SEDIMENTASI 1&2 DAN SEDIMENTASI 3&4
1.1. TEORI TEORI
1.1.1.
Prasedimentasi
Unit prasediment prasedimentasi asi merupakan merupakan unit dimana dimana terjadi terjadi proses
pengendap pengendapan an partikel diskret. diskret.
Partikel diskret adalah partikel yang yang tidak mengalami perubahan bentuk, ukuran, maupun berat pada saat mengendap. Pengendapan dapat berlangsung dengan efisien apabila syarat-syaratnya terpenuhi. Menurut Lopez (2!", efisiensi pengendapan tergantung pada karakteristik aliran, sehingga perlu diketahu diketahuii karakteris karakteristik tik aliran aliran pada unit tersebut. tersebut. #arakteris #arakteristik tik aliran aliran dapat diperkirakan diperkirakan dengan dengan bilangan $eynolds $eynolds dan bilangan %roude (#a&amura, (#a&amura, 2". 'entuk 'entuk bak bak prased prasedime imenta ntasi si dapat dapat mempen mempengar garuhi uhi karakt karakteri eristi stik k aliran aliran,, sehing sehingga ga bentuk bentuk merupakan hal yang harus diperhatikan pada saat meranang unit prasedimentasi. )elain bentuk, rasio rasio lebar lebar dan kedala kedalaman man merupa merupakan kan hal yang yang juga juga menent menentuka ukan n karak karakter terist istik ik aliran aliran.. *al ini dikarenakan formula perhitungan bilangan $eynolds dan %roude mengandung jari-jari hidrolis $ sebagai salah satu fungsinya. +ari-jari hidrolis terkait dengan luas permukaan basah dan keliling basah P yang merupakan merupakan fungsi dari lebar dan kedalaman, sehingga sehingga rasio antara lebar dan kedalaman juga akan mempengaruhi karakteristik aliran. aliran. dany danyaa ketid ketidaks akseim eimban bangan gan pada pada zona zona inlet inlet dapat dapat menyeba menyebabka bkan n adany adanyaa aliran aliran pende pendek, k, turbulen turbulensi, si, dan ketidaksta ketidakstabila bilan n pada zona pengendap pengendapan an (#a&amura, (#a&amura, 2". 2". 'egitu 'egitu juga halnya halnya terhadap zona lumpur. ona lumpur merupakan zona dimana terkumpulnya partikel diskret yang telah terendapkan. pabila terjadi aliran turbulen, partikel diskret yang telah terendapkan dapat mengalami penggerusan, sehingga partikel yang telah terendapkan dapat kembali naik. ona outlet juga mempengaruhi karakteristik aliran, sehingga zona outlet harus didesain untuk meminimalisasi terjadinya aliran pendek. plikasi teori sedimentasi pada pengolahan air minum adalah pada peranangan bangunan prasedimentasi. 'ak prasedimentasi merupakan bagian dari bangunan pengolahan air minum yang berfungsi untuk mengendapkan partikel diskret yang relatif mudah mengendap (diperkirakan dalam &aktu hingga / jam". 0eori sedimentasi yang dipergunakan dalam aplikasi pada bak prasedimentasi
darmadi
Page 1
adalah adalah teori teori sedime sedimenta ntasi si tipe tipe 1 karena karena teori teori ini mengem mengemuka ukakan kan bah&a bah&a pengen pengendap dapan an partik partikel el berlangsung seara indiidu (masing-masing partikel, diskret" dan tidak terjadi interaksi antar partikel. plikasi teori sedimentasi pada pengolahan air limbah. 'ak prasedimentasi merupakan bagian dari bangunan pengolahan air limbah yang berfungsi untuk mengendapkan lumpur sebelum air limbah diolah seara biologis. Meskipun belum terjadi proses kimia (misal koaguasi flokulasi atau presipitasi", namun pengendapan di bak ini mengikuti pengendapan tipe 111 dan 13 karena lumpur yang terdapat dalam air limbah tidak lagi bersifat diskret (mengingat kandungan komponen lain dalam air limbah, sehingga telah terjadi proses presipitasi".
1.1.2.
Sedimentasi )edimentasi adalah pemisahan solid-li4uid menggunakan pengendapan seara graitasi untuk
menyisihkan suspended solid. Pada umumnya, sedimentasi digunakan pada pengolahan air minum, pengolahan air limbah, dan pada pengolahan air limbah tingkat lanjutan. Pada pengolahan air minum, terapan sedimentasi khususnya untuk5 . 2. /. 6. 8. 9.
Pengendapa Pengendapan n air permuka permukaan, an, khususny khususnyaa untuk pengo pengolahan lahan dengan dengan filte filter r Pasir e epat. Pengendapa Pengendapan n flok hasil hasil koagulasikoagulasi-flok flokulas ulasi, i, khususnya khususnya sebelum sebelum disaring disaring 7eng 7engan an fil filte terr pasi pasirr epa epat. t. Pengendapa Pengendapan n flok hasil hasil penurunan penurunan kesadah kesadahan an menggunak menggunakan an soda-kapu soda-kapur. r. Pengendapa Pengendapan n lumpur lumpur pada penyisiha penyisihan n besi besi dan dan mangan. mangan.
Pada pengolahan air limbah, sedimentasi umumnya digunakan untuk5 . penyisi penyisihan han grit, grit, pasir pasir,, atau atau silt silt (lanau" (lanau".. 2. penyisihan penyisihan padatan padatan tersusp tersuspensi ensi pada larifier larifier pertama. pertama. /. penyisihan penyisihan flok flok : lumpur biolog biologis is hasil hasil proses atiate atiated d sludge sludge pada larifier larifier akhir. 6. penyisihan penyisihan humus humus pada larifi larifier er akhir akhir setelah setelah triklin trikling g filter. filter. Pada pengolahan air limbah tingkat lanjutan, sedimentasi ditujukan untuk penyisihan lumpur setelah koagulasi dan sebelum proses filtrasi. )elain itu, prinsip sedimentasi juga digunakan dalam pengendalian partikel di udara. Prinsip sedimentasi pada pengolahan air minum dan air limbah adalah sama,demikian juga untuk metoda dan peralatannya.
0angki sedimentasi yang ideal terdiri dari 5 a" ona inlet, inlet, dimana dimana air didistri didistribusi busikan kan sepanja sepanjang ng bagian bagian yang menyilang menyilang.. b" ona pengendapan, dimana dimana partikel tersuspensi tersuspensi diendapkan dan air berada berada dalam keadaan diam.
darmadi
Page 2
adalah adalah teori teori sedime sedimenta ntasi si tipe tipe 1 karena karena teori teori ini mengem mengemuka ukakan kan bah&a bah&a pengen pengendap dapan an partik partikel el berlangsung seara indiidu (masing-masing partikel, diskret" dan tidak terjadi interaksi antar partikel. plikasi teori sedimentasi pada pengolahan air limbah. 'ak prasedimentasi merupakan bagian dari bangunan pengolahan air limbah yang berfungsi untuk mengendapkan lumpur sebelum air limbah diolah seara biologis. Meskipun belum terjadi proses kimia (misal koaguasi flokulasi atau presipitasi", namun pengendapan di bak ini mengikuti pengendapan tipe 111 dan 13 karena lumpur yang terdapat dalam air limbah tidak lagi bersifat diskret (mengingat kandungan komponen lain dalam air limbah, sehingga telah terjadi proses presipitasi".
1.1.2.
Sedimentasi )edimentasi adalah pemisahan solid-li4uid menggunakan pengendapan seara graitasi untuk
menyisihkan suspended solid. Pada umumnya, sedimentasi digunakan pada pengolahan air minum, pengolahan air limbah, dan pada pengolahan air limbah tingkat lanjutan. Pada pengolahan air minum, terapan sedimentasi khususnya untuk5 . 2. /. 6. 8. 9.
Pengendapa Pengendapan n air permuka permukaan, an, khususny khususnyaa untuk pengo pengolahan lahan dengan dengan filte filter r Pasir e epat. Pengendapa Pengendapan n flok hasil hasil koagulasikoagulasi-flok flokulas ulasi, i, khususnya khususnya sebelum sebelum disaring disaring 7eng 7engan an fil filte terr pasi pasirr epa epat. t. Pengendapa Pengendapan n flok hasil hasil penurunan penurunan kesadah kesadahan an menggunak menggunakan an soda-kapu soda-kapur. r. Pengendapa Pengendapan n lumpur lumpur pada penyisiha penyisihan n besi besi dan dan mangan. mangan.
Pada pengolahan air limbah, sedimentasi umumnya digunakan untuk5 . penyisi penyisihan han grit, grit, pasir pasir,, atau atau silt silt (lanau" (lanau".. 2. penyisihan penyisihan padatan padatan tersusp tersuspensi ensi pada larifier larifier pertama. pertama. /. penyisihan penyisihan flok flok : lumpur biolog biologis is hasil hasil proses atiate atiated d sludge sludge pada larifier larifier akhir. 6. penyisihan penyisihan humus humus pada larifi larifier er akhir akhir setelah setelah triklin trikling g filter. filter. Pada pengolahan air limbah tingkat lanjutan, sedimentasi ditujukan untuk penyisihan lumpur setelah koagulasi dan sebelum proses filtrasi. )elain itu, prinsip sedimentasi juga digunakan dalam pengendalian partikel di udara. Prinsip sedimentasi pada pengolahan air minum dan air limbah adalah sama,demikian juga untuk metoda dan peralatannya.
0angki sedimentasi yang ideal terdiri dari 5 a" ona inlet, inlet, dimana dimana air didistri didistribusi busikan kan sepanja sepanjang ng bagian bagian yang menyilang menyilang.. b" ona pengendapan, dimana dimana partikel tersuspensi tersuspensi diendapkan dan air berada berada dalam keadaan diam.
darmadi
Page 2
" ona lumpur lumpur,, dimana dimana partikel partikel yang yang mengendap mengendap dikumpulka dikumpulkan. n. d" ona outlet, outlet, adalah bagian bagian untuk menyalurk menyalurkan an air yang sudah tidak mengandun mengandung g partikel partikel yang dapat diendapkan keluar dari tangki.liran pada tangki sedimentasi dapat horizontal maupun ertikal. 'ak sedimentasi umumnya dibangun dari bahan beton bertulang dengan bentuk lingkaran, bujur sangkar, atau segi empat. 'ak berbentuk lingkaran umumnya berdiameter ,! hingga 68,! meter dan kedalaman / hingga 6,/ meter. 'ak berbentuk bujur sangkar umumnya mempunyai lebar hingga hingga ! meter meter dan kedala kedalaman man ,; hingg hinggaa 8,; meter meter.. 'ak berben berbentuk tuk segi segi empat empat umumny umumnyaa mempunyai lebar ,8 hingga 9 meter, panjang bak sampai !9 meter, dan kedalaman lebih dari ,; meter. #lasifikas #lasifikasii sedimentas sedimentasii didasarka didasarkan n pada konsentra konsentrasi si partikel partikel dan kemampuan kemampuan partikel partikel untuk berinteraksi. #lasifikasi #lasifikasi ini dapat dibagi dibagi ke dalam empat tipe (lihat (lihat juga
interaksi antar-partikel )ettling tipe 115 pengendapan partikel flokulen, terjadi interaksi antar-partikel sehingga ukuran
•
meningkat dan keepatan pengendapan bertambah )ettling tipe 1115 pengendapan pada lumpur biologis, dimana gaya antarpartikel saling menahan
•
partikel lainnya lainnya untuk mengendap )ettling tipe 135 terjadi pemampatan partikel yang telah mengendap yang terjadi karena berat partikel
Gambar 1.1 Empat Tipe Sedimentasi (Ren!"d dan Ri#$ards% 1'
1.1.2 .1.2..1.
Sediment entasi Ti Tipe I
)edimentas )edimentasii tipe 1 merupakan merupakan pengendap pengendapan an partikel partikel diskret, diskret, yaitu yaitu partikel partikel yang dapat dapat mengendap bebas seara indiidual tanpa membutuhkan adanya interaksi antar partikel. )ebagai
darmadi
Page 3
ontoh sedimentasi tipe 1 antara lain pengendapan lumpur kasar pada bak prasedimentasi untuk pengolahan air permukaan dan pengendapan pasir pada grit hamber.
)esuai dengan definisi di atas, maka pengendapan terjadi karena adanya interaksi gayagaya di sekitar partikel, yaitu gaya drag dan gaya impelling. Massa partikel menyebabkan adanya gaya drag dan diimbangi oleh gaya impelling, sehingga keepatan pengendapan partikel konstan.
F1 = (ρS - ρ) g V dimana5 % = gaya impelling >s = densitas massa partikel > = densitas massa li4uid 3 = olume partikel g = perepatan graitasi (3s 2:2" di mana5 %7 = gaya drag ?7= koefisien drag = luas potongan melintang partikel 3s = keepatan pengendapan 7alam kondisi yang seimbang ini, maka %7 = %1, maka diperoleh persamaan5
(ρS - ρ) g V = CD Ac ρ (Vs2/2) atau
atau
Bila V/Ac = (2/3)d , maa di!er"le# $
darmadi
Page %
dima&a Sg adala# s!eci'c grait* Besar&a &ilai CD terga&tu&g !ada +ila&ga& e&"ld* • • •
+ila e . 1 (lami&er), CD = 2% / e +ila e = 1 - 1% (tra&sisi), CD = 2% / e03 / e +ila e 1% (tur+ule&), CD = ,%*
,
0 ,3%
Bila&ga& e&"ld da!at di#itu&g me&ggu&aa& !ersamaa&$
e = ρdVs/ 'erikut ini adalah langkah-langkah dalam menghitung keepatan pengendapan bila telah diketahui ukuran partikel, densitas atau speifi graity, dan temperatur air5 . sumsikan bah&a pengendapan mengikuti pola laminer, karena itu gunakan persamaan )toke@s untuk menghitung keepatan pengendapannya. 2. )etelah diperoleh keepatan pengendapan, hitung bilangan $eynold untuk membuktikan pola aliran pengendapannya. /. 'ila diperoleh laminer, maka perhitungan selesai. 'ila diperoleh turbulen, maka gunakan persamaan untuk turbulen, dan bila diperoleh transisi, maka gunakan persamaan untuk transisi. Metoda lain dalam menentukan keepatan pengendapan adalah menggunakan pendekatan grafis (
darmadi
Page
Gambar 1.2 Gra)i* Pen+endapatn Tipe I pada temperat,r 1- - (Ren!"d dan Ri#$ards% 1'
Pada kenyataannya, ukuran partikel yang tersuspensi dalam air itu banyak sekali jumlahnya. #arena itu, diperlukan satu ukuran partikel sebagai auan, sebut saja do, yang mempunyai keepatan pengandapan sebesar 3o (lihat
Partikel yang mempunyai keepatan pengendapan lebih besar dari 3o, maka A akan
mengendap dalam &aktu yang sama. b. Partikel yang mempunyai keepatan pengendapan lebih keil dari 3o, maka tida* sem,a akan mengendap dalam &aktu yang sama.
Gambar 1.3 /intasan Pen+endapan Parti*e" (Ren!"d dan Ri#$ards% 1'
a. 'entuk bak segi empat (retangular" b. 'entuk bak lingkaran (irular" +umlah dari keseluruhan partikel yang mengendap disebut penyisihan total (total remoal". 'esarnya partikel yang mengendap dapat diperoleh dari uji laboratorium dengan column settling test (
Vo = H/t
Gambar 1.4 S*etsa !",mn Sett"in+ Test Tipe I (Ren!"d dan Ri#$ards% 1'
darmadi
Page 4
Besar&a 5rasi !e&ge&da!a& !artiel di#itu&g de&ga&$
di mana5 $ = besarnya fraksi pengendapan partikel total %o = fraksi partikel tersisa pada keepatan 3o 3 = keepatan pengendapan (m:detik" d% = selisih fraksi partikel tersisa
'erdasarkanbesarnya $ tersusun oleh dua komponen, yaitu5
. (-%o" = fraksi partikel dengan keepatan C 3o 2.
= fraksi partikel dengan keepatan D 3o 7ata yang diperoleh dari perobaan laboratorium adalah jumlah (konsentrasi" partikel yang
terdapat dalam sampel yang diambil pada interal &aktu tertentu. #onsentrasi pada berbagai &aktu tersebut diubah menjadi bentuk fraksi. %raksi merupakan perbandingan antara konsentrasi partikel pada &aktu ke-t terhadapkonsentrasi partikel mula-mula. )elanjutnya dihitung keepatan pengendapan partikel pada tiap &aktu pengambilan. Plot ke dalam grafik hubungan antara fraksi partikel tersisa dengan keepatan pengendapan. mbil nilai keepatan pengendapan tertentu sebagai auan (disebut juga &aktu klarifikasi atau oerflo& rate = 3o". 7ari nilai 3o tersebut dapat diperoleh nilai %o, yaitu merupakan batas fraksi partikel besar yang semuanya mengendap dan fraksi partikel lebih keil yang mengendap sebagian saja. 'esarnya fraksi partikel keil dapat diari dari luasan daerah di atas kura sampai batas %o (
darmadi
Page 6
Gambar 1.0 Gra)i* Pen+endapan Parti*e" Dis*ret
1.1.2.2.
Sedimentasi Tipe II
)edimentasi tipe 11 adalah pengendapan partikel flokulen dalam suspensi ener, di mana selama pengendapan terjadi saling interaksi antar partikel. )elama dalam operasi pengendapan, ukuran partikel flokulen bertambah besar, sehingga keepatannya juga meningkat. )ebagai ontoh sedimentasi tipe 11 antara lain pengendapan pertama pada pengolahan air limbah atau pengendapan partikel hasil proses koagulasi-flokulasi pada pengolahan air minum maupun air limbah. #eepatan pengendapan partikel tidak bisa ditentukan dengan persamaan )toke@s karena ukuran dan keepatan pengendapan tidak tetap. 'esarnya partikel yang mengendap diuji dengan column settling test dengan multiple withdrawal ports (
Gambar 1.' S*etsa !"!m Sedimentasi Tipe III
7engan menggunakan kolom pengendapan tersebut, sampling dilakukan pada setiap port pada interal &aktu tertentu, dan data REMOVAL partikel diplot pada grafik seperti pada
Gambar 1. Gra)i* Is!rem!a" (Ren!"d dan Ri#$ards% 1'
darmadi
Page 7
Gambar 1. Penent,an eda"aman 51% 52 dan Seter,sna (Ren!"d dan Ri#$ards% 1'
'esarnya penyisihan total pada &aktu tertentu dapat dihitung dengan menggunakan persamaan5
*itung penyisihan total pada &aktu tertentu (seperti langkah di atas", minimal sebanyak tiga
ariasi &aktu. (Ulangi langkah di atas minimal dua kali" b. 'uat grafik hubungan persen penyisihan total (sebagai sumbu y" dengan &aktu pengendapan .
(sebagai sumbu E" 'uat grafik hubungan persen penyisihan total (sebagai sumbu y" dengan oerflo& rate (sebagai sumbu E" #edua grafik ini dapat digunakan untuk menentukan &aktu pengendapan atau &aktu detensi
(td" dan oerflo& rate (3o" yang menghasilkan efisiensi pengendapan tertentu. *asil yang diperoleh dari kedua grafik ini adalah nilai berdasarkan eksperimen di laboratorium (seara batch". Filai ini dapat digunakan dalam mendisain bak pengendap (aliran kontinyu" setelah dilakukan penyesuaian, yaitu dikalikan dengan faktor scale up. Untuk &aktu detensi, faktor scale up yang digunakan pada umumnya adalah ,!8, untuk oerflo& rate, faktor scale up yang digunakan pada umumnya adalah ,98 ($eynold dan $ihards, GG9".
darmadi
Page 8
1.1.2.3.
Sedimentasi Tipe III dan I6
)edimentasi tipe 111 adalah pengendapan partikel dengan konsentrasi yang lebih pekat, di mana antar partikel seara bersama-sama saling menahan pengendapan partikel lain di sekitarnya. #arena itu pengendapan terjadi seara bersama-sama sebagai sebuah zona dengan keepatan yang konstan. Pada bagian atas zona terdapat interface yang memisahkan antara massa partikel yang mengendap dengan air jernih. )edimentasi tipe 13 merupakan kelanjutan dari sedimentasi tipe 111, di mana terjadi pemampatan (kompresi" massa partikel hingga diperoleh konsentrasi lumpur yang tinggi. )ebagai ontoh sedimentasi tipe 111 dan 13 ini adalah pengendapan lumpur biomassa pada final larifier setelah proses lumpur aktif (
Gambar 1. Pen+endapan pada 7ina" "ari)ier ,nt,* Pr!ses /,mp,r A*ti) (Ren!"d dan Ri#$ards% 1'
)ebelum mendisain sebuah bak final larifier, maka perlu dilakukan perobaan laboratorium seara bath menggunakan olumn settling test. Pengamatan dilakukan terhadap tinggi lumpur pada to hingga t. 7ata yang diperoleh adalah hubungan antara tinggi lumpur dengan &aktu (
darmadi
Page 1
Gambar 1.1- Gra)i* 5asi" per#!ban Sedimentasi Tipe III dan I6 (Ren!"d dan Ri#$ards% 1'
Pengolahan 7ata (hasil dapat dilihat pada
Gambar 1.11 5asi" Pen+!"a$an Data Sedimentasi Tipe III dan I6 (Ren!"d dan Ri#$ards% 1'
darmadi
Page 11
)etelah pengolahan data tersebut, parameter yang diperoleh dapat digunakan untuk endisain bak pengendap lumpur biomassa, yaitu5 . Luas permukaan yang diperlukan untuk thikening, t dengan menggunakan persamaan5 At 8 1%0 (9:9R t,;5! 2. Luas permukaan yang diperlukan untuk klarifikasi (sedimentasi", dengan menggunakan persamaan5 A# 8 2%- 9;6! di mana5 H = debit rata-rata harian sebelum resirkulasi, m/:detik H$ = debit resirkulasi, m/:detik )elain dengan pendekatan &aktu terapainya konsentrasi underflo&, disain final larifier dapat juga menggunakan pendekatan konsep solid flux . )olid fluE adalah keepatan thikening solid per satuan luas, dinyatakan dalam kg:jam-m 2.
darmadi
Page 12
1.1.3.
%aktor-faktor lain yang juga mempengaruhi proses pengendapan adalah oerflo& rate, horizontal (h", bilangan $eynold partikel, serta karakteristik aliran. #arakteristik aliran diketahui dari nilai 'ilangan $eynolds dan %roude. Famun, kedua bilangan tersebut tidak dapat dipenuhi keduanya, sehingga perlu ditetapkan suatu auan. )tudi literatur menghasilkan kesimpulan bah&a auan yang tepat untuk desain bak prasedimentasi bentuk retangular adalah menggunakan bilangan %roude, sedangkan auan yang tepat untuk mendesain bak prasedimentasi bentuk irular dengan tipe enter feed adalah bilangan $e ynolds. 'erdasarkan )F1 9!!6 tahun 2; tentang tata ara perenanaan unit paket instalasi pengolahan air, bilangan $eynolds pada unit prasedimentasi harus memiliki nilai kurang dari 2, sedangkan 'ilangan %roude harus lebih dari -8. #edua persyaratan tersebut seharusnya terpenuhi, tetapi pada kenyataannya akan sulit memenuhi kedua bilangan tersebut sekaligus dalam peranangan unit prasedimentasi. a
Gambar 1.12 Pen+endapan Parti*e" pada A"iran /aminer dan T,rb,"en (5,isman% 1
darmadi
Page 13
b
#ondisi aliran subkritis memiliki nilai bilangan %roude kurang dari satu yang menunjukkan bah&a gaya graitasi lebih mendominasi daripada gaya inersia, sehingga keepatan aliran ukup rendah. Penerapan pada unit prasedimentasi menunjukkan bah&a bilangan %roude dapat menunjukkan apakah terjadi aliran pendek atau tidak pada unit prasedimentasi. liran pendek dapat terjadi apabila keepatan aliran ukup besar, sehingga diharapkan keepatan aliran pada unit prasedimentasi tidak terlalu besar atau dalam keadaan subkritis, sehingga aliran pendek sebisa mungkin dapat dihindari. Bleh karena itu, sesuai dengan )F1 9!!6 0ahun 2; tentang 0ata ?ara Perenanaan Unit Paket 1nstalasi Pengolahan ir, nilai bilangan %roude harus lebih dari -8. Unit prasedimentasi diranang sedemikian rupa agar mampu memenuhi 'ilangan $eynolds dan %roude, sehingga terapai keadaan aliran yang sebaik mungkin untuk mendukung proses pengendapan.
1.1.4.
=!na In"et
ona inlet berfungsi untuk mendistribusikan air ke seluruh area bak seara seragam, mengurangi energi kinetik air yang masuk, serta untuk memperlanar transisi dari keepatan air yang tinggi menjadi keepatan air yang rendah yang sesuai untuk terjadinya proses pengendapan di zona pengendapan. $ostami dkk (2" melakukan penelitian dengan ara mengatur letak bukaan inlet dan juga mengatur jumlah bukaan inlet. 'ukaan inlet (a" terletak di atas, bukaan inlet (b" terletak di tengah bak, bukaan inlet (" terletak di ba&ah bak, sedangkan bukaan inlet (d" dan (e" merupakan ariasi dari jumlah bukaan inlet. 'erdasarkan hasil penelitian tersebut, apabila digunakan hanya satu bukaan inlet, irulation zone yang terbentuk yang paling keil adalah apabila bukaan inlet diletakkan di tengah. *asil penelitian tersebut, memberikan kesimpulan bah&a apabila hanya digunakan satu bukaan saja, maka yang paling baik adalah dengan meletakkan bukaan inlet pada bagian tengah bak. Famun, akan lebih baik apabila bukaan pada inlet jumlahnya lebih banyak. *asil serupa juga dihasilkan dari hasil penelitian 0amayol dkk (2;". 0amayol dkk (2;" melakukan penelitian serupa dengan memposisikan inlet pada tiga posisi, yaitu atas bak, tengah bak, dan ba&ah bak. *asil penelitian menunjukkan bah&a peletakan bukaan inlet di tengah dapat mengurangi olume irulation zone yang dapat mempengaruhi kondisi pengendapan. )elain melakukan pengaturan pada posisi inlet, hal lain yang dapat dilakukan untuk mengurangi olume irulation zone dan mengurangi energi kinetik air adalah dengan memasang baffle. Famun, perlu diketahui
darmadi
Page 1%
peletakan baffle yang tepat, sebab peletakan baffle yang salah dapat memperburuk kinerja bak. *asil penelitian 0amayol dkk (2;" menunjukkan bah&a baffle harus diletakkan tidak jauh dari letak terjadinya irulation zone. 'affle harus diletakkan dekat dengan terjadinya irulation zone. pabila merujuk pada hasil penelitian $ostami dkk (2" bah&a semakin banyak bukaan inlet dapat mengurangi olume irular zone dan hasil penelitian 0amayol dkk (2;" bah&a penempatan baffle pada posisi yang tepat dapat meningkatkan kinerja bak, maka hal ini akan berkaitan dengan hasil penelitian #a&amura (2" tentang perforated baffle. Perforated baffle merupakan modifikasi dari baffle yang memiliki lubang-lubang pada dindingnya. danya lubanglubang dengan ukuran seragam pada dinding baffle menyebabkan terjadinya perataan aliran, sehingga dapat meminimalisasi terjadinya dead zone. )ketsa perforated baffle dapat dilihat pada
1.1.0. =!na Pen+endapan Proses pengendapan pada zona pengendapan pada dasarnya ditentukan oleh dua faktor, yaitu
karakteristik partikel tersuspensi dan hidrolika bak.
darmadi
Page 1
a ara*teristi* parti*e" ters,spensi Proses pengendapan yang terjadi di unit prasedimentasi merupakan pengendapan partikel
diskret. Partikel diskret adalah partikel yang tidak mengalami perubahan bentuk, ukuran, maupun berat pada saat mengendap. Pada saat mengendap, partikel diskret tidak terpengaruh oleh konsentrasi partikel dalam air karena partikel diskret mengendap seara indiidual dan tidak ada interaksi antar partikel. ?ontoh partikel diskret adalah silika, silt, serta lempung. Partikel diskret memiliki spesifik graity sebesar 2,98 dengan ukuran partikel D mm dan keepatan mengendap D mm:detik. Pengendapan partikel diskret merupakan jenis pengendapan tipe 1, yaitu proses pengendapan yang berlangsung tanpa adanya interaksi antar partikel. )elain pengendapan partikel diskret, ontoh lain pengendapan tipe 1 adalah pengendapan partikel grit pada grit hamber. ?ontoh partikel grit adalah pasir, dengan spesifik graity antara ,2-2,98 dengan ukuran partikel I ,2 mm dan keepatan pengendapan sebesar 2/ mm:detik. b Oer)"!> Rate dan E)isiensi
Gambar 1.14 Per+era*an Parti*e" pada
v0 v H
darmadi
=
D L
... ("
Page 14
D v 0 = . v H L
... (2"
D Q v0 = . L wD
... (/"
)ehingga
v0 =
Q wD
... (6"
Persamaan (6" menunjukkan bah&a oerflo& rate merupakan fungsi dari debit dan luas permukaan. )elain persamaan (" hingga (6", persamaan-persamaan berikut dapat membuktikan bah&a = H : surfae
v0 =
t 0=
h0 t 0
... (8"
V Q
... (9"
)ehingga
v0 =
h0 V / / Q
... (9a"
tau
v0 =
v0 =
h0 Q V
Q A s
... (9b"
... (!"
pabila bak prasedimentasi didesain dengan oerflo& rate, o, maka partikel yang memiliki keepatan pengendapan s lebih besar daripada o akan tersisih seluruhnya. Partikel yang
darmadi
Page 16
memiliki memiliki keepatan keepatan pengendap pengendapan an lebih lebih keil keil daripada daripada o akan tersisih tersisih sebagian, sebagian, yaitu partikel yang berada pada pada kedalaman * 2 (
Gambar 1.10 Pr!)i" pada
Untuk menentukan besar penyisihan partikel dengan desain oerflo& rate pada proses pengendapan partikel, dapat diketahui dari hasil analisa tes kolom. *asil tes kolom tersebut akan menentukan oerflo& rate serta dimensi bak, sehingga dapat diketahui &aktu detensi yang tepat untuk proses pengendapan. Bleh karena itu, pada dasarnya kriteria desain tidak dapat digunakan digunakan untuk untuk menentuka menentukan n &aktu &aktu detensi detensi maupun maupun oerflo& oerflo& rate. #olom yang digunakan untuk analisa memiliki beberapa kran pada rentang jarak tertentu. #ran-kran tersebut digunakan untuk mengambil sampel air pada rentang &aktu tertentu yang telah ditetapkan. )ebelum tes dilakukan, terlebih dahulu diambil sampel untuk dikeringkan dan dianalisis konsentrasinya untuk diketahui konsentrasi a&alnya. )elama proses analisa dengan kolom tes tersebut, setiap rentang &aktu tertentu, diambil sampel air untuk di analisis konsentrasinya. #onsentrasi tersebut akan dibandingkan dengan konsentrasi a&al agar diketahui besar penyisihan partikelnya. *al tersebut dilakukan selama rentang &aktu tertentu. Untuk menentukan efisiensi penyisihan partikel pada oerflo& rate terten tertentu, tu, fraksi fraksi yang yang tersis tersisihk ihkan an terbag terbagii menjad menjadii dua, dua, yaitu yaitu yang yang memili memiliki ki keepa keepatan tan pengendapan lebih besar daripada oerflo& rate dan yang lebih keil daripada oerflo& rate. Partikel Partikel yang tersisih karena memiliki memiliki keepatan keepatan pengendap pengendapan an s C dapat dituliskan sebagai - %. Partikel yang tersisih karena memiliki keepatan pengendapan s D tetapi berada pada kedalaman tertentu, sehingga dapat terendapkan dapat ditulis sebagai
1
V 0
darmadi
F 0
∫ V dF 0
.
Page 17
1.1. 1.1.'. '. =!na =!na O, O,t" t"et et
7esain 7esain outlet outlet biasan biasanya ya terdi terdiri ri dari dari pelim pelimpah pah yang yang diran diranang ang sedemi sedemikia kian n rupa rupa untuk untuk mengurangi terjadinya aliran pendek. Jeir loading rate adalah beban pelimpah (dalam hal ini debit air" yang harus ditanggung per satuan &aktu dan panjangnya. 'erikut ini adalah beberapa kriteria desain untuk &eir loading rate dari berbagai sumber (0abel .". Tabe" 1.1 Ra+am @eir /!adin+ dari
Jeir Loading $ate (m/:hari.m" ;9
#atz, G92
26G,9
#atz, G92
296 28-8 !2,;-28G,2
)umber
#eterangan Pada daerah yang terpengaruh density current
#a&amura, 2 7roste, GG! *uisman, G!!
'erdasarkan sejumlah kriteria desain pada beragam sumber mengenai &eir loading rate di atas, dapat dilihat bah&a jika pada bak terjadi density urrent, &eir loading rate diharapkan tidak terlalu besar karena dapat menyebabkan terjadinya penggerusan pada partikel yang mengendap di sekitar outlet, sehingga diharapkan &eir loading rate dapat sekeil mungkin. Pada dasarnya satu pelimpah sudah ukup, namun jika hanya ada satu pelimpah, maka &eir loading rate akan menjadi besar. *al tersebut dapat mengganggu proses pengendapan, sebab terjadi aliran ke atas menuju pelimpah dengan keepatan ukup besar yang menyebabkan partikel yang yang berge bergerak rak ke ba&ah ba&ah untuk untuk mengen mengendap dap terga tergangg nggu. u. 0erda 0erdapat pat bebera beberapa pa altern alternati atiff untuk untuk mendesain pelimpah agar luas yang dibutuhkan untuk zona outlet tidak terlalu besar dan beban pelimpah juga tidak terlalu terlalu besar, antara antara lain dapat dilihat dilihat pada
darmadi
Page 18
Gambar 1.1'
Pemilihan desain outlet sangat tergantung pada lebar bak, debit air yang dialirkan serta &eir loading rate, sehingga pada saat menetapkan bentuk outlet, ketiga hal tersebut harus dipertimbangkan. +enis pelimpah yang umumnya digunakan adalah bentuk retangular dan noth, namun -noth lebih banyak digunakan karena memiliki kemampuan self leansing dan dapat meminimalisasi pengaruh angin. ?ontoh gambar -noth dapat dilihat pada
)elain menggunakan pelimpah, outlet unit prasedimentasi dapat menggunakan perforated baffle karena pada dasarnya outlet berfungsi untuk mengalirkan air yang telah terpisah dari suspended solid tanpa mengganggu partikel yang telah terendapkan di zona lumpur, sehingga perforated baffle dapat digunakan, hanya saja bukaan diletakkan /-G m dari permukaan, dan
darmadi
Page 2
tidak diletakkan terlalu di ba&ah, sebab apabila bukaan diletakkan terlalu ba&ah, partikel yang telah terndapakan dapat ikut terba&a ke outlet.
1.1.. Tra (A"as Sem, Peningkatan kapasitas bak dengan memperepat pengumpulan flok menjadi dasar pemikiran.
)ehingga munul gagasan untuk menambah dasar:alas semu (tray" Peningkatan kapasitas bak dengan tray yang horizontal, menyebabkan efisiensi pengendapan bertambah tinggi. namun lamalama effluen yang keluar akan terampur partikel yang sudah mengendap. )olusinya bisa dengan menggunakan multi tray settler. 'entuk multi tray settler dapat berupa 0ube settler dan Plate settler. 'ila plate settler ditambahkan pada bak sedimentasi, maka dapat menambah kapasitas dan memperbaiki kualitas effluent. #apasitas produksi akan meningkat sebesar 8-8 A. Plate settler dapat direnanakan dengan bahan yang mudah didapatkan sendiri. 0ube settler didapatkan dari suatu fabrikasi sebelum disesuaikan dengan perenanaan unit. Plate settler direnanakan dari bahan yang tahan karat akibat larutan alum dan susah ditumbuhi alga, seperti bahan dari polyethylene atau bahan terlapisi plasti. Jaktu yang diperlukan lebih keil dari &aktu detensi semula sehingga oerlo& rate lebih besar dan pengendapan lebih banyak. +ika sudut kemiringan besar maka jarak tempuh besar kemampuan mengendap keil &aktu pengendapan lama serta oerflo& rate keil. )eperti diilustrasikan dengan gambar berikut.
Gambar 1.1 I",strasi Dasar Sem, (Tra pada
Maka &aktu yang diperlukan hanya :8 &aktu semula, jadi oerflo& rate menjadi 8 kali lebih besar dari semula. Famun akan memperepat proses penumpukan sludge pada dasar semu tersebut yang memungkinkan akan terba&a keluar oleh aliran efluen. Maka dengan sedikit modifikasi, membuat tray tersebut dalam posisi miring, sehingga jika sudut kemiringan (K" besar, maka jarak tempuh besar, kemampuan pengendapan keil, &aktu
darmadi
Page 21
detensi besar akibatnya oerflo& rate keil. )udut kemiringan plate settler direnanakan agar lumpur jatuh dengan sendirinya dan tidak menempel pada plate (68 - 9", namun biasanya direnanakan pada sudut 88 dari horizontal.()hlutz, G;6"
1.2.
PER5ITNGAN
1.2.1. Oer)"!> Rate
)uatu kolam pengendapan sedalam 8 m dipakai untuk mengendapkan partikel diskret pada kedalaman 2 m. 0erdapat titik sampling oer flo& rate ,28 m:s. Tabe" 1.2 Data 5asi" Bi Pen+endapan di /ab!rat!ri,m >a*t, (menit )re* parti*e" tersisa (7! *e# pen+endapan (6! (m;s
?ontoh Perhitungan5
(
Vo=
,8
,
2,
6,
9,
;,
,89 ,6
,6; ,2
,/! ,
,G ,8
,8 ,/////
,2 ,28
Kedalamanair Waktu Pengendapan
)( =
1,2 cm 0,5 m
)
=
1,2 m 30 detik
=0,04
m detik
pabila ditentukan Ber flo&rate (3o" = ,28 m:s Maka diperoleh nilai dari grafik
%o = ,8
#emudian data frekuensi partikel tersisa (%o" dan keepatan pengendapan (3o" dari tabel diatas diplotkan kedalam Gra)i* Pen+endapan Parti*e" Dis*ret seperti yang telah dijelaskan pada
darmadi
Page 22
Tabe" 1.3 Per$it,n+an /,asan Daera$ diatas Gra)i* Pen+endapan Parti*e" Dis*ret Sampai 7! ditent,*an 7!
6!
(C
m;s
' ?
,/8 ,8 ,8
,22 ,9 ,2
7
,28
,;2
% <
,28 ,8 ,!8
,82 ,6 ,2;
!ta*
/,as
ᶯ
=( 1− Fo ) +
1
Vo
=( 1−0,51 ) +
ᶯ
,!! ,; ,9 ,2 8 ,98 ,2 ,2 -%--420 0
Fo
∫ Vol F o
1 0,025
.0,004255 =66,02
99,2A 9 efisiensi pengendapan partikel diplotkan ke grafik Persentasi remoal s nilai kapasitas pengendapannya. ᶯ =
66,02
%
1,
darmadi
Page 23
7ari grafik di atas didapatkan nilai kapasitas nya adalah ,/. *asil dari efisiensi ini dimasukkan kedalam Performance Curves For Settling Basins Of Varying 7idapat
t Vo = =1,3 td Q / A
t Q Vo = = td A 1,3 t Q 0,025 = = td A 1,3 t Q = =0,0192 m / s td A
#edalaman (o"
V h=
()
V h=
( )
8
1 2
F
.Uto
8
1 2
0,03
.0,0192
m m = 0,31 s s
Men#ari panBan+ ba* (P!
()
1
Po 8 2 td = . ¿ o F
( )
Po 8 = 3m 0,03
darmadi
1 2
.
1 1,3
Page 2%
( )
Po = 8 3m 0,03
1 2
.
1 1,3
Po =12,56 3m
Po=12,56 ! 1,5 m=18.84 m
Di*eta$,i H = ,2 m/:s Uto = ,28 m:s o = ,8 m
m3 Q s As = = = 4,48 m 2 Uto m 0,025 s 0,112
Men#ari /ebar
Po 5 ' = 6 5
"=
18,84 m 84
=4,7 m
Men#ari FariBari 5idr!"is (R
#=
" ! o 4,71 m ! 1,5 m = =0,97 m " + 2 o 4,71 m + 2 ! 1,5 m
Men#ari Oer )"!> rate(6!
Vo=
0,112 m 3 / det Q m = =0,0159 "!o m s 4,7 m ! 1,5 s
3iskositas suhu air saat 2 =
darmadi
−6
1,105 ! 10
m:s
Page 2
$#% =
Vo.#
0,0159 =
ᶹ
m .0,97 s
1,105 ! 10
−6
=13957,46
9 0idak memenuhi kriteria desain, dapat menggunakan multiple tray 2
( 0,0159 m / s ) Vo $F# = = =2,65 ! 10−5 g. # m 9,8 .0,97 m s2 2
9Memenuhi kriteria desain
1.2.2. !"am Prasedimentasi
#etika meranang sebuah tangki pengendapan aliran horizontal, hal untuk menghilangkan partikel diskrit, faktor utama adalah jumlah debit (H" dari air harus diolah dan karakteristik pengendapan dari suspensi dan rasio dihilangkan seara bersamaan dengan menentukan pembebanan per#olam Prasedimukaan ) o yang akan diterapkan. )etelah faktor-faktor tersebut diketahui, luas permukaan yang dibutuhkan yaitu =
Q & o tetap. 7engan penghilangan lumpur
seara mekanik, kedalaman akan memenuhi semua persyaratan. 7engan menggunakan tangki persegi panjang tidak hanya kedalaman, tetapi nilai rasio antara panjang dan lebar masih perlu ditetapkan. )eperti disebutkan sebelumnya, gerusan umumnya tidak masalah jika memiliki persyaratan sebagai berikut 5
V o # F$e =
'
2
< 2000
dan F%r =
V o > 10−5 g#
Per$it,n+an
7iketahui 5 H
= ,2 m/:det
kan diranang 2 bak dengan ukuran yang sama besar, sehingga H = ,89 m /:det )o = ./! m:s
darmadi
Page 24
0 = ? 9 Ʋ = ,/ E -9 m2:s Ut = ,28 m:s
71MF)1 '# P$)71MF0)1 •
Menentukan luas permukaan kolam ( surface) 7enah kolam akan diranang berbentuk persegi panjang.
As =
As =
•
Q &o 0.56 0.00037
=1513,5 m2
Menghitung panjang dan lebar dengan kriteria desain L5J = 9-, diambil L5J = 9 L= 9J /ebar s = L E J s = 9J E J 2
1513,5 m
W =
√
= 9 J2
1513,5 6
J= 8,; m
PanBan+ L=9J L = 9 E 8,;m = G6,; m •
Menentukan kedalaman
H =
darmadi
1 12
0.8
L =
1 12
94,8
0.8
=3.17 m
Page 26
•
Menentukan jari-jari hidrolis
#=
•
W ! H 15,8 m ! 3.17 m = =2,26 m W + 2 H 15,8 m + 2 ! 3.17 m
Menentukan keepatan horizontal
Vo=
•
0.56 Q = = 0.011 m / s W ! H 15,8 ! 3.17
?ek nilai $e dan %r (0 = ? N = ,/ E
ℜ=
Vo ! # Ʋ
=
0.011 ! 2.26 −6
1.31 ! 10
-9
m2:s"
=18977
Filai $e tidak memenuhi kriteria desain sehingga alirannya turbulen.
2
2
Vo Fr = = 0.011 =5.45 ! 10−6 g # 9.81 ! 2.26 Filai %r tidak memenuhi kriteria desain sehingga terjadi penggerusan.
71MF)1 '# P$)71MF0)1 7F<F L'$ OF< L'1* ')$ 'ilangan %roude dan 'ilangan $e ynolds terlalu tinggi, mengurangi efisiensi ekungan oleh turbulensi dan juga mengakibatkan terjadinya penggerusan. 'ila penurunan ini tidak dapat diterima, lebar yang lebih besar dapat diterapkan (diperbesar 2E lipat". •
Memper lebar kolam 2 kali lipat J = 2 E Ji J = 2 E 8,; m = /,9 m
•
Menentukan panjang kolam L = s 5 J
darmadi
Page 27
L = 8/,9 m 2 5 /,9 m L = 6; m •
Menentukan kedalaman 1
H =
•
12
12
0.8
=1,84 m
48
W ! H 31,6 m ! 1,84 m = = 1,6 m W + 2 H 31,6 m + 2 . 1,84 m
Menentukan keepatan horizontal
Vo=
•
1
Menentukan jari-jari hidrolis
#=
•
0.8
L =
0.56 Q = = 0,0098 m / s W ! H 31,6 ! 1,8
?ek nilai $e dan %r (0 = ? N = ,/ E
ℜ=
Vo ! # Ʋ
=
0,0098 ! 1.6 −6
1.31 ! 10
-9
m2:s"
=12024
Filai $e tidak memenuhi kriteria desain sehingga alirannya turbulen.
2
Vo ( 0,0098 ) Fr = = =6.11 ! 10−6 ( < 10−5 g # 9.81 ! 1.6 2
Filai %r tidak memenuhi kriteria desain sehingga terjadi penggerusan.
71MF)1 '# P$)71MF0)1 7F<F MM'U0 '%%L 3$01#L 'ilangan $eynold dan 'ilangan %raude masih belum memenuhi kriteria desain. *asil yang lebih baik dapat diperoleh dengan menggunakan baffle ertikal.
darmadi
Page 28
'# P$)71MF0)1 7F<F / 0$O 3$01#L /ebar tras
Jf = J 5 6 Jf = /,9 m 5 6 = !,G m FariBari 5idr!"is
#=
#=
W! H W + 2 H 7.9 m ! 1.84 m 7.9 m + 2 ! 1.84 m
=1.3 m
Ren!"ds N,mber
ℜ=
Vo ! #
ℜ=
0.0098 ! 1.3
Ʋ
−6
1.31 ! 10
=9725 (> 2000 ( alirantur)ulen (tidak memenu h i KD
7r!,de N,mber 2
Vo Fr = g# Fr =
( 0.0098 )2 9.81 ! 1.3
=7,53 ! 10−6 ( < 10−5 ( penggerusan (tidak memenuh i KD
'# P$)71MF0)1 7F<F ; 0$O 3$01#L /ebar tras
Jf = J 5 G Jf = /,9 m 5 G = /,8 m
darmadi
Page 3
FariBari 5idr!"is
#=
#=
W* ! H W* + 2 H 3.5 m ! 1.84 m 3.5 m + 2 ! 1.84 m
= 0.89 m
Ren!"ds N,mber
ℜ=
Vo ! #
ℜ=
0.0098 ! 0.89
Ʋ
−6
1.31 ! 10
=6658 (> 2000 ( alirantur)ulen (tidak memenuhi KD
7r!,de N,mber 2
Vo Fr = g#
Fr =
0.098
2
9.81 ! 0.89
=1.1 ! 10−5 ( > 10−5 ( memenuhi KD
71MF)1 '# P$)71MF0)1 7F<F MM'U0 '%%L *B$1BF0L 'ilangan $eynold dan 'ilangan %raude masih belum memenuhi kriteria desain. *asil yang lebih baik dapat diperoleh dengan menggunakan baffle *orizontal.
'# P$)71MF0)1 7F<F / 0$O *B$1BF0L Oer)"!> rate
darmadi
Page 31
&o )o =
4
0.00037
)o=
= G.28 E -8 m:s
4
/,as Perm,*aan
As =
Q &o +
As =
0.56: 4 −5
9.25 ! 10
=1513.5 m2
Perbandin+an panBan+ dan "ebar
L = 9J /ebar
s = L E J s = 9J E J 2
1513.5 m
W =
√
= 9 J2
1513.5 6
J= 8.; m PanBan+
L = s 5 J 1513.5
L=
m2 5 8.; m
L = G8,2G m 5it,n+ eda"aman
H =
darmadi
1 12
L
0.8
Page 32
H =
1 12
95,29
0.8
=3,2 m
FariBari 5Idr!"is
#=
W ! H W + 2 H
#=
15.8 m ! 3,2 m 15.8 m+ 2 ! 3,2 m
=2,28 m
e#epatan 5!ri?!nta"
Vo=
Q W ! H
Vo=
0.56:4
=0.0027 m / s
15.8 ! 3,2
Ren!"ds N,mber
ℜ=
Vo ! #
ℜ=
0.0027 ! 2,28
Ʋ
−6
1.31 ! 10
=4699,2 ( >2000 ( alirantur)ulen ( ,idak memenu h i KD
7r!,de N,mber 2
Vo Fr = g#
Fr =
0.0027
2
9.81 ! 2,28
=3,25 ! 10−7 (< 10−5 ( ter-adi penggerusan( tidak emenu h i KD
'# P$)71MF0)1 7F<F 9 0$O *B$1BF0L Oer)"!> rate
darmadi
Page 33
&o )o =
7
0.00037
)o=
= 8,/ E -8 m:s
7
/,as Perm,*aan
As =
Q &o +
As =
0.56:7 −5
5.3 ! 10
=10566 m2
Perbandin+an panBan+ dan "ebar
L = 9J /ebar
s = L E J s = 9J E J 10566 m
W =
√
2
= 9 J2
10566 m
2
6
J= 6,G9 m Q 62 m PanBan+
L = s 5 J L=
10566
m2 5 62 m
L = 28.9 m 5it,n+ eda"aman
darmadi
Page 3%
H =
H =
1 12
L
1 12
0.8
251.6
0.8
=6,9 m
FariBari 5idr!"is
#=
#=
W ! H W + 2 H 42 m ! 6,9 m 42 m + 2 ! 6,9 m
= 5.2 m
e#epatan 5!ri?!nta"
Vo=
Q W ! H
Vo=
0.56 / 7 42 ! 6,9
=0.0003 m / s
Ren!"ds N,mber
ℜ=
ℜ=
Vo ! # Ʋ
0.0003 ! 5.2 −6
1.31 ! 10
=1095,7 ( > 2000 ( aliran tur)ulen( tidak memenu h i KD
7r!,de N,mber 2
Vo Fr = g#
Fr =
darmadi
(0.0003 )2 9.81 ! 5.2
=1,79 ! 10−9 ( < 10−5 (ter-adi penggerusan(tidakmemenuhi KD
Page 3
01L07 PL0 )P$0B$) 7ikarenakan tidak memenuhinya 'ilangan $eynold dan 'ilangan %raude dengan berbagai metode, yaitu memperlebar kolam, membuat trays ertikal maupun horizontal, jadi direnanakan bak prasedimentasi dengan tipe tilted plate separator atau plate settlers. 7imana Plate settlers ini telah meiliki ukuran lebar tipa plate-nya yaitu , m, dan kedalamnya adalah m dengan sudut 9 . 7irenanakan J = . m, * = m, K = 9 7engan G8A remoal )o = .28 m:s
Menent,*an ",as area p"ate
& 0=
Q W A H cos 0 + W cos2 0
& 0=
0.1 Q 0 A 1cos60 + 0.1 cos2 600
& 0=0.19
A = 0.19
Q A
Q 0,56 =0.19 =425.6 m2 0.00025 &0
e#epatan $!ri?!nta"
V o=
Q A s sin 0
=
0.56 425.6sin 60
=0.0015 m / s
FariBari $idr!"is
#=
W 2
=
0.1 2
=0.05 m
Ren!"ds n,mber
darmadi
Page 34
ℜ=
V o ! # '
=
0.0015 ! 0.05 −6
1.31 ! 10
=57 (< 2000 ( aliranlaminer ( memenuh i KD
7r!,de n,mber 2
2 V 0 0.0015 Fr = = =4.6 ! 10−6 ( < 10−5 ( penggerusan( tidak memenu h i KD g ! # 9.81 ! 0.05
0U' )00L$ 7ikarenakan tetap tidak memenuhinya 'ilangan $eynold dan 'ilangan %raude dengan berbagai plate settlers, maka bak prasedimentasi akan diranang dengan tipe tube separator, dengan tetap memerhatikan pemenuhan kriteria desain 'ilangan $eynold dan 'ilangan %raude. 7imana 0ube settlers ini telah memiliki ukuran lebar tiap tube (pipa"-nya yaitu ,8 m, dan kedalamnya adalah ,G m dengan sudut 9 . 7irenanakan J = .8 m, * = .G m, K = 9 7engan G8A remoal )o = .28 m:s
Menent,*an ",as area t,be sett"ers
& 0=
Q W A H cos 0 + " cos 2 0
& 0=
Q Q 0.05 =0.108 0 2 0 A 0.9cos60 + 0.05cos 60 A
& 0=0.108
A = 0.108
Q A
0,56 Q =0.108 =241.9 m2 &0 0.00025
direnanakan square tan (harganya lebih murah"
e#epatan $!ri?!nta"
darmadi
Page 36
V o=
V o=
Q 281sin 0 0.56 241,9sin 60
=0.0027 m / s
FariBari $idr!"is 2
2
W 0.05 #= = =0.0125 m 4 W 4 ! 0.05 Ren!"ds n,mber ℜ=
V o ! # '
=
0.0027 ! 0.0125 −6
1.31 ! 10
=26 ( < 2000 ( aliran laminer ( memenuhi KD
froude number 0.0027
¿ ¿ ¿2 ¿
Fr =
V 0
2
g!#
=¿
7ikarenakan dengan menggunakan 0ube )ettlers, pengujian 'ilangan $eynolds, dan 'ilangan %raude memenuhi kriteria desain. Maka akan diranang 'ak Prasedimentasi dengan tipe 0ube )ettlers. 7engan ukuran ukuran stiap tube (pipa"-nya yaitu ,8 m, dan kedalamnya adalah ,G m dengan sudut 9 dan kemampuan pemisahan partikel diskret sebesar G8A. 7an ukuran bak yang digunakan dengan lebar /,9 m, panjang bak 6; m, dan ketinggian bak ,;6 m.
1FL0 )1)0M H = ,89 m/:det untuk masing masing bak (terdapat 2 bak" J = /,9 m (lebar tangki" 3i = ,9 m:det (keepatan aliran saat memasuki inlet" R = ,6 (koefisien friksi", bukaan &eir (E" = setiap 2 meter
darmadi
Page 37
* = ,;6 m (kedalaman bak"
r!ss Area
A c =
Q 0.56 = =0,93 m2 Vi 0.6
eda"aman In"et 1
1
3
3
Hi= H = 1,84 =0,631 m
/ebar In"et
W =
Ac 0,93 = =1,5 m Hi 0.631
Diameter 5dra,"i# T!ta"
Dh= 4 !
luas)asah keliling)asah
Dh= 4 !
Hi.W 2 Hi + W
Dh= 4 !
0,631 m ! 1,5 m
( 2 ! 0,6312 m ) ! 1,5 m
=1,34 m
F,m"a$ b,*aan pada In"et
n=
W 31,6 −1 = −1=14,8 )ukaan ≅ 15 )ukaan 2 !
enai*an /ee" Pie?!meter
darmadi
Page 38
( { } )
2
vi 2 " 1 1− ! 1= − 2g 3 Dh n
3 =
(
m 0,6 detik
)
2
m 2 ! 9,81 2 detik
( { 1−
0,04 3
!
31,6 m 1 4 34 m
} )= −
1
15
5 > 10 1
5 > 10 ! 0,011 m =0,11
Debit Per <,*aan
Q p=
Q n 3
Q p=
m 0,56 detik 15
3
m = 0,037 detik
Diameter Tiap <,*aan
Q p= 6F √ 2 g 5
6F =
Q p
√ 2 g5 3
6F =
m 0,037 detik
√
2 ! 9,81
m 2
detik
=2,8 ! 10−3 m2
! 0,11 m
−3
F =
darmadi
2,8 ! 10
6
Page %
0,011 m
'ila S = ,/ −3
F =
2,8 ! 10 0,3
= 0,0092 m2
2
2
F =7 r =0,0092 m m r=
√
2
2
0,0092 m
7
=0,054 m
D= 2 r = 2 ! 0,054 m= 0,11 m
e#epatan Rerata Di <,*aan
v p =√ 2 g5
√
v p = 2 ! 9,81
m m ! m = 0,11 1,47 2 detik detik
BU0L0 )1)0M H = ,89 m/:det untuk masing masing bak (terdapat 2 bak" J = /,9 m (lebar tangki" * = ,;6 m (kedalaman bak" )o = ,/! m:det (oerflo& rate"
1. nt,*
Q < 5. H . & 0 n"
darmadi
Page %1
3
m 0,56 detik m < 5 ! 1,84 ! 0,0037 n ! 10 m detik n > 5,2 )uah
≅
6 )uah
2. T!ta" panBan+ >eir
,otal =n ! W ,otal =6 ! 31,6 m=189,6 m
3. T!ta" >eir "!adin+
Q < 5 H & 0 n"
Q m < 5 ! 1,84 ! 0,0037 n" detik
2
Q m < 3,4 ! 10−3 n" detik
Untuk memenuhi syarat &eir loading D 8*) maka perlu memasang 9 bukaan di tangki selebar ;G, 9 m 4. Debit pada <,*aan 3
m 0,56 3 Q detik −3 m 8= = =6,2 ! 10 ¿ . no 15 ! 6 detik
8. 6n!t#$ (dipilih 3-Foth karena dapat melakukan self leansing dengan baik"
darmadi
Page %2
( )
h=
(
h=
80
2 5
1,4
−3
6,2 ! 10
3
m detik
1,4
)
2 5
= 0,15 m= 15 cm
1.2.3. !"am Sedimentasi Tipe 3&4 H maEimum = ,2 m /:s jika digunakan 2 bak, maka H = ,89 m /:s ?u = )71 = /8 mg:l ? = ML)) aerasi = /8 mg:lt Jaktu pengamatan (menit" #etinggian bidang batas (m" !8,8 8!,8 2 6 28 /6 / 2! /8 26 6 22 8 ;,8 9 !,8 ! !,28 7ata &aktu pengamatan dan ketinggian bidang batas permukaan lumpur diplotkan ke Gra)i* 5asi" Pen+!"a$an Data Sedimentasi Tipe III dan I6 seperti yang telah dijelaskan pada
Gambar 1.1 Gra)i* Perbandin+an @a*t, Ter$adap etin++ian Perm,*aan /,mp,r
darmadi
Page %3
•
•
9o.Ho hu = = 9u
3500
mg
¿
.75,5 cm
13500
mg
=19,59 cm
¿
7ari grafik, dengan hu = G.8G didapatkan hasil5 0u = 6,28 menit 3: 5,5 cm cm Vo= 1,1 = = • 3; 5 menit menit •
•
•
•
•
Q .9 + # .9u = (Q + # ) . 9o
(
0,56
( #
)( mg = ¿ )
m 3 .0 s
.13500
+ # .13500 1960
= ¿ ) (
mg
0,56
)
m3 mg + # .3500 ¿ s
mg m 3 mg . + # .3500 ¿ s ¿
( 10000 # )=1960 . m 3 s
#= 0.196
m3 s
1. Area "ari)ier
m3 Q s Ac = .2 = = 6109 m2 Vo cm 1 cm 1 mnt . . 1,1 s 100 m 60 s 0,56
2. Area T$i#*enin+
A, =( Q+ # )
,u .1,5 Ho
A, =( Q+ # )
,u .1,5 Ho
A, =( 0,56 + 0,196 )
m 3 . s
41,25 menit . 75,5 cm.
60 s 1 mnt
1m 100 cm
3. /,as Area an+ di+,na*an
darmadi
Page %%
A, =3742,2 m
2
Luas area yang akan digunakan adalah luas area yang terluas antara area klarifikasi dengan area thikening, karena 0 D ? maka luas area yang digunakan adalah luas area klarifikasi 4. Diameter Tan+*i "ari)ier
D=
√
4 Ac
7
=
√
4 . 6109 m
7
2
=;;,G m
2
0. 6!",me Tan+*i "ari)ier
Vol =Q.,d
Vol =0,56
60 s m 3 . 41,25 menit . =1386 m3 s 1 mnt
'. Tin++i Tan+*i "ari)ier 3
1386 m Vol H = + Free)oard = ! 1,2= 0,26 m 2 Ac 6109 m
1.3.
GAM
CDAFTAR ISI MB7UL 1 P$)71MF0)1 7F )71MF0)1 /T6 **************************************************1 ..
0B$1************************************************************************************************************ 1
...
Prasedimentasi ***********************************************************************************************1
..2.
)edimentasi ************************************************************************************************** 2
..2..
)edimentasi 0ipe 1***************************************************************************************%
..2.2.
)edimentasi 0ipe 11 **************************************************************************************7
..2./.
)edimentasi 0ipe 111 dan 13*************************************************************************11
../.
'ilangan $eynold dan 'ilangan %raude**************************************************************1%
..6.
ona 1nlet *************************************************************************************************** 1
darmadi
Page %
..8.
ona Pengendapan****************************************************************************************16
..9.
ona Butlet************************************************************************************************* 18
..!.
0ray (las )emu" *****************************************************************************************21
.2.
P$*10UF<F*********************************************************************************************22
.2..
Berflo& $ate********************************************************************************************* 22
.2.2.
#olam Prasedimentasi ***********************************************************************************24
.2./.
#olam )edimentasi 0ipe /T6**************************************************************************%1
./.
<M'$***************************************************************************************************** %2
0abel . $agam Jeir Loading dari 'erbagai )umber *********************************************************2 0abel .2 7ata *asil Uji Pengendapan di Laboratorium *******************************************************22 0abel ./ Perhitungan Luasan 7aerah diatas
**************************************************************************************************************************** 2%
darmadi
Page %4
**************************************************************************************************************************** 11
darmadi
Page %6
DESAIN INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH (IPAL) BIOFILTER UNTUK MENGOLAH AIR LIMBAH POLIKLINIK UNIPA SURABAYA
Rhenny Ratnawati, Mha!!a" A# Kh$#i% "an S&it$ Program Studi Teknik Lingkungan FTSPUniversitas PGRI Adi Buana Surabaa !mai"#r$enn%ratna&ati 'a$oo%(om
Abstrak:
Poliklinik menghasilkan air limbah domestik yang bersifat infeksius. Oleh karenanya air limbah tersebut harus diolah agar memenuhi baku mutu lingkungan sehingga tidak mengakibatkan terjadinya penyakit. Aplikasi biofilter untuk mengolah air limbah domestik poliklinik dapat mereduksi beban organik terlarut sehingga menghasilkan efluen yang layak dibuang ke badan air. Efluen yang dihasilkan dapat ditingkatkan sebagai air baku untuk air bersih. Tujuan dalam penelitian ini adalah merencanakan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL untuk mengolah air limbah poliklinik !"IPA #urabaya dengan menggunakan biofilter. Teknologi biofilter dipilih karena keunggulannya dalam meremo$al pencemar organik dengan tingkat efisiensi tinggi sampai dengan %&'. iofilter tidak membutuhkan lahan yang luas serta menggunakan media yang sangat murah menjadikan kelebihan tersendiri dari teknologi ini. )etode penelitian ini menggunakan data dokumentasi dan obser$asi lapangan bangunan gedung poliklinik !"IPA #urabaya. *ata kebutuhan air bersih diprediksikan berdasarkan kebutuhan air yang digunakan untuk operasional poliklinik. +asil penelitian ini berupa desain IPAL iofilter yang meliputi dimensi bangunan dan gambar teknik IPAL serta perhitungan biaya yang siap diaplikasikan untuk mengolah air limbah yang dihasilkan oleh poliklinik !"IPA #urabaya.
Kata kunci:
air limbah poliklinik, biofilter, IPAL
' PENDAHULUAN Ruma$ sakit atau )o"ik"inik meru)akan *asi"itas sosia" ang keberadaanna sangat )enting bagi masarakat% Air "imba$ ang berasa" dari "imba$ )o"ik"inik meru)akan sa"a$ satu sumber )en(emaran air ang sangat )otensia"% Ha" ini disebabkan karena air "imba$ )o"ik"inik mengandung sena&a organik ang (uku) tinggi +uga kemungkinan mengandung sena&a,sena&a kimia "ain serta mikroorganisme )atogen ang da)at menebabkan )enakit ter$ada) masarakat di sekitarna% -"e$ karena )otensi dam)ak air "imba$ )o"ik"inik ter$ada) kese$atan masarakat sangat besar. maka setia) )o"ik"inik di$aruskan mengo"a$ air "imba$na sam)ai memenu$i )ersaratan standar ang ber"aku A$madi dan Fa$mi Umar. 01123 % Po"ik"inik Universitas PGRI Adi Buana U4IPA3 Surabaa sebagai sa"a$ satu unit )e"aksanaan di U4IPA Surabaa dibangun untuk memberikan )e"aanan kese$atan dasar setrata )ertama ke)ada
darmadi
Page %7
masarakat se(ara "angsung di &i"aa$ kam)us 5uku$ 6enangga" Surabaa dan sekitarna% Po"ik"inik U4IPA Surabaa dibangun sebagai sarana "aboratorium kebidanan bagi ma$asis&a serta )engembangan enter)reneur "u"usan% Berbagai kegiatan )o"ik"inik ang me"i)uti aktivitas domestik keruma$ tanggaan3 mau)un aktivitas )e"aanan kese$atan )ada masarakat da)at men+adi sumber )en(emar "imba$ (air. )adat dan gas ang berba$aa bi"a tidak ditangani se(ara benar% Sumber "imba$ (air )o"ik"inik da)at berasa" dari kamar mandi. da)ur. ruang )eriksa. "aboratorium. ruang o)erasi dan ruangan "ain ang mengandung ba$an berba$aa serta kuman )enakit% Ada)un karakteristik air "imba$ )o"ik"inik dengan ra&at ina) atau ra&at +a"an $am)ir se(ara kese"uru$an memi"iki kesamaan dengan air "imba$ ruma$ sakit. ang me"i)uti# "imba$ domestik akni buangan kamar mandi. da)ur. air bekas (u(ian )akaian7 "imba$ (air k"inis akni "imba$ dari kegiatan k"inis misa"na air bekas (u(i "uka. (u(ian dara$ dan "ain 8 "ain7 air "imba$ "aboratorium7 dan "ainna% 9a)asitas air "imba$ )o"ik"inik re"ati* ke(i" se$ingga )er"u di kembangkan tekno"ogi )engo"a$an air "imba$ ang mura$. muda$ o)erasina serta $argana ter+angkau% 9e),6!4LH/0:/0112 tentang baku mutu "imba$ (air bagi kegiatan Ruma$ Sakit meng$aruskan setia) ruma$ sakit $arus mengo"a$ air "imba$ sam)ai standart ang dii+inkan% 6enurut 9e)gub ;atim <0/ 0111 tentang baku mutu "imba$ (air bagi kegiatan Ruma$ Sakit di Pro)insi 5aera$ Tingkat I ;atim. menebutkan ba$&a da"am rangka )enanganan masa"a$ "imba$ (air. $arus memenu$i ketentuan, ketentuan antara "ain#03 membuat sa"uran )embuangan "imba$ (air tertutu) dan keda) air. se$ingga tidak ter+adi )erembesan ke tana$ dan di a"irkan ke IPAL serta ter)isa$ dengan sa"uran "im)a$an air $u+an. :3 me"akukan )engo"a$an "imba$ (air se(ara *isika. kimia dan bio"ogi. se$ingga mutu "imba$ (air ang di buang ke "ingkungan tidak me"am)aui Baku 6utu Limba$ air bagi Ruma$ Sakit ang te"a$ diteta)kan% Bagi ruma$ sakit besar umumna da)at membangun IPAL sendiri karena mem)unai dana ang (uku). teta)i bagi ruma$ sakit ke(i" termasuk )o"ik"inik dan )uskesmas maka kebutu$an akan tekno"ogi )engo"a$an air "imba$ ang "aak se(ara teknis.ekonomis dan memenu$i standart "ingkungan sangat di)er"ukan% Tekno"ogi )engo"a$an air "imba$ seder$ana dengan kiner+a ang tinggi ang te"a$ dikembangkan saat ini ada"a$ dengan bio*i"ter% 6enurut 6et(a"* > !dd :??@3 bio*i"ter (#ubmerged -ilter ada"a$ suatu isti"a$ dari reaktor ang dikembangkan dengan )rinsi) mikroba tumbu$ dan berkembang )ada suatu media *i"ter dan membentuk "a)isan bio*i"m attached groth3% Bio*i"m meru)akan sa"a$ satu )engo"a$an "imba$ (air se(ara bio"ogis. )roses ker+ana meman*aatkan ke$idu)an mikroorganisme untuk menguraikan )o"utan% Ada)un bebera)a keunggu"an antara "ain )engo)erasianna muda$. "um)ur ang di$asi"kan sedikit. ta$an ter$ada) *"uktuasi +um"a$ air "imba$ mau)un *"uktuasi konsentrasi serta da)at meng$i"angkan )adatan tersus)ensi dengan baik% Tekno"ogi bio*i"ter mam)u meremova" kandungan ba$an organik sam)ai tingkat e*isiensi 12% Tu+uan ang ingin di(a)ai )ada )ene"itian ini ada"a$ meren(anakan IPAL bio*i"ter anaerob,aerob ang me"i)uti ukuran dimensi utama bangunan berdasarkan )rediksi )eningkatan kun+ungan dan )engembangan )o"ik"inik untuk 0? ta$un mendatang%
METODA PENELITIAN 2.1
L$*a+i Pene#itian Lokasi )ene"itian )eren(anaan IPAL Bio*i"ter ada"a$ di Po"ik"inik U4IPA Surabaa ang ter"etak di kam)us II ;"%5uku$ 6enangga" II/@ Surabaa%
darmadi
Page %8
2.2
Inenta-i+a+i Data Pene"itian ini menggunakan data sekunder dan d ata )rimer% 5ata sekunder ang dikum)u"kan antara "ain#
•
Pro*i" )o"ik"inik
•
Laout )o"ik"inik
•
Fasi"itas )e"aanan Sedangkan kegiatan )engum)u"an data )rimer men(aku) sebagai berikut#
• • •
2.3
a)
Lokasi )embuangan air "imba$ 9ua"itas air "imba$ *isik dan kimia dan bio"ogi3 5ebit air "imba$
Pe-en.anaan De+ain IPAL Pe-hitn&an De/it Ai- Li!/ah 6enurut Butter > 5avies da"am Sugito :??23 ba$&a terda)at $ubungan ang sangat erat antara +um"a$ )emakaian air rata 8 rata )erorang )er $ari ter$ada) air "imba$ ang di$asi"kan dan da)at dirumuskan se(ara seder$ana sebagai berikut # C0 = D% C 5imana # C ada"a$ konsumsi air bersi$ )er orang )er $ari C0 ada"a$ timbu"an air "imba$ )er orang )er $ari
D ada"a$ *aktor )engemba"ian 5a"am )eren(anaan )embangunan IPAL ini. )ene"iti menggunakan )er$itungan +um"a$ timbu"an air "imba$ rata 8 rata )er $ari ada"a$ 1? dari )emakaian air bersi$ rata 8 rata )er $ari% /) De+ain IPAL Bi$%i#te- 5esain bangunan utama IPAL bio*i"ter ang diren(anakan ada"a$ sebagai berikut # a% Bak eEua"isasi/ Bak )engum)u" terbuat dari )asangan batu bata. bentuk )ersegi )an+ang di"engka)i dengan ar #creen beru)a ka&at ang terbuat dari stain"ies% b% Bak Sedimentasi/ Bak )engenda)an a&a" terbuat dari )asangan batu bata dan tertutu) ang di"engka)i dengan "ubang kontro". bak berbentuk )ersegi )an+ang. air "imba$ masuk me"a"ui )i)a in"et se(ara gravitasi. )eme"i$araan dengan (ara )engurasan manua"% 9riteria )eren(anaan menurut standart ;A da"am Said :??<3 ada"a$ #
-
aktu tingga" /etention time3 rata 8 rata = ,2 +am
-
Beban )ermukaan surface loading 3
= :?,2? m/m:/$ari%
(% Reaktor Bio*i"ter Anaerob. reaktor ini di)asang se(ara seri ter$ada) reaktor bio*i"ter aerob. dengan ba$an )asangan batu bata berbentuk )ersegi )an+ang tertutu). media *i"ter ang digunakan batu a)ung dan
darmadi
Page
keriki"/)e(a$an batu ka"i dengan diameter :, (m. *"uida/ air "imba$ dia"irkan se(ara don flo dan upflo % 9riteria )eren(anaan menurut standar ;A da"am Said:??<3 ada"a$ #
-
aktu tingga" tota" rata 8 rata
= <, +am
-
Tinggi ruang "um)ur
= ?.@ m
-
Tinggi media )embiakan mikroba
= ?.1,0.2 m
-
Tinggi air di atas bed media
= ?.: m
-
Beban B-5 )er vo"ume media
= ?.@ 8 @.kg B-5/m/$ari
-
Beban B-5 )er satuan )ermukaan media La3 = 2,? g B-5/m:/$ari%
d% 9ebutu$an oksigen # 9ebutu$an oksigen di da"am reaktor bio*i"ter aerob sebanding dengan +um"a$ B-5 ang di$i"angkan% Aerasi di"akukan dengan meng$embuskan udara dari bloer me"a"ui Perforated Pipe diffuser ang di)asang di da"am air dengan buka 8 tutu) se(ara otomatis% ;ika su)"ai udara di$entikan maka di**user akan tertutu) se(ara otomatis Siregar. :??23% e% Bak Pengenda) Ak$ir Bak )engenda) ak$ir terbuat dari )asangan bata dan tertutu) di"engka)i "ubang kontro". bentuk bak )ersegi )an+ang dengan )i)a in"et dan out"et se(ara gravitasi% Bak ini ber*ungsi sebagai )engenda) ak$ir sesuai kebutu$an dan air "im)asan masuk ke bak k$"orinator% 9riteria )eren(anaan menurut standar ;A da"am Said. :??< 3 ada"a$ #
-
aktu tingga" Retention time 3 rata 8 rata = :,2 +am
-
Beban Permukaan Sur*a(e Loading3
= :?,2? m/m:/$ari
*% 9"orinator Bak )embubu$ 9a)orit3 9"orinasi diren(anakan dengan a"at dosing pump0infuse chlorinator . dimana "arutan k"orin )ada konsentrasi ang terukur dia"irkan ke da"am air "im)asan IPAL me"a"ui sa"uran se"ang ang di"engka)i )engatur a"iran/kran Said. :??<3%
2.4
Ana#i+i+ Data 6etode ana"isis data di"akukan se(ara diskri)ti* kuantitati* di"akukan dengan (ara #
a%
Per$itungan )eren(anaan dimensi bangunan utama )engo"a$an air "imba$ berdasarkan kriteria )eren(anaan dan debit air "imba$ ang diren(anakan% b% 5esain )eren(anaan beru)a gambar teknik IPAL Bio*i"ter% (% Per$itungan biaa )embangun IPAL bio*i"ter disesuaikan dana ang ada dengan menggunakan )er$itungan ana"isis biaa konstruksi/bangunan Jaina"% J% :??23 dan )edoman standart $arga barang/+asa 9ota Surabaa ta$un :?0@%
darmadi
Page 1
0 HASIL DAN PEMBAHASAN 0' Pen&&naan Lahan "an Fa+i#ita+ Luas "a$an ang disia)kan untuk )embangunan Po"ik"inik U4IPA Surabaa ;a"an 5uku$ 6enangga" II ada"a$ :@ m: ang terdiri dari "antai dengan ren(ana ka)asitas )e"aanan )asien ada"a$ sebanak 0? se)u"u$3 tem)at tidur%
0 Pe-hitn&an Ban&nan IPAL P$#i*#ini* UNIPA S-a/aya Pene"itian ini di"akukan untuk meren(anakan IPAL Po"ik"inik U4IPA Surabaa dengan asumsi untuk 0? ta$un ke de)an dengan menggunakan sistem )engo"a$an kombinasi bio*i"ter anaerob,aerob% 9arakteristik beban )en(emar B-5 ang digunakan berdasarkan )ada karakteristik "imba$ (air Ruma$ Sakit dengan beban )en(emar aitu ?? mg/"% 5ebit in*"uent ang digunakan aitu sebesar :? m /$ari ang di)ero"e$ berdasarkan )er$itungan kebutu$an air bersi$ se"ama )engo)erasian Po"ik"inik% !*isiensi )engo"a$an ang diren(anakan aitu berkisar antara 1? , 12 sesuai dengan e*isiensi )engo"a$an dengan sistem kombiasi anaerob 8 aerob% Untuk mengeta$ui )eren(anaan IPAL ang diinginkan. maka ter"ebi$ da$u"u $arus diketa$ui sumber 8 sumber "imba$ ang di$asi"kan dari )roses )engo)erasian 9"inik U4IPA Surabaa% Berikut diagram )roses )engo"a$an "imba$ (air Po"ikinik U4IPA Surabaa se)erti ang ter"i$at )ada Gambar %0%
S:;B< A >;BA? Da!ur >au&dr Pera&t"ra& ua&g Bersali& ua&g a@at &a! Air lim!asa& a&gi se!ti >a+"rat"rium >im+a# Cair Pelarut Ba "&tr"l Pemisa# >ema Ba
darmadi
Page 2
"&tr"l Ba "&tr"l Ba "&tr"l Ba "&tr"l Pe&g"la#a& Fisi-imia Pe&am!u&ga& Pe&am!u&ga& Pe&am!u&ga& Pe&am!u&ga& Air ?ua& Di+aar &ce&erat"r Pe&g"la#a& >im+a# B3 Ba <ualisasi im+a# B3 Sistem A&aer"+ - Aer"+ Ba #l"ri&asi Di+ua&g esalura& :mum Pe&g"la#a& Air >im+a# De&ga& Sistem Bi"l"gis Di+ua&g esalura& :mum Pr"ses
darmadi
Page 3
Bi"l"gis erleat
darmadi
Page %
Ga!/a- 0' Dia&-a! P-$+e+ Pen&$#ahan Li!/ah P$#i*#ini* UNIPA S-a/aya
darmadi
Page
00 De+ain Te*ni+ IPAL P$#i*#ini* UNIPA S-a/aya 9a)asitas IPAL 5omestik ang diren(anakan )ada Po"ik"inik U4IPA Surabaa a"a$a sebagai berikut# # :? m /$ari = ?. m/+am = 0. "iter/menit
•
9a)asitas Pengo"a$an
•
B-5 air "imba$ rata,rata
# ?? mg/"iter
•
9onsentrasi SS
# ?? mg/"iter
•
Tota" e*isiensi )engo"a$an
# 1? , 12
•
B-5 air o"a$an
# :? mg/"
•
SS air o"a$an
# :? mg/"
01 Pe-hitn&an De+ain A
De+ain Ba* Pe!i+ah Le!a*2Minya* Bak )emisa$ "emak/minak (grease remo$al ang diren(anakan ada"a$ dengan a"iran gravitasi seder$ana% Bak ini di"engka)ai dengan bar screen )ada bagian in"etna% 9a)asitas Pengo"a$an # :? m /$ari = ?. m /+am = 0. "iter/menit 9riteria )eren(anaan # /etention time = K
Gambar %:% Bak Pemisa$ "emak/6inak
B
De+ain Ba* E3a#i+a+i2Ba* S!- Pen&!4# aktu tingga" di da"am bak HRT3 = : , +am ;A da"am Said. :??<3 5iteta)kan # &aktu tingga" td3 "imba$ di da"am bak eEua"isasi = : +am 5imensi Bak diren(anakan # Pan+ang # 0.@ m Lebar # 0.: m Tinggi # 0.? m Ruang bebas (-ree board # ?.: m Vo"ume e*ekti* # 0.< m Teba" dinding # 02 (m 1hek +adi. &aktu tingga" td3 di da"am bak = 5a!, +e+ai "en&an *-ite-ia Pom)a Air Limba$ = :? m /$ari = ?. m/+am = 0. "iter/menit 5esain bak eEua"isasi ditun+ukan )ada Gambar %% Gambar % Bak !Eua"isasi/Sumur Pengum)u"
6
De+ain Ba* Pen&en"a4an Awa#2Ba* Se"i!enta+i Awa#
1-89
# :? m/$ari # ?. m/+am # 0. "iter/menit B-5 masuk # ?? mg/"iter !*isiensi # :? B-5 ke"uar # :@? mg/"iter aktu tingga" di da"am bak HRT3 = : , @ +am ;A da"am Said. :??<3 5iteta)kan # &aktu tingga" td3 "imba$ di da"am bak eEua"isasi = : +am ;adi. 5imensi Bak diren(anakan # Pan+ang # 0.@ m Lebar # 0.: m Tinggi # 0.? m Ruang bebas (-ree board # ?.: m Vo"ume e*ekti* # 0.< m Teba" dinding # 02 (m 5ebit Air Limba$
Chek :
+adi. &aktu tingga" td3 di da"am bak = 5a! +e+ai "en&an *-ite-ia aktu tingga" )ada saat beban )un(ak = 0 +am asumsi +um"a$ "imba$ : D +um"a$ rata,rata3 Beban )ermukaan (surface loading rata,rata = 0:.2 m/m:%$ari Beban )ermukaan )ada saat )un(ak = :2 m /m:%$ari Beban )ermukaan = :? , 2? m /m:%$ari 5esain bak )engenda)an a&a"/ sedimentasi ditun+ukan )ada gambar %@ berikut% Gambar %@% Bak Pengenda)an A&a"/ Sedimentasi A&a"
D
Ba* Bi$%i#te- Anae-$/ 5ebit air "imba$ # :? m/$ari B-5 masuk # :@? mg/"iter !*isiensi # ? B-5 ke"uar # : mg/"iter Untuk )engo"a$an air dengan )roses bio*i"ter standar beban B-5 )er vo"ume media ?.@ , @. 9g B-5/m%$ari. 4usa Idaman Said. BPPT. :??<3% 5iteta)kan beban B-5 ang digunakan = @ 9g B-5/m %$ari% Beban B-5 di da"am air "imba$ = :? m /$ari D :@? g/m = @%?? g/$ari = @. kg/$ari Vo"ume media = 2 dari tota" vo"ume reaktor aktu tingga" di da"am reaktor anaerob 5imensi Bak diren(anakan # Pan+ang Lebar Tinggi Ruang bebas (-ree board Vo"ume e*ekti* Teba" dinding
# # # # # #
0.@ m 0.: m 0.? m ?.: m 0.< m 02 (m
Chek :
+adi. &aktu tingga" td3 di da"am bak = 5a! +e+ai "en&an *-ite-ia # : +am aktu tingga" rata,rata # ?.0 m Tinggi ruang "um)ur # 0.? m Tinggi bed media )embiakan mikroba # ?.: m Tinngi air di atas bed media # 0.@ m D 0.: m D 0.? m = 0.< m Vo"ume media )ada bio*i"ter anaerob #tandar high rate tricling filter 2 3,4 5 4,6 7g O*0m 8.hari (Ebie 7unio, 9%%&
E
Ba* Bi$%i#te- Ae-$/ 5ebit air "imba$
#
:? m/$ari
1-8!
B-5 masuk # : mg/"iter !*isiensi #
# # # # # #
0.? m 0.: m 0.? m ?.: m 0.<1 m 0. m 02 (m
# # # #
:.?@ +am ?.02 m 0.? m 0. m D 0.? m D 0.? m = 0. m
F Ke/than O*+i&en 9ebutu$an oksigen di da"am reaktor bio*i"ter aerob sebanding dengan +um"a$ B-5 ang di$i"angkan% ;adi. kebutu$an teoritis = +um"a$ B-5 ang di$i"angkan aitu 0.@@ 9g/$ari Faktor keamanan di teta)kan K :.? 9ebutu$an oksigen teoritis = : D 0.@@ 9g/$ari = :. 9g/$ari Tem)eratur udara rata,rata = : o Berat udara )ada su$u : o = 0.0:2 9g/m 5iasumsikan +um"a$ oksigen di da"am udara :.: Se$ingga. !*isiensi di*user = 2 ;ika ka)asitas b"o&er ada"a$ 0?? "iter/menit dan terdiri dari : unit. maka trans*er tota" udara = :?? "iter/menit Gambar %2% Bak Bio*i"ter Anaerob,Aerob
G
Ba* Pen&en"a4an A*hi-2Ba* Se"i!enta+i A*hi- 5ebit Air Limba$
# # #
:? m/$ari ?. m/+am 0. "iter/menit
1-8;
B-5 masuk # :< mg/"iter B-5 ke"uar # :? mg/"iter aktu tingga" di da"am bak HRT3 = : , @ +am ;A da"am Said. :??<3 5iteta)kan # &aktu tingga" td3 "imba$ di da"am bak eEua"isasi = : +am ;adi. 5imensi Bak diren(anakan Pan+ang # 0.@ m Lebar # 0.: m 9eda"anman air e*ekti* # 0.? m Ruang bebas (-ree board # ?.: m Vo"ume e*ekti* # 0.< m Teba" dinding # 02 (m. se)erti )ada gambar %< Chek
+adi. &aktu tingga" td3 di da"am bak = 5a!
aktu tingga" )ada saat beban )un(ak = 0 +am asumsi +um"a$ "imba$ : D +um"a$ rata,rata3 Beban )ermukaan (surface loading rata,rata = 0:.2 m/m:%$ari Beban )ermukaan )ada saat )un(ak = :2 m /m:%$ari Beban )ermukaan = :? , 2? m /m:%$ari Gambar %<% Bak Sedimentasi Ak$ir
Berdasarkan )er$itungan ana"isis )eren(anaan di)ero"e$ reka) dimensi IPAL se)erti )ada tabe" %0 berikut% Tabe" %0% Reka) dimensi IPAL Po"ik"inik U4IPA Surabaa
Di!en+i Ba* N$
Na!a Ba*
9$# y& "i4e-#*an (!0)
P (!)
L (!)
T (!)
F-ee B$a-" (!)
9$# E%e*ti% (!0)
0
Bak Pre Treatment
0.?
0.?
0.?
0.?
?.:
0.?
:
Bak Pemisa$ Lemak/6inak
0.?
0.?
0.?
0.?
?.:
0.?
Bak !Eua"isasi
0.<
0.@
0.:
0.?
?.:
0.<
@
Bak Pengenda)an A&a"
0.<
0.@
0.:
0.?
?.:
0.<
2
Bak Bio*i"ter Anaerob
0.<
0.@
0.:
0.?
?.:
0.<
<
Bak Bio*i"ter Aerob 0.
?.@
0.:
0.?
?.:
0.
0.?
0.:
0.?
?.:
0.@
0.:
0.?
?.:
a% Ruang Aerasi b% Ruang Bed 6edia
Bak Pengenda)an Ak$ir
Tota"
0.<
0.<
0?
1 KESIMPULAN
1-8G
