Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum

Transkripsi

1 Tugas Laporan Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum LJ009008

2 BAB IV ANALISIS KUALITAS AIR BAKU 4.1 SUMBER AIR BAKU Kapasitas air baku yang akan diambil adalah sebesar 950 liter/detik. Untuk menentukan apakah suatu badan air sesuai untuk dijadikan sumber air baku, perlu dilakukan analisis terhadap kualitas, kuantitas dan kontinuitasnya. Peraturan tentang kualitas air minum yang digunakan untuk menganilisis air baku pada sungai dengan kekeruhan sedang sampai tinggi dilakukan dengan membandingkan data dengan : - PP No 8 tahun 001 tentang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air untuk Kelas I yaitu untuk parameter kualitas air baku dan air minum. - Peraturan Menkes RI No 49/MENKES/PER/IV/010 tentang persyaratan air minum - Tujuan dari perbandingan tersebut adalah untuk melihat dan menentukan : - Parameter-parameter yang perlu dipertimbangkan dari data kualitas air baku - Tingkat penurunan dari parameter-parameter tersebut Tujuan analisa kualitas air baku diatas selanjutnya digunakan untuk menentukan desain pengolahan yang akan digunakan dan dimensi dari pengolahan tersebut. 4. KUALITAS AIR BAKU Dalam merencanakan suatu instalasi bangunan pengolahan air minum dibutuhkan data karakteristik air baku yang akan diolah menjadi air produksi, sehingga dapat ditentukan parameterparameter yang harus direduksi agar memenuhi baku mutu air minum dan aman untuk dikonsumsi masyarakat LJ009008

3 Tabel 4.0 Perbandingan antara Parameter dan Standar-standar dalam Regulasi yang Ada No Parameter Satuan Kualitas Air Baku PP no 8/001 Kepmenkes no 49/010 Keterangan 1 TSS mg/l TMP BOD mg/l 78 - TMP COD mg/l TMP 5 Cl 0,95 1 0,5 MP 6 Mn 0,5 1 0,4 MP Keterangan: *MP = Memerlukan Pengolahan *TMP = Tidak Memerlukan Pengolahan Tabel 4.1 Data Kualitas Air Baku Parameter Konsentrasi Standar (PP 8 th 001) Kategori Kebutuhan (η) Penyisihan TSS 675 mg/l 50 mg/l melebihi standar (61-50)/61 = 91,84% BOD 78 mg/l mg/l melebihi standar (94-)/94 = 97,87 % COD 67 mg/l 10 mg/l melebihi standar (84-10)/84 = 88,09 % Cl 0,95 mg/l 1 mg /L sesuai standar Mn 0,5 mg/l 1 mg/l sesuai standar - Analisa penentuan alternatif unit operasi dan proses tersebut dipengaruhi oleh aspek teknis dan efisiensi bangunan pengolahan air minum yang dibuat. LJ Tabel 4. Efisiensi Pengolahan Air Minum

4 Unit Pengolahan Efisiensi Removal TSS BOD COD Bar Screen 5 0 % - - Prasedimentasi % 5 40 % - Aerasi % % Koagulasi-Flokulasi > % % Sedimentasi % 10 0 % 10 0 % Filtrasi > 50 % 5 50 % 5 50 % Klorinasi > 50 % - - Sludge Treatment Sumber : Degreemont, 1991dan Metcalf Eddy, 004 Tabel 4. Perbandingan Alternatif Unit Pengolahan Air Minum Alternatif 1 Alternatif Alternatif Prasedimentasi Aerasi Pra sedimentasi Aerasi Koagulasi Koagulasi Koagulasi Flokulasi Flokulasi Flokulasi Sedimentasi Sedimentasi Sedimentasi Filtrasi Filtrasi Filtrasi Desinfeksi Desinfeksi Desinfeksi Reservoir Reservoir Reservoir LJ009008

5 Tabel 4.4 Persentase Penyisihan Berdasarkan Standar Baku Mutu dan Kualitas Air Baku Parameter Kualitas Air Baku Baku Mutu % Penyisihan TSS (675-50)/675 = 9,59% BOD 78 (78-)/ 78= 97,4% COD (67-10)/67 = 85,07% 4.. PERHITUNGAN EFISIENSI REMOVAL Tabel 4.5 Perhitungan Efisiensi Removal pada Alternatif 1 Unit Pengolahan Bar Screen Perhitungan Efisiensi Removal TSS Konsentrasi TSS 675 mg/l x 0% = 15 mg/l TSS tersisa = 675 mg/l 15 mg/l = 540 mg/l prasedimentasi TSS Konsentrasi TSS 540 mg/l x 75% = 405 mg/l TSS tersisa = 540 mg/l 405 mg/l = 15 mg/l BOD Konsentrasi BOD 78 mg/l x 40 % = 1, mg/l Koagulasi- Flokulasi BOD tersisa 78 mg/l 1, mg/l = 46,8 mg/l TSS Konsentrasi TSS 15 mg/l x 80 % = 108 mg/l TSS tersisa = 15 mg/l 108 mg/l = 7 mg/l LJ BOD Konsentrasi BOD 46,8 mg/l x 70 % =,76 mg/l

6 BOD tersisa 46,8 mg/l,76 mg/l = 14,0 mg/l COD Konsentrasi COD 67 mg/l x 70% = 46,9 mg/l COD tersisa = 67 mg/l 46,9 mg/l = 0,1 mg/l Sedimentasi TSS Konsentrasi TSS 7 mg/l x 70% = 18,9 mg/l TSS tersisa =7 mg/l 18,9 mg/l = 8,1 mg/l BOD Konsentrasi BOD 14,0 mg/l x 0 % = 4,06 mg/l BOD tersisa 14,0 mg/l 4,06 mg/l = 9,994 mg/l COD Konsentrasi COD 0,1 mg/l x 0% = 6,0 mg/l COD tersisa = 0,1 mg/l 6,0 mg/l = 14,07 mg/l Filtrasi TSS Konsentrasi TSS 8,1 mg/l x 70% =,4 mg/l TSS tersisa = 8,1 mg/l,4 mg/l = 5,67 mg/l BOD Konsentrasi BOD 9,994 mg/l x 50 % = 4,997 mg/l BOD tersisa 9,994 mg/l 4,997 mg/l = 4,997 mg/l COD Konsentrasi COD 14,07 mg/l x 50% = 7,05 mg/l COD tersisa = 14,07 mg/l 7,05 mg/l = 7,05 mg/l Desinfeksi TSS Konsentrasi TSS,4 mg/l x 50% = 1,15 mg/l TSS tersisa =,4 mg/l 1,15 mg/l = 1,15 mg/l Reservoir LJ Kandungan TSS dalam air yang telah diolah: TSS = 1,15 mg/l

7 BOD = 4,997 mg/l COD = 7,05 mg/l Tabel 4.6 Perhitungan Efisiensi Removal pada Alternatif Unit Pengolahan Bar Screen Perhitungan Efisiensi Removal TSS Konsentrasi TSS 675 mg/l x 0% = 15 mg/l TSS tersisa = 675 mg/l 15 mg/l = 540 mg/l Aerasi BOD Konsentrasi BOD 78 mg/l x 75% = 58,5 mg/l BOD tersisa = 78 mg/l 58,5 mg/l = 19,5 mg/l COD Konsentrasi COD 67 mg/l x 75% = 50,5 mg/l COD tersisa = 67 mg/l 50,5 mg/l = 16,75 mg/l Koagulasi- Flokulasi TSS Konsentrasi TSS 540 mg/l x 80% = 4 mg/l TSS tersisa = 540 mg/l 4 mg/l = 108 mg/l BOD Konsentrasi BOD 19,5 mg/l x 70% = 1,65 mg/l BOD tersisa = 19,5 mg/l 1,65 mg/l = 5,85 mg/l COD Konsentrasi COD 16,75 mg/l x 70% =11,75 mg/l COD tersisa = 16,75 mg/l 11,75 mg/l = 6, mg/l Sedimentasi TSS Konsentrasi TSS 108 mg/l x 70% = 75,6 mg/l TSS tersisa = 108 mg/l 75,6 mg/l =,4 mg/l BOD Konsentrasi BOD 5,85 mg/l x 0% = 1,755 mg/l LJ009008

8 BOD tersisa = 5,85 mg/l 1,755 mg/l = 4,095 mg/l COD Konsentrasi COD 6, mg/l x 0% = 1,89 mg/l COD tersisa = 6, mg/l 1,89 mg/l = 4,41mg/L Filtrasi TSS Konsentrasi TSS,4 mg/l x 70% =,68 mg/l TSS tersisa =,4 mg/l,68 mg/l = 9,7 mg/l BOD Konsentrasi BOD 4,095 mg/l x 50% =,0475 mg/l BOD tersisa =4,095 mg/l,0475 mg/l =,0475 mg/l COD Konsentrasi COD 4,41 mg/l x 50% =,05mg/L COD tersisa = 4,41 mg/l,05 mg/l =,05 mg/l Desinfeksi TSS Konsentrasi TSS 9,7 mg/l x 80% = 7,776 mg/l TSS tersisa = 9,7 mg/l 7,776 mg/l =1,944 mg/l Reservoir Kandungan TSS dalam air yang telah diolah: TSS = 1,944 mg/l BOD =,0475 mg/l COD =,05 mg/l LJ009008

9 Tabel 4.7 Perhitungan Efisiensi Removal pada Alternatif Unit Pengolahan Bar Screen Perhitungan Efisiensi Removal TSS Konsentrasi TSS 675 mg/l x 0% = 15 mg/l TSS tersisa = 675 mg/l 15 mg/l = 540 mg/l prasedimentasi TSS Konsentrasi TSS 540 mg/l x 75% = 405 mg/l TSS tersisa = 540 mg/l 405 mg/l = 15 mg/l BOD Konsentrasi BOD 78 mg/l x 40 % = 1, mg/l BOD tersisa 78 mg/l 1, mg/l = 46,8 mg/l Aerasi BOD Konsentrasi BOD 46,8 mg/l x 75% = 5,1 mg/l BOD tersisa = 46,8 mg/l 5,1 mg/l = 11,7 mg/l COD Konsentrasi COD 67 mg/l x 75% = 50,5 mg/l COD tersisa = 67 mg/l 50,5 mg/l = 16,75 mg/l Koagulasi- Flokulasi TSS Konsentrasi TSS 15 mg/l x 80 % = 108 mg/l TSS tersisa = 15 mg/l 108 mg/l = 7 mg/l BOD Konsentrasi BOD 11,7 mg/l x 70% = 8,19 mg/l BOD tersisa = 11,7 mg/l 8,19 mg/l =,51 mg/l LJ009008

10 COD Konsentrasi COD 16,75 mg/l x 70% = 11,75 mg/l COD tersisa = 16,75 mg/l 11,75 mg/l = 5,05 mg/l Sedimentasi TSS Konsentrasi TSS 7 mg/l x 70% = 18,9 mg/l TSS tersisa =7 mg/l 18,9 mg/l = 8,1 mg/l BOD Konsentrasi BOD,51 mg/l x 0% = 1,05 mg/l BOD tersisa =,51 mg/l 1,05 mg/l =,457 mg/l COD Konsentrasi COD 5,05 mg/l x 0% = 1,5075 mg/l COD tersisa = 5,05 mg/l 1,5075 mg/l =,5175 mg/l Filtrasi TSS Konsentrasi TSS 8,1 mg/l x 70% = 5,67 mg/l TSS tersisa = 8,1 mg/l 5,67 mg/l =,4 mg/l BOD Konsentrasi BOD,457 mg/l x 50% = 1,85 mg/l BOD tersisa =,457 mg/l 1,85 mg/l = 1,85 mg/l COD Konsentrasi COD,5175 mg/l x 50% = 1,7585 mg/l COD tersisa =,5175 mg/l 1,7585 mg/l = 1,7585 mg/l Desinfeksi TSS Konsentrasi TSS,4 mg/l x 50% = 1,15 mg/l TSS tersisa =,4 mg/l 1,15 mg/l = 1,15 mg/l Reservoir Kandungan TSS dalam air yang telah diolah: TSS = 1, 15 mg/l BOD = 1,85 mg/l COD = 1,7585 mg/l LJ009008

11 ALTERNATIF UNIT PENGOLAHAN BPAM Berdasarkan hasil pengolahan dan analisis data yang memuat karakteristik air baku, maka alternatif pengolahan yang akan direncanakan adalah : Alternatif 1 AIR BAKU INTAKE BAR SCREEN PRASEDIMENTASI PEMBUBUHAN TAWAS KOAGULASI FLOKULASI SEDIMENTASI FILTRASI TANGKI PEMBUBUH KLOR DESINFEKSI RESERVOIR Gambar 4.1 Bagan Alir Alternatif Pengolahan 1 LJ009008

12 Alternatif 1 lebih ditekankan untuk menurunkan kekeruhan yang terjadi karena adanya kandungan zat organik, sehingga unit utama yang dipakai adalah prasedimentasi, koagulasi-flokulasi, sedimentasi, dan filtrasi. Pada alternatif ini ada beberapa unit utama yang digunakan yaitu koagulasi, flokulasi, dan sedimentasi yang berguna untuk menurunkan tingkat kekeruhan pada air baku yang tinggi. Keuntungan dalam menggunakan alternatif ini antara lain adalah terjadinya proses penurunan tingkat kekeruhan yang sangat baik karena proses koagulasi dengan penambahan koagulan ini akan membantu dalam penurunan kekeruhan. Dengan alternatif ini kinerja masing-masing unit tidak terlampau berat, karena proses penurunan parameter dilakukan bertahap dibeberapa unit. Pada alternatif ini proses air baku yang berasal dari sungai masuk menuju ke intake yang dilengkapi dengan screening dan grit chamber yang tujuannya untuk menghilangkan sampah-sampah yang berdiameter besar dan juga pasir yang dapat merusak unit pengolahan berikutnya. Setelah itu air menuju ke unit prasedimentasi dengan tujuan untuk menghilangkan kekeruhan 60 % dengan cara pengendapan secara gravitasi, kemudian masuk ke unit koagulasi-flokulasi untuk menyisihkan kekeruhan, BOD, COD dan zat organik yang masing-masing parameter memiliki efisiensi removal kekeruhan 70%, BOD 60% dan COD 70%. Dalam koagulasi ini terjadi destabilisasi koloid sehingga membentuk mikroflok. Dari unit koagulasi air menuju ke unit flokulasi yang bertujuan sama seperti dengan unit koagulasi yaitu menyisihkan warna, kekeruhan, COD, BOD dan zat organik dengan efisiensi removal yang sama. Flokulasi merupakan cara merubah mikroflok menjadi makroflokmakroflok melalui pengadukan. Lalu masuk ke unit sedimentasi yang berfungsi untuk menyisihkan warna dengan metode yang dilakukan adalah dengan pengendapan secara gravitasi dengan efisiensi removal kekeruhan 60%, BOD 0% dan COD 0%. Setelah melewati unit sedimentasi barulah menuju ke unit filtrasi untuk menyisihkan warna, kekeruhan, COD, BOD dan zat organik dengan efisiensi removal kekeruhan 60%, BOD 40% dan COD 50%. Penyaringan ini dilakukan untuk menyaring flok-flok yang belum disisihkan. Penyaringan dilakukan dengan menggunakan saringan pasir cepat. Air baku tersebut kemudian menuju ke desinfeksi untuk mengurangi kadar kekeruhan dengan efiensi penyisihan sebesar 55%. Zat yang digunakan dalam desinfeksi adalah klor, karena lebih kuat dalam menyingkirkan mikroorganisme dibandingkan zat lain. Barulah air di netralisasi dengan pembubuhan kapur bila ph nya belum netral atau normal yaitu sekitar 7-9 setelah itu ditampung dalam reservoir untuk didistribusikan kepada pelanggan LJ009008

13 Alternatif AIR BAKU INTAKE BAR SCREEN AERASI PEMBUBUHAN TAWAS KOAGULASI FLOKULASI SEDIMENTASI FILTRASI TANGKI PEMBUBUH KLOR DESINFEKSI RESERVOIR Gambar 4.1 Bagan Alir Alternatif Pengolahan Dalam alternatif ini yang membedakan dengan alternatif 1 adalah adanya proses aerasi pada proses pretreatment, sedangkan unit-unit yang lain sama. Pada alternatif ini air baku yang berasal dari sungai masuk menuju ke intake kemudian melewati screening dan grit chamber yang tujuannya untuk LJ009008

14 menghilangkan sampah-sampah yang berdiameter besar dan juga pasir yang dapat merusak unit pengolahan berikutnya. Setelah itu air menuju ke unit aerasi yang berfungsi untuk menyisihkan besi dengan kemampuan menyisihkan kadar BOD sebesar 65 % dan COD sebesar 70%. Adanya penambahan O pada besi Fe + sehingga teroksidasi menjadi ion komplek baru dengan valensi yang lebih tinggi. Dari aerasi, air kemudian masuk ke unit koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi dan desinfeksi seperti pada alternative pertama dengan proses dan efisiensi removal yang sama. Kelebihan alternatif ini adalah air yang dihasilkan cukup baik mengingat pengolahannya yang lengkap yaitu dengan penambahan proses aerasi dalam pengolahan air dapat mengurangi kadar BOD dan COD dibawah baku mutu yaitu kisaran kandungan BOD sebesar 0,5 mg/l dan COD 1 mg/l, selain itu untuk kekeruhan telah memenuhi standar. Selain itu juga kerja dari masing-masing unit tidak terlampau berat, sehingga memperkecil nilai kerusakan operasi dan pemeliharaannya. Kekurangan alternatif ini karena merupakan unit instalasi BPAM yang kompleks sehingga memebutuhkan biaya yang mahal dan lahan yang harus memadai untuk proses pembangunannya. LJ009008

15 Alternative AIR BAKU INTAKE BAR SCREEN PRASEDIMENTASI AERASI KOAGULASI PEMBUBUHAN TAWAS FLOKULASI SEDIMENTASI FILTRASI DESINFEKSI TANGKI PEMBUBUH KLOR RESERVOIR LJ009008

16 Gambar 4.1 Bagan Alir Alternatif Pengolahan Dalam alternatif ini yang membedakan dengan alternatif 1 dan adalah adanya proses prasedimentasi dan aerasi pada proses pretreatment. Pada alternatif ini proses air baku yang berasal dari sungai masuk menuju ke intake kemudian di screening dan grit chamber tujuannya untuk menghilangkan sampah-sampah yang berdiameter besar dan juga pasir yang dapat merusak unit pengolahan berikutnya. Setelah itu air menuju ke unit prasedimentasi dengan tujuan untuk menghilangkan kekeruhan 60 % dengan cara pengendapan secara gravitasi, kemudian masuk ke unit koagulasi-flokulasi untuk menyisihkan kekeruhan, BOD, COD dan zat organik yang masing-masing parameter memiliki efisiensi removal kekeruhan 70%, BOD 60% dan COD 70%. Setelah itu air menuju ke unit aerasi yang berfungsi untuk menyisihkan besi dengan kemampuan menyisihkan kadar BOD sebesar 65 % dan COD sebesar 70%. Adanya penambahan O pada besi Fe + sehingga teroksidasi menjadi ion komplek baru dengan valensi yang lebih tinggi. Kelebihan alternatif ini adalah air yang dihasilkan cukup baik mengingat pengolahannya yang lengkap yaitu dengan penambahan proses prasedimentasi dan aerasi. Selain itu juga kerja dari masingmasing unit tidak terlampau berat, sehingga memperkecil nilai kerusakan operasi dan pemeliharaannya. Kekurangan alternatif ini karena merupakan unit instalasi BPAM yang kompleks sehingga memebutuhkan biaya yang mahal dan lahan yang haurs memadai untuk proses pembangunannya. Selain itu kadar BOD dan COD masih melebihi baku mutu standar air minum dalam perhitungan efisiensi removal. 4.4 PEMILIHAN ALTERNATIF PENGOLAHAN Kualitas air sumber dan air akhir menjadi dasar pemilihan dari alternatif proses pengolahan. Semua pertimbangan dibawah ini mempengaruhi pemilihan skema proses pengolahan dan desain fasilitas : Biaya efektif sistem, bak dalam terminologi model maupun biaya operasi dan pemeliharaan (O & P)mencakup keperluan non lokasi (contohnya pipa dan fasilitas penyimpanan 1. Reabilitas sistem secara keseluruhan. Fleksibilitas dan kesederhanaan sistem. Kemampuan untuk memenuhi tinjauan kualitas air minum 4. Kemampuan adaptif proses, baik perubahan bersifat musiman atau jangka panjang pada kualitas air baku LJ009008

17 5. Kapasitas proses untuk ditingkatkan kemampuannya dimana kualitas air dan atau peraturan air minum diubah 6. Kapabilitas proses untuk memenuhi puncak hidrolis penyimpangan kualitas (kapasitas baik) 7. Ketersediaan personel operasional dan pemeliharaan yang berkualitas 8. Ketersediaaan item perlengkapan utama 9. Servis setelah instalasi dan pengiriman bahan kimia 10. Kemudahan pelaksanaan Berdasarkan penjelasan yang benar-benar matang yang paling baik digunakan adalah alternatif karena secara teknis hasil yang diperoleh (kualitas air minum) sama dengan alternatif-alternatif lainnya, yakni mampu menghilangkan kandungan kekeruhan, warna, dan juga dapat mengurangi kandungan TSS, dengan waktu pengolahan yang lebih cepat dan jumlah unit pengolahan yang tidak begitu kompleks. Dalam membangun suatu instalasi pengolahan air minum, kita tidak hanya memperhitungakn jangka pendek tetap juga harus memperhitungkan jangka panjang. Jadi pembangunan instalasi pengolahan air minum ini merupakan investasi untuk masa depan dari suatu daerah. Oleh karena itu dibutuhkan perencanaan yang benar-benar matang mulai dari feasibilty study (studi kelayakan), bench scale dan pilot study, preliminary engineering studies dan perancanaan desain konstruksi yang meliputi desain awal, desain akhir, konstruksi dan pengoperasian awal instalasi (plant start up). Dalam perencanaan juga harus dipertimbangkan segi ekonomi, sosial dan kualits air baku yang akan diolah. LJ009008

18 Tugas Laporan Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum LJ009008

19 BAB V ANALISIS DAN PERHITUNGAN 5.1 ANALISIS ALTERNATIF PENGOLAHAN Dasar yang digunakan dalam perancangan IPA ini adalah hasil dari analisa yang telah dilakukan sebelumnya. Dari analisa kebutuhan air minum dan kuantitas air baku, diketahui besarnya debit dalam merencanakan bangunan pengolahan air minum yaitu 600 l/dt. Dari analisis air baku, parameter dalam air baku yang tidak sesuai dengan baku mutu pengolahan air minum adalah TSS, BOD, dan COD. Untuk mengolah air baku dengan parameter-parameter tersebut dirancang suatu instalasi pengolahan air yang terdiri dari unit-unit : 1. Intake (Bar Screen). Aerasi. Koagulasi 4. Flokulasi 5. Sedimentasi 6. Filtrasi 7. Desinfeksi Alternatif pengolahan yang digunakan adalah alternatif tiga karena : Kelebihan kelebihan yang didapat dari alternatif ini : LJ009008

20 1. Adanya penghematan biaya produksi pada pengolahan zat organic dimana fungsi penghilangan zat organic telah dilakukan pada proses koagulasi.. Keuntungan pada unit koagulasi dan flokulasi menggunakan peralatan mekanis sehingga lahan yang dibutuhkan tidak terlalu banyak.. Air hasil pengolahan cukup baik Kekurangan alternatif ini adalah : 1. Berkurangnya fungsi karbon aktif karena ikut mengendap saat proses koagulasi akibat koagulan dan tersisihkan bersama zat organic.. Dibutuhkan peralatan mekanis dan daya listrik yang besar sehingga akan menambah biaya pengolahan selain itu memerlukan operator untuk menggerakkan peralatan mekanis. 5. PERHITUNGAN DESAIN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM 1. Intake Intake merupakan bangunan yang digunakan untuk menyadap air dari sumber untuk keperluan pengolahan. Intake pada desain ini merupakan intake sungai. Bangunan intake dilengkapi dengan : 1. Bar screen. Saluran pembawa. Bak pengumpul yang dilengkapi dengan pompa a) Perhitungan Screen Direncanakan bar screen berfungsi menyisihkan benda-benda kasar yang terapung sehingga tidak mengganggu kerja pompa dan operasi unit pengolahan selanjutnya. Asumsi-asumsi yang digunakan : 1. Ketinggian muka air bangunan sadap pada saluran pembawa sama dengan muka air sungai.. Elevasi muka air maksimum (HWL) = +,5 m (dpl). Elevasi muka air minimum (LWL) = + 1,5 m (dpl) 4. Elevasi muka air rata-rata (AWL) = + m (dpl) 5. Elevasi lokasi pengolahan air adalah = + 7 m (dpl) 6. Elevasi dasar sungai = + 0 m (dpl) Perencanaan Bar Screening LJ009008

21 Debit air baku = 0,6 m /dt Tinggi muka air di screen = 1,5m Lebar kisi (w) = 10 mm = 0,01 m Jarak kisi (b) = 50 mm = 0,05 m (Kriteria 5 mm; Metcalf & Eddy, 1981 hal 18) Kemiringan kisi (θ) = 60 (Kriteria 0-80 ; Metcalf & Eddy, 1981) Kecepatan = < 0,6 m/s (Kawamura, 1991) Tebal Bar Screen = 1,5 (1,5 ; Kawamura, 1991) Koefisien batang screen (β)= 1,67 Bentuk kisi Faktor bentuk Persegi panjang dengan sudut tajam Persegi panjang dengan pembulatan di depan Persegi panjang dengan pembulatan di depan dan belakang Lingkaran Perhitungan : Jumlah kisi Jika jarak antar kisi cm maka kisi yang diperlukan : n = 1 = - 1 = 40 buah Lebar saluran L = (n+1) b + (n. w) = (40+1) 0,0 + (40. 0,01) = 1,6 m Lebar efektif lubang L ef = (n+1) b = (40+1)0,0 = 1, m LJ009008

22 Tinggi efektif lubang Tinggi efektif lubang jika kemiringan screen 60º H ef = H / sin 60 = 1,5 m /sin 60º = 1,7 m Luas efektif A ef = L ef x H ef = 1,6 m x 1,7 m =,8 m Kecepatan aliran saat melewati kisi V Q A ef 0,6m / dt,8m 0,1m / dt ( memenuhi kriteria desain < 0,6 m/dtk ) Head velocity pada kisi V Hv g 0,1,x10 x9,81 m Headloss ( Kehilangan Tinggi ) saat melewati batang screen w b 0 H L sin 60 H L sin 60 0 w b 4 4 = 0,697 x 10 - m Hv V g 0,01 1,67x0,87 0,05 Tinggi muka air setelah melewati kisi = H - HL 4 x4,1 x10 = 1,5 0,697 x10 - =1,499 m b) Saluran Pembawa Air Baku Kriteria desain ( Droste, Ronald R, 1997 ) : Kecepatan aliran minimum (v) Kecepatan aliran maksimum = 0, m/dt LJ009008

23 - Beton = m/dt - PVC, Baja, Besi = 6 m/dt Perencanaan ( Asumsi ) : Faktor bentuk = 1,67 Debit air = 600 lt/dtk = 0,6 m /dtk Koefisien Manning Beton (n) = 0,015 Asumsi kecepatan sadap saluran intake = 0, m/dt Kedalaman saluran = 1,5 m Panjang saluran = m Tinggi muka air bangunan intake = tinggi muka air sungai = m Perhitungan : 1. A cross Q V 0,6m / dt 0,m / dt m. Lebar Saluran ( L ) = = / 1,5 = 1, m. Slope ditentukan dari persamaan Manning S = = ( ) Keterangan : S = Slope H = Panjang saluran (m) R = Jari-jari hidrolis (m) H L Jari-jari hidrolis (R) = L H 1, = 1, 1,8 = 0, 58 m = 0,6m S = (1,x 0,015 / (0,6) / ) = 7, inlet LJ009008

24 = = 1,9 m/s (memenuhi kriteria v 0, m/s - m/s) c) Bak Pengumpul Bak pengumpul berfungsi untuk menampung air dari intake untuk diproses oleh unit pengolahan berikutnya. Bak pengumpul dilengkapi dengan pompa intake dan pengukur debit. Kriteria desain : Kedalaman (H) = -5 m Waktu detensi (td) = 1,5 menit (Ishibhasi;1978) Perencanaan : Bentuk bak persegi panjang dengan perbandingan P : L = : 1 Waktu detensi, td =1,5 menit = 90 detik Kedalaman bak, h = m Perhitungan : 1. Volume bak ( V ) V = Q x td = 0,6 m /dtk x 90 dtk = 54 m. Luas permukaan bak ( A ) A = V/ h = 54 m / m = 18 m. Dimensi bak A = P x L = L Maka, lebar bak, L A 18 m Panjang bak, P = L = x m = 6 m Free board =15 % dari kedalaman = 15 % x m = 0,45 m Jadi P = 6 m L = m H = m LJ009008

25 Freeboard = 0,45 m d) Perhitungan Pompa Untuk menaikkan air baku ke instalasi pengolahan air minum maka dibutuhkan pompa. 1. Perencanaan Koefisien kekasaran untuk PVC = 10 Digunakan 4 pompa dan 1 pompa cadangan, dimana Q tiap pompa = 10 lt/dtk = 0,1 m /dtk. Kecepatan air dalam pipa untuk air baku (0,6 - ) m/dt, diambil 1 m/dt Beda tinggi dari Pompa-Bak Pengumpul =5 m Panjang pipa (L) = m Efisiensi 75 % (Kriteria efisiensi pompa % dalam Sularso, 000). Diameter pipa inlet (hisap) atau outlet pada pompa Q = V.A Q = V. (1/4 D ) V = 1 m/dtk (direncanakan) 4Q 4x0,1 D 0, 4m = 40 cm V,14x1 Maka pipa = 40 cm pipa inlet atau outlet pada pompa. Kehilangan Tekanan 1.85 Q xcxd H mayor. 6 xl ,1 xm = 0,018 m.6 0,785 x10 x0,40 H minor = k x (v /g) LJ009008

26 = 0, x (1 / x 9,81) = 0,0015 m Hf = H mayor + H minor = 0, ,0015 = 0,0195 m 4. Hs = beda tinggi dari pompa-bak pengumpul = 5 m Tabel 5.1 Tekanan Atmosferik Dan Barometrik Air Menurut Ketinggian Ketinggian Tekanan Barometrik Tekanan Atmosferik Titik Didih Kaki (Feet) Meter Inch Hg mm Hg Psia Feet Water Air LJ009008

27 Sumber : LJ Temperatur Tabel 5. Tekanan Uap Air Specific Kepadatan Grafity Tekanan Uap Air Tekanan Uap Air F C 60 F (Psi) (Feet Abs.)

28 Sumber : 5. Hv pada 7 o C dilihat pada tabel, dalam o F yaitu 80 o F Maka, Hv = 1,17 ft x 0,048 m = 0,57 m 6. Ha dengan elevasi pompa 0 m yang dilihat pada pompa, maka: Ha =,9 ft x 0,048 m = 10, 7. Head pompa = Hf + Hs + Hv +Ha = 0, , , m = 15,71 m 8. WHP Q. Hp. A LJ Keterangan : P = daya pompa (kg m/dtk) Q = debit (m /dt) = efisiensi pompa, diasumsikan 75 %

29 = berat jenis air (pada suhu 7 o C = 1017,1 kg/m ) 0,1x15,71x1017,1 WHP 5,56 kg m/dtk 75 Karena 1 Hp = 75 kg. m/dtk maka daya pompa = 5,56 / 75 = 0,408 Hp. Daya pompa = 0,408 Hp = 54,14 watt BHP = WHP/ = 54,14/0,75 = 8,85 watt. AERASI Karakteristik masing-masing alat aerasi dapat dilihat pada tabel 5.1. Dengan membandingkan keempat alat aerasi pada tabel tersebut ditambah dengan keterangan sumber yang sama (Montgomery, 1985; hal 44), maka dipilih aerasi tipe Cascade Towers untuk digunakan dalam perencanaan bangunan pengolahan air minum ini. Alasan pemilihannya karena sistem tersebut dapat menyisihkan gas CO, zat organik dan senyawa ammonia. Ketiga parameter tesebut merupakan parameter yang perlu dipertimbangkan untuk dilakukan pengolahan agar air baku dari sungai dalam dijadikan sebagai air minum. Tabel 5. Karakteristik Alat Aerasi Tipe Ratarata Transfer O Tinggi Hidrolis yang Dibutuhkan m (ft) Waktu Kontak Udara Waktu Detensi Hidrolik Aplikasi LJ009008

30 Spray - 1,5-7,6 (5-5) 1 - detik - Penyisihan CO, kontrol bau dan rasa, nilai estetik Cascade Multipletray Diffused air - - 0,5 0,9 - (- 10) 1,5- (5-10) - 0,5-1,5 detik 0,5-1,5 detik menit Penyisihan CO, kontrol bau dan rasa, nilai estetik Penyisihan CO, kontrol bau dan rasa 10-0 menit Penyisihan Fe, Mn, CO, kontrol bau & rasa, manajemen reservoir Sumber : Montgomery, 1985; hal 510 Bak penampung Kriteria Desain dan Desain Perencanaan Waktu tinggal (td) = menit = 180 det Volume (V) = Q x td = 0,6 m /det x 180 det = 108 m Maka, panjang = 9 m Lebar = 4 m Tinggi = m Aerator Kriteria desain : LJ Menggunakan Cascade Towers Tinggi setiap tahap cascade = 0,5 m ( Droste, Ronald R,1997 ) Menggunakan 10 tahap untuk 1 unit aerator ( Droste, Ronald R,1997 )

31 Luas yang dibutuhkan : 4 9 m ( Droste, Ronald R,1997 ) untuk 100 l/detik diambil 8 m (8/100) = 0,08 m.dtk/l Debit (Q) = 600 l/s Perhitungan : Luas cascade : 0,08 m.detik/l x 600 l/detik = 48 m Dimensi cascade Panjang (P) : Lebar (L) = 1 : 1 X = P. L 48 = L. L L = 7 m ; P = 7 m Luas tiap cascade = 7 / 10 = 0,7 m HL cascade = 0,5. 10 = 5 m Jadi dimensi cascade towers yang dibutuhkan : 1. Panjang = 7 m. Lebar = 7 m. Tinggi = 5 m 4. Panjang tiap tahap = 0,7 m Tenaga pompa Z Z 1 = 8 m p = 0,15 m L = 7 m Qk = 0,1 m /s C HW = 10 Kehilangan tekanan sepanjang pipa H M = Q 0,785. C HW 1 0,54 Kehilangan tekanan pada fitting 0,1.,6 L,6. p 0, ,15 1 0,54.7 = 1,85 m H m = 0%. H M LJ009008

32 = 0,. 1,85 = 0,555 m Kehilangan tekanan total H T = (Z Z 1 ) + H M + H m = 8 + 1,85 + 0,555 = 10,405 m Tenaga pompa (efisiensi = 75%). Q. Ht P = 1017,1. x0,1. x1, = 0,6 kg.m / s Karena 1 Hp = 75 kg. m/dtk maka daya pompa = 0,6 / 75 = 0,7 Hp Daya pompa = 0,7 Hp = 01,4 watt. KOAGULASI Koagulasi merupakan unit pengadukan cepat di IPA. Koagulasi dilakukan secara hidrolik memanfaatkan tenaga air dari aerasi terjunan kemudian masuk ke bawah. Alasannya karena efektif untuk instalasi air minum dengan kapasitas 800 l/det. Selain itu proses pencampuran akan lebih sempurna menyebar ke seluruh permukaan karena koagulan dibubuhkan sesaat sebelum air diterjunkan, sehingga air yang terjun sudah mengandung koagulan yang siap diaduk. Kriteria Desain NRe > Gradien kecepatan = l/det G x td = Waktu detensi (td) = detik (Tri Joko,009), diambil 60 detik Perencanaan - Bangunan koagulasi direncanakan menjadi 4 bangunan dengan debit masing-masing 150 l/dt = 0,15 m /dt Tinggi terjunan = 1,5 m LJ009008

33 G = 9,81 m/det (Darmasetiawan, 001) = 0,68 x 10-6 m /dtk Zona Inlet (V 1 = m/s) Zona outlet (V = 0,6 m/s) Gradien pengadukan dan waktu tinggal air diketahui melalui grafik hubungan gradien pengadukan dengan tinggi terjunan tertentu. Energi pengadukan di unit koagulasi diperoleh dari terjunan setinggi 1,5 meter sehingga jika tinggi terjunan tersebut diplotkan ke grafik akan diperoleh Td air sebagai berikut: Gambar 5.1 Grafik Hubungan antara Ketinggian dengan Gradien Pengadukan Berdasarkan grafik hubungan gradien kecepatan pengadukan dengan tinggi terjunan tertentu akan menyediakan G sebesar 500/detik dan Td air sebesar 60 detik, maka nilai gradien x Td air akan menghasilkan nilai sebagai berikut: Perhitungan Dimensi Bak G x Td G x Td Air Air 500 x 60 detik detik Volume reaktor (V) = Q x td = 0,15 m /det x 60 det = 9 m Dimensi P = m, L = m, H = m R = LJ A BH = P B H = x = 0.67 m (x)

34 Q 0,15 V = = = 0,075 m/det BH x VR 0,075 x0,67 Cek NRe = = 6 0,687 x10 Zone inlet = 657,05 > (memenuhi) A = Q 0,15 = v 1 = 0,075 m D = A 0,075 =., = 0,09 m = 09 mm Zone outlet A = Q 0,15 = 0, 6 v = 0,5 m D = A 0,5 =., = 0,56 m = 560 mm BANGUNAN PEMBUBUH KOAGULAN a. Kriteria Desain LJ Koagulan yang digunakan adalah alum,karena alum bekerja optimal pada ph 6,5 9. Dosis pembuluh alum, Cal = 40 mg/l Kadar alum dalam tawas = 60 % Berat jenis alum, al Konsentrasi larutan = 10 % =,71 kg/l Efisiensi pompa pembubuh, η = 75 % Tekanan pembubuh = 10 w = 995,7 kg/m b. Perhitungan Kebutuhan alum dan tawas Wal = Cal x Q = 40 mg/l x 150 L/dt = 6000 mg/dt =518,4 kg/hari

35 Kebutuhan tawas per hari 100 Wt x518,4kg/ hari 864kg/ hari 60 Untuk periode pelarutan 8 jam 8 Wt x864kg/ hari 88kg/ hari 4 Debit tawas Wt 864 kg/ hari Qt 18,8L / hari 0,0068 L / dt al,71kg/ L Debit air pelarut xwt Qw 10 w Qw 0,09 L / dt 90 x864 kg/ hari 10 7,8m 995,7kg/ m / hari Debit larutan Ql Qt Qw 0,0068 0,09 0,099L / dt Berat jenis larutan 1 1 lar 1,06kg/ L al 100w 100x,71 100x0,9957 Volume bak V = Qlar x td x 600 = 0,099x 8 x 600 = 704 L =,7 m Dimensi bak V = P x L x H P = L,7 m = P x m P = 1,16 1, m LJ009008

36 4. FLOKULASI 1) Kriteria Desain Kondisi aliran NRe < Gradien kecepatan (G) = /det Waktu detensi (td) = 10 0 menit G x td = (Tri Joko, 009) 1. Perencanaan Pengadukan dengan cara hidrolis (baffle channel vertikal) Jumlah bak : bak Jarak antar baffle minimum : 0,5 m Kedalaman (H) : m Jumlah channel (n) : 6 buah Jumlah belokan (n-1) : 5 buah Headloss (h L ) : 1 ft (0, 0,6 m) Gradien kecepatan (G) : /dtk Waktu detensi minimum (td) : 15 menit (900 dtk) Kecepatan aliran (v) : 0,1 0,4 m/dtk Viskositas kinematik air (υ ) : 0,687 x 10-6 m /dtk K : 1,5. Perhitungan LJ Volume bak (V), V Q td V 0, m. Headloss per channel (h), 1 g. h G. td

37 G. td h g. Luas Kompartemen 0,x m A = B x H 15 = B x B = 5 m Tahap I (h 1 ), G = 70 Td = 150 dtk LJ G. td h g h Tahap II (h), G = 60 Td = 150 dtk h , G. td h g Tahap III (h), G = 50 9, , ,81 0,05m 0,08m

38 Td = 150 dtk G. td h g h Tahap IV (h4), G = 40 Td = 150 dtk , G. td h g h Tahap V (h5), G = 0 Td = 150 dtk 9, , G. td h g h 9, , ,81 0,07m 0,017m 0,0095m Tahap VI (h6), G = 0 Td = 150 dtk G. td h g h 6 0 0, ,81 Jadi headloss channel total (h channel ), 0,0004m LJ009008

39 h channel = Σh = 0,144 m Luas bukaan (A), A = 0 m Kecepatan aliran (v), v = Q/A = 0,/0 = 0,015 m/dtk Headloss per belokan (h L ), h h L L v K g 0,015 1,5 0,000017m 9,81 Terdapat lima (5) buah belokan, maka : h L = 5 x h L = 0, m 5. SEDIMENTASI Kriteria desain beberapa jenis sedimentasi adalah sebagai berikut : Tabel 5.6 Kriteria Desain Unit Sedimentasi Kriteria Desain Grit Chamber (Aliran Horizontal) Rectangular Sedimentation Tank (Aliran Horizontal) Sedimentation Tank with High-Rate Settler (Plate/Tube Settler) Jumlah tangki Dua Dua Dua LJ009008

40 minimum ft ( - 5 m) ft ( - 4,5 m) 1-15 ft (,6-4,5 m) Kedalaman air fpm 1 -,5 fpm Maksimum 0,5 fpm Kec. aliran rata- ( - 4,5 m/menit) (0, - 1,7 m/menit) (0,15 m/menit) rata 6-15 menit 1,5-4 jam Mimimal 4 menit 4-10 gpm/ft 0,5-1,0 gpm/ft 1,5 - gpm/ft Waktu detensi (10-5 m/jam) (1,5 -,5 m/jam) (,8-7,5 m/jam) Surface loading 4 : 1 sampai 8 : 1 Minimal 1: 4 Minimal 1: 4 Minimal 1 : 8 Minimal 1: 15 - Panjang : lebar - < 15 gpm/ft - Kedalaman : panjang air Weir loading Sumber : Kawamura, 1991 hal 160 LJ Pada perancangan ini dipilih bak sedimentasi menggunakan plate settler untuk mengoptimalkan pengolahan.dalam waktu yang lebih singkat diperoleh hasil pengendapan lumpur yang lebih banyak.jika menggunakan bak sedimentasi konvensional maka diperlukan ukuran bak yang kecil tetapi dalam jumlah yang relatif banyak agar terpenuhinya syarat bilangan Renold dan Freud untuk mencapai pengendapan yang optimal 1) Kriteria Desain Surface loading = 0,001 m/s Diameter orifice > cm Vo (Q/A) = 1- m/jam (Tri Joko, 009) Kemiringan plate ( ) = o Jarak antar plate (Wp) = 5 10 cm

41 Tebal plate (Tp) =,5 5 mm Panjang plate (Pp) = mm Lebar plate (Lp) = mm NFr > 10-5 NRe < 500 Jarak pipa inlet ke zone lumpur = 0, 0, m Jarak plate ke pipa inlet = 1-1,4 m Jarak gutter ke plate = 0, 0,4 m Tinggi plate = 1 1, m Kadar lumpur = 4 6 % Y/Y 0 = % υ pada 7 0 C = 0, m/s td = 1- m/jam Sumber : Darmasetiwan,001 ) Perencanaan Bentuk bangunan 4 persegi panjang dengan P : L = : 1 Vo (Q/A) = m/jam = 5, m/s Td = 1,5 m/jam Td dalam bak = 1,5 jam (5400) NRe < 500 NFr > 10-5 Jarak antar plate ( W ) = 5 cm = 50 mm Tinggi plate ( h ) = 1,5 m = 60 0 Y/Yo = 75% Faktor keamanan ( n ) = 1/ ( good performance ) (Kawamura, 1991) H = m h o = cm LJ009008

42 fb g = 0,0 m ) Perhitungan Zone sedimentasi Direncanakan 4 bak sedimentasi dengan Q = 0, 150 m /s = 540 m /jam Luas Pengendapan (A) = Q/Vo = 0,15/5, = 69,7 m Dimensi zona dengan perbandingan P : L = 5 : 1, H = cm A = P x L P = 5L = 5 L x L = 5L 69,7 = 5L L = 7, m P = 5 x 7, m = 6,5 m Cek waktu tinggal (td) vol PxLxH 6,5x7,x m td 59det ik 1, 5 jam Q Q 0,15m / det ik (memenuhi) Kecepatan horisontal partikel vh Q LxH 0,15m / det k 6,84x10 7,x m m / det ik Jari-jari hidrolis LJ009008

43 LxH 7,x m R 1, 65m L H 7, x m Cek bilangan Reynolds vhxr x x m ik N Re 6, ,65 / det 6 v 0,687 x10 m / det ik = 1645 > 500 (tidak memenuhi) Cek bilangan Fraude vh NFr gxr 6,84x10 m / det ik 9,81x1,76m =,71x 10-6 < 10-5 (tidak memenuhi) Karena Nre dan NFr belum memenuhi maka perlu penambahan plate settler Kecepatan aliran masuk plate Q/A = Vo sin Vo = 0,15/ 69,7 4 6,4x 10 m / s sin 60 Dimensi plate L = h sin 1,5 sin60 = 1,7 m dimana : L = 1,7 m W = 0,05m = 60 0 Jumlah plate LJ009008

44 Jarak horisontal antar plate = X = W sin 0,05 sin 60 0,06m P Jumlah plate = n = 1 X 4,5 = 1 = buah = 708 buah 0,06 R = W 0,05 = = 0,05 m 4 ( Q / Ac) w (5,56 x10 ) x0,05 NRe = 18, sin x0,87 x0,89 x10 (Memenuhi) NFr = 4 ( Q / Ac) (5,56x10 ) 6,x10 sin xgxw sin 60x9,81x0,05 > 10-5 ( Memenuhi ) Zone Inlet pipa = 5 buah, berupa pipa lateral perforated dengan lubang di ketiga sisinya V aliran = 0, m/s (Tri Joko, 009) h pada lubang = 0,1 1 cm h = Vo 0, 0, 45 cm g x 9,81 Q = 0,6 m /s Q per pipa = 0,1 m /s A = 0,1 0, = 0,4 m A = 0,4 x,14 x D LJ009008

45 D = (0,5/(0,5*,14)) 1/ D inlet = 0,8 m 0,85 m D outlet = D inlet pada filtrasi Panjang pipa = pbak = 0 m Jarak antar lubang = 0 cm Jumlah lubang / sisi = 0 0, = 150 buah N = Lubang pipa lubang = 150 x 5 buah = 750 buah total lubang pipa = 750 buah Q per lubang = Qo = Q 0,1 = N 750 = 1,6 x 10-4 m /dt D lubang = 4Q N (gh) 1/ 4x0, (x9,81x0, / 1 ) 1/ = 0,0 m Zone Lumpur Konsentrasi effluent = (100% - 80%) x turbulensi Cef = 0% x 00 = 40 mg/lt Cs = 80% x turbulensi = 160 mg/lt = 0,16 gram/lt LJ009008

46 Berat lumpur per hari Ws = Q x Cs x = 0,6 x 0,16 x = 894,4 kg/hari Debit lumpur kering Qds = Ws 894, = 6004 =, m /hari (Darmasetiawan,001) Debit Lumpur Debit lumpur (konsentrasi lumpur 4 %; kriteria desain konsentrasi lumpur pada Martin Darmasetiawan, 001 hal III- 40 adalah 1-5 % ) : Qs = Qds % lumpur =, 0,04 = 80 m /hari Pengurasan bak dilakukan satu kali dalam satu hari, maka : Sisi depan Luas profil ruang lumpur = Vbaklumpur 1, = Lp 6, 6 =,0 m Profil ruang lumpur trapesium dengan perbandingan sisi = 1 : Tinggi ruang lumpur = 0,5 meter Luas trapesium = ( jumlah sisi sejajar x t ) 4 = ( jumlah sisi sejajar x t ) jumlah sisi sejajar = 16 m LJ009008

47 L + L Maka L 1 L = 16 m = 5, meter = 10,7 meter Tan α = 0,5 = 0,77 (6,6 5,) α = 7,6 o α = 90 o - 7,6 o = 5,4 o Sisi samping bawah : 0,77 = 0,77 = ( 0,5 4,5 x 1 0 x ),1 0,77 x = 1 x = 8,70 meter Volume Lumpur V = Qlumpur 1, = 4x4 4x4 = 0,14 m A = D = V = 0,14 H, 5 0,8 meter = 0,056 m Zone Outlet LJ009008

48 Lebar gutter = 1,5 Ho Q/A = Vo = 5,56 x 10-4 m/s Jumlah pelimpah Q nls 0, nx6,6 < 5HVo < 5 x,5 x 5,56 x 10-4 n > 4,4 n = 5 Rencana jumlah gutter, n = 5 dengan 45 o V- notch Debit per gutter Qg = Q 0,15 = n 5 = 0, m /s Dimensi gutter Qg =,49 Lg Ho / 0, =,49 x 1,5 Ho 5/ 0,08 = Ho 5/ Ho = 0,0018 m Hg = Ho + ( 0% x Ho ) + ho + fb Lg LJ = 0, , , ,0 = 0,0 m = 1,5 x 0,15 = 0,5 m

49 Pg = P =,5 m ( sepanjang bak karena inlet dari bawah ) Debit per V-notch Qw = 1,6 ho 5/ = 1,6x 0,16 5/ = 0,016 m /s Jumlah V notch N = Qg 0,04 = Qw 0, 016 = buah Gutter mempunyai sisi pelimpah maka untuk satu sisi, n = buah Dimensi V notch Freeboard V-notch = Fw = ½ ho = 0,5 x 0,01 = 0,005 m Lebar muka air V notch = Lw = ho tan 45 0 = x 0,01 x 1 = 0,0 m Lebar pintu V-notch = Lp = (ho + Fw) tan 45 0 = (0,01 +0,005)1 = 0,0 m Jarak antar V- Notch Pg = ( n x Lp ) + ( n x W ) 0 = ( x 0,0 ) +( x W ) W = 9,97 m Jarak V-notch ke tepi W = W/ = 4,99 m Misal jarak antar gutter ke tepi = b maka jarak antar gutter b = b LJ009008

50 Loutlet = Lg + b +b 6,6 = 0,6 + 4b b = 1,5 m b = x 1,5 m = m Saluran pengumpul Untuk mengumpulkan air dari gutter sebelum menuju bak filtrasi Asal = Q 0,15 = V 0, 1 = 1,5 m Asal = Psal x Hair 1,5 = 0 x Hair Hair Hsal = 0,05 m = Hair + F = 0,05 + 0, = 0,5 m Lasal = 0,5 m Kehilangan tekanan Head loss pada V-notch 5 Q V-notch = 8 Cd gx tan( ) xhf ,016 = 8 x 0,584x x9,81x1 xhf 15 hf = 0,16 m LJ009008

51 Filtrasi Kriteria Desain Kecepatan filtrasi (f) Tebal media pasir (Lp) Tebal media kerikil (Lk) Waktu backwash (tbw) Tinggi air di atas media (ha) Diameter media (m) = 8 1 m/jam = cm = 10 0 cm = 5 15 menit = 0,9 1, m = 0,6 1, mm Ekspansi back wash = 0 50% A orifice (Aor) : A = (0,0015 0,005) : 1 A lateral (Al) : Aor = ( 4) : 1 A manifold (Am) : Al = (1,5 ) : 1 Jarak orifice (Wor) = 6 0 cm Porositas = 0,6 0,45 Diameter orifice (o) = 0,6 cm Kecepatan backwash (bw) Surface loading = 15 5 m/jam = 7 1 m/jam Perencanaan v f = 8 m/jam =, x 10 - m/dt D or = 0,5 inchi = 1,7 cm A or = 0,005 x A f W lat = 0 cm LJ009008

52 V backwash = 0 m/jam = 5,5 x 10 - Tebal lapisan pasir, Lp = 70 cm = 0,7 m Tebal lapisan kerikil, Lk = 0 sm = 0, m Diameter pasir, Dp = 0,6 mm = 6 x 10-4 m Diameter kerikil, Dk = mm = x 10 - mm Porositas awal, Po = 0,4 υ = 0,89 x 10-6 m /dt N Re pasir < 5 N Re kerikil > 5 Ψ pasir = 0,8 (bulat) A lat = x A or A man = 1,5 x A lat % ekspansi kerikil akibat v bw = 10 % t bw = 10 menit = 600 dt Perhitungan Jumlah bak n 1 Q 0,5 1 0,5 0,6 11 ditambah 1 bak cadangan, sehingga jumlah bak yang beroperasi 1 buah. Dimensi bak Debit tiap filter, 1 Qf 0,6m / dt 0,071m / dt 1 Luas tiap unit filter, Af Qf vf 0,071m / dt 600 8m / jam 1,95m m Jika P : L = 1 :, maka LJ009008

53 Af L 1,95m L 4m P 8m H m L Sistem Underdrain Orifice m 4 Luas bukaan, Aor D 0,017m 1,710 Jumlah lubang tiap filter, n 0,005 Af Aor 0,005 1, lub ang Lateral Luas bukaan, Alat 4 Aor n 1, ,16m Manifold Luas total, A man 1,5 Alat 1,5 0,16 0,4m Diameter, 4 Aman 4 0,4 Dman 0,55m 550 mm P man = P bak =,6 m Jumlah pipa lateral, P n W man lat,6 6buah 0, LJ Jumlah lateral tiap sisi = Panjang pipa lateral tiap sisi P L D 6 18buah Wlat 4 0,55 0, bak man lat 1, 95 m

54 Diameter pipa lateral Alat 0, D n 6 lat 0,075 m 75mm Jumlah orifice tiap lateral, n ,5 18lub ang Sistem Inlet Inlet masing-masing unit filtrasi dilengkapi dengan sebuah valve yang berfungsi sebagai pembuka dan penutup saluran air saat akan filtrasi dan pencucian (backwash). Inlet berupa pipa Debit tiap saluran, 0,6 Qi 0,15m / dt 4 Kecepatan dalam saluran 0, m/dt Dimensi pipa : 0,15 A 0,5m 0, A 1 D 4 D 0,79m 790mm Back Wash Pasir Kecepatan back wash, vbw 6 vf 6, 10 0,01 m / dt LJ Porositas saat ekspansi :

55 LJ , , , ,89,95, ,6 1,6 1 4, ,6 1,6 1 4,5 1 Pe Dp v w s w g Pe bw Persentase ekspansi : 50% 100 0,6 1 0,4 0, % Pe Po Pe ekspansi Tinggi ekspansi : m Le m m Le Lp Lp Le eks 1,05 0,7 0,7 0,5 100 % Kerikil Tinggi ekspansi : m Le m m Le Lk Lk Le eks 0, 0, 0, 0, % Porositas saat ekspansi : 0,55 0, 0, 0, 1 0,5 1 Pe Pe Pe Lk Lk Le Pe Po Pe Debit back wash, dt m A v Q bak bw bw / 0,4 0,01

56 Volume back wash, V bw Q bw t bw 0, m Saluran Penampung Air Pencuci Air bekas pencucian yang berada di atas media penyalir dialirkan ke gullet melalui gutter dan selanjutnya keluar melalui pipa pembuangan. Dasar saluran gutter harus diletakkan di atas ekspansi maksimum pada saat pencucian. Hal ini dilakukan agar pasir pada media penyaring tidak ikut terbawa pada saat pencucian. Debit pencucian, Saluran gutter : 15m / jam Q 4m 0,m / dt 600 Panjang gutter, Pg =,6 m dan lebar gutter, Lg = 0, m Kedalaman air di saluran gutter Q 0,15 Hg 0, 61m 1,8 Lg 1,8 0, Air sisa pencucian dari gutter akan masuk ke dalam gullet dengan : Lebar saluran, L buang = 0, m Debit yang akan ditampung, Q buang = 0,15 m /dt Tingi air dalam saluran pembuangan : H buang 0, 8 buan Q 1,8 L g 0,15 1,8 0, m Sistem Outlet LJ009008

57 Air yang telah disaring akan dialirkan melalui pipa outlet yang bersambungan dengan pipa manifold, menuju ke reservoir. Diameter pipa outlet sama dengan pipa manifold. Kehilangan Tekan a. Head loss pada media yang masih bersih Pasir Cek bilangan Reynold N Re Dp vf 4 0,8 6 10, , ,1 5( OK ) Koefisien drag CD 4 N Re N Re 0,4 4 0,1 0,1 0,4 09 Head loss hf hf p p Kerikil 1,067 CD vf Lp 4 g Po 1 Dp, 10 1, ,7 4 0,8 9,81 0, m N Re 1 vf Dk 1 Po 1 1, ,5 0, ( OK ) LJ009008

58 hf hf k k 180 g 1 Po Po 0, ,81 6 vf Dk Lk 1 0,5, 10 0,5 10 0, 0,004m Head loss total media hfmedia hfair hfpasir hf ker ikil 0,11 6 0,004 6, 114m b. Head loss sistem underdrain Orifice Debit tiap filter = 0,15 m /dt Debit orifice, Q Qor n 1 4 or 0,15, m / dt Kecepatan di orifice, 4 Qor,4 10 vor,7m / dt 4 Aor 1,7 10 Head loss, hf,7 or 1,7 0, 6 vor 1,7 g 9,81 m Lateral Q v lat hf lat lat Q1 0, m / dt nlat 6 Qlat ,075m / dt Alat 0,16 1, hf 1, Llat vlat f Dlat g 1, 0,06 1,9 0,55 0,075 9,81 8, m LJ009008

59 Manifold Q v hf man man man Q1 nman Qman Aman 1, hf 0,15 0,15m / dt 1 0,15 0,885m / dt 0,4 1, L f D man man vman g 1, 0,06,6 0,55 0,6 7,6 10 9,81 4 m Head loss total underdrain hfunderdrain hfor hflat hfman 0, ,4 10 7,6 10 0, 6m c. Head loss total awal hfawal hfmedia hfunderdrain 6,11 0,6 6, 74m d. Head loss media pada saat back wash Pasir N hf hf p p Re Kerikil 1 v 1 Pe 10 g 10 0,8 bw Dp 1 0, ,55 0, Pe Pe vbw Dp 6 0,8 0, ,55 9,81 1,8 1, 1,8 0,55 Le 1,8 4 0, , 1,8 8, 1,05 0,007m N hf hf k k Re 1 v 1 Pe 10 g 10 0,8 bw Dk 1 Pe Pe vbw Dk 6 0,8 0, ,55 9,81 1 0, ,55 0,8910 1,8 1, 1,8 0,55 Le 1,8 0, 10 1, 1,8 7, 0, 0,8m e. Head loss sistem underdrain pada saat back wash LJ009008

60 LJ Orifice m g v hfor dt m A Q v dt m n Q Q or or or or or bw or 0,6 9,81 4,8 1,7 1,7 /,7 10 1,7 10,4 / 10 6,7 60 0, Lateral m g v t D L f hf hf dt m A Q v dt m n Q Q lat la lat lat lat lat lat lat bw lat ,1 9,81 0,0075 0,04 0,575 0,06 1, 1, 1, / 0,0075 0, / 10 1, 6 0,4 Manifold m g v D L f hf hf dt m A Q v dt m n Q Q man man man man man man man man bw man 0,065 9,81 1,6 0,5,6 0,06 1, 1, 1, / 1,6 0,048 0,077 / 0, ,077 f. Head loss total pada saat back wash m hf hf hf underdrain media bw 74 6, 0,6,11 6 Pompa Back Wash Head loss pada pompa m sisatekan hs hf hf bw pompa 74 1, 1 5,74 6

61 Daya pompa g Qbw hfpompa 997 9,81 0,41,74 P 0,75 P Watt 1HP DESINFEKSI Disinfeksi diperlukan untuk membunuh bakteri patogen dalam air. Kriteria Desain Desinfektan yang digunakan adalah kaporit Ca(OCl) Kadar klor dalam kaporit = 60 % Berat Jenis Kaporit, BJ = 0,86 Kg/l Kapasitas Pengolahan, Q = 800 l/dt Konsentrasi larutan, C = 5 % Daya Pengikat klor, DPC = 1,50 mg/l Sisa Klor = 0.5 mg/l Pembuatan Larutan kaporit Setiap 8 jam Dosis Klor = = mg/l Kebutuhan kaporit = 100/60%. dosis klor. Q = 100/ =.8 mg/detik = kg/hari Volume kaporit = Kebutuhan kaporit/bj kaporit = 6.000/0,86 = L/hr LJ009008

62 = m Volume pelarut = (100% - 5%) / 5% = L/hr = m Volume larutan kaporit = Vol kaporit + Vol pelarut = ( ) L = 87. L/hr = 87. : = L /8 jam = 4.88 L/jam x 1000/60 = 581. cc/mnt Volume bak = Vol kaporit + vol pelarut = ( ) m = 0.87 m Dimensi Bak pelarut = panjang (p) : lebar (l) : tinggi (h) = 1 : 1 : 1 Volume bak = p x l x h = p = 0.87 = p = p = l = h = 0.94 m h total = h + h freeboard = , = 1,4 m LJ009008

63 RESERVOIR Bangunan reservoar digunakan untuk menyimpan air yang telah diolah dan diletakkan di dekat jaringan distribusi pada ketinggian yang cukup untuk mengalirkan air secara baik dan merata ke seluruh daerah konsumen. Unit Reservoir - Tipe reservoar yang dipakai adalah Ground Reservoar - Kecepatan inlet desain (Vi) = 1.5 m/dtk - Faktor peak, fp =,5 - Kecepatan outlet desain, vo = m/dt - Waktu pengurasan, tk = jam - Kecepatan pengurasan, vk =,5 m/dt - Kecepatan overflow, vow = vi =.5 m/dt Volume Reservoar Reservoar dapat dihitung dengan mengetahui kurva fluktuasi pemakaian air minum. Tabel 5.5 Pola Pemakaian Air dalam Sehari Dari jam Jumlah Pemakaian Jumlah pemakaian ke jam jam per-jam (%) (%) ,75 5, ,00 4, ,00 6, ,00 16,00 LJ009008

64 ,00 6, ,00 15, ,00 4, ,00 10, ,50 9, ,00, ,75 1,75 (Sumber : PAM, Prof Ir. KRT Mertonegoro, hal 0) Tabel 5.6 Perkiraan fluktuasi pemakaian air Dari jam ke jam Pemakaian per-jam (%) Pemakaian % Kumulatif ,75 0, ,75 1, ,75, ,75, ,75, ,00 7, ,00 1, ,00 1, ,00 9,75 LJ009008

65 ,00 5, ,00 40, ,00 45, ,00 50, ,00 56, ,00 6, ,00 68, ,00 74, ,00 84, ,50 89, ,50 9, ,00 96, ,75 98, ,75 99, ,75 100,75 Untuk perhitungan volume reservoar harus memperhitungkan debit yang masuk ke reservoar dan debit yang keluar dari reservoar. Debit yang masuk ke reservoar adalah konstan, yaitu sebesar 100/4 jam = 4,17 % untuk tiap jamnya, sedangkan debit yang keluar dari reservoar bervariasi tergantung pemakaian air minum kota. Pada tabel 5.5 adalah perhitungan volume reservoar. Tabel 5.7 Perhitungan Persentase Volume Reservoar LJ009008

66 Dari jam Jumlah Pemakaian Suplai ke Surplus Defisit ke jam jam per-jam (%) Reservoar (%) (%) ,75 4,17 %, ,00 4,17 % 0, ,00 4,17 % 1, ,00 4,17 % 7, ,00 4,17 % 1, ,00 4,17 %, ,00 4,17 % 7, ,00 4,17 % 5, ,50 4,17 % 0, ,00 4,17 % 1, ,75 4,17 %,4 Jumlah 4 100,00 100,00 % 7,70 7,6 Keterangan : - Debit yang masuk ke reservoir yaitu konstan = (100/4) % = 4,17 % - Debit yang keluar dari reservoar bervariasi tergantung pemakaian air minum. - Jumlah suplai (%) = suplai perjam x jumlah jam - Suplai (%) = jumlah suplai jumlah pemakaian LJ009008

67 Persentase Vol. Reservoar = surplus defisit 7,70 7,6 = 7,66 % Volume reservoar = 7,66 % Q rata-rata waktu = 0,766 0,8 m /dtk = m Dimensi Resrvoar Tipe reservoar : Ground Reservoar dengan volume sebesar m. Direncanakan reservoar dengan kompartemen. Kriteria desain kedalaman reservoir adalah - 6 meter, sedangkan yang direncanakan adalah 5 meter: Luas melintang reservoar : A C = = 84 m 5 Luas melintang untuk tiap kompartemen : A C = 84 = 1911,8 m = 191 m P = L = 44 m H = 5 m Freeboard = 0.5 m LJ Perpipaan Reservoar Pipa inlet Debit inlet :

68 Q i = ½ x 0.8 m / detik = 0.4 m /det Kecepatan inlet desain, v i = m / detik 4 Q Diameter pipa inlet : i vi 1/ 4x0,4 1/ = 0,51 m = 510 mm Pipa outlet Faktor peak, f p =,5 - Debit: Q o = Q r f p = 0,8,5 = m /detik - Kecepatan outlet disain, v o = m / detik - Diameter pipa outlet : 4Qo vo 1/ 4 1/ = 0,9 m = 90 mm LJ009008

69 Pipa Penguras - Tinggi pengurasan, Hk = 0.5 meter - Volume pengurasan tiap kompartemen : V = Panjang x Lebar x Hk = 44 x 44 x 0.5 = 968 m - Waktu pengurasan, t = jam - Kecepatan pengurasan, V d =,5 m / detik V - Debit pengurasan, Q d = t 968 = x60x60 = 0.14 m / detik - Diameter pipa, d 4 Q V d d 1/ 4 0,01,5 1/ LJ Pipa Overflow = 0,14 m = 140 mm - Debit overflow, Q of = Q i = 0,45 m / detik - Kecepatan overflow, v of = v i = m / detik - Maka, Diameter overflow, of = i = 50 mm Pipa Ventilasi