BAB v - Perhitungan Dimensi Unit IPAM

BAB V PERHITUNGAN DIMENSI UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM

V.1

Intake Intake adalah bangunan yang digunakan untuk mengambil air baku dari sungai. Intake akan dilengkapi oleh : 

Bar Screen



Saluran Intake



Pintu Air



Bangunan Pengumpul



Sistem Transmisi

V.1.1 Bar Screen Bar Screen berfungsi untuk menyaring benda-benda kasar seperti plastik, kayu, dan sampah-sampah yang terapung agar tidak ikut terbawa ke dalam unit pengolahan air minum.

Data Perencanaan : 

Debit perencanaan, Q = 0.424 m3/det



Lebar batang, w = 1 inch = 2.54 cm



Jarak antar batang, b = 2 inch = 5.08 cm



Kemiringan batang, θ = 60°



Kecepatan aliran sebelum melalui batang, v = 0.6 m/det



Bukaan batang berbentuk bulat dengan faktor Kirschmer, β = 1.79



Perbandingan lebar dan kedalaman saluran, L:h = 2:1

Perhitungan : 

Kapasitas setiap intake, q : q



Q 0,424 m 3 / det   0,212 m 3 / det 2 2

Luas penampang saluran, A : q 0,212 m 3 / det A   0.424 m 2 v 0.5m / det



Dimensi saluran -

Kedalaman saluran, h :

L  2h A  2h 2

A 0,424m 2   0,46m 2 2

h -

Lebar saluran, L : L = 2h = 2 x 0,46 m = 0,92 m

-

Panjang saluran untuk kisi, p = 1 m

-

Freeboard, f = f   p  tan    h  1 m  tan 60   0.46 m  1.24 m



Jumlah batang, n : L = nw + (n+1)b 92 = (n × 2.54) + ((n+1) ×5.08) 7,62n = 86,92 n = 12



Jumlah bukaan, s : s = n + 1 = 12 + 1 = 13



Luas bukaan koreksi, b : L = nw + (n+1)b 92 = (12×2,54) + (12+1)b b = 5 cm ≈ 0,05 m



Luas bukaan batang, Ab :

Ab  (n  1)b  

0,46 m h  (12  1)  0,05 m   0.345 m 2 sin  sin 60 

Kecepatan melalui batang, Vb :

Q 0.212 m 3 / det Vb    0.61 m / det  OK Ab 0.345m 2 

Head kecepatan melalui batang, hv :

vb2 (0,61 m / det) 2 hv    0,02 m  2 cm 2 g 2  9.81 m / det 2 

Kehilangan tekan melalui batang, HL :

4

4

 2.54 cm  3  w3   0.2cm  sin 60  1,23 cm  OK H L     hv sin   1.79   b  5.08 cm  

Tinggi muka air setelah batang, Y’ : Y '  Y  H L  0,35 m  0,0123 m  0,3377 m  34 cm

V.1.2 Saluran Intake Saluran intake dirancang dan dibangun untuk menyalurkan air baku sebelum masuk ke pipa pembawa.

Data Perencanaan : 

Debit perencanaan tiap saluran, Q = 0,212 m3/det



Saluran terbuat dari beton dengan bentuk persegi memiliki koefisien kekasaran Manning, n = 0,013





Panjang saluran intake, p = 5 m yang terbagi menjadi beberapa bagian yaitu : -

Panjang antara mulut saluran dengan bar screen, p1 = 1 m

-

Panjang saluran antara bar screen dengan pintu air, p2 = 2 m

-

Panjang saluran antara pintu air dan saluran pembawa, p3 = 2 m

Tinggi muka air untuk beberapa kondisi yaitu : -

Tinggi muka air minimum, Ymin = 0,2 m

-

Tinggi muka air maksimum, Ymaks = 0,7 m

-

Tinggi muka air rata-rata, Yave = 0,35 m

Perhitungan : 

Jari-jari hidrolis saat Ymaks, Rmaks : Rmaks =



Ymaks  L 0,7 m  0,92 m   0,28 m (2  Ymaks )  L (2  0,7 m)  0,92 m

Kemiringan saluran, S : Agar kecepatan aliran di atas 0,6 m/det, maka kemiringan saluran minimum harus dapat menyebabkan kecepatan aliran pada saat kedalaman minimum lebih besar dari 0,6 m/det, sehingga :

2

2

 V n   0,7 m / det 0,013    1,14x10 3 S =  min2 3    23  R   0.14 m   min   

Kontrol aliran : -

Kecepatan saat Ymaks,Vmaks : 2

Vmaks = -

2

1

1

1 3 2 1 .R .S  (0,28m) 3 (1,14x103 ) 2  1,23 m / det  OK n 0,013

Kecepatan saat Yave,Vave : 2

2

1

1

1 1 Vave = .R 3 .S 2  (0,2m) 3 (1,14x10 3 ) 2  0,98 m / det  OK n 0,013 -

Kecepatan saat Ymin,Vmin : 2

1

2

1

1 1 Vmaks = .R 3 .S 2  (0,14m) 3 (1,14x10 3 ) 2  0,78 m / det  OK n 0,013 

Kehilangan tekan melalui mulut saluran hingga bar screen, Hp1 : Hp1 = S x p1 = 1,14 x 10-3 x 1 m = 1,14 x 10-3 m = 0,114 cm



Kehilangan tekan melalui saluran antara bar screen dan pintu air, Hp2 : Hp2 = S x p2 = 1,14 x 10-3 x 2 m = 2,28 x 10-3 m = 0,228 cm



Kehilangan tekan melalui saluran setelah pintu air, Hp3 : Hp3 = S x p3 = 1,14 x 10-3 x 2 m = 2,28 x 10-3 m = 0,228 cm

V.1.3 Pintu Air Pintu air berfungsi untuk mengatur jumlah aliran air yang akan masuk ke saluran pipa pembawa. Pintu air juga diperlukan untuk membuka atau menutup saluran ketika akan dilakukan pembersihan saluran.

Data Perencanaan : 

Debit perencanaan, Q = 0,212 m3/det



Lebar pintu air, Lp = 0,92 m



Kecepatan aliran, Vp = 0,6 m/det

Perhitungan : 

Tinggi bukaan pintu air, hf :

0,212 m 3 / det Q hf    0,384m V p L p 0,6m / det 0,92 m



Kehilangan tekan melalui pintu air, HL : HL 

0,212 m 3 / det Q   0,16m  16 cm 2.746 h 2f 3 L p 2.746  (0,384m) 2 3  0,92 m

V.1.4 Bak Pengumpul Bak pengumpul berfungsi untuk menampung air baku sebelum ditransmisikan.

Data Perencanaan : 

Debit perencanaan, Q = 0,424 m3/det



Jumlah bak, n = 2 buah



Waktu detensi, td = 30 detik



Elevasi muka air sungai pada berbagai kondisi yaitu : -

Tinggi muka air maksimum : +737,57 m

-

Tinggi muka air rata-rata

: +737,22 m

-

Tinggi muka air minimum

: +737,07 m



Dasar bak ditetapkan 1,5 m dibawah LWL



Perbandingan panjang dan lebar, p : l = 3 : 1

Perhitungan : 

Debit tiap bak, q : q



Q 0,424 m 3 / det   0,212 m 3 / det 2 2

Volume bak, V : V = q × td = 0,212 m3/det x 60 detik = 12,72 m3



Elevasi dasar bak, Edb : Edb = LWL – 1,5 m = +737,07 m -1,5 m = 737,57 m



Kedalaman efektif, h : h = Elevasi muka air maksimum – Elevasi dasar bak = 737,57 m – 735,57 m = 2 m



Luas permukaan bak, AS : AS 

V 12 ,72 m 3   6,36 m 2 h 2.m



Dimensi bak : -

Panjang, p : p  2 A  2 x6,36m 2  3,6m

-

Lebar, L : L



1 1 p  x3,6m  1,2m 3 3

Freeboard = 1 m

Pengurasan dilakukan dengan menggunakan pompa dengan head = 10 m. Pipa penguras berukuran 6 inch.

V.1.5 Sistem Transmisi Sistem transmisi terdiri dari dua bagian yaitu pompa transmisi dan pipa transmisi. Pipa transmisi digunakan untuk mengalirkan air dari bak penenang ke unit prasedimentasi di lokasi instalasi pengolahan air minum. Untuk sistem pengaliran transmisi menggunakan sistem pemompaan karena terdapat head yang tersedia di lokasi intake tidak dapat mengalirkan air ke lokasi instalasi pengolahan air minum.

Data Perencanaan : 

Debit perencanaan, Q = 0,424 m3/detik



Pompa yang akan digunakan sebanyak 6 buah pompa dengan 4 pompa operasional dan 2 pompa cadangan. Pemasangan dilakukan pararel yang terdiri dari 2 bagian, yaitu pompa hisap dan pompa tekan.



Kecepatan aliran air pada pipa hisap adalah 1,3 m/detik.

Perhitungan 

Kapasitas tiap pompa, q : q



Q 0,424 m 3 / det   0,106 m 3 / det m 3 n 4

Luas penampang pipa hisap dan pipa tekan, A :

q 0,106 m 3 / det  0,0815 m 2 A=  V 1,3m / det 

Diameter pipa hisap dan pipa tekan, d :

d= 



4 x0,0815m 2





 0,322 m  12inch

Kecepatan melalui pipa hisap dan pipa tekan, V : V =



4A

q 0,106 m 3 / det   1,45 m / det  OK A 1 2 xx(0,3048 m) 4

Luas penampang pipa transmisi, At :

q 0,212 m 3 / det  0,141 m 2 At =  V 1,5m / det 

Diameter pipa transmisi, dt : dt =



4 At





4 x0,141m 2



 0,432m  16inch

Kecepatan melalui pipa transmisi, Vt : Vt =

q 0,106 m 3 / det   1,6m / det At 1 2 xx(0,432 m) 4

Pipa Hisap Pipa hisap direncanakan memiliki peralatan sebagai berikut : 

Pipa lurus

: Ø = 12 inch, L = 5 m, f = 0.0224



1 buah strainer

: Ø = 12 inch, k = 2.5



1 buah elbow 90°

: Ø = 12 inch, k = 0.3



1 buah inlet pompa

: Ø = 12 inch, k = 0.25

Kehilangan tekan melalui pipa hisap adalah : 

Kehilangan tekan melalui pipa lurus, ∆Hmayor :

1,45 m / det  L v2 5m ∆Hmayor = f  0.0224  0,039m d 2g 0,3048m 2  9.81 m / det 2 2



Kehilangan tekan melalui aksesoris, ∆Hminor : ∆Hminor = k

v2 2g

Aksesoris Strainer Elbow 90°

∆Hminor (m) 0.27 0.032

Inlet pompa

0.027

∑Hminor = 0.329 m 

Kehilangan tekan melalui pipa hisap, ∆Hh : ∆Hh = ∆Hmayor +∑∆Hminor = 0,039 m + 0,329 m = 0,368 m

Pipa Tekan Pipa tekan direncanakan memiliki peralatan sebagai berikut : 

Pipa lurus

: Ø 12 inch, L = 5 m, f = 0.0224



1 buah outlet pompa

: Ø 12 inch, k = 0.25



1 buah pembesaran 12”-16”

: k = 0,19



1 buah fleksible joint

: Ø 16 inch, k = 0.026



1 buah check valve

: Ø 12 inch, k = 2.3



1 buah gate valve

: Ø 12 inch, k = 0.2



3 buah elbow 90°

: Ø 12 inch, k = 0.3



1 buah flange crossed

: Ø 12 inch, k = 1.5



Pipa lurus

: Ø 16 inch, L = 164 m, f = 0.0224



2 buah elbow 90°

: Ø 16 inch, k = 0,3

Kehilangan tekan melalui pipa tekan adalah : 

Kehilangan tekan melalui pipa lurus 12 inch, ∆Hmayor :

1.45 m / det  L v2 5m  0.0224  0,04m d 2g 0.3048m 2  9.81 m / det 2 2

∆Hmayor = f 

Kehilangan tekan melalui pipa lurus 16 inch, ∆Hmayor : L v2 164,1m 1.6m / det   0.0224  1,18m d 2g 0.4064 m 2  9.81 m / det 2 2

∆Hmayor = f 

Kehilangan tekan melalui pipa lurus total, ∑∆Hmayor : ∑∆Hmayor = ∆Hmayor1 + ∆Hmayor2 = 0,04 m + 1,18 m = 1,22 m



Kehilangan tekan melalui aksesoris, ∆Hminor : ∆Hminor = k

v2 2g

Aksesoris Outlet pompa

∆Hminor (m) 0.0268

Pembesaran 12-16 inch

0.0204

Check valve

0.2465

Flexible joint

0.0034

Gate valve

0.043

Elbow 90° - 12 inch

0.0964

Flange crossed

0.1607

Elbow 90° - 16 inch

0.0783

∑∆Hminor = 0,6755 m ≈ 0,68m 

Kehilangan tekan melalui pipa tekan, ∆Hh : ∆Hh = ∆Hmayor +∑∆Hminor = 1,22 m + 0,68 m = 1,9 m

Kebutuhan Pompa Transmisi 

Head Statis, Hs : Hs

= Elevasi instalasi – Elevasi dasar bak pengumpul = 786,51m - 735,57m = 50,94 m



Kehilangan tekan selama pemompaan, ∆H : ∆H

= Headloss pipa hisap + Headloss pipa tekan = ∆Hh + ∆Ht = 36,8 cm + 190 cm = 226,8 cm = 2,268 m



Head pompa yang diperlukan, Hp : Hp

= Hs + ∆H = 50,94 m + 2,268 m = 53,2 m

V.2

Bak Penenang Bak penenang dibuat untuk mengkondisikan aliran agar stabil setelah berada dibawah tekanan akibat pemompaan. Pada bak penenang ini juga dapat dilakukan penyisihan besi dengan penambahan oksidator seperti kaporit.

Data Perencanaan : 

Jumlah bak penenang, n = 1 buah



Debit perencanaan, Q = 0,212 m3/det



Bak penenang berbentuk persegi panjang dengan perbandingan panjang dan lebar, p : L = 3 : 1



Pipa overflow mengalirkan 1/4 x debit inflow, qof = 0,053m3/det



Kecepatan aliran pada pipa overflow sama dengan laju aliran air yang masuk ke dalam bak penenang, Vof = 1,6 m/det



Freeboard = 60 cm



Waktu detensi, td = 2 menit = 120 detik



Kedalaman bak penenang, h = 3 m



Pada akhir bak penenang dilengkapi dengan V-notch 90° sebagai pengukur debit air baku.

Perhitungan : 

Volume bak penenang, V : V = q × td = 0,212 m3/det x 120 detik = 25,44 m3



Luas permukaan bak, AS : AS 



V 25,44 m 3   8,48 m 2 h 2.m

Dimensi bak : -

Panjang bak penenang, p : p  3 A  3x8,48m 2  6m

-

Lebar bak penenang, L : L



1 1 p  x 6m  2m 3 3

Freeboard = 60 cm

Ukuran pipa overflow : -

Luas permukaan pipa overflow, Aof : Aof 

-

Vof



0,053 m 3 / det  0,033m 2 1,6.m / det

Diameter pipa overflow, dof : d of 



q of

4. Aof





4 x0,033m 2



 0,2m  8inch

Tinggi muka air di atas V-notch 90º, H :

Q  2,54 H 2,5  Q  H    2,54 

 0,212m 3 / det x35,31 ft 3 / m 3     2,54  

1 / 2,5



Freeboard = 60 cm



Lebar bukaan V-notch 90º, b : b

1 / 2,5

 01,54 ft  47cm

= 2 × (H + freeboard) × tanθ/2 = 2 × (47cm + 20cm) × tan90/2 = 134 cm

V.3

Preklorinasi Unit ini berfungsi untuk menghilangkan kandungan besi berlebih yang terdapat di dalam air baku. Unit ini berupa terjunan yang terletak diantara bak penenang dan unit koagulasi agar pencampuran bahan kimia (kaporit) dengan air baku berlangsung dengan baik. Kriteria desain unit ini mengavu pada kriteria desain unit koagulasi hidrolis dengan terjunan. Perhitungan Bak Penyisih Besi Kriteria Desain : a. Gradien Kecepatan (Gtd)

= 104 – 105

(Reynolds, 1982)

b. Waktu Detensi (td)

= 20 – 60 detik

(Reynolds, 1982)

Waktu Detensi

Gradien Kecepatan

(detik)

(1/detik)

20

1000

30

900

40

790

≥50

700



Headloss (hL) ≥ 0.6 m (Kawamura, 1991)



Ketinggian pencampuran (Hp) ≥ 0.3 m (Schulz&Okun, 1984)



Bilangan Froud (Fr1) ≥ 2 (Schulz&Okun, 1984)



Rasio Kedalaman (Y2/Y1) ≥ 2.83 (Schulz&Okun, 1984) Data Perencanaan :

1.

Jumlah bak (n)

2. Tinggi terjunan (H)

=1 = 1.5 m

3. Lebar terjunan (b)

=1m

4. Lebar bak (w) = 1 m 5. Gradien (G)

= 1000/sekon

6. Waktu detensi (td)

= 20 sekon

Perhitungan : = 0.212 m3/sekon

a. Debit perencanaan (Q) b. Headloss (HL)

) (

(

)(

(

)

) (

)

c. Bilangan terjunan (D) ( )

(

)

(

)

(

) (

)

d. Panjang terjunan (Ld) (

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

e. Kedalaman air di beberapa titik Titik 1 :

Titik 2 :

f. Kontrol Aliran

Bilangan Froud (F) (√

)

(√

)

g. Panjang Loncatan (L) Untuk bilangan Froud, F = 6.3, maka L/Y2 = 6.13

(

)

h. Panjang bak setelah loncatan (Lb) Asumsi : Waktu loncatan hidrolis (t2) = 2 sekon Waktu terjunan (t1) (

= 2 sekon (

)

) (

( )(

) )

i. Panjang unit penyisihan besi (Lmin) (

)

(

j. Freeboard

= 20 cm

k. Kedalaman bak

= 60 cm = 0.6 m

)

(

)

Saluran Menuju Bangunan Penyisih Besi Data Perencanaan : 

Saluran terbuat dari beton dengan nilai koefisien Manning (n) = 0.013



Lebar saluran (L) = 30 cm



Panjang saluran (p) = 3 m

Perhitungan : a. Tinggi muka air di atas saluran (hsal)

(

)

(

)

b. Freeboard saluran

= 20 cm

c. Kedalaman saluran (Hsal)

= 0.9 m

(

)

d. Kecepatan pada saluran (vsal) ( (

) )(

)

e. Jari-jari Hidrolis (R) (

)(

(

)

) (

)

f. Kemiringan saluran (S) (

⁄

)

*

(

)

+

⁄

g. Headloss pada saluran (HL) (

)

Bak Pembubuh Kaporit Data Perencanaan : 

Debit Pengolahan (q) = 0.212 m3/s



Oksidator yang akan digunakan adalah kaporit dalam bentuk padatan.



Pembubuhan kaporit ke dalam bak pembubuh dilakukan 24 jam sekali.



Jumlah bak pembubuh adalah 2 (1 operasional, 1 cadangan), bentuk silinder.



Dosis kaporit



Berat Jenis kaporit (ρkpr)

= 0.86 kg/L



Konsentrasi kaporit (Ckpr)

= 10%

= 20 mg/L

Perhitungan : a. Kebutuhan kaporit (mkpr) (

)

b. Debit kaporit (qkpr)

c. Volume kaporit tiap pembubuhan (Vkpr)

(

)

(

)

(

)

d. Volume pelarut (Vair) (

)

e. Volume larutan (V)

f. Dimensi bak pembubuh Diameter bak pembubuh (d) = 2 m Luas alas bak pembubuh (A) (

)

Ketinggian bak pembubuh (h)

Freeboard

= 20 cm

Pompa Pembubuh Data Perencanaan : 

Jumlah pompa adalah 2 (1 operasional, 1 cadangan)



Efisiensi pompa (ή) = 0.85



Head pompa tersedia (H) = 10 m



Debit larutan kaporit (ql) = 0.426 m3/hari = 4.93 x 10-6 m3/s Perhitungan : a. Massa jenis larutan (ρl) ρ ρ

ρ

b. Daya pompa (P)

(

ρ

) (

) (

) (

)

ή

V.4

Koagulasi Pada perencanaan ini, unit koagulasi yang digunakan adalah koagulasi yang memanfaatkan gaya hidrolis sebagai pengaduk. Gaya hidrolis dimunculkan dengan melewatkan air pada sebuah terjunan. Unit koagulasi terdiri atas kelengkapan sebagai berikut. 

Saluran menuju bak koagulasi



Bak Koagulasi



Bak pembubuh koagulan



Pompa pembubuh

Bak Koagulasi Kriteria desain dari bak koagulasi, seperti yang tercantum pada bab sebelumnya, adalah sebagai berikut. Kriteria Gradien Kecepatan (G) Waktu Detensi (td) Headloss Ketinggian Pencampuran (H) Bilangan Froud (Fr) Rasio Kedalaman (Y2/Y1)

Satuan Detik-1 Detik m m -

Nilai Gtd = 104 - 105 td = 20 - 60 hL ≥ 0,6 Hp ≥ 0,3 Fr ≥ 2 Y2/Y1 > 2,83

Sumber Reynolds, 1982 Reynolds, 1982 Kawamura, 1991 Schulz & Okun, 1984 Schulz & Okun, 1984 Schulz & Okun, 1984

Untuk mendesain bak koagulasi, data perancanaan yang digunakan adalah sebagai berikut. 

Jumlah bak, n = 1



Tinggi terjunan, H = 2 m



Lebar terjunan, b = 1 m



Lebar bak, w = 1 m



Gradien, G = 1000/detik



Waktu detensi, td = 20 detik

Perhitungan

Nilai debit yang digunakan untuk perencanaan ini adalah Q = 0,212 m3/detik. Nilai Headloss dapat dihitung menggunakan persamaan

Bilangan terjunan (D) dihitung dengan persamaan (

)

(

)

(

)

Panjang terjunan yang terjadi adalah sebagai berikut. (

)

(

)

(

)

Kedalaman air di beberapa titik : Kedalaman air di titik 1 adalah

Kedalaman air di titik 2 adalah

Kontrol aliran

Bilangan Froud

*√

+

*√

+

Nilai-nilai tersebut masuk ke dalam kriteria desain sehingga dapat diterima.

Panjang loncatan hidrolis yang terjadi adalah sebagai berikut. Untuk bilangan Froud F=7,3, maka L/Y2 = 6,13

Panjang bak setelah loncatan (Lb) dihitung dengan asumsi sebagai berikut. Waktu loncatan hidrolis t2 = 2 detik Waktu terjunan t1 = 1 detik ( (

) )

Panjang bak unit koagulasi (Lmin) yang dibutuhkan adalah sebagai berikut.

Freeboard = 20 cm Kedalaman bak = 0,6 m

Saluran Menuju Bak Koagulasi Data perencanaan yang digunakan untuk mendesain saluran menuju bak koagulasi adalah sebagai berikut. 

Saluran terbuat dari beton dengan nilai koefisien Manning, n = 0,013



Lebar saluran, L = 30 cm



Panjang saluran, p = 5 m

Perhitungan

Tinggi muka air di atas saluran (hsal) adalah sebagai berikut.

Dalam perhitungan ini digunakan tinggi freeboard adalah 20 cm. Sedangkan kedalaman saluran yang digunakan (Hsal) adalah 0,5 m. Kecepatan pada saluran (Vsal) dihitung dengan persamaan

Jari-jari hidrolis (R) dihitung dengan persamaan

(

)

Kemiringan saluran (S) : ( (

) )

Headloss pada saluran yang terjadi adalah sebagai berikut.

Bak Pembubuh Koagulan Data perencanaan yang digunakan untuk mendesain bak pembubuh koagulan adalah sebagai berikut. 

Debit Pengolahan, q = 0,212 m3/det



Koagulan yang akan digunakan adalah Al2(SO4)3



Pembubuhan alum ke dalam bak pembubuh dilakukan 24 jam sekali.



Jumlah bak pembubuh adalah 2 (1 operasional dan 1 cadangan) dengan bentuk silinder.



osis alum = 25 mg/L



Berat jenis alum, ρAl = 2,71 kg/L



Konsentrasi alum, CAl = 10%

Perhitungan Kebutuhan alum untuk proses (mAl) dihitung dengan persamaan berikut.

Debit alum (qAl) :

Volume alum tiap pembubuhan (VAl) :

Volume pelarut (VAir) :

Volume larutan (V) :

Dimensi bak pembubuh : Diameter bak pembubuh (d) = 2 meter Luas alas bak pembubuh (A) :

Ketinggian bak pembubuh (h) :

Freeboard = 20 cm

Pompa Pembubuh Koagulan

Data perencanaan yang digunakan untuk memilih pompa pembubuh koagulan adalah sebagai berikut. Jumlah pompa adalah 2 (1 operasional dan 1 cadangan), sesuai jumlah bak pembubuh koagulan. Efisiensi pompa, ɳ = 0,85 Head pompa disediakan, H = 10 m Debit larutan alum, ql = 4,372 m3/hari = 5,06 x 10-5 m3/s Perhitungan Massa jenis larutan yang akan dipompa adalah

Daya pompa yang dibutuhkan untuk memompa larutan adalah sebagai berikut.

Pompa yang akan digunakan memiliki motor dengan daya 80 Watt.

V.5

Flokulasi Pada perencanaan ini, flokulasi akan dilakukan dengan menggunakan vertical baffle channel. Data perencanaan yang akan digunakan untuk mendesain unit flokulasi adalah sebagai berikut. 

Kapasitas Pengolahan, Q = 0,212 m3/s



Jumlah bak, n = 2



Jumlah kompartemen tiap bak = 2



Tebal sekat, t = 10 cm



Gradien Kecepatan dan waktu detensi, G & td : Kompartemen G (detik-1) I 55 II 30

td (detik) 480 720 ΣG x td

G x td 26400 21600 48000

Kapasitas tiap bak (q) adalah

Kompartemen I Gradien kecepatan (G) = 55 /detik Waktu detensi (td) = 480 detik Volume kompartemen, V1 :

Direncanakan dimensi saluran : 

Lebar saluran, l1 = 0,65 m



Lebar bak, L = 6,5 m



Jumlah saluran, n = 6



Lebar belokan, w = 0,2 m

Kedalaman bak (h) :

Headloss (H1) :

Kecepatan di belokan (Vb) :

Kehilangan tekanan di belokan (Hb) :

Kehilangan tekan pada saat lurus (HL) :

Kecepatan pada saat lurus (VL) :

( (

Kompartemen II Gradien kecepatan (G) = 30 /detik Waktu detensi (td) = 720 detik Volume kompartemen, V2 :

Direncanakan dimensi saluran : 

Kedalaman bak (h) = 2 m



Lebar bak, L = 6,5 m



Jumlah saluran, n = 7



Lebar belokan, w = 0,3 m

Lebar saluran (l2) :

Headloss (H2) :

Kecepatan di belokan (Vb) :

Kehilangan tekanan di belokan (Hb) :

( )

)

( )

) (

)

Kehilangan tekan pada saat lurus (HL) :

Kecepatan pada saat lurus (VL) : ( (

)

( )

Volume kompartemen sebenarnya (V2) :

Waktu detensi sebenarnya (td) :

Kontrol Aliran Volume total (Vtot ) :

Waktu detensi total (tdtot) :

Kehilangan tekan total (Htot) :

G x td total, Gtdtot :

Kedalaman air di akhir saluran (h’) :

Dimensi Bak Flokulasi Lebar bak, L = 6,5 m Lebar saluran pada kompartemen I, l1 = 0,65 m Lebar saluran pada kompartemen II, l2 = 0,84 m Lebar belokan pada kompartemen I, w1 = 0,2 m Lebar belokan pada kompartemen II, w2 = 0,3 m

( )

) (

)

Tebal sekat, t = 0,1 m Kedalaman bak, h = 2 m Panjang, p : ( (

) )

Freeboard =0,2 meter

Pintu Air Pada inlet dipasang pintu air dengan kondisi : Lebar bukaan, Lp = 0,4 m Tinggi bukaan pintu air, hf = 0,2 m Kehilangan tekan melalui pintu air, hp :

Saluran Outlet Saluran outlet pada bak flokulasi terbuat dari beton dengan nilai n = 0,013. Saluran ini terhubung langsung dengan saluran inlet dari unit sedimentasi. Direncanakan dimensi saluran : Panjang saluran, p = 7,5 m Kecepatan pada saluran outlet, Vout = 0,25 m/dtk Kedalaman air di saluran outlet, h : h = Kedalaman air di akhir flokulasi = 1,8 m Freeboard = 0,2 m Lebar saluran outlet, L :

Kecepatan sebenarnya di saluran (Vout) :

Jari-jari hidrolis (R) : (

)

Kemiringan saluran (S) : (

(

)

)

Kehilangan tekan di saluran outlet (HL) :

V.6

Sedimentasi Zona Pengendapan Data Perencanaan : Q = 0,212 m3/s n = 3 (1 cadangan) L = 2,5 m H = 1,5 m w = 50 mm α = 60° η = 95% n = 1/8 Vs = 0,02 cm/s = 2 x 10-4 m/s

Debit Jumlah bak sedimentasi Lebar bak sedimentasi Kedalaman zona pengendapan Jarak tegak lurus antar plate settler Kemiringan plate settler Efisiensi penyisihan partikel flok Performance bak sangat baik Kecepatan pengendapan flok alum Perhitungan :

Direncanakan jumlah bak yang digunakan adalah 2 buah dan setiap bak berasal dari satu unit flokulasi. Kapasitas pengolahan, q : q=

Q 0.212 m 3 / det   0.106 m 3 / s 2 2

Beban permukaan dari bak, vs :

 y nv   1  1   y0  Q / AS 

1

n

 (1 / 8)  (2  10 4  0.95  1  1   Q / AS  

8

Vs = q/As = 1.65 x 10-4 m3/m2.s = 1.65 x 10-4 m/s Panjang zona pengendapan p’ = AC =

H w 1.5 0.05     1.76m sin  tan  sin 60 tan 60

Tinggi pengendapan z = CD =

w 1.5   0.1m cos cos60

Waktu detensi td =

z 0.15   60 s  OK Vs 1,65 x 10 -4

Kecepatan horizontal dalam plate, Vo :

1  1.5 1   H  4   Vo =  v s    x1,65  10 m / s w tan  sin  0 . 05 tan 60  sin 60      = 2.91 x 10-3 m/s = 0.17 m/menit < 0.9 m/menit  OK Debit melalui plate, qp : qp = Vo x w x L = 6.91 x 10-3 m/det x 0.05 m x 2 m = 6.91 x 10-4 m3/det Panjang plate p = AC’ =

H 1.5   1.73m sin  sin 60

Jumlah plate yang diperlukan, n : n=

0.08 m 3 / det q   115.78 ~ 116 buah q p 6.91 10 4 m 3 / det

Panjang zona plate settler Pz = ((n-1) x

w 0.05 )  ( p cos )  ((292  1) x )  (1.73 cos60)  17.7m sin  sin 60

Panjang zona pengendapan tanpa plate settler Pi = (1/3) x Pz = (1/3) x 17.7 = 5.9 m Pnajnag total zona pengendapan Pt = Pz + Pi = 17.7 + 5.9 = 23.6 m ~ 24 m Jarak muka air dengan plate hl = h saluran + h air di atasnya + 10 cm = 70 + 1.5 + 10 = 81.5 cm Jarak antar plate dengan dasar zona pengendapan hp = 1 m Kedalaman total bak Htotal = hp + H + hl = 1 + 1.5 + 0.815 = 3.32 m Dimensi bak sedimentasi

Lebar, L = 2.5 m Panjang, P = 24 m Kedalaman, H = 3.32 m Freeboard, fb = 0.6 m

Kontrol Aliran Jari-jari hidrolis, R : R=

w 0.05 m   0.025 m 2 2

Bilangan Reynolds, NRE : NRE =

v R





2.91  10 3 m / s  0.025 m  81  OK 8.975  10 7 m 2 / s

Bilangan Froude, NFR : NFR =

Vo2 (2.91 10 3 m / s) 2   3.45  10 5  OK 2 gR 9.81m / s  0.025 m

Zona Inlet Data Perencanaan : Kedalaman saluran inlet Kecepatan aliran Koefisien saluran beton Panjang saluran = Lebar bak sedimentasi Diameter bukaan orifice Jarak antar pusat bukaan orifice

H = 0.5 m Vh = 0,2 m/s n = 0,013 L = 2,5 m øor = 0,2 m wor = 0,3 m

Perhitungan : Luas penampang saluran, Across : Across =

q 0.106 m 3 / s   0.53 m 2 v 0.2 m / s

Lebar saluran, w :

Across 0.53 m 2   1.06 m ~ 1m w= h 0.5 m Kecepatan sebenarnya di saluran, Vh :

Vh =

0.106 m 3 / s q   0.212 m / s hw 0.5 m  1m

Jari-jari hidrolis, R : R=

1 m  0.5 m wh   0.25 m w  2h 1 m  (2  0.5 m)

Kemiringan saluran, S : 2

 0.013  0.212 m / det   n * Vh    4.82  10 5 S =  2 3    23 R ( 0 . 25 m )     2

Kehilangan tekan, HL : HL = S x p = 1.71 x 10-5 x 0.5 m = 8.565 x 10-6 m = 8.565 x 10-4 cm NRe =

Vh * R 0.212 * 0.25   59053 v 8.975x10 7

NFr =

Vh 2 0.212 x0.25   0.016 gR 9.81 x0.25

HL = S x L = 4.82 x 10-5 x 2.5 = 12.05 x 10-5 m Orifice Jumlah orifice tiap bak

Debit tiap orifice

Luas penampang orifice

Kecepatan aliran pada orifice

Kehilangan tekan pada orifice

Bilangan Reynolds

Bilangan Froude

Zona Outlet Data Perencanaan : Pelimpah Beban pelimpah

Mercu tajam Wl = 12 m3/m.jam = 0,0033 m3/m.s

Perhitungan : Panjang pelimpah total yang dibutuhkan, Pptot

Panjang pelimpah = panjang total plate secara mendatar, Pp

Jumlah pelimpah, n

Beban pelimpah sebenarnya, W1

Tinggi muka air di atas pelimpah

Panjang saluran pelimpah, Psal = 16,8 m Lebar saluran pelimpah direncanakan, Lp = 0,2 m Jumlah saluran pelimpah, ns

Debit saluran pelimpah, qs

Ketinggian muka air di atas saluran, h

Free board = 0,16 m Kedalaman saluran pelimpah, H

Bilangan terjunan, D

Panjang terjunan, Ld

Lebar saluran direncanakan, L = 0,6 m Panjang saluran, P = 2 m Debit aliran, Q = 0,106 m3/dtk Antara saluran pengumpul dan saluran outlet digunakan terjunan dengan tinggi, H = 10 cm Tinggi muka air di atas saluran outlet minimal 40 cm, hout = 40 cm. Kecepatan aliran di saluran outlet, Vout

Jari-jari hidrolis, R

Kemiringan saluran, S

Kehilangan tekan, HL

Zona Lumpur Data Perencanaan : Panjang

P = 13,95 m

Lebar Kedalaman Bentuk Kedalaman pancungan

L = 2,5 m h = 1,5 m Limas terpancung hp = 0,5 m

Perhitungan : Volume limas, V : 1 1 V = ( pLh)  (  13.95 m  2.5 m  1.5 m)  17.44 m 3 3 3

Berat lumpur kering yang dihasilkan, mlk : mlk

= (Dosis alum x 2.2) + (Kekeruhan x 0.36 x 8.34) = (25 mg/L x 2.2) + (113x 0.36 x 8.34) = 310.18 lb/106 gallon air = 47.3 mg/L air

Massa jenis lumpur kering, ρlk = 2200 kg/m3 Kadar air dalam lumpur, Cw= 98 % Berat lumpur, ml : ml =

mlk 47 .3 mg / L.air   2365 mg / L.air C lk 0.02

Massa jenis lumpur,  l

1

l



C lk

 lk



Cw

w



0.02 0.98   9.914 x10  4 2200 997 .7

 l = 1008.73 kg/m3 Volume lumpur, Vl : Vl =

ml

l



2365  10 6 mg / L.air  2.344  10 6 m 3 / L.air 3 1008.73 kg / m

Debit lumpur, ql : ql = Q x Vl = 106 L/s x 2.344 x 10-6 m3/L.air = 2.5 x 10-4 m3/s = 0.9 m3/jam Periode pengurasan ruang lumpur, T T = (VL/q1) = 17.44 / 0.9 = 20 jam  24 jam Pipa Drain Lumpur Pipa drain lumpur yang digunakan merupakan pipa dengan ukuran yang sama dengan pipa drain lumpur dari prasedimentasi. Jarak antara katup penguras dan kolam lumpur = 25 m.

Waktu penguras lumpur, t = 10 menit. Diameter pipa penguras, d = 8 inch = 20.32 cm. Volume lumpur yang dikeluarkan untuk setiap pengurasan, Vp : Vp = T x q1 = 24 jam x 0.9 m3/jam = 21.6 m3 Debit pengurasan lumpur, Q :

21.6 m 3 Q=   0.036 m 3 / s t 600 s Vp

Luas penampang pipa, A : A = 0.25 π d2 = 0.25 x π x (0.2032 m)2 = 0.03243 m2 Kecepatan aliran lumpur dalam pipa, V : V=

Q 0.036 m 3 / s   1.1m / s A 0.03243m 2

Kemiringan pipa, S :

Q   S=  2.63   0.2785 Cd 

1 0.54

  0.036 m 3 / s    2.63   0.2785  110  0.2032  

Kehilangan tekan saat pengurasan, HL : HL = S x L = 0.009 x 25 m = 0.225 m Sludge Drying Bed Data Perencanaan : Periode pengeringan Tebal lumpur Jumlah bak Kemiringan dasar bak Pipa drain Karakteristik tanah dan kerikil

td = 15 hari hl = 1,8 m n=2 0.5% d = 8”

Perhitungan : Jumlah lumpur dari unit sedimentasi

1 0.54

 0.009

Jumlah lumpur per bak

Luas permukaan bak

Panjang bed, p = 15 m Lebar bed

Kapasitas bak sebenarnya

Kedalaman media tanah dan kerikil = 45 cm Freeboard = 20 cm

V.7

Filtrasi Dimensi Unit Filtrasi Kapasitas pengolahan, Q = 0.212 m3/det = 4.83 MGD Jumlah bak filtrasi, N : N = 1.2Q0.5 = 1.2 x (4.83 MGD)0.5 = 2.64 ~ 2 buah (bisa 3 buah, tapi dipilih 2 buah karena masih memenuhi kriteria design media penyaring) Kapasitas tiap bak, q : Q 0.212 m 3 / s   0.106 m 3 / s q= N 2

Direncanakan kecepatan filtrasi, vf = 180 m3/jam-m2 x 10-3 m/s Luas permukaan bak, Abak : Abak =

q 0.106 m 3 / s  x86400  50 m 2 vf 180

Dimensi bak adalah : P:l=2:1 Abak = p x l = 2l2 l = (Abak/2)0.5 = (50/2)0.5 = 5 m p = 2l = 2 x 5 = 10 m Kecepatan filtrasi sebenarnya, vf :

vf =

0.04 m 3 Q   2  10 3 m / det Abed 10m  5m

Sistem Underdrain Data Perencanaan : Luas orifice : Luas media

3 x 10-3 : 1

Luas lateral : Luas orifice

2 :1

Luas manifold : Luas lateral

1,5 : 1

Diameter orifice

0.5 inchi = 0.127 m

Jarak antar pusat lateral terdekat

5 inchi

Sistem underdrain terdiri dari orifice, lateral dan manifold. Orifice Luas orifice, Aor : Aor = 0.25πd2 = 0.25π x (0.0127 m)2 = 1.27 x 10-4 m2 Luas total orifice, Aotot : Aortot : Abak = 3 x 10-3 : 1 Aortot = 3 x 10-3 x 50 m = 0.15 m2 Jumlah orifice, no : Aortot 0.15 m 2 nor =   1181 4 Aor 1.275x10 m 2

Lateral Jumlah lateral tiap filter, nl : nl =

Pbed 10 m x2  x 2  157 buah jl 0.127 m

Luas total lateral, Altot : Altot = 2Aortot = 2 x 0.15 m2 = 0.3 m2 Luas lateral, Al : Al =

Altot 0.3 m 2   1.9 x10 3 m 2 nl 157

Diameter lateral, dl :

 4A  dl =  l    

0.5

 4  1.9 x10 3 m 2       

0.5

 0.049 m ~ 1.8 inchi

Jumlah orifice di setiap lateral nol =

1181  7.522 ~ 7buah 157

Manifold Luas total manifold, Amtot : Amtot = 1.5Altot = 1.5 x 0.3 m2 = 0.45 m2 Diameter manifold, dm :

 4A  dm =  l    

0.5

 4  0.45 m 2       

0.5

 0.757 m ~ 30 inch

Panjang tiap lateral pl=

Lebar bak  d m 5  0.762   2.1m ~ 2m 2 2

Jarak tiap orifice jor =

Pjg lateral 2m   0.286 m ~ 11inchi Jumlah orifice 7

Cek Jumlah orifice total sebenarnya nor = nol x nl = 7 x 157 = 1099 buah Luas orifice total sebenarnya Aortot = nor x Aor = 1099 x 1.27 x 10-4 m2 = 0.14 m2 Luas orifice : Luas media = Aortot : Abak = 0.14 : 50 = 2.8 x 10-3 : 1 Luas lateral total sebenarnya Altot = nl x Al = 157 x 0.25π (0.046)2 = 0.26 m2 Luas lateral : Luas orifice = Altot : Aortot = 0.26 : 0.14 = 1.86 : 1 Luas manifold : Luas lateral = Am : Atot = 0.456 : 0.26 = 1.7 : 1

Kehilangan Tekan Saat Permulaan Filtrasi 1. Media Pasir Diameter (mm) 0.27 – 0.37 0.37 – 0.65

di (mm) 0.32 0.43

Xi (%) 8.34 33.39

Xi/di2 (mm-2) 0.83 1.84

0.49 – 0.65

Hp

=

k (1  ) 2 vf g 3

0.56

6   

2



58.27

1.83 4.51

Li di2

5 x2.10 3 x8.975x10 7 (1  0.42) 2  6  2 6 6 3 3 x   (0.2 x4.51mm x10 x10 (mm / m )) 3 9.81 0.42  0.82  2

=

= 0.187 m

2. Media Antrasit Diameter (mm) 0.97 – 1.24 1.24 – 1.57 1.57 – 1.87

di (cm) 1.10 1.40 1.71

(1   ) 2 k = vf g 3

Ha

6    

2

Xi (%) 18.08 33.41 48.51

Xi/di2 (mm-2) 0.15 0.17 0.17 0.49

Li

d

2 i

5 x2.10 3 x8.975x10 7 (1  0.42) 2  6  2 6 6 3 3 x   (0.6 x0.49mm x10 x10 (mm / m )) 3 9.81 0.42  0.72  2

=

= 0.085 m

3. Media Kerikil Diameter (mm) 2.54 12.70 22.86 33.02 43.18

Hk

=

k (1  ) 2 vf g 3

di (cm) 12.19 18.35 10.73 7.62 5.91

6   

2



Orifice

Xi/di2 (mm-2) 0.04564 0.00275 0.0005 0.00017 0.00008 0.04913

Li di2

5 x2.10 3 x8.975x10 7 (1  0.4) 2 = x 9.81 0.423

= 0.01 m

Xi (%) 29.45 44.32 25.93 18.40 14.27

2

 6  2 6 6 3 3   (0.55x0.0491mm x10 x10 (mm / m )) 0 . 92  

Debit melalui orifice, qo : qo =

q 0.106 m 3 / det   9.65  10 5 m 3 / det no 1099

Kehilangan tekan melalui orifice, Ho : Ho = k

qor2 2 gxA0 r

2

 2.4

(9.65x10 5 m / det) 2  0.07m 2  9.81 (1.27 x10 4 ) 2

Lateral Diameter lateral, dl = 1.8 inch = 0.046 m Panjang lateral, pl = 2 m Debit melalui lateral, ql : ql =

q 0.106   6.75  10  4 m 3 / det nl 157

Kecepatan melalui lateral, vl :

ql 6.75  10 4 m 3 / det   0.4 m / det vl = Al 0.25 (0.046) 2 m 2 Kehilangan tekan melalui lateral, Hl : 2 (0.4 m / det) 2 1 Ll v l 1 2m f  0.026  3  10 3 m l= 3 dl 2g 3 0.046m 2  9.81m / det 2

Manifold Diameter manifold, dm = 30 inch = 0.762 m Panjang manifold, pm = 10 cm Debit melalui manifold, qm = 0.106 m3/det Kecepatan melalui manifold, vm : Vm =

qm 0.106   0.23 m / det Am 0.25 (0.762 ) 2 m 2

Kehilangan tekan melalui manifold,

Hm :

2 1 Lm v ml 1 10m (0.23 m / det) 2  0.026  3.06  10 4 m Hm = f 2 3 d m 2g 3 0.762m 2  9.81m / det

Total kehilangan tekan, ΔH : ΔH

= Hp + Ha + Hk + Ho + Hl + Hm

= 0.187 + 0.085 + 0.01 + 0.003 + 0.003 + 3.06  10 4 = 0.288 m

Ketinggian air maks, Hmaks = 1 m Ketinggian Bak Filtrasi Tinggi bak filtrasi, H : H = Hp + Ha + Hk + ΔH + Hmaks = 0.2 + 0.6 + 0.55 + 0.288 + 1 = 2.638 m Freeboard = 20 cm

Sistem Inlet Sistem inlet terdiri dari saluran inlet dan zone inlet.

Saluran Inlet Data Perencanaan : Kecepatan pengaliran Debit Panjang pipa terjauh direncanakan

v = 1.8 m/s Q = 0,106 m3/s L = 15 m

Perhitungan : Luas penampang pipa, A : A=

q 0.106   0.06 m 2 v 1.8

Diameter pipa, d : d=

4A





4  0.06 m 2



 0.27 m  diameter pasaran = 12 inchi = 0.3048 m

Kecepatan aliran yang sebenarnya, v : v=

q 0.106   1.45 m / det A 0.25 (0.3048 m) 2

Aksesoris pipa yang digunakan adalah : Aksesoris Elbow 90° - 12” Gate valve – 12”

Jumlah 3 1

k 0.3 0.2

Kehilangan tekan akibat pipa inlet, Hmayor :

V (m/s) 1.45 1.45 ΔH minor

Hminor (m) 0.096 0.021 0.117

  QL0.54   Hmayor =  2.63  0 . 2785 xCxd  

1 / 0.54

  0.106x150.54    2.63  0 . 2785 x 110 x 0 . 3048  

1 / 0.54

 0.135 m

Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa, Hminor :

(1.45 m / det) 2 v Hminor =  k  (3  0.3)  (1 0.2)  0.117 m 2g 2  9.81m / det 2 Kehilangan tekan pada pipa inlet, ΔH : ΔH = Hmayor + Hminor = 0.135 cm + 0.117 cm = 0.253 m

Zona Inlet Zone inlet direncanakan memiliki dimensi sebagai berikut : Lebar zona inlet = lebar bak filtrasi, L = 5 m Panjang zona inlet, p = 0.5 m Kedalaman zona inlet, h = 1 m

Sistem Outlet

Data Perencanaan : Kecepatan pengaliran

v = 1.8 m/s

Debit

Q = 0.106 m3/s

Panjang pipa terjauh direncanakan

L = 10 m

Perhitungan : Luas penampang pipa, A : A=

q 0.106   0.06 m 2 v 1.8

Diameter pipa, d : d=

4A





4  0.06 m 2



 0.27 m  diameter pasaran = 12 inchi = 0.3048 m

Kecepatan aliran yang sebenarnya, v : v=

q 0.106   1.45 m / det A 0.25 (0.3048 m) 2

Aksesoris pipa yang digunakan adalah : Aksesoris

Jumlah

k

V (m/s)

Hminor (m)

Reducer 30 - 12 Gate valve – 12”

1 1

0.15 1.5

1.45 1.45 ΔH minor

0.016 0.161 0.177

Kehilangan tekan akibat pipa inlet, Hmayor :

  QL0.54  Hmayor =  2.63   0.2785xCxd 

1 / 0.54

  0.106x10 0.54    2.63   0.2785x110x0.3048 

1 / 0.54

 0.09 m

Kehilangan tekan akibat aksesoris pipa, Hminor : Hminor =

v

 k 2 g  0.177 m

Kehilangan tekan pada pipa inlet, ΔH : ΔH = Hmayor + Hminor = 0.09 + 0.177 = 0.267 m

Sistem Pencucian Sistem pencucian filtrasi dilakukan dengan menggunakan backwash aliran ke atas. Data Perencanaan : Vbw = 1000 m3/hr-m2 = 0.0116 m/s Abak = 50 m2 tbw = 7 menit = 420 menit qbw = Abak x Vbw = 50 x 0.0116 = 0.58 m3/s

Kecepatan backwash Luas penampang filter Lama pencucian Debit backwash

Perhitungan : Keadaan Media Saat Terekspansi Akibat Backwash Kontrol ekspansi :  3e

w k  vb 1  e g s   w

 6     di 

2

Ekspansi hanya terjadi pada media filtrasi saja.

Pasir Kondisi lapisan pada saat backwash : Diameter (mm) 0.27 – 0.37 0.37 – 0.49 0.49 – 0.65

 3e 1  e

1 1  e

di

ε

Li (m)

Lie (m)

1.428 0.787 0.448

3.69 2.86 2.36

0.32 0.43 0.56

0.42 0.42 0.42

0.017 0.067 0.116 0.200

0.036 0.111 0.160 0.307

Persentase tinggi ekspansi =

L L L ie

i

 100% 

i

0.307  0.2  100%  53.5% 0.2

Antrasit Kondisi lapisan pada saat backwash : Diameter (mm) 0.97 – 1.24 1.24 – 1.57 1.57 – 1.87

 3e 1  e

1 1  e

di

ε

Li (m)

Lie (m)

0.508 0.314 0.208

2.45 2.13 1.91

1.10 1.40 1.71

0.42 0.42 0.42

0.108 0.200 0.292 0.600

0.154 0.248 0.322 0.724

Persentase tinggi ekspansi =

L L L ie

i

 100% 

i

Kehilangan Tekan Akibat Backwash Pasir

e

He

(1   e ) 2  6 k Lei  = vb g  e3  d i

  

:

2

4  6  = 0.0116x8.975x10 7 x809199x  9.81  0.82  = 0.18 m

Antrasit

2

0.724  0.6  100%  20.67% 0.6

(1   e ) 2  6 k Lei  = vb g  e3  d i

He

=

  

2

4  6  0.0116x8.975x10 7 x569141.17 x  9.81  0.72 

2

= 0.17 m

Kerikil

(1   e ) 2 k = vb g  e3

He

 6   d i

2

 x  L i2 di 

2 5 7  (1  0.4)   6  6   x 0 . 0116 x 8 . 975 x 10 x =  x0.548x0.04913x10 2  9.81  0.4   0.72  2

= 0.032 m

Orifice Debit melalui orifice, qo : qo =

q 0.58   5.3  10  4 m 3 / det no 1099

o

:

2

5.3x10  4   2.46m Ho = 2 4 2 2 Aor 2 gC 2 1.27 x10 x 2  9.81m / det  0.6 qo o

4. Lateral Diameter lateral, dl = 1.8 inch = 0.04572m Panjang lateral, pl = 2 m Debit melalui lateral, ql : ql =

q 0.58   3.7 x10 3 m 3 / det nl 157

Kecepatan melalui lateral, vl : vl =

ql 3.7 x10 3   2.25 m / det Al 0.25 (0.04572) 2 m 2

Kehilangan tekan melalui pipa lateral, Hl : 2 1 Ll v l 1 2 2.252  0.026  0.1m Hl = f 3 dl 2g 3 0.04572 2  9.81

Manifold Diameter manifold, dm = 0.762 m Panjang manifold, pm = 10 cm Debit melalui manifold, qm = 0.58 m3/det Kecepatan melalui manifold, vm : vm =

qm 0.58   1.3m / det Am 0.25 (0.762 ) 2 m 2

Kehilangan tekan melalui manifold, Hm : 2 1 Ll v l 1 10 1.32  0.026  9.8 x10 3 m Hm = f 3 dl 2g 3 0.762 2  9.81

Pipa Pencuci dari Menara Reservoar Data Perencanaan : Jarak antara menara reservoar dengan bak filter terjauh Pipa CIP

L = 30 m C = 110

Kecepatan pencucian berdasarkan kriteria desain

2.5 – 3.7 m/det

Perhitungan : Luas penampang pipa, Across : Across =

q b 0.58   0.157 m 2 v 3.7

Diameter pipa, d : d=

4 Across





4  0.157 2



 0.4m ~ 16inch  0.4064m

Kehilangan tekan pada pipa, Hmayor :

 qb xL0.54   Hmayor =  2.63   0.2785 Cd 

1 0.54

  0.58 x30 0.54    2/3   0.2785  110  (0.416 ) 

1 0.54

 1.4m

Kehilangan tekan akibat aksesoris Aksesoris Elbow 90 Tee Gate valve

Jumlah 2 3 1

k 0.3 1.5 0.25

kxn 0.6 4.5 0.25 5.35

v2 3 .7 2  5.35  3.73 m Hminor = k 2g 2 x9.81 Kehilangan tekan pada pipa pencuci, Hpp : Hpp = Hmayor + Hminor = 1.4 + 3.73 = 5.13 m Total kehilangan tekan saat backwash, ΔHb : ΔHb = Hp + Ha + Hk + Ho + Hl + Hol + Hm + Hpp = 0.18 + 0.17 + 0.032 + 2.46 + 0.1 + 9.8 x 10-3 + 5.13 =8m

Saluran Penampung Air Pencuci Air pencuci yang berada di atas media penyaring dialirkan ke saluran penampung (gutter) melalui pelimpah lalu ke gullet dan menuju ke saluran pembuangan.

Gutter dan Pelimpah

Dasar gutter harus diletakkan di atas ekspansi maksimum pada saat pencucian. Hal ini dilakukan agar pasir pada media penyaring tidak ikut terbawa pada saat pencucian. Direncanakan jumlah gutter = 1 buah Debit backwash, qb = 0.58 m3/det Debit gutter, qg = 0. 5 m3/det Lebar gutter, L = 0.5 m

Kedalaman air di gutter, h :

 qg   h =   1.38L 

23

 0.58     1.38  0.5 

23

 0.89m

Freeboard = 16 cm Air pencuci masuk ke gutter melalui pelimpah. Jumlah pelimpah yang digunakan = 4 buah Panjang pelimpah, p = 10 m. Total panjang pelimpah = 20 m.

Beban pelimpah Wp =

qb 0.58   0.03 m 3 / s.m ptot 20

Tinggi muka air di atas pelimpah, h :

 q  h=  b   3.33L 

23

 0.41x35.32     3.33x33.6 x3.281 

23

 0.2 ft  0.062m

Saluran Pembuangan Saluran pembuangan direncanakan berupa pipa. Kecepatan aliran pada saluran = 2 m/s Debit backwash, qb = 0.58 m3/s. Luas penampang pipa, Across : Across =

qb 0.58   0.29m 2 v 2m / det

Diameter pipa pembuangan, d : d=

4 Across





4  0.29m 2



 0.6076m ~ 24inch  0.6096m

Kecepatan aliran sebenarnya di dalam pipa pembuangan Vb = qbw/A = (0.58) / (0.25 x  x 0.60962) = 1.99 m/s

V.8

Desinfeksi Desinfeksi adalah proses penghilangan mikroorganisme patogen yang terdapat di dalam air. Perhitungan Dimensi Bak Pembubuh a. Kebutuhan kaporit (mkpr)

b. Debit kaporit (qkpr)

c. Volume kaporit tiap pembubuhan (Vkpr)

d. Volume pelarut (Vair) ( e. Volume larutan (V)

f. Dimensi bak pembubuh Ketinggian bak pembubuh (h)= 1 m Diameter bak pembubuh (d)

Freeboard

Pompa Pembubuh Kaporit

= 30 cm

)

Data perencanaan

:

a. Jumlah pompa adalah 2 (1 operasional, 1 cadangan) b. Efisiensi pompa (ή)

= 0.85

c. Head pompa tersedia (H) = 10 m d. Debit larutan kaporit (ql) Perhitungan

= 0.3 m3/hari = 3.5 x 10-6 m3/s

:

a. Massa jenis larutan (ρl)

b. Daya pompa (P)

(

) (

) (

) (

)

Pompa yang akan digunakan memiliki motor dengan daya 80 Watt (Grunfos).

V.9

Reservoir 

Data pemakaian air

no

waktu

pemakaian/jam

suplai/jam

surplus

defisit

%

%

%

%

1

0-1

1

4.17

3.17

2

1-2

1

4.17

3.17

3

2-3

1.3

4.17

2.87

4

3-4

1.2

4.17

2.97

5

4-5

4

4.17

0.17

6

5-6

5

4.17

0.83

7

6-7

6.5

4.17

2.33

8

7-8

6.6

4.17

2.43

9

8-9

6

4.17

1.83

10

9-10

5

4.17

0.83

11

10-11

5

4.17

0.83

12

11-12

4.8

4.17

0.63

13

12-13

5

4.17

0.83

14

13-14

4.5

4.17

0.33

15

14-15

4.5

4.17

0.33

16

15-16

5

4.17

0.83

17

16-17

6.4

4.17

2.23

18

17-18

5.8

4.17

1.63

19

18-19

5.4

4.17

1.23

20

19-20

6.4

4.17

2.23

21

20-21

3.5

4.17

0.67

22

21-22

3.6

4.17

0.57

23

22-23

1.5

4.17

2.67

24

23-0

1

4.17

3.17

Total

100

100

19.43



Persentase volum reservoir, V%:



Volume total reservoir, V:



Volume masing-masing reservoir, Vr:



Dimensi reservoir: a. Kedalaman reservoir, h = 5 m b. Luas permukaan reservoir, A:

c. Panjang reservoir, p = 18 m d. Lebar reservoir, l = 13.2 m e. Freeboard = 30 cm

19.35