BAB V DETAIL DESAIN. Metode Aritmatik

Transkripsi

1 BAB V DETAIL DESAIN 5.1 Pryeksi Penduduk Kecamatan Tenggarong Dalam hal merencanakan Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja (IPLT) dimulai dengan menentukan jumlah debit lumpur tinja yang dihasilkan oleh penduduk di wilayah pelayanan. Penentuan jumlah debit lumpur tinja dapat diketahui dengan melakukan proyeksi jumlah penduduk. Proyeksi jumlah penduduk dimaksudkan untuk memprakirakan jumlah penduduk pada tahun akhir perencanaan yang akan datang. Untuk mencapai hal tersebut, maka dilakukan proyeksi jumlah penduduk dari tahun 2013 sampai dengan tahun 2039 dengan menggunakan metode aritmatik, Metode Geometrik, dan Metode Last Square modifikasi (perhitungan mundur). Metode Aritmatik Pn = Po- Ka (Tn To) Ka = (Pa P1) / (T2 T1) Dimana : Pn = Jumlah Penduduk Tahun ke n; Po = Jumlah penduduk pada tahun dasar; Tn = Tahun ke n; To = Tahun dasar; Ka = Konstanta aritmatik; P1 = jumlah penduduk yang diketahui pada tahun ke I; P2 = Jumlah penduduk yang diketahui tahun terakhir; T1 = Tahun ke I yang diketahui; T2 = Tahun ke II yang diketahui; 52

2 Contoh perhitungan aritmatik tahun 2013 (Tn To) Pn = Po Ka Pn = Po ((P2-P1)/(T2-T1)) Tn-To Pn = (( )/( )) ( ) Pn = Metode Geometrik Pn = Po (1 + r) n Dimana : Pn = Jumlah penduduk tahun ke-n (Orang) Po = Jumlah penduduk tahun awal (Orang) n = Periode waktu proyeksi r = Rata rata prosentase pertambahan penduduk per tahun Contoh perhitungan geometrik tahun 2013 Pn = Po (1 + r) n Pn = ( ) Pn = Metode Least Square Ŷ = a + bx a = Yꞌ+ b.xꞌ Apabila b sudah dihitung terlebih dahulu a = y. x2 x. y n. x 2 ( x) 2 a = y. x2 x. y n. x 2 ( x) 2 Dimana: Ŷ = Nilai variabel berdasarkan garis regresi; 53

3 X =Variabel independen; a = Konstanta; b = Koefisien arah regresi linier Contoh perhitungan least square tahun 2013 a = Yꞌ+ b.xꞌ a = y. x2 x. y n. xy x. y + x n. x 2 ( x) 2 n. x 2 ( x) Xꞌ 2 a = x ( ) a = Data dan hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 5.1 dan Tabel 5.2 Tabel 5.1 Perhitungan statistik jumlah penduduk Kota Tenggarong Tahun Tahun ke Jumlah Penduduk (Orang) X.Y X 2 X Y Jumlah Sumber: Data Primer Penulis,

4 Tabel 5.2 Hasil perhitungan mundur jumlah penduduk Kota Tenggarong Tahun Jumlah Penduduk Hasil Perhitugan X Y Aritmatik Geometrik Last Square Sumber: Data Primer Penulis, 2015 Untuk menentukan pilihan rumus proyeksi jumlah penduduk yang akan digunakan dengan hasil perhitungan yang paling mendekati kebenaran harus dilakukan analisis dengan menghitung standar deviasi atau koefisien korelasi. Rumus standar deviasi yang digunakan adalah: s = (Yi Ymean) n 0.5 Contoh Perhitungan Aritmatik s = = Adapun hasil perhitungan standar deviasi disajikan pada Tabel 5.3 sampai Tabel

5 Tabel 5.3 Perhitungan standar deviasi aritmatik Tahun Tahun Jumlah Hasil ke Penduduk Aritmatik Yi - Ymean (Yi-Ymean) 2 X Y Yi Jumlah Ymean SD Sumber: Data Primer Penulis, 2015 Tahun Tabel 5.4 Perhitungan standar deviasi geometrik Tahun ke Jumlah Penduduk Hasil Geometrik Yi - Ymean (Yi-Ymean) 2 X Y Yi Jumlah Ymean SD Sumber: Data Primer Penulis,

6 Tabel. 5.5 Perhitungan standar deviasi least square Tahun Tahun Jumlah Hasil Least ke Penduduk Square Yi - Ymean (Yi-Ymean) 2 X Y Yi Jumlah Ymean SD Sumber: Data Primer Penulis, 2015 Hasil perhitungan standar deviasi memperlihatkan angka yang berbeda untuk ketiga metode proyeksi. Angka terkecil adalah hasil perhitungan proyeksi dengan metode geometrik. Jadi untuk memperkirakan jumlah penduduk Kecamatan Tenggarong 25 tahun mendatang dipilih metode geometrik. Setelah mengetahui metode proyeksi yang akan digunakan selanjutnya adalah menghitung proyeksi jumlah penduduk 25 tahun yang akan datang. Rumus dan hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 5.6. Tabel. 5.6 Proyeksi penduduk 2039 metode geometrik Tahun Jumlah Penduduk Tahun Jumlah Penduduk Tahun Jumlah Penduduk Sumber: Data Primer Penulis,

7 Gambar 5.1 Grafik pertumbuhan jumlah penduduk 5.2 Penentuan Debit Lumpur Tinja Yang Diolah IPLT Kapasitas IPLT ditentukan dengan menghitung jumlah sarana tangki septik yang berasa di daerah pelayanan. Bila data jumlah tangki septik sulit didapat atau di inventarisasi, maka dapat ditentukan dengan menggunakan pendekatan. Menurut Materi Desiminasi Keteknikan Bidang Air Limbah tahun 2011, jumlah penduduk yang ada di dalam daerah layanan memiliki tangki septik berkisar antara 50-60%, sedangkan laju timbulan lumpur tinja dapat menggunakan pendekatan 0,5 liter/orang/hari. Untuk menentukan kapasitas unit pada IPLT dimulai dengan menentukan jumlah debit lumpur tinja yang dihasilkan oleh penduduk di wilayah pelayanan. Pada penentuan jumlah debit lumpur tinja yang direncanakan ini perencana menambahkan safety factor 10% untuk menjamin IPLT bisa beroperasi tanpa adanya masalah overload. Hasil penentuan debit lumpur tinja dapat dilihat pada Tabel

8 Tabel 5.7 Penentuan jumlah debit lumpur tinja Tahun Jumlah Penduduk Persentase Layanan Jumlah Penduduk Sumber: Data Primer Penulis, 2015 Laju Timbulan Lumpur Tinja 0.5 Debit Lumpur Tinja safety Total Factor 10% (50%-60%) Terlayani liter/orang/hari (Liter/Hari) (Liter/Hari) (Liter/Hari) M 3 /Hari % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % Penentuan Dimesni Unit IPLT Unit unit untuk mengolahan lumpur tinja yang akan digunakan dalam perencanaan ini antara lain tangki imhoff, kolam anaerobik, kolam fakultatif kolam maturasi, dan bak pengering lumpur. Informasi unit yang akan diterapkan pada IPLT Kecamatan Tenggarong dapat dilihat pada Gambar

9 Tangki Imhoff (reduksi BOD > 45%) BOD = 5000 mg/l Truk tinja BOD = 2750 mg/l BOD = 1375 mg/l BOD = 825 mg/l BOD = 165 mg/l Kolam Stabilisasi Anaerobik I (reduksi BOD > 50%) Kolam Stabilisasi Anaerobik II (reduksi BOD > 40%) Kolam Stabilisasi Fakultatif (reduksi BOD > 80%) Kolam Maturasi (reduksi BOD > 70%) BOD 49.5 mg/l Kolam Pengering Lumpur Badan Air Gambar 5.2 Skema Pengolahan IPLT Rencana Adapun data perencanaan yang digunakan adalah: Jumlah penduduk Debit lumpur tinja BOD5 lumpur tinja = Orang = 87 m 3 /Hari = 5000 mg/l Untuk ukuran dimensi unit yang digunakan pada pembangunan IPLT di Kecamatan Tenggarong akan diuraikan berikut ini. Tangki Imhoff (45%) Menurut Materi Air Limbah Tangki imhoff dirancang dengan waktu detensi 2-4 jam, perbandingan lebar dan panjang tangki 1:(2-4) dan dengan kedalaman (7,2-9) m. Kapasitas ruang pencerna yang disediakan sebesar 2,5 m 3 /kapita. 60

10 Jumlah penduduk dilayani X (1000) orang Sumber: Materi Air Limbah Tabel 5.8 Penentuan Dimensi tangki imhoff Kebutuhan Panjang (L) Zona sedimentasi Lebar (B) Kedalama n (H 1) Kapasita s Zona lumpur Kedalama n (H 2) Lumpur terbuang Unit Meter Meter Meter m 3 Meter m 3 /hari ,atau Dari Tabel 5.8 diatas maka dimensi tangki imhoff yang digunakan adalah Panjang Lebar Dalam Unit = 10 m = 5 m = 8 m = 1 unit Cek beban hidrolik permukaan Suface Loading rate (m 3 /m 2.Hari) = Debit Lumpur Tinja (Q) Luas Penampang Basah (A) = 87 m3 /Hari 21 m 2 = 4.14 m 3 /m 2 /hari 30m 3 /m 2 /Hari Cek kecepatan aliran horizontal V cm/detik = Debit Lumpur Tinja (Q) Luas Penampang Basah (A) = 4.14 m 3 /m 2 /hari = cm/hari = cm/detik < 1cm/det 61

11 Efisiensi penyisihan Suspended Solid Sumber : Materi Air Limbah % Suspended Solids = 40% x Debit Lumpur tinja = 40% x 87 m 3 /Hari = 34.8 m 3 /hari Debit Effluent = Debit Lumpur Tinja Suspended Solid = 87 m 3 /hari 34.8 m 3 /hari = 52.2 m 3 /hari Perhitungan Dimensi Kolam Anaerobik 1 (50%) Volume Kolam Beban BOD Masuk = Debit x Waktu detensi = 52.2 m 3 /hari x 3 hari = m 3 = Debit Lumpur tinja x konsentrasi BOD masuk = 52.2 m 3 /hari x 2750 mg/l = 52.2 m 3 /hari x 2.75 kg/m 3 = kg/hari Volume kolam = = = Beban BOD masuk Laju beban BOD ( ) kg/hari 800 g/m 3.hari kg/hari 0.8 kg/m 3.hari = m 3 62

12 Volume kolam = Pilih antara m 3 dan m 3 = m 3 Kolam anaerobik yang direncanakan berbentuk trapesium dengan acuan kapasitas m3, sehingga dimensi kolam yang akan dibuat sebagai berikut: Volume Trapesium = ( 1 x(b + b)h) P 2 Panjang ( P ) = 26 meter Tinggi ( h ) Lebar ( B ) Alas ( b ) = 2 meter = 13 meter = 1 meter Perhitungan Dimensi Kolam Anaerobik 2 (40%) Volume Kolam Beban BOD Masuk = Debit x Waktu detensi = 52.2 m 3 /hari x 3 hari = m 3 = Debit Lumpur tinja x konsentrasi BOD masuk = 52.2 m 3 /hari x 1370 mg/l = 52.2 m 3 /hari x 1.37 kg/m 3 = kg/hari Volume kolam = = = Beban BOD masuk Laju beban BOD ( ) kg/hari 800 g/m 3.hari kg/hari 0.8 kg/m 3.hari = m 3 63

13 Volume kolam = Pilih antara m 3 dan m 3 = m 3 Kolam anaerobik yang direncanakan berbentuk trapesium dengan acuan kapasitas m 3, sehingga dimensi kolam yang akan dibuat sebagai berikut: Volume Trapesium = ( 1 x(b + b)h) P 2 Panjang ( P ) = 26 meter Tinggi ( h ) Lebar ( B ) Alas ( b ) = 2 meter = 13 meter = 1 meter Perhitungan Dimensi Kolam Fakultatif ( 80% ) Cakupan Layanan IPLT = Orang Volume Timbulan Lumpur = Volume Timbulan Lumpur Tinja (Menurut UNDP 25 Liter/Orang/Tahun) x Cakupan Layanan IPLT = 25 Liter/Orang/Tahun x Orang = Liter/Tahun = Liter/Hari Beban BOD Total = Volume Timbulan Lumpur x Konsentrasi BOD lumpur tinja diolah = Liter/Hari x 825 mg/liter 64

14 = mg/hari = 8.93 kg/hari Beban BOD = (20 X Temperatur rata-rata daerah rencana) 120 kg/ha/hari = 20 x kg/ha/hari = 420 kg/ha/hari Luas Lahan Yang dibutuhkan = = Beban BOD total Beban BOD 8.93 kg/hari 420 kg ha /Hari = ha = m 2 Kedalaman air dalam kolam ( ) Tinggi jagaan ( ) Tinggi Total = eter = 0.5 Meter = 1.5 Meter Volume Kolam Fakultatif = Luas x Tinggi Total = m2 x 1.5 m = m 3 Waktu detensi = = = Volume Kolam Volume Timbulan Lumpur m Liter/Hari Liter Liter/Hari = Hari 30 Hari 65

15 Sebagai cadangan maka dibuat 2 unit kolam fakultatif. Untuk mempersingkat waktu, maka kolam fakultatif dibuat seri sehingga waktu operasi menjadi lebih singkat. Kolam anaerobik yang direncanakan berbentuk trapesium dengan acuan kapasitas m3, sehingga dimensi kolam yang akan dibuat sebagai berikut: Volume Trapesium = ( 1 x(b + b)h) P 2 Panjang ( P ) = 27.5 meter Tinggi ( h ) Lebar ( B ) Alas ( b ) = 1.5 meter = 11 meter = 2 meter Perhitungan Dimensi Kolam Maturasi (70% ) Cakupan Layanan IPLT = Orang Volume Timbulan Lumpur = Volume Timbulan Lumpur Tinja (Menurut UNDP 25 Liter/Orang/Tahun) x Cakupan Layanan IPLT = 25 Liter/Orang/Tahun x Orang = Liter/Tahun = Liter/Hari Kb = 2.6 x (1.19) (t 20) = 2.6 x (1.19) (19 20) = 2.2 Hari Keterangan : t = Suhu terdingin daerah rencana 66

16 Direncanakan 2 unit kolam maturasi dengan waktu tinggal (antara 5-10 hari) 10 hari. Ne = = Ni (1+(kb T))(1+(kb (T 2 ))) (1+(2.2 10)) (1+(2.2 (10 2 ))) = bakteri coliform/100ml Keterangan: T = Waktu detensi (Hari) Volume Kolam Matursai = Volume Timbulan Lumpur x Waktu Detensi = Liter/Hari x 10 Hari = Liter = m 3 Kolam anaerobik yang direncanakan berbentuk trapesium dengan acuan kapasitas m3, sehingga dimensi kolam yang akan dibuat sebagai berikut: Volume Trapesium = ( 1 x(b + b)h) P 2 Panjang ( P ) = 19 meter Tinggi ( h ) Lebar ( B ) Alas ( b ) = 1 meter = 7.5 meter = 1.5 meter Penentuan Kebuthan dan Dimensi Bak Pengering Lumpur Jumlah Penduduk dilayani = Kapasitas Tinja terolah = Kebutuhan drying bed operasi = 3 Unit 67

17 Kebutuhan drying bed stand-by = 2 Unit Kebutuhan Lahan Untuk Perluasan = 1 Unit Total kebutuhan drying bed = 5 Unit Jumlah penduduk Kapasitas Tinja Terolah Sumber: Materi Air Limbah Tabel 5.9 Kebutuhan Bak Pengering Lumpur Berat solid mengendap di Volume lumpur mengendap Sisa lumpur Kebutuhan Drying bed Kebutuhan drying bed Kebutuhan lahan untuk perluasan dilayani Imhoff inert operasi stand-by (1000 orang) (m3/hari) (gr/hari) (m3/hari) (m3/hari) (unit) (unit) (unit) Direncanakan bak pengering lumpur berbetuk persegi panjang untuk pengeringan lumpur sebanyak 23 m 3 /hari,sehingga dimensi yang akan dibuat sebagai berikut: Volume Persegi Panjang = Panjang Lebar Tinggi Panjang Lebar Tinggi = 15 m = 5 m = 1 m Lapisan Lumpur Lapisan Pasir (d = mm) Lapisan Krikil (d = 7-15 mm) Lapisan Krikil (d = mm) = ± 30 cm = 10 cm = 10 cm = 20 cm 5.4 Gambar Desain 68

18 UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA <<<AIR DARI BAK PENGERING LUMPUR MENUJU KOLAM ANAEROBIK 1<<< KOLAM FAKULTATIF BAK PENGERING LUMPUR KOLAM MATURASI TANKI IMHOFF KOLAM ANAEROBIK 1 KOLAM ANAEROBIK 2 KOLAM MATURASI KOLAM FAKULTATIF >>>LUMPUR TIAP UNIT MENUJU BAK PENGERING LUMPUR>>> BADAN AIR SKEMA PENGOLAHAN LUMUR TINJA 1 / 19

19 Kolam Fakultatif UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA Bak Pengering Lumpur Kolam Maturasi Kolam Maturasi Kolam Fakultatif Gudang Tangki Imhoff Kolam Anaerobik 1 Kolam Anaerobik 2 Unit IPLT Pipa Pembawa Air Limbah Pipa Pembawa Lumpur Tinja Pohon Laboratorium Masjid Kantor LAY OUT 2 / 19

20 UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA A 10 M 0.5 M 5 M B B PIPA OUTLET Ø 0.15 M KE ANAEROBIK M A TAMPAK ATAS TANKI IMHOFF 3 / 19

21 0.5 M 5 M 0.5 M Ø 0.15 M 2 M PIPA PEMBAWA LUMPUR Ø 0.15 M KE BAK PENGERING LUMPUR + ACC ELBOW UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 3.5 M 4 M 8 M 6 M 151 POTONGAN A-A 10 M PIPA OUTLET Ø 0.15 M KE ANAEROBIK 1 + ACC TEE + GATE VALVE 8 M POTONGAN B-B POTONGAN A-A DAN B-B TANKI IMHOFF 4 / 19

22 A 26 M UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 6 M 13 M PIPA INLET Ø 0.15 M DARI TANGKI IMHOFF + ACC ELBOW PIPA OUTLET Ø 0.15 M KE KOLAM ANAEROBIK 2 + ACC TEE + GATE VALVE B 6 M B A TAMPAK ATAS KOLAM ANAEROBIK 1 5 / 19

23 UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 13 M Ø 0.15 M M POTONGAN A-A 26 M PIPA INLET Ø 0.15 M DARI TANGKI IMHOFF + ACC ELBOW 2 M PIPA OUTLET Ø 0.15 M KE KOLAM ANAEROBIK 2 + ACC TEE + GATE VALVE POTONGAN B-B POTONGAN A-A DAN B-B KOLAM ANAEROBIK 1 6 / 19

24 A 26 M UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 6 M 13 M PIPA INLET Ø 0.15 M DARI KOLAM ANAEROBIK 1 + ACC ELBOW B 6 M PIPA OUTLET Ø 0.15 M KE KOLAM FAKULTATIF + ACC TEE + GATE VAL VE B A TAMPAK ATAS KOLAM ANAEROBIK 2 7 / 19

25 UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 13 M Ø 0.15 M M POTONGAN A-A 26 M PIPA INLET Ø 0.15 M DARI KOLAM ANAEROBIK 1 + ACC ELBOW 2 M PIPA OUTLET Ø 0.15 M KE KOLAM FAKULTATIF + ACC TEE + GATE VAL VE POTONGAN B-B POTONGAN A-A DAN B-B KOLAM ANAEROBIK 2 8 / 19

26 A UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 27.5 M 4.5 M 1 2 M PIPA INLET Ø 0.15 M DARI KOLAM ANAEROBIK 2 + ACC ELBOW PIPA OUTLET Ø 0.15 M KE KOLAM MATURASI + ACC TEE + GATE VALVE B 4.5 M B A TAMPAK ATAS KOLAM FAKULTATIF 9 / 19

27 1 Ø 0.15 M UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 2 M 162 POTONGAN A-A M 27.5 M PIPA INLET Ø 0.15 M DARI KOLAM ANAEROBIK 2 + ACC ELBOW POTONGAN B-B 1.5 M PIPA OUTLET Ø 0.15 M KE KOLAM MATURASI + ACC TEE + GATE VALVE POTONGAN A-A DAN B-B KOLAM FAKULTATIF 10 / 19

28 UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA A 19 M 3 M 7.5 M 1.5 M PIPA INLET Ø 0.15 M DARI KOLAM FAKULTATIF + ACC ELBOW PIPA OUTLET Ø 0.15 M KE BADAN AIR + ACC TEE + GATE VALVE B 3 M B A TAMPAK ATAS KOLAM MATURASI 11 / 19

29 UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 7.5 M Ø 0.15 M M 1 POTONGAN A-A 19 M PIPA INLET Ø 0.15 M DARI KOLAM FAKULTATIF + ACC ELBOW PIPA OUTLET Ø 0.15 M KE BADAN AIR + ACC TEE + GATE VALVE POTONGAN B-B POTONGAN A-A DAN B-B KOLAM MATURASI 12 / 19

30 B UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 5 M 5 M 5 M 5 M 5 M PIPA OUTLET Ø 0.15 M KE ANAEROBIK 1 + GATE VALVE 10 M A A 0.7 M PIPA INLET PEMBAWA LUMPUR Ø 0.15 M B DENAH BAK PENGERING LUMPUR 1.6 M BAK PENGERING LUMPUR 13 / 19

31 5 M 5 M 5 M 5 M 5 M A UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA POTONGAN A-A B 10 M POTONGAN B-B 0.25 M 0.4 M 0.7 M TEE Ø 0.15 M Ø M 0.7 M 0.9 M DETAIL A FLANGED Ø 0.15 M DETAIL B PIPA INLET Ø 0.15 M POTONGAN A-A DAN B-B BAK PENGERING LUMPUR 14 / 19

32 UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA Unit IPLT Pipa Pembawa Air Limbah Pipa Pembawa Lumpur Tinja LAYOUT PERPIPAAN IPLT 15/ 19

33 G F UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA A B D C E C Pipa Pembawa Air Limbah Pipa Pembawa Lumpur Tinja DETAIL PERPIPAAN IPLT 16 / 19

34 UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA DETAIL A DETAIL B Gate Valve Ø 0.15 M Elbow Ø 0.15 M Tee Ø 0.15 M Pipa PVC SNI AW Ø 0.15 M DETAIL C DETAIL D DETAIL E DETAIL A, B, C, D, E, F, & G DETAIL F DETAIL G 17 / 19

35 UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 32.2 M 15 M 21.4 M 4 M 15 M M 4 M DIMENSI PIPA PEMBAWA AIR LIMBAH 18 / 19

36 UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 21.4 M M 9.8 M M M 9.8 M DIMENSI PIPA PEMBAWA LUMPUR TINJA 19 / 19