bab-v

BAB V

PERHITUNGAN

5.1 Perhitungan Kebutuhan Maksimum

Kebutuhan maksimum dalam 1 hari setahun adalah:

Qmax = Qrata-rata x fmax

fmax : 1,1 1,7

Nilai f.max yang digunakan untuk perhitungan adalah 1,2. Hal ini disebabkan karena

pertumbuhan penduduk yang cukup besar serta faktor hari tertentu yang menggunakan air

dalam jumlah yang cukup besar untuk Sambungan Langsung (SL).

Maka kebutuhan air maksimum Tanjung Kapiak adalah:

Qrata-rata Tanjung Kapiak = 230 l/det (391,167)

Qmax Tanjung Kapiak = 230 l/dt x 1,2

= 276 l/det (469,4)

= 0,276 m3/det (0,469)

5.2 Intake Tower

Bar Screen Kriteria desain (Susumu Kawamura,1991):

Saringan yang digunakan Bell Mouth;

Diameter batang (w) = 5 19 mm; Jarak antar batang (b) = 5 7,5 mm; Kecepatan aliran air saat melewati bar = 0,1 0,6 m/det; Letak pintu air = 0,6 m dari dasar;

Jarak vertikal antar pintu air = 3 4,5 m.

Kriteria perencanaan:

Qmaks : 0,276 m3/det;

Kecepatan aliran air, v : 0,2 m/det;

Jarak antar batang (b) : 5 mm = 0,006 m;

Lebar pintu (L) : 1,5 m;

Diameter Batang : 6 mm= 0,006 m.

o Saringan bell mouth

Kriteria Disain ( Al-layla, 1978):

Kecepatan air melalui lubang saringan (vLs) = (0,15-0,3) m/det;

Diameter bukaan lubang (dbL) = (6-12) mm;

Gross area/luas total saringan = 2 x luas efektif saringan.


Kecepatan air melalui lubang saringan (vLs) = 0,2 m/det;

Diameter bukaan lubang (dbL) = 10 mm;

Gross area/luas total saringan = 2 x luas efektif saringan.

Tugas Besar Perencanaan dan Perancangan Bangunan Pengolahan Air Minum

IV-2 Daniel N Siahaan Calvin

120407017 120407018

Tabel 5.1 Perhitungan Bar Screen dan Bell Mouth Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan

Lebar pintu (L) 1 m

1. Bar screen

Jumlah batang (n) L = n w + (n+1)b 1 = (n x 0,006 m) + (n +

1) 0,006 m

82,83

= 83

Batang

Batang

Lebar bukaan total

(L) L = L n w L = 1,5 (83 x 0,006)

1,002

= 1

m

m

Ac Ac = L x t Ac = 1 m x 1 m 1 m2

Cek kecepatan

pada aliran batang v =

Ac

Q v =

2

3

m 1

/detm 0,276

0,469

< 0,6

m/det

m/det

OK!

2. Saringan Bell Mouth

Luas efektif area

(A) A =

v

Q A =

det/m 0,469

/detm 0,276 3 0,588 m

2

Luas area semu

(A) A = 4

d 2 A =

4

m) (0,01 2

7,854 x

10-5

m

2

Jumlah lubang

pada saringan (n) n =

A'

A n =

25-

2

m10 x 7,854

m 0,588

7486,63

=7486

Buah

Buah

Gross area A = 2 x luas efektif A = 2 x 0,588 m2 1,176 m

2

Sumber: data dan perhitungan PBAM, 2015

Pipa Air Baku Kriteria desain ( Al-layla, 1978):

Kecepatan air dalam pipa air baku = (0,6-1,5) m/det;

Pipa air baku satu buah, diletakkan pada jarak 70 cm di bawah muka air minimum;


Qmaks : 0,276 m3/det

Kecepatan air dalam pipa air baku : 0,8 m/det

Pipa air hisap Ktriteria desain ( Al-layla, 1978):

Kecepatan air di pipa hisap = (1-1,5) m/det;

Beda tinggi dari muka air minimum ke pusat pompa 3,7 m;

Jika muka air > dari muka air minimum, maka jarak pusat pompa ke muka air minimum < 4 m.



Kecepatan air dalam pipa hisap : 0,8 m/det

Karena kecepatan pipa hisap dan S pipa air baku yang ditetapkan sama, maka diameter pipa

hisap dan air baku sama.



120407017 120407018

Tabel 5.2 Perhitungan Pipa Air Baku Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan

Luas penampang

pipa (A) A =

v

Q A =

m/det 0,8

/detm 0.276 3 0,345 m

2

Diameter pipa (d) d =

A x 4 d =

2m 0,345 x 4

0,439

0,44 m

m

D pasaran 440 mm

Cek perhitungan

Luas penampang

pipa pipa menjadi A =

4

d x 2 A =

4

m 0,44 x 2

0,345

0,35 m

2

Kecepatan (v) v = A

Q v =

2

3

m 0,35

/detm 0,276 0,788 m/det

Kriteria desain (0,6-1,5

m/det) OK


Sumur Pengumpul Kriteria desain (Al-layla, 1978):

Minimal terdiri dari dua sumur pengumpul;

Waktu detensi (td) minimal 20 menit = 1200 detik;

Jarak dasar sumur dari muka air minimum 1,52 m;

Tinggi foot valve dari dasar sumur 0,6 m;

Tebal dinding dan sumur dan lantai 20 cm;

Freeboard 0,5 m;

Debit maksimum 0,06 m3/det;

Kemiringan dasar sumur 10% - 20%;

Sumur pengumpul dilengkapi dengan flow meter;

Dasar sumur minimum 1 m di bawah permukaan sungai;


Waktu detensi, td : 1200 det


Muka air maksimum : 5,5 m

Muka air minimum : 4 m

Jarak dasar sumur dari muka air minimum : 1,52 m

Jarak muka tanah dengan m.a. maks : 0,48 m

Freeboard : 0,5 m



120407017 120407018

Tabel 5.3 Perhitungan Sumur Pengumpul Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan

Jumlah bak 2 buah

Debit (Q) Q = Q/2 Q =2

/detm 0,276 3 0,2345 m

3/det

Volume (V) V = Q x td V = 0,2345 m

3/det x

1200 det

28,14

28 m

3

m3

Kedalaman efektif

(He)

He = (m.a max m.a min + jarak dasar sumur

ke m.a min)

He = 5,5 m 4 m + 1,52 m

3,02 m

Luas dasar (As) As = He

V As =

m 3,02

m 28 3 9,27 m

2

Dimensi dasar

sumur s = As

s = 2m 55

7,41

7,5 m

m

Panjang = lebar 7,5 m

Tinggi (t)

t = He + jarak muka

tanah dengan m.a max +

freeboard

t = 3,02 m + 0,48 m +

0,5 m 4 m

5. Pipa outlet =

Dair baku 650 mm

6. Pipa penguras

Luas penampang

pipa pipa (A) A =

v

Q A =

m/det 1,5

/detm 0,138 3

0,092

0,100 m

2


A x 4 d =

2m 0,1 x 4

0,356

0,35 m

m

D pasaran 350 mm

Cek perhitungan

Luas penampang

pipa pipa menjadi A = 4

d x 2 A =

4

m 0,35 x 2

0,096 m

2

Kecepatan (v) v = A

Q v =

2

3

m 0,096

/det0,138m 1,43 m/det


Intake Kriteria desain (Susumu Kawamura,1991):

Tebal dinding dan lantai 20 cm;

Jenis pompa yaitu pompa sentrifugal, yang terdiri dari dua buah. Satu beroperasi, satu

lagi sebagai cadangan;

Dilengkapi dengan rumah pompa;

Puncak intake berada 1,5 m di atas muka air maksimum

Transmisi (Al-layla, 1978) Kriteria desain:

Kecepatan air = (0,6-1,2) m/det;

Tekanan di dalam pipa = 1,8-2,8 kg/cm2 ;

Tekanan di dalam pipa untuk pemadam kebakaran = 4,2 kg/cm2 ;

Tekanan di dalam pipa untuk wilayah komersil = 5,3 kg/cm2 ;

Tebal tanah penutup untuk pipa di bawah jalan raya = min 90 cm;

Tebal tanah penutup untuk pipa di bawah trotoar = min 75 cm.



Kecepatan pipa transmisi, v : 1,1 m/det



120407017 120407018

Tabel 5.4 Perhitungan Diameter Pipa Transmisi Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan

Luas penampang

pipa pipa (A) A =

v

Q A =

,1m/det 1

/detm 0,276 3 0,25 m

2


A x 4 d =

2m 0,25 x 4

0,56

= 0,60

m

m

D pasaran 550 mm

Cek perhitungan

Luas penampang

pipa pipa menjadi A =

4

d x 2 A =

4

m 0,55 x 2

0,24 m

2

Kecepatan (v) v = A

Q v =

2

3

m 0,24

/detm 0,276 1,15 m/det

(0,6-1,2

m/det) OK


Pompa Hisap Intake Kriteria desain ( Al-layla, 1978):

Faktor gesekan pipa = 0,03;

Konstanta pipa masuk = 0,5;

Konstanta pipa keluar = 1;

Konstanta Bend 90 = 0,7; Konstanta Tee = 1,5;

Konstanta valve = 0,2;

Jarak dari pompa ke IPA = 600 m;

Jumlah pompa 2 (dua) buah; satu beroperasi , satu lagi cadangan.


Diameter pipa tekan,Dd : 0,65 m

Diameter pipa hisap, Ds : 0,65 m

Kecepatan air di pipa tekan, vd : 0,83 m/det

Kecepatan air di pipa hisap, vs : 0,83 m/det

Qmaks : 0,276 m3/det = 16,56 m3/menit

: 1 kg/l

Konstanta pipa masuk : 0,5

Konstanta pipa keluar : 1

Konstanta Bend 90 : 0,7

Konstanta Tee : 1,5

Konstanta valve : 0,2

Jarak dari pompa ke IPA : 600 m

: 75%

Sisa tekan : 5 m

Panjang pipa hisap : 3 m (data dan perhitungan PAM, 2007)

Panjang pipa tekan : 600 m (data dan perhitungan PAM, 2007)

Ha : 75,38 m (data dan perhitungan PAM, 2007)



120407017 120407018

Perhitungan Head Pompa Intake

Head Pompa = headloss statis + headloss minor + headloss mayor + g

v

2

2

Headdloss mayor dan headloss minor dihitung dengan rumus berikut (Al-Layla, 1977):

Headloss minor = K x v2

2g

Headloss mayor = f x L x v2

D 2g

H total = Headloss minor + Headloss mayor

dimana:

Headloss minor = kehilangan energi akibat aksesoris (m)

K = koefisien aksessoris

v = kecepatan (m/s)

g = percepatan gravitasi; 9,81 (m/s2)

Headloss mayor = kehilangan energi akibat gesekan sepanjang pipa (m)

f = faktor gesekan, 0,02

L = panjang pipa (m)

D = diameter pipa (m)

Contoh perhitungan headloss mayor dan headloss minor pada segmen A-B:

81,929,0

8.13.102,0 2

mayorH

= 0,00477 m

81,92

8.14,0 2

min

orH

= 0,066 m

Perhitungan headloss mayor dan headloss minor selengkapnya dapat dilihat pada lampiran 1.

Head Pompa = headloss statis + headloss minor + headloss mayor + g

v

2

2

+ sisa tekan

= 75,38 m + 0,4829 m + 0,3105 m + 0,1651 m + 5 m

= 81,34 m

Perhitungan Daya Pompa Intake

P = 0,163 . Q . Ht . = 0,163 . 16,56 m

3/menit . 84,34 m . 1 kg/l

0,75

= 298 KW

5.3 Koagulasi

Kriteria desain (Susumu Kawamura,1991):

Menggunakan sistem hidrolis (terjunan) dengan persamaan Thomson sudut 90

Rentang Gradien (G) = (200 1200)/dtk

Detention time, td : (30 120) det;

Viskositas kinematis (v) : 0,8975 x 10-6 m2/det;

Konsentrasi koagulan : 5 50 mg/l.



120407017 120407018


Detention time, td = 60 dtk

Konsentrasi koagulan = 30 mg/l

Debit (Qmaks) = 0,276 m3/detk

Gaya gravitasi = 9,81 m/detk2

Direncanakan 4 bak dengan masing-masing Q = 0,069 m3/detk

Tinggi bak = 1 m

Perbandingan p : l = 2 : 1

Tabel 5.5 Perhitungan Koagulasi Parameter Rumus Perhitungan hasil satuan

Koagulasi

headloss Q= 1,417 h5/2

0,276 m3/detk = 1,417 h5/2

52 cm

Cek nilai G

G= (g x h) / ( x td)

det60det/108975,0

52,0det/81,926

2

m

mm 307,78 /det

Volum V = Q x td = 0,069 m3/detk x 60 dtk 4,14 m3

Tinggi bak,h 1 m

Luas A = V/h = 4,14 m3 /1 m 4,14 m

2

lebar A= 2 l2

4,14 m2= 2 l

2 1,44 m

panjang P = 2 x l = 2 x 1,44 2,88 m

td td = V /Q = 4,14 m3 / 0,069 m3/detk 60 dtk


5.4 Flokulasi

Kriteria desain (kawamura,1991):

G = 10-70 /det

Td = 20-30 menit

Kedalaman air (H) minimal 1 m

Tahap flokulasi minimal 2 tahap

vbelokan minimal 0,25 m/det

jarak baffle min 0,75 m

headloss total flokulasi antara 0,3048-0,6096 m ( 1-2 ft)


Sistem yang digunakan adalah Baffle Channel

Untuk suhu air 15oC diketahui:

= 0,001145 kg/ms

= 999,1 kg/m3

= 1,146 610 m2/det Debit (Qmax) = 0,276 m

3/det

Td total = 1200 dtk

Jumlah tangki = 2 tangki

Menggunakan aliran vertikal

Tinggi bak 1 m

Asumsi lebar saluran 2,2 m

Flokulasi dalam 3 tahap dengan; Tahap I : G = 37/det, td = 240 dtk

Tahap II : G = 20/det, td = 360 dtk

Tahap III : G = 12/det, td = 600 dtk



120407017 120407018

Tabel 5.6 Perhitungan Flokulasi Parameter Rumus Perhitungan hasil satuan

Flokulasi

Total

Vulume V= td x Q = 1200 det x 0,276 m

3/det 331,2 m

3

Volume tiap

tangki Vtiaptangki = V/2 =

2

2,331 165,6 m

3

Volume tiap

tahap

Vtiap tahap =

3

iVtiaptangk

=3

6,165 55,2 m

3

Panjang

tangki

P=Hsaljmlh ) (l

iVtiaptangk

sal

1)62,2(

6,165

12,54 m

Tahap (stage) I

Jumlah

baffel (n) 18 buah

Jarak antar

baffle w = P/n = 12,54/10 1,254 m

headloss h1 =

Q gV 2vG

=

dt

dtmdt/m 0,138 9,81m/dt

m 55,2 /10146,1)/70( 32

3262

0,22 m

htiap belokan

h = h1/nbelokan = 0,22 m : 18 0,012 m

Vtiapbelokan ( K = 1,5)

v1 = 5,0

1 /2 Kgh = 5,02 5,1/012,0/81,92 dtm 0,4 m/det w1

= vHQ / = mdtmdtm 1/4,0//138,0 3 0,345 m

Tahap (stage) II

Jumlah

baffel 16 buah

Jarak antar

baffle w = P/n = 12,54/16 1,045 m

headloss h2 =

Q gV 2vG

=

dt

dtmdt/m 0,138 9,81m/dt

m 55,2 /10146,1)/46( 32

3262

0,098 m

htiap belokan

h = h1/nbelokan = 0,098 m : 14 0,007 m


v2 = 5,0

1 /2 Kgh = 5,02 5,1/007,0/81,92 dtm 0,3 m/det w2

= vHQ / = mdtmdtm 1/3,0//138,0 3 0,46 m

Tahap (stage) III

Jumlah

baffel 14 buah

Jarak antar

baffle w = P/n = 12,54/14 0,98 m

headloss h3 = Q g

V 2vG

dt

mdtmdt

/m 0,138 9,81m/dt

2,55 /10146,1)/38(

32

3262

0,0674 m

htiap belokan

h = h1/nbelokan = 0,0672 m : 14 0,0048 m


v3 = 5,0

1 /2 Kgh = 5,02 5,1/0048,0/81,92 dtm 0,25 m/det w3

= vHQ / = mdtmdtm 1/25,0//138,0 3 0,55 m




120407017 120407018

5.5 Sedimentasi

Kriteria Desain:

Vd, Surface loading (Q/A) = 20-80 m3/hari/m

2 (= 2,3x10

-4-9,3x10

-4 )m/det

Tinggi bak (h) = (3-4) m

Waktu pengendapan (td) = (2-4 jam)

Panjang : lebar = (4:1)-(6:1)

Bilangan Reynold (Re) < 2000

Bilangan Froude (Fr) 10-5 Lebar tube settler (w) = 5-10 cm

Kandungan lumpur = 0,5%-2%

Efisiensi penyisihan = 80%

Weir loading = 3,472 x 10-3

m3/det

Kecepatan aliran pada saluran pelimpah = 0,6 m/det

Bak Pengendap (Clarifier)

Kriteria perencanaan Tinggi bak = 3 m

Suhu = 10 0C

Debit tiap bak sedimentasi = 0,138 m3/detk

Viskositas kinematis, = 1,31 x 106 m2/dtk

Tinggi tube (Htube) = 0,5 m

Lebar tube (w) = 0,05 m

Tebal tube = 2,5 x 103 m

Panjang tube total adalah 80% dari panjang total bak sedimentasi.

Gambar 5.3 Tube Settler

Perhitungan Hasil perhitungan dimensi bak sedimentasi dapat dilihat pada table berikut.

A B

C D

pipa .a maks

w w

E

H

vo


IV-

10 Daniel N Siahaan Calvin 120407017 120407018

Tabel 5.7 Perhitungan Dimensi Bak Sedimentasi

Parameter Rumus & Perhitungan Hasil Satuan

Dari grafik dengan performance very good dan n = 1/8, didapatkan to/td = 1,8

vo

AQ

votd

to vo = 1,8 x 3,5 x 10

-4 6,25 x 10

4 m/detk

v

AQ

tgsin

wcossin

w

sin

H

v

4105,3732,1

866,005,0

5.0

866,005,0

866,0

5,0

xv

2,43 x 103

m/detk

Tube Settler

Luas tube

v

QA 31043,2

138,0

x

A 56,79 m

2

Dimensi tube dimana p : l = 4 : 1

Lebar tube

4

AL

4

79,56L

4 m

Pjg tube P = 4 x L P = 4 x 4 16 m

Lebar efektif

tube (w')

sin

w'w

sin

05,0'w

0,06 m

Jmlh tube pd

sisi panjang 'w

PPn

06,0

16Pn

267 buah

Jumlah tube

pada sisi lbr 'w

LLn

06,0

4Ln

67 buah

Jari jari hidrolis (R)

kllbasah

luasbasahR

)05,0x4(

)05,0x05,0(R

0,0125 M

Cek perhitungan

Bilangan

Reynold

RveNR 6

1031,1

0125,000243,0

x

xeNR

23,19 < 2000...OK

Bilangan

Froude Rg

vrNF

0125,081,9

00243,0

xNFr

6,94 x 103

>10-5

...OK

Ktrl scouring v < 18 vo 2,43 x 103

/ 6,25 x 104

3,89


IV-


Sambungan Tabel 5.7

Lebar tot bak = lebar + tebal tube x

(jumlah tube pada sisi

lebar + 1)

= 3,77 + 0,0025 x (63

+1)

3,93 m

Tinggi tot bak tinggi bak + freeboard h = 3 + 0,5 3,5 m


Ruang Lumpur

Kriteria perencanaan Kandungan solid dalam lumpur = 1,5 %

Lama pengurasan = 10 menit = 600 dtk

Waktu pengurasan = 1 x sehari

Kecepatan pengurasan = 0,5 m/detk

Q bak = 0,138 m3/detk

Qunderdrain = 2% x Qbak = 0,02 x 0,138 m3/det = 2,76 x 10

-3 m3/det

Panjang = lebar, dan volume lumpur = volume limas Perhitungan

Hasil perhitungan ruang lumpur dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 5.8 Perhitungan Ruang Lumpur


Volume

lumpur (1

hari) 1000

3x2,76x10x864001,5

1000

inQ1underdra x x td%lumpurV

0,36 m3

Volume limas V = x luasalas x t 3,93 x 3,93

0,36x3t

0,07 m3

Debit lumpur

(Ql) T

VolumeQl

600Ql

0,36

6 x 10-4

m3/detk

Luas penampang

pipa penguras v

QA

50

4106

,A

x

12 x 10-4

m2

Diameter

pipa

penguras 4

2dA

4x1021x4

d

0,04 m=

400 mm

inch


Inlet

Kriteria perencanaan Qorifice terdekat dengan terjauh 90%

Diameter orifice = 0,1 m

Kecepatan orifice = 0,2 m/detk

Jumlah orifice = 10 buah

Perbandingan muka air terdekat dengan terjauh = 0,01 m

Kecepatan inlet cabang = 1 m/detk

Q tiap bak = 0,138 m3/det

Flume dilengkapi 6 orifice

Lebar flume = 50 cm Perhitungan

Hasil perhitungan dimensi inlet dapat dilihat pada tabel berikut.


IV-


Tabel 5.9 Perhitungan Dimensi Inlet Bak Sedimentasi


Luas

penampang

pipa cabang

(A)

v

QA

1

1380,A

0,138 m2

Dimensi pipa

inlet cabang

A4d

13804 ,xd

0,42 m

Diameter pasaran 450 mm inch

Kec. inlet

cabang 2d4/1

QV

245041

1380

,xx/

,V

0,868 m/detk...OK

Diameter inlet utama (asumsi) 500mm inch

Kec. inlet

utama 2d4/1

QV

25,041

138,0

xx/V

0,7 m/detkOK

Debit tiap

orifice n orifice

Q tiap bakQor

6

1380,Qor

0,023 m3/detk

Luas orifice

v orifice

QorificeAor

0,2

0,023Aor 0,115 m

2

Jarak antar

orifice

n orifice

orfdn orf -baklLor

6

10693,3 ),x( 0,6 m

Jarak orifice dg

dinding

= x jarak antar orifice = x 0,555 0,3 m

Dimensi Flume

Luas flume v

QA

8680

1380

,

,A

0,159 m2

Tinggi flume lAt

50

1590

,

,t

0,318 m

Perhitungan headloss

Headloss

orifice 1 yg

terdekat dg p.

inlet cabang

g2A72,0

21Q1Hl

8192

1150720

20230

1,x,x,

,Hl

0,57x10-4

m

Debit orifice

keenam %90%100

1Q

2Q

%100

%90023,02

xQ

0,0207 m3/detk

Headloss

orifice ke-6 g2A72,0

22Q2Hl

8192

1150720

202070

2,x,x,

,Hl

0,46x10-4

m

Turunnya m.a

dlm flume dr

tengah ketepi

= Hl1 Hl2 = 0,57x10-4 0,46x10-4 0,11x10-4 m

Cek jika salah satu bak dikuras

Q tiap orifice

n orifice

Q tiap bakQor

6

1380,Qor

0,023 m3/detk

Headloss

orifice 1 yg

terdekat dg p.

inlet cabang

g2A72,0

21Q1Hl

8192

1150720

20230

1,x,x,

,Hl

0,0057 m

Debit orifice

keenam %90%100

1Q

2Q

%100

%90023,02

xQ

0,0207 m3/detk


IV-


Sambungan Tabel 5.9

Headloss

orifice ke-6 g2A72,0

22Q2Hl

8192

1150720

202070

1,x,x,

,Hl

0,0046 m

Turunnya m.a

dr tengah ke

tepi dr flume

= Hl1 Hl2 = 0,0057 0,0046 0,0011 m


Outlet

Kriteria perencanaan Menggunakan V-Notch 900

Jarak antar V-notch = 50 cm

Lebar pelimpah = 50 cm

Lebar saluran pengumpul = 50 cm

Weir loading = 13 m3/m/h = 3,61 x 10-3 m3/m/detk

Kecepatan saluran pelimpah = 0,5 m/detk

Kecepatan saluran pengumpul = 0,3 m/detk Perhitungan

Hasil perhitungan dimensi outlet dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 5.10 Perhitungan Dimensi Outlet Bak Sedimentasi


Panjang

pelimpah tot loadingweir

Q bakP tot

31061,3

1380

x

,P tot

38,23 m

w' w = lbr bak lbr sal pengumpul = 4,2 0,5 3,7

Jumlah sal.

pelimpah (n) 'w2

Ptotaln

43,32

23,38

xn

5,57 6 buah

Panjang 1

sal.

pelimpah

) plph2 sal 1(n

P totalsal. 1P

26

23,381

x sal. P

3,19 m

Luas sal.

pelimpah v

QA

50

1380

,

,A

0,276 m2

Tinggi sal.

pelimpah (t) l

At

5,0

2760,t

0,552 m

Jarak antar

sal.

pelimpah

1n sal pel

llbr sal pe2-Ptot

)(

),x(-

16

50223,38

5,32

6 m

Perhitungan v-notch

Jmlh v-notch pel)(jlh

r v -notchjarak anta

w'n

5,0

127,3 x

89 buah

Q tiap v-

notch hn v - notc

Qtiap bakQ

89

1380,Q 0,0016 m3/detk

Tinggi air

pada v-notch

Qv-notch = 1,417 H5/2

52

4171

00160

,

,H

0,066 m

Tinggi v -

notch

= H + 15% x H = 0,066 + 15% x 0,066 0,0759 m

Sambungan Tabel 5.10


IV-



Perhitungan Saluran Pengumpul

Tinggi sal.

pengumpul

(h)

vl

Qh

3050

1380

,x,

,h

0,92 m

Cek kec.

Untuk debit

tiap bak A

Qv

92,050

1380

x,

,v

0,3 m/detk...OK

Panjang sal.

pengumpul

= (n x lbr sal pelimpah) + {(n-1) x jrk

antar pelimpah)}

= (6 x 0,5) +{(6 1) x 6}

33 m

Perhitungan Dimensi Ruang Pengumpul

Asumsi waktu detensi 60 dtk

Tinggi ruang pengumpul 1 m

Kecepatan aliran ruang pengumpul 1 m/detk

Panjang ruang pengumpul = 2 lebar

sedimentasi

= (2 x 4,2) 8,4 m

Volume bak vol = Q x td vol = 0,138 x 60 8,28 m3

Lebar ruang

pengumpul hp

Voll 14,8

28,8

xl 1 m

Dimensi pipa

keluar vQ4

d

1

138,04

x

xd

0,419 m

Diameter pasaran 450 mm inch

Cek

kecepatan A

Qv 2

45041

138,0

,xxv

0,86 m/detk...OK


Gambar 5.5 Skema Ruang Lumpur

5.6 Filtrasi Kriteria Perencanaan:

Kedalaman air baku di atas media filter : 1,8 m;

Effektive size (Es) untuk final treatment setelah koagulasi dan sedimentasi 0,55 mm;

Koefisien keseragaman (Uc) : 1,5;

Kecepatan filtrasi (vf) : 6 m/jam;

Porositas (e) : 0,41;

Faktor bentuk () : 0,75

Konstanta kerikil (K) : 12

Spesific gravity (Sg) : 2,65

Konstanta Manning (n) : 0,014

Panjang : lebar bak : 3 : 1

Q : 0,276 m3/det = 6,3 mgd

Jumlah bak direncanakan 4 bak

flume

pipa penguras

pipa inlet

ruang lumpur saluran pelimpah

saluran pengumpul

bak pengumpultube settler


IV-


Perhitungan Dimensi Bak Filtrasi

Jumlah Bak

= 1,2Q0,5

= 1,2(6,3)0,5

= 3,011 ~ diambil 4 dengan kriteria desain (kawamura, 210)

Debit Tiap Filter

Q = 4

/detm 276,0 3= 0,069 m

3/det

Luas Tiap Unit Filter

A = 223

f

m42~m 4,41det/jam3600jam/m 6

/detm 069,0

v

Q

A = 3 L2

42 m2 = 3 L

2

l = 3,74 m ~ 4 m

p = 10,5 m

Jadi, luas bak filtrasi menjadi 42 m2

a. Media Filtrasi Media filtrasi terdiri dari:

1. Media penyaring, digunakan antrasit dan pasir dengan diameter terkecil pada bagian yang paling atas;

2. Media penyangga, digunakan kerikil; Kriteria penyaring yang digunakan:

Tabel 5.11 Kriteria Penyaring Media D efektif

(d10)

Koef. Keseragaman

(c)

Berat jenis

spesifik (g/m3)

Tebal

media (m)

Spherisitas

()

Porositas

(e)

Antrasit 0,9 1,45 1,5 0,4 0,72 0,55

Pasir 0,5 1,5 2,65 0,35 0,82 0,42 Sumber: Theory end practice of Waste Water Treatment,Ronald L Droste,1997

Distribusi Ukuran Media

Distribusi ukuran media didasarkan pada Appendix 7 (Unit Operation of Sanitary

Engineering Linvil G. Rich) sehingga diperoleh nilai D1 dan D2 yang berasal dari Sieve

Size.

Dimensi nilai diameter (d) adalah:

Nilai D1 dan D2 didefinisikan berdasarkan appendix 7 (Unit Operation Of Sanitary

Engineering, Livil G.Rich).

Tabel 5.12 Distribusi Ukuran Media Sieve Size D1 (mm) D2 (mm) d (mm)

(D1 x D2)1/2

14-20

20-30

30-35

35-40

40-45

45-50

1,41

0,84

0,59

0,5

0,42

0,35

0,840

0,590

0,500

0,420

0,350

0,297

1,09

0,70

0,54

0,46

0,38

0,32 Sumber: Unit Operation of Sanitary Engineering Linvil G. Rich

Ketebalan lapisan penyangga 450 mm dengan menggunakan media kerikil dengan

diameter 1,7 mm-20 mm. (Kriteria desain Kawamura 1990)

Diameter dan ketebalan media kerikil

Tebal lapisan kerikil (l)

L = k (log d + 1,4)


IV-


Tabel 5.13 Perhitungan Tebal Terpilih Media Kerikil

Diameter

(in)

Nilai

tengah

L (cm) Peningkatan

(cm)

Tebal terpilih

(cm) 3/16 6/16

6/16 12/16 12/16 24/16 24/16 48/16

4,5/16

9/16

18/16

36/16

10,2

13,8

17,4

21,03

10,2

3,6

3,6

3,65

10

3,5

3,5

4

Sumber : UO dan UP: Tom D Reinold dan Perhitungan

Tebal total kerikil = 10 + 3,5 + 3,5 + 4 = 21 in = 0,5388 m 24 in..ok! b. Sistem Underdrain Kriteria Perencanaan:

Underdrain menggunakan manifold dengan pipa lateral pada sisi-sisinya dan dilengkapi

dengan sejumlah orifice;

Panjang filter = panjang bak filtrasi = 10,5 m;

Diameter orifice 0,5 inchi (1,27 cm);

Jarak antar orifice 7,62 cm;

Luas media filter 42 m2;

Perbandingan luas pipa lateral dengan luas orifice (2 4) : 1 diambil 4 : 1; Perbandingan luas pipa manifold dengan luas pipa lateral (1,5 3) : 1 diambil 3 : 1; Panjang pipa manifold = panjang bak = 10,5 m;

Qmaks : 0,276 m3/det;

Tinggi pasir : 0,75 m;

Tinggi kerikil : 0,53 m;

Tinggi air : 1,8 m;

Freeboard : 0,3 m;

td : 180 det.

Perhitungan Bak Filtrasi

Tinggi Bak = t.pasir + t.kerikil + t.air + t.ekspansi + freeboard

= 0,75 m + 0,53 m + 1,8 m + 0,11m + 0,3 m

= 3,38 m

Luas Bukaan Total Orifice

Luas bukaan total orifice = 0,25 % x luas media

= 0,25 % x 42 m2

= 0,105 m2

Luas Bukaan Orifice

Aorifice = . . d2

= . 3,14 . (0,0127 m)

2

= 1,27 x 10-4

m2

Jumlah Lubang Orifice (n)

n = 827~77,826m101,27

m 42%25,024-

2

lubang untuk tiap filter

Luas Bukaan Lateral (AL)

ATL = 8 x luas total orifice

= 4 x 0,105 m2

= 0,42 m2 (luas bukaan total lateral)

AL = 827 x Aorifice = 827 x 1,27 x 10

-4 m

2

= 0,1 m2

Luas Manifold (Am)

Am.tot = 3 x luas total lateral

= 3 x 0,42 m2


IV-


= 1,26 m2

Am = 3 x 5,08 x 10-4

m2

= 15,24 x 10-4

m2

Diameter Manifold

Am = . . d2

15,24 x 10-4

m2 m

2 = . 3,14 . d

2

d = 0,044 m = 50 mm

Panjang manifold 10,5 m

Jarak antara pipa lateral 30 cm

Jumlah Pipa Lateral

Jumlah pipa lateral = 35m 0,3

m 10,5

cm03

dpj.manifol buah ~ 36 buah x 2 = 72 buah

Diameter Pipa Lateral =

1/224-

m5,08.10 x 4

= 0,025 m = 25 mm

Panjang Pipa Lateral

Panjang pipa lateral = (lebar bak/2) - diameter pipa manifold

= (4 m/2) - 0,05 m

= 1,95 m

Jumlah Orifice Tiap Lateral

Jumlah orifice tiap lateral = lateral pipajumlah

lubangJumlah =

72

827= 12 lubang

Jarak antar orifice = lateral tiaprifice jumlah

lateral pipa Panjang

o =

12

95.1= 16 cm

c. Sistem Inlet Kriteria Desain:

Qorifice terdekat dengan terjauh 90 %; Perbandingan tinggi muka air terdekat dengan terjauh (h) = 0,01 m; Kecepatan (v) inlet cabang = 1 m/det;

Kecepatan orifice = 0,2 m/det;

Q tiap bak = 0,069 m3/det;

Flume dilengkapi 4 orifice;

Lebar = tinggi;

Perhitungan: Luas Penampang Pipa Cabang (A)

Q = v x A

A = 23

m0,0691m/det

/detm0,069

v

Q

Dimensi Pipa Inlet Cabang

mm003m 0,296

m 0,069 x 4d

A x 4d

d x x 1/4A

2

2

Dimensi Pipa Inlet Utama

Q = 0,276 m3/det dengan kecepatan < 3 m/det


IV-


Digunakan pipa diameter 400 mm

Cek diameter terhadap kecepatan:

Q = v x A

0,276 m3/det = v x ( x x (0,4 m)2)

v = 2,196 m/det < 3 m/det . . . . . . . . ok!

Luas Penampang Flume

A = Q/v

A= (0,069 m3/det) / 0,2 m/det = 0,345 m

2

Dimensi Flume

A = l x t

l = t

A = l2

A = l = t = 2m0,345 = 0,587 m = 0,6 m

Debit Tiap Orifice

Flume dilengkapi dengan 4 orifice

Kecepatan orifice = 0,2 m/det

Q tiap orifice = orificen

Q baktiap=

4

/dtm 0,069 3= 0,01725 m

3/det

Qorifice = vorifice x Aorifice

0,01725 m3/det = 0,2 m/det x A

Aorifice = 0,08625 m2

Aorifice = . . d2

0,08625 m2 = . 3,14 . d

2

d = 0,331 m ~ 300 mm

Jarak antar orifice = orificeJumlah

orifice)dorifice(jumlahbakLebar

= 4

m)0,3(4m74

= 0,7 m

Jarak orifice dengan dinding = x jarak antar orifice

= x 0,7 m

= 0,35 m

0,6 m 4 m

0,6 m

0,35 m 0,3 m 0,7 m

Gambar 4.9 Inlet serta orifice

Dimensi Flume

Panjang = 4 m

Lebar = 0,6 m

Tinggi = 0,6 m + 0,3 m (freeboard) = 0,9 m

Jumlah orifice = 4 buah

Diameter, d = 0,3 m

d. Pintu Air


IV-


Kriteria Perencanaan:

Setiap bak terdiri dari 1 pintu air;

Lebar pintu air (L) 50 cm;

Bukaan pintu (b) 30 cm.

Perhitungan

Debit yang melalui pintu (Q)

Q = (0,5 m x 0,3 m ) x 0,069 m/det = 0,01035 m3/det

e. Saluran pengumpul air pencuci (wash water trough) Kriteria Perencaan:

Air pencuci di atas media penyaring dialirkan ke saluran penampung melalui Gutter dan dibuang ke saluran pembuangan;

Laju pencucian = 50 m3/m2/jam;

Luas permukaan media = 42 m2;

Lebar saluran gutter (bg) = 30 cm;

Lebar saluran pembuangan (bp) = 0,3 m;

Panjang saluran gutter = lebar bak = 4 m;

Konstanta Manning (n) = 0,014;

Panjang bak = 10,5 m;

Lebar bak = 4 m;

Kecepatan di gutter = 0,8 m/det;

Kenaikan Ho akibat friksi = 15%. Perhitungan

Debit pencucian

Q = v xA

= ((50 m/jam) / 3600 jam/det)x (42 m2)

= 0,583 m3/det

Kedalaman air dalam saluran Gutter (hg)]

hg = m 256,10,3x1,38

0,583

bx1,38

Q2/32/3

g

Air masuk ke dalam Gutter melalui ambang dengan panjang total (P)

P = 2 x 4 m = 8 m

Tinggi limpahan air di bibir Gutter (hs)

hs = m119,08x77,1

0,583

Px1,77

Q2/32/3

Kemiringan (slope) saluran (S) dihitung dengan persamaan Manning

Q = (A/n) R2/3

S1/2

Di mana:

R = (0,3 x 1,256) /(0,3 + (2 x 1,256)

= 0,134 m

A = 1,256 x 0,3

= 0,377 m2

S

= (Q x n) / (A x R2/3

)

S

= (0,069 x 0,014) / ((0,377 m2 x (0,134 m)

2/3)

S = 9,57.10-4

f. Saluran Pembuangan


IV-


Perhitungan

Q backwash = Luas bak filter x kecepatan Backwash

= 42 m2 x (50/3600)m/det

= 0,583 m3/det

Total discharge

Q = 2 x (1,86) x H 2/3

. (Unit Operations and processes, Tom D Reynold) Tinggi aliran dari atas weir (H)

H = m073,08x)86,1(2

0,583

Px(1,86) x 2

Q2/32/3

x

Kedalaman kritis (Yc)

Yc = 32

g

q

Dimana: q = Q/b

= (0,583 m3/det)/0,3 m

= 1,943 m

sehingga,

Yc = m 0,7279,81m/dt

m) (1,9433

2

2

Kedalaman saluran (Ho) tanpa friksi

Ho = Ycxbxg

Q2(Yc) 2

2

2

m34,1m 0,727x(0,3)x9,81

/dt)m (0,5832m) (0,727

2

232

Kedalaman saluran (Ho) akibat friksi Ho = Ho + 15 % (Ho-Yc) = 1,34 + 15% (1,34 0,727) = 1,432 m

Kedalaman saluran = Ho + freeboard

= 1,34 m + 0,3 m

= 1,64 m ~ 1,7 m

Kemiringan (slope) saluran (S) dihitung dengan persamaan Manning

Q = (A/n) R2/3

S1/2

Dimana:

R = (0,3 m x 1,7 m) / (0,3 m + (2 x 1,7 m))

= 0,138 m

As = 1,7 m x 0,3 m

= 0,54 m3

S

= (Q x n) / (A x R2/3

)

S

= (0,583 x 0,014) / ((0,54 m2 x (0,138 m)

2/3)

S = 3,2 . 10-3

g. Sistem Outlet Kriteria Perencanaan:

Air hasil filtrasi dilimpahkan dan ditampung dalam saluran penghubung antara unit filter dan selanjutnya dialirkan menuju reservoar;

Bukaan outlet terletak di bawah permukaan air dengan panjang bukaan 2 m (sama dengan lebar bak filtrasi) dan tinggi bukaan 30 cm;

Saluran terdiri dari 4 buah;

Lebar saluran 0,5 m.


IV-


Perhitungan

Debit dalam saluran = 0,069 m3/det

H = m 215,05,0x38,1

0,069

bx1,38

Q2/32/3

Luas pipa outlet

A = Q / v

A = (0,069 m3/det) / 1 m/det = 0,069 m

2

Dimensi pipa outlet cabang

D =

A) x (4

D =

)m 0,069 x (4 2

= 0,29 m ~ 300 mm

Dimensi pipa outlet utama 300 mm, cek kecepatan:

V = 2D 1/4

Q

= 2

3

(0,3m) 1/4

/detm 0,069 = 0,976 m/detok!

h. Headloss filter saat beroperasi Headloss pada saat filter beroperasi terdiri dari headloss:

Media Penyaring;

Media Penyangga;

Sistem Inlet;

Pintu air;

Underdrain.

Perhitungan

Headloss pada media penyaring (pasir)

(NRe) = v

Vaxdx

CD = 1................N

24

Re

CD = 410NRe.......1..........0,34

NRe

3

NRe

24

Dimana:

Va = 0,14 cm/det

V = 1,14 x 10-5

m2/det = 1,14x 10

-2 cm/det

Tabel 5.14 Perhitungan NRe CD pada saat filter beroperasi

Sieve

Size

(X) Fraksi

Berat (%) D1 (mm) D2 (mm)

d (mm)

(D1xD2)1/2 Nre CD CD (X/d)

14-20 0.45 1.41 0.84 1.09 1.002 23.94 0.099

20-30 0.84 0.84 0.59 0.70 0.648 37.01 0.442

30-35 42.78 0.59 0.59 0.59 0.543 44.16 32.023

35-40 27.27 0.5 0.5 0.50 0.461 52.11 28.423

40-45 9.86 0.42 0.42 0.42 0.387 62.04 14.565

45-50 5.25 0.35 0.297 0.32 0.297 80.82 13.160

Sumber: Perhitungan 88.712


IV-


HLpasir = d

x.Cx

Vax

g

Dx

1,067 D2

= 8,7128x0,41

)14,0(x

981

76,2x

0,75

1,0674

2

= 6,8 cm = 0,068 m

Headloss media penyangga (kerikil)

(NRe) = v

Vaxdx

CD = 410NRe.......1..........0,34

NRe

3

NRe

24

Tabel 5.15 Perhitungan NRe CD pada Kerikil

(X) Fraksi

Berat (%)

Diameter

(inch) d (cm) Nre CD CDx(X/d)

45.45 4.5/16 0.71 6.539 5.183 3.318

15.91 9/16 1.43 13.171 2.989 0.333

15.6 18/16 2.86 26.342 1.836 0.100

23.04 36/16 5.72 52.684 1.209 0.049

100 3.799

Sumber:Perhitungan

HLkerikil = d

x.Cx

Vax

g

Dx

1,067 D2

= ,7993x0,41

)14,0(x

981

76,2x

0,75

1,0674

2

= 0,291 cm

= 2,91 x 10-3

m

Headloss sistem inlet

Q1 = Qor = orificen

Q baktiap=

4

/detm 0,069 3= 0,01725 m

3/det

Headloss orifice ke 1 yang terdekat dan pipa inlet cabang

hL1 = gxAx0,72

Q2

2

1

= 222

23

9,81m/detx)m(0,086250,72

/det)m(0,01725

= 0,00566 m

Rasio aliran orifice pertama dengan orifice keempat 90%, sehingga:

%90%1001

4 Q

Q, diperoleh Q4 = 0,015525 m

3/det

Headloss orifice ke empat:

hL4 = gxAx0,72

Q2

2

4

= 222

23

9,81m/detx)(0,08625m0,72

/det)m (0,015525

= 0,00458 m

Turunnya muka air dalam flume dari tengah ke tepi:

= (0,00566 m 0,00458 m) = 0,00108 m Jika dilakukan pengurasan salah satu bak, maka debit menjadi 0,054 m

3/det


IV-


Qorifice = 4

/detm 138,0 3= 0,0345 m

3/det

Cek kecepatan orifice

vorifice = Qorifice / Aorifice

= (0,0345m3/det) / 0,08625 m

2

= 0,4 m/det < 6 m/det.ok! Headloss 1 (hl-1)

h1 = gxAx0,72

Q2

2

1

= 22

23

m/det 9,81m) (0,086250,72

/det)m (0,0345

= 0,0226 m

Rasio aliran orifice pertama dengan orifice ke-4 adalah 90 %

%90%1001

4 Q

Q, diperoleh Q4 = 0,03105 m

3/det

Headloss 4 (hl4)

h4 = 22

23

9,81m/det(0,08625m)0,72

/det)m (0,03105

= 0,0183 m

Berarti muka air dalam flume turun dari tengah ke tepi

= (0,0226 m 0,0183 m) = 0,0043 m

Headloss pada pintu air (HLpa)

Lebar pintu air 0,5 m

Tinggi bukaan pintu air 0,3 m

Debit (Q) 0,069 m3/det

Sehingga,

HLpa = m027,03,0 x 0,5x 746,2

0,069

b xlx 746,2

Q22

Headloss pada Underdrain

Kapasitas masing-masing bak filter 0,069 m3/det

a. Pada orifice Jumlah lubang 690 buah dengan diameter 0,5 inch (1,27 cm)

Debit air tiap orifice = 0,069/690 = 1 x 10-4

m3/det

Luas bukaan orifice = 1,27 x 10-4

m2

C = 0,65

Kecepatan air melalui orifice (v)

v = Q/A

= (1 x 10-4

m3/det)/ 1,27 x 10

-4 m

2 = 0,787 m/det

Kehilangan tekanan pada orifice

HLor = g)2xCx(A

Q22

or

2

or

= m0,075)m/det 9,81x2x0,65x)m10.(1,27

/det)m x10(122224-

234

b. Pada Lateral Panjang pipa lateral (L) =1,95 m

Diameter pipa lateral = 0,025 m


IV-


Koefisien gesek (f) = 0,02

Jumlah pipa lateral = 36 buah

Debit (Q) tiap pipa lateral = Q / jml pipa lateral

= (0,069 m3/det) / 36 buah = 1,92.10

-3 m

3/det

Kecepatan air pada lateral = (1,92.10-3

m3/det)/(1/4 x 3,14 x (0,025)

2)

= 3,9 m/det

Headloss pada pipa lateral HLlateral)

HLlateral = Dgx2

vxLf

2

= m 0,025xm/det9,81x2

m/det) (3,9x m1,95x0,02

2

2

= 1,2 m

HLsebenarnya = 1/3 (1,2 m) = 0,4 m

c. Pada manifold Panjang pipa manifold 10,5 m

Diameter pipa manifold 0,05 m

C = 100

Dengan persamaan Q = 0,2785 x C x D2,63

x S0,54

Maka S0,54

= Q / (0,2785 x C x D2,63

)

S0,54

= 0,069 m3/det / (0,2785 x 100 x (0,05 m)

2,63)

S0,54

= 6,54

S = 0,0032 m

Headloss pipa manifold (HLmanifold)

S = (HLmanifold /L)

0,0032 = HLmanifold/6 m

= 0,0192 m

HLsebenarnya = 1/3 (0,0192 m) = 6,4.10-3

m

Headloss total pada saat filter beroperasi

HT = HLor + HLlateral + HLmanifold + HLmedia + HLpintu air

= 0,075 m + 0,4 m + 6,4.10-3

m + (0,068 m + 0,00291 m) + 0,027 m

= 0,13431 m

i. Headloss filter saat backwash Kecepatan backwash pada media terekspansi (Vs)

CD = 9,206

s = 2,65 d = 0,0015 m

e = 0,45

Vs = 1/2sD

xd1)(x3C

4g

Vs = 1/22

m 0,0015x 1)(2,65x9,206 x 3

m/det 9,81 x 4 = 0,0593 m/det

Kecepatan backwash air (Vb)

Vb = Vs e4,5

Vb = 0,0593 m/det . (0,45)4,5

= 0,00163 m/det

Porositas terekspansi (ee)

ee = 0,22

Vs

Vb


IV-


Tebal media penyaring 75 cm

Tebal media penyangga 55 cm

Perhitungan

Headloss pada media filter

Headloss pada media penyaring pada saat backwash

Tabel 5.16 Perhitungan Headloss padaMedia Pasir

Sieve

Size

(X) Fraksi

Berat (%)

D1 (mm)

D2 (mm)

d

(mm) Nre CD Vs Vb ee X/(1-ee)

14-20 0.45 1.41 0.84 1.09 1.002 23.94 0.490 0.014 0.45 0.008

20-30 0.84 0.84 0.59 0.70 0.648 37.01 0.205 0.006 0.45 0.015

30-35 42.78 0.59 0.59 0.59 0.543 44.16 0.144 0.004 0.45 0.784

35-40 27.27 0.5 0.5 0.50 0.461 52.11 0.104 0.003 0.45 0.499

40-45 9.86 0.42 0.42 0.42 0.387 62.04 0.073 0.002 0.45 0.181

45-50 5.25 0.35 0.297 0.32 0.297 80.82 0.043 0.001 0.45 0.096


HLpasir = (s 1) (1 e) D = (2,65 1) (1 0,45) (75) = 68,02 cm = 0,68 m

Tinggi media pasir terangkat pada saat backwash (De)

De = (1 e) x D x (X/(1 - ee) = (1 0,45) x (75) x (1,583) = 65,29 cm

Tabel 5.17 Perhitungan Headloss pada Media Kerikil

(X) Fraksi

Berat (%) d (mm) Nre CD Vs Vb ee X/(1-ee)

45.45 0.71 6.539 5.183 2.088 0.060 0.454 0.832

15.91 1.43 13.171 2.989 8.469 0.242 0.454 0.291

15.6 2.86 26.342 1.836 33.874 0.970 0.454 0.286

23.04 5.72 52.684 1.209 135.496 3.879 0.454 0.422

100


HLkerikil= (s 1) (1 e) D = (2,65 1) (1 0,45) (55) = 50 cm = 0,5 m

Tinggi media kerikil terangkat pada saat backwash (De)

De = (1 e) x D x (X/(1 - ee) = (1 0,45) x (55) x (1,832) = 55,418 cm

Headloss pada sistem underdrain pada saat backwash

Laju backwash (Vb) = 0,00163 m/det

Debit pencucian (Qb) = Vb x A

= (0,00163 m/det) x 42 m2 = 0,06846 m

3/det

Maka headloss:

a. Pada orifice Jumlah lubang 690 buah dengan diameter 0,5 inch (1,27 cm)

Debit air tiap orifice = 0,06846 m3/det / 690 = 9,92 x 10

-5 m

3/det

C = 0,65


IV-


Luas bukaan orifice = 1,27 x 10-4

m2

Kehilangan tekanan pada orifice

HLor = g)2xCx(A

Q22

or

2

or

= m0,074)m/det 9,81x2x0,65x)m10 x(1,27

/det)m x10(9,9222224

235

b. Pada lateral Panjang pipa lateral (L) = 1,95 m

Diameter pipa lateral = 0,025 m

Koefisien gesek (f) = 0,02

Debit (Q) tiap pipa lateral = Q / jml pipa lateral

= (0,06846 m3/det)/36 buah = 1,9 x 10

-3 m

3/det

Kecepatan air pada lateral = (1,9 x 10-3

m3/det) / (1/4 x x (0,025)2)

= 3,87 m/det

Headloss pada pipa lateral HLlateral)

HLlateral = Dgx2

vxLf

2

= m 0,025 xm/det 9,81x2

m/det) 87,3( xm1,95x0,02

2

2

= 1,19 m

HLsebenarnya = 1/3 x (1,19 m) = 0,4 m

c. Pada Manifold Panjang pipa manifold = 10,5 m

Diameter pipa manifold = 0,05 m

C = 100

Dengan persamaan Q = 0,2785 x C x D2,63

x S0,54

Maka S0,54

= Q/(0,2785 x C x D2,63

)

= 0,06846/(0,2785 x 100 x 0,052,63

)

= 0,0032 m

Headloss pipa manifold (HLmanifold)

S = (HLmanifold /L)

0,0032 = (HLmanifold)/6 m

= 0,0192 m

HLsebenarnya = 1/3 x (0,0192 m) = 6,4.10-3

m

Headloss total underdrain pada saat backwash HT = HLor + HLlateral + HLmanifold + HLmedia

= 0,074 m + 1,19 m + 6,4.10-3

m + (0,272 m + 0,4084m)

= 2,4504 m

j. Pompa Backwash

Kriteria Perencanaan

o Proses backwash menggunakan pompa sentrifugal, dimana air diambil dari reservoar o Pompa disediakan 2 unit, 1 beroperasi dan 1 sebagai cadangan o Debit pada saat backwash (Qb) = 0,06846 m3/det o Kecepatan air dalam pipa = 2 m/det o Tebal lapisan terekspansi (De) = 2,4504 m o Faktor gesekan pipa = 0,02 o Konstanta pipa masuk = 0,5 o Konstanta pipa keluar = 1


IV-


o Konstanta bend 90o = 0,7 o Konstanta Tee = 1,5 o Konstanta valve = 0,2 o Panjang pipa hisap = 3 m o Panjang pipa tekan = 3 m

Diameter pipa tekan

v

Q 4 d

= m/det 2 x

det/m 0,06846 x 4

3

= 0,2 m = 200 mm

Perhitungan luas pipa tekan (A)

A = d2 = . . (0,2)2 = 0,03 m2

Cek kecepatan

v = A

Q=

2

3

m 0,03

/detm 0,06846 = 2,28 m/det.....OK!!

Diameter pipa hisap

v

Q 4 d

= m/det 2 x

det/m 0,06846 x 4

3

= 0,2 m = 200 mm

Perhitungan luas pipa hisap (A)

A = d2 . . (0,2)2 = 0,03 m2

Cek kecepatan

v = A

Q=

2

3

m 0,03

/detm 0,06846 = 2,28 m/det.....OK!!

Headloss sistem pipa tekan

Hpt= D g 2

vL f

2

= 0,2 9,81. 2.

2,28 3. 0,02

2

= 0,079 m

Headloss sistem pipa hisap

Hph= D g 2

vL f

2

= 0,2 9,81. 2.

2,28 9. 0,02

2

= 0,238 m

Headloss total pipa

= (0,079 + 0,238) m = 0,317 m

Head pada asesoris

H = 2g

VnK

2

= Hacc + HUPM + HUPK

= ((2 x 1,5) + (3 x 0,2) + (4 x 0,7) + 0,5 + 1)) 9,81 x 2

2,282 = 2,093 m

Head total,Ht

Ht = 2,4504 m + 0,317 m + 2,093 m

= 4,86 m

Daya Pompa

P = (0,163 x Q x Ht x )/ = (0,163 x 0,06846 m

3/det x 60 det/menit x 4,86 m x 1 kg/l)/0,75

= 4,33 Kwatt


IV-


5.7 Deinfeksi

Desinfektan (Ca(OCl)2)

Kriteria Desain(Kawamura, 1991 dan Schulz-Okun, Newyork, 1984):

Cl sisa 0,2 mg/l-0,4 mg/l

pH = 6 -8

Waktu kontak (10-15) menit

Diameter tube plastik (0,6-1,3) cm

v = (0,3-6) m/det Diketahui :

DPC : 3 mg/l

Kadar Ca(OCl)2 : 70 %

Cl sisa : 0,3 mg/l

Diameter tube plastik : 0,75 cm = 7,5 mm

Waktu kontak : 10 menit

Frekuensi pembubuhan : 2 kali sehari

Diameter pipa air pelarut : 5 cm = 50 mm

Diameter pipa keluar : 2,5 cm = 25 mm

Tinggi bak pelarut : 1 m

Pencampuran dilakukan 2 sehari

Waktu untuk 1 kali pencampuran : 0,5 hari = 43200 dtk

Panjang bak = lebar bak : 1 m

Freeboard : 0,3 m

Perhitungan

Klorin yang ditambahkan DPC = klorin yang ditambahkan klorin sisa 3 mg/l = klorin yang ditambahkan 0,3 mg/l klorin yang ditambahkan = 3,3 mg/l

Jumlah klorin yang akan diolah = 276 L/det x 3,3 mg/L = 911 mg/dtk

Kandungan klorin pasaran 70 %

Klorin yang dibutuhkan untuk 1 hari = (100/70) 911 mg/dtk = 1301 mg/dtk

= 112 kg/hr

Pembuatan larutan dilakukan sebanyak 2 sehari, maka jumlah klorin yang dibutuhkan untuk 1 pembuatan = 112 kg/hr 0,5 hari = 56 kg

Volume bak pelarut = 1000 l

Konsentrasi larutan di dalam bak = 56 kg / 1000 l

= 0,056 kg/l

= 56 g/l

Jika larutan dibuat dalam waktu 10 menit = 600 det maka:

Debit air pelarut (Q) = 1000 l /600 det = 1,67 l/det

= 1,67.10-3

m3/det

Cek Kecepatan Air Pelarut

v = m/dt 85,0m) (0,05 1/4

/dtm 00167,0

A

Q2

3

ok

Debit larutan pada pipa keluar = 1 m3 / 43200 det

= 2,3110-5 m3/det


IV-


Cek kecepatan dalam pipa Q = v A

2,3110-5

m3/det = v (1/4 (0,0075 m)2)

v = 0,52 m/detok.

Dimensi Bak Pelarut (saturated solution feeders) Panjang bak = lebar bak = 1 m

Tinggi bak = freeboard lp

Volume

= m 3,0m 1m 1

1m3

= 1,3 m

5.7 Reservoar

Kriteria desain (Kawamura, 1991/ Schulz-Okun, 1984/ Al-layla, 1978) adalah: a. Pipa inlet dan outlet:

Posisi dan jumlah inlet ditentukan berdasarkan bentuk dan struktur tangki, sehingga tidak ada daerah yang tidak teraliri;

Pipa outlet diletakkan minimal 10 cm di atas lantai bak atau pada permukaan air minimum;

Pipa outlet dilengkapi dengan strainer yang berfungsi sebagai penyaring;

Pipa inlet dan outlet dilengkapi dengan gate valve. b. Ambang bebas dan dasar bak:

Ambang bebas minimal 30 cm dari permukaan air;

Dasar bak minimal 15 cm dari permukaan minimum;

Kemiringan dasar bak 1/500 - 1/100. c. Pipa peluap dan penguras:

Pipa ini mempunyai diameter yang mampu mengalirkan debit maksimum secara gravitasi;

Pipa penguras dilengkapi dengan gate valve. d. Ventilasi dan manhole:

Reservoar harus dilengkapi dengan ventilasi dan manhole serta alat ukur tinggi muka air;

Ventilasi harus mampu memberikan sirkulasi udara sesuai dengan volume;

Ukuran manhole harus cukup besar untuk memudahkan petugas masuk;

Konstruksinya harus kedap air. e. Kapasitas standar:

Untuk tipe ground reservoir, kapasitasnya: (50, 100, 150, 300, 500, 750, 1000) m3;

Untuk tipe elevated reservoir, kapasitasnya: (300, 500 dan 750) m3;

Ketinggian elevasi pada saat muka air minimum adalah (20 - 25) m dari pintu tanah. f. Volume kebakaran 200 - 300 m3. g. Volume bak (1/6 - 1/3) x Qmd, atau (15 - 30 %) x Qmd.

Kriteria perencanaan: P : L = 2 : 1 Jumlah bak = 2 buah ; Tinggi bak = 3 m Freeboard = 0,5 m Qmax = 0,276 m

3/det

Jumlah penduduk = 5000 jiwa


IV-


Volume reservoar dihitung dengan persamaan:

dimana:

20

0defisitsurplus

A

Perhitungan %A dapat dilihat pada tabel 5.18

Untuk menghitung volume kebakaran digunakan rumus:

Volume Kebakaran = Debit air untuk kebakaran x jam kerja

dimana:

Qkebakaran (L/mnt) = 3860 P x (1-0,01P)

P adalah jumlah penduduk (dalam ribuan) dan jam kerja diasumsikan 120 menit per hari.

Tabel 5.19 Fluktuasi Pemakaian Air

Jam Jumlah

jam

Pemakaian (%) Supply (%) % selisih

%

Pemakaian

(perjam)

%

Pemakaian

Total

% Supply

(perjam)

% Supply

total Surplus Defisit

20.00-21.00 1 3 3 4,16667 4,1667 1,16667

21.00-22.00 1 2 2 4,16667 4,1667 2,16667

22.00-04.00 6 1 6 4,16667 25,0000 19,00000

04.00-05.00 1 3 3 4,16667 4,1667 1,16667

05.00-06.00 1 4 4 4,16667 4,1667 0,16667

06.00-07.00 1 7 7 4,16667 4,1667 2,83333

07.00-09.00 2 6 12 4,16667 8,3333 3,66667

09.00-10.00 1 6 6 4,16667 4,1667 1,83333

10.00-13.00 3 7 21 4,16667 12,5000 8,50000

13.00-17.00 4 5 20 4,16667 16,6667 3,33333

17.00-18.00 1 10 10 4,16667 4,1667 5,83333

18.00-20.00 2 4 8 4,16667 8,3333 0,33333

Total 100 24,0000 26,0000

Sumber: Perhitungan dan Data Tugas Besar PAM, 2007

Dari perhitungan di atas dapat ditentukan:

2

00,2600,24

= 25 %

Volume kebakaran =

1000

50000,011

1000

50003860

= 8438,22 l/mnt

V Reservoar = ( Q rata-rata x f max x A% ) + Qkebakaran

20

0defisitsurplus

A


IV-


Diasumsikan waktu kerja pemadam kebakaran 2 jam/hari (120 menit/hari) sehingga volume

kebakaran.rata-rata = 8438,22l/mnt x 120 mnt/hari

= 1012586,4 l/hari

= 1013 m3/hari

Tabel 5.20 Perhitungan Dimensi Reservoar Distribusi

Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan

Volume reservoar

Debit per hari (Qsatu

hari) Q = debit per detik x hari

det

Q = 0,276 m3/dtk x 86400

dtk/hari

23846,4 m3/hari

% pemakaian air 20 %

Volume kebakaran 1013 m3/hari

Volume reservoir (Vr) V = (Q x % pemakaian) + vol

kebakaran

V = (23846,4 m3 x 25 %)

+ 1013 m3

6974,6

6975 m

3

m3

Bak dibuat 2 buah

Volume masing-

masing bak (V)

V = 6975 m3

2

3487,5 m3

Dimensi bak

Lebar bak V = P x L x t

3487,5 m3 = 2L x L x 3,5

m

22,3

22 m

m

Panjang bak P = 2L P = 2 x 22 m 44 m

Total tinggi bak t = 3,5 + 0,5 m 4 m

Pipa untuk masing-

masing bak

Debit menjadi (Qr) Q =

2

Q Qr =

2

/det0,276m3

0,138 m3/det

Pipa overflow & pipa

penguras Asumsi 250 mm

Cek kecepatan v =

A

Q 2)25,0(

41

138,0

mv

2,8 m/dtk

Pipa inlet Asumsi 350 mm

Cek kecepatan v =

A

Q r v =

2

3

m) (0,35 4

1

/detm 0,138

1,4 m/det


IV-



Parameter Rumus Perhitungan Hasil Satuan

Kecepatan melalui

baffle =

A

Qm =

2

3

m 38,5

/detm 0,138 0,004 m/det

Panjang saluran antar

baffle = lebar bak x jumlah saluran = 22 m x 4 88 m


td baffle

baffle

melaluikecepatan

antar saluran panjang =

m/det 0,004

m 88

22000

367

det

menit

OK

> 30

menit


44 m

22 m

4 m

Gbr 5.11 Sketsa Reservoar

22 m

bab-v

Documents