STANDAR PERENCANAAN KETAHANAN GEMPA UNTUK STRUKTUR BANGUNAN GEDUNG
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
-
Upload
ubrawijaya -
Category
Documents
-
view
3 -
download
0
Transcript of Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Air adalah salah satu kebutuhan vital bagi kelangsunga hidup manusia, hewan
maupun tumbuhan yang ada di atas permukaan bumi ini. Sehingga segala sesuatu
yang berhubungan dengan airtidak dapat diabaikan begitu saja, mengingat semakin
banyak penggunaan air didalam semua aktivitas kehidupan sehari-hari.
Salah satu kebutuhan pokok manusia adalah air bersih. Disamping untuk
kebutuhan air minum, air bersih diperlukan juga untuk keperluan rumah tangga sehari-
hari misalnya mandi, mencuci, memasak dan lain sebagainya.Sudah barang tentu
dengan adanya pemakain air untuk rumah tangga ini, perlu pula dipikirkan tentang
pembuangan air bekas pemakaiannya.
Air yang telah dipakai tersebut merupakan suatu air kotor dan harus dibuang,
tetapi pembuangannya tidak boleh mengakibatkan pencemaran terhadap lingkungan.
Pembuangan secara langsung ke dalam sungai tanpa ada pengolahan terlebih dahulu
akan mengakibatkan tercemarnya air sungai tersebut. Hal ini dapat diatasi dengan
meningkatkan sanitasi lingkungan sehingga tercipta kondisi lingkungan yang baik dan
benar.
Sebagai realisasi dari hal tersebut di atas perlu direncanakan suatu sistem
pengolahan air buangan yang memadai. Dalam tugas ini objek studi yang diambil
adalah kota Sumenep yang terletak di kabupaten Sumenep, propinsi Jawa Timur.
1.2. Maksud dan Tujuan
Maksud dari sistem bangunan pengolahan air buangan ini adalah sebagai
suatu fasilitas yang membantu mengolah air buangan sedemikian rupa, sehingga
dapat mengurangi kadar zat atau konstituent tertentu yang terkandung di dalam air
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 2
buangan sampai batas yang disyaratkan dan tidak menimbulkan gangguan terhadap
lingkungan hidup manusia serta kehidupan di dalam badan air penerima.
Pada umumnya di dalam air buangan banyak terdapat jenis bakteri khususnya
bakteri patogen yang seringkali menyebabkan penyebaran berbagai macam penyakit.
Dan terutama pengaruhnya terhadap pengurangan oksigen di dalam air akibat proses
biokimia yang terjadi karena kehadiran zat-zat tertentu di dalam air buangan.
Secara garis besar dapat dikatakan bahwa tujuan utama dari perencanaan
bangunan pengolahan air buangan ini adalah :
• Menentukan jenis pengolahan air buangan yang sesuai dengan data kualitas
kandungan air buangan yang dihasilkan.
• Merencanakan bangunan pengolah air buangan, termasuk diagram alir proses
pengolahan.
• Menentukan kualitas dan kuantitas penghilangan kandungan bahan
organikmaupun anorganik yang dikehendaki.
• Menentukan kehilangan tekanan yeng terjadi sehingga dapat diketahui tinggi
muka air yang dikehendaki pada tiap unit serta dideskripsikan profil hidrolisnya.
1.3. Ruang Lingkup
Ruang Lingkup dalam tugas perencanaan ini dititikberatkan pada pembuatan
konsep-konsep dasar perhitungan disain yang meliputi :
• Primary Treatment :
Pompa Non Clogging / Srew Pump
Screening
Grit Chamber
• Secondary Treatment :
Pengolahan secara biologis secara aerobik maupun anaerobik.
• Sludge Treatment dan Disposal.
• Lay Out, profil hidrolis, gambar-gambar disain.
• Bill Of Quantity dan Rencana Anggaran Biaya.
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 3
BAB II DASAR TEORI
2.1. Identifikasi Air Buangan
Air buangan biasa dinamakan air limbah atau sludge bahan buangan dari suatu
lingkungan masyrakat dimana terdapat kontaminan di dalamnya yang merupakan
substansi organik dan anorganikoriginal. Air buangan ini berasal dari sumber domestik,
industri, air hujan atau infiltrasi ground water.
Air limbah yang masih baru berupa cairan keruh dan berbau tanah tetapi tidak
terlalu merangsang. Bahan buangan ini mengandung padatan terapung dan
tersuspensi serta polutan dalam bentuk larutan. Selain tidak sedap dipandang, air
buangan ini sangat berbahaya terutama karena jumlah organisme patogen yang
dikandungnya. Karena itu air limbah perlu mendapat penanganan khusus dalam
pengolahannya sebelum dikembalikan ke badan air. Adapun komposisi air limbah
dapat dideskripsikan sebagai berikut :
Air Limbah
Air (99,9%) Padatan (0,1%)
Zat Organik (70%) Zat anorganik (30%)
Protein (65%) Karbohidrat (25%) Lemak (10%)
Bahan butiran Garam Logam
Gambar 2.1. Komposisi air limbah (Tebbut, 1970)
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 4
Bahan buangan biasanya diolah dengan memasukkan oksigen di dalamnya sehingga
bakteri dapat memanfaatkan bahan buangan ini sebagai makanan. Reaksi yang terjadi
adalah sebagai berikut :
bakteri
Bahan buangan baru + O2 Bahan buangan olahan + Bakteri
Hal penting yang perlu diperhatikan untuk dijadikan acuan dalam disain operasi
bangunan pengolah air buangan adalah :
• Zat padat atau solid, terutama zat padat tersuspensi
• Material organik (biodegradable)
• Nutrien (nitrogen dan phosphor)
• Patogen
• Mikropolutan, terutama logam berat, dissolved solid atau zat padat terlarut
Dalam air buangan, diasumsikan telah melewati proses penyaringan
(screening). Berdasarkan ukurannya, zat padat diklasifikasikan sebagai :
Zat padat tersuspensi (suspended solid)
Zat padat terlarut (dissolved solid)
Koloid
Pemisahan solid pada wastewater sering mengalami kesulitan , sehingga fraksi
dissolved diturunkan dengan mekanisme tertentu.
Parameter dalam air buangan :
a) Konduktivitas
Electrical Conductivity biasanya digunakan sebagai parameter kuantitas TDS (Total
Dissolved solid) pada sampel.
b) Temperatur
Temperatur sangat berpengaruh terhadap kondisi air limbah, semakin tinggi
temperatur maka kelarutan gas menurun, reaksi kimia meningkat dan
pertumbuhan mikroorganisme berubah. Misalnya pada daerah tropis bakteri
anaerobik tumbuh pada temperatur 20-25 OC, di luar range tersebut pertumbuhan
mikroorganisme tersebut akan terganggu.
c) Bau dan Warna
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 5
Bau biasanya dihasilkan dari hidrolisis dan degradasi secara aerobik maupun
anaerobik dari zat organik yang menghasilkan NH3. Bau dapat dikurangi dengan
aerasi secara intensifseperti strpping dari senyawa volatile dan oksidasi dari
senyawa biodegradable serta dapat juga dengan penutupan treatment plant.
Warna merupakan hasil produk degradasi air buangan. Pemisahan warna
sangat sulit dan perlu biaya tinggi. Bau dan warna ini adalah indikasi awal dari
spesifik air limbah.
Padatan dalam air limbah yang menduduki komposisi terbesar adalah material
organik (70%).
Komposisi material organik pada air limbah adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1. Komposisi material organik pada air limbah
KATEGORI KOMPOSISI
Karbohidrat
Lemak
Protein
Urea
C, H, O
C, H, O, N
C, H, O, N, S, P
C, H, O, N
Sebagai parameter material organik adalah :
a) ThOD (Theoritical Oxygen Demand)
Biasanya digunakan bila senyawa organiknya diketahui dan dapat dihitung bila
persamaan reaksi diketahui. Karena air limbah komposisinya sangat kompleks di
alam maka ThOD tidak dapat dihitung. Tetapi dalam praktiknya dapat digunakan
COD.
b) COD (Chemical Oxygen Demand)
Jumlah kebutuhan oksigen yang diperlukan untuk oksidasi material organik, yang
didapat dengan mengoksidasi limbah dengan larutan asam dikromat yang
mendidih (Cr2O72-). Jumlah COD biasanya lebih besar dari BOD.
c) BOD (Biochemical Oxygen Demand)
Parameter ini menunjukkan kebutuhan oksigen untuk pengoksidasian limbah oleh
bakteri. Limbah yang teroksidasi hanya limbah yang biodegradablr saja.
Hubungan antara ketiga parameter tersebut adalah :
ThOD > COD > BOD
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 6
Melihat kandungan air limbah yang begitu kompleks dan dapat menimbulkan
dampak yang buruk pada masyarakat, maka disain bangunan pengolah air
buangan harus benar-benar menghasilkan efluen yang aman bagi lingkungan.
2.2. Pengelolaan Air Limbah
Dalam Pengelolaan air limbah ada tiga aspek yang saling berhubungan, yaitu :
1) Pengumpulan
Pengumpulan air limbah rumah tangga sebaiknya dilakukan dengan sistem
pengaliran air dalam pipa sepenuhnya . Hal ini dimaksudkan untuk mencegah
terjadinya kontaminasi dan mempermudah pengumpulan.
2) Pengolahan
Pengolahan terutama dibutuhkan untuk membunuh mikroorganisme patogen yang
ada di dalam air limbah dan untuk menjamin agar sesuai untuk setiap proses
penggunaan ulang yang dipilih untuknya.Pengolahan air limbah adalah suatu
kombinasi dari proses fisik, biologis, dan kimiawi.
Kriteria penyelenggaraan sistem pengolahan air limbah adalah :
a. Kesehatan
Organisme patogen tidak boleh tersebar baik secara langsung maupun tidak
langsung. Proses pengolahan memiliki derajat pengolahan yang tinggi.
b. Penggunaan ulang
Proses pengolahan harus memberikan hasil yang aman untuk penggunaan
ulang (aquaculture dan pertanian).
c. Ekologis
Pembuangan air limbah ke dalam air permukaan tidak boleh melebihi kapasitas
pembersihan diri dari badan air penerima.
d. Gangguan
Bau yang ditimbulkan harus berada di bawah ambang batas.
e. Kebudayaan
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 7
Metoda yang dipilih untuk pengumpulan, pengolahan, dan penggunaan ulang
harus sesuai dengan kebiasaan dan keadaan sosial setempat.
f. Biaya
Diusahakan biaya yang dikeluarkan sehemat dan seefisien mungkin sehingga
masyarakat yang memakai instalasi pengolahan dapat membayar.
3) Penggunaan Ulang Air Limbah
Kelangkaan akan air yang umum terjadi di daerah tropis dan subtropis serta
tingginya biaya untuk membangun sistem penyediaan air yang baru merupakan
dua faktor utama yang mendorong bertambahnya kebutuhan untuk mengkonversi
sumber-sumber air dengan penggunaan ulang efluen atau dengan reklamasi efluen
untuk menghasilkan air yang dapat dipakai untuk distribusi, misalnya air pendingin.
Penggunaan ulang air buangan segar maupun sudah terolah untuk irigasi telah
dipakai secara meluas selama bertahun-tahun. Untuk masa sekarang, perhatian
ditujukan pada aquaculture dan penggunaan ulang efluen untuk keperluan kota
dan industri.
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 8
BAB III DASAR-DASAR PERENCANAAN
3.1. Jumlah Penduduk dan Kuantitas Air Buangan
Dalam merencanakan bangunan pengolah air buangan ada beberapa dasar
perencanaan yang harus diperhatikan. Terutama mengenai kuantitas air buangan yang
dipengaruhi oleh jumlah penduduk yang dilayani dan perlu dilakukan suatu prediksi
jumlah penduduk sesuai dengan periode tahun perencanaan, yaitu dengan metoda
proyeksi.
Metoda proyeksi yang digunakan adalah metoda Geometri, dan data hasil
proyeksi penduduk Kota Sumenep adalah sebagai berikut :
Tabel 3.1. Hasil proyeksi penduduk Kota Sumenep
Tahun Jumlah Penduduk 2000 123194 2001 123787 2002 124417 2003 125051 2004 125687 2005 126327 2006 126970 2007 127617 2008 128266 2009 128919 2010 129576 2011 130235 2012 130899 2013 131567 2014 132236
Sumber : Hasil perhitungan
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 9
Tabel 3.2. Proyeksi Fasilitas Umum Kota Sumenep
No 2001 2011 Fasilitas Jumlah Juml. Orang Fasilitas Jumlah Juml. Orang 1 Masjid 15 200 Masjid 17 200 2 Gereja 3 30 Gereja 4 30 3 Sekolah 20 150 Sekolah 24 150 4 Rumah Sakit 2 250 Rumah Sakit 3 250 5 Puskesmas 6 30 Puskesmas 7 30 6 Toko 124 40 Toko 143 40 7 Pasar 4 50 Pasar 5 50 8 Kantor 28 100 Kantor 33 100 9 Terminal 1 150 Terminal 2 150
10 Industri 4 200 Industri 6 200 Sumber : Hasil perhitungan
Kuantitas air buangan untuk suatu daerah terutama ditentukan oleh jumlah
penduduk, tingkat hidup, iklim dan kegiatan sehari-hari. Untuk keperluan rumah tangga
jumlah ini dipengaruhi jumlah pemakaian air untuk mandi, mencuci, memasak dan
keperluan minum tiap orang perhari. Disamping itu adanya kegiatan lain seperti
kegiatan perdagangan, perkantoran, industri dan lain sebagainya, maka jumlah
kuantitas air buangan ini akan semakin meningkat.
Dari data Sistem Penyaluran Air Buangan (SPAB) Kota Sumenep diperoleh
data kuantitas air buangan sebagai berikut :
Tabel 3.3. Pembagian blok pelayanan
BLOK DESA % Jumlah Penduduk
Blok I Kebonagung 85 5446 Blok II Pamolokan 55 5295
Karangduak 100 9646 Blok III Pamolokan 35 3369
Bungkal 90 5774 Blok IV Pandean 20 1747
Kebonagung 15 961 Babalan 10 690
Batuan 20 1481 Blok V Pandean 80 6988
Babalan 35 2415 Gedugan 10 559
Blok VI Babalan 55 3795 Gedugan 70 3914
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 10
Blok VII Kolor 40 4061 Gedugan 20 1118
Blok VIII Pangerangan 70 6137 Kepanjen 100 9255 Pejagalan 100 9422 Pamolokan 10 963 Bungkal 5 321
Blok IX Kolor 60 6091 Blok X Pabean 70 8220 Blok XI Pangerangan 30 2630
Kacongan 50 3108 Pabean 30 3523 Bungkal 5 321
Blok XII Kacongan 50 3108 Marega daya 100 6479
Bab XIII Batuan 80 5925 Sumber : Hasil perhitungan
Tabel 3.4. Pembagian fasilitas umum tiap blok pelayanan
No Fasilitas Blok I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII Total Unit1 Masjid 1 2 1 2 3 1 1 1 1 1 1 1 1 17 2 Gereja - 1 - 1 1 - - - 1 - - - - 4 3 Sekolah 1 3 1 3 4 1 2 2 1 2 1 2 1 24
4 Rumah Sakit - 1 - - 1 - - - - - - 1 - 3
5 Puskesmas - 1 - 1 1 - 1 - 1 - 1 1 - 7
6 Toko 6 18 7 16 21 6 10 9 14 9 10 12 5 143 7 Pasar - 1 - 1 1 - - 1 - - 1 - - 5 8 Kantor 2 5 1 4 5 2 2 2 2 2 2 3 1 33 9 Terminal - - - - 1 - - - - - 1 - - 2
10 Industri 1 - 1 - - 1 - - - 1 - - 1 5 Sumber : Hasil perhitungan
Untuk perencanaan ini, debit air buangan yang dihasilkan diasumsikan
sebesar 70% dari debit air bersih yang digunakan. Debit air bersih yang digunakan
untuk keperluan diperkirakan sebesar 150 lt/org/hari. Sedangkan untuk keperluan non
domestik yaitu:
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 11
Tabel 3.5. Asumsi pemakaian air bersih non domestik
Jenis Debit Asumsi JumlahFasilitas (l/org/hari) Pemakai
(org/unit) Masjid 30 200 Gereja 15 30
Rumah Sakit 200 150 Sekolah 20 250
Puskesmas 25 30 Toko 25 40
Kantor 30 50 Pasar 40 100
Terminal 20 150 Industri 350 200
Dan untuk tiap-tiap blok, kebutuhan air bersihnya untuk konsumsi domestik dibedakan
menjadi:
1. Sambungan Rumah (SR), dimana jumlah penduduk yang dilayani
diasumsikan 80% dari jumlah penduduk total blok tersebut. Dan kebutuhan air
untuk sambungan rumah adalah sebesar 150 lt/org/hari.
2. Kran Umum (KU), diasumsikan yang dilayani adalah 20% dari jumlah
penduduk blok itu. Dan kebutuhan airnya adalah 30 lt/org/hari.
Dan pada tahun 2011 jumlah penduduk yang dapat dilayani oleh PDAM diasumsikan
80%. Kemudian dari data-data dan ketentuan yang telah disebutkan, maka dapat
dilakukan perhitungan debit air buangan.
A. Konsumsi Domestik Contoh perhitungan untuk Blok I
• Jumlah penduduk : 5446 jiwa
• % penduduk terlayani : 80%
• Sambungan rumah : 80%;keb. airnya 150 lt/org/hari
• Kran umum : 20% ; keb. Airnya 30 lt/org/hari
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 12
Perhitungannya:
1. Sambungan Rumah (SR)
Q air bersih = 80% x JmPend. X 80% x 150 lt/org/hari
= 80% x 5446 x 80% x 150 lt/org/hari
= 522816 lt/hari = 6 lt/dt
Q air buangan = 70% x Q air bersih
= 70% x 6 lt/dt
= 4.2 lt/dt
2. Kran Umum (KU)
Q air bersih = 80% x JmPend. X 80% x Keb. Air
= 80% x 5446 x 80% x 30 lt/org/hari
= 26141 lt/hari = 0.3 lt/dt
Q air buangan = 70% x 0.3 lt/dt
= 0.21 lt/dt
3. Kebutuhan air domestik
Q domestik = Q sambungan rumah + Q kran umum
= 522816 + 26141
= 54897 lt/hari
= 6 lt/detik
Q air buangan domestik = 70% x 6 lt/dt
= 4.2 lt/dt
Dan untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 13
Tabel 3.6. Keb. Air domestik dan buangan
BLOK JUMLAH % JML PDDK Q sr Qsr
buangan PENDDK TERLAYANI ( l/dt ) ( l/dt ) I 5446 80 4357 6.05 4.24 II 14941 80 11803 16.39 11.48 III 9143 80 7314 10.16 7.11 IV 4879 80 3903 5.42 3.79 V 9962 80 7970 11.07 7.75 VI 7709 80 6090 8.46 5.92 VII 5179 80 4040 5.61 3.93 VIII 26098 80 20878 29.00 20.30 IX 6091 80 4873 6.77 4.74 X 8220 80 6576 9.13 6.39 XI 9582 80 7570 10.51 7.36 XII 9587 80 7574 10.52 7.36 XIII 5925 80 4740 6.58 4.61
Q ku Q ku buangan Q dom Q dom buangan ( l/dt ) ( l/dt ) ( l/dt ) ( l/dt ) 0.30 0.21 6 4.2 0.82 0.57 17 12.05 0.51 0.36 11 7.47 0.27 0.19 6 3.98 0.55 0.39 12 8.14 0.42 0.30 9 6.22 0.28 0.20 6 4.12 1.45 1.01 30 21.31 0.34 0.24 7 4.97 0.46 0.32 10 6.71 0.53 0.37 11 7.73 0.53 0.37 11 7.73 0.33 0.23 7 4.84
Sumber : Hasil perhitungan
B. Konsumsi Non Domestik Contoh perhitungan untuk Blok I
Q non domestik = Σ unit X Debit X Asumsi jml pemakai
Q masjid = 1 x 30 200 = 6000 lt/hari
Q sekolah = 1 x 20 x 250 = 10000 lt/hari
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 14
Q toko = 6 x 25 x 40 = 6000 lt/hari
Q kantor = 2 x 30 x 50 = 7000 lt/hari
Q industri = 1 x 350 x 200 = 70000 lt/hari
Total keseluruhan adalah 90000 lt/hari = 1.042 l/dtk
Q buangan non domestik = 1.042 x 70%
= 0.729 lt/dt
Dan untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
Tabel 3.7. Keb. Air non domestik dan buangan
Blok Debit Debit Debit Buangan Non Domestik Non Domestik Non Domestik (l/hari) (l/detik) (l/detik) I 90000 1.042 0.729 II 87700 1.015 0.711 III 89500 1.036 0.725 IV 54200 0.627 0.439 V 104700 1.212 0.848 VI 90000 1.042 0.729 VII 29750 0.344 0.241 VIII 32000 0.370 0.259 IX 29200 0.338 0.237 X 98000 1.134 0.794 XI 31750 0.367 0.257 XII 63250 0.732 0.512 XIII 87500 1.013 0.709
Sumber : Hasil perhitungan
C. Kebutuhan Air Total
Contoh perhitungan untuk Blok I Q air bersih total = Q air domestik + Q non domestik
= 6 lt/dt + 1.042 lt/dt
= 7.042 lt/dt
Q air buangan total = 70% x Q air bersih total
= 70% x 7.042 lt/dt
= 4.929 lt/dt
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 15
Dan untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
Tabel 3.8. Keb. Air bersih dan buangan total
Blok Q domestik Q non
domestik Q air bersih
total Q air buangan
total (l/detik) (l/detik) (l/detik) (l/detik) I 6 1.042 7.042 4.929 II 17 1.015 18.015 12.611 III 11 1.036 12.036 8.425 IV 6 0.627 6.627 4.639 V 12 1.212 13.212 9.248 VI 9 1.042 10.042 7.029 VII 6 0.344 6.344 4.441 VIII 30 0.370 30.370 21.259 IX 7 0.338 7.338 5.137 X 10 1.134 11.134 7.794 XI 11 0.367 11.367 7.957 XII 11 0.732 11.732 8.212 XIII 7 1.013 8.013 5.609
Sumber : Hasil perhitungan
Debit air buangan yang telah diperoleh diatas merupakan debit rata-rata (average).
Dan untuk selanjutnya dilakukan perhitungan fluktuasi air buangan sebagai berikut:
Contoh perhitungan untuk Blok I
• Luas = 272.25 ha
• Jumlah penduduk terlayani = 4357 jiwa
• Q domestik = 548.957 m3/hari
• Q non domestik = 90 m3/hari
Q average = Q domestik + Q non domestik
= 548.957 + 90
= 638.957 m3/hari
Berdasarkan grafik, didapatkan factor peak = 3.4
Q peak = Q ave x fp
= 638.957 m3/hari x 3.4
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 16
= 2172.454 m3/hari
Dan didapat pula faktor average infiltrasi = 5.6
Qaveinf = Luas x fav
= 272.25 x 5.6
= 1524.6 m3/hari
Q peak total = Q peak + Q average infiltrasi
= 2172.454 + 1524.6
= 3697.05 m3/hari
= 42.79 l/dt
Q minimum = xQavePx2.0
10005/1 ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
= 957.638100043575/1
2.0
xx ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
= 171.53 m3/hari
= 1.985 l/dt
Dan untuk perhitungan blok-blok yang lain, dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
Tabel 3.9. Debit air buangan tiap blok
Blok Jml
Pend Luas Q air
bersih Q air bersih Q air bersih Q air bersih Q Q
Terlayani (ha) Domestik Non domestik Domestik Non domestik Average Average (l/hari) (l/hari) (m3/hari) (m3/hari) (m3/hari) (m3/dt)I 4357 272.25 548957 90000 548.957 90 638.957 0.0074II 11803 225 1487227 87700 1487.227 87.7 1574.927 0.0182III 7314 247.5 921614 89500 921.614 89.5 1011.114 0.0117IV 3903 207.9 491803 54200 491.803 54.2 546.003 0.0063V 7970 222.75 1004170 104700 1004.17 104.7 1108.87 0.0128VI 6090 193.5 767354 90000 767.354 90 857.354 0.0099VII 4040 371.25 508992 29750 508.992 29.75 538.742 0.0062VIII 20878 348.75 2630678 32000 2630.678 32 2662.678 0.0308IX 4873 418.5 613973 29200 613.973 29.2 643.173 0.0074X 6576 162 828576 98000 828.576 98 926.576 0.0107XI 7570 299.25 953792 31750 953.792 31.75 985.542 0.0114XII 7574 497.25 954290 63250 954.29 63.25 1017.54 0.0118XIII 4740 173.5 597240 87500 597.24 87.5 684.74 0.0079
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 17
Peak Q Factor Q
Average Q Peak Q Peak Q Q Factor Peak Average Infiltrasi Total Total Minimum Minimum (m3/hari) Infiltrasi (m3/hari) (m3/hari) (L/dt) (m3/hari) (L/dt)
3.4 2172.454 5.60 1524.6 3697.05 42.790 171.530 1.985 3.1 4882.274 5.80 1305 6187.27 71.612 516.047 5.973 3.2 3235.565 5.70 1410.75 4646.31 53.777 301.066 3.485 3.3 1801.810 6.00 1247.4 3049.21 35.292 143.385 1.660 3.2 3548.384 5.80 1291.95 4840.33 56.022 335.894 3.888 3.3 2829.268 6.10 1180.35 4009.62 46.408 246.101 2.848 3.3 1777.849 4.80 1782 3559.85 41.202 142.458 1.649 3.0 7988.034 4.90 1708.875 9696.91 112.233 977.882 11.318 3.4 2186.788 4.60 1925.1 4111.89 47.591 176.570 2.044 3.2 2965.043 6.20 1004.4 3969.44 45.943 270.087 3.126 3.2 3153.734 5.30 1586.025 4739.76 54.858 295.477 3.420 3.2 3256.128 4.20 2088.45 5344.58 61.859 305.103 3.531 3.3 2259.642 6.10 1058.35 3317.99 38.403 186.944 2.164
Sumber : Hasil perhitungan
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 18
BAB IV ALTERNATIF PERENCANAAN
4.1. Klasifikasi Pengolahan Air Buangan Pengolahan air buangan dapat diklasifikasikan berdasarkan proses pengolahan
dan tingkat pengolahannya.
A. Kalsifikasi berdasarkan proses pengolahan
a) Pengolahan secara fisik, dilakukan dengan maksud untuk menghilangkan
benda-benda fisik atau memperbaiki sifat-sifat fisik air buangan
Pengolahan secara fisik dapat dilakukan dengan :
• Screening (penyaringan)
• Sedimentasi
• Flokulasi
• Filtrasi
• Grit Chamber
• Comminutor
• Drying Bed
b) Pengolahan secara kimiawi, pengolahan yang menggunakan bahan-bahan
kimia untuk memperbaiki kualitas air buangan.
Pengolahan secara kimiawi dapat dilakukan dengan :
• Koagulasi
• Chemical Precipitation
• Disinfeksi (Chlorinasi)
c) Pengolahan secara biologis, dengan memanfaatkan mikroorganisme di dalam
proses pengolahan
Pengolahan biologis dapat dilakukan dengan :
• Trickling Filter
• Activated Sludge
• Lagoon
• Aerobic Stabilization Ponds
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 19
• Digestion
B. Klasifikasi berdasarkan tingkat pengolahan
a) Pengolahan primer, bertujuan untuk mengurangi kadar zat-zat yang terkandung
dalam air buangan dan membantu agar beban pada pengolahan sekunder tidak
terlalu berat. Pengolahan primer ini dapat mengurangi atau menurunkan
Suspended Solid (SS) sebesar 50-60 % dan BOD 25-30 % (Elwyn E. Seelye).
Unit-unit pengolahan dapat berupa :
• Sreen
• Comminutor
• Grit Chamber
• Sedimentasi
b) Pengolahan sekunder, merupakan proses pengolahan biologis dengan bantuan
mokroorganisme. Pengolahan sekunder ini dapat mengurangi SS sebesar 90 %
dan BOD sebesar 70-95 (Elwyn E. Seelye).
Unit-unit pengolahan dapat berupa :
• Trickling Filter
• Activated Sludge
• Stabilization Pond
c) Pengolahan tersier, dipergunakan untuk menghilangkan unsur-unsur tertentu
dalam air buangan yang tidak diinginkan seperti Nitrogen (N), Phosphor (P)
serta proses disinfeksi.
4.2. Alternatif Pengolahan
Ada beberapa alternatif pengolahan air buangan yang dapat dipilih sehubungan
dengan beban pengolahan yang harus diolah sehingga dapat menghasilkan efluen
yang sesuai dengan baku mutu air limbah yang ditentukan.
Adapun kriteria pemilihan suatu alternatif pengolahan adalah :
a) Efisiensi Pengolahan
Efisiensi pengolahan berhubungan dengan kemampuan proses tersebut dalam
mengolah air limbah.
b) Aspek Teknis
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 20
Aspek teknis meliputi kemudahan dari segi konstruksi, ketersediaan tenaga ahli,
untuk mendapatkan bahan-bahan konstruksi, operasi maupun pemeliharan.
c) Aspek ekonomis
Aspek ekonomis meliputi pembiayaan dalam hal konstruksi, operasi maupun
pemeliharaan dari instalasi bangunan pengolahan air buangan.
d) Aspek Lingkungan
Aspek lingkungan meliputi kemungkinan adanya gangguan terhadap penduduk dan
lingkungan, yaitu yang berhubungan dengan keseimbangan ekologis, serta
penggunaan lahan.
Flow diagram yang menjadi alternatif pengolahan adalah sebagai berikut :
Alternatif 1 (Oxidation Ditch) :
Keterangan :
1. Saluran Pembawa R Return Sludge
2. Sumur Pengumpul S1 Sludge dari Bak Pengendap I
3. Pompa S2 Sludge dari Secondary Clarifier
4. Bar Sreen F Resirkulasi Filtrat
5. Grit Chamber
6. Bak Ekualisasi
7. Bak Pengendap I
8. Oxidation Ditch
9. Secondary Clarifier
10. Disinfeksi
11. Sludge Drying Bed
Keuntungan :
• Mempunyai efisiensi removal BOD dan COD yang tinggi antara 80-85 %.
• Removal N tinggi (aerobic-anoxic).
5 6
11
10 8
9
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 21
• Dapat dimodifikasi sesuai karakteristik air buangan.
• Efluen yang dihasilkan lebih konstan / stabil (F/M ratio kecil sehingga terjadi
endogeneous respiration dan sludge yang dihasilkan lebih sedikit) dan tidak
tidak berbau.
• Penanganan dan pengolahan lumpur dapat diabaikan (dikurangi) karena
buangan lumpur relatif sedikit dan stabil, sehingga dapat langsung dikeringkan
dengan Sludge Drying Bed (SDB).
• Tidak terdapat gangguan serangga.
Kerugian :
• Memerlukan area yang luas.
• Tidak fleksibel untuk beban organik dan beban hidrolik yang tidak stabil
(bervariasi).
• Perlu tenaga terlatih untuk operasi pengolahannya.
Alternatif 2 (Trickling Filter) :
Keterangan : 1. Saluran Pembawa R Return Sludge
2. Sumur Pengumpul S1 Sluge dari Bak Pengendap I
3. Pompa S2 Sludge dari Secondary Clarifier
4. Bar Sreen F Resirkulasi Filtrat
5. Grit Chamber
6. Bak Ekualisasi
7. Bak Pengendap I
8. Trickling Filter
5 6 10 9
12 13 11
8
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 22
9. Secondary Clarifier
10. Disinfeksi
11. Thickener
12. Digester
13. Sludge Dryng Bed / Fiter Press
Keuntungan :
• Tidak terganggu adanya beban hidrolik dan organik.
• Mempunyai efisiensi pengolahan 60-80 %.
• Tidak memerlukan lahan yang luas.
• Kebutuhan oksigen tidak terlalu besar.
Kerugian :
• Kemungkinan timbulnya lalat (serangga).
• Efluen berbau.
• Perlu tenaga terlatih untuk operasi pengolahannya.
• Memerlukan pengolahan lumpur yang lengkap.
• Kehilangan tekanan cukup besar antara 1,8-3,6 atm.
Alternatif 3 (Aeration Tank) :
Keterangan :
1. Saluran Pembawa R Return Sludge
2. Sumur Pengumpul S1 Sluge dari Bak Pengendap I
3. Pompa S2 Sludge dari Secondary Clarifier
4. Bar Sreen F Resirkulasi Filtrat
5. Grit Chamber
5 6 10 9
12 13 11
8
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 23
6. Bak Ekualisasi
7. Bak Pengendap I
8. Aeration Tank
9. Secondary Clarifier
10. Disinfeksi
11. Thickener
12. Digester
13. Sludge Dryng Bed / Fiter Press
Keuntungan :
• Mempunyai efisiensi removal BOD tinggi antar 80-85 %.
• Dapat dimodifikasi sesuai karakteristik air buangan.
• Efluen tidak berbau.
• Terhindar dari gangguan lalat (serangga).
Kerugian :
• Memerlukan area yang luas.
• Memerlukan proses stabilisasi lumpur.
• Memerlukan tenaga profesional yang banyak dan terlatih.
• Tidak fleksibel terhadap variasi beban hidrolik.
4.3. Dasar Pemikiran Pemilihan Alternatif 4.3.1. Kriteria Pemilihan
Dalam menentukan criteria pemilihan ini, digunakan pertimbangan pada beberapa
aspek, yaitu:
1. Efisiensi Pengolahan
Ditujukan agar dapat dihasilkan efluen yang memenuhi persyaratan yang telah
ditentukan untuk dikembalikan ke badan air atau dimanfaatkan kembali.
2. Aspek Teknis
a. Segi konstruksi
Menyangkut teknis pelaksanaan, ketersediaan tenaga ahli, kemudahan material
konstruksi, dan instalasi bangunan.
b. Segi Operasi dan Pemeliharaan
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 24
Menyangkut ketersediaan tenaga ahli, kemudahan pengoperasian dan
pemeliharaan instalasi.
3. Aspek Ekonomis
Menyangkut masalah financial atau pembiayaan dalam hal konstruksi, operasi dan
pemeliharaan IPAL.
4. Aspek Lingkungan
Kemungkinan terjadinya gangguan yang dirasakan penduduk akibat
ketidakseimbangan faktor ekologis.
4.3.2. Alternatif Pengolahan Terpilih
Dari analisa-analisa yang dilakukan pada masing-masing alternative, maka dipilih
alternative pengolahan 3 (tiga), yaitu pengolahan biologis dengan menggunakan
complete – mix activated sludge.
Pemilihan ini didasarkan pada efisiensi removal BOD yang tinggi serta dapat
dimodifikasi sesuai dengan karakteristik air buangan.
4.4. Mass Balance
Dari alternative pengolahan yang terpilih, maka dilakukan perhitungan mass balance.
Mass Balance Dengan Oxidation Ditch
Efisiensi removal tiap unit pengolahan yang dapat dicapai dengan
menggunakan Oxidation Ditch dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Efisiensi removal unit pengolahan
Efisiensi removal (%) Unit Pengolahan
BOD COD SS P Org-N NH3-N
Bar screen - - - - - -
Grit chamber 10 5 5 - - -
Pengendapan pertama 30 – 40 30 - 40 50 - 65 10 - 20 10 - 20 -
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 25
Oxidatiopn Ditch 75 – 95 80 - 85 80 - 90 10 - 25 15 - 50 -
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of Wastewater. Hal 170)
Perhitungan mass balance :
Data awal :
Qp = 0,487 m3/detik = 42056,97 m3/hari
[BOD] = 220 mg/L
BOD M = [BOD] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[COD] = 500 mg/L
COD M = [COD] x Qp = 500 mg/L x 42056,97 m3/hari = 21028,49 kg/hari
[SS] = 220 mg/L
SS M = [SS] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[N] = 40 mg/L
N M = [N] x Qp = 40 mg/L x 42056,97 m3/hari = 1682,28 kg/hari
[P] = 8 mg/L
P M = [P] x Qp = 8 mg/L x 42056,97 m3/hari = 336,46 kg/hari
1. Grit Chamber
Kemampuan meremoval : BOD = 10 % SS = 5 % P = -
COD = 5 % N = -
Yang keluar dari Grit Chamber (out) :
BODM’ = 9252,53 x (100 - 10) % = 8327,28 kg/hari
CODM’ = 21028,49 x (100 - 5) % = 19977,07 kg/hari
SSM’ = 9252,53 x (100 - 5) % = 8789,90 kg/hari
NM’ = = 1682,28 kg/hari
PM’ = = 336,46 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 9252,53 – 8321,28 = 931,25 kg/hari
CODM = 21028,49 – 19977,07 = 1051,42 kg/hari
SSM = 9252,53 – 8789,90 = 462,63 kg/hari
NM = = 0 kg/hari
PM = = 0 kg/hari
Efluen Grit Chamber :
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 26
[BOD] = mg/L 198 1000 x 97,42056
8327,28 1000 x
Q'BOD
efluen
M ==
[COD] = mg/L 475 1000 x 97,42056
19977,07 1000 x
Q'COD
efluen
M ==
[SS] = mg/L 209 1000 x 97,42056
8789,9 1000 x
Q'SS
efluen
M ==
[P] = 40 mg/l
[N] = 8 mg/l
2. Primary Clarifier (Pengendap pertama)
Kemampuan meremoval : BOD = 35 % SS = 65 % P = 20 %
COD = 35 % N = 15 %
Yang keluar dari primary clarifier (out) :
BODM’ = 8327,28 x (100 - 35) % = 5412,73 kg/hari
CODM’ = 19977,07 x (100 - 35) % = 12985,1 kg/hari
SSM’ = 8789,9 x (100 - 65) % = 3076,47 kg/hari
NM’ = 1682,28 x (100 - 15) % = 1429,94 kg/hari
PM’ = 336,46 x (100 - 20) % = 269,17 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 8327,28 – 5412,73 = 2914,55 kg/hari
CODM = 19977,07 – 12985,1 = 6991,97 kg/hari
SSM = 8789,9 – 3076,47 = 5713,43 kg/hari
NM = 1682,28 – 1429,94 = 252,34 kg/hari
PM = 336,46 – 269,17 = 67,29 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur = g/hari83,952235713,43x 6
100'SSx
6100
M k==
Volume lumpur = /harim 69,901000 x 05,1
83,95223lumpur jenisberat
lumpur massa 3==
Qefluen = Qinfluen – Qlumpur = 42056,97 – 90,69 = 41966,28 m3/hari
Efluen primary clarifier :
[BOD] = mg/L 128,98 1000 x 28,41966
5412,73 1000 x
Q'BOD
efluen
M ==
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 27
[COD] = mg/L 309,42 1000 x 28,41966
12985,1 1000 x
Q'COD
efluen
M ==
[SS] = mg/L 31,73 1000 x 28,41966
3076,47 1000 x
Q'SS
efluen
M ==
[N] = mg/L 34,07 1000 x 28,41966
1429,94 1000 x
Q'N
efluen
M ==
[P] = mg/L 6,41 1000 x 28,41966
269,17 1000 x
Q'P
efluen
M ==
3. Oxidation Ditch & Secondary Clarifier
Kemampuan meremoval : BOD = 90 % SS = 90 % P = 25 %
COD = 80 % N = 30 %
Yang keluar dari secondary clarifier (out) :
BODM’ = 5412,73 x (100 - 90)% = 541,27 kg/hari
CODM’ = 12985,1 x (100 - 80)% = 2597,02 kg/hari
SSM’ = 3076,47 x (100 - 90)% = 307,65 kg/hari
NM’ = 1429,94 x (100 - 30)% = 1000,96 kg/hari
PM’ = 269,17 x (100 - 25)% = 201,88 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 5412,73 - 541,27 = 4871,46 kg/hari
CODM = 12985,1- 2597,02 = 10388,08 kg/hari
SSM = 3076,47 - 307,65 = 2768,82 kg/hari
NM = 1429,94 - 1000,96 = 428,98 kg/hari
PM = 269,17 - 201,88 = 67,29 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur = kg/hari 461472768,82x 6
100'SSx
6100
M ==
Volume lumpur = /harim 95,431000 x 05,1
46147lumpur jenisberat
lumpur massa 3==
Volume Lumpur yang diresirkulasikan sebesar 75 %
= 75 % x 43,95 m3/hari
= 32,96 m3/hari
Qefluen = Qinfluen – Qlumpur = 42056,97 – 32,96 = 42024,01 m3/hari
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 28
Efluen secondary clarifier :
[BOD] = mg/L 12,88 1000 x 01,42024
541,27 1000 x
Q'BOD
efluen
M ==
[COD] = mg/L 61,8 1000 x 01,42024
2597,02 1000 x
Q'COD
efluen
M ==
[SS] = mg/L 7,32 1000 x 01,42024
307,65 1000 x
Q'SS
efluen
M ==
[N] = mg/L 23,82 1000 x 01,42024
1000,96 1000 x
Q'N
efluen
M ==
[P] = mg/L 4,8 1000 x 01,42024
201,88 1000 x
Q'P
efluen
M ==
Mass Balance Dengan Trickling Filter
Efisiensi removal tiap unit pengolahan yang dapat dicapai dengan
menggunakan Tricling Filter dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Efisiensi removal unit pengolahan
Efisiensi removal (%) Unit Pengolahan
BOD COD SS P Org-N NH3-N
Bar screen - - - - - -
Grit chamber 10 5 5 - - -
Pengendapan pertama 30 – 40 30 - 40 50 - 65 10 - 20 10 - 20 -
Trickling Filter 65 – 80 60 - 70 60 - 85 15 - 50 8 - 12 -
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of Wastewater. Hal 170)
Perhitungan mass balance :
Data awal :
Qp = 0,487 m3/detik = 42056,97 m3/hari
[BOD] = 220 mg/L
BOD M = [BOD] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[COD] = 500 mg/L
COD M = [COD] x Qp = 500 mg/L x 42056,97 m3/hari = 21028,49 kg/hari
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 29
[SS] = 220 mg/L
SS M = [SS] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[N] = 40 mg/L
N M = [N] x Qp = 40 mg/L x 42056,97 m3/hari = 1682,28 kg/hari
[P] = 8 mg/L
P M = [P] x Qp = 8 mg/L 42056,97 x m3/hari = 336,46 kg/hari
1. Grit Chamber
Kemampuan meremoval : BOD = 10 % SS = 5 % P = -
COD = 5 % N = -
Yang keluar dari Grit Chamber (out) :
BODM’ = 9252,53 x (100 - 10) % = 8327,28 kg/hari
CODM’ = 21028,49 x (100 - 5) % = 19977,07 kg/hari
SSM’ = 9252,53 x (100 - 5) % = 8789,90 kg/hari
NM’ = = 1682,28 kg/hari
PM’ = = 336,46 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 9252,53 – 8321,28 = 931,25 kg/hari
CODM = 21028,49 – 19977,07 = 1051,42 kg/hari
SSM = 9252,53 – 8789,90 = 462,63 kg/hari
NM = = 0 kg/hari
PM = = 0 kg/hari
Efluen Grit Chamber :
[BOD] = mg/L 198 1000 x 97,42056
8327,28 1000 x
Q'BOD
efluen
M ==
[COD] = mg/L 475 1000 x 97,42056
19977,07 1000 x
Q'COD
efluen
M ==
[SS] = mg/L 209 1000 x 97,42056
8789,9 1000 x
Q'SS
efluen
M ==
[P] = 40 mg/l
[N] = 8 mg/l
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 30
2. Primary Clarifier (Pengendap pertama)
Kemampuan meremoval : BOD = 35 % SS = 65 % P = 20 %
COD = 35 % N = 15 %
Yang keluar dari primary clarifier (out) :
BODM’ = 8327,28 x (100 - 35) % = 5412,73 kg/hari
CODM’ = 19977,07 x (100 - 35) % = 12985,1 kg/hari
SSM’ = 8789,9 x (100 - 65) % = 3076,47 kg/hari
NM’ = 1682,28 x (100 - 15) % = 1429,94 kg/hari
PM’ = 336,46 x (100 - 20) % = 269,17 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 8327,28 – 5412,73 = 2914,55 kg/hari
CODM = 19977,07 – 12985,1 = 6991,97 kg/hari
SSM = 8789,9 – 3076,47 = 5713,43 kg/hari
NM = 1682,28 – 1429,94 = 252,34 kg/hari
PM = 336,46 – 269,17 = 67,29 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur = g/hari83,952235713,43x 6
100'SSx
6100
M k==
Volume lumpur = /harim 69,901000 x 05,1
83,95223lumpur jenisberat
lumpur massa 3==
Qefluen = Qinfluen – Qlumpur = 42056,97 – 90,69 = 41966,28 m3/hari
Efluen primary clarifier :
[BOD] = mg/L 128,98 1000 x 28,41966
5412,73 1000 x
Q'BOD
efluen
M ==
[COD] = mg/L 309,42 1000 x 28,41966
12985,1 1000 x
Q'COD
efluen
M ==
[SS] = mg/L 31,73 1000 x 28,41966
3076,47 1000 x
Q'SS
efluen
M ==
[N] = mg/L 34,07 1000 x 28,41966
1429,94 1000 x
Q'N
efluen
M ==
[P] = mg/L 6,41 1000 x 28,41966
269,17 1000 x
Q'P
efluen
M ==
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 31
3. Tricling Filter
Kemampuan meremoval : BOD = 70 % SS = 75 % P = 15 %
COD = 70 % N = 10 %
Yang keluar dari secondary clarifier (out) :
BODM’ = 5412,73 x (100 - 70)% = 1623,82 kg/hari
CODM’ = 12985,1 x (100 – 70)% = 3895,53 kg/hari
SSM’ = 3076,47 x (100 - 75)% = 769,12 kg/hari
NM’ = 1429,94 x (100 - 10)% = 1286,95 kg/hari
PM’ = 269,17 x (100 - 15)% = 228,79 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 5412,73 - 1623,82 = 3788,91 kg/hari
CODM = 12985,1 - 3895,53 = 9085,57 kg/hari
SSM = 3076,47 - 769,12 = 2307,35 kg/hari
NM = 1429,94 - 1286,95 = 142,99 kg/hari
PM = 269,17 - 228,79 = 40,38 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur = kg/hari 83,384552307,35x 6
100'SSx
6100
M ==
Volume lumpur = /harim 62,361000 x 05,1
83,38455lumpur jenisberat
lumpur massa 3==
Qefluen = Qinfluen – Qlumpur = 41966,28 – 36,62 = 41929,66 m3/hari
Efluen secondary clarifier :
[BOD] = mg/L 73,38 1000 x 66,41929
1623,82 1000 x
Q'BOD
efluen
M ==
[COD] = mg/L 92,91 1000 x 66,41929
3895,53 1000 x
Q'COD
efluen
M ==
[SS] = mg/L 18,34 1000 x 66,41929
769,12 1000 x
Q'SS
efluen
M ==
[N] = mg/L 30,69 1000 x 66,41929
1286,95 1000 x
Q'N
efluen
M ==
[P] = mg/L 5,46 1000 x 66,41929
228,79 1000 x
Q'P
efluen
M ==
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 32
Mass Balance Dengan Tangki Aerasi ( Activated Sludge Process )
Efisiensi removal tiap unit pengolahan yang dapat dicapai dengan
menggunakan Tangki Aerasi ( ASP ) dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Efisiensi removal unit pengolahan
Efisiensi removal (%) Unit Pengolahan
BOD COD SS P Org-N NH3-N
Bar screen - - - - - -
Grit chamber 10 5 5 - - -
Pengendapan pertama 30 - 40 30 - 40 50 - 65 10 - 20 10 - 20 -
Tangki Aerasi ( ASP ) 75 - 95 80 - 85 80 - 90 10 - 25 15 - 50 -
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of Wastewater. Hal 170)
Perhitungan mass balance :
Data awal :
Qp = 0,487 m3/detik = 42056,97 m3/hari
[BOD] = 220 mg/L
BOD M = [BOD] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[COD] = 500 mg/L
COD M = [COD] x Qp = 500 mg/L x 42056,97 m3/hari = 21028,49 kg/hari
[SS] = 220 mg/L
SS M = [SS] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[N] = 40 mg/L
N M = [N] x Qp = 40 mg/L x 42056,97 m3/hari = 1682,28 kg/hari
[P] = 8 mg/L
P M = [P] x Qp = 8 mg/L 42056,97 x m3/hari = 336,46 kg/hari
1. Grit Chamber
Kemampuan meremoval : BOD = 10 % SS = 5 % P = -
COD = 5 % N = -
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 33
Yang keluar dari Grit Chamber (out) :
BODM’ = 9252,53 x (100 - 10) % = 8327,28 kg/hari
CODM’ = 21028,49 x (100 - 5) % = 19977,07 kg/hari
SSM’ = 9252,53 x (100 - 5) % = 8789,90 kg/hari
NM’ = = 1682,28 kg/hari
PM’ = = 336,46 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 9252,53 – 8321,28 = 931,25 kg/hari
CODM = 21028,49 – 19977,07 = 1051,42 kg/hari
SSM = 9252,53 – 8789,90 = 462,63 kg/hari
NM = = 0 kg/hari
PM = = 0 kg/hari
Efluen Grit Chamber :
[BOD] = mg/L 198 1000 x 97,42056
8327,28 1000 x
Q'BOD
efluen
M ==
[COD] = mg/L 475 1000 x 97,42056
19977,07 1000 x
Q'COD
efluen
M ==
[SS] = mg/L 209 1000 x 97,42056
8789,9 1000 x
Q'SS
efluen
M ==
[P] = 40 mg/l
[N] = 8 mg/l
2. Primary Clarifier (Pengendap pertama)
Kemampuan meremoval : BOD = 35 % SS = 65 % P = 20 %
COD = 35 % N = 15 %
Yang keluar dari primary clarifier (out) :
BODM’ = 8327,28 x (100 - 35) % = 5412,73 kg/hari
CODM’ = 19977,07 x (100 - 35) % = 12985,1 kg/hari
SSM’ = 8789,9 x (100 - 65) % = 3076,47 kg/hari
NM’ = 1682,28 x (100 - 15) % = 1429,94 kg/hari
PM’ = 336,46 x (100 - 20) % = 269,17 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 8327,28 – 5412,73 = 2914,55 kg/hari
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 34
CODM = 19977,07 – 12985,1 = 6991,97 kg/hari
SSM = 8789,9 – 3076,47 = 5713,43 kg/hari
NM = 1682,28 – 1429,94 = 252,34 kg/hari
PM = 336,46 – 269,17 = 67,29 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur = g/hari83,952235713,43x 6
100'SSx
6100
M k==
Volume lumpur = /harim 69,901000 x 05,1
83,95223lumpur jenisberat
lumpur massa 3==
Qefluen = Qinfluen – Qlumpur = 42056,97 – 90,69 = 41966,28 m3/hari
Efluen primary clarifier :
[BOD] = mg/L 128,98 1000 x 28,41966
5412,73 1000 x
Q'BOD
efluen
M ==
[COD] = mg/L 309,42 1000 x 28,41966
12985,1 1000 x
Q'COD
efluen
M ==
[SS] = mg/L 31,73 1000 x 28,41966
3076,47 1000 x
Q'SS
efluen
M ==
[N] = mg/L 34,07 1000 x 28,41966
1429,94 1000 x
Q'N
efluen
M ==
[P] = mg/L 6,41 1000 x 28,41966
269,17 1000 x
Q'P
efluen
M ==
3. Tangki Aerasi ( Activated Process )
Direncanakan :
k = 5 / hari
y = 0,6 mg VSS / mg BOD5
kd = 0,06 / hari
θc = 10 hari
Xr = 10000 mg/l ( sebagai MLSS ) dan 8000 mg/l ( sebagai MLVSS)
MLSS = 2000 mg/l
MLVSS/MLSS= 0,8
Qr/Q = 0,25 – 0,75
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 35
BOD efluen yang diinginkan = 20 mg/l
TSS efluen ytang diinginkan = 100 mg/l
Q influen = 42056,97 m3/hari
Perhitungan :
• BOD5 terlarut di efluen tangki aerasi
BOD5 = 68 % BOD ultimate
BOD solid = 65 % biodegradable
= 20 mg/l x 0,65 x 0,68 x 1,42 mg O2 / mg sel
= 12,55 mg/l
BOD terlarut di efluen ( lolos ) = 20 mg/l – 12,55 mg/l
= 7,45 mg/l
Efisiensi = %1009,128
45,79,128 x−
= 94,2 %
• Rasio resirkulasi Lumpur
X ( Qr + Q ) = ( Qr x Xr ) + ( Qin x Xin )
2000 Q + 2000 Qr = 8000 Qr
Qr / Q = 0,33
Qr = 0,33 x 42056,97 m3/hari
= 13878,8 m3/hari
Q influen tangki aerasi = Q + Qr
= 42056,97 + 13878,8
= 55935,77 m3/hari
• Volume tangki aerasi
).1().(..
ckdXSSoQcyVr
θθ
+−
=
= )10.06,01(2000
)45,79,128.(77,55935.10.6,0+
−
= 12737,62 m3
• Yobs = ckd
yθ.1+
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 36
= 10.06,01
6,0+
= 0,375
• Produksi Lumpur ( Px )
Px = 1000
).(. SSoQYobs −
= 1000
)45,79,128.(77,55935.375,0 −
= 2547,52 kg/hari ( sebagai MLVSS )
Px ( MLSS ) = 2547,52 / 0,8
= 3184,4 kg/hari
• Total Solid Waste
= Px ( MLSS ) – SS removed
= 3184,4 – ( 55935,77 x 20 x 10-6 x 103 )
= 2065,68 kg/hari
• Qw = Total solid waste MLSS
= 3/5,2/68,2065mkg
harikg
= 826,27 m3/hari
• Q efluen = Q influen – Qw
= 55935,77 – 826,27
= 55109,5 m3/hari
• Removal COD = 85 %
COD efluen = 15 % x 12985,1 kg/hari
= 1947,77 kg/hari
COD waste = 85 % x 12985,1 kg/hari
= 11037,34 kg/hari
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 37
[ COD ef ] = harimharikg
/5,55109/77,1947
3
= 35,34 mg/l
• Removal P = 25 %
P efluen = 75 % x 269,17 kg/hari
= 201,88 kg/hari
Pw = 25 % x 269,17 kg/hari
= 67,29 kg/hari
[ P efluen ] = harim
harikg/5,55109
/88,2013
= 3,66 mg/l
• Removal N = 50 %
N efluen = 50 % x 1429,94 kg/hari
= 714,97 kg/hari
Nw = 50 % x 1429,94 kg/hari
= 714,97 kg/hari
[ N efluen ] = harim
harikg/5,55109
/97,7143
= 12,97 mg/l
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 38
BAB V PRELIMINARY SIZING
5.1. SUMUR PENGUMPUL DAN POMPA
Direncanakan:
- Dibuat 1 sumur pengumpul
- Waktu detensi (td) = 5 menit (< 10 menit)
- Q peak = 0,487 m3/dt
Perhitungan:
Q sumur pengumpul
Q = ikdet/m 487,01487,0
sumur peak Q 3==
Σ
Volume sumur pengumpul
V = Q x td
= 0,487 m3/detik x 5 menit x 60 detik/menit
= 146,1 m3
Luas area sumur pengumpul
Direncanakan:
h = 2,5 m
P : L = 3 : 2
A = 2m 58,4 2,5
146,1
hv
==
Dimensi sumur pengumpul
A = P : L
58,4 m2 = 3/2L . L
L2 = 38,9 m
L = 6,24 m
P = 3/2L
= 3/2 . 6,24
= 9,36 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 39
5.2. Screening ( Bar Screen )
Direncanakan bar screen dipasang pada sebuah saluran yang menghubungkan antara
sumur pengumpul dan grit chamber.
Direncanakan:
- lebar = 1 meter
- panjang = 3 meter
Jadi luas untuk bar screen adalah:
L = panjang x lebar
= 3 meter x 1 meter
= 3 m2
5.3. Grit Chamber
Direncanakan:
- digunakan grit chamber tipe horizontal flow
- dibuat satu grit chamber dengan proportional weir
- kecepatan horizontal (Vh) = 0,3 m/detik
- diameter partikel minimal yang diendapkan = 0,2 mm (65 mesh)
- suhu 250C = ν = 0,8774.10-2 cm/detik
- Ss grit = 2,65
Perhitungan:
Q channel
Q = 1
m 0,487
channel peak Q 3
=Σ
= 0,487 m3/detik
Luas penampang (A)
A = 0,3
0,487
bA=
= 1,62 m2
Direncanakan b = 2 m
h = 2
1,62
ba=
= 0,81 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 40
Kecepatan pengendapan partikel (Vs)
Vs = 22 (0,02) . 1) - (2,65 . 0,008774) . (18981
dp . 1) - (Ss . v). (18
g=
= 4,1 cm/detik
= 0,041 m/dt
Surface area (As)
As = 0,0410,487
VsQ
=
= 11,878 m2
Panjang bak (P)
P = 2
11,878
bAs
=
= 5,9 m
5.4. Bak Pengendap I (Zona Setling)
Direncanakan:
- dibuat 4 buah bak pengendap I
- waktu detensi (td) = 1,5 jam
Perhitungan:
Debit masing-masing bak (Q)
Q tiap bak = 4
0,487
bak peak Q
=Σ
= 0,122 m3/dtk
Volume masing-masing bak (V)
V = Q . td
= 0,122 m3/dtk x 1,5 jam x 3600 dt/jam
= 658,8 m3
Dimensi bak
H = 1/12 . L0,8
B : h = 1 : 4
V = b x L x h
658,8 = 1/4L x L x 1/12 x L0,8
658,8 = 0,02L0,8
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 41
L2,8 = 32940
L = 41 m
B = 1/4L
= ¼ . 41
= 10 m
h = 1/12 . L0,8
= 1/12 . (41)0,8
= 1,6 m
5.5. Activated Sludge
Direncanakan:
Q peak = 0,487 m3/detik
Q average = 0,153 m3/detik
Q max = Q average x faktor max-day
= 0,153 x 1,2 = 0,1836 m3/detik
θc = 10 hari
Q max = 0,1836 m3/s = 15863,04 m3/hari
Y = 0,5
So = 128,9 mg/l
S = 6,2 mg/l
X ( MLVSS ) = 2500 mg/l
MLSS = 3000 mg/l
X resirkulasi = 10000 mg/l
Kd = 0,06 / hari
Perhitungan:
Volume reactor
V = ) c . Kd 1 ( X
) S - So ( . Y . Q . cθ
θ+
= ) ) hari 10 . hari / 0,06 ( 1 ( 2500
mg/l ) 6,2 - 128,9 ( . 0,5 . /harim 15863,04 . hari 10 3
+
= 2433 m3
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 42
Direncanakan terdiri dari 2 tangki aerasi
V tiap tangki = 2433 m3 : 2
= 1216,5 m3
Dimensi tangki aerasi
- Kedalaman ( H ) = 5 m
- L : W = 2 : 1
- V = L x W x H
= 2W x W x H
1216,5 m3 = 2W2 x 5
W = 10 m
L = 20 m
Freeboard = 0,5 m
5.6. Secondary Clarifier
Direncanakan:
- terdiri dari 4 unit clarifier
- Q peak = 0,487 m3/detik
- Q average = 0,153 m3/detik
- Q max = 0,153 x 1,2 = 0,1836 m3/detik
Diketahui:
X = 3000 mg/l
Sf = 2 kg/m2.jam
Perhitungan:
• Q tiap clarifier = 04,04
1863,0= m3/detik
• A surface = 2300004,0 x
= 60 m2
• Diameter clarifier = 2/1
14,3604
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ x
= 8,7 m ≈ 9 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 43
5.7. Desinfeksi
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan Round the end horizontal baffle
- terbuat dari beton (n = 0,015)
- dosis chlorine = 5 mg/l
Perhitungan:
Dosis chlorine untuk desinfeksi
Dosis = 5 mg/l x 0,487 m3/dt x 86400 dt/hari = 210,384 kg/hari ≈ 210 kg/hari
Ca(OCl)2 yang dibutuhkan = kg/hari 300 7,0
kg/hari 210=
Dimensi bak kontak chlorine
Volume bak = Q x td = 0,487 m3/dt x 20 menit x 60 dt/menit = 584,4 m3
Panjang round the end = VH x td = 3 m/menit x 20 menit = 60 m
Dimensi bak : P = 60 m H = 2,2 m
L = 4,4 m free board = 0,3 m
Jumlah saluran = 14 13,64 m 4,4m 60
LP
≈==
Lebar tiap saluran = m 4,29 14
m 60 =
5.8. Thickener
Diketahui:
- berat solid = 4545,63 kg/hari
- direncakan satu unit sludge thickener
- solid loading = 50 kg/m2.jam
Perhitungan:
- Luas permukaan (As)
As = 50
63,4545 = 90,91 m2
- Diameter thickener
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 44
D = 2/191,904
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
πx
= 10,76 m
5.9. Sludge Digester
Diketahui:
- berat solid = 4545,63 kg/hari
- berat Lumpur = 30825,7 kg/hari
- kadar solid = 7%
- kadar air = 93%
Direncanakan:
- kadar air di sludge digester 90% dalam waktu 15 hari
- dibuat 2 unit sludge digester
Perhitungan:
Kapasitas tangki:
B = xWxtWm
atxv−
−1
)2(0005,0
Dimana:
B = kapasitas tangki
at = fraksi volatile solid yang terurai
v = fraksi volatile solid yang masuk
w = berat solid yang masuk
Wm = kadar air rata-rata
t = digestion time
Asumsi:
at =50%
v = 70%
B = 1563,4545%5,911
%)70%502(0005,0xx
x−−
= 661,79 m3
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 45
Dimensi tangki
Direncanakan digester berbentuk lingkaran ; dengan h = 2 m
A = 895,3302
79,661= m2
D = 2/1895,3304
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
πx
= 20,5 m
5.10. Sludge Drying Bed
Perencanaan yang digunakan :
- berat lumpur = 3187,44 kg/hari
- volume lumpur = 62,5 m3/hari
- kadar solid = 12 %
- kadar air = 88 %
- menggunakan 2 unit sludge drying bed yang tiap unit terdiri dari 10 cell
- waktu pengeringan = 10 hari
Perhitungan sludge drying bed :
Dimensi bed
Produksi lumpur dalam 1 hari dikeringkan dengan menggunakan 2 cell dalam 1
unit sludge drying bed.
Volume cake kering : V1 = S - 1
) - (1 x Vρρ
= /harim 30 0,75 - 1
0,88) - (1 x /harim 62,5 33
=
Volume cake kering tiap cell = 33
m 15 2m 30
=
Volume cake kering tiap bed (10 cell) = 10 x 15 m3 = 150 m3
Luas permukaan cell = 23
m 50 m 0,3
m 15= → diperoleh P = 8 m dan L = 6,25 m
Volume tiap bed = 33
m 312,5 2
hari 10 x /harim 62,5=
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 46
Kedalaman air = ( ) m 0,325
m) 8 x (2 x m) 6,25 x (5m 150 - 312,5 3
=
Sehingga :
Dimensi cell : P = 8 m Kedalaman = 0,3 m
L = 6,25 m
Dimensi bed : P = 5 x 6,25 m = 31,25 m
L = 2 x 8 m = 16 m
Kedalaman = 0,45 m + 0,3 m + 0,325 m = 1,075 m
Free board = 0,225 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 47
BAB VI PRELIMINARY TREATMENT
6.1. Saluran Pembawa
Kriteria Desain:
Bentuk saluran direncanakan berbentuk bulat dengan bahan dari pipa beton (n
= 0,013)
Kecepatan aliran berkisar antara 0,3 – 2 m/dt
Slope saluran 0,0008 – 0,0033, diambil 0,003 (Sumber : Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering Collection & Pumping)
Data Perencanaan:
Q peak = 0,487 m3/detik
Q ave = 0,153 m3/detik
Q min = 0,047 m3/detik
Perhitungan:
Pada saat Q peak, masih tersisa tinggi renang = 0,1 ; maka
d/D = 0,9 k = 0,44 (Sumber : Tabel 2.4, Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering)
Persamaan:
Q = (k/n) . d8/3 . S1/2, sehingga untuk Q peak / Q full
d peak = 8/3
2/1
8/3
2/1 )003,0013,0/44,0(487,0
)/( ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
xnxSkQpeak
= 0,6 m
Jadi:
D = d peak / 0,9
= 0,6 / 0,9
= 0,66 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 48
Dengan diameter yang sama dapat dicari d min untuk Q min sebagai berikut:
Q = (k/n) . d8/3 . S1/2
Jadi:
K = Q min x ).( 2/13/8 Sd
n
= 0,047 x 2/13/8 )003,0.()6,0(013,0
= 0,044
Berdasarkan tabel 2.4, Metcalf and Eddy Wastewater Engineering, dengan nilai k =
0,044, maka d/n = 0,3, sehingga:
d min = 0,3 x D
= 0,3 x 0,66 m
= 0,19 m
6.2. Sumur Pengumpul
Penggunaan sumur pengumpul pada pengolahan pendahuluan ini berfungsi
untuk :
a. Menampung air buangan dari saluran pembawa yang kedalamannya dibawah
permukaan instalasi pengolahan air buangan.
b. Menstabilkan variasi debit dan konsentrasi air buangan yang akan masuk ke
bangunan pengolah air buangan.
c. Mengatasi masalah operasional yang dapat disebabkan oleh variasi debit dan
konsentrasi air buangan.
d. Meningkatkan proses kinerja pada saat keadaan down stream.
Perencanaan sumur pengumpul :
- berbentuk segi empat
- waktu detensi (td) ≤ 10 menit untuk menghindari terjadinya pengendapan lumpur
- QMin = 0,047 m3/detik = 2,82 m3/menit
QPeak = 0,487 m3/detik = 29,22 m3/menit
- jarak pompa ke dinding = 0,5 m
- jarak antara pompa = 0,6 m
- diameter pompa = 1,2 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 49
- panjang sumur pengumpul = 6,5 m
- ketinggian air dalam sumur pengumpul = 0,78 m
- free board = 0,3 m
Perhitungan sumur pengumpul :
Lebar sumur pengumpul :
L = (2 x jarak pompa ke dinding) + (2 x diameter) + jarak antar pompa
= (2 x 0,5) m + (2 x 1,2) m + 0,6 m
= 4 m
Volume sumur pengumpul :
Volume = P x L x H = 6,5 m x 4 m x 0,78 m = 20,28 m3
Cek waktu detensi :
saat QMin ; menit 7,19 /menitm 82,2m 28,20
Qvolume
td 3
3
=== ….. ≤10 menit (ok !)
saat QPeak ; menit 0,69 /menitm 22,29m 28,20
Qvolume
td 3
3
=== …..≤10 menit (ok !)
Dimensi sumur pengumpul :
Panjang (P) = 6,5 m Kedalaman (H) = 0,78 m
Lebar (L) = 4 m Free board = 0,3 m
6.3. Pompa
Air buangan yang dimasukkan ke dalam sumur pengumpul dinaikkan menuju
bangunan pengolahan air buangan dengan menggunakan pompa. Jenis pompa yang
dapat digunakan adalah pompa yang tidak akan tersumbat oleh partikel terbesar dari
air buangan atau oleh kepekatan lumpur.
Pompa yang digunakan adalah jenis pompa Screw pump. Pompa ini
didasarkan pada prinsip dimana batang besi yang berputar , disesuaikan dengan satu,
dua, atau lebih helical blade yang berputar dengan kemiringan tertentu yang akan
mendorong air buangan naik ke atas. Keuntungan pompa ini bila dibandingkan dengan
jenis lainnya :
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 50
1. Pompa ini dapat memompa padatan yang besar tanpa dikhawatirkan akan terjadi
penyumbatan.
2. Pompa ini dapat beroperasi pada kecepatan yang konstan dengan variasi debit
yang besar dan memiliki efisiensi yang cukup baik.
Kriteria desain screw pump :
Tabel 6.1 Kriteria desain Screw pump
Parameter Range
Diameter screw (m)
Kapasitas debit (m3/dt)
Sudut kemiringan, α (derajat)
Head total (m)
0,3 – 3
0,01 – 3,2
30 – 38
9
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of Wastewater. Hal 284)
Perencanaan yang digunakan :
- digunakan 2 pompa, 1 pompa operasi dan 1 pompa cadangan yang digunakan
secara bergantian
- sudut kemiringan pompa ( α ) = 300
- QMin = 0,047 m3/detik = 2,82 m3/menit
QPeak = 0,487 m3/detik = 29,22 m3/menit
Perhitungan screw pump :
Dengan menggunakan α =300, dari data teknis screw pump diperoleh :
untuk QMin ; n = 75 rpm ; D = 550 m ; H2 = 4,5 m
untuk QPeak ; n = 44 rpm ; D = 1200 m ; H2 = 5,6 m
Kedalaman air di sumur pengumpul :
h1 = m 78,030 Cos x m) (1,2 x 43 Cos x D x
43 0 ==α
Kedalaman air di discharge :
m 0,3 4
m 1,2 4D h ===Δ
Total head pompa :
H = H2 + h1 – Δh = 5,6 m + 0,78 m – 0,3 m = 5,12 m
Power pompa pada efisiensi 70 % :
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 51
P = )efluen
Q x H x gr x ( 2
P = Kwh 38,22 7,0
/dtm 0,487 x m 5,6 x m/dt 9,81 x kg/m 1000 323
=
Gambar 6.1 Sketsa sumur pengumpul dan pompa.
6.4. Saluran Penerima dan Bar Screen
Saluran penerima ini berfungsi untuk menerima air yang dipompa dari sumur
pengumpul untuk diteruskan ke unit pengolahan lainnya. Pada saluran penerima ini
terdapat screen untuk proses penyaringan.
Perhitungan :
A. SALURAN PENERIMA / PIPA OUTFALL
Q peak = 0,487 m3/s
Kecepatan ( v ) direncanakan = 0,8 m/s
Diameter pipa :
- A = Q / V
= 0,487 / 0,8
= 0,61 m2
- D = ( 4 . A / π )0,5
= ( 4 . 0,61 / π )0,5
300
0,55 m
0,78 m
5,6 m
6,5 m
Screw pump
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 52
= 0,88 m = 0,9 m
Cek kecepatan
- V = Q / A
= 0,487 / ( ¼ .π. 0,92 )
= 0,77 m/s
B. SALURAN PADA BAR SCREEN
Saluran terbuat dari beton dengan n = 0,013
Bentuk saluran segi empat
Kecepatan dalam saluran = ( 0,1 – 0,6 ) m/s
Slope maksimum = 0,001 m/m
Lebar dasar saluran ( B ) = 1,0 m
Kedalaman ( h ) = 0,8 m ; freeboard = 0,2 m
Luas efektif ( A )
A = B x h
= 1,0 x 0,8
= 0,8 m2
Keliling basah ( P )
P = B + 2h
= 1,0 + ( 2.0,8 )
= 2,6 m
Jari-jari hidrolis ( R )
R = A / P
= 0,8 / 2,6
= 0,31 m
Persamaan Manning
Q = 1/n . R2/3 . S1/2 . A
0,487 = 1/0,013 . ( 0,31 )2/3 . S1/2 . 0,8
S = 2 . 10-4
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 53
Cek kecepatan
V = Q / A
= 0,487 / 0,8
= 0,61 m/s
Headloss
hf = S . L ( direncanakan L = 4 m )
= 2 . 10-4 . 4
= 0,0008 m
C. BAR SCREEN
Fungsi dari screen ini adalah untuk menyaring benda-benda padat dan kasar
yang terbawa dalam air buangan, yang dapat menyebabkan penyumbatan dan
kerusakan pada peralatan-peralatan seperti pompa, valve, dan perlengkapan lainnya.
Contohnya seperti plastik-plastik yang mengapung, bayang kayu, logam, dan
sebagainya.
Pada umumnya screen berupa batang (bar) pararel atau juga kawat. Screen
yang berupa pararel bar disebut rack.
Kriteria desain bar screen :
Tabel 6.2 Kriteria desain Bar screen
Parameter Pembersihan
Manual
Pembersihan
Mekanik
Kemampuan meremoval (%)
BOD
COD
SS
P
Org-N
N
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Ukuran batang (mm)
Lebar
5 – 15
5 – 15
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 54
Kedalaman 25 – 75 25 – 75
Jarak antar batang (mm) 25 – 50 15 – 75
Slope dari vertikal (derajat) 30 – 45 0 – 30
Kecepatan melalui rack (m/detik) 0,3 – 0,6 0,6 – 1,0
Headloss maksimum (mm) 150 150
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1991, Waswater Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse. Hal : 170 & 448)
Tabel 6.3 Tabel faktor bentuk dari batang (β)
Tipe Bar β
Segi empat dengan sisi tajam 2,42
Segi empat dengan sisi semi circular menghadap up-stream 1,83
A. Circular 1,79
Segi empat dengan sisi semi circular menghadap up-stream
dan down stream 1,67
Bentuk Tear 0,76
(Sumber : Qasim. 1985. Waswater Treatment Plants : Planning, Design, and Operation. Hal : 161)
Perencanaan yang digunakan
Penampang batang screen
- Lebar bar ( w ) = 10 mm
- Tebal bar = 50 mm
- Jarak antar kisi = 30 mm
- Bentuk bar rectangular ( β ) = 2,42
- Sudut kemiringan batang ( α ) = 45° terhadap horizontal
Perhitungan
Jumlah batang ( kisi )
B = ( n - 1 )b + nw
1,0 = ( n – 1 ). 0,03 + 0,01n
n = 25,75 buah = 26 buah
Jumlah celah = jumlah kisi + 1
= 26 + 1
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 55
= 27 buah
Ws = B - nw
= 1,0 – ( 26 . 0,01 )
= 0,74 m
Panjang kisi-kisi batang yang terendam air ( Ls )
Ls = αSin
h
= 458,0
Sin
= 1,13 m
Kecepatan melalui kisi dalam keadaan bersih / tidak tersumbat ( Vs )
Vs = )(WsxLs
Qpeak
= )13,174,0(
487,0x
= 0,58 m/s
Kecepatan aliran saat clogging 50 %
Keadaan clogging diasumsikan lebar bukaan total antar batang ( Ws ) adalah 2
kali lebar bukaan total antar batang saat clogging ( Ws’ ) ,sehingga :
Ws’ = ½ . Ws
= ½ . 0,74
= 0,37 m
Vs’ = )2/1( xWsxLs
Q
Vs’ = 2 Vs
= 2 . 0,58
= 1,16 m/s
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 56
Kehilangan Tekanan ( hL )
- Headloss pada bar rack
hv = g
Vs2
2
= 81,9.2)58,0( 2
= 0,017 m
- Headloss saat screen bersih
hL = β . ( w/b )4/3 . hv. Sin 45°
= 2,42 . ( 0,01/0,03 )4/3 . 0,017 . sin 45
= 0,0066 m
- Headloss saat clogging 50 %
hL’ = [ (Vs’2 – Vs2 ) / 2g ] . 1/0,9
= [ ( 1,162 – 0,582 ) / 2.9,81 ] . 1/0,9
= 0,05 m
Gambar 6.2 Sketsa saluran penerima dan bar screen.
Keterangan : 1 titik saat sebelum bar screen
2 titik saat setelah bar screen
Z1 = Z2 = datum = 0
Z2Z1
d2 d1’ d1
1 2
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 57
6.5. Grit Chamber
Grit chamber berfungsi untuk memisahkan partikel grit yang terbawa di dalam
air buangan, agar tidak mengganggu proses dan pengoperasian unit selanjutnya.
Selain itu, pemisahan partikel grit juga dapat mengurangi beban pengolahan untuk unit
pengolah selanjutnya.
Secara umum, grit chamber dapat dibedakan 2 (dua) macam, yaitu :
1. Horizontal Flow Grit Chamber
Yaitu grit chamber dengan arah aliran horisontal dan kecepatan aliran terkontrol
oleh unit khusus pada bagian efluen, seperti weir atau parshall flume, dan
sebagainya.
2. Aerated Grit Chamber
Yaitu grit chamber dengan aerasi, dimana alirannya merupakan aliran spiral dan
kecepatan melingkar dikontrol oleh dimensi dan suplai udara.
Kriteria desain grit chamber :
Tabel 6.4 Kriteria desain grit chamber.
Parameter Range Tipikal
Kemampuan meremoval (%)
BOD
COD
SS
P
Org-N
N
0 – 5
0 – 5
0 – 10
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Waktu detensi (detik) 45 – 90 60
Kecepatan horizontal (m/detik) 0,25 – 0,40 0,3
Kecepatan mengendap untuk meremoval :
Material 65-mesh ( 0,21 mm) (m/menit)
Material 100-mesh ( 0,15 mm) (m/menit)
1,0 – 1,3
0,6 – 0,9
1,15
0,75
Headloss pada unit kontrol, dalam %
kedalam saluran (%) 30 – 40 36
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1991, Waswater Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse. Hal : 458)
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 58
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan 2 (dua) unit grit chamber yang dioperasikan secara bergantian
- waktu detensi (td) = 60 detik = 1 menit
- kecepatan horisontal (VH) = 0,3 m/detik
- diameter partikel yang diendapkan = 65 mesh (0,21 mm)
- kecepatan pengendapan (VS) = 1,15 m/menit = 0,01917 m/detik
- Q pengolahan = Q peak = 0,487 m3/detik
Perhitungan grit chamber :
Luas penampang :
ACross = 23
Hm 1,62
m/dt 3,0/dtm 0,487
VQ
==
Luas permukaan :
ASurface = 23
Sm 25,40
m/dt 01917,0/dtm 0,487
VQ
==
Kedalaman air :
h = VS x td = 1,15 m/menit x 1 menit = 1,15 m
Lebar grit chamber :
b = m 1,4 m ,151m 1,62
h
A 2Cross ==
Panjang grit chamber :
L = m 18,15 m 1,15) x 1,4(
dt 60/dt x m 0,487
h x b x tdQ
h x b
Volume2
3
===
Cek NRe :
R = 0,435 1,15) x (2 1,4
1,15 x 1,4
h) x (2 bh x b
=+
=+
NRe = 1487,35 10 x 8774,0
0,435 x 0,3
R x V4-
H ==υ
….. < 2000 (ok !)
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 59
Perhitungan grit storage :
Direncanakan :
- debit air buangan tiap hari = 0,487 m3/detik = 42076,8 m3/hari
- kadar (kandungan pasir) = 30 m3/ 106 m3 air buangan
- pengurasan direncanakan tiap 3 hari
- bentuk grit storage = trapezium
Volume pasir dalam 1 hari :
VPasir = 336 m 1,262 m 42076,8 x
1030
=
Volume pengurasan :
VKuras = 1,262 m3 x 3 =3,786 m3
Dimensi grit storage :
Gambar 6.3 Sketsa ruang grit storage.
Keterangan : a = panjang grit chamber = 18,15 m
b = lebar grit chamber = 1,4 m
c = 15,35 m
d = 0,5 m
t = kedalaman grit storage (m)
Luas permukaan : A1 = a x b = (18,15 x 1) m2 = 18,15 m2
Luas dasar : A2 = c x d = (15,35 x 0,5) m2 = 7,675 m2
a
c
b
d
t
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 60
Volume grit storage = ( )( )2121 A x A A A x t x 31
++
3,786 m3 = ( )( )7,675 x 18,15 7,675 18,15 x t x 31
++
t = 0,3 m
Perhitungan propotional weir :
Direncanakan :
- debit = 0,487 m3/detik = 17,1982 ft3/detik
- a = 0,1 m = 0,328 ft
- y = 0,2 m = 0,656 ft
- h = tinggi muka air di grit chamber = 1,15 m = 3,773 ft
Q = )3a
-(h x b x )(a x 97,4 21
17,1982 = )3
0,328 - (3,773 x b x (0,328) x 97,4 21
b = 1,649 ft
= 0,502 m
Perbandingan : 2 0,3280,656
ay
==
Dari tabel, diperoleh nilai : 0,392 bx=
x = 0,392 x b = 0,392 x 1,649 = 0,646 ft
= 0,197 m
Dimensi proportional weir : a = 0,328 ft = 0,10 m
b = 1,649 ft = 0,502 m
x = 0,646 ft = 0,197 m
y = 0,656 ft = 0,20 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 61
Tabel 6.5. Nilai ay
dan bx
untuk proportional weir.
ay
bx
ay
bx
ay
bx
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,805
0,732
0,681
0,641
0,608
0,580
0,556
0,536
0,517
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0,500
0,392
0,333
0,295
0,268
0,247
0,230
0,216
0,205
10
12
14
16
18
20
25
30
0,195
0,179
0,166
0,156
0,147
0,140
0,126
0,115
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 62
BAB VII PRIMARY SEDIMENTATION
Prinsip dalam bak pengendapan pertama (primary sedimentation) ini adalah
memisahkan padatan tersuspensi dalam air buangan dengan cara gravitasi. Hal ini
dapat dilakukan dengan mengatur kecepatan mengendapnya. Dua sasaran
pengendapan pertama dalam pengolahan air limbah adalah klarifikasi dan penebalan
lumpur.
Efisiensi penghilangan dari partikel diskrit dengan ukuran, bentuk, densitas dan
spesific gravity yang sama tidak tergantung dari kedalaman bak, tetapi pada luas
permukaan bak serta waktu detensi.
Bak pengendap pertama terdiri dari 4 (empat) ruangan fungsional, yaitu :
1. Zona Inlet : tempat memperhalus aliran transisi dari aliran influen ke aliran
steady uniform di zona settling (aliran laminer).
2. Zona Settling : tempat berlangsungnya proses pengendapan / pemisahan
partikel-partikel diskrit di dalam air buangan.
3. Zona Sludge : tempat menampung material yang diendapkan bersama lumpur
endapan.
4. Zona Outlet : tempat memperhalus aliran transisi dari zona settling ke aliran
efluen serta mengatur debit efluen.
Gambar 7.1 Pembagian zona pada bak pengendap pertama.
Zona Sludge
Zona Zona Inlet
Zona Outlet
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 63
Kriteria desain bak pengendap pertama :
Tabel 7.1 Kriteria desain bak pengendap pertama.
Parameter Range Tipikal
Kemampuan meremoval (%)
BOD
COD
SS
P
Org-N
N
30 – 40
30 – 40
50 – 65
10 – 20
10 – 20
0
-
-
-
-
-
-
Pengendapan primer yang diikuti oleh pengolahan
sekunder
Waktu detensi (jam)
Overflow Rate (m3/m3.hari)
Average flow
Peak hourly flow
Weir loading (m3/m.hari)
1,5 – 2,5
30 – 45
80 – 120
125 – 500
2,0
-
100
250
Pengendapan primer dengan waste activated-sludge
return
Waktu detensi (jam)
Overflow Rate (m3/m3.hari)
Average flow
Peak hourly flow
Weir loading (m3/m.hari)
1,5 – 2,5
25 – 30
50 – 70
125 – 500
2,0
-
60
250
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1991, Waswater Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse. Hal : 170 dan 475)
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 64
Tabel 7.2 Kriteria desain untuk bak pengendap pertama berbentuk Segi Empat dan
Lingkaran.
Jenis Range Tipikal
Rectangular (segi empat)
Kedalaman (m)
Panjang (m)
Lebar (m)
Flight speed (m/menit)
3 – 4,5
15 – 90
3 – 20
0,6 – 1,2
3,5
20 – 40
5 – 10
0,9
Circular (lingkaran)
Kedalaman (m)
Diameter (m)
Slope dasar (mm/m)
Flight travel speed (r/menit)
3 – 4,5
3 – 60
60 – 165
0,02 – 0,05
3,5
10 – 45
80
0,03
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1991, Waswater Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse. Hal : 477)
Tabel 7.3 Waktu detensi untuk variasi Overflow Rate dan kedalaman bak.
Waktu detensi (jam) Overflow Rate
(m3/m2.hari) Dalam
2,0 m
Dalam
2,5 m
Dalam
3,0 m
Dalam
3,5 m
Dalam
4,0 m
Dalam
4,5 m
30
40
50
60
70
80
1,6
1,2
1,0
0,8
0,7
0,6
2,0
1,5
1,2
1,0
0,9
0,8
2,4
1,8
1,4
1,2
1,0
0,9
2,8
2,1
1,7
1,4
1,2
1,1
3,2
2,4
1,9
1,6
1,4
1,2
3,6
2,7
2,2
1,8
1,5
1,4
(Sumber : Qasim. 1985. Waswater Treatment Plants : Planning, Design, and Operation. Hal : 269)
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 65
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan bak dengan bentuk segi empat
- menggunakan 4 (empat) unit
- Waktu detensi dari perhitungan laboratorium 1,175 jam
- zona pengendapan (settling zone) :
overflow rate (OFR) = 7,5.10-4 m/s
suhu air buangan = 25 0C
viskositas kinematis pada suhu 25 0C = 0,8975 x 10-6 ms/detik
specific gravity (Sg) = 2,65
faktor friksi (f) = 0,03
untuk pasir unigranular k = 0,04
Perhitungan bak pengendap pertama :
A. Saluran Pembawa
Direncanakan:
- Q peak = 0,487 m3/detik
- Saluran segiempat ; b = 2h
- Saluran dari beton ; n = 0,013
- Kecepatan aliran ; v = 1 m/detik
Perhitungan:
- Dimensi saluran
A = 22 2h m 487,01487,0
vQ
→==
h = 1/22
2m 0,487
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡= 0,5 m
b = 1 m
R = 25,00,5) x (2 1
0,5 x 1 2h bh x b
=+
=+
- Perhitungan slope saluran
S = 001,0)25,0(
0,013m/detik x 1 R
n x v2
3/2
2
2/3 =⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 66
- Kehilangan tekanan sepanjang saluran
Direncanakan ; L saluran = 4 m
Hf = s x L
= 0,001 x 4
= 0,004 m
B. Settling Zone
• Jumlah Q tiap unit bak pengendap :
Q tiap bak = /dtm 12,04
/dtm ,4870 33
=
• Luas permukaan :
ASurface = 24-
3
m 160 m/detik 7,5.10
/detikm 0,487
OFRQ
==
• Kedalaman bak ( h )
Waktu detensi ( td ) dari perhitungan laboratorium = 1,175 jam = 4230 detik
Volume = Q x td
= 0,12 m3/detik x 4230 detik
= 507,6 m3
Kedalaman bak ( h ) = Volume : Asurface
= 507,6 m3 : 160 m2
= 3,17 m = 3,2 m
• Dimensi bak
Perbandingan panjang (P) : lebar (L) = 4 : 1
Sehingga : A = P x L = 4 L 2
160 m2 = 4 L2
L = 6,32 m = 6,3 m
P = 4 x L = 4 x 6,3 m = 25,2 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 67
Dimensi bak : P = 25,2 m h = 3,2 m
L = 6,3 m free board = 0,3 m
• Kecepatan horizontal ( Vh )
Vh = P / td
= 2520 cm / 4230 detik
= 0,595 cm/detik = 0,6 cm/detik
• Kontrol Scouring Velocity
- Diameter partikel
dp = ( )
( )( )m 1) - (2,65 x 81,9
)10 x (8,975 x )10 x (7,5 x 18
1) - (Sg x g
) x V x (18 3-2-
21
21
S =υ
= 2,74 x 10-3 cm = 0,0274 mm
- Kecepatan scouring
VSc = 2
1
fdp x g x 1) - (Sgk x x 8
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
= 2
13-
02,0)10 x (2,74 x 9,80 x 1) - (2,65 x 0,04 x 8⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
= 8,42 cm/detik
Karena VSc > VH , maka tidak akan terjadi scouring (ok !).
• Kontrol bilangan Reynold
Jari-jari hidrolis :
m 59,13,2) x 2(3,6
3,2 x 3,62H LH x L
R =+
=+
=
95,113/dtcm 108372,0
cm 1,59.10dt x /cm ,060R x VN 22
-2H
Re === −xυ < 2000 (ok !)
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 68
• Kontrol bilangan Froud
( )6
22
22H
F 10 x 3,2cm 10.59,1 x cm/dt 80,9
cm/dt 6,0R x g
VN −
− === < 10-5
Karena NF < 10-5 akan menimbulkan aliran singkat (short circuit) dalam bak
pengendap. Untuk mengatasi masalah ini, alternatif yang digunakan adalah
dengan pembuatan ‘Perforated baffle’ pada zona inlet.
C. Sludge Zone
Dari data laboratorium didapatkan data kualitas air limbah yang masuk ke
sedimentasi adalah sebagai berikut:
BOD = 8327,28 kg/hari
COD = 19977,07 kg/hari
TSS = 8789,90 kg/hari
• Removal yang terjadi di bak pengendap I
BOD = 35%
COD = 35%
TSS = 65%
N = 15%
P = 20%
BODe = 35% x 8327,28 kg/hari = 2914,55 kg/hari
CODe = 35% x 19977,07 kg/hari = 6991,97 kg/hari
TSSe = 65% x 8789,90 kg/hari = 5713,43 kg/hari
• Volume lumpur didasarkan pada berat solid (TSS).
Kandungan Lumpur = 6% (Sg = 1,05)
Volume lumpur = /10g/cm 1 x 1,05 x 0,06
g/kg 1000 x kg/hari 5713,433363 mcmx
= 90,689 m3
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 69
• Dimensi ruang lumpur
P1 = 6,3 m
P2 = 5 m A1 = 6,3 x 6,3 = 39,69 m2
L1 = 6,3 m A2 = 5 x 3 = 15 m2
L2 = 3 m
Tinggi ruang lumpur didapat dengan :
V = )A x A A (A x t x 31
2121 ++
90,689 m3 = )15 x 39,69 15 (39,69 x t x 31
++
t = 3,44 m ≅ 3,4 m
• Pengurasan lumpur
Direncanakan : Q = 50 l/dt = 0,05 m3/dt
Dilakukan dengan menggunakan valve otomatis
Waktu pengurasan 8 jam sekali dalam 1 hari
A = 23
m 05,0m/dt 1
/dtm 05,0VQ
==
Diameter pipa penguras : D = ( ) mm 250 m 25,00,05 x 4
==π
Waktu pengurasan : t = menit 30,23 detik 1813,8 /dtm 05,0
m 90,69
Qvolume
3
3
===
D. Inlet Zone
• Saluran pembawa
Tinggi muka air :
A = b x y = 2y x y = 2 y2
Q = A x (S) x 2y x
n1 2
132
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
P
L1 L2
P
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 70
0,487 m3/dt = 2213
2
2y x (0,0003) x 2y x
0,0131
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
diperoleh y = 0,63 m
b = 2 x y = 2 x 0,63 m = 1,26 m
Cek kecepatan :
m/detik 0,61 m 1,26) x (0,63
/dtm 0,487
AQ
V 2
3
=== ….. (ok !)
Headloss saluran :
Hf = S x L = 0,0003 x 3 m = 0,0009 m
Dimensi saluran :
Panjang (L) = 3 m Kedalaman (y) = 0,63 m
Lebar (b) = 1,26 m Free board = 0,32 m
• Saluran pembagi
Q = /detikm ,24350 2
/dtm 0,487 33
=
Tinggi muka air :
A = b x y = 2y x y = 2 y2
Q = A x (S) x 2y x
n1 2
132
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
0,2435 m3/dt = 2213
2
2y x (0,0003) x 2y x
0,0131
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
diperoleh y = 0,49 m
b = 2 x y = 2 x 0,49 m = 0,98 m
Cek kecepatan :
m/detik 0,51 m 0,98) x (0,49
/dtm 0,2435
AQ
V 2
3
=== ….. (ok !)
Dimensi saluran :
Kedalaman (y) = 0,49 m Free board = 0,22 m
Lebar (b) = 0,98 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 71
• Saluran inlet bak
Q = /detikm ,24350 2
/dtm 0,487 33
=
Tinggi muka air :
A = b x y = 2y x y = 2 y2
Q = A x (S) x 2y x
n1 2
132
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
0,2435 m3/dt = 2213
2
2y x (0,0003) x 2y x
0,0131
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
diperoleh y = 0,49 m
b = 2 x y = 2 x 0,49 m = 0,98 m
Cek kecepatan :
m/detik 0,51 m 0,98) x (0,49
/dtm 0,2435
AQ
V 2
3
=== ….. (ok !)
Dimensi saluran :
Kedalaman (y) = 0,49 m Free board = 0,22 m
Lebar (b) = 0,98 m
Digunakan perforated baffle, dengan jarak baffle dari inlet = 1 m
• Bak transisi
o Q bak pengumpul = 0,487 m3/detik
o Panjang bak = 1,0 m
o Lebar bak = lebar total bak sedimentasi
= (4 x lebar bak) + 5 . tebal dinding
= (4 x 6,3) + (5 x 0,3)
= 26,7 m
o V rencana = 0,3 m/detik
o Dimensi bak
A = Q / V
= 0,487 / 0,3
= 1,62 m2
A = L x h
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 72
h = 1,62 / 26,7
= 0,06 m
h total = h + freeboard
= 0,06 + 0,44
= 0,5 m
• Pintu Air
Direncanakan:
o Lebar pintu air (b) = 1 m
o Jumlah pintu tiap bak ada 2 buah
o Bukaan pintu air
Q = 0,487 / 8
= 0,06 m3/detik
Q = k . μ . a . b . (2gh)0,5
0,06 = 1 . 1 . a . (2 . 9,8 . 0,06)0,5
a = 0,06 m
Gambar 7.2 Denah saluran pembawa bak pengendap pertama.
• Perforated baffle
Direncanakan :
- Jarak dari inlet = 1 m
Saluran pembawa dari grit chamber
Saluran inlet bak
Saluran pembagi
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 73
- diameter lubang = 5 cm = 0,05 m
- tinggi baffle (h) = 2 m
- lebar baffle (L) = lebar bak pengendap = 6,3 m
- kecepatan melalui lubang = 0,2 m/detik
- koefisien konstanta lubang (c) = 0,5
Luas tiap lubang : AL = 23-22 m 10 x 1,96 m) (0,05 x x 41
D x x 41
== ππ
Luas baffle = A = l x h = 6,3 x 2 = 12,6 m2
Luas total lubang:
A’ = 22,12,05,0
12,0.
mxvc
Q==
Jumlah lubang yang dibutuhkan (n)
n = A’ : A tiap lubang
= 1,2 : 1,96.10-3
= 612,24 = 612 buah
Debit tiap lubang : QL = /dtm 1,96.10 612
/dtm 0,12 34-3
=
Kecepatan dalam lubang : VL = m/dt 0,1 m 10 x 1,96/dtm 1,96.10
A
Q23-
3-4
L
L ==
Untuk jumlah lubang 612 buah, susunan lubangnya sebagai berikut:
o L : h = 6,3 : 2
= 3,2
L = 3,2 h
L x h = 612
3,2h2 = 612
h = 13,8 = 14 buah
L = 45 buah
Jadi jumlah lubang horizontal = 45 buah
Jumlah lubang vertical = 14 buah
Jarak antar lubang horizontal (Sh)
Sh = 1lub
)lub(+∑
∑−angH
angHxdelebarbaffl
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 74
= cm 8 m 0,08 145
0,05) x (45 - m 6,3==
+
Jarak antar lubang vertical (Sv)
Sv = 1lub
)lub(+∑
∑−angV
angVxdelebarbaffl
= cm 9 m 0,09 1 14
0,05) x (14 - m 6,3==
+
Kontrol bilangan Reynolds :
Jari-jari hidrolis :
R = m 0,0125 4
m 0,05
4D
D x
D x x 41
PA
2
====π
π
8,1392/dtm 10 x 8975,0
m 0,0125dt x /m ,10R x VN 26
HRe === −υ
< 2000 (ok !)
Kontrol bilangan Froud (NFr)
08,025,1980cm/dt)/10(V
N 2
22H
Fr ===cmx
dtcmgxR
> 10-5 (ok !)
E. Outlet Zone
Direncanakan:
- Q = 0,12 m3/detik = 10368 m3/hari
- Weir Loading Rate (WLR) = 125 m3/m2.hari
- Bentuk pelimpah jenis U weir
Perhitungan
• Panjang keseluruhan weir tiap bak :
L = m 82,9 125
10368
WLRQ
==
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 75
Gambar 7.3. Desain outlet bak pengendap pertama
• Dimensi gutter:
Direncanakan lebar gutter = 0,5 m
Kedalaman gutter ( h )
Q = 1,375 x b x h
0,12 = 1,375 x 0,5 x h
h = 0,17 m = 0,2 m
freeboard = 0,3 m
h total = 0,5 m
Dimensi gutter : b = 0,5 m
h = 0,5 m
• Tinggi air di atas gutter :
Q = 1,84 x L x h3/2
0,12 m3/dtk = 1,84 x 75,12 m x h3/2
h = 0,085 m = 8,5 cm
• Kedalaman kritis (yc)
yc = ( q2 / g )1/3
q = Q / b
= 0,12 / 0,5
= 0,24 m3/detik
yc = (0,242 / 9,80)
= 0,2 m
• Jumlah pelimpah
- direncanakan panjang pelimpah = 7,5 m
6,3 m 0,5 m
0,5 m
5,3 m
a 0,5 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 76
- jumlah pelimpah (n)
( n - 1 ) = pahappexpanjangti
lebarbakalweirpanjangtotlim2−
= 5,72
3,69,82x−
n = 5 buah
- jarak antar pelimpah (s)
s = 1
)lim(−
−n
pahnxlebarpelebarbak
= 15
)5,05(3,6−
− x
= 0,95 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 77
BAB VIII PENGOLAHAN BIOLOGIS
Pengolahan biologis yang digunakan adalah Activated Sludge Complete Mixed
(continous flow stirred tank), karena:
- efisiensi > confensional
- mampu mengatasi snock loading
- organic loading tinggi
- kondisi dalam reactor di setiap titik konsentrasinya sama
Aerasi yang digunakan adalah mechanical surface aerator, karena:
- mudah dalam operasi
- tidak mudah terjadi clogging pada aerator
KRITERIA DESAIN A. Tangki Aerasi Aliran Kontinyu
Rasio F/M = 0,2 – 0,6 kg BOD5 / kg MLSS . hari
Aerator loading = 0,8 – 2 kg BOD5 / m3 . hari
Waktu aerasi = 3 – 5 jam
Umur Lumpur ( θc ) = 5 – 15 hari
Rasio Resirkulasi = 25 – 100 %
MLVSS = 3000 – 6000 mg/l
BOD removal = 85 – 99 %
SS removal = 85 – 95 %
B. Surface Aerator Kebutuhan kedalaman bak = 3 – 5 m
Power untuk completed mixed = 0,75 – 75 KW ( 1 – 100 HP )
Transfer rate O2 = 1,4 – 1,8 kg O2 / KW.hari
Faktor koreksi salinity surface ( β ) = 1
Faktor koreksi transfer O2 ( α ) = 0,8 – 0,85
Range dimensi tangki aerasi
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 78
- Kedalaman ( H ) = 3 – 5 m
- Freeboard = 0,3 – 0,5 m
- Lebar ( W ) = 6 – 12 m
- Rasio W : H = 1 : 1 – 1 : 2,2
DIKETAHUI
Q peak = 0,487 m3/detik
Q average = 0,153 m3/detik
Q max = Q average x faktor max-day
= 0,153 x 1,2 = 0,1836 m3/detik
BOD influen = 128,9 mg/l
TSS influen = 73,3 mg/l
BOD solid = 65 % bioderadable
1 gr biodegradable = 1,42 gr BODu
MLSS / MLVSS = 0,8
BOD5 = 0,68 BODu
Direncanakan
- BOD efluen = 20 ng/l
- TSS efluen = 22 mg/l
PERHITUNGAN 1. Biological solid yang terbiodegradasi
= 65/100 x 22 mg/l
= 14,3 mg/l
BOD ultimate = 65/100 x 22 mg/l x 1,42 mg O2
= 20,3 mg/l
BOD5 solid = 20,3 mg/l x 0,68
= 13,8 mg/l
BOD terlarut yang lolos = 20 mg/l - 13,8 mg/l
= 6,2 mg/l
2. Efisiensi
= ( ) % 100 x
mg/l 9,128mg/l 6,2 - 128,9
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 79
= 95,2 %
Efisiensi total
= ( ) % 100 x
mg/l 9,128mg/l 20 - 128,9
= 84,5 %
3. Volume reactor
Direncanakan
θc = 10 hari
Q max = 0,1836 m3/s = 15863,04 m3/hari
Y = 0,5
So = 128,9 mg/l
S = 6,2 mg/l
X ( MLVSS ) = 2500 mg/l
MLSS = 3000 mg/l
X resirkulasi = 10000 mg/l
Kd = 0,06 kg/ hari
Perhitungan :
Volume tangki aerasi
V = ) c . Kd 1 ( X
) S - So ( . Y . Q . cθ
θ+
= ) ) hari 10 . hari / 0,06 ( 1 ( 2500
mg/l ) 6,2 - 128,9 ( . 0,5 . /harim 15863,04 . hari 10 3
+
= 2433 m3
Direncanakan terdiri dari 2 tangki aerasi
V tiap tangki = 2433 m3 : 2
= 1216,5 m3
Dimensi tangki aerasi
- Kedalaman ( H ) = 5 m
- L : W = 2 : 1
- V = L x W x H
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 80
= 2W x W x H
1216,5 m3 = 2W2 x 5
W = 10 m
L = 20 m
Freeboard = 0,5 m
4. Kuantitas Sludge Yang Dihasilkan
Konstanta Yield Observe ( Yobs )
Yobs = c.Kd1
Yθ+
= hari 10 . hari / 0,06 1
0,5+
= 0,3125
Penambahan massa MLVSS
Px ( MLVSS ) = Yobs . Q . ( So – S )
= 0,3125 . 15863,04 m3/hari . ( 128,9 – 6,2 ) mg/l . 10-3
= 608,25 kg/hari
Penambahan massa MLSS
Px ( MLSS ) = 608,25 kg/hari : 0,8
= 760,31 kg/hari
Massa Lumpur yang harus dibuang
Px ( SS ) = Px ( MLSS ) - SS removed
= 760,31 kg/hari - ( 22 mg/l x 15863,04 m3/hari x 10-3 )
= 411,32 kg/hari
5. Rasio resirkulasi lumpur
Konsentrasi MLSS tangki aerasi = 3000 mg/l
Konsentrasi return VSS = 10000 mg/l
MLSS ( Qr + Q ) = return VSS x Qr
3000 Qr + 3000 Q = 10000 Qr
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 81
3000 Q = 7000 Qr
QQr
= 0,43
R = 0,43
6. Debit resirkulasi lumpur
Qr = 0,43 x Q
= 0,43 x 15863,04 m3/hr
= 6821,1 m3/hr
7. Hydraulic retention time untuk reactor
td = QV
= /harim 15863,04
m 24333
3
= 0,15 hari = 3,6 jam
8. Check F/M ratio
F/M = X x
Soθ
= mg/l 3000 x hari 07,0
mg/l 128,9
= 0,6 /hari
9. Kontrol organicloading rate ( OLR )
OLR = Vr
So x Q
= 3
-33
m243310 x mg/l 128,9 x /harim 15863,04
= 0,84 kg BOD5 / m3.hari
10. Kebutuhan O2 berdasarkan BODu
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 82
Massa BODu dari air buangan yang masuk dan diubah dalam proses
= 68,0
) S - So ( . Q
= 68,0
10 x mg/l ) 6,2 - 128,9 ( . /harim 15863,04 -33
= 2862,3 kg/hari
Kebutuhan O2
O2 digunakan sebagai bahan organic karbon dan konversi Nitrogen dari
Ammonium menjadi Nitrat
Kebutuhan O2 = BODu – ( 1,42 . Px ( MLSS ) )
= 2862,3 kg/hari – ( 1,42 . 169 kg/hari )
= 2862,3 kg/hari – 239,98 kg/hari
= 2622,3 kg/hari
11. Volume udara yang dibutuhkan
Direncanakan :
- Koefisien oksigen transfer = 8 %
- Faktor kemanan = 2
- Udara mengandung = 23,2 % O2
Perhitungan :
- Kebutuhan udara teoritis
= 0,232 x kg/m 201,1
kg/hari 2622,33
= 9411,34 m3 /hari
- Kebutuhan udara actual
= 08,0
/harim 9411,34 3
= 117641,75 m3/hari
= 81,69 m3/menit
- Kebutuhan udara desain
= 2 x 81,69 m3/menit
= 163,38 m3/menit
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 83
12. Kontrol volume udara dengan nilai actual
Air Volume / unit volume
= 2 / /harim 15863,04
/harim 117641,753
3
= 14,83 m3/m3
Kebutuhan udara / kg BOD removed
= 3-3
3
10 x mg/l ) 6,2 - (128,9 x 2) / /harim (15863,04/harim 117641,75
= 120,88 m3/kg BOD5 removed
13. Desain aerator yang digunakan
Direncanakan :
Digunakan aerator dengan jenis surface aerator
Tranfer O2 , No = 1,7 kg O2 / KWh
α = 0,85
β = 1
O2 saturated , Cs pada suhu 28 °C = 7,92 mg/l
O2 pada saat operasi, CL = 2 mg/l
Power = 10 KW
Perhitungan :
Transfer O2 ( N )
N = ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡9,17
C - C . x ) 1,024 ( x x No LS20-T βα
= ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡9,17
2 - 7,92 . 1 x ) 1,024 ( x 0,85 x 1,7 20-28
= 1,13 kg O2 / KWh
Tenaga aerator ( D )
D = N
OKebutuhan 2
= hari .KWh / O kg 1,13
jam/hari 24 / kg/hari 2622,3
2
= 96,6 KW
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 84
Jumlah aerator ( n )
n = Power
aerator Tenaga
= KW 10KW 96,6
= 9,6 = 10 unit
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 85
BAB IX SECONDARY CLARIFIER
Bak pengendap II (secondary clarifier) berfungsi untuk memisahkan lumpur
aktif dari activated sludge dari MLSS. Lumpur yang mengandung bakteri yang masih
aktif akan diresirkulasi kembali ke actiated sludge dan lumpur yang mengandung
bakteri yang sudah mati atau tidak aktif lagi dialirkan ke pengolahan lumpur. Langkah
ini (pengolahan lumpur) merupakan langkah terakhir untuk menghasilkan efluen yang
stabil dengan konsentrasi BOD dan suspended solid (SS) yang rendah.
Faktor-faktor lain yang menjadi pertimbangan dalam mendesain bak
pengendap kedua (secondary clarifier) antara lain :
a. tipe tangki yang digunakan
b. karakteristik pengendapan lumpur
c. surface loading rate atau solid loading rate
d. penempatan dan weir loading rate
Berdasarkan operasionalnya, bak pengendap kedua memiliki 2 (dua) fungsi, yaitu :
1. memisahkan MLSS dari air buangan yang diolah
2. memadatkan sludge return
Berdasarkan jenis tangkinya, dapat dibedakan menjadi 2 (dua) bentuk, yaitu
rectanguler (segi empat atau persegi panjang) dan circular (lingkaran).
Bak pengendap II merupakan proses dari activated sludge yang operasinya
merupakan sistem continuous mixed-flow.
Kriteria desain bak pengendap kedua :
Tabel 9.1 Kriteria desain untuk bak pengendap kedua.
Parameter Range
Overflow rate (m3/m2.hari) 15 – 40
Solid loading rate (kg/m2.hari) 50 – 150
Weir loading (m3/m2.hari) < 124
Waktu detensi (jam) 2 – 6
Flux solid (kg/m2.hari) 2 – 4,2
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 86
(Sumber : Qasim. 1985. Waswater Treatment Plants : Planning, Design, and Operation)
Perencanaan yang digunakan :
• bak berbentuk circular dengan tipe center feed (dilengkapi scrapper)
• menggunakan 4 unit bak pengendap kedua
• TSSResirkulasi (Xr) = 10000 mg/l
• MLSS = 3000 mg/l (g/m3) = 3 kg/m3
• kedalaman zona air jernih dan pengendapan = 2 m
• diasumsikan di bawah kondisi normal, massa lumpur yang tertahan di bak
pengendap II 30 % dari massa solid di tangki aerasi
• konsentrasi rata-rata lumpur di dalam bak pengendap II = 7000 mg/l (g/m3)
• ruang lumpur dapat menampung lumpur selama 2 hari
• sistem efluen :
- menggunakan VNotch 900 standar pada plat weir (dipasang di sekeliling bak)
- lebar saluran pelimpah = 0,5 m
- kedalaman VNotch 8 cm dengan jarak antar pusat 39,5 cm
- ukuran efluen box = 2 m x 2 m
- kedalaman air di efluen box = 0,61 m
- beda tinggi di saluran pelimpah dengan efluen box = 0,3 m
- 16 % kehilangan akibat friksi, turbulensi, dan belokan
- tambahan kedalaman 25 cm guna memastikan jatuh bebas
Perhitungan bak pengendap II :
Perhitungan Q tiap bak
Rencana Q di BP II :
QBak Pengendap II = Q + QResirkulasi – MLSS pada under flow
QResirkulasi : MLSS ( Qr + Q ) = return VSS x Qr
3000 Qr + 3000 Q = 10000 Qr
3000 Q = 7000 Qr
QQr
= 0,43
Qr = 1515,8 m3/hr
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 87
Cek : 0,09 /detikm 15863,04
/detikm 1515,8
3
3R == …..(ok !)
MLSS pada under flow :
= Px - ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛g/kg 1000S x Q
= 411,32 kg/hari - ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
g/kg 1000g/m 6,2 x /harim 15863,04 33
= 411,32 kg/hari - 98,35 kg/hari
= 312,97 kg/hari
= /harim 83,46 kg/m 75,3kg/hari 312,97 3
3 =
Maka :
QBak Pengendap II = 15863,04 m3/hr + 1515,8 m3/hr – 83,46 m3/hr
= 17295,38 m3/hr
Q tiap bak = /hrm ,8454323 4
/hrm 17295,38 3
3
= = 180,16 m3/jam
Penentuan Solif Flux (SF)
Berdasarkan konsentrasi lumpur resirkulasi Xr = 10000 mg/l, diperoleh nilai SF =
2,0 kg/m2.jam
Perhitungan luas permukaan
ASurface = 22
33
m 337,8 .jamkg/m 0,2
kg/m 3,75 x /jamm 180,16
SFX x Q
==
Diameter bak pengendap II : D = m ,138 m 38,13 (337,8) x 4 2
≈=π
Luas permukaan sebenarnya :
AActual = ( ) 22 m 9,5113 m 38,1 x x 41
=π
Kontrol Overflow Rate
OFR = .hari/mm 3,79 m ,51139
/harim 4323,845
AQ 23
2
3
== ( < 15 m3/m2.hari …. .OK! )
Pada saat hanya 3 unit yang beroperasi :
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 88
OFR = .hari/mm 5,059 m ,51139
/dt m 3
17295,38
AQ 23
2
3
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=
Kontrol Solid Loading
SL = .harikg/m 14,23 g/kg 1000 x m ,51139
g/m 3750 x /harim 4323,845 2
2
33
= ( < 50 kg/m2.hr..OK!)
Pada saat hanya 3 unit yang beroperasi :
SL = .harikg/m 18,97 g/kg 1000 x m ,51139
g/m 3750/dt x m 3
17295,38
22
33
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
Perhitungan kedalaman BP II :
Kedalaman BP II meliputi :
- zona air jernih dan zona pengendapan
- zona thickening (pemadatan lumpur)
- zona ruang lumpur
Penentuan kedalaman zona thickening :
- Dimensi tangki aerasi :
L = 20 m
W = 10 m
H = 5 m
- Total massa solid pada tiap tangki aerasi :
= X x Volume tangki aerasi
= kg 3000 g/kg 1000
m 10 x m 20 x m 5 x g/m 3000
3
=
- Total massa solid pada tiap BP II :
= 30 % x 3000 kg = 900 kg
- Kedalaman zona thickening :
= ActualA x II BPlumpur rata-rata ikonsentras
g/kg 1000 x II BP tiapsolid massa total
= m 0,15 m ,130 m 1139,5 x g/m 7000
g/kg 1000 x kg 900 23 ≈=
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 89
Penentuan kedalaman zona ruang lumpur :
- Massa jumlah lumpur = 2 hari x produksi lumpur tangki aerasi
= 2 hari x 760,31 kg/hari
= 1520,62 kg
- Penyimpanan lumpur pada tiap BP II = kg 380,155 4
kg 1520,62 =
- Total jumlah lumpur dalam tiap BP II = 900 kg + 380,155 kg
= 1280,155 kg
- Kedalaman ruang lumpur :
= ActualA x II BPlumpur rata-rata ikonsentras
g/kg 1000 x II BP plumpur tiajumlah total
= m 0,2 m ,160 m 1139,5 x g/m 7000
g/kg 1000 x kg 1280,155 23 ≈=
Total kedalaman BP II = 2 m + 0,15 m + 0,2 m = 2,35 m ≈ 2,5 m Dengan free board = 0,5 m
Total kedalaman = 2,5 + 0,5 = 3 m
Perhitungan waktu detensi
Volume rata-rata BP II = ( ) 32 m 6609,18 m 5,8 x m 38,1 x x 41
=π
Waktu detensi = jam 36,69 /jamm 16,180m 6609,18
QVolume
3
3
II BP tiap==
Pada saat hanya 3 unit yang beroperasi :
= jam 27,51 hari/jam
241
x /harim 3
38,17295m 6609,18
3
3
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
Perencanaan efluen
Panjang efluen weir = π x (38,1 – 1) m = 116,494 m
Total jumlah VNotch = 296 cm 5,39
cm/m 100 x m 116,494
pusatantar jarak refluen wei panjang
==
Head di atas VNotch :
Q = 0,1836 m3/dt – MLSS yang dibuang
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 90
= 15863,04 m3/hari–83,46 m3/hari = 15779,58 m3/hari=0,183 m3/detik
Qtiap BP II = /harim 3944,89 4
/harim 15779,58 3
3
= = 0,045 m3/detik
Qtiap V notch = ikdet/m 0,00015 /harim 13,33 296
/harim 3944,89 33
3
==
Head= cm 2,6 m 0,026 45 x tan )m/dt 9,81 x (2 x 584,0
/dtm 10 x 5,1 x
815
52
02
34-
==⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
Pada saat hanya 3 unit yang beroperasi :
Head = cm 2,9 m 0,029 45 x tan )m/dt 9,81 x (2 x 584,0
/dtm 296 x 3
183,0
x 8
15
52
02
3
==
⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢
⎣
⎡
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
Cek weir loading :
WL = /m.harim 33,38 m 494,116
dt/hari 86400/dt x m 0,045 3
3
= (<124 m3/m.hr OK
Pada saat hanya 3 unit yang beroperasi :
WL = /m.harim 45,24 m 116,494 x 3
dt/hari 86400/dt x m 0,183 3
3
=
Kedalaman saluran pelimpah :
Y2 = kedalaman air dalam box efluen – beda tinggi muka air
= 0,61 m – 0,3 m = 0,31 m
Q pada tiap sisi saluran pelimpah :
= /dtm 0,0305 beroperasi yang II BP 3 x 2/dtm 0,183
33
=
Rata-rata panjang ½ saluran pelimpah :
= ( )[ ] m 56,36 m 2 - m 0,2 - 38,1 x x 21
=π
Q per m panjang weir = /m.dtm 10 x 5,4 m ,3656
/dtm 0,0305 34-
3
=
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 91
Yi = ( ) m 0,33 m 0,31 x m) (0,2 x /dtm 81,9
1) x m 56,36/m.dt x m 10 x (5,4 x 2 m 31,0 22
23-42 =+
Total kedalaman saluran pelimpah = (0,33 m x 1,16) + 0,25 = 0,63 m = 0,65 m
BAB X PENGOLAHAN LUMPUR
10.1. Sludge Thickener
Merupakan bak yang digunakan untuk menaikkan kandungan solid dalam
lumpur dengan cara mengurangi porsi atau fraksi cairan, sehingga lumpur dapat
dipisahkan dari air dan ketebalannya menjadi berkurang. Sehingga praktis terjadi
pemekatan konsentrasi lumpur.
Dalam perencanaan ini digunakan sludge thickener dengan metode gravitasi,
dengan mengolah lumpur yang berasal dari pengendapan I dan sistem activated
sludge.
Kriteria desain sludge thickener :
Tabel 10.1 Kriteria desain sludge thickener untuk lumpur yang berasal dari pengen-
dap I dan proses activated sludge.
Parameter Range
Konsentrasi influen solid (%)
Konsentrasi thickened solid (%)
Hydraulic loading (m3/m2.hari)
Solid loading (kg/m2.hari)
Penghilangan solid (%)
Overflow, TSS (mg/l)
0,5 – 2,0
4,0 – 6,0
4 – 10
25 – 80
85 – 92
300 – 800
(Sumber : Qasim. 1985. Waswater Treatment Plants : Planning, Design, and Operation. Hal : 431) Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan 2 unit gravity thickener
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 92
- solid loading = 80 kg/m2.hari
- kadar solid = 4 % dari lumpur dengan densitas 1050 kg/m3
- kadar air = 96 % dari lumpur dengan densitas 1000 kg/m3
- zona air jernih = 1 m
- zona pengendapan = 1,5 m
- free board = 0,5 m
- waktu detensi = 1 hari
- konsentrasi solid di dasar zona thickening = 4 %
- slope dasar thickener dengan central well dan dengan sludge scrapper = 17
cm/m
Perhitungan sludge thickener :
Solid yang masuk ke dalam thickener :
Solid yang masuk : bak pengendap I = 3076,47 kg/hari
bak pengendap II = 1469,16 kg/hari
total = 4545,63 kg/hari
Berat lumpur = kg/hari 113640,75 kg/hari 4545,63 x 4
100 solid x total4
100 ==
Volume solid = hari/m 4,329 kg/m 0501kg/hari 4545,63
densitassolidberat 3
3 ==
Volume lumpur = hari/m 108,229 kg/m 0501
kg/hari 113640,75 densitas
lumpurberat 33 ==
Volume air = volume lumpur – volume solid
= 108,229 m3/hari – 4,329 m3/hari = 103,9 m3/hari
Luas permukaan :
ASurface = 22 m 56,82 .harikg/m 08
kg/hari 4545,63 loading solid
solidberat ==
Hydraulic loading = .hari/mm ,91 m ,8256
/harim 108,229 A
lumpur volume 232
3
Surface
==
Karena hydraulic loading tidak sesuai dengan kriteria desain, maka digunakan
HL = 4 m3/m2.hari, sehingga :
ASurface = 223
3
m 27,06 .hari/mm 4
/harim 108,229 =
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 93
SL = .harikg/m 681 m ,0627
kg/hari 4545,63 22 =
Ternyata solid loading melebihi kriteria desain, maka digunakan solid loading 80
kg/m2.hari, hydraulic loading 1,9 m3/m2.hari, dan ASurface = 56,82 m2.
Dimensi gravity thickener :
ASurface tiap unit = 22
m 28,41 2
m 56,82 =
Diameter tiap unit = m 6 m 6,02 m 28,41 x 4 2
≈=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛π
Kedalaman zona thickening
Thickener terdiri dari 3 bagian zona air jernih, zona pengendapan, dan
zona thickening.
Total konsentrasi solid :
= 0,04 /harim 107,96 x /mcm 10 x g/cm 1 x 1,05
g/kg 1000 x kg/hari 4545,6333363 =
Konsentrasi rata-rata lumpur di zona thickening = % 4 2
4 4 =+
Volume lumpur tiap unit = ( ) h 28,26 h x m 6 x x 41 2 =π
Massa solid di zona thickening pada 4 % solid :
= 3363 /mcm 10 x 1,05 x g 1000
kg 1 x g/g 0,04 x )mh 26,28(
= 1186,92 h kg
Dengan waktu detensi 1 hari :
=( ) hari 1
kg/hari 82,2272kg h 1186,92
= → h = 1,9 m ≈ 2 m
Kedalaman zona thickening :
= zona air jernih + zona pengendapan + zona thickening
= 1 m + 1,5 m + 2 m = 4,5 m
Kedalaman dari thickener pada central well (pertengahan bak) :
Drop total ke central well = m 0,51 2m 6 x
cm/m100cm/m 17
=
Total kedalaman thickener :
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 94
= free board + thickening + drop total
= 0,49 m + 4,5 m + 0,51 m = 5,5 m
10.2. Sludge Digester
Adalah suatu tangki yang berfungsi untuk menguraikan volatile solid yang ada
dalam lumpur. Proses ini bertujuan untuk menstabilkan lumpur dan mengurangi
biomassa. Pada perencanaan ini digunakan tipe anaerobic sludge digester.
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan 2 unit Anaerobic Digester
- Q lumpur = 4,329 m3/dt
- periode digester (θC) = 15 hari
- VS loading = 2,5 kg/m3.hari
- berat solid = 4545,63 kg/hari
- kedalaman akumulasi grit = 1 m
- kedalaman scum blanket = 0,6 m
- jarak minimum antara floating cover dan level digester maksimum = 0,6 m
- 65 % solid bersifat biodegradable
- 1 g biodegradable solid = 1,42 g BODL
- koefisien yield (Y) = 0,05
- koefisien kd = 0,03 hari-1
- efisiensi (E) = 0,8
- gas methan = 66 % gas produksi
- asumsi reduksi VS = 52 %
- total solid di lumpur dari thickening = 4 %
- berat udara = 1,162 kg/m3
- densitas gas digester = 86 % dari udara
- total solid dalam supernatan digester = 4000 mg/l
- specific gravity supernatan = 1
- total solid dalam lumpur digester = 4 %
- specific heat (CP) untuk lumpur = 4200 J/kg
- suhu lumpur = 280C
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 95
- slope dasar tangki = vertikal : horisontal = 1 : 3
Perhitungan anaerobic digester :
Kapasitas digester
Dengan menggunakan Q lumpur dan periode digester :
Volume = Q x td = 4,329 m3/hari x 15 hari = 64,935 m3
Dengan menggunakan VS loading :
Volume = 33 m 1818,25
hari.kg/m 2,5kg/hari 4545,63
loading VSlumpurberat
==
Maka volume yang digunakan adalah 1818,25 m3
Dimensi dan geometri digester
Kedalaman = akumulasi grit + scum blanket + jarak minimum antara floating
cover & level digester maks.
= 1 m + 0,6 m + 0,6 m = 2,2 m
Bila side water depth tanpa kerucut (cone)= 7,6 m, akan tersedia tambahan
volume dalam kerucut :
Volume aktif = total volumedari 0,71 m 6,7
m 2,2 - m 7,6=
Asumsi volume aktif digester = 33 m 2500 0,71
1 x m 1750 =
Volume tiap unit = 33
m 1250 2
m 2500=
Luas permukaan tiap unit = 23
m 164,5 m 6,7m 2500
=
Diameter tiap unit = m 5,14m2 164,5 x 4=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
π
Dimensi digester : Diameter = 14,5 m
Side water depth = 7,6 m
Produksi gas
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 96
Konsentrasi solid
= 363 g/m 10 x 1,05 /harim 329,4
g/kg 1000 x kg/hari 4545,63 lumpur Q
lumpurberat ==
BODL dalam lumpur = 1,05 x 106 g/m3 x 65 % x 1,42 g/g = 969150 g/m3
Produksi gas methan :
Px = g/kg 1000 x )] x kd(1[
S x E x Q x Y
Cθ+
= kg/hari 115,737 g/kg 1000 x hari)] 15 x hari 03,0(1[
g/m 969150 x 0,8 x /harim 4,329 x 0,051-
33
=+
Volume gas methan :
= ⎭⎬⎫
⎩⎨⎧
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡Px) x (1,42 -
g/kg 1000So x Q x E x /kgm 0,35 3
= ⎭⎬⎫
⎩⎨⎧
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡kg/hari) 737(1,42x115,-
g/kg 1000g/m 50/harix9691m 0,8x4,329/kgx0,35m
333
= 1117,2 m3/hari
Produksi gas digester = m3/hari 1692,73 %66
/harim 1117,2 3
=
Produksi lumpur hasil proses digester
Jumlah solid dalam lumpur hasil proses digester :
TVS = 4545,63 kg/hari
TVS yang musnah = 4545,63 kg/hari x 0,52 = 2363,73 kg/hari
TS yang tersisa setelah proses digester :
= nonvolatile solid + VS yang tersisa
= (4545,63 – 2363,73) kg/hari + (0,48 x 2363,73 kg/hari)
= 3316,49 kg/hari
Jumlah total massa di digester :
Total solid di digester = 4545,63 kg/hari
Total solid dalam lumpur dari thickening = 4 %
Total massa = kg/hari 113640,75 0,04
kg/hari 4545,63=
Jumlah total massa yang meninggalkan digester (efluen) :
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 97
Total produksi gas digester = produksi gas x berat udara x densitas
= 1692,73 m3/hari x 1,162 kg/m3 x 0,86
= 1691,579 kg/hari
Total massa yang meninggalkan digester :
= 113640,75 kg/hari – 1691,579 kg/hari = 111949,171 kg/hari
Q supernatan dari digester :
Asumsi supernatan solid digester = S
Maka : kg/hari 111949,171 04,0
S - kg/hari 3316,49 0,004
S=+
diperoleh S = 129,05 kg/hari
Q supernatan = /harim 32,26 /mcm 10 x g/cm 0,004g/kg 1000 x kg/hari 129,05 3
3363 =
Konsentrasi solid dalam supernatan :
= mg/l 3226,25 l/m1000x /harim40
mg/g 1000 x g/kg 1000 x kg/hari 129,0533 =
Berat lumpur hasil proses digester :
= TS yg tersisa setelah proses digester – TS yg hilang dlm supernatan
= 3316,49 kg/hari – 129,05 kg/hari
= 3187,44 kg/hari
Volume lumpur hasil proses digester :
= /harim 62,5 /mcm 10 x g/cm 1 x 1,02 x g/g 0,05
g/kg 1000 x kg/hari 3187,44 33363 =
10.3. Sludge Drying Bed
Merupakan suatu bak untuk mengeringkan lumpur hasil pengolahan anaerobic
digester. Bak ini biasanya berbentuk persegi panjang yang terdiri dari lapisan pasir dan
kerikil, serta pipa drain untuk mengalirkan air dari lumpur yang dikeringkan. Waktu
pengeringan tergantung dari cuaca, terutama sinar matahari.
Perencanaan yang digunakan :
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 98
- berat lumpur = 3187,44 kg/hari
- volume lumpur = 62,5 m3/hari
- kadar solid = 12 %
- kadar air = 88 %
- menggunakan 2 unit sludge drying bed yang tiap unit terdiri dari 10 cell
- waktu pengeringan = 10 hari
- media : Lapisan pasir fine sand 150 mm
coarse sand 75 mm
Lapisan kerikil fine gravel 75 mm
medium gravel 75 mm
coarse gravel 75 mm
ketebalan total media = 450 mm
- kadar air pada cake sludge = 75 %
- tebal (kedalaman) cake sludge = 0,3 m
Perhitungan sludge drying bed :
Dimensi bed
Produksi lumpur dalam 1 hari dikeringkan dengan menggunakan 2 cell dalam 1
unit sludge drying bed.
Volume cake kering : V1 = S - 1
) - (1 x Vρρ
= /harim 30 0,75 - 1
0,88) - (1 x /harim 62,5 33
=
Volume cake kering tiap cell = 33
m 15 2m 30
=
Volume cake kering tiap bed (10 cell) = 10 x 15 m3 = 150 m3
Luas permukaan cell = 23
m 50 m 0,3
m 15= → diperoleh P = 8 m dan L = 6,25 m
Volume tiap bed = 33
m 312,5 2
hari 10 x /harim 62,5=
Kedalaman air = ( ) m 0,325
m) 8 x (2 x m) 6,25 x (5m 150 - 312,5 3
=
Sehingga :
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 99
Dimensi cell : P = 8 m Kedalaman = 0,3 m
L = 6,25 m
Dimensi bed : P = 5 x 6,25 m = 31,25 m
L = 2 x 8 m = 16 m
Kedalaman = 0,45 m + 0,3 m + 0,325 m = 1,075 m
Free board = 0,225 m
Underdrain
Berfungsi untuk menampung dan mengeluarkan air dari lumpur.
Terletak di bawah lapisan kerikil (media).
Direncanakan diameter pipa = 100 cm.
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 100
BAB XI DESINFEKSI
Supernatan yang berasal dari pengolahan biologis didesinfeksi terlebih dahulu
sebelum dibuang ke badan air penerima. Hal ini bertujuan agar efluen yang dibuang
tidak berbau dan aman bagi badan air penerima.
Senyawa chlorine yang digunakan dalam perencanaan ini adalah Calcium
hyphochlorite [ Ca(OCl)2 ] dengan alasan :
a. bersifat toksik terhadap mikroorganisme yang bersifat patogen
b. berkemampuan tinggi untuk larut di dalam air
c. tersedia di pasaran dengan harga relatif murah
d. tidak toksik bagi manusia dan binatang
Kriteria desain desinfeksi :
o dosis chlorine untuk efluen air buangan = 3 – 15 mg/l
o Ca(OCl)2 yang digunakan mengandung 70 % chlorine
o waktu kontak = 15 – 45 menit
o kecepatan horisontal (VH) = 2 – 4,5 m/menit
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan Round the end horizontal baffle
- terbuat dari beton (n = 0,015)
- dosis chlorine = 5 mg/l
- Ca(OCl)2 yang digunakan mengandung 70 % chlorine
- waktu kontak = 20 menit
- kecepatan horisontal = 3 m/menit
- ρ Ca(OCl)2 = 1,2 kg/l
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 101
- konsentrasi larutan Ca(OCl)2 = 10 %
- pengadukan tiap 1 hari sekali
Perhitungan desinfeksi :
Dosis chlorine untuk desinfeksi
Dosis = 5 mg/l x 0,487 m3/dt x 86400 dt/hari = 210,384 kg/hari ≈ 210 kg/hari
Ca(OCl)2 yang dibutuhkan = kg/hari 300 7,0
kg/hari 210=
Dimensi bak kontak chlorine
Volume bak = Q x td = 0,487 m3/dt x 20 menit x 60 dt/menit = 584,4 m3
Panjang round the end = VH x td = 3 m/menit x 20 menit = 60 m
Dimensi bak : P = 60 m H = 2,2 m
L = 4,4 m free board = 0,3 m
Jumlah saluran = 14 13,64 m 4,4m 60
LP
≈==
Lebar tiap saluran = m 4,29 14
m 60 =
Slope saluran = 7-
2
32
2
32
H 10 x 8,37
m) 2,2 x (2 m 4,29m 2,2 m 29,4
603 x 0,015
2D bD b
Vn x =
⎥⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢⎢
⎣
⎡
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛++
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=
⎥⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢⎢
⎣
⎡
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
++
Lebar saluran pada belokan :
VBelokan = 2,5 VH = 2,5 x 3 m/menit = 7,5 m/menit = 0,125 m/dt
ABelokan = 23
Belokan
m 3,896 m/dt 125,0
/dtm 0,487 V
Q ==
Lebar belokan = m ,771 m 2,2m 3,896
DA
2Belokan ==
Headloss
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 102
Saluran lurus = m 10 x 1,78 9,81 x 2
603
x 14 g x 2
Vn x 3-
2
2H =
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=
Karena gesekan = S x L = 8,37 x 10-7 x 60 m = 5,02 x 10-5 m
Pada belokan = m 0,01 9,81 x 2
)125,0( x 1) - (14 g x 2
V x 1) -(n 22
H ==
Headloss total = 1,78 x 10-3 m + 5,02 x 10-5 m + 0,01 m = 0,012 m
Dimensi bak pengaduk
Volume Ca(OCl)2
= /harim 0,25 l/hari 250 kg/l 2,1
kg/hari 300 Ca(OCl)
Ca(OCl)kebutuhan 32
2
===ρ
Volume pengadukan Ca(OCl)2 = 0,25 m3/hari x 1 hari = 0,25 m3
Volume pelarut (air) untuk chlorine 10 % = 33 m 25,2 0,25m x 1,0
0,9 =
Volume bak pengaduk = volume Ca(OCl)2 + volume air
= 0,25 m3 + 2,25 m3 = 2,5 m3
Dimensi : P = 1,58 m H = 1 m
L = 1,58 m free board = 0,3 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 103
BAB XII PROFIL HIDROLIS
Diketahui ketinggian awal untuk penanaman saluran pembawa adalah – 2,9488 m
Perhitungan:
1. SALURAN PEMBAWA Kehilangan tekanan pada saluran (hf) = S x L
hf = 0,003 x 5 m
= 0,015 m
Elevasi muka air = ( - 2,9488 – 0,015 )
= - 2,9638 m
2. SUMUR PENGUMPUL DAN POMPA Dipompa dengan screw pump setinggi 5,12 m
Elevasi muka air = - 2,9638 m + 5,12 m
= + 2,1562 m
3. BAR SCREEN Head loss (hf) = 0,0066 m
Elevasi muka air = + 2,1562 m – 0,0066 m
= + 2,1496
4. GRIT CHAMBER Kecepatan pada grit chamber = 0,3 m/detik
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 104
Kehilangan tekanan pada inlet
R = 0,4
S = 00007,05,0015,03,0
4,0
22
3/2 =⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ xvxn
hf = 0,00007 x 4 m
= 0,00028 m
Kehilangan tekanan pada bak grit chamber
R = 4,02,3 4,1
1,15 x 1,42h bh x b
=+
=+
S = 00006,044,0
0,015 x 0,3R
n x v 2
3/2
2
2/3 =⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
hf = 0,00006 x 18,15 = 0,0011 m
hf total = 0,00028 + 0,0011
= 0,0014 m
Elevasi muka air = + 2,1496 – 0,0014
= + 2,1482 m
5. BAK PENGENDAP I Kehilangan tekanan di pipa inlet = 0,004 m
hf perforated baffle = ( ) ( )
00015,081,92
0,006 - 0,04 x 54,2
2g v- v
k x 22
21 ==x
m
hf pintu air = 003,09,81 x 2
0,1 x 6,0= m
bak sedimentasi ke outlet ; hf = S x L = 0,0013 x 25,2 = 0,032 m
hf total = (0,00015 + 0,003 + 0,032) = 0,035 m
elevasi muka air = + 2,1482 – 0,035
= + 2,1132 m
6. ACTIVATED SLUDGE hf inlet = 0,02 m
hf outlet = 0,02 m
hf total = 0,04 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 105
elevasi muka air = + 2,1132 – 0,04
= + 2,0732 m
7. SECONDARY CLARIFIER hf inlet
Diketahui:
Q = 0,05 m3/detik
V = 0,6 m/detik
A = 08,06,005,0
==vQ
m2
D = 3,03,14
0,08 x 4A 4 2/12/1
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛π
m
Direncanakan L inlet = 4 m
hf = 4 0,3 x 130 x 0,2785
0,05 85,1
2,63 x⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
= 0,007 m
hf outlet
Direncanakan:
Φoutlet = Φ inlet = 0,3 m
L outlet = 7 m
Perhitungan:
hf = 7 0,3 x 130 x 0,2785
0,05 85,1
2,63 x⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
= 0,01 m
hf total = 0,007 + 0,01
= 0,017 m
elevasi muka air = + 2,0732 – 0,017
= + 2,0562 m
8. DESINFEKSI hf = 0,012 m
elevasi muka air = + 2,0562 – 0,012
= + 2,0442 m
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 106
BAB XIII BILL OF QUANTITY
Perhitungan Bill of Quantity (BOQ) hanya pada kebutuhan bangunan saja,
perinciannya sebagai berikut:
1. SALURAN PEMBAWA Digunakan pipa dengan ukuran:
- diameter = 600 mm
- panjang = 5 m
- jumlah saluran = 1 buah
2. SUMUR PENGUMPUL DAN POMPA - h = 0,78 m
- b = 4 m
- L = 6,5 m
- Tebal beton = 0,5 m
- Jumlah sumur pengumpul = 1 buah
Volume beton = { (0,78 + 0,3) x (4 + (2 x 0,3) x 6,5)} – {0,78 x 4 x 6,5}
= 12,012 m3
Penggalian = { (0,78 + 0,3) x (4 + (2 x 0,3) x 6,5)}
= 32,292 m3
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 107
Screw pump
- 1 buah screw pump 57,9 Hp dengan Q = 0,487 m3/dt dan diameter pompa =
1600 mm
- 1 buah drive motor screw pump
- 1 buah jembatan control (walk wad)
3. BAR SCREEN DAN SALURAN a. Saluran
- h = 0,8 m + 0,2 m = 1 m
- b = 1 m
- L = 4 m
- Tebal beton = 0,3 m
- Jumlah saluran 1 buah
Volume beton = { (1 + 0,3) x (1 + (2 x 0,3) x 3)} – {1 x 1 x 4}
= 2,24 m3
Penggalian = { (1 + 0,3) x (1 + (2 x 0,3) x 3)}
= 6,24 m3
b. Bar Screen
- racks dengan lebar = 0,01 m = 26 buah
- perlengkapan reciprolating rack untuk pembersihan = 1 buah
4. GRIT CHAMBER a. Grit Removal
- h = 1,15 m + 0,3 m = 1,45 m
- b = 1,4 m
- L = 18,5 m
- Tebal beton = 0,3 m
- Jumlah bak = 1 buah
Volume beton = { (1,45 + 0,3) x (1,4 + (2 x 0,3) x 18,15)} – {18,15 x 1,4 x 1,45}
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 108
= 26,68 m3
Penggalian = { (1,45 + 0,3) x (1,4 + (2 x 0,3) x 18,15)}
= 63,525 m3
b. Grit Storage
- h = 0,3 m
- b = 1,4 m
- L = 15,35 m
- Tebal beton = 0,3 m
- Jumlah bak = 1 buah
Volume beton = { (6,3 + 0,3) x (1,4 + (2 x 0,3) x 15,35)} – {15,35 x 1,4 x 0,3}
= 11,973 m3
Penggalian = { (6,3 + 0,3) x (1,4 + (2 x 0,3) x 15,35)}
= 18,42 m3
c. Proportional Weir
Digunakan betonan
5. PRIMARY SEDIMENTATION a. Saluran Pembawa
h = 0,5 m + 0,3 m = 0,8 m
b = 1 m
L = 4 m
Tebal beton = 0,3 m
Jumlah saluran = 1 buah
Volume beton = { (0,8 + 0,3) x (1 + (2 x 0,3) x 4)} – {1 x 0,8 x 4}
= 3,84 m3
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 109
Penggalian = { (0,8 + 0,3) x (1 + (2 x 0,3) x 4)}
= 7,04 m3
b. Pintu Air
Digunakan pintu air dari pelat baja dan diletakkan sebelum bak pengendap
sebanyak 4 buah.
c. Bangunan Sedimentasi I
h = 3,2 m + 0,3 m = 3,5 m
b = 6,3 m
L = 25,2 m
Tebal beton = 0,3 m
Jumlah bak = 4 buah
Volume beton = { (3,5 + 0,3) x (6,3 + (2 x 0,3) x 25,2)} – {3,5 x 6,3 x 25,2}
= 105,084 m3
Penggalian = { (3,5 + 0,3) x (6,3 + (2 x 0,3) x 25,2)}
= 660,744 m3
d. Pelat untuk Perforated Baffle
A = 3,5 x 6,3 x 4 buah
= 88,2 m2
e. 4 buah drive valve untuk pengurasan lumpur
f. Travelling bridge + drive motor = 4 buah
g. Walk wad = 4 buah
h. Ruang Lumpur
b atas = 5 m
b bawah = 3 m
P atas = 6,3 m
P bawah = 6,3 m
h = 3,4 buah
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 110
Volume beton = 4 {1/3(6,3 x 5) x (6,3 x 3) + 1569,39 x } –
{1/3(6,3 x 5) x (6,3 x 3) + 1569,39 x }
= 74,799 m3
Penggalian = 4 {1/3(6,3 x 5) x (6,3 x 3) + 1569,39 x }
= 99,732 m3
6. ACTIVATED SLUDGE h = 5 m
b = 10 m
L = 20 m
Tebal beton = 0,5 m
Jumlah tangki aerasi = 2 buah
Pintu air sebanyak 2 buah
Volume beton = { (5 + 0,5) x (10 + (2 x 0,5) x 20)} – {5 x 10 x 20}
= 420 m3
Penggalian = { (5 + 0,5) x (10 + (2 x 0,5) x 20)}
= 1210 m3
7. SECONDARY CLARIFIER a. Bak
Diameter = 38,1 m
h = 3 m
tebal beton = 0,5 m
Volume beton = { ¼.π (38,62 – 38,12) x 3 } x 4 buah
= 361,257 m3
Penggalian = { ¼.π (38,62) x 3 } x 4 buah
= 14035,42 m3
b. Walk wad 38,1 m ; 4 buah (berupa traveling bridge)
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 111
c. Scrapper + perlengkapan = 4 buah
d. Pintu air sebelum secondary clarifier = 4 buah
8. SLUDGE THICKENING Diameter = 6 m
h = 5,5 m
tebal beton = 0,5 m
Volume beton = { ¼.π (6,52 – 62)}
= 5 m3
Penggalian = { ¼.π (6,52) } x 5,5
= 182,414 m3
9. SLUDGE DIGESTER Diameter = 14,5 m
h = 2,2 m
tebal beton = 0,5 m
terdiri dari 2 unit
Volume beton = { ¼.π (152 – 14,52)} x 2
= 23,158 m3
Penggalian = { ¼.π (152) x 2 } x 2
= 706,5 m3
10. SLUDGE DRYING BED L = 31,25 m
b = 16 m
h = 1,075 m
terdiri dari 2 unit
tebal beton = 0,5 m
Volume beton = { (1,075 x 0,5) x (16 x 0,5) + (0,5 x 31,25)}
= 25,397 m3
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 112
Penggalian = { 31,75 x 16,5 x 1,575 x 2 }
= 1650,2 m3