(0 ,443 m /dtk )2
2 x 9 ,81 m/dtk 2
hlorifice−lateral=0 ,03 m≈3 cm
Kehilangan tekanan karena perubahan kecepatan pada pipa
lateral dan pipa manifold (hllateral-manifold)
vlateral = 0,443 m/dtk
vmanifold = 0,19 m/dtk
Perhitungan,
V-83
hllateral−manifold=(v Lateral)
2−(v Manifold )2
2 g
hllateral−manifold=(0 , 443 m /dtk )2−(0 , 19 m /dtk )2
2 x 9 , 81 m /dtk 2
hllateral−manifold=0 ,00814 m≈0 ,814 cm
Kehilangan tekanan total pada sistem underdrain (hl total underdrain)
hf orifice = 12 cm
hf lateral = 0,530cm
hf manifold = 0,030 cm
hf orifice−lateral = 3 cm
hf lateral−manifold = 0,814 cm
Perhitungan,
hltotal underdrain=(12+0 , 530+0 , 03+3+0 ,814 ) cm
hltotal underdrain=17 cm
Kehilangan tekanan pada perpipaan outlet air bersih
Pada saat bak filtrasi beroperasi, air yang telah melewati saringan
filter akan dikumpulkan pada saluran underdrain yang selanjutnya di
salurkan pada bak ekualisasi dengan melewati perpipaan outlet. Bak
ekualisasi ini digunakan dengan tujuan untuk menjaga agar tinggi
muka air pada filter konstan.
Air yang melalui sistem perpipaan tersebut adalah air dari tiap bak
filtrasi dengan debit 0,031 m3/dtk.
Adapun perlengkapan perpipaan outlet sebagai berikut :
1 buah reducer
1 buah gate valve
1 buah tee
I buah elbow
V-84
Gambar 5.20 Perlengkapan Perpipaan Outlet Air Bersih
Direncanakan :
Panjang pipa outlet dari filtrasi ke bak ekualisasi adalah 3
meter
Diameter pipa outlet dari filter ke bak ekualisasi adalah 12 inch
(0,3048 m)
Perhitungan,
Perhitungan headloss pada reducer 22” x 12 ” (Hf red )
Kecepatan pada reducer ( vred )
vred=Qoutlet
Ared−8} } } } } { ¿ ¿¿¿¿
vred=0 ,031 m3/dtk
14 x 3 ,14 x (0 , 3048 m)2
=0 ,43 m /dtk
Headloss pada reducer ( hlred )
hlred=K red x ( vred2
2g )→K red=0 ,08
V-85
hlred=0 ,08 x ( (0 , 43 m /dtk )2
2 x 9 ,81 m /dtk2 )=0 ,001 m
Perhitungan headloss pada gate valve
Kecepatan pada gate valve sama dengan kecepatan pada reducer
yaitu 0,43 m/dtk, sehingga besarnya headloss pada gate valve
adalah,
hlG. valve=K G . valve x ( v
G . valve2
2g )→KG . valve=0 , 39
hlG .valve=0 ,39 x ( (0 ,43 m /dtk )2
2 x 9 ,81 m /dtk2 )=0 , 004 m
Perhitungan headloss pada tee
Kecepatan pada tee sama dengan kecepatan pada reducer yaitu
0,43 m/dtk, sehingga besarnya headloss pada tee adalah,
hltee=K tee x ( v
tee2
2g )→K tee=1,2
hltee=1,2 x ( (0 ,43 m/dtk )2
2 x 9 ,81 m /dtk2 )=0 ,011 m
Perhitungaan Headloss pada pipa outlet filter-bak ekualisasi (
Hf filter−ekual )
Diketahui,
Panjang pipa outlet filter- bak ekualisasi (Poutlet ) = 3 m
Diameter pipa outlet filter- bak ekualisasi (doutlet ) = 12”
(0,3048 m)
Debit pada pipa outlet (Qoutlet ) = 0,031 m3/dtk
C = 120
Perhitungan,
Kemiringan pipa outlet (S outlet)
V-86
Soutlet=( Qoutlet
0 , 2785 x C x (doutlet )2 .63 )1 /0 .54
Soutlet=( 0 ,031 m2 /dtk0 ,2785 x 120 x (0 , 3048 m )2 . 63 )
1/0.54
=0 ,001 m /m
Kehilangan tekanan pada pipa outlet ( hl filter−ekual )
Panjang ekivalen pipa outlet (PEki . outlet )
PEki . putlet=Poutlet + (10 % x Poutlet )→Poutlet=3 m
PEki . putlet=3 m + (0,1 x 3 m )=3,3 m
hl filter−ekual=0 ,001 m/m x 3,3 m=0 , 018 m
Total kehilangan tekanan pada sistem perpipaan outlet filter-
ekualisasi (hlT . filter−ekual )
hlT . filter−ekual=hlred + hlG. valve+hltee+ hlfilter−ekual
hlT . filter−ekual=(0 , 001 + 0 , 004 + 0 , 011+0 ,003 ) m=0 ,018 m≈1,8 cm
Total kehilangan tekanan saat filtrasi
Diketahui,
hlmedia penyaring = 70,34 cm
hlmedia penyangga = 0,27 cm
hlunderdrain = 17 cm
hlT . filter−ekual = 1,8 cm
Perhitungan,
hlTotal=hlmedia penyaring+hlmedia penyangga+hlunderdrain + hlT . filter−ekual
hlTotal=(70 ,34+0 ,27+17 + 1,8 ) cm
hlTotal=89 , 23 cm
6. Dimensi bak filtrasi
Diketahui,
V-87
Tebal media penyaring = 75 cm
Tebal media penyangga = 54,80 cm
Kehilangan tekanan saat filtrasi = 89,23 cm
Freeboard = 50 cm
Tinggi air air diatas filter = 200 cm
Perhitungan,
Hair filtrasi=H pasir+H ker ikil+hltotal+hair
H air filtrasi=(75+54 , 80+89 ,23+200 ) cm
Hair filtrasi=419 , 04 cm ,
Maka tinggi bak filtrasi adalah :
H filtrasi=419 , 04 cm + 50 cm=469 , 04 cm≈4 ,69 m≈5 m
7. Sistem Pencucian
Pencucian filter dilakukan dengan cara backwash atau dengan
membalikkan aliran air pada bak filtrasi. Dalam melakukan backwsh ini
dibutuhkan suatu tekanan yang cukup tinggi.
Untuk mendapatkan tekanan yang cukup besar dalam pencucian
filter ini maka air yang digunakan untuk backwash diambil dari menara
reservoar, ketinggian menara reservoar disesuaikan dengan tekanan yang
di butuhkan pada saat backwash. Proses backwash dilakukan secara
bergantian pada setiap bak filtrasi.
Direncanakan,
Lama pencucian = (4-6 )menit = 4 menit
Luas permukaan filter = 11,31 m2
Kecepatan backwash = 0,67 m/mnt = 1,11 cm/dtk = 0,011
m/dtk
V-88
Perhitungan,
Kebutuhan air pencucian tiap filter (V air pencuci)
V air pencuci=vbackwash x A filter x tdbackwash
V air pencuci=0 , 011 m /dtk x 11 ,31 m2 x (4 mnt x 60 dtk1 mnt )
V air pencuci=30 ,2 m3
Debit pencucian (Q backwash)
Qbackwash=V air pencuci
tdbackwash
Qbackwash=30 ,2 m3
4 mnt x 60 dtk1 mnt
Qbackwash=0 ,13 m3 /dtk≈1 , 25 x 105 cm3 /dtk
Kecepatan air dalam pipa pencucian
Kecepatan aliran pencuci pada pipa manifold ( vbw−manifold )
Qbw−manifold=Qbw ( backwash ) = 1,25 x 105 cm3/dtk
A 'manifold = 1640,9 cm2
Perhitungan,
vbw−manifold=Qbackwash
A 'manifold
vbw−manifold=1 ,25 x 105 cm3 /dtk1640 , 9 cm2 =76 , 6 cm/dtk
Lateral
Perhitungan,
V-89
Qbw−lateral=Qbackwash
n lateral
Qbw−lateral=1,25 x 105 cm3/dtk35
=3592 cm3 /dtk
A 'lateral = 20,3 cm
vbw−lateral=Qbw−lateral
A 'lateral
vbw−lateral=3592 cm3/dtk20 ,3 cm2 =177 ,3 cm /dtk
Orifice
Perhitungan,
Qbw−orifice=Qbackwash
nT . orifice
Qbw−orifice=1 ,25 x 105 cm /dtk105
=1197 , 3 cm3 /dtk
Aorifice = 3,2 cm2
vbw−orificee=Qbw−orifice
AOrifice
vbw−orificee=1197 ,3 cm3/dtk
3,2 cm2 =369 ,40 cm /dtk
Ketinggian Media Terekspansi Saat Pencucian
Media Penyaring (Pasir)
Untuk mengetahui besarnya ketinggian media terekspansi pada saat
backwash, digunakan persamaan berikut ;
fe3
(1− fe )= k
gx vbackwash x υ x [ ρw
(ρ s−ρw ) ] x [ 6Ψ x di ]
2
Tebal media terekspansi
V-90
Le= 1− f1−fe
×Li
Ekspansi,
Le−LL
×100 %
Nilai fe dan Ψ dapat dilihat pada Tabel 5.8 dan Tabel 5.9 sebagai
berikut ;
Tabel 5.8 Spherisitas, Faktor bentuk butir, dan Porositas dalam Media Berlapis Pada Saringan Pasir Cepat
Bentuk Media Spherisitas (Ψ)
Faktor Bentuk (s)
Porositas (f)
Bulat (bola) 1.00 6.0 0.38Hampir Bulat 0.98 6.1 0.38Agak Bulat 0.94 6.4 0.39Bulat Lonjong 0.81 7.4 0.40Bersegi-segi 0.78 7.7 0.43Pecah-pecah 0.70 8.5 0.48
Sumber : Fair & Geyer, 1967
Tabel 5.9 Nilai (1/(1-fe)) Terhadap Media Pasir yang Terekspansi Saat
Pencucian
fe3/(1-fe) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90 0.00 1.62 1.89 2.10 2.28 2.44 2.59 2.74 2.88 3.011 3.14 3.27 3.40 3.52 3.65 3.78 3.89 4.01 4.13 4.242 4.35 4.47 4.58 4.70 4.81 4.93 5.05 6.16 5.27 5.383 5.49 5.60 5.71 5.82 5.92 6.03 6.14 6.24 6.35 6.464 6.57 6.68 6.78 6.88 6.99 7.10 7.20 7.31 7.41 7.525 7.62 7.73 7.83 7.94 8.04 8.15 8.25 8.35 8.46 8.566 8.67 9.77 8.88 8.98 9.08 9.18 9.29 9.39 9.49 9.607 9.70 9.81 9.91 10.01 1011 10.21 10.32 10.42 10.52 10.628 10.72 10.83 10.93 11.03 11.14 11.24 11.35 11.45 11.56 11.669 11.76 11.86 11.96 12.06 12.16 12.27 12.37 12.47 12.58 12.68
Sumber : Fair & Geyer, 1967
Ekspansi pada media penyaring
Kriteria Desain :
V-91
ρs (rapat massa pasir) = 2,65 gr/cm3
ρw (rapat massa air) =0,99695 gr/cm3 (Pada 25ºC)
f (porositas) = 0,38
ψ (faktor bentuk) = 0,98
k = 4
µ (kecepatan kinematik) = 0,9055 x 10-2 cm2/s
Kecepatan pencucian = 0,0011 m/s
Tabel 5.10 Hasil Perhitungan Tebal Media Yang TerekspansiUkuran Pasir
(cm)di (cm) fe
3/1-fe 1/1-fe fe f Keterangan Li (cm) Le (cm)
0,045 - 0,055 0.049 0.4 2.28 0.56 0.44 terekspansi 20 25.60,055 - 0,065 0.060 0.3 2.1 0.52 0.48 terekpansi 20 220,065 - 0,075 0.070 0.2 1.89 0.47 0.53 tt 15 13.350,075 - 0,085 0.080 0.1 1.62 0.38 0.62 tt 10 6.20,085 - 0,1 0.0925 0.1 1.62 0.38 0.62 tt 10 6.2
Sumber : Hasil Perhitungan
Contoh Perhitungan :
Besarnya ekspansi
fe3
(1−fe )= 4
981×1 ,11×0 ,009055× 0 ,99695
2,65−0 ,99695×[ 6
0 ,98×0 ,049 ]2
fe3
(1− fe )=0,4
Dari tabel
Maka,
11− fe
=2, 28
fe
11− fe
=2, 28
V-92
fe=2, 28−12 ,28
=0 ,56
Keterangan
Karena f < fe maka, lapisan ini terekspansi
Tebal lapisan
Li = 20 cm
Tebal Terekpansi
Le= 1− f1−fe
×Li
Le=1−0 , 441−0 , 56
×20 cm
Le=25 , 6 cm
Media Penyangga (Kerikil)
Pada media penyangga diharapkan tidak terjadi ekspansi, untuk itu
perlu kontrol ekspansi terhadap butir terkecil dari media penyangga
dengan diameter terkecil = 0,25 cm
Kriteria Desain:
ρs (rapat massa kerikil) = 2,65 gr/cm3
ρw (rapat massa air) = 0,99695 gr/cm3 (Pada 25ºC)
f (porositas) = 0,5
ψ (faktor bentuk) = 0,94
k = 4
µ (kecepatan kinematik) = 0,9055 x 10-2 cm2/s
Kecepatan pencucian = 0,0011 m/s
Perhitungan :
fe3
(1− fe )= 4
981×1 , 11×0 ,009055× 0 ,99695
2, 65−0 ,99695×[ 6
0 , 94×0 ,25 ]2
V-93
fe3
(1− fe )=0 ,01
Dari tabel maka nilai
11− fe
=0
Nilai fe < f , maka media penyangga untuk semua lapisan tidak
terekspansi.
Kehilangan Tekanan Saat Backwash
Pada saat pencucian dilakukan, seluruh media penyaring diharapkan
dapat bergerak terangkat keatas tetapi untuk media penyangga tidak akan
terangkat keatas, hal ini terjadi karena kecepatan mengendap media
penyangga lebih besar dari kecepatan backwash yang direncanakan.
Kehilangan tekanan saat backwash terjadi pada :
1. Media Penyaring
2. Media Penyangga
3. Sistem Underdrain
Media Penyaring
Kehilangan tekanan pada media filtrasi yang terekspansi dapat
dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
hl=Le×(1− fe)×( ρs−1 )
Tabel 5.11 Hasil Perhitungan Kehilangan Tekanan Saat Pencucian Media Terekspansi
Ukuran Pasir (cm) Le (cm) fe ρs (gr/cm3) hf (cm)0,005 - 0,007 25,6 0,56 2,65 18,50,055 - 0,065 22 0,52 2,65 17,3
Jumlah 35,8Sumber : Hasil Perhitungan
Contoh Perhitungan (Lapisan 1)
V-94
hl=Le×(1− fe)×( ρs−1 )
hl=25 ,6 cm×(1−0 ,56 )×(2 ,65−1)
hl = 18,5 cm
Untuk perhitungan Lapisan 2 dapat dihitung dengan cara yang
sama. Dari hasil perhitungan tabel diatas, maka total kehilangan
tekanan pada media filtrasi yang terekspansi adalah 35,8 cm.
Kehilangan tekanan pada media filtrasi yang tidak terekspansi
dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
hf = kg×μ×vb×
(1− f )2
f 3 ×( 6Ψ )
2×(Σ( 1
di )2×Li)
Tabel 5.12 Hasil Perhitungan Kehilangan Tekanan Saat Pencucian Media Tidak Terekspansi
Ukuran Pasir (cm) di (cm) Li (cm) (1/di)2 x Li0,065 - 0,075 0.070 15 3061.20,075 - 0,085 0.080 10 1562.50,085 - 0,1 0.093 10 1168.7
Jumlah 5792.5Sumber : Hasil Perhitungan
hf = kg×μ×vb×
(1− f )2
f 3 ×( 6Ψ )
2×(Σ( 1
di )2×Li)
hf = 4981
×0 ,9055×10−2×0 , 62× (1−0,4 )2
0,43 ×( 60 , 98 )
2×(5792 ,5 )
hf =50 ,1 cm
Total headloss pada media penyaring adalah,
hf =hf media terekspansi+hf media tidak terekspansihf =35 ,8 cm+50 ,1 cmhf =68 ,7 cm
Media Penyangga
V-95
Pada seluruh lapisan media penyangga tidak terekspansi, maka
perhitungan kehilangan tekanan dapat dihitung dengan persamaan
berikut :
hf = k
g×μ×vb×
(1−f )2
f 3 ×( 6Ψ )
2×∑
i=1
n Lidi2
hf = 4981
×0 ,009055×1 ,11×(1−0,5 )2
0,53 ×( 60 , 94 )
2×239 ,35
hf =0,8 cm
Sistem Underdrain
Orifice
Qbw−orifice = 1197,3 cm3/dtk = 0,0012 m3/dtk
Aorifice = 3,2 cm2 = 0,00032 m2
C = 0,6
Perhitungan,
hlbw−orifice=[ (Qbw−orifice )2
Aorifice2 x C2 x 2 g ]
hlbw−orifice=[ (1197 ,3 cm3/dtk )2
3,2 cm2 x 0,62 x (2 x 981 cm/dtk2 ) ]hlbw−orifice=626 , 19 cm=6 , 26m
Pipa Lateral
Diketahui,
Qbw−lateral = 3592 cm3/dtk
vbw−lateral = 177,3 cm/dtk
V-96
Plateral = 201,74 cm
d lateral = 5,08 cm
f = 0,04
Perhitungan,
hlbw−lateral=[13
x f xPlateral
d lateralx ( v
bw−lateral2
2 g )]hlbw−lateral=[1
3x 0 , 04 x 201 ,74 cm
5 ,08 cmx (177 ,3 cm /dtk 2
2 x 981 )]hlbw−lateral=8,5 cm=0 , 085 m
Pipa Manifold
Qbw−manifold = 1,25 x 105 cm3/dtk
vbw−manifold = 76,6 cm/dtk
Pmanifold = 500 cm
dmanifold = 45,72 cm
f = 0,04
Perhitungan,
hlbw−manifold=[ 13
x f xPmanifold
dmanifoldx ( v
bw−manifold2
2 g )]hlbw−manifold=[1
3x 0 ,04 x 500 cm
45 ,72 cmx (76 ,6 cm /dtk2
2 x 981 cm /dtk2 )]hlbw−manifold=0 ,44 cm
Kehilangan tekanan karena perubahan kecepatan pada pipa
lateral dan orifice.
vbw−orifice = 369,4 cm/dtk
V-97
vbw−lateral = 177,3 cm/dtk
Perhitungan,
hlbw−orifice−lateral=[ (vbw−orifice )2−(vbw−lateral )2
2 g ]hlbw−orifice−lateral=[ (369 , 4 cm /dtk )2−(177 , 3 cm /dtk )2
2 x 981 cm /dtk 2 ]hlbw−orifice−lateral=53 , 53 cm
Kehilangan tekanan kerena perubahan kecepatan pada pipa
lateral dan pipa manifold.
vbw−lateral = 177,3 cm/dtk
vbw−manifold = 76,6 cm/dtk
Perhitungan,
hlbw−lateral−manifold=[ (vbw−lateral )2−(vbw−manifold )2
2 g ]hlbw−lateral−manifold=[ (177 ,3 cm /dtk )2−(76 , 6 cm /dtk )2
2 x 981 m /dtk 2 ]hlbw−lateral−manifold=13 ,03 cm
Total kehilangan tekanan pada sistem underdrain
Hf bw−underdrain=hf bw−ori+hf bw−lat+hf bw−man+hf bw−or−lat+hf bw−lat −man
Hf bw−underdrain= (626 ,19+8,5+0 , 44+53 ,53+13 , 03 ) cm
Hf bw−underdrain=702 cm≈7 , 02 m
Kehilangan tekanan pada sistem perpipaan backwash
Perhitungan kehilangan tekanan untuk perlengkapan perpipaan
pada saat backwash ini hanya menghitung pipa dan
perlengkapannya yang dilewati air pada saat backwash saja.
V-98
Direncanakan :
Panjang pipa dari menara operasional dengan bak filter
terjauh adalah 20 meter.
Debit backwash (Qbw ) adalah 0,13 m3/dtk.
Diameter pipa (d filter−RO ) adalah 0,3048 meter (12”)
Perlengkapan pipa :
Tabel 5.13 Perlengkapan Pipa (Saat Backwash)
Perlengkapan PipaJumlah Tiap
FilterUkuran(inch)
Ukuran(cm)
reducer 1 14 2.54Gate Valve 1 14 2.54
Tee 1 14 2.54elbow 1 14 2.54pipa 14 2.54
Sumber : Hasil Perencanaan
Perhitungan,
Panjang ekivalen pipa dari filtrasi ke reservoar menara (
Peki . filtrasi−Res )
Peki . filtrasi−Re s=Pfiltrasi−Re s + ( Pfiltrasi−res x 10 % )Peki . filtrasi−Re s=20 m + (20 m x 0,1 )=22 m
Kemiringan pipa (S filtrasi-Res)
S filtrasi−Re s=( Qbw
0 , 2785 x C x (d filtrasi−Re s )2.63 )1/0 .54
→C=120
S filtrasi−Re s=( 0 ,11 m3 /dtk0 , 2785 x 120 x (0 ,3048 m)2 .63 )
1 /0 . 54
S filtrasi−Re s=0 , 002 m/m
Kehilangan tekanan pada pipa dari filtrasi ke reservoar
menara (hl filtrasi−Re s )
V-99
hl filtrasi−Re s=S filtrasi−Re s x Pfiltrasi−Re s
hl filtrasi−Re s= (0 ,002 m /mx 22 m )=0,1 m
Kehilangan tekanan pada reducer Ø 22” x 12” ( hlred )
dmanifold : 0,4572 m (20”)
d filtrasi−Cw : 0,3048 m (12”)
Perhitungan kecepatan pada reducer (vred )
vred=( Qbw
1/4 x π x ( d filtrasi−Res)2 )vred=( 0 , 13 m3/dtk
1/4 x 3 ,14 x (0 ,3048 m )2 )=1 ,27 m /dtk
Perhitungan keh ilangan tekanan pada reducer ( hlred )
hlred=K red x ( vred2
2g ) →K red=0 ,08
hlred=0 ,08 x ( (1 ,27 m /dtk )2
2 x 9 ,81 m /dtk 2 )=0 ,02 m
Kehilangan tekanan pada gate valve ( hlG . valve )
vG . valve=vred=1 ,27 m /dtk , maka ;
hlG.valve=K G . valve x ( vG . valve2
2 g ) x nG .valve→KG . valve=0,2
hlG . valve
= 0,2 x ( (1 ,27 m /dtk )2
2 x 9 ,81 m /dtk 2 ) x1=0 ,016 m
Kehilangan tekanan pada Elbow ( hlElbow )
vElbow=vred=1 ,27 m /dtk , maka ;
V-100
hlElbow= K Elbow x ( vElbow2
2 g ) x nElbow→K Elbow=0,3
hlElbow= 0,3 x ( (1 , 27 m /dtk )2
2 x 9 ,81 m /dtk2 ) x1=0 ,025 m
Kehilangan tekanan pada Tee ( hlTee )
vTee=vred=1 ,27 m /dtk , maka ;
hlTee=KTee x ( vTee2
2g ) →KTee=1,2
hlTee=1,2 x ( (1 , 27 m /dtk )2
2 x 9 , 81 m /dtk2 )=0 ,11 m
Kemiringan pipa outlet (S pipa lurus-bw)
Spipalurus−bw=( Qfilter
0,2785 x C x ( d fil−ekual )2,63 )
10,54
Spipalurus−bw=( 31414 cm3
dtk0,2785 x 120 x (30,48 cm )2,63 )
10,54
Spipalurus−bw=0,03 cmcm
=0,0003 mm
Total kehilangan tekanan pada sistem perpipaan saat
backwash (hlbw−Perpipaan)
hlbw−Perpipaan=hl filtrasi−Re s + hlred + hlG . valve+hlElbow+hlTee
hlbw− Perpipaan=(0,1 + 0 , 02 + 0 , 016+0 , 025+0 , 11 ) m
hlbw−Perpipaan=5,6 m≈561 cm
Total Kehilangan Tekanan Saat Backwash (hl backwash)
hlbackwash=hl pasir + hlker ikil +hlbw−underdrain + hl bw− perpipaan
hlbackwash=(70 ,34 + 0 ,27 +17 + 561 ) cm
V-101
hlbackwash=648 cm≈6 , 48 m
8. Sistem Outlet Bak Filtrasi
Sistem outlet pada saat backwash
Untuk sistem outlet saat backwash, air yang dialirkan adalah air
kotor hasil dari pencucian media filter. Perhitungan sistem media
filter meliputi perhitungan saluran pelimpah (gutter), pengumpul,
pipa penguras air pencuci.
Air pencuci yang telah melewati media filter dialirkan kedalam
gutter kemudian menuju pengumpul untuk selanjutnya di buang
kesaluran pembuangan melalui pipa penguras.
Gutter
Direncanakan,
Gutter berbentuk segi empat
Jumlah gutter (ngutter ) = 2 buah/bak
Lebar gutter (Lgutter ) = 0,4 m
Panjang gutter (Pgutter=Pfilter ) = 6 meter
Tebal dinding antar filter = 30 cm (0,3 m)
Total bak filter (n filter ) = 6 buah
Debit backwash (Qbackwash ) = 0,13 m3/dtk
Perhitungan,
Debit yang melalui gutter saat backwash ( Qbw− gutter )
Qbw− gutter=Qbackwash
ngutter
Qbw−gutter=0 ,13 m3 /dtk
2=0 ,063 m3 /dtk
Ketinggian air dalam gutter saat backwash ( hbw−air )
V-102
hbw−air=( Qbw− gutter
1 , 38 x Lgutter)2/3
hbw−air=(0 , 063 m3 /dtk1, 38 x 0,4 m )2/3
=0 ,235 m
Luas basah gutter saat backwash ( Abw−gutter )
Abw −gutter=Lgutter x hbw−air
Abw−gutter=0,4 m x 0 ,235 m=0 ,094 m2
Jari-jari gutter saat backwash ( Rbw−gutter )
Rbw−gutter=hbw−air x Lgutter
(2 x hbw−air ) + Lgutter
Rbw− gutter=0 ,235 m x 0,4 m
(2 x 0 ,235 m ) + 0,4 m=0 ,11 m
Kemiringan gutter saat backwash ( Sgutter )
Sgutter=( Qbw− gutter x n
Abw−gutter x (Rbw−gutter )2/3)2
Sgutter=( 0 ,063 m3 dtk x 0 ,0130 , 094 m3 x (0 ,11 m )2/3 )
2
=0 ,0015 m /m
Kehilangan tekanan pada gutter ( hlgutter )
hlbw− gutter=0 , 0015 m /m x 6 m=0 ,0088 m
Pelimpah
Direncanakan,
Panjang pelimpah = Panjang bak filtrasi = 6 m
Cd = 0,6
Perhitungan,
Jumlah pelimpah (n pelimpah)
V-103
nPe lim pah=ngutter x 2= 2 x 2=4 buah
Debit tiap pelimpah ( q pe lim pah )
q pe lim pah=
qbackwash
npe lim pah
q pe lim pah=
0 ,13 m3 /dtk4
=0 ,031 m3 /dtk
Bak Penampung
Direncanakan,
Bentuk = Persegi panjang
Lebar (Lbak ) = 0,75 m
Panjang (Pbak=Lfiltrasi ) = 3 m
Debit (Qbak=Qbackwash ) = 0,13 m3/dtk
Perhitungan,
Ketinggian air pada bak penampung saat backwash ( hbw−air )
hbw−air=( Qbw−bak
1 ,38 x Lbak)
2/3
hbw−air=( 0 ,13 m3 /dtk1 , 38 x 0 , 75 m )2/3
=0 , 25 m
Jari-jari hidrolis bak penampung saat backwash ( Rbw−bak )
Rbw−bak=hbw−air x Lbak
(2 x hbw −air ) + Lbak
Rbw−bak=0 ,25 m x 0 ,75 m
(2 x 0 , 25 m ) + 0 , 75 m=0 ,15 m
Luas permukaan bak penampung saat backwash ( Abw−bak )
Abw−bak=Lbak x hbw−air
Abw −bak=0 , 75 m x 0 , 25 m=0 ,18 m2
V-104
Kemiringan bak penampung ( Sbak )
Sbak=( Qbw−bak x n
Abw−bak x (Rbw−bak )2/3 )2
Sbak=( 0 ,13 m3/dtk x 0 ,0130 ,18 m x (0 ,15 m)2/3 )
2
=0 ,001 m /m
Kehilangan tekanan pada bak penampung ( hlbak )
hlbak=Sbak x Pbak
hlbak=0 ,001 m /m x 2 m=0 ,002 m
Gullet
Direncanakan :
Lebar gullet (Lgullet) = 0,5 m
Panjang gullet (Pgullet) = Lbak = 0,25 m
Debit yang melalui gullet (Qgullet) = Qbw = 0,13 m3/dtk
Perhitungan :
Ketinggian air dalam gullet (h air gullet)
hairgullet=( Qgullet
1 ,38 x Lbak)
2/3
hair−gullet=( 0 , 13 m3 /dtk1, 38 x 0,5 m )
2/3
=0 , 32 m
Jari-jari hidrolis gullet (R gullet)
Rgullet=hair−gullet x Lbak
(2 x hair−gullet ) + Lbak
Rgullet=0 ,32 m x 0,5 m
(2 x 0 , 32 m ) + 0,5 m=0 , 14 m
Luas permukaan gullet (A gullet)
Agullet=Lbak x hair−gullet
Agullet=0,5 m x 0 ,32 m=0 ,16 m2
Kemiringan gullet (S gullet)
V-105
Sgullet=( Qgullet x n
Agullet x ( Rgulllet )2/3 )2
Sgullet=( 0 ,13 m3 /dtk x 0 , 0130 ,16 m x (0 ,14 m )2/3 )
2
=0 , 0014 m /m
Kehilangan tekanan di gullet (hl gullet)
hl gullet=Sgullet x Pgullet
hl gullet=0 , 0014 m/m x 2 m=0 ,007 m
Pipa Penguras
Direncanakan,
Pipa penguras terbuat dari PVC
Kecepatan aliran pada pipa (v pipa) = 1,3 m/dtk
Debit (Qpipa=Qbackwash ) = 0,13 m3/dtk
Perhitungan,
Luas permukaan pipa ( Apipa )
Apipa=Q pipa
v pipa
Apipa=0 ,13 m3 /dtk
1,3 m /dtk=0 ,10 m2
Diameter pipa ( d pipa )
d pipa=( 4 x A pipa
π )1/2
d pipa=( 4 x 0 ,10 m2
3 ,14 )1/2
=0 ,35 m ≈14 left (0,4`m right )} {¿
Cek kecepatan ( v pipa )
V-106
v pipa=
Qpipa
A pipa= 0 , 13 m3/dtk
1/4 x π x (0,4 )2=1 ,27 m /dtk
Sistem outlet bak filtrasi pada saat operasional
Sistem outlet bak filtrasi saat operasional terdiri dari perhitungan
pipa outlet air bersih dan Bak Ekualisasi.
Pipa outlet air bersih
Pipa outlet Filter-Bak Ekualisasi
Pipa outlet air bersih pada bak filtrasi adalah pipa yang mengalirkan
air bersih dari pipa manifold pada sistem underdrain menuju bak
ekualisasi. Air yang dialirkan pada pipa tersebut adalah air yang
diolah pada tiap bak filtrasi dengan debit 0,031 m3/dtk.
Pipa outlet Bak ekualisasi-Reservoir Utama
Pada pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir utama (reservoir
distribusi) jumlah pipa yang outlet yang digunakan berjumlah 2 buah
dengan debit tiap pipa adalah 0,1 m3/dtk.
Direncanakan,
Pipa outlet air bersih terbuat dari pipa PVC
Debit pipa outlet (Q p−outlet=Q filtrasi ) adalah 0,031 m3/dtk
Debit pada pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir (Qfil−RU )
adalah 0,1 m3/dtk
Panjang pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir utama (
Pfil−Ru ) adalah 30 meter.
Panjang pipa outlet dari filtrasi ke bak ekualisasi (Pfiltrasi−ekual )
adalah 2 meter.
Perhitungan,
V-107
Perhitungan Pipa Outlet Filter- bak ekualisasi,
Luas permukaan pipa outlet dari tiap bak filtrasi ke bak
ekualisasi ( A filtrasi−ekual )
Kecepatan aliran pada pipa outlet (v p−outlet ) adalah 0,66 m/dtk
A filtrasi−ekual=Qp−outlet
v p−outlet
A filtrasi−ekual=0 ,031 m3 /dtk
0,5 m/dtk=0 ,06 m2
Diameter pipa outlet dari bak filtrasi ke bak ekualisasi (
d filtrasi−ekual )
d filtrasi−ekual=( 4 x A filtrasi−ekual
π )1/2
d filtrasi−ekual=( 4 x 0 , 06 m2
3 , 14 )1/2
=0 , 28 m=11 approx 12` (0 , 3048 m )
Perhitungan pipa outlet bak ekualisasi -Reservoir Utama,
Luas permukaan pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir
utama (Aekual−Ru ).
Kecepatan aliran pada pipa outlet (v p−outlet ) adalah 1,5 m/dtk
Aekual−Ru=Q ekual−RU
vekual−RU
Aekual−Ru=0,1 m3 /dtk0,5 m /dtk
=0 ,07 m2
Diameter pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir utama (
dekual−Ru )
dekual−Ru=( 4 x Aekual−Ru
π )1/2
V-108
dekual−Ru=(4 x 0 ,07 m2
3 ,14 )1/2
=0 ,29 m≈11 approx 12 (0 ,3048 m )
Slope pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir utama ( Sekual−Ru
)
Sekual−Ru=( Qekual−RU
0 ,2785 x C x (dekual−Ru )2. 63 )1/0 .54
Sekual−Ru=( 0,1 m3 /dtk0 ,2785 x 120 x (0 ,3048 m)2 .63 )
1 /0 . 54
=0 , 00659 m /m
Panjang ekivalen pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir
utama (Peki−ekual−Ru)
Peki−ekual−Ru=Pekual−Ru + (10 00 x Pekual−Ru )
Peki− pipa outlet=2 m + (0,1 x 2 m )=2,2 m
Headloss pada pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir
utama (hlpipa , ekual−Ru )
hl pipa , ekual−Ru=Peki−pipa outlet x Sekual−Ru
hl pipa , ekual−Ru=(2,2 m x 0 , 0069 m /m)=0 , 015 m
Bak Ekualisasi
Fungsi dari bak ekualisasi adalah untuk menjaga agar tinggi muka
air pada bak filtrasi tetap konstan. Tinggi air pada bak ekualisasi
disesuaikan dengan ketinggian media filtrasi, hal ini dimaksudkan
agar air tetap ada pada media filter. Outlet dari bak filtrasi sebelum
masuk reservoir utama terlebih dahulu melewati bak ekualisasi. Bak
ekualisasi ini direncanakan berjumlah 2 unit.
Direncanakan,
Waktu tinggal (td ekual ) = 6 menit (360 detik)
Debit bak ekualisasi (Qekual ) = 0,1 m3/dtk
V-109
Panjang bak ekualisasi (Pekual=Lfilter ) = 3 m
Tebal pasir (h pasir ) = 75 cm (0,75 m)
Tebal kerikil (hker ikil ) = 54,80 cm (0,548 m)
Tinggi air di atas filter (hair ) = 200 cm (2 m)
Perhitungan,
Tinggi air pada bak ekualisasi ( hair−ekual ) adalah total
penjumlahan dari tebal pasir, tebal kerkil, tinggi air di atas filter,
sehingga :
hair−ekual=hpasir + hker ikir + hair
hair−ekual= (0 ,75 + 0 , 548 + 2 ) m
hair−ekual=3 , 30 m
Volume bak ekualisasi ( V ekual )
V ekual=Qekual x tdekual
V ekual=0,1 m3 /dtk x 360 dtk=36 m3
Lebar bak ekualisasi ( Lekual )
Lekual=[ V ekual
(Pekual x hair ) ]Lekual=[36 m3
(3 m x 3 ,30 m ) ]=3,6 m≈360 cm
Tinggi bak ekualisasi ( hekual )
hekual=hair + h freeboard→hfreeboard=20 % x hair−ekual
hekual=[ hair−ekual + (20 % x hair−ekual) ]hekual=[3 , 30 m + (0,2 x 3 ,30 m ) ]=3,9 m≈390 cm
9. Sistem Inlet Bak Filtrasi
V-110
Sistem inlet bak filtrasi terdiri dari saluran inlet, pintu air, bak
penampung. Air yang melewati saluran inlet adalah air dari gutter bak
sedimentasi dengan debit 0,1 m3/dtk.
Perhitungan,
Saluran inlet
Direncanakan,
Lebar saluran inlet (Linlet ) = 0,85 m
Debit inlet (Qinlet ) = 0,1 m3/dtk
Jumlah filter tiap saluran inlet (n filter / inlet ) = 3 filter
Total jumlah filter (n filter ) = 6 filter
Lebar filter (Lfilter ) = 2 m
Perhitungan,
Ketinggian air pada saluran inlet ( hair )
hair−inlet=( Qinlet
1 ,38 x Linlet)
2/3
hair−inlet=( 0,1 m3 /dtk1 ,38 x 0 , 85 m )
2/3
=0,2 m
Ting gi saluran inlet ( hinlet )
hinlet=hair + (0,2 x hair )hinlet=( 0,2 + (0,2 x 0,2 ) ) m=0,2 m
Panjang saluran inlet ( Pinlet )
Pinlet=(nfilter / inlet x Lfilter ) + (4 x ldinding )Pinlet=(3 x 2 m) + (4 x 0,3 m )=8 m
Luas saluran inlet ( Ainlet )
Ainlet=Linlet x hair
Ainlet=0 ,85 m x 0,2 m=0,2 m2
V-111
Jari-jari hidrolis saluran inlet ( Rinlet )
Rinlet=hair x Linlet
(2 x hair ) + Linlet
Rinlet=0,2 m x 0 , 85 m
(2 x 0,2 m ) + 0 ,85 m=0 , 13 m
Kecepatan aliran pada saluran inlet ( vinlet )
vinlet=Qinlet
Ainlet
vinlet=0,1 m3 /dtk
0,2 m2 =0,6 m/dtk
Kemiringan saluran inlet ( Sinlet )
Sinlet=( vinlet x nR
inlet2/3 )2
Sinlet=( 0,6 m /dtk x 0 , 013(0 , 13 m )2/3 )
2=0 , 0009 m /m
Besarnya headloss pada saluran inlet ( hlinlet )
hlinlet=Sinlet x Pinlet
hlinlet=0 , 0009 m /m x 8 m=0 ,008 m
Pintu air
Direncanakan,
Debit pintu air (QPA=Q filter ) = 0,031 m3/dtk
Kecepatan pada pintu air (vPA ) = 2 m/dtk
Perhitungan,
Luas pintu air ( APA )
APA=QPA
v PA
APA=0 ,031 m3/dtk
2 m /dtk=0 , 02 m2
V-112
Lebar pintu air ( LPA )
Direncanakan tinggi bukaan pintu air (d PA ) = 0,5 LPA
APA=dPA x LPA →LPA=2 d PA
d PA=( APA
2 )0 .5
d PA=( 0 , 02 m2
2 )0. 5
=0,9 m≈9 cm,
Maka ;
LPA=2 x 0,9 m=0 ,18 m≈18 cm
Headloss pada pintu air (HlPA )
HlPA=( QPA
2. 476 x (LPA ) x d PA )2
HlPA=( 0 , 031 m3 /dtk2 , 476 x (0 ,18 m ) x 0,9 m )
2
=0,7 m
Hasil Rancangan :
Dimensi Bak Filtrasi
Jumlah bak filtrasi = 6 buah bak
Lebar bak filtrasi = 2 meter
Panjang bak filtrasi = 5 meter
Luas bak filtrasi = 11,31 meter2
Tinggi bak filtrasi = 5 meter
Tebal Lapisan
Media penyaring (pasir) = 75 cm
Media penyangga (kerikil) = 54,80 cm
Pipa Orifice
Luas total pipa orifice = 0,03meter2
Jumlah total pipa orifice = 105 buah
Jumlah pipa orifice tiap lateral = 3 buah
Diameter pipa orifice = 2 inch
V-113
Pipa Lateral
Luas total pipa lateral = 679 cm2
Diameter pipa lateral = 2 inch
Jumlah pipa lateral = 35 buah
Panjang pipa lateral = 201,8 cm
Pipa Manifold
Jarak antar lateral = 10 inch
Jarak antar orifice = 10 cm
Panjang pipa manifold = 5 meter
Diameter pipa manifold = 18 inch
Headloss
Total Media penyaring (pasir) = 68,7 cm
Total Media penyangga (kerikil) = 0,8 cm
Pipa orifice = 0,12 meter
Pipa lateral = 0,0053 meter
Pipa manifold = 0,0003 meter
Orifice-lateral = 0,03 meter
Lateral-manifold = 0,00814 meter
Sistem underdrain = 17 cm
Total Headloss saat Filtrasi = 89,23 cm
Backwash
Kecepatan backwash = 1,11 cm/dtk
Debit backwash = 0,13 m3/dtk
Perlengkapan Pipa
Reducer = 1 buah
Gate Valve = 1 buah
Tee = 1 buah
Elbow = 1 buah
Sistem Outlet Bak Filtrasi
Gutter
Jumlah gutter = 2 buah
Lebar saluran gutter = 0,4 meter
V-114
Panjang gutter = 6 meter
Headloss gutter = 0,0088 meter
Pelimpah
Panjang pelimpah = 6 meter
Jumlah pelimpah = 4 buah
Debit tiap pelimpah = 0,031 m3/dtk
Bak penampung
Bentuk bak = Persegi Panjang
Lebar bak = 0,75 meter
Panjang bak = 2 meter
Headloss bak = 0,002 meter
Gullet
Lebar gullet = 0,5 meter
Panjang gullet = 2 meter
Headloss gullet = 0,0007 meter
Pipa penguras
Kecepatan aliran = 1,3 m/dtk
Sistem Inlet
Lebar saluran inlet = 0,85 meter
Tinggi saluran inlet = 0,2 meter
Panjang saluran inlet = 8 meter
Luas saluran inlet = 0,2 meter2
Headloss saluran inlet = 0,008 meter
Pintu Air
Luas pintu air = 0,02 meter2
Lebar pintu air = 0,18 meter
Headloss pintu air = 0,7 meter
V-115
V-116
V-117
5.2.7 Bak Pelarut Koagulan
Kriteria Perencanaan :
Dosis pembubuhan (C) = 20 mg/l Alum, dari hasil
jartest
Periode pengisihan bak pelarut (t) = 12 jam
Konsentrasi larutan (c) = 10 %
Berat jenis alum (Bj as) = 2,71 kg/l
Efisiensi pompa pembubuhan≤ 75 %
Tekanan pompa pembubuhan (H) = 10 meter
Jumlah pompa sesuai jumlah bak
Direncanakan terdiri dari 2 bak.
Bentuk bak bujur sangkar
Perhitungan :
Kebutuhan Alumuninum Sulfat (Tawas)
Kebutuhan = Q×Dosis×kemurnian
= 0,2 m3 /dtk×20 mg /L×100
90×1000 L/m3
= 4444,44 mg/dtk
Kebutuhan untuk interval 12 jam
Kebutuhan = Qas×td
= 4444 , 44 mg /dtk×12 jam×3600 dtk
jamx 1 kg
106 mg
= 192 Kg
Volume Alumunium Sulfat
Vol=192 kgBJ as
Vol=192 kg2 ,71 kg / L
Vol=70 ,8 L
V-118
Volume Pelarut
V air=9010
×70 , 8 L
V air=637 ,6 L=0 ,64 m3
Volume Larutan (Volume Bak)
V bak=V alum+V pelarut
V bak=70 ,8 L+637 , 6 L
V bak=708 ,5 L=0,7 m3
Dimensi Bak
P=L=1 m
h=V bak
P×L= 0,7 m3
1 m×1 m=0,7 m
Maka, dimensi bak adalah
Panjang = 1 m
Lebar = 1 m
Tinggi = 0,7 m + freeboard 0,2 m
= 0,9 m
Sistem Pembubuhan
Qdo sin g=V laru tan
td= 0,7 m3
12×3600
Qdo sin g=2×10−5 m3/dtk=0 ,02 Ldtk
Bj=[ 1
C mgL
100 ρ al+
(100−C )100 ρ air
]=[1
20mgL
100×2 , 71 kgL
+(100−20 ) mg
L
100×0 , 99695 kgL
]=1 , 14 Kg / L
Daya Pompa Pembubuhan
V-119
Efisiensi pompa = 75 %
Head = 10 m
P= ρ×g×q×hη
P=1 ,14×9 ,81×(2 x10−2 ) L
dtk×10
0 ,75
P=2 , 44 W =0 , 003HP
5.2.8 Desinfeksi
Jumlah bak pelarut yang digunakan adalah 2 buah bak dimana 2 bak
pelarut akan melarutkan klor sesuai dengan debit pengolahan yaitu 0,2 L/dtk.
Direncanakan ,
Daya pengikat klor (DPC) = 1,25 mg/L
Sisa klor yang di harapkan = 0,4 mg/L
Bentuk bak = Bulat
Diameter bak (dbak ) = 1,5 m
Periode pengisian bak pelarut (tP . pelarut ) = 12 jam
Konsentrasi kaporit dalam larutan (Ckaporit−laru tan ) = 5 %
Konsentrasi pelarut dalam larutan (C pelarut ) = 95 %
Berat jenis kaporit (ρkaporit ) = 0,88 kg/L
Efisiensi pompa (η ) = 75 %
Head pembubuh (H) = 10 m
Total bak pelarut (ntotal bak ) = 2 buah
Masing-masing bak pelarut dilengkapi dengan pompa sehingga
jumlah pompa yang digunakan adalah 2 buah pompa.
Kemurnian Cl dalam kaporit = 60%
Perhitungan,
V-120
Besarnya dosis chlor ( Cchlor )
Cchlor=DPC + Sisa Chlor
Cchlor=1 , 25 mg / L + 0,4 mg /L=1, 65 mg / L
Besarnya dosis kaporit ( Ckaporit )
Ckaporit=Dosis Cl% Cl
=1 ,65 mg /l60 %
=2 , 75 mg /l
Kebutuhan kaporit dalam 10 jam (sekali pelarutan) ( Kkaporit−12 jam )
Kkaporit−12 jam=Ckaporit x Qpengolahan x tP . pelarut
Kkaporit−12 jam=(2, 75 mg / L ) x (100 L/dtk ) x (10 jam x 3600 dtk / jam )
K kaporit−12 jam=23760000 mg≈23 ,76 kg
Kebutuhan kaporit dalam satu hari ( Kkaporit−24 jam)
Kkaporit−24 jam=Kkaporit−12 jam x nbak x 24 jam10 jam
K kaporit−24 jam=23 ,76 kg x 2 x24 jam10 jam
=47 , 52 kg
Volume kaporit dalam sekali pelarutan ( V kaporit )
V kaporit=Kkaporit−12 jam
ρkaporit
V kaporitl=23 ,76 kg0 ,88 kg/ L
=27 L
Volume air pelarut ( V air pelarut )
V-121
V air pelarut=[ (% air pelarut% kaporit ) x K kaporit−12 jam
ρair]
V air pelarut=[ (95 %5 % ) x23 ,76 kg
0 ,99695 kg/ L ]=452 , 8 L=0 , 453 m3 /dtk
Volume larutan ( V laru tan )
V laru tan=V kaporit + V air pelarut
V laru tan=(27 + 452 , 8 ) L=479 ,8 L≈0,5 m3
Debit pembubuhan kaporit ( Qkaporit )
Qkaporit=V laru tan
tP . pelarut
Qkaporit=479 ,8 L10 jam x 3600 jam /dtk
=0 , 01 L/dtk
Luas permukaan bak pelarut ( Apelarut )
Apelarut=1
4x π x (dbak )2
Apelarut=1
4x 3 ,14 x (1,5 m )2=1,77 m2
Kedalaman larutan di bak ( hlaru tan )
hlaru tan=V laru tan
A pelarut
hlaru tan=0,5 m3
1 , 77 m2=0,3 m
Kedalaman bak pelarut ( hbak )
V-122
hbak=hlaru tan + (20 % x hlaru tan )hbak=0,3 m + (0,2 x 0,3 m )=0 , 33 m
Berat jenis larutan ( ρlaru tan )
ρlaru tan=[ (% kaporit x ρkaporit ) + (% air pelarut x ρair ) ]ρlaru tan= [(5 % x 0 ,88 kg ) + (95 % x 0 , 99695 kg /L ) ]=0 ,991 kg/ L
Tenaga pompa yang dibutuhkan (P)
P=ρlaru tan x g x Qlaru tan x H
η
P=0 ,991 kg /L x 9 , 81 m /dtk 2 x 0 , 01 L/dtk x 10 m0 , 75
P=1 , 73 Watt≈0 , 002 HP
5.2.9 Reservoir Operasional
Volume Reservoir Operasional
Volume reservoir operasional dihitung berdasarkan kebutuhan air untuk
operasional dan pemeliharaan bangunan pengolahan air minum, yaitu
untuk backwash filter, kebutuhan pelarut bahan kimia dan pencucian unit-
unit lainnya. Berdasarkan perhitungan sebelumnya volume reservoir
operasional adalah :
Kriteria Desain:
Kebutuhan air pencucian tiap filter
Vair-backwash = 30,2 m3
Kebutuhan air untuk melarutkan koagulan
V air untuk melarutkan koagulan selama interval 10 jam = 0,53
m3
V air untuk melarutkan koagulan selama sehari = 0,53m3 x 3 =
1,6 m3
Kebutuhan air untuk melarutkan desinfektan
V air untuk melarutkan desinfektan selama sehari = 0,189 m3
V-123
Kebutuhan air untuk para pegawai
Diasumsikan pegawai berjumlah 15 orang
Kebutuhan air per orang per hari = 10 L/org/hri = 0,01
m3/org/hri
V air selama sehari untuk pegawai = 0,01 m3/org/hri x 15 org =
0,15 m3
Total volume air reservoir operasional
V R.Operasional=30,2m3+1,6 m3+0,189 m3+0,15 m3=32,1 m3
Ketinggian Reservoir Operasional
Perletakkan reservoir operasional direncanakan sama dengan elevasi dasar
gutter pada bak filter sehingga ketinggian reservoir operasional yang
diperlukan :
Hl=Hlbackwash+tinggi gutter+h Resevoir Operasional
Hl=6,48 m+0,23 m+3m
Hl=9,72 m
Luas permukaan Reservoir Operasional (A R.Operasional)
AR.Operasional=V R. Operasional
hair=32,1m3
3 m=10,70 m2
Lebar Reservoir Operasional (L R.Operasional)
PR .Operasional=LR. Operasional
AR.Operasional=PR .Operasional x LR .Operasional
LR .Operasional=√10,70 m2=3,3 m
Panjang Reservoir Operasional (P R.Operasional)
PR .Operasional=LR. Operasional
PR .Operasional=3,3 m
Tinggi Reservoir Operasional (H R.Operasional)
H R.Operasional=hair+h freeboard
H R.Operasional=3 m+(20 % x3m )
V-124
H R.Operasional=3,6 m
Debit Reservoir Operasional (Q R.Operasional)
Asumsi kecepatan pada perpipaan reservoir operasional adalah 1,5 m/dtk
QR.Operasional=V x AR .Operasional
QR.Operasional=1,5 m2/dtk x 10,70 m2=16,05 m3/dtk
Sistem Perpipaan Reservoir Operasional
Pipa Pembawa
Direncanakan :
Diameter pipa pembawa (dpipa pembawa) = 6 inch = 0,1524 m
Panjang pipa pembawa (Ppipa pembawa) = 10 m
Koefisien kekasaran pipa (C) = 120
Kecepatan pengaliran dalam pipa (Valiran) = 1,5 m/dtk
Perlengkapan pipa pembawa :
Gate valve = 1 buah
Elbow 90 = 1 buah
Untuk menaikkan air dari reservoir umum ke reservoir operasional
direncanakan mengunkaan pompa, dengan :
Berat jenis air (ρair) = 0,99695 kg/L
Percepatan gravitasi = 9,81 m/dtk
Efisiensi pompa = 75%
Perhitungan :
Luas permukaan pipa pembawa (A pipa pembawa)
V-125
Apipa pembawa=14
x π x (d pipa pembawa )2
Apipa pembawa=14
x 3,14 x (0,1524 m )2
Apipa pembawa=0,018 m2
Debit pipa pembawa (Q pipa pembawa)
Qpipa pembawa=A pipa pembawa x V pipa pembawa
Qpipa pembawa=0,018 m2 x1,5 m /dtk
Qpipa pembawa=0,027 m3/dtk
Kemiringan pipa pembawa (S pipa pembawa)
Spipa pembawa=( Qpipa pembawa
0,2785 xC x ( d pipa pembawa )2,63 )1
0,54
Spipa pembawa=( 0,027 m3/dtk0,2785 xC x (0,1524 m )2,63 )
10,54
Spipa pembawa=0,018 m /m
Kehilangan tekanan pada pipa pembawa (Hl pipa pembawa)
Hlpipa pembawa=S pipa pembawa x Ppipa pembawa
Hlpipa pembawa=0,018 m /m x10m
Hlpipa pembawa=0,18 m
Waktu yang diperlukan dalam pengisian reservoir operasional
(TR.Operasonal)
t R. Operasional=V R .Operasional
Q pipa pembawa
tR. Operasional=32,1 m3
0,027 m3/dtk
tR. Operasional=1174 dtk=20 menit
Kehilangan tekanan pada perlengkapan pipa pembawa
Kehilangan tekanan pada gate valve (Hl Gate Valve)
V-126
HlGate Valve=KGate Valve x ( ( vgate valve)2
(2x g ) )x ngate valve
HlGate Valve=0,2 x ( (1,5 m /dtk )2
(2 x9,81m /dtk2) )x 1
HlGate Valve=0,02 m
Kehilangan tekanan pada elbow (Hl elbow)
Hlelbow=K elbow x ( ( velbow )2
(2 x g ) ) xnelbow
Hlelbow=0,3 x ( (1,5 m /dtk )2
(2 x9,81 m /dtk2 ) )x 1
Hlelbow=0,03m
Total kehilangan pada perlengkapan pipa pembawa
(Hlperlengkapan pipa pembawa)
Hlperlengkapan pipa pembawa=Hlgate valve+Hlgate valve
Hlperlengkapan pipa pembawa=0,02m+0,03 m
Hlperlengkapan pip a pembawa=0,06 m
Pipa Hisap
Direncanakan :
Diameter pipa hisap (dpipa hisap) = 6 inch = 0,1524 m
Panjang pipa hisap (Ppipa hisap) = 6 m
Koefisien kekasaran pipa (C) = 120
Kecepatan pengaliran dalam pipa (Valiran) = 1,5 m/dtk
Perhitungan :
V-127
Kemiringan pipa hisap (S pipa hisap)
Spipahisap=( Q pipa pembawa
0,2785 xC x (d pipahisap )2,63 )1
0,54
Spipahisap=( 0,027 m3/dtk0,2785 xC x (0,1524 m )2,63 )
10,54
Spipahisap=0,018 m /m
Kehilangan tekanan pada pipa hisap (Hl pipa hisap)
Hlpipa hisap=Spipahisap x Ppipa hisap
Hlpipa hisap=0,018 m /m x 6m
Hlpipa hisap=0,11m
Total Kehilangan Tekan Pada Perpipaan (Hl total)
Hltotal=Hlpipa pembawa+Hlperlengkapan pipa pembawa+Hlpipa hisap
Hltotal=0,18 m+0,06 m+0,11m
Hltotal=0,35 m
Head Pompa yang dibutuhkan (Head pompa)
Head pompa=H R .Operasional=+Hltotal+Hair Reservoir
Head pompa=3,6m+0,35 m+6 m
Head pompa=8,75 m
Daya Pompa (P)
P=ρair x g xQinlet x Head pompa
μ
P=0,99695 Kg/ L x 9,81 m/dtk 2 x 27 L/dtk x 8,75 m75 %
P=1418 Watt=2 HP
Hasil Rancangan :
V-128
Dimensi Reservoir Operasional
Luas permukaan RO = 10,90 meter2
Lebar RO = 3,3 meter
Panjang RO = 3,3 meter
Tinggi RO = 3,6 meter
Debit RO = 16,34 m3/dtk
Sistem Perpipaan
Pipa Pembawa
Diameter pipa pembawa = 6 inch
Panjang pipa pembawa = 10 meter
Headloss pipa pembawa = 0,18 meter
Pipa Hisap
Diameter pipa hisap = 6 inch
Panjang pipa hisap = 6 meter
Headloss pipa hisap = 0,35 meter
Head pompa yang dibutuhkan = 3,98 meter
Daya pompa = 1418 Watt = 2 HP
V-129
V-130
5.3 Profil Hidrolis
Tujuan dilakukan perhitungan profil hidrolis adalah untuk mengetahui tinggi
muka air dari masing-masing unit bangunan pengolahan yang telah direncanakan.
Perhitungan profil hidrolis dilakukan berdasarkan besarnya kehilangan tekanan
dari saluran-saluran penghubung di setiap unit bangunan pengolahan. Dalam
perhitungan profil hidrolis yang akan dilakukan ini tinggi muka air reservoir/clear
well dengan tinggi muka air ± 0,00.
5.3.1 Tinggi Muka Air Pada Reservoir
Diketahui,
Kehilangan tekanan di backwash (Hlbakcwash ) = 6,48 m
Steady head = 2 m
Perhitungan,
Hair −CW=Hlbackwash + SteadyHead
H reservoir=6 , 48 m + 2 m=8 , 48 m
Besar kehilangan tekan di unit backwash sebesar 6,48 m, dengan perkiraan
adanya steady head, yang dimaksudkan agar pergelontoran air berlangsung
dengan baik, maka ditambahakan steady head sebesar 2 m.
5.3.2 Tinggi Muka Air di Bak Filtrasi
Headloss pada filter saat beroperasi,
Diketahui,
Total headloss pada bak filtrasi (Hf total ) = 88,20 cm
Perhitungan,
Tinggi muka air di bak filtrasi ( Hair−filtrasi)
Hair−filtrasi=Hf total + H ekual + Hmediafiltrasi
Hair −filtrasi=(88 , 20 + 330 + (75+54 , 80 )) cm
Hair−filtrasi=547 , 80 cm≈5 , 4780 m
V-131
Tinggi muka air di sistem inlet bak filtrasi
Diketahui,
Headloss pada gutter (Hlgutter) = 0,009 m
Headloss pada gullet (Hlgullet) = 0,001 m
Headloss pada pintu air (Hlpintu air) = 0,652 m
Headloss pada saluran inlet (Hlinlet) = 0,008 m
Perhitungan,
Tinggi muka air pada gutter (H gutter)
H gutter=Hair− filtrasi + Hlgutter
H gutter=5 , 4780 m + (0 , 009 m )=5 ,4869 m
Tinggi muka air pada gullet (H gullet)
H gullet=H gutter + Hlgullet
H gullet=5 , 4869 m + (0 , 001 m )=5 , 4876 m
Tinggi muka air pada pintu air (H pintu air)
H p int u−air=H gullet + Hl p int u−air
H p int u−air=5 ,4876 m + (0 ,652 m )=6 ,1400 m
Tinggi muka air pada saluran inlet (H inlet)
H inlet=H p int u−air + Hlinlet
H inlet=6 ,1400 m + (0 ,008 m )=6 , 1477 m
5.3.3 Tinggi Muka Air Di Bak Sedimentasi
Tinggi muka air di sistem outlet bak sedimentasi
Diketahui,
Headloss pada gutter (Hlgutter ) = 0,025 m
Perhitungan,
Tinggi muka air pada gutter ( Hair−gutter )
Hair −gutter=Hair −inlet ( filtrasi) + Hlgutter
Hair −gutter=6 ,1477 m+ 0 ,025 m=6 ,1729 m
V-132
Tinggi muka air di bak sedimentasi
Diketahui,
Tinggi air pada V-Notch (Hair V −Notch ) = 0,036 m
Perhitungan,
Tinggi muka air pada bak sedimentasi ( Hair −sedim entasi )
Hair −sedim entasi=Hair−gutter + H air V−Notch
Hair −sedim entasi=6 , 1729 m + 0 , 036 m=6 ,2086 m
Tinggi muka air di sistem inlet bak sedimentasi
Diketahui,
Headloss pada saluran inlet (Hlsal−inlet ) = 0,00004 m
Perhitungan,
Tinggi muka air pada saluran inlet ( Hair −inlet )
Hair−inlet=H air−sedim entasi + Hlsal−inlet
Hair −inlet=6 ,2086 m + 0 ,00004 m=6 , 2087 m
5.3.4 Tinggi Muka Air Di Bak Flokulasi
Beda tinggi muka air pada tiap tahap (tahap I – tahap VI)
Diketahui,
Headloss pada tahap I = 0,4 m
Headloss pada tahap II = 0,3 m
Headloss pada tahap III = 0,2 m
Headloss pada tahap IV = 0,1 m
Headloss pada tahap V = 0,1 m
Headloss pada tahap VI = 0,07 m
V-133
Perhitungan,
Tinggi muka air pada tahap VI ( Hair−VI )
Hair −VI=Hair−inlet ( se dim entasi) + hVI
Hair−VI=6 ,2087 m + 0 , 07 m=6 ,2751 m
Tinggi muka air pada tahap V ( Hair −V )
Hair −V =Hair−VI + hV
Hair−V =6 , 2751 m + 0,1 m=6 ,3740 m
Tinggi muka air pada tahap IV ( Hair−IV )
Hair −IV =Hair−V + hIV
Hair −IV=6 , 3740 m + 0,1 m=6 , 5149 m
Tinggi muka air pada tahap III ( Hair−III )
Hair −III=Hair− IV + hIII
Hair −III=6 ,5149 m + 0,2 m=6 ,7103 m
Tinggi muka air pada tahap II ( Hair −II )
Hair−II=Hair−III + hII
Hair−II=6 , 7103 m + 0,3 m=6 , 9771 m
Tinggi muka air pada tahap I ( Hair−I )
Hair−I=Hair−II + h I
Hair−I=6 , 9771 m + 0,4 m=7 ,3393 m
V-134
Tinggi muka air di sistem inlet bak flokulasi
Diketahui,
Headloss pada saluran inlet (Hlsal−inlet ) = 0,000155 m
Perhitungan,
Tinggi muka air pada saluran inlet ( Hair −inlet )
Hair −inlet=H air−I + Hlsal−inlet
Hair−inlet=7 , 3393 m + 0 , 000155 m=7 ,398 m
Tinggi muka air di saluran penampung bak flokulasi
Diketahui,
Headloss pada saluran penampung (Hlsal−penampung ) = 0,06 m
Perhitungan,
Tinggi muka air pada saluran penampung ( Hair−penampung )
Hair −penampung=Hair−inlet + Hlsal−penampung
Hair−penampung=7 ,3980 m + 0 ,06 m=7 ,3982 m
5.3.5 Tinggi Muka Air Di Bak Koagulasi
Tinggi muka air di sistem outlet bak koagulasi
Diketahui,
Headloss pada sistem outlet bak koagulasi (Hlsal−outlet ) = 0,002 m
Perhitungan,
Tinggi muka air pada sistem outlet bak koagulasi ( H sal−outlet )
H sal−outlet=Hair−penamoung ( flokulasi) + Hlsal−outlet
H sal−outlet=7 ,3982 m + 0 ,002 m=7 , 4002 m
Tinggi muka air di sistem inlet bak koagulasi
V-135
Diketahui,
Headloss pada saluran inlet bak koagulasi (Hlsal−inlet ) =
0,0017 m
Perhitungan,
Tinggi muka air pada saluran inlet bak koagulasi ( H sal−inlet )
H sal−inlet=H sal−outlet + Hlsal−inlet
H sal−inlet=7 , 4002 m + 0 ,0017 m=7 , 4019 m
V-136