II-14
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Pengertian Air Buangan
Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 tahun 2001, air limbah adalah sisa dari suatu usaha dan atau kegiatan yang berwujud cair.
Air buangan domestik adalah air buangan yang berasal dari usaha dan atau kegiatan permukiman (real estate), rumah makan (restaurant), perkantoran, perniagaan, apartemen dan asrama (KepMenLH Nomor 112 Tahun 2003).
Sumber Air Buangan
Sumber air buangan dikelompokkan menjadi empat kategori, yaitu (Metcalf and Eddy, 2003):
Domestik
Sumber domestik berasal dari rumah tangga, pusat perdagangan, perkantoran dan fasilitas lainnya.
Industri
Sumber industri berasal dari limbah industri dengan karakteristik khusus tergantung jenis industrinya.
Infiltrasi
Sumber infiltrasi berasal dari air hujan yang melimpas di atas permukaan tanah dan meresap ke dalam tanah sebagai akibat terjadinya hujan di sekitar daerah pelayanan dan sepanjang perpipaan.
Limpasan air
Sumber limpasan air merupakan hasil dari runoff yang berasal dari hujan dan salju.
Sistem Pengelolaan Air Buangan
Sistem pengelolaan air buangan terbagi dua yaitu sistem sanitasi setempat (onsite) dan sistem sanitasi terpusat (offsite). Pengelolaan air buangan pada sistem onsite merupakan tanggung jawab pribadi, sedangkan untuk sistem offsite merupakan pengelolaan air buangan yang dikumpulkan melalui jaringan penyaluran air buangan ke unit pengolahan air buangan dalam sebuah zona layanan.
2.3.1 Sistem Sanitasi Setempat
Sistem sanitasi setempat (onsite sanitation) adalah sistem pengelolaan air buangan dimana air buangan tersebut langsung diolah secara individual. Sistem ini dipakai bila syarat-syarat teknis lokasi dapat dipenuhi.
Pada penerapan sistem setempat ada beberapa kriteria yang harus dipenuhi (DPU, 1989), antara lain :
Kepadatan penduduk < 200 jiwa/ha.
Kepadatan penduduk 200 – 500 jiwa /ha masih mungkin dengan syarat penduduk tidak menggunakan air tanah.
Tersedia truk tinja untuk penyedotan.
Kelebihan sistem ini adalah :
Biaya pembuatan relatif murah.
Bisa dibuat oleh setiap sektor ataupun pribadi
Teknologi dan sistem pembuangannya cukup sederhana.
Operasi dan pemeliharaan merupakan tanggung jawab pribadi.
Disamping itu, kekurangan sistem ini adalah :
Umumnya tidak disediakan untuk air bekas seperti dari dapur, mandi dan cuci.
Mencemari air tanah bila syarat-syarat teknis pembuatan dan pemeliharaan tidak dilakukan sesuai aturannya.
Beberapa contoh fasilitas setempat antara lain :
Cubluk
Pit privy atau cubluk merupakan sistem pembuangan tinja yang paling sederhana. Terdiri atas lubang yang digali secara manual dengan dilengkapi dinding rembes air yang dapat terbuat dari pasangan batu bata berongga, anyaman bambu, dan lain-lain. Cubluk biasanya berbentuk bulat atau kotak, dengan potongan melintang sekitar 0,5 – 1 m2 dengan kedalaman 1 – 3 m. Hanya sedikit air yang digunakan untuk menggelontorkan tinja ke dalam cubluk. Cubluk ini biasanya didesain untuk waktu 5 – 10 tahun.
Cubluk terbagi atas beberapa jenis, yaitu :
1. Cubluk Tunggal
Cubluk tunggal merupakan jenis cubluk yang mempunyai satu sumuran untuk menampung tinja. Persyaratan dari cubluk tunggal dapat dilihat sebagai berikut:
Muka air tanah lebih dari 1 m di bawah dasar cubluk.
Penduduk mampu membangunnya.
Cocok untuk daerah dengan kepadatan < 200 jiwa/ha.
Pemakaian dihentikan setelah terisi 75% dan menunggu paling sedikit 1 tahun untuk digunakan kembali.
2. Cubluk Kembar
Cubluk kembar merupakan jenis cubluk yang memiliki dua sumuran untuk menampung tinja, akan tetapi penggunaannya hanya satu sumuran, dan satu lagi disediakan jika yang satunya sudah mencapai 75%.
Muka air tanah lebih dari 2 m di bawah dasar cubluk.
Cocok untuk daerah dengan kepadatan < 50 jiwa/ha.
Lokasi pemukiman tidak dilengkapi jalan raya untuk kendaraan roda 4.
Pemakaian lubang cubluk pertama dihentikan setelah terisi 75 % danselanjutnya lubang cubluk kedua dapat difungsikan. Jika lubang cubluk kedua telah terisi 75 %, maka lumpur tinja yang ada di lubang pertama dapat dikosongkan secara manual dan dapat digunakan untuk pupuk tanaman. Setelah itu lubang cubluk dapat difungsikan kembali.
Beerput
Sistem ini merupakan gabungan antara bak septik dan peresapan. Oleh karena itu bentuknya hampir sama seperti sumur peresapan.
Persyaratan yang harus dipenuhi oleh sistem beerput antara lain :
Tinggi air pada sumur beerput pada musim kemarau tidak kurang dari 1,2 m dari dasar.
Jarak dengan sumur minimal 8 m.
Volume air dalam sumuran harus lebih besar dari 1m3.
Apabila sumur tersebut dibuat bulat, maka diameternya tidak boleh kurang dari 1 m dan apabila dibuat segi empat maka sisinya harus lebih besar dari 0,9m.
Septic tank
Septic tank merupakan suatu bak tertutup yang berfungsi sebagai bangunan pengendap untuk menampung kotoran padat agar mengalami pengolahan biologis oleh bakteri anaerob dalam jangka waktu tertentu. Untuk menjaga operasi yang baik, sebuah septic tank harus hampir terpenuhi dengan cairan, oleh karena itu septic tank harus kedap air.
Prinsip operasi septic tank dilengkapi sarana pengolahan efluen berupa bidang resapan atau sumur resapan. Septic tank dengan peresapan merupakan jenis fasilitas pengolahan air buangan rumah tangga yang paling banyak digunakan di Indonesia. Pada umumnya diterapkan di daerah perumahan yang berpenghasilan menengah ke atas, perkantoran, perdagangan serta pelayanan umum.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan septic tank adalah :
Diterapkan di daerah dengan kepadatan penduduk < 500 jiwa/ha.
Kecepatan daya resap tanah > 0,0146 cm/menit dan < 1,25 cm/menit.
Dapat dijangkau oleh truk penyedot tinja.
Tersedia lahan untuk bidang peresapan.
2.3.2 Sistem Sanitasi Terpusat
Sistem sanitasi terpusat (offsite sanitation) merupakan sistem yang pembuangan air rumah tangga (mandi, cuci, dapur dan limbah kotoran) disalurkan keluar dari lokasi pekarangan masing-masing rumah ke saluran pengumpul air buangan dan selanjutnya disalurkan secara terpusat ke bangunan pengolahan air buangan sebelum di buang ke badan air penerima. Sistem penyaluran air buangan dapat dilakukan secara terpisah, tercampur, maupun kombinasi antara saluran air buangan dengan saluran air hujan (Masduki, 2000).
2.3.2.1 Sistem Penyaluran Terpisah
Sistem ini dikenal dengan full sewerage, dimana air buangan domestik dan air hujan dialirkan secara terpisah melalui saluran yang berbeda. Sistem ini digunakan dengan pertimbangan antara lain:
Periode musim hujan dan kemarau lama.
Kuantitas aliran yang jauh berbeda antara air hujan dan air buangan domestik.
Air buangan umumnya memerlukan pengolahan terlebih dahulu, sedangkan air hujan harus secepatnya dibuang ke badan air penerima.
Fluktuasi debit (air buangan domestik dan limpasan air hujan) pada musim kemarau dan musim hujan relatif besar.
Saluran air buangan dalam jaringan riol tertutup, sedangkan air hujan dapat berupa polongan (conduit) atau berupa parit terbuka (ditch).
Kelebihan sistem ini adalah masing-masing sistem saluran mempunyai dimensi yang relatif kecil sehingga memudahkan dalam konstruksi serta operasi dan pemeliharaannya. Kelemahan dari sistem ini adalah memerlukan tempat luas untuk jaringan masing-masing sistem saluran.
Beberapa alternatif dari sistem penyaluran air buangan secara terpisah adalah sebagai berikut :
Sistem Penyaluran Konvensional
Merupakan suatu jaringan perpipaan yang membawa air buangan ke suatu tempat yang berupa bangunan pengolahan atau tempat pembuangan air seperti badan air. Sistem ini terdiri dari jaringan persil, pipa servis, pipa lateral, dan pipa induk yang melayani penduduk untuk suatu daerah pelayanan yang cukup luas. Setiap jaringan pipa dilengkapi dengan lubang periksa (manhole) yang ditempatkan pada lokasi-lokasi tertentu. Apabila kedalaman pipa tersebut mencapai 7 m, maka air buangan harus dinaikkan dengan pompa dan selanjutnya dialirkan secara gravitasi ke lokasi pengolahan dengan mengandalkan kecepatan untuk membersihkan diri.
Untuk membangun sistem penyaluran secara konvensional diperlukan biaya yang tinggi sehingga sistem ini hanya cocok bila masyarakat menginginkan dan mampu untuk membiayai pengoperasian dan pemeliharaannya, serta tidak ada pilihan lain. Daerah yang cocok untuk penerapan sistem ini antara lain (DPU, 1989) :
Daerah yang sudah memiliki sistem jaringan saluran konvensional atau dekat dengan daerah yang memiliki sistem ini.
Daerah yang memiliki kepekaan lingkungan tinggi, misalnya daerah pariwisata.
Lokasi pemukiman baru dimana penduduknya berpenghasilan cukup tinggi dan mampu membiayai operasi dan pemeliharaan sistem tersebut.
Di pusat kota dimana terdapat gedung-gedung bertingkat yang apabila tidak dibangun jaringan saluran, akan diperlukan lahan untuk pembuangan dan pengolahan sendiri.
Di pusat kota dimana kepadatan penduduk sudah melampaui 300 jiwa/ha dan umumnya penduduk menggunakan air tanah, serta lahan untuk pembuatan sistem setempat sangat sulit dan permeabilitas tanah buruk.
Gambar 2.1 Layout Pipa Sistem Penyaluran Konvensional (International Source Book On Environmentally Sound Technologies for Wastewater and Stormwater Management, 2007)
Sistem Shallow Sewer
Shallow sewerage disebut juga sebagai simplified sewerage atau condominial sewerage (Mara, 1996). Sistem ini telah banyak diterapkan di Brazil, negara-negara Amerika Selatan dan beberapa negara Asia.
Pada intinya sistem ini sama dengan sistem konvensional yaitu menyalurkan air buangan domestik baik padatan maupun cairan. Berbeda dengan sistem konvensional, sistem ini mengangkut air buangan dalam skala kecil dan pipa dipasang dengan kemiringan lebih landai. Peletakan sistem ini biasanya diterapkan pada blok-blok rumah. Untuk mengangkut air buangan diperlukan air pembilas.
(B)
Gambar 2.2 Contoh Layout Saluran Shallow Sewerage pada Perumahan Tak Teratur (A) dan Teratur (B) (Mara, 1996)
Layout saluran Shallow Sewerage pada gambar A merupakan contoh penerapan pada perumahan yang tidak teratur, dimana pipa-pipa pelayanan menjangkau seluruh rumah yang dilayani sehingga pipa tersebut berkelok-kelok. Gambar B merupakan contoh penerapan pada perumahan yang teratur, dimana pipa-pipa yang melayani perumahan cendrung lurus dan teratur.
Biaya pembuatan shallow sewerage lebih murah bila dibandingkan dengan penyaluran secara konvensional dan bahkan mungkin lebih murah daripada sistem sanitasi setempat (Gambar 2.2). Biaya untuk sistem ini dapat mencapai 30-50% dari biaya sistem penyaluran konvensional (UNEP, 2007) disebabkan oleh penggalian yang dangkal, pipa yang digunakan berdiameter kecil dan unit pengawasan yang sederhana dalam tempat manhole yang tidak besar.
Gambar 2.3 Biaya ShallowSewerage di Natal, Brazil (Mara, 1996)
Gambar 2.3 di atas memperlihatkan biaya untuk sistem shallow sewerage berdasarkan tingkat kepadatan penduduk di Natal, Brazil. Biaya yang dibutuhkan untuk sistem shallow sewerage lebih murah dibandingkan dengan sistem konvensional. Sistem shallow sewerage juga lebih murah dibandingkan dengan sistem onsite untuk kepadatan penduduk lebih dari 200 orang/Ha.
Sistem ini lebih cocok sebagai jaringan sekunder di daerah perkampungan dengan kepadatan tinggi dan tidak dilewati oleh kendaraan berat. Sistem ini melayani air buangan dari kamar mandi, cucian, pipa servis, pipa lateral, tanpa pipa induk dan dilengkapi dengan pengolahan sederhana.
Sistem Small Bore Sewer
Saluran pada sistem riol ukuran kecil (small bore sewer) ini dirancang hanya untuk menerima bagian-bagian cair dari air buangan kamar mandi, cuci, dapur dan efluen dari tangki septik, sehingga salurannya harus bebas zat padat. Saluran tidak dirancang untuk Self cleansing, dari segi ekonomis sistem ini lebih murah dibandingkan dengan sistem konvensional.
Daerah pelayanannya sistem ini relatif lebih kecil, pipa yang dipasang hanya pipa persil dan servis menuju lokasi pembuangan akhir. Pipa lateral dan pipa induk tidakdiperlukan, kecuali untuk beberapa daerah perencanaan dengan kepadatan penduduk sangat tinggi dan timbulan air buangan yang sangat besar. Sistem ini dilengkapidengan instalasi pengolahan sederhana.
Syarat yang harus dipenuhi untuk penerapan sistem ini :
Memerlukan tangki septik yang berfungsi untuk memisahkan padatan dan cairan;
Diameter pipa minimal 50 mm karena tidak membawa padatan;
Aliran yang terjadi dapat bervariasi;
Aliran yang terjadi dalam pipa tidak harus memenuhi kecepatan Self cleansing karena tidak harus membawa padatan;
Kecepatan maksimum 3 m/detik.
Gambar 2.4 Skema SmallBoreSewer (TAG UNDP, 1985)
Kondisi kawasan yang cocok menerapkan Small bore sewer adalah di daerah dengan kepadatan penduduk > 200 jiwa/ha, kemiringan tanah cenderung datar < 2% dan umumnya sudah memiliki septic tank akan tetapi tidak ada lahan untuk membuat bidang resapan atau bidang resapannya tidak efektif karena permeabilitas tanah tidak memenuhi syarat.
Kelebihan Sistem Riol Ukuran Kecil :
Cocok untuk daerah dengan kerapatan penduduk sedang sampai tinggi terutama daerah yang telah menggunakan tangki septik tapi tanah sekitarnya sudah tidak mampu lagi menyerap effluen tangki septik;
Biaya pemeliharaan relatif murah;
Mengurangi kebutuhan air, karena saluran tidak mengalirkan padatan;
Mengurangi kebutuhan pengolahan misalnya screening;
Biasanya dibutuhkan di daerah yang tidak mempunyai lahan untuk bidang resapan atau permeabilitas tanahnya jelek.
Kekurangan Sistem Riol Ukuran Kecil :
Memerlukan lahan untuk tangki pemisah padatan dengan cairan air buangan.
Memungkinkan untuk terjadi clogging karena diameter pipa yang kecil, karena saluran hanya menerima air buangan tanpa padatan, maka rancangannya sangat berbeda dari konvensional.
Small bore sewer mempunyai daerah pelayanan relatif lebih kecil dibandingkan dengan jaringan saluran secara konvensional.
2.3.2.2 Sistem Penyaluran Tercampur
Pada sistem ini, air buangan disalurkan bersama dengan limpasan air hujan dalamsatu saluran tertutup. Dasar pertimbangan diterapkan sistem ini antara lain :
Debit air hujan dan air buangan secara umum relatif kecil sehingga dapat disatukan.
Fluktuasi curah hujan dari tahun ke tahun relatif kecil.
Kelebihan sistem ini adalah hanya diperlukannya satu jaringan sistem penyaluran air buangan, sehingga dalam operasi dan pemeliharaannya lebih ekonomis. Selain itu terjadi pengurangan konsentrasi pencemar air buangan karena adanya pengenceran dari air hujan. Kelemahannya adalah diperlukannya perhitungan debit air hujan dan air buangan yang cermat. Selain itu karena salurannya tertutup, maka diperlukan ukuran riol berdiameter besar serta luas lahan yang cukup luas untuk menempatkan instalasi pengolahan air buangan.
2.3.2.3 Sistem Kombinasi
Sistem ini dikenal dengan istilah "interceptor" dimana air buangan dan air hujandisalurkan bersama-sama sampai tempat tertentu baik melalui saluran terbukamaupun saluran tertutup tetapi sebelum mencapai lokasi instalasi pengolahanantara air buangan dan air hujan dipisahkan melalui bangunan regulator.
Air buangan dimasukkan ke saluran pipa induk untuk disalurkan ke lokasi pembuangan akhir, sedangkan air hujan langsung dialirkan ke badan air penerima. Pada musim kemarau air buangan akan masuk seluruhnya ke pipa induk dan tidak akan mencemari badan air. Sistem ini diterapkan pada:
Daerah yang dilalui sungai yang airnya dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan tertentu, misalnya sebagai bahan baku penyediaan air bersihsehingga penting untuk dilindungi dari pencemaran.
Daerah yang untuk program jangka panjang direncanakan akan diterapkan sistem saluran secara konvensional. Karena itu pada tahap awal dapat dibangun saluran pipa induk yang untuk sementara dapat dimanfaatkan sebagai saluran air hujan.
Jenis Saluran
Jenis saluran pengumpul dapat dikategorikan sebagai berikut (Masduki, 2000):
1. Pipa persil
Yaitu pipa yang ada di pekarangan rumah / tanah milik. Pipa ini merupakan sambungan dari plambing rumah. Diameter pipa persil 100 – 150 mm atau sekurang-kurangnya sama dengan diameter akhir plambing rumah.
2. Pipa service / pelayanan
Merupakan sambungan dari sistem persil dan biasanya berada di jalan. Kapasitas ideal yang ditampung adalah 50 rumah. Kemiringan saluran 0,5–1%. Diameter paling sedikit 150 mm dengan lebar galian pemasangannya minimum 0,45 m dengan kedalaman benam awal paling sedikit 0,6 m. Ada dua sistem:
Sistem brandgang
Sistem jalur riol diarahkan ke belakang rumah menuju brandgang, dimana riol service penerima diletakkan.
Sistem trotoir
Semua lajur riol persil diarahkan ke depan rumah menuju trotoir, dimana riol service penerima diletakkan.
3. Pipa lateral
Yaitu pipa yang menerima aliran air buangan dari sistem pipa service untukdialirkan ke pipa cabang/ terletak memanjang di sepanjang jalan sekitar daerah pelayanan. Diameternya sama dengan 200 mm.
4. Pipa cabang
Yaitu pipa yang menerima aliran air buangan dari sistem pipa lateral untuk dialirkan ke pipa induk.
5. Pipa induk
Yaitu pipa yang menerima aliran air buangan dari sistem pipa cabang untuk dialirkan ke badan air penerima (akhir dari sistem penyaluran air buangan).
Pola Jaringan Saluran
Sistem jaringan riol mayor dimulai dari pipa cabang sampai pipa induk. Pola jaringan riol mayor mengikuti pola sistem riol keseluruhannya. Ada empat pola jaringan riol mayor, yaitu :
1. Pola Interceptor
Merupakan pola sistem campuran terkontrol, dimana sejumlah tertentu air hujan dimasukkan ke dalam pipa riol hulu dengan kontrol debit. Ketika pemasukan air hujan terjadi, pipa riol hulu penuh dan bertekanan sampai pipa riol interceptor. Riol biasanya dipasang sejajar dengan sungai besar dan berakhir di IPAL.
2. Pola Zona / Wilayah
Merupakan pola yang diterapkan di daerah pelayanan yang terbagi-bagi oleh sungai, sehingga pipa perlintasannya tidak mungkin atau sangat mahal untuk dibangun. Pada akhir pipa induknya dibuat IPAL.
3. Pola Kipas
Merupakan pola yang diterapkan di daerah pelayanan yang terletak pada suatu lembah. Pengumpulan aliran dapat melalui lebih dari dua cabang saluran yang kemudian menyatu dalam pipa utama menuju satu IPAL.
4. Pola Radial
Merupakan pola yang menerapkan pengumpulan aliran dilakukan ke segala arah luar dimulai dari daerah tertinggi. Jalur yang ditempuh pendek-pendek sehingga diperlukan banyak IPAL. Pola ini diterapkan pada daerah bukit.
Dalam desain seluruh sistem jaringan pipa riol, diperlukan pengetahuan hidrolika untuk menghitung ukuran pipa yang diperlukan. Untuk lebih jelasnya, pola jaringan riol ini dapat dilihat pada Gambar 2.6
1. Pola Interceptor 3. Pola Zona/Wilayah
2. Pola Kipas 4. Pola Radial
Gambar 2.6 Pola Jaringan Riol (Masduki, 2000)
Bentuk dan Bahan Saluran
2.6.1 Bentuk Saluran
Pertimbangan dalam pemilihan bentuk saluran adalah :
Segi hidrolis pengaliran untuk menjamin pengaliran air buangan, kedalaman berenang minimum dan kecepatan pada aliran minimum harus terpenuhi.
Segi konstruksi.
Ketersediaan tempat bagi penanaman saluran.
Segi ekonomis dan teknis, termasuk kemudahan memperoleh materialnya.
Bentuk saluran yang banyak digunakan dalam jaringan pengumpul air buangan adalah bulat lingkaran dan bulat telur.
1. Bulat lingkaran
Bentuk saluran ini banyak dipakai pada kondisi debit konstan dengan saluran tertutup dimana :
Kondisi kecepatan maksimum tercapai saat d = 0,815 D
Kondisi debit maksimum tercapai saat d = 0,925 D
Biasanya pipa persil dan pipa service berbentuk bulat lingkaran
Gambar 2.7 Pipa Bulat Lingkaran (Henny Wardhani, 2003)
2. Bulat telur
Bentuk saluran ini biasa dipakai pada kondisi debit tidak konstan dengan saluran tertutup dimana :
Kondisi kecepatan maksimum tercapai saat d = 0,89 D
Kondisi debit maksimum tercapai saat d = 0,94 D
Umumnya pipa bulat telur ini digunakan untuk pipa lateral, cabang, dan induk.
Gambar 2.8 Pipa Bulat Telur (Henny Wardhani, 2003)
Dari segi hidrolis, bentuk bulat telur ini memberikan keuntungan :
Kedalaman renang aliran lebih terjamin.
Dapat mengatasi fluktuasi aliran dengan baik.
Sedangkan kerugiannya :
Sukar diperoleh
Pemasangan lebih rumit dan lebih lama, mempunyai resiko tidak kedap yang lebih tinggi setelah penyambungan.
Harga pipa lebih mahal.
Satuan panjang pipa bulat telur lebih pendek daripada pipa bulat lingkaran, sehingga pemasangan tidak efisien.
2.6.2 Bahan Saluran
Bahan pipa yang biasanya digunakan (Masduki, 2000) adalah :
1. Pipa Beton
Pipa beton dapat dibuat setempat dari bahan campuran semen, pasir, dan kerikil. Kualitasnya perlu diperhatikan secara khusus, terutama terhadap asam sehingga dinding pipa bagian dalam diberi lapisan email. Kualitas pipa beton coran lebih jelek daripada cast concrete centrifugal,karena cast concrete resisten terhadap korosi, lebih mulus, dan lebih kedap. Pipa beton dapat dibuat dari berbagai macam ukuran dan kekuatan yang diperlukan. Untuk saluran dengan ukuran sedang ke besar (lebih dari 24 inchi), biasanya digunakan reinforce concrete karena lebih ekonomis.
2. Pipa Keramik Tanah Liat
Sudah dipakai sejak zaman Babilonia, ukurannya berkisar antara 18 – 24 inchi (450 –600 mm). Terbuat dari tanah liat atau lempung yang setelah dicetak dikeringkan dengan cara dibakar. Pipa ini sangat resisten terhdap korosi, tidak membutuhkan pelapisan khusus sebagai pelindung dari asam. Kekurangannya adalah panjangnya yang biasanya pendek-pendek, mudah patah dalam transit dan penanganan.
3. Pipa Semen – Asbes
Sangat tahan terhadap korosi oleh asam, buangan yang sangat septik, dan tanah dengan alkalinitas yang sangat tinggi. Keuntungan yang lainnya adalah biaya yang rendah, sambungan yang kedap air, infiltrasi rendah, karakteristik aliran yang baik, ringan, mudah dalam penanganan, serta mudah dalam pemotongan dan pemasangan untuk sambungan. Pipa ini dibuat dengan panjang yang lebih dari pipa lainnya sehingga jarang membutuhkan sambungan. Terbuat dari bahan serat asbes, semen, dan silika dalam tekanan yang tinggi. Kekurangannya adalah harganya lebih mahal daripada pipa beton dan verified clay pipa, serta tidak mudah dipindahkan. Selain itu, debu asbes dapat menyebabkan asbestosis.
4. Pipa Plastik
Pipa plastik umumnya digunakan karena ringan, mudah dalam pemasangan dan penanganan. Kelebihannya adalah terbebas dari korosi, resistensi yang baik terhadap shock, fleksibel, karakteristik aliran sangat baik, ringan sehingga mudah dalam transportasi dan penanganan, serta lebih panjang sehingga mengurangi jumlah sambungan. Selain itu pemasangan sambungan rumah lebih mudah dan tanpa peralatan khusus.
5. Pipa Besi Tuang
Keuntungan dari penggunaan pipa jenis ini adalah umur yang panjang, karakteristik aliran yang baik, dapat toleran terhadap tekanan dalam yang tinggi dan muatan luar yang besar, juga resisten terhadap korosi pada hampir semua jenis tanah. Pipa ini terlalu mahal jika digunakan untuk sewer, bahkan untuk negara-negara industri sekalipun.
6. Pipa Kayu
Dapat terbuat dari kayu gelondongan ataupun bambu, jika materi lain tidak tersedia. Sambungannya sukar untuk dibuat kedap air. Ukurannya terbatas, karakteristik aliran yang buruk, kurang seragam, dan tidak dijamin kelangsungannya untuk kondisi-kondisi khusus.
G. Pipa Fiber Glass
Kelebihan pipa Fiber Glassantara lain (Hardjosuprapto 2000):
Tahan terhadap asam
Bersifat elastis
Diameter besar
Cocok untuk pipa induk
Kelemahan pipa Fiber Glassadalah harganya mahal.
Pipa saluran air buangan memiliki koefisien kekasaran manning yang beragam tergantung jenis pipa yang digunakan. Harga koefisien manning dari berbagai bahan pipa dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Harga Koefisien Manning dari Berbagai Bahan Pipa
No
Bahan
Koef. Kekasaran Manning
1
Pipa semen-asbes
0,011 – 0,015
2
Bata
0,012 – 0,018
3
Pipa beton
0,011 – 0,015
4
Beton kasar
0,015 – 0,020
5
Pipa baja gelombang
0,022 – 0,026
6
Pipa plastik (PVC)
0,011 – 0,015
7
Pipa keramik
0,011 – 0,015
Sumber: Hardjosuprapto, 2000
Penempatan dan Pemasangan Saluran
Ada beberapa cara untuk menempatkan saluran (DPU, 1986), yaitu:
Penempatan saluran pada sisi jalan dengan elevasi yang lebih tinggi yaitu bila jalan-jalan dengan rumah atau bangunan di satu sisi lebih tinggi dari sisi lain.
Di tepi jalan, sebaiknya di bawah trotoir atau tanggul jalan untuk menjaga kemungkinan dilakukan penggalian di kemudian hari untuk perbaikan.
Penempatan di tengah, bawah jalan, bila jalan tidak terlalu lebar dan penerimaan air buangan dari dua arah yaitu kanan dan kiri jalan.
Saluran bisa diletakkan di kedua sisi jalan, bila di sebelah kanan dan kiri jalan terdapat banyak sekali rumah atau bangunan.
Penempatan saluran bisa di tengah jalan bila jalan tersebut mempunyai jumlah rumah atau bangunan sama banyak di kedua sisinya dan mempunyai elevasi lebih tinggi daripada jalanan.
Agar lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.9:
Gambar 2.9 Penempatan dan Pemasangan Saluran (DPU, 1986)
Kedalaman Saluran
Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam memasang pipa :
Diusahakan sedangkal mungkin agar lebih ekonomis.
Menjaga pola aliran gravitasi.
Dapat mengantisipasi sambungan di masa depan.
Kedalaman maksimum pipa lateral, pipa cabang, dan terutama pipa induk ditetapkan sebesar 7 m dari permukaan tanah (Masduki, 2000). Bila kedalaman maksimumnya lebih dari 7 m, harus dilakukan pemompaan untuk mendapatkan aliran secara gravitasi.
Kemiringan Saluran
Kemiringan pipa riol ditentukan agar memperoleh kecepatan swabersih (Masduki, 2000). Dalam hal ini unsur penting yang harus diketahui diantaranya adalah fluktuasi debit, kandungan benda padat, BOD dan Sulfat. Untuk teknologi smallboresewer, batas kecepatan pembersihan sendiri tidak ada. Hal ini disebabkan air buangan yang mengalir dalam pipa tidak mengandung padatan atau solid, karena telah disisihkan dalam tangki interseptor. Padatan yang ada dalam aliran air buangan pada small bore sewer hanya berupa partikel-partikel kecil seperti pasir. Berdasarkan kondisi di atas, maka batas kecepatan pada debit puncak yang ditetapkan untuk aliran dalam pipa pada sistem ini adalah 0,3 m/detik. Diasumsikan pada kecepatan 0,3 m/detik, partikel atau pasir tidak akan mengendap.
Kemiringan pipa riol dapat didekati dengan persamaan (Metcalf and Eddy, 1981) sebagai berikut :
2.1
Sedangkan untuk conventional sewer dan shallowsewerage, kemiringan saluran mempertimbangkan dua unsur penting yang perlu dipakai sebagai pengendali atau kontrol (Paintal, 1977), yaitu :
Kontrol Sulfida, berdasarkan Palmeroy Indeks, Z = 7500
2.2
Kontrol endapan, berdasarkan gaya geser kritis (óc) yang dianjurkan (Paintal,1977), óc bernilai 0,33 – 0,38 kg/m2
2.3
Dimana :
S = Kemiringan pipa riol (m/m)
óc = Gaya geser kritis (kg/m2)
Rm = Jari-jari hidrolis saat debit minimum (m)
Rf = Jari-jari hidrolis saat aliran penuh (m)
Qpb = Debit maksimum musim basah (l/detik)
P = Keliling basah pada saat debit maksimum (m)
B = Lebar basah pada saat debit maksimum (m)
Z = Palmeroy Indeks = 7500
EBOD = BOD Efektif = BOD5 X 1,07(T-20)
Dari kedua persamaan tersebut, dipilih harga S terbesar.
Beban di Atas Saluran
Setiap saluran yang dibenam di bawah lajur jalan akan menerima beban. Besarnya beban pada saluran dipengaruhi oleh (Masduki, 2000) :
Beban tanah penimbun.
Kedalaman benam saluran atau pipa.
Lebar galian.
Volume beban bergerak di atas pipa.
Ada dua beban yang harus diperhitungkan, yaitu :
1. Beban diam (Wd)
Beban yang diterima saluran akibat timbunan tanah diatasnya. Dapat dihitung dengan bantuan formula Martson yang ditulis sebagai berikut:
2.4
dimana: Wd = beban vertikal
Cd = koefisien pembebanan
ñ = berat jenis tanah penimbun
Bd = lebar galian saluran
2. Beban bergerak (Wm)
Beban bergerak dalam prakteknya dihitung sebagai prosentase dari beban diam. Total pembebanan yang diterima saluran (Wt) adalah :
2.5
Perlengkapan Saluran
Perlengkapan saluran air buangan adalah semua bangunan yang ikut menunjang kelancaran penyaluran air buangan selama pengalirannya. Adapun perlengkapan-perlengkapan yang umum digunakan adalah sebagai berikut (Masduki, 2000):
2.11.1 Manhole
Fungsi manhole pada air buangan adalah :
Pembersihan, pemeliharaan, perbaikan dan pemeriksaan saluran.
Mempertemukan beberapa cabang saluran baik yang mempunyai ketinggian sama maupun tidak sama.
Manhole ditempatkan pada :
Jarak tertentu pada pipa lurus, tergantung diameter pipa. Penempatan manhole pada pipa lurus dapat dilihat pada tabel berikut :
Diameter Manhole (mm)
Jarak Manhole (m)
150
200
500
1000
2000
> 2000
25-50
50-100
100-125
125-150
150-200
>200
Tabel 2.2 Penempatan Manhole Pada Pipa Lurus
Sumber: Masduki, 2000
Di setiap perubahan kemiringan pipa, diameter dan perubahan arah aliran baik vertikal maupun horizontal.
Di setiap pertemuan atau percabangan saluran.
Di setiap titik masuk dan titik keluar bangunan lain.
Manhole biasanya berbentuk lingkaran dengan dimensi didalamnya sehingga pengawasan dan pembersihan dapat dilakukan tanpa kesulitan. Diameter minimum di dalam adalah 4 ft (1,2 m) dengan tutup 2 ft (0,6 m).
Kedalaman Saluran (m)
Diameter Manhole (mm)
< 0,8
0,8-2,5
> 2,5
0,75
1-1,2
1,2-1,8
Tabel 2.3 Ukuran Diameter Menurut Kedalaman
Sumber: DPU, 1986
Dimensi pondasi, dinding, dan komponen lain dari manhole tergantung dari kedalaman, kondisi tanah, muatan dan materi yang digunakan. Dinding manhole setidaknya mempunyai tebal 5-9 inchi (125 - 225 mm), tergantung dari material yang digunakan. Untuk deep manhole atau kondisi tanah yang khusus, dibutuhkan dinding yang lebih tebal. Dasar manhole biasanya dibuat dari beton dan sedikit dimiringkan menjadi saluran terbuka. Sisi pada saluran berbentuk U harus cukup tinggi untuk mencegah overflow dari air buangan pada lantai yang miring pada manhole.
Materi yang biasa digunakan untuk membuat dinding manhole adalah batu bata, blok beton solid, beton coran, dan precast concrete rings. Pada bagian ujung atas dari dinding beton biasanya dibuat dari precastconcrete. Hal ini untuk memungkinkan satu ujung dari tutup diletakkan langsung di atas dinding manhole, sehingga meningkatkan aksesibilitas.
Pemeliharaan dan perawatan merupakan faktor penting yang harus dimasukkan dalam proses perancangan manhole. Pengawasan harus dilakukan agar manhole tidak dapat dimasuki anak-anak dan orang lain yang tidak berkepentingan. Kotak manhole dan tutup harus dibuat dari materi-materi yang kuat seperti reinforce- concrete atau cast iron dengan berat 200 – 300 kg untuk menahan beban lalu lintas jalan dan mencegah gangguan dari orang-orang yang tidak berkepentingan. Tutup biasanya mempunyai pori-pori yang berfungsi untuk ventilasi dan melepaskan gas-gas yang terakumulasi. Tapi jika tutup manhole akan terendamoleh run off, sebaiknya tidak menggunakan tutup berpori dan harus jelas-jelas terlihat sehingga dapat dibedakan. Jika terjadi perbedaan penempatanantara manhole dan pipa saluran yang tersambungkan, maka dapat digunakan flexible joint untuk membantu mencegah pipa patah ataupun kebocoran padasambungan.
Faktor pemilihan manhole (Masduki, 2000) adalah sebagai berikut :
Mudah diperbaiki atau diganti jika rusak akibat lalu lintas.
Kuat menahan beban lain.
Tersedia di pasaran.
Dapat berfungsi sebagai ventilasi.
Persyaratan manhole :
Bersifat padat dan kokoh.
Kuat menahan gaya-gaya dari luar.
Accessibility tinggi, tangga dari bahan anti korosi.
Dinding terbuat dari beton atau pasangan batu bata atau batu kali. Jika diameternya lebih dari 2,5 m, konstruksinya beton bertulang.
Bagian atas dinding manhole sebagai peletakan tutup manhole merupakan konstruksi yang fleksibel, agar dapat selalu disesuaikan dengan levelpermukaan jalan yang mungkin berubah.
Cleanout dan manhole diperlukan untuk membersihkan dan menjaga sewer. Cleanout disarankan pada manhole karena flushing hidrolis cukup untuk membersihkan saluran dari timbunan organic solid, kecuali pada sambungan utama, karena mahal dan sumber infiltrasi inflow dan pasir. Cleanout ditempatkanpada seluruh upstream, interseksi jalur saluran, perubahan arah utama, titiktertinggi dan interval 150 – 200 m pada bagian datar yang panjang.
2.11.2 Drop Manhole
Drop manhole digunakan apabila saluran yang datang (biasanya lateral), memasuki manhole pada titik dengan ketinggian lebih dari 2 ft (0,6 m) di atas saluran selanjutnya. Tujuan digunakannya drop manhole adalah untuk menghindari penceburan atau splashing air buangan yang dapat merusak saluran akibat penggerusan dan pelepasan H2S.
Dua jenis drop manhole yang sering digunakan :
a. Tipe Z (pipa drop 900)
b. Tipe Y (pipa drop 450)
Dua jenis drop manhole ini dapat dilihat pada gambar 3.11.
(A) (B)
Sumber: Masduki, 2000
Gambar 2.10 Manhole Riol Tipikal (A) dan Drop Manhole (B)
2.11.3 Belokan
Pembuatan belokan harus teliti karena pada belokan dapat terjadi kehilangan energi yang cukup besar. Persyaratan yang perlu diperhatikan :
Tidak boleh ada perubahan penampang melintang saluran.
Dinding saluran selicin mungkin.
Bentuk saluran harus seragam, baik radius maupun kemiringan saluran.
Pembuatan manhole untuk mempermudah pemeriksaan terhadap clogging.
Radius lengkung belokan yang sangat pendek perlu dihindari agar kehilanganenergi aliran dapat ditekan sekecil mungkin. Untuk mengatasi masalah iniperlu, ditentukan batas bentuk radius lengkungan dari pusat adalah lebih dari 3 kali diameter saluran.
2.11.4 Sambungan dan Transmisi Sambungan
Sambungan berfungsi untuk menyambungkan satu atau lebih saluran cabang atau pada titik temu dengan saluran induk. Sambungan ini dilengkapi dengan manhole agar memudahkan pemeliharaan, karena lumpur selalu terakumulasi pada sambungan sehingga dapat mengakibatkan penyumbatan. Transmisi berfungsi untuk menyambung saluran bila terjadi perubahan diameterdan kemiringan. Transmisi ini juga dilengkapi dengan manhole.
Kriteria yang harus dipenuhi oleh keduanya :
Dinding saluran harus selicin mungkin.
Kecepatan aliran dari setiap saluran harus seragam.
Pada sambungan diusahakan agar terjadi perubahan arah aliran jangan terlalu tajam dan sudut pertemuan antara saluran cabang dan saluran induk kurang dari 450.
2.11.5 Terminal Cleanout
Terminal cleanout ini berfungsi untuk memasukkan alat pembersih ke dalam saluran dan untuk memasukkan air ke dalam saluran dalam rangka membersihkan saluran tersebut.
2.11.6 Stasiun Pompa
Sumur pompa (lift station) dibutuhkan dalam situasi dimana posisi tangki berada di bawah saluran, serta pada situasi dimana penggalian lebih dalam akan lebihmahal daripada menyediakan lift station. Stasiun pompa (Gambar 2.11) dirancang sederhana dengan pompa bertekanan dan berkapasitas rendah serta tahan korosi.
Jumlah dan lokasi stasiun pompa biasanya ditentukan dari perbandingan biaya konstruksi dan operasi serta perawatan, dengan biaya konstruksi dan perawatan saluran berdiameter besar dan dangkal.
Gambar 2.11 Stasiun Pompa (Mara, 1996)
2.11.7 Ventilasi
Ventilasi saluran air buangan diperlukan untuk (Metcalf and Eddy, 1981) :
Untuk mengeluarkan gas yang berbau yang terkumpul pada saluran.
Mencegah timbulnya H2S sebagai hasil proses dekomposisi zat organik di dalam saluran.
Ruangan penampang air penggelontor (berhubungan dengan ujung atau permulaan saluran pembuangan air kotor). Karena permulaan ini terletak paling atas, maka terdapat gas-gas yang berbau yang dapat masuk ke tempat penampungan air penggelontor. Oleh karena itu harus diberi tempat untuk mengeluarkan gas-gas itu yaitu ventilasi.
Ventilasi diperlukan apabila waktu detensi air buangan dalam saluran lebih dari 18 jam.
2.11.8 Bangunan Penggelontor
Bangunan penggelontor berfungsi untuk mencegah pengendapan kotoran dalam saluran, mencegah pembusukkan kotoran dalam saluran, dan menjaga kedalaman air pada saluran.
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan pada bangunan penggelontor ini adalah, air penggelontor harus bersih tidak mengandung lumpur, pasir, dan tidak asam, basa atau asin, selain itu air penggelontor tidak boleh mengotori saluran.
2.11.8.1 Jenis Penggelontoran
Berdasarkan kontinuitasnya, penggelontoran dibagi menjadi dua:
1. Sistem Kontinu
Penggelontoran dengan sistem kontinu, adalah sistem dimana penggelontoran dilakukan secara terus menerus dengan debit konstan. Dalam perencanaan dimensi saluran, tambahan debit air buangan dari penggelontoran harus diperhitungkan, dengan menggunakan sistem kontinu maka kedalaman renang selalu tercapai, kecepatan aliran dapat diatur, syarat pengaliran dapat terpenuhi, tidak memerlukan bangunan penggelontor di sepanjang jalur pipa, tetapi cukup berupa bangunan pada awal saluran atau dapat berupa terminal cleanout yang dihubungkan dengan pipa transmisi air penggelontor. Selain itu, kelebihan dari penggunaan sistem kontinu ini adalah kemungkinan saluran tersumbat kecil, dapat terjadi pengenceran air buangan, serta pengoperasiannya mudah. Kekurangannya yaitu debit penggelontoran yang konstan memerlukan dimensi saluran lebih besar, sehingga menjadi penambahan beban hidrolis pada IPAL.
2. Sistem Periodik
Dalam sistem periodik, penggelontoran dilakukan secara berkala pada kondisi aliran minimum. Penggelontoran dilakukan minimal sekali dalam sehari. Dengan sistem periodik, penggelontoran dapat diatur sewaktu diperlukan, debit penggelontoran akan sesuai dengan kebutuhan. Dimensi saluran relatif tidak besar karena debit gelontor tidak diperhitungkan. Penggunaan sistem penggelontoran secara periodik, akan menyebabkan lebih banyaknya unit bangunan penggelontor di sepanjang saluran, selain itu ada kemungkinan pula saluran tersumbat oleh kotoran yang tertinggal.
2.11.8.2 Volume Air Penggelontor
Volume air gelontor tergantung pada:
Diameter saluran yang digelontor
Panjang pipa yang digelontor
Kedalaman minimum aliran pada pipa yang digelontor
Untuk perencanaan penggelontoran sistem kontinu perhitungannya dilakukan bersama dengan perhitungan dimensi penyaluran air buangan, sedangkan untuk sistem periodik perhitungan perencanaannya sebagai berikut :
V gelontor = tg x Qg
Keterangan :
V gelontor = volume air gelontor (m3)
tg = waktu gelontor (dt)
Qg = debit air gelontor (m3/dt)
2.11.8.3 Alternatif Sumber Air Penggelontor
Air penggelontor dapat berasal dari berbagai sumber seperti dari air buangan dalam pipa riol itu sendiri atau air dari luar seperti air tanah, air hujan, air PDAM, air sungai, danau, dan sebagainya. Air penggelontor yang dari luar harus tawar (bukan air asin/laut), untuk menghindari terjadinya penambahan kadar endapan/suspensi atau kadar kekerasan dan kontaminan yang lebih besar. (Masduki, 2000)
Proyeksi Penduduk
Beberapa metode statistik yang dapat digunakan dalam menentukan proyeksi jumlah penduduk antara lain (Soewarno, 1995):
Metode aritmatika;
Metode eksponensial;
Metode geometri dan;
Metode logaritma.
2.12.1 Metode Aritmatika
Metode ini digunakan jika data berkala menunjukkan jumlah penambahan yang relatif sama setiap tahunnya. Persamaan umumnya adalah (Soewarno, 1995):
Y = a + bx .......... 2.6
Y = a + bx
Keterangan:
Y
=
Nilai variabel berdasarkan garis regresi, populasi ke – n
X
=
Bilangan independen, bilangan yang dihitung dari tahun awal
A
=
Konstanta
B
=
Koefisien arah garis (gradien) regresi linier
= .......... 2.7
=
......... 2.8
Keterangan :
= Rata-rata penduduk
= Rata-rata tahun
Xi = Jumlah penduduk pada tahun ke-i
Yi = Tahun ke-i
2.12.2 Metode Geometri
Metode geometri berdasarkan pada rasio pertambahan penduduk rata-rata tahunan. Metode ini sering digunakan untuk meramalkan data yang perkembangannya melaju sangat cepat. Persamaan umumnya adalah:
Y = a.Xb .......... 2.9
Persamaan diatas dapat dikembalikan kepada model linier dengan mengambil logaritma (Ln), dimana:
log Y = log a + b.log X .......... 2.10
log a = .......... 2.11
.... 2.12
2.12.3 Metode Eksponensial
Metode eksponensial menggambarkan pertambahan penduduk yang terjadi secara sedikit demi sedikit pada sepanjang tahun. Metode eksponensial berbeda dengan metode geometri yang mengasumsikan bahwa pertambahan penduduk hanya terjadi pada satu saat selama kurun waktu tertentu.
Persamaan umumnya adalah (Soewarno, 1995):
Y = a ebx ......... 2.13
Dengan mengambil anti logaritma ln Y = ln a + bx
Y = Exp (ln a + bx) .......... 2.14
Dimana persamaan tersebut linier dalam X dan Ln Y.
...........2.15
….......2.16
Keterangan :
Y
=
Jumlah penduduk
X
=
Jumlah tahun dari tahun 1 sampai tahun ke-n
N
=
Jumlah data
2.12.4 Metode Logaritma
Metode logaritma berdasarkan proyeksi dengan tingkat pertumbuhan yang tetap. Metode ini umumnya dapat diterapkan pada wilayah dimana pada tahun-tahun awal observasi pertambahan absolut penduduknyasedikit dan menjadi semakin banyak pada tahun-tahun akhir.
Persamaan umumnya adalah:
.........2.17
Persamaan diatas dapat dikembalikan kepada model linier dengan mengambil logaritma (Ln).
dimana:
Y = a + b . Ln X .........2.18 .........2.19
........2.20
Keterangan:
Y
=
Nilai variabel Y berdasarkan garis regresi,populasi ke-n
X
=
Bilangan independen, bilangan yang dihitung dari tahun awal
A
=
Konstanta
B
=
Koefisien arah garis (gradien) regresi linier
2.12.5 Pemilihan Metode Proyeksi
Pemilihan proyeksi penduduk berdasarkan pada nilai deviasi standar. Deviasi standar atau simpangan baku merupakan ukuran penyebaran yang paling sering digunakan dalam melakukan proyeksi penduduk(Harinaldi, 2005).
Pemilihan metode proyeksi yang paling tepat jika memiliki:
Nilai S yang paling kecil;
Nilai r yang paling mendekati 1 atau –1.
Persamaan Standar Deviasi (S):
.........2.21
Persamaan Koefisien Korelasi (r):
.........2.22
Keterangan:
xi = P – P'
= P = Jumlah penduduk awal
= Pr = Jumlah penduduk rata-rata
y = P' = Jumlah penduduk yang akan dicari
2.13 Ekivalensi Penduduk
Debit air buangan total kota dapat diketahui setelah diketahui jumlah populasi dan jumlah pemakaian air bersih. Debit air buangan dari kegiatan non domestik seperti komersil, rumah sakit, institusi dan sebagainya dapat diketahui dengan menggunakan ekivalensi penduduk. Ekivalensi penduduk dari berbagai jenis kegiatan dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4 Ekivalensi penduduk dari berbagai jenis kegiatan
No
Kegiatan
NilaiPE
Acuan
1
RumahBiasa
1
StudyJICA1990
2
Rumah Mewah
1,67
SofyanM Noerlambang
3
Apartemen
1,67
SofyanM Noerlambang
4
RumahSusun
0,67
SofyanM Noerlambang
5
Puskesmas
0,02
SofyanM Noerlambang
6
RumahSakitMewah
6,67
SNI03–7065-2005
7
RumahSakitMenengah
5
SNI03–7065-2005
8
RumahSakitUmum
2,83
SNI03–7065-2005
9
SD
0,27
SNI03–7065-2005
10
SLTP
0,33
SNI03–7065-2005
11
SLTA
0,53
SNI03–7065-2005
12
PerguruanTinggi
0,53
SNI03–7065-2005
13
Ruko
0,67
SNI 03 – 7065-2005
14
Kantor
0,33
SNI 03 – 7065-2005
15
Stasiun
0,02
SNI 03 – 7065-2005
16
Restoran
0,11
SNI 03 – 7065-2005
Sumber: Departemen Pekerjaan Umum-Direktorat Jendral Cipta Karya
2.14 Debit Air Buangan
2.14.1 Domestik Rata-rata
Dalam menentukan besarnya debit air buangan domestik di suatu daerah ada beberapa hal yang harus diperhatikan, antara lain :
Jumlah penduduk.
Jenis pemakaian air bersih.
Standar pemakaian air bersih.
Faktor reduksi pemakaian air bersih menjadi menjadi air buangan.
Penentuan debit air buangan domestik diperoleh dari besarnya pemakaian air bersih dengan memperhitungkan faktor kehilangan air (Metcalf and Eddy, 1991), sehingga dirumuskan sebagai berikut :
2.23
Dimana: Qrata = Debit air domestik rata-rata (l/detik)
Qam = Kebutuhan rata-rata air minum (l/detik)
2.14.2 Debit Infiltrasi
Pada pengaliran air buangan, air yang masuk ke dalam jalur perpipaan juga akan bertambah, yaitu air yang berasal dari infiltrasi tanah, air hujan,dan air permukaan.
Debit infiltrasi air tanah berkisar 1-3 l/detik/1000 m panjang pipa, resapan air tanah ke dalam sistem diperhitungkan dengan persamaan (Masduki, 2000) :
2.24
dimana : Qinf = debit tambahan dari infiltrasi limpasan air hujan (l/detik)
L = panjang lajur pipa (m)
qinf = debit satuan infiltrasi dalam pipa.Harganya antara 1-3 l/detik/km dari debit, diambil 2 l/detik/km
2.14.3 Debit Harian Maksimum
Besarnya harga debit harian maksimum (Qmd) bervariasi antara 1,1 – 1,25 dar debit rata-rata air buangan (DPU, 1986). Rumus yang digunakan adalah (Masduki, 2000):
2.25
dimana: Qmd = Debit air buangan maksimum dalam 1 hari (l/detik)
fmd = Faktor debit hari maksimum = 1,1-1,25
Qrata = Debit rata-rata air buangan (l/detik)
Sistem small bore sewer mempunyai debit maksimum (Qmax) sama besar dengan debit rata-rata (Qr). Hal ini disebabkan adanya tangki interseptor yang berfungsi juga sebagai penyeimbang aliran yang masuk ke saluran menjadi aliran rata-rata.
2.14.4 Debit Puncak
Aliran air buangan yang masuk ke saluran akan berkurang dalam tangki. Besarnya pengurangan ini merupakan fungsi dari luas permukaan cairan tangki dan lamanya waktu pembuangan ke dalam tangki. Berdasarkan penelitian yang ada, besarnya faktor puncak (fp) mencapai 1,2- 2 (Otis dan Mara, 1986). Rumus yang digunakan adalah (Masduki, 2000):
2.26
dimana: Qp = Debit puncak (l/detik)
fp = Faktor puncak = 1,2-2
Dalam perencanaan ini digunakan faktor puncak 1,5 karena merupakan nilai yang dianjurkan untuk desain (Mara, 1996).
2.14.5 Debit Minimum
Perhitungan debit minimum dari air buangan diperlukan dalam perencanaan penyaluran dan instalasi pengolahan air buangan, karena pada kondisi ini aliran akan menjadi kecil. Hal ini dapat menimbulkan pengaruh pada saluran air buangan yaitu :
Aliran menjadi lambat dan memungkinkan terjadinya pengendapan partikel di dalam saluran.
Adanya pengendapan dan aliran yang lambat akan menimbulkan pembusukan zat-zat organik yang terdapat di dalam air buangan tersebut oleh aktivitas bakteri.
Perlu atau tidaknya suatu bangunan penggelontor dengan mengetahui kondisi aliran minimum.
Debit minimum diperoleh dari persamaan :
2.27
dimana : Qmin = Debit hari minimum (l/detik)
fmin = Faktor debit hari minimum = 0,3-0,5
2.14.6 Debit Perencanaan
Dalam desain penyaluran dan instalasi pengolahan air buangan debit perencanaan yang merupakan akumulasi debit puncak dengan debit infiltrasi (Masduki, 2000) :
2.28
2.14.7 Prinsip-Prinsip Hidrolika
Prinsip-prinsip hidrolika yang digunakan (Masduki, 2000) adalah :
A. Persamaan Kontinuitas
Dalam aliran tunak bertekanan, persamaan kontinuitas adalah sebagai berikut :
Q = A1 x V1 = A2 x V2 = tetap 2.29
B. Persamaan Manning
Persamaan Manning ini paling umum dan cocok dipakai dalam pipa riol aliran terbuka atau aliran penuh.
2.30
Untuk menghitung diameter pipa yang diperlukan, digunakan Peramaan Manning yang diturunkan hingga diperoleh persamaan :
2.31
Pengaliran Air Buangan
2.15.1. Faktor-Faktor Pengaliran Air Buangan
Beberapa faktor yang perlu diperhatikan agar air buangan di dalam saluran dapatmengalir dengan lancar menuju Instalasi Pengolahan Air Buangan adalah :
Kemiringan saluran (S).
Luas penampang melintang saluran (A).
Kekasaran dari permukaan dalam saluran (n).
Kondisi pengaliran berdasarkan bentuk penampang saluran.
Ada atau tidaknya rintangan-rintangan, belokan-belokan.
Karakteristik, spesifik gravity dan viskositas dari cairan.
2.15.2. Jenis Pengaliran
Di dalam penyaluran air buangan dikenal dua jenis aliran, yaitu :
1. Pengaliran yang mengalami tekanan.
Yaitu pengaliran yang terjadi dalam pipa akibat adanya pemompaan (tekananhidrolis) di dalam saluran tertutup, karena muka air tidak berhubungan secarabebas dengan tekanan atmosfer.
Kondisi aliran bertekanan ini hanya boleh diterapkan bila keadaan memaksa, misalnya pada instalasi pemompaan yang berguna untuk meningkatkan kembali head tekanan akibat kehilangan energi.
Kekurangan pengaliran yang mengalami tekanan adalah dapat menyebabkan pipa saluran penuh berisi air buangan yang mengakibatkan kondisi anaerob terjadi. Kondisi anaerob akan menghasilkan senyawa-senyawa yang berbahaya seperti H2S (Sulfida) dan CH4 (Metan) akibat proses penguraian.
2. Pengaliran bersifat terbuka dalam saluran tertutup.
Yaitu pengaliran secara gravitasi, karena permukaan air buangan pada saluran berhubungan dengan udara bebas.
2.15.3. Syarat Pengaliran di Dalam Saluran
Syarat pengaliran yang harus diperhatikan pada perencanaan jaringan pengaliran air buangan adalah sebagai berikut :
Pengaliran air buangan harus secara gravitasi.
Aliran harus dapat membawa material yang ada di dalam saluran meskipun pada saat kondisi debit minimum.
Dianjurkan dapat membersihkan saluran sendiri (Self cleansing), dengan kecepatan yang disyaratkan atau dengan kecepatan yang tidak menimbulkan kerusakan pada permukaan saluran.
Pengaliran dapat mensirkulasikan udara atau gas-gas sehingga tidak terakumulasi dalam saluran.
Waktu detensi air buangan di dalam saluran tidak boleh melebihi 18 jam.
Ketentuan ini didasarkan pada karakteristik mikroorganisme pereduksi yang dapat melangsungkan dekomposisi sehingga senyawa-senyawa dalam air buangan dapat menjadi senyawa septik.
2.15.4. Kecepatan Aliran
Persyaratan bagi kecepatan yang mengalir dalam perpipaan air buangan adalah sebagai berikut:
Tidak menimbulkan penggerusan pada dinding pipa (abrasi).
Tidak menimbulkan pengendapan atau pergerakan pada dasar saluran.
Tidak menimbulkan gas H2S.
Batas kecepatan aliran (Masduki, 2000) pada saat debit puncak (Qp) adalah :
1. Kecepatan maksimum pada saat debit puncak.
Aliran mengandung pasir atau padatan dengan konsentrasi tinggi,Vmax = 2,0 m/detik.
Aliran mengandung pasir atau padatan dengan konsentrasi rendah, Vmax = 3,0 m/detik.
2. Kecepatan minimum pada debit puncak.
Aliran yang mengandung padatan, Vmin = 0,9 m/detik (daerah tropis).
Aliran yang mengandung pasir berdiameter kecil, Vmin = 0,3 m/detik.
2.13.5 Kedalaman Aliran
Kedalaman aliran sangat berpengaruh terhadap kelancaran aliran, karena hal ini menentukan terangkat tidaknya partikel atau padatan yang ada di dalam air buangan. Untuk sistem small bore sewer, batasan kedalaman tidak ada karena padatan atau pertikel yang terdapat dalam aliran sangat kecil sehingga tidak membutuhkan kedalaman berenang minimum. Untuk conventional sewer ditetapkan batasan kedalaman berenang 5 cm. Jika kedalaman ini tidak tercapai pada saat Qmin maka saluran perlu digelontor.
Penetapan kedalaman maksimum diambil rasio kedalaman berenang banding diameter pipa adalah 0,8, karena pada batas tersebut kecepatan aliran adalah maksimum (Masduki, 2000). Sehingga dalam perencanaan diusahakan pada saat debit puncak kedalaman maksimum ini dapat tercapai.
Tabel 2.4 dibawah ini merupakan tabel anjuran penggunaan metode pengelolaan air buangan dan kriteria pemilihan sistem berdasarkan kepadatan penduduk dan suplai air bersih suatu kawasan.
Tabel 2.4 Kriteria Pemilihan Sistem dan Metodenya
No
Kepadatan
(jiwa/Ha)
Suplai Air Bersih
Metode
Alasan
Keterangan
1.
Rendah
(<150)
Rendah
(<30%)
Onsite sanitation
Pribadi
Pencemaran
kecil
Masyarakat
berpendapatan
rendah
2.
Sedang
(150-300)
Rendah
(<30%)
Onsite sanitation
Bersama
Menekan biaya
pengelolaan
fasilitas
Masyarakat
berpendapatan
rendah-sedang
3.
Tinggi
(300-500)
Rendah
(<30%)
Onsite sanitation
Komunal
Menekan biaya
pengadaan
fasilitas
Masyarakat
berpendapatan
rendah
4.
Sangat Tinggi (>500)
Rendah
(<30%)
Onsite sanitation
dengan kakus umum
Lahan terbatas
Masyarakat
berpendapatan
rendah
5.
Rendah
(0-150)
Sedang
(30-60%)
Onsite sanitation
Pribadi
Lahan ada,
pencemaran
belum ada
Masyarakat
berpendapatan
sedang
6.
Sedang
(150-300)
Sedang
(30-60%)
Onsite sanitation
pribadi/komunal
Lahan ada,
mencegah
pencemaran
Masyarakat
berpendapatan
sedang
7
Tinggi
(300-500)
Sedang
(30-60%)
Onsite sanitation
dengan pengaliran dan
suplai air
Menghindari
pencemaran
sekitarnya
Masyarakat
berpendapatan
sedang, mampu
bayar
8
Sangat Tinggi (>500)
Sedang
(30-60%)
Onsite sanitation
dengan kakus umum
dan offsite sanitation
dengan suplai air
Masyarakat
tidak mampu
membayar
retribusi
Masyarakat
berpendapatan
rendah
9
Rendah
(0-150)
Besar
(>60%)
Onsite sanitation
Pribadi
Lahan ada
Masyarakat
berpendapatan
tinggi
10
Sedang
(150-300)
Besar
(>60%)
offsite sanitation
dengan sewerage
Lingkungan
teratur
Masyarakat
berpendapatan
sedang-tinggi
11
Tinggi
(300-500)
Besar
(>60%)
offsite sanitation
dengan sewerage
Pemukiman
teratur, lahan
untuk onsite
Masyarakat
berpendapatan
sedang
12
Sangat Tinggi (>500)
Besar
(>60%)
offsite sanitation
Lahan sedang,
tidak aman
untuk onsite
Masyarakat
berpendapatan
sedang
Sumber: Dirjen Cipta Karya, 1993
