I

URAIAN RINGKASSISTIM PENYEDIAAN

AIR MINUMModulMata PelajaranJPL

IKUALITAS DAN KUANTITAS SUMBER AIR BAKU1

1Air Permukaan

2Air Tanah

3Air Hujan

IIJENIS JENIS BAHAN PIPA1

IIIUNIT AIR BAKU2

1Jenis-Jenis Bangunan Pengambilan Air Baku

2Jalur Pipa Transmisi

IVUNIT PRODUKSI6

1Perhitungan Kebutuhan Air Minum

2Instalasi Pengolahan Air (IPA)

3Desinfektan

4Reservoir

5Hydrophor

6Pompa Air

VUNIT DISTRIBUSI6

1Jaringan Pipa Distribusi

2Perhitungan Hidrolis Jaringan Perpipaan Distribusi Secara Manual

3Perhitungan Hidrolis Jaringan Perpipaan Distribusi Menggunakan Program Komputer

4Alat-alat Perlengkapan Jaringan Perpipaan

VISTUDI KASUS8

I. KUALITAS DAN KUANTITAS SUMBER AIR BAKU

Perencanaan dan pembangunan sistim pengembangan air minum perlu memperhatikan kuantitas dan kualitas yang tersedia dari sumber air baku yang akan digunakan. Kuantitas dan kualitas sumber air baku akan tergantung dari jenis sumber air yang tersedia yang terbagi dalam empat kelompok yaitu 1) air permukaan, 2) air tanah, 3) air hujan dan 4) air laut

1. Siklus HidrologiKeberadaan air di Bumi mengalami proses siklus setiap saat. Kondisi siklus ini akan mempengaruhi jumlah air dari sumber-sumber yang ada. Proses siklus hidrologi di bumi adalah sebagaimana yang digambarkan pada diagram berikut :

Pada saat siang hari dimana matahari memancarkan panasnya ke bumi, terjadi penguapan dari berbagai tempat seperti dari air sungai, danau, pohon dan sebagainya. Uap air yang terbentuk akan berkumpul dan membentuk awan, yang pada saatnya akan menjadi air hujan yang jatuh ke bumi. Air hujan yang jatuh sebagian akan diserap oleh permukaan tanah dan terkumpul di lapisan berbatuan yang disebut dengan aquifer, sebagian lainnya akan mengalir berupa air permukaan. Aliran air pada aquifer akan muncul berupa mata air atau diambil sebagai air tanah dengan menggunakan pompa maupun muncul secara artesis (muncul ke permukaan tanah akibat tekanan air tanah yang cukup tinggi)Aliran air permukaan akan mengisi sumber-sumber air baku lainnya seperti Danau, Kolam, Sungai dan LautPerkiraan komposisi jumlah air di bumi dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Jenis AirVolume (1000 km3)Persentase Dari total (%)

Air Yang Ada Diudara130,001

Air Permukaan :

Air Laut

Air danau

Air Sungai

Air Dari Lapisan Es

1.320.000

228229.00097,2

0,00170.000152,13

Air Tanah107.7700,79

Total1.360.000100

2. Air Permukaan

Berkenaan dengan penggunaan pada sistim penyediaan air bersih, sumber air permukaan terbagi dalam beberapa jenis yaitu air danau/ pond/ situ/ kolam dan air sungaia. Air Danau, Pond/ Situ/ Kolam :Air Danau atau pond dapat berasal dari aliran sungai, air hujan dan/ atau mata air. Sumber air permukaan jenis ini banyak digunakan pada sistim penyediaan air minum. Air Danau/ pond biasanya memiliki kualitas yang jernih karena terjadi proses pengendapan dalam waktu yang lama. b. Air Sungai :Air Sungai berasal dari mata air dan curahan air hujan yang tertampung pada permukaan tanah daerah tangkapan. Karena aliran air sungai terbuka, dan sering melewati wilayah yang memiliki lapisan tanah lempung, maka kualitas air sungai kebanyakan keruh dengan nilai NTU yang tinggiKuantitas Air Permukaan :Kuantitas air permukaan sangat tergantung pada jumlah curah hujan yang terjadi. Biasanya pada musim kering jumlah air permukaan berkurang dibandingkan dengan pada musim hujan. Kualitas Air Permukaan :Karena keberadaan air permukaan bersifat terbuka dan dipengaruhi oleh kondisi yang mengalir maka kwalitas air permukaan biasanya keruh (NTU tinggi)Kontinyuitas :Kontinyuitas air permukaan pada dasarnya dapat diandalkan yaitu memiliki kapasitas relatif stabil karena air yang ditampung bersifat renewable yaitu berasal dari air hujan dan daerah tangkapan

3. Air Tanah

Air tanah berasal dari lapisan aquifer di dalam tanah. Keberadaan air di lapisan aquifer berasal dari air hujan yang menyelusup kedalam tanah. Penggunaan air tanah bagi kebutuhan sistim penyediaan air minum tidak dianjurkan karena dapat merusak lingkungan.Kuantitas Air Tanah :

Kuantitas air tanah, khususnya saat ini, sudah sangat terbatas terutama akibat pemakaian yang melebihi volume yang tersedia

Kualitas Air Tanah :

Air tanah biasanya memiliki kualitas yang jernih karena telah melewati lapisan anah ertentu yang berfungsi sebagai saringan. Namun pada wilayah tertentu dapat mengandung ion Fe yang besar sehingga menimbulkan warna kuning dan bau. Banyak juga sumber air tanah yang memiliki kandungan CO2 agressiv yang dapat mengakibatkan terjadinya proses pembentukan karat pada logam

Kontinyuitas Air Tanah :Ketersediaan yang stabil dari air tanah sangat tidak dapat diandalkan karena volume yang ada sudah sangat terbatas. Khususnya pada sumber air tanah yang berasal dari cekungan aquifer dimana air yang ada terbentuk dari waktu yang lama sebelumnya dan tidak bersifat renewable4. Air HujanAir hujan juga banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum di beberapa tempat yang tidak memiliki sumber air permukaan maupun air tanah

Kuantitas Air Hujan :

Secara kuantitas, air hujan tidak dapat diandalkan sebagi sumber air sistim penyediaan air minum. Keberadaan air hujan hanya banyak pada musim hujan, dan sulit didapatkan pada musim kemarau.

Kualitas Air Hujan :

Sepanjang tidak mengalami kontaminasi dari luar, kualitas air hujan sangat baik yaitu jernih, bebas bakteri dan tidak mengandung mineral yang dapat mengganggu kesehatan manusia.

Kontinyuitas Air Hujan :

Air hujan tidak memiliki kontinyuitas yang tetap karena tergantung pada musim hujan

II. JENIS-JENIS BAHAN PIPAPada sat ini banyak pipa yang dibuat dengan bahan yang bermacam-macam. Jenis bahan pipa yang banyak digunakan pada sistim penyediaan air minum adalah sebagai berikut :

Grey Cast Iron

Ductile Cast Iron

Asbestos Cement

Steel

PVC

PE

Concrete

Grey Cast Iron Pipe :

Pipa jenis ini dibuat dengan menggunakan bahan campuran besi, silikon dan karbon. Pipa Grey Cast Iron sangat sangat keras dan kuat. Pipa ini diproduksi dengan diameter 40 mm hingga 200 mmBerdasarkan ISO-standar, pipa Grey Cast diproduksi dalam tiga kelas :

Class LA : Untuk pressure test 20 kp/sq.cm 20 bar

Class A : Untuk pressure test 25 kp/sq.cm 25 bar

Class B : Untuk pressure test 30 kp/sq.cm 30 bar

Asbestos Cement Pipes :Pipa Asbeston Cement dibuat dari bahan asbestos fibre, pasir silica dan semen. Pipa jenis ini diproduksi dalam diameter 100 mm 600 mm

Berdasarkan ISO-standar, pipa Asbestos Cement diproduksi dalam tiga kelas :

Class 15 : Untuk pressure test 15 kp/sq.cm

Class 20 : Untuk pressure test 20 kp/sq.cm

Class 25 : Untuk pressure test 25 kp/sq.cm Steel Pipes :Penggunaan pipa steel pada sistim penyediaan air minum menghasilkan jaringan pipa yang lebih dapat diandalkan karena dapat dilakukan penyambungan yang sempuna dengan pengelasan yang tidak berakibat menurunkan kuatan pipanya. Pipa Steel dibuat dari campuran Iron, carbon, silikon dan manganese. Kekuatan pipa steel bisa mencapai 600 N/sq.mmKelemahan pipa Steel adalah mudah korosi, oleh karena itu membutuhkan lapisan pelindung. Jenis lapisan pelindung untuk pipa steel :

Asphalt

Coal Tar Enamel Coal Tar Epoxy Cement Mortar GalvanizPipa Steel diproduksi dalam diameter antara 10 mm 2220 mm, dan memiliki kekuatan tekan dari 20 160 kp/sq.cm

Pipa PVC

Polyvinil chloride adalah bahan plastik. Oleh karena itu pipa PVC sangat rapuh dibandingkan dengan pipa jenis lainnya.Pipa PVC dibuat dengan diameter antara 12 mm 400 mm, untuk kekuatan tekan 4 kp/sq.cm, 6 kp/sq.cm, dan 10 kp/sq.cmKekuatan pipa akan terpengaruh oleh Pipa PVC panas, tekanan pada saat pengangkutan dan waktu penyimpanan yang terlalu lama. Penyimpanan pipa PVC harus terhindar dari sinar matahari, karena sinar ultraviolet dapat merusak struktur dari bahan PVCIII. UNIT AIR BAKU

Unit air baku pada SPAM terdiri dari bangunan pengambilan air baku dan jalur pipa transmisi1. Jenis-Jenis Bangunan Pengambilan Air Bakua. IntakeIntake adalah jenis bangunan pengambilan air baku yang bersumber dari air permukaan yaitu danau/ situ/ kolam dan sungai. Perencanaan bangunan Intake harus memperhatikan beberapa hal sebagai berikut :

1. Bangunan intake harus dapat menjamin penyaluran air baku dari sumbernya ke sistim penyediaan air minum setiap saat, baik pada tinggi permukaan air di sumber air baku dalam keadaan maksimum maupun minimum.

2. Bangunan intake harus dapat mencegah masuknya sampah dan kotoran lainnya yang dapat mengganggu bekerjanya pompa penyedot air baku. 3. Lokasi bangunan intake harus dipilih sedemikian rupa sehingga dapat menghindari bertumpuknya lumpur yang dibawa oleh aliran sungai pada muka intake yang dapat menyumbat aliran air masuk kedalam intake4. Bangunan intake harus ditempatkan pada lokasi dengan kondisi tanah yang stabil, dan diperkuat dengan pondasi pancang sehingga dapat aman terhadap kemingkinan longsor maupun amblas. Bangunan Intake yang umumnya digunakan di Indonesia terdiri dari beberapa bagian yaitu dinding intake, screen, kolam penampung, pintu air dan pompa, sebagaimana gambar dibawah ini :

Lokasi penempatan intake yang tepat :

b. Sumur Bor Air Tanah Dalam (Deep Well)Sumur bor air tanah dalam adalah bangunan pengambilan sumber air baku yang berasal dari air tanah dalam yang berada di lapisan aquifer di bawah tanah. Pada umumnya kedalaman sumur bor antara 60 m hingga 200 m, tergantung dari kedalaman keberadaan lapisan aquifer di dalam tanah.

Gambar 3.3 : Diagram sumur bor air tanah dalam

Penentuan lokasi sumur bor dilakukan dengan memperhatikan keberadaan air tanah yang biasanya didapatkan dengan menggunakan peta geologi apabila sudah ada, atau dicari dengan menggunakan alat geolistrik. Jumlah air maksimum yang dapat dipompakan dari air tanah dalam (safe yield) pada satu sumur tergantung dari parameter ketebalan dan nilai trasmissibility lapisan aquifer yang ada. Penetuan yang lebih akurat besar safe yield suatu sumur adalah dengan melakukan uji coba pemompaan (pumping test).

Hal-hal yang perlu diperhatikan :

1). Penentuan lokasi sumur bor harus memperhatikan besarnya kuantitas dan kualitas yang bisa didapatkan dari sumber air tanah dalam yang akan diambil

2). Penentuan besarnya diameter casing harus memperhatikan besarnya diameter pompa submersible yang akan digunakan3). Panjang strainer harus cukup sesuai dengan ketebalan lapisan aquifer

4). Untuk mencegah terjadinya karat, penggunaan bahan stainless steel pada strainer sangan dianjurkan5). Penggunaan gravel sangat dibutuhkan untuk mencegah terjadinya penyumbatan pada permukaan strainer

c. Broncaptering (Bangunan Penangkap Mata Air)Broncaptering adalah bangunan untuk menangkap mata air yang keluar dari sumbernya. Pembangunan Broncaptering harus memperhatikan karakter lingkungan alam yang ada seperti struktur batuan yang membentuk lapisan aquifer, elevasi keluarnya sumber air, pemanfaatan air yang telah berlangsung sebelumnya, dsb. Pembangunan Broncaptering perlu memperhatikan beberapa hal sebagai berikut : 1). Elevasi muka air tertinggi pada bak penampung harus jauh lebih rendah dari elevasi keluarnya air dari sumber mata air secara alami2). Bangunan Broncaptering harus direncanakan sedemikian rupa sehingga dapat menangkap aliran air dari sumber mata air yang keluar secara menyebar

3). Broncaptering harus dilengkapi dengan saluran pelimpah, sehingga apabila jumlah aliran dari mata air lebih besar dari daya tampung bangunan penangkap, maka air dapat mengalir dengan bebas

4). Pembangunan broncaptering harus memperhatikan aspek sosial masyarakat setempat yaitu dengan menyediakan saluran outflow yang dapat digunakan untuk pemakaian air oleh lingkungan dan masyarakat setempat sebagaimana yang telah berlangsung selama ini seperti untuk keperluan sumber air bagi lahan disekitarnya sehingga dapat mempertahankan kondisi lingkungan yang hijau, untuk keperluan mengairi ladang, kolam ikan dan keperluan lainnyaBangunan Broncaptering setidaknya terdiri dari beberapa bagian sebagai berikut :

Bangunan penagkap

Bak pengumpul

Bangunan pelindung, baik terhadap pencemaran akibat aliran air dari luar, maupun terhadap runtuhan dinding tebing disekitarnya, juga untuk melindungi gangguan dari hewan

d. Penampungan Air Hujan (PAH)

Salah satu alternatif untuk mendapatkan air baku bagi air minum adalah air hujan. Pemanfaatan air hujan dapat dilakukan dengan membangun penampungan air hujan. Komponen bangunan penampungan air hujan terdiri dari : Bidang penampung (biasanya memanfaatkan atap rumah)

Bak pengumpul

Talang air

Kran pemanfaatan air

Hal-hal yang perlu diperhatikan :

Bak penampung memiliki volume setidaknya untuk mencukupi kebutuhan air minum minimum selama 1 bulan Untuk mencegah air hujan terkontaminasi oleh kotoran maka PAH dapat dilengkapi dengan saringan pasir

Air hujan yang akan digunakan untuk air minum harus dimasak terlebih dahulu hingga mendidih agar dapat terbebas dari bakteri patogen. 2. Saluran Transmisi

Fungsi dari saluran transmisi adalah untuk membawa air baku dari bangunan pengambilan air baku ke unit produksi, atau membawa air hasil olahan unit produksi ke reservoir.

Saluran transmisi terbagi dalam dua jenis aliran :

Saluran transmisi untuk aliran bebas/ tidak bertekanan

Saluran transmisi untuk aliran bertekanan Saluran transmisi untuk aliran bebas/ tidak bertekanan terdiri dari beberapa macam bentuk sebagai berikut : Open Canals

Saluran transmisi open canals biasanya terbuat dari beton bertulang. Potongan melintang saluran open canal berbentuk trapesium

Aquaduct

Aquaduct adalah open canals yang disanggah oleh jembatan untuk membawa aliran air yang tidak bertekanan melewati lembah/ jurang.

Tunnels

Tunnel adalah saluran air berbentuk canal namun tertutup. Jenis saluran air ini digunakan pada saat saluran open canel harus menembus bukit

Saluran transmisi untuk aliran yang bertekanan biasanya menggunakan jenis pipa. Saluran transmisi untuk aliran yang bertekanan dapat membawa air melalui jalur yang turun-naik mengikuti kontour permukaan tanah yang dilewatinya. Pipa transmisi pada aliran bertekanan perlu memperhatikan titik yang paling tinggi dan titik yang paling rendah. Pada titik yang paling tinggi, udara akan terjebak didalamnya, yang akan menyebabkan penyumbatan aliran airnya. Untuk mengatasi hal tersebut maka dibutuhkan penempatan katup pelepas udara (Air Release Valve). Air release vale juga berfungsi untuk memasukan udara ke dalam pipa agar dapat mempercepat aliran air pada saat pengurasan pipa. Sedangkan pada titik yang paling rendah pada jalur pipa bertekanan akan terkumpul kotoran yang terbawa oleh aliran air. Untuk mengatasi hal tersebut maka dibutuhkan penempatan katup penguras (Drain Valve)Sistim Aliran Gravitasi

Sistim Aliran Dengan Pompa

Di sepanjang jalur pipa transmisi perlu diberikan beberapa Sluice Valve dengan jarak tertentu. Sluice Valve ini akan berfungsi untuk mengisolasi bagian jalur pipa sehingga dapat dilakukan perbaikan apabila dibutuhkan.Tekanan air yang terlalu tinggi ( lebih dari 100 m.k.a) di jalur pipa transmisi harus dihindari agar tidak terjadi pecahnya pipa yang digunakan. Untuk mengurangi tekanan air di dalam pipa yang terlalu tinggi pada sistim aliran grafitasi maka digunakan bangunan Break Pressure Tank

Tekanan Kejut/ Pressure Surge :Tekanan kejut/ surge dapat terjadi pada pipa bertekanan apabila aliran airnya berhenti secara mendadak, yaitu seperti penutupan valve secara mendadak pada sistim aliran grafitasi, atau pompa mati secara mendadak pada sistim aliran yang menggunakan pompa. Tekanan surge yang paling besar akan terjadi pada titik di jalur pipa yang paling rendah. Apabila pipa yang digunakan tidak mampu menahan tekanan surge ini maka pipa akan pecah.

Untuk mengatasi terjadinya tekanan surge ini, pada sistim aliran grafitasi digunakan Break Pressure Tank untuk mengurangi tingginya tekanan air statis (static head) (lihat gambar 3.8). Sedangkan pada aliran yang menggunakan pompa, untuk dapat menahan tekanan surge ini digunakan surge tank pada titik paling rendah di jalur pipa

Hidraulic grade line adalah menunjukan besarnya tekanan air di dalam pipa. Hidraulic grade line ini harus selalu berada diatas setiap titik jalur pipa, yaitu tidak kurang dari 4 m. Apabila bada bagian tertentu jalur pipa, hidraulic grade line berada pada kurang dari 4 m dari jalur pipa, maka akan terbentuk kantong urdara yang akan menyumbat aliran air.IV. UNIT PRODUKSI

Unit produksi adalah bangunan yang akan mengolah air baku menjadi air minum. Unit produksi terdiri dari Inastalasi Pengolahan Air, Reservoir, Desinfektan, Reservoir, Hydrophor dan Pompa air1. Perhitungan Kapasitas Kebutuhan Produksi Air Minum

a) Konsumsi Air Minum

Produksi air minum yang dibutuhkan adalah untuk keperluan pelayanan Domestik dan Non Domestik. Pelayanan domestik adalah untuk keperluan rumah tangga sehari-hari. Sedangkan pelayanan Non Domestik adalah untuk keperluan komersial seperti industri, perkantoran, pertokoan, dan sebagainya.Penggunaan air oleh rumah tangga adalah untuk beberapa kegiatan sebagai berikut :

Minum

Masak

Mencuci

MandiUntuk dapat menentukan besarnya konsumsi air minum baik untuk pelayanan Domestik maupun untuk pelayanan Non Domestik pada lokasi tertentu harus melalui kegiatan Studi Kelayakan, yaitu dengan melakukan survey kebutuhan nyata (real demand survey)Untuk kebutuhan praktis, penentuan besarnya konsumsi air pada suatu lokasi dapat melihat pada tabel dibawah iniNoUraianSatKatagori Sistim Air Minum

PerdesaanIKKKota KecilKota SedangKota BesarMetropolitan

1Tingkat Pelayanan%

2Konsumsi SR

HUl/o/h

l/o/h60120

60120

60120

60120

60150

60

3Rasio SR :HU100:090:1090:1090:1090:1090:10

4Jmlh Org per SROrg55566

5Jmlh Org per HUOrg5050100100100100

6Domestik : N. Dom100:0100:090:1085:1580:2075:25

7Tingkat Kebocoran%202020202020

8Keb Vol. Reservoir %202020202020

9Faktor Hari Maximum1,21,21,51,522

10Faktor Jam Puncak221,751,751,51,5

b) Faktor Hari MaksimumSalah satu faktor yang akan menjadi dasar perhitungan kapasitas kebutuhan air minum adalah faktor hari maksimum. Faktor hari maksimum ini didapatkan dengan memperhatikan fluktuasi kebutuhan konsumen dalam suatu wilayah tertentu yang berubah-ubah, sebagai berikut

Q H.R

Q T = Kapasitas kebutuhan dalam 1 tahun

Q H.R = Kebutuhan harian rata-rata = Q T / 365

Q H.Max = Kebutuhan hari maksimum = F H.M x Q H.R

F H.M = Faktor hari maksimum = 1,2 - 2

c) Faktor Jam Puncak

Selain Faktor hari maksimum, untuk perhitungan kapasitas kebutuhan sistim penyediaan air minum juga menggunakan Faktor jam puncak

Q J.R = Kebutuhan Jam Rata-rata = Q H.Max / 24

Q J.Max = Kebutuhan Jam Maksimum = F Jam Puncak x Q J.R

Faktor Jam Puncak = 1,5 - 2

d) Proyeksi Jumlah Penduduk

Data mengenai jumlah penduduk merupakan faktor yang penting dalam merencanakan sistim pengembangan air minum. Perencanaan besar kapasitas pelayanan pada suatu sistim pengembangan air minum harus didasari oleh perkiraan pengembangan jumlah penduduk dimasa yang akan datang.

Proyeksi jumlah penduduk pada tahun tertentu dimasa yang akan datang dapat diperkirakan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

P = Po (1 + r)nDimana :

P = Proyeksi jumlah penduduk pada tahun ke n (jiwa)Po = Jumlah penduduk pada tahun awal (jiwa)r = angka pertumbuhan penduduk (%)

n = Jumlah tahun proyeksi (tahun)

Contoh perhitungan :

Diketahui :

Jumlah penduduk saat ini (tahun 2009) (Po) = 45.500 jiwa

Angka pertumbuhan penduduk (r) = 2 %

Jumlah tahun proyeksi (n) = 5 tahun

Maka jumlah penduduk pada tahun 2014 adalah :

P = 45.500 ( 1 + 0,02 )5 = 50.236 jiwae) Penentuan Besar Kapasitas Kebutuhan Air Minum

Menentukan besar kapasitas kebutuhan suatu sistim pengembangan air minum dapat dihitung sebagai berikut :Tabel contoh perhitungan kapasitas kebutuhan sistim penyediaan air :NoUraianJumlahSatuan

Jumlah Penduduk tahun 201450.236Jiwa

Tingkat Pelayanan60%

Jumlah Penduduk Terlayani tahun 201430.142Jiwa

Tingkat Konsumsi Pelayanan Domestik

SR

HU120

60l/o/h

l/o/h

Perbandingan SR : HU90 : 10

Jumlah Kebutuhan Air Untuk SR3.255.366l/hari

Jumlah Kebutuhan Air Untuk HU150.700l/hari

Total Kebutuhan Air Untuk Domestik3.406.066l/hari

Prosesntasi Kebutuhan Non Domesti20%

Total Kebutuhan Air Untuk Non Domestik6.81.213l/hari

Total Kebutuhan Air Dom + Non Dom4.087.279l/hari

Atau47.3l/detik

Tingkat Kebocoran 20%

Jumlah Kebocoran9.5l/detik

Kapsitas Kebutuhan Air Rata-rata56,8l/detik

Faktor Hari Maksimum1,2

Kapasitas Hari Maksimum68.16l/detik

Faktor Jam Puncak2

Kapasitas Jam Puncak136.32l/detik

2. Instalasi Pengolahan Air (IPA)

Salah satu bagian dari Unit Produksi adalah Instalasi Pengolahan Air (IPA). Jenis IPA ada berbagai macam, pemilihannya biasanya sesuai dengan kondisi kualitas air baku yang akan digunakan. Berikut ini akan diuraikan jenis-jenis IPA yang umum digunakan di Indonesia, yaitu yang sesuai dengan kebutuhan kondisi kualitas air yang umum dijumpai1) Sistim Saringan Pasir Lambat (Slow Sand Filter)Bangunan Saringan Pasir Lambat merupakan salah satu pilihan yang bisa digunakan untuk proses penjernihan air minum. Sistim SPL menggunakan pasir halus untuk menyaring kekeruhan dari air baku yang digunakan. Karena menggunakan media pasir dengan diameter efektif yang kecil, dimana memiliki porositas yang kecil, maka kecepatan aliran penyaringan juga harus kecil, oleh karena itu disebut Saringan Pasir Lambat. Kekeruhan air baku yang disaring oleh SPL memiliki batas maksimum yaitu lebih kecil dari 50 NTU. Penggunaan kecepatan aliran yang terlalu tinggi dan besar kekeruhan air baku yang akan disarin lebih dari 50 NTU, maka media pasir penyaring akan cepat mengalami penyumbatan.Jenis proses yang terjadi pada sisti SPL adalah :

Pengendapan = sebagian partikel kekeruhan akan mengendap pada permukaan media pasir Adsorbsi = sebagian partikel kekeruhan akan menempel pada butiran pasir media penyaring. Mecanikal Straining = partikel yang memiliki diameter lebih besar dari porositas media penyaring akan tertahan Aktifitas Bakteriologi =. Pada media pasir SPL akan berlangsung aktifitas bakteriologi yaitu membunuh dan menghilangkan bakteri seperti E. Coli maupun virus yang ada di air baku yang dialirkan Bio-chenical = Pada media pasir akan tumbuh bakteri yang akan menguraikan bahan-bahan organik dan mengoksidasi bahan-bahan anorganik yang terkandung pada air baku

Design Kriteria yang digunakan pada SPL adalah sebagai berikut : Jenis media penyaring = Pasir Silika SiO2

Diameter efektif media pasir = 0,25 0,4 mm

Tingkat keseragaman butiran pasir = 2

Tinggi media pasir = 60 90 cm

Kecepatan Filtrasi = 0,2 0,4 m/jam

Cara menghitung luas pernukaan SPL :

A = Q / V

dimana :

A = luas permukaan SPL (m2)

Q = Kapsitas pengolaha (m3/jam)

V = Kecepatan aliran penyaringan (m/jam)

Cara pencucian media pasir :

Pencucian/ pembersihan media pasir pada SPL dilakukan dengan cara scraping (pengerokan). Pada saat pada media pasir sudah menunjukan adanya penyumbatan yaitu aliran air di media filter sudah tidak lancar, maka perlu dilakukan pencucian pasir. Langkah-langkah pencucian pasir SPL sebagai berikut :

(1) Keringkan air diatas media penyaring melalui saluran penguras(2) Kerok lumpur yang berada diatas media pasir bersama-sama dengan pasirnya setebal 2 3 cm

(3) Pasir yang terkerok kemudian dicuci dengan air bersih, untuk kemudian digunakan lagi dikemudian hari

(4) Batas minimum tinggi media pasir setelah dikerok adalah 40 cm

(5) Apabila ketinggian media pasir telah mencapai batas minimum yaitu 40 cm, angkat keseluruhan pasir yang tersisa

(6) Masukan pasir yang telah dicuci sebelumnya dan tempatkan pada lapisan bagian bawah

(7) Sisa pasir yang telah diangkat sebelumnya diletakan pada bagian atas, hingga mencapai ketebalan semula yaitu 60 90 cm2) Sistim Koagulasi - Flokulasi Sedimentasi FiltrasiSalah satu jenis instalasi pengolahan air keruh yang banyak digunakan adalah menggunakan sistim proses koagulasi flokulasi sedimentasi dan filtrasi. Dengan menggunakan sistim ini maka air baku yang dapat diolah dapat memiliki kandungan kekeruhan hingga 400 NTUKoagulasi :

Koagulasi adalah proses pencampuran bahan koagulan ke air baku dan diaduk dengan tenaga yang besar dan kecepatan yang tinggi. Tujuan dari proses koagulasi ini adalah agar bahan kogulan dapat teraduk di air baku dengan cepat dan merata

Flokulasi :

Flokulasi adalah proses pembentukan flok dari partikel kekeruhan berkumpul dan mengelompok dengan bantuan bahan koagulan. Proses flokulasi dilakukan dengan cara pengandukan yang lambat. Sedimentasi :

Sedimentasi adalah proses pengendapan partikel dengan butiran besar yang berasal dari pembentukan flok melalui proses koagulasi dan flokulasi sebelumnya.

Filtrasi :

Filtrasi adalalah proses penyaringan sisa mikro flok yang tidak terendapkan pada proses sedimentasi. Unit filtrasi menggunakan sistim Saringan Pasir Cepat

Mekanisme Proses Yang Terjadi :

Kekeruhan yang terjadi pada air baku dari sumber air permukaan berasal dari partikel yang disebut dengan Colloid. Colloid memiliki ukuran yang sangat kecil yaitu sekitar 0,001 1 (mikron meter/ per seribu mm), sehingga sulit mengendap. Agar colloid tersebut dapat mudah mengendap maka perlu dilakukan pengelompokan diantara colloid tersedut sehingga membentuk partikel yang memiliki ukuran yang besar dan mudah mengendapColloid biasanya bermuatan ion negatif, sehingga agar dapat saling tarik menarik dengan colloid lainnya dibutuhkan pemberian ion positif. Dengan pemberian ion positif dan dilakukan pengadukan maka sejumlah colloid akan saling menempel dan membentuk flock

Setelah flok terbentuk maka dapat dilakukan proses pengendapan. Kecepatan endap flok sekitar antara 0,3 0,45 m/jam

Bahan koagulan :Bahan koagulan yang dapat memberikan donor ion positif yang biasa digunakan adalah :

- Aluminum Sulfate Al2(SO4)3, menghasilkan ion Al+3- Ferric Sulfate Fe2(SO4)3, menghasilkan ion Fe+3- PAC, Poli Aluminum Cloride menghasilkan ion positip Aluminum yang lebih banyakDesign Kriteria :Koagulasi : - G (Gradient velocity) = 500 - 1000 per detik - Td (waktu tinggal) = 120 600 detik

G x Td = 104 - 105Flokulasi : - G (Gradient velocity) = 20 100 per detik - Td (waktu tinggal) = 1200 2400 detik

G x Td = 104 - 105Sedimentasi : - Beban Permukaan Vo = 5 10 m/jam

- Menggunakan Plate Settler dengan kemiringan 60oFiltrasi : - Kecepatan Filtrasi (Vf) : 7 12 m/jam- Media penyaring : Pasir Silika SiO2 - Dia. Efektif Pasir (df) : 0,7 1,2 mm - Uniformity Coefisient (UC) : 1,5

- Cara pencucian media filter : Backwashing

Jenis lain Instalasi Pengolahan Air :

3) Aerasi

Sistim aerasi banyak digunakan pada berbagai proses pengolahan air, baik pengolahan air bersih maupun pengolahan air limbah. Proses aerasi adalah suatu proses fisik pertemuan antara gas dan air. Tujuan dari proses aerasi adalah untuk menghilangkan kandungan gas tertentu dari dalam badan air, atau untuk memasukkan gas tertentu ke dalam badan air, ataupun untuk tujuan keduanya.. Bebetapa contoh penggunaan proses aerasi adalah sebagai berikut :a. Menghilangkan kandungan gas tertentu dari dalam badan air :

Proses aerasi seperti ini bertujuan untuk menghilangkan kandungan gas yang tidak dikehendaki, dengan beberapa contoh sebagai berikut :i. Menghilangkan kandungan gas Sulphur (S2) dari dalam badan air karena menimbulkan bau belerang yang sangat menyengat.

ii. Menghilangkan kandungan gas carbon dioksida (CO2 agresif) dari dalam air adalah untuk mencegah terjadinya proses korosi pada logam yang terendam didalamnya.

iii. Menghilangkan kandungan gas hidrogen sulfida (H2S) dari dalam air adalah untuk menghilangkan bau yang menyengat maupun rasa yang tidak enak. Gas H2S juga dapat menimbulkan korosi pada logam.

b. Memasukan gas tertentu ke dalam badan air :Proses aerasi dengan memasukan gas tertentu seperti oksigen (O2) ke dalam air adalah untuk tujuan menambah jumlah oksigen yang terlarut/ Disolve Oksigen (DO) didalam air, bagi berbagai keperluan, dengan contoh sebagai berikut :i. Salah satu cara untuk menghilangkan kandungan ion Fe+3 dan ion Mn+3 adalah dengan melakukan proses oksidasi yang akan merubah ion-ion tersebut menjadi Fe(OH)3 dan Mn(OH)3 yang dapat diendapkan. Proses oksidasi ini membutuhkan tambahan membutuhkan tambahan jumlah O2 yang terlarut di dalam air melalui proses aerasi.

ii. Proses pengolahan air limbah dengan sistim lumpur aktif membutuhkan supply oksigen dengan jumlah yang cukup banyak. Oksigen yang diberikan melalui sistim aerasi ini untuk keperluan proses oksidasi terhadap bahan-bahan yang terkandung seperti NH4 di dalam air limbah menjadi N2, maupun untuk keperluan pernapasan bagi bakteri yang membantu berlangsungnya proses pengolahan.

iii. Proses menurunkan kandungan Biological Oxygen Demand (BOD) dan Chemical Oxygen Demand (COD) dari dalam air limbah adalah membutuhkan supply oksigen yang cukup melalui proses aerasi

Jenis Sistim AerasiAda beberapa jenis sistim aerasi (Aerator), yaitu sebagai berikut :

a. Gravity Aerator Sistim aerasi dengan cara menerjunkan air secara gravitasi yaitu untuk menciptakan luas permukaan air yang terekspose ke udara bebas lebih besar, juga terjadinya peristiwa benturan air yang diterjunkan dengan lantai dibawahnya.. Adanya benturan air dapat menurunkan tegangan permukaan air sehingga mempermudah masuknya oksigen kedalam badan air. Salah satu jenis aerator ini dinamakan Cascades, yaitu terjunan air yang menggunakan beberapa ambang pelimpah yang disusun bertingkat . Contoh yang lain adalah dengan menjatuhkan butiran-butiran air (droplet) dengan ketinggian tertentu.

Cascadesb. Spray AeratorAerasi atau proses penambahan atau pengurangan gas didalam badan air dapat dilakukan dengan cara pembentukan butiran air (droplet). Pembentukan butiran air dapat dilakukan dengan cara disemprotkan dengan menggunakan sprayer sehingga dapat membentuk butiran-butiran air yang sangat halus. Pembentukan butiran-butiran kecil dari air dimaksudkan untuk memperluas permukaan air. Semakin kecil butiran air yang diciptakan, semakin besar luas permukaan air yang ada, dan semakin besar jumlah oksigen yang dapat ditangkap oleh air dari udara bebas disekelilingnya. Kelemahan dari sitim aerasi yang menggunakan nozel adalah memiliki lubang-lubang yang sangat kecil yang dapat mudah tersumbat oleh kotoran

c. Air Diffuser Aerator Air diffuser adalah memberikan hembusan udara ke dalam badan air. Udara yang dihembuskan akan membentuk gelembung (bubble) yang membawa oksigen, yaitu untuk dimasukkan kedalam badan air. Aerator jenis ini pada umumnya merupakan jenis yang paling efektif, namun membutuhkan biaya operasional yang tinggi

d. Mechanical AeratorAerator mekanikal adalah proses aerasi dengan menggunakan baling-baling dengan motor penggerak sebagai alat pengaduk air. Tujuan dari pengadukan air adalah untuk menangkap air yang ada dipermukaan air dan memasukkannya ke dalam badan air. Pengadukan juga dapat menciptakan mekanisme benturan diantara air, sehingga dapat menurunkan besar tegangan permukaan air, yang dapat memudahkan masuknya butiran oksigen ke badan air

3. DisinfeksiDisinfeksi adalah proses pengolahan air untuk mematikan organisme di dalam air. Penyakit yang disebabkan oleh bakteri pathogen dari dalam air disebut water borne diseasesUntuk mematikan bakteri pathogen, cara disinfeksi yang banyak digunakan adalah :

Menggunakan kaporit yang mengandung clorine Menggunakan ozon O3 Menggunakan sinar Ultra Violet (UV)4. Reservoir

Fungsi utama dari reservoir pada sistim penyediaan air minum adalah untuk menciptakan kondisi setimbang pada jumlah kapasitas produksi dari unit produksi terhadap fluktuasi kebutuhan di jaringaan distribusi. Pada satu sisi, jumlah kapasitas produksi di unit produksi memiliki besar yang sama setiap saat, sementara kapasitas penggunaan oleh pelanggan melalui jaringan distribusi selalu mengalami fluktuasi, maka terjadi perbedaan kapasitas dari sitim penyediaan air minum. Untuk mengatasi hal tersebut maka dibutuhkan bak penampung yang disebut reservoir untuk menampung kelebihan kapasitas pada saat penggunaan di jaringan distribusi lebih kecil dari kapasitas produksi. Hasil penampungan pada reservoir tersebut akan dialirkan kembali ke jaringan distribusi apabila kebutuhan dari pelanggan lebih besar dari kapasitas produksi.

Berdasarkan fungsinya, reservoir terbagi dalam beberapa jenis sebagai berikut :

Reservoir aktif, yaitu berupa menara air. Reservoir jenis ini berfungsi bukan hanya sebagai penampung air produksi sehingga menciptakan kondisi setimbang dengan kebutuhan distribusi namun juga akan mengalirkan air ke jaringan distribusi secara gravitasi

Reservoir pasif, yaitu berupa ground reservoir. Reservaoir jenis ini hanya berfungsi sebagai penampung air produksi sehingga menciptakan kondisi setimbang dengan kebutuhan distribusi. Sedangkan pengaliran ke jaringan distribusi dilakukan dengan sistim pemompaan

Perhitungan Volume Reservoir

Volume reservoir dapat ditentukan berdasarkan perhitungan jumlah perbedaan volume yang dihasilkan oleh kapasitas produksi dengan kapasitas kebutuhan di jaringan distribusi yang lebih kecil pada saat pemakaian oleh pelanggan paling minimum. Namun untuk kebutuhan praktis, besar volume reservoir yang dibutuhkan dapat menggunakan ancar-ancar yaitu sekitar 15% - 20% dari kapasitas produksi5. Hydrophor

Hydrophor merupakan peralatan pelengkap yang terkait dengan sistim tekanan pada sistim penyediaan air minum yang menggunaan sistim pemompaan.Ada beberapa fungsi dari hydrophor yaitu : Menciptakan sisa tekan airPada saat sistim pengaliran air menggunakan pompa, maka pompa hanya dapat memberikan tekanan air sebanyak kehilangan tekanannya di jaringan pipa distribusi saja, sedangkan sisa tekan air yang dibutuhkan oleh pelanggan di tempat masing-masing minimal adalah 10 mka. Untuk mengatasi masalah tersebut maka dibutuhkan hydrophor. Pada Hydrophor akan dapat dibuat besar tekanan sesuai dengan kebutuhan, yaitu dengan menyuntikan angin kedalamnya. Sebagai alat switch on-off pompaPermukaan air didalam tabung hydrophor yang naik-turun dapat dimanfaatkan untuk menempatkan alat kontrol operasi pompa. Pada saat jumlah produksi yang dipompakan melampaui daya tampung jaringan distribusi maka muka air di hydrophor akan pada ketinggian maksimal, pada saa itu aliran listrik menuju pompa diputus dan pompa mati. Sedangkan pada saat jumlah air di jaringan distribusi pada posisi kurang sehingga muka air di hydrophor turun hingga pada posisi minimal maka aliran listrik akan tersambung dan pompa menjadi hidup secara otomatis Menahan tekanan kejut/ surge/ water hammerPada saat sistim aliran pada jaringan distribusi dilakukan dengan menggunakan pompa maka akan ada resiko yang dapat dihadapi yaitu terciptanya tekanan kejut apabila pompa tiba-tiba mati secara mendadak dan dapat merusakkan pompa. Untuk mengatasi kemungkinan tersebut maka hydrophor dapat bermanfaat mampu menahan tekanan kejut tersebut karena memiliki batalan udara didalamnyaRumus Perhitungan Volume Hydrophor :

V1 x P1 = V2 x P2

(V1 dan V2 adalah volume udara diatas air)

VE = V1 V2

V = Total Volume tangki

Po = Tekanan udara di tangki sebelum pengisian air

V1 = V x (Po / P1) ; V2 = V x (po / P2)

VE = V ((Po / P1) (Po / P2))n = Jumlah pompa hidup per jam

T = Interval waktu (jam) antara dua kali pompa hidup = 1/n

T pengisian = VE / (Q max Q rata-rata)

T pengosongan = VE / Q rata-rata

T = Tpengisian + Tpengosongan

= VE x Q max/(Qrata-rata (Qmax Qrata-rata) = i/n

VE = V ((Po/P1) Po/P2))

V = Q rata-rata (Q max Qrata-rata/ (n x Qmax ((Po/P1 Po/P2)))6. Pompa Air

Pompa adalah alat yang dapat memberikan transfer energi ke air. Fungsi pompa pada dasarnya adalah memberikan tekanan kepada air di dalam pipa untuk untuk dapat mengalir dari satu titik pada level static head tertentu ke titik lain pada level static head yang lebih tinggi. Pada sistim penyediaan air minum, fungsi pompa mengalirkan air di dalam jaringan perpipaan, baik dari unit air baku menuju unit produksi maupun dari unit produksi ke unit jaringan distribusi.Jenis pompa yang banyak digunakan pada sistim penyediaan air minum adalah pompa Axial-folw dan pompa CentrifugalPompa Axial- Flow :

Pompa jenis axial-flow memiliki baling-baling yang tegak lurus dengan casing yang berbentuk silinder dengan aliran axial. Jenis pompa ini biasanya digunakan untuk memompa air dengan jumlah yang besar dengan tekanan air yang rendah

Pompa Centrifugal :Pompa Centrifugal mengalirkan air dari tengah menuju tepi casing. Kecepatan aliran air menggunakan pompa centrifugal ini sangat besar, yang kemudian sebagian dari kecepatan ini ditransfer menjadi tenaga dorong untuk mengalirkan air

Rumus perhitungan kebutuhan daya listrik pompa (P) (Watt) :

P = x Q x H, dimana H adalah tekanan pompa dalam m, adalah

berat jenis airDaya yang dihasilkan pompa tidak dapat 100% tetapi hanya sekitar 50 60 %, yang disebut dengan angka efisiensi, dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

= , adalah angka efisiensi pompa = 50 - 60%Curva Pompa Centrifugal :

Pompa bekerja mengikuti kurva tekanan air (H ) dan kapasitas aliran (Q). Hasil yang diberikan oleh pompa akan berkebalikan antara tekanan air dan kapasitas alirannya. Pada kapasitas aliran yang diberikan besar maka tekanan air yang didapatkan akan lebih kecil, dan sebaliknya. Untuk karakter kerja pompa tersebut dapat dibuat curva berikut ini :

Dasar-Dasar Pompa Sentrifugal

Centrifugal pump. Beberapa contoh pompa sentrifugal yang digunakan di salah satu gathering station.

Pada industri minyak bumi, sebagian besar pompa yang digunakan dalam fasilitas gathering station, suatu unit pengumpul fluida dari sumur produksi sebelum diolah dan dipasarkan, ialah pompa bertipe sentrifugal. Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung (melingkar).

Prinsip-prinsip dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut:

gaya sentrifugal bekerja pada impeller untuk mendorong fluida ke sisi luar sehingga kecepatan fluida meningkat

kecepatan fluida yang tinggi diubah oleh casing pompa (volute atau diffuser) menjadi tekanan atau head

Selain pompa sentrifugal, industri juga menggunakan pompa tipe positive displacement. Perbedaan dasar antara pompa sentrifugal dan pompa positive displacement terletak pada laju alir discharge yang dihasilkan oleh pompa. Laju alir discharge sebuah pompa sentrifugal bervariasi bergantung pada besarnya head atau tekanan sedangkan laju alir discharge pompa positive displacement adalah tetap dan tidak bergantung pada head-nya.

Ilustrasi aliran fluida dalam impeller sebuah pompa sentrifugal.

Laju alir discharge sebuah pompa positive displacement selalu tetap dan tidak tergantung oleh total dynamic head.

Beberapa impeller yang digunakan dalam pompa sentrifugal.

Kurva perfomansi yang menunjukkan pengaluran data-data head, flow rate, efisiensi, dan kebutuhan daya.

NPSHa. Berikut ini ilustrasi yang menunjukkan bagaimana perhitungan NPSH avaiable sebuah pompa.

Contoh name tag sebuah pompa sentrifugal yang terdapat di pabrik. Terlihat bahwa head pompa ialah sebesar 990 ft.

Klasifikasi Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, antara lain:

1. Bentuk arah aliran yang terjadi di impeller. Aliran fluida dalam impeller dapat berupa axial flow, mixed flow, atau radial flow.

2. Bentuk konstruksi dari impeller. Impeller yang digunakan dalam pompa sentrifugal dapat berupa open impeller, semi-open impeller, atau close impeller.

3. Banyaknya jumlah suction inlet. Beberapa pompa setrifugal memiliki suction inlet lebih dari dua buah. Pompa yang memiliki satu suction inlet disebut single-suction pump sedangkan untuk pompa yang memiliki dua suction inlet disebut double-suction pump.

4. Banyaknya impeller. Pompa sentrifugal khusus memiliki beberapa impeller bersusun. Pompa yang memiliki satu impeller disebut single-stage pump sedangkan pompa yang memiliki lebih dari satu impeller disebut multi-stage pump.

Terminologi

Beberapa terminologi dan istilah khusus yang sering berkaitan dengan pompa, ialah:

1. TDH = Total Dynamic Head, yaitu besarnya head pompa. Merupakan selisih antara head discharge dengan head suction; terkadang disebut head atau total head.

2. BEP = Best Efficiency Point, yaitu kondisi operasi dimana pompa bekerja paling optimum.

3. NPSHr = Net Positive Suction Head required, yaitu nilai head absolut dari inlet pompa yang dibutuhkan agar tidak terjadi kavitasi.

4. NPSHa = Net Positive Suction Head available, yaitu nilai head absolut y ang tersedia pada inlet pompa.

5. Kavitasi, yaitu kondisi dimana terjadinya bubble (gelembung udara) di dalam pompa akibat kurangnya NPSHa (terjadi vaporisasi) dan pecah pada saat bersentuhan dengan impeller atau casing. Agar tidak terjadi kavitasi, maka NPSHa harus lebih besar dari NPSHr.

6. Minimum flow, yaitu flow rate yang terkecil yang dibutuhkan agar pompa beroperasi dengan baik. Apabila laju alir lebih rendah dari minimum flow, pompa dapat mengalami kerusakan.

7. Efficiency, yaitu besarnya perbandingan antara energi yang dipakai (input) dengan energi output pompa.

8. BHP = brake horsepower, yaitu power (daya) yang dibutuhkan oleh pompa untuk bisa bekerja sesuai dengan kurvanya; memiliki satuan hp.

Kurva Perfomansi Pompa

Kurva performansi bermanfaat untuk menggambarkan beberapa parameter unjuk kerja dari pompa yang antara lain:

1. Besarnya head terhadap flow rate

2. Besarnya efisiensi terhadap flow rate

3. Besarnya daya yang dibutuhkan terhadap flow rate

4. Besarnya NPSHr terhadap flow rate

5. Besarnya minimum stable continuous flow

Sistem Proteksi Pompa

Agar pompa dapat beroperasi dengan baik, terdapat prosedur proteksi standar yang diterapkan pada pompa sentrifugal. Beberapa standar minimum paling tidak terdiri dari:

1. Proteksi terhadap aliran balik. Aliran keluaran pompa dilengkapi dengan check valve yang membuat aliran hanya bisa berjalan satu arah, searah dengan arah aliran keluaran pompa.

2. Proteksi terhadap overload. Beberapa alat seperti pressure switch low, flow switch high, dan overload relay pada motor pompa dipasang pada sistem pompa untuk menghindari overload.

3. Proteksi terhadap vibrasi. Vibrasi yang berlebihan akan menggangu kinerja dan berkemungkinan merusak pompa. Beberapa alat yang ditambahkan untuk menghindari vibrasi berlebihan ialah vibration switch dan vibration monitor.

4. Proteksi terhadap minimum flow. Peralatan seperti pressure switch high (PSH), flow switch low (FSL), dan return line yang dilengkapi dengan control valve dipasang pada sistem pompa untuk melindungi pompa dari kerusakan akibat tidak terpenuhinya minimum flow.

5. Proteksi terhadap low NPSH available. Apabila pompa tidak memiliki NPSHa yang cukup, aliran keluaran pompa tidak akan mengalir dan fluida terakumulasi dalam pompa. Beberapa peralatan safety yang ditambahkan pada sistem pompa ialah level switch low (LSL) dan pressure switch low (PSL). V. UNIT DISTRIBUSI

1. Jaringan Pipa Distribusi

Jaringan perpipaan distribusi berfungsi untuk mengalirkan air dari unit produksi ke pelanggan. Jaringan distribusi menggunakan pipa dengan aliran yang bertekanan, dimana disepanjang perpipaannya dihubungkan dengan sambungan pelanggan. Jenis sambungan pelanggan dapat berupa Sambungan Rumah (SR), sambungan Hidran Umum (HU) maupun sambungan untuk pelanggan usaha komersial. Jalur pipa distribusi biasanya ditanam mengikuti jalur jalan yang adaUntuk melakukan perencanaan perpipaan jaringan distribusi, maka beberapa data yang perlu disiapkan adalah sebagai berikut :

Peta wilayah pelayanan yang berisikan informasi mengenai jalur jalan, jenis pemanfaatan lahan seperti untuk perumahan, perkantoran, pasar mapun untuk komersial, jarak antar lokasi dan kontour wilayah Kebutuhan air pada masing-masing wilayah pelayanan, baik untuk domestik maupun non domestik. Jenis pipa yang akan digunakan

Perhitungan kebutuhan kapasitas pelayanan

Pada dasarnya ada dua jenis sistim jaringan perpipaan distribusi yaitu :

Sistim cabang (branched)

Sistim loop

Sistim branched :Sistim branched atau cabang adalah sistim jaringan perpipaan distribusi yang terbuka. Sistim ini biasanya digunakan pada wilayah perdesaan dimana besar wilayah pelayanan tidak terlalu luas. Perhitungan hidrolis pada sistim branched ini cukup sederhana yaitu setiap jalur pipa dihitung secara terpisah.

Sistim Loop :

Jaringan perpipaan distribusi sistim loop biasanya digunakan di wilayah perkotaan dimana besar wilayah pelayannya sangat luas. Sistim loop juga disebut sistim tertutup. Perhitungan hidrolis sistim loop ini lebih sulit dibandingkan dengan sistim Branched karena perlu menghitung kesetimbangan aliran pada masing-masing julur pipa di jaringan loopnya. Keunggulan dari jaringan perpipaan distribusi dengan sistim loop adalah dapat memberikan pelayanan yang stabil baik dari segi jumlah air yang disalurkan maupun besar tekanan ke seluruh wilayah pelayanan

2. Perhitungan Hidrolis Jaringan Perpipaan Distribusi Perhitungan hidrolis ini ditujukan untuk perpipaan yang memiliki aliran air yang bertekanan. Rumus Aliran : Q = V x A

Dimana :

Q = Kapasitas aliran air di dalam pipa

V = Kecepatan aliran air

A = Luas potongan melintang pipaRumus aliran kontinyu : v1 x A1 = v1 x A2

Dimana :

V = kecepatan aliran

A = Luas potongan melintang pipa

Ada beberapa macam rumus yang dikenal untuk menghitung hidrolis perpipaan sebagai berikut :

Rumus Bernoulli :

Dimana :Hg = Ketinggian elevasi

P = Tekanan air

= Berat jenis air

= Koefisien, tergantung dari besar kecepatan aliran, sekitar 1,2

untuk aliran turbulen

v = Kecepatan aliran air

H = Kehilangan tekanan dari titik 1 ke titik 2, akibat adanya

gesekan air dengan didnding dalam pipa

Besarnya energi gradien adalah kehilanagn tekanan dibagi dengan panjang pipa, yaitu :

I =

Kehilangan energi dari aliran air didalam pipa adalah :

Dimana : adalah koefisien gesekan

Rumus Colebrook-White :

(R = Hydraulic radius) Rumus Manning :

v = M x R2/3 x I1/2

dimana :M = koefisien Manning = 25,4/ k1/6k = kekasaran absolutR = Hydraulic radius = d

I = Hydraulic Gradient

v = Kecepatan aliran

Hazen-William :Rumus Hazen William adalah yang paling populer digunakan pada perhitungan perpipaan : Q = 0,278 x C x d2,63 x I0,54Dimana :

Q = Kapasitas aliran, dalam m3/detik

d = Diameter pipa, dalam m

I = Hydraulic gradient, dalam m/m

C = koefisien pipa, tergantung dari kekasaran didinding dalam

pipa

Aliran air melalui pipa dari titik 1 ke titik 2 mengalami kehilangan sebesar H Angka kekasaran dinding pipa Manning :Material PipaAngka Kekasaran k (m)

PVC0,00001 0,0001

AC0,0002 0,0005

Galvanish0,0004 0,002

Cast Iron Pipe0,0004 0,002

Pipa Beton0,0004 0,001

Koefisien pipa Hazen William :

Material PipaC - Value

PVC150 - 140

AC140 - 130

Galvanish130 - 90

Cast Iron Pipe130 - 90

Pipa Beton130 - 120

3. Contoh Perhitungan Hidrolis Jaringan Pipa Distribusi Sistim LoopContoh perhitungan hidrolis jaringan pipa sistim loop akan menggunakan rumus Hazen William Loop terbentuk dari 4 node yaitu A, B, C dan D. Kapasitas supply dari unit produksi ke jaringan pipa sistim loop sebesar Q = 160 l/d. Tapping untuk pelayanan pada jaringan distribusi melalui 3 node masing-masing node B = 60 l/d, node C = 70 l/d, dan node D = 30 l/d. Data panjang masing-masing jalur pipa, diameter pipa dan perkiraan masing-masing kapasitas aliran di masing-masing jalur pipa dapat di lihat pada gambar yang tersedia. Akan dihitung besarnya kapasitas sebenarnya aliran air yang akan terjadi pada masing-masing jalur pipa pada sistim loop

Q10 l/d

D100 mm

L200 m

Q30 l/d

D150 mm

L200 m

Q100 l/d

D300 mm

L250 m

`

Q40 l/d

D200 mm

L200 m

Q60 l/d

D200 mm

L200 m

Perhitungan hidrolis sistim loop akan menggunakan metoda iterasi Hardy Cross sebagaimana tabel berikut :Iterasi ke 1LOOPPipaDia.

d

(mm)Panjang

L

(m)Perkiraan

Q

(m3/dKehilanag Tekl H

(m)H/Q

QKoreksi

QQ

Setelah Koreksi

123458910

1AB3002500,1002,4524,50,010,110,11

BD*1501000,0100,398139,80,010,0200,026

DA200200- 0,060- 6,17102,80,01- 0,05- 0,05

- 3,32167,1

Q = - (-3,32) / (2 x 167,1) = 0,01 m3/d

LOOPPipaDia.

d

(mm)Panjang

L

(m)Perkiraan

Q

(m3/dKehilanag Tekl H

(m)H/Q

QKoreksi

QQ

Setelah Koreksi

123458910

2BC1502000,037,17239,0- 0,0060,0240,024

CD200200- 0,04- 2,7468,5- 0,006- 0,046- 0,046

DB*150100- 0,01- 0,398139,8- 0,006- 0,016- 0,026

4,03347,3

Q = - (4,03) / (2 x 346,3) = - 0,006 m3/d

Iterasi ke 2

LOOPPipaDia.

d

(mm)Panjang

L

(m)Perkiraan

Q

(m3/dKehilanag Tekl H

(m)H/Q

QKoreksi

QQ

Setelah Koreksi

123458910

1AB3002500,112,9626,9- 0,00310,10680,1068

BD*1501000,0262,69103,5- 0,00310,02280,0205

DA200200- 0,05- 4,2885,6- 0,0031- 0,053- 0,053

1,37215,9

Q = - (1,37) / (2 x 215,9) = - 0,0031 m3/d

LOOPPipaDia.

d

(mm)Panjang

L

(m)Perkiraan

Q

(m3/dKehilanag Tekl H

(m)H/Q

QKoreksi

QQ

Setelah Koreksi

123458910

2BC1502000,0244,59191,30,00230,02630,0263

CD200200- 0,046- 3,3678,90,0023- 0,0437- 0,0437

DB*150100- 0,026- 2,69103,50,0023- 0,0237- 0,0205

- 1,73373,7

Q = - (- 1,73) / (2 x 373,7) = 0,0023 m3/d

Hasil yang didapatkan :Q106 l/d

D300 mm

L250 m

Q26,3 l/d

D150 mm

L200 m

Q43,7 l/d

D200 mm

L200 m

Q53,2 l/d

D200 mm

L200 m

VI. STUDI KASUS

1. Perhitungan Kebutuhan Air Bersih

Soal :

Buatlah perhitungan jumlah kebutuhan kapasitas pelayanan pada tahun 2014, dengan data sebagai berikut :

1. Jumlah Penduduk Tahun 2009 = 75.240 jiwa

2. Anggka pertumbuhan penduduk = 2%

Kriteria lainnya ada pada tabel dibawah iniNoUraianJumlahSatuan

Jumlah Penduduk tahun 2014Jiwa

Tingkat Pelayanan60%

Jumlah Penduduk Terlayani tahun 201430.142Jiwa

Tingkat Konsumsi Pelayanan Domestik

SR

HU120

60l/o/h

l/o/h

Perbandingan SR : HU90 : 10

Jumlah Kebutuhan Air Untuk SRl/hari

Jumlah Kebutuhan Air Untuk HUl/hari

Total Kebutuhan Air Untuk Domestikl/hari

Prosesntasi Kebutuhan Non Domesti20%

Total Kebutuhan Air Untuk Non Domestikl/hari

Total Kebutuhan Air Dom + Non Doml/hari

Ataul/detik

Tingkat Kebocoran 20%

Jumlah Kebocoranl/detik

Kapsitas Kebutuhan Air Rata-ratal/detik

Faktor Hari Maksimum1,2

Kapasitas Hari Maksimuml/detik

Faktor Jam Puncak2

Kapasitas Jam Puncakl/detik

2. Perhitungan Hidrolis Jaringan Pipa DistribusiSoal : Jaringan pipa distribusi dengan sistim Loop dibawah ini telah ditentukan kapasitas taping disetiap node, perkiraan kapasitas aliran didalam pipa (Q), diameter pipa (d) dan panjang pipanya (L). Hitung masing-masing kapasitas aliran (Q) yang sebenarnya terjadi di masing-masing jalur pipa tersebut dengan menggunakan proses iterasi Hardy Cross

Lembar Jawaban :

LANGKAH-LANGKAH PERHITUNGAN ITERASI HARDY CROSS

Iterasi 11. Masukan nilai diameter masing-masing pipa (d) dalam meter, dan panjang pipa (L) dalam meter.

2. Masukan kapasitas aliran masing-masing pipa (Q) secara perkiraan. Apabila arah aliran air searah jarum jam pada masing-masing loop, beri tanda positif (+), dan bial berkebalikan beri tanda negatif (-)

3. Hitung kehilangan tekanan setiap jalur pipa (kolom 6)

4. Hitung perbandingan kehilangan tekanan dengan perkiraan kapasitas aliran utnuk masing-masing jalur pipa (kolom 7)

5. Jumlahkan hasil hitung pada kolom 5 dan dan pada kolom 7 masing-masing

6. Hitung Q

7. Tuliskan hasil perhitungan Q pada kolom 8

8. Pada kolom 9 berisikan penjumlahan antara kolom 5 dan kolom 89. Pada kolom 10 isikan :

Untuk jalur yang bukan bagian loop lainnya, tuliskan hasil kolom 9

Untuk jalur pipa yang juga bagian loop lainnya, tuliskan hasil penjumlahan dari kolom 9 dengan nilai DQ dari loop berikutnya

Iterasi 2 :

1. Masukan nilai Q setelah iterasi 1, kolom 10, ke kolom 5 di Iterasi 2, untuk masing-masing jalur pipa

2. Tuliskan hasil perhitungan Q pada kolom 8

3. Pada kolom 9 berisikan penjumlahan antara kolom 5 dan kolom 8

4. Pada kolom 10 isikan :

Untuk jalur yang bukan bagian loop lainnya, tuliskan hasil kolom 9

Untuk jalur pipa yang juga bagian loop lainnya, tuliskan hasil penjumlahan dari kolom 9 dengan nilai DQ dari loop berikutnya

Iterasi 3 Dan selanjutnya dikerjakan sama seperti Iterasi 2

DANAU

ALIRAN AIR SUNGAI

LAUTU

PENGUAPAN

PENGUAPAN

AIR HUJAN

AQUIFER (LAPISAN BATUAN YANG MENGANDUNG AIR)

PEREMBESAN AIR PERMUKAAN KEDALAM TANAH

ALIRAN AIR PERMUKAAN

LAPISAN BATUAN KERAS KEDAP AIR

MATA AIR

PENGISIAN AIR SUNGAI, DANAU DAN AIR LAUT

LOKASIINTAKE

LOKASI INTAKE

LOKASI INTAKE

PENUMPUKAN LUMPUR

JALUR ALIRAN UTAMA SUNGAI

Gambar 3.2 : Penempatan bangunan Intake yang baik dan benar untuk

mencegah terjadinya penumpukan Lumpur pada muka Intake

Gambar 1.1 : Siklus Hidrologi

TANPAK ATAS

POTONGAN

1

5

2

4

3

Gambar 3.1 : Bangunan Intake yang terdiri dari 1. dinding intake,

2. screen, 3. kolam air, 4 pintu air dan 5. popa air

Min

Max

Q

AQUIFER

MUKA TANAH

LAPISAN BATUAN KEDAP AIR

MUKA AIR TANAH SAAT PEMOMPAAN

ALIRAN AIR TANAH

H = Ketebalan Lapisan

Aquifer

h = Kedalaman Sumur Bor

Drawdown

Pressure guage

Penutup sumur

Air valve

Sluice valve

Check valve

Pompa submersible

Casing

Gravel

Pasir

Strainer Pompa

Strainer

Check valve

Low water level electrode

Gambar 3.4 : Konstruksi Sumur Bor

Air Tanah Dalam

Static Water

Level (SWL)

Muka Air Tanah Normal

Muka Air Tanah Saat Pemompaan

Strainer

Gambar 3.5 : Penempatan Strainer

Pada Sumur

Casing

Permukaan Tanah

> 100 m.k.a

Air Release Valve

Drain Valve

Drain Valve

Static Head

Hidraulic Grade Line

Hidraulic Grade Line

Gambar 3.7 : Saluran Transmisi Untuk Aliran Air Bertekanan

Drain Valve

Drain Valve

Air Valve

Air Valve

Saluran Pengalih Aliran Air Dari Luar

Koral

Inlet

Bak Pengumpul

Pemunculan Mata Air

Aquifer

Dinding Penahan

Potongan Melintang

Denah

Ganbar 3.5 : Broncaptering

Pemunculan Mata Air

Bidang Penampung Air Hujan

Kran

Talang Air

Bak Pengumpul

Air Hujan

Gambar 3.6 : Penampungan Air Hujan

Air Release Valve

Hidraulic Grade Line

Total Static Head

Break Pressure Tank

< 100 m.k.a

Gambar 3.8 : Penggunaan Break Pressure Tank

Hidraulic Grade Line

Surge Tank

H Pompa

Gambar 3.9 : Penggunaan Surge Tank Pada Sistim Aliran Dengan

Menggunakan Pompa

1

2

3

4

5

6

Q J.Max Maksimum

7

8

9

10

11

12

Bulan

Q H.Max

Jam Dalam Satu Hari

24

Under Drain

20

Gravel tebal 20 40 cm

16

90 120 cm

12

Pasir Silica Dia 0,25 0,4 mm

8

Q J.R Maksimum

4

60 90 cm

0

Pasir Silica Dia 0,25 0,4 mm

Inlet

Outlet

Gambar 3.10 : Saringan Pasir Lambat

Potongan Memanjang

Tampak Atas

Saluran Penguras

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Colloid bermuatan ion negatif

Pemberian ion positif yang berasal dari bahan koagulan

Membentuk Flock

Mengendap

Bak Pengendap

Flokulasi

Saringan Pasir Cepat

Pengaduk Lambat

Pengaduk Cepat

Koagulasi

Plate Settler

Pipa Inlet

Gambar 3.11 : Instalasi Pengolahan Air Konvensional

Inlet

Potongan Memanjang

Tampak Atas

Inlet

Baling-baling

Motor Pengaduk

Outlet

Acelator

Sludge Blangket

Outlet

Inlet

Gelembung udara

Air Diffuser Aerator

Mechanical Aerator

Udara dari blower

Spray Aerator

Jaringan Pipa Distribusi Sistim Cabang

Jaringan Pipa Distribusi Sistim Loop

Unit Produksi

Unit Produksi

1 x

P1

V12

Hg1 +

2

+

2g

=

2g

+

Hg2 +

P2

2 x

V22

H

V2

2g

H1

1

H2

H

x

x

f

R

L

H

V2

2g

H

L

H

L

d

x

x

Hydraulic Grade Line

Tabung Piezometer

Menggambarkan tekanan air

A

B

D

C

160 l/d

60 l/d

70 l/d

30 l/d

30 l/d

70 l/d

60 l/d

160 l/d

C

D

B

A

70 l/d

200 l/d

200 l/d

300 mm

d

L

Q

1000 m

50 l/d

200 mm

d

L

Q

450 m

10 l/d

350 mm

d

L

Q

750 m

90 l/d

250 mm

d

L

Q

400 m

60 l/d

150 mm

d

L

D

C

B

A

300 mm

d

L

Q

1000 m

l/d

200 mm

d

L

Q

450 m

l/d

350 mm

d

L

Q

750 m

l/d

250 mm

d

L

Q

400 m

H

Sisa Tekan

H Pompa

H

Pompa

Sisa Tekan

Q Produksi Maksimum

0

Kelebihan volume produksi yang akan disimpan di reservoir

Jam Dalam Satu Hari

24

20

16

12

8

4

Muka Air Maksimum

Muka Air Minimum

Udara

Vol. Udara V2

Tekana Udara P2

Vol. Udara V1

Tekana Udara P1

Q Max

Q Rata-rata

Gambar 3.12 : Pompa Axial-Flow

x Q x H

P

H

Q 1

H1

Q

h = 60%

h = 50%

Curva Pompa Centrifugal

LOOP 1

LOOP 2

Q

800 m

10 l/d

80 l/d

50 l/d

LOOP II

LOOP I

70 l/d

D

C

B

LOOP I

LOOP II

A

l/d

150 mm

d

L

Q

800 m

l/d

80 l/d

50 l/d