bab v dimensi unit – unit pengolahan

Dimensi Unit – Unit Pengolahan

BAB V

DIMENSI UNIT – UNIT PENGOLAHAN

Berdasarkan hasil analisis pemilihan alternatif, Sistem Kontak Stabilisasi

memiliki nilai Present Value Annual Cost yang paling kecil sehingga ditetapkan

sebagai alternatif terpilih. Unit – unit yang digunakan pada sistem ini adalah :

• Pengolahan tingkat pertama : bar screen dan grit chamber

• Pengolahan tingkat kedua : tangki kontak, tangki stabilisasi, dan clarifier

• Desinfeksi : bak klorinasi

• Pengolahan lumpur : gravity thickener dan belt filter press.

V.1 Pengolahan Tingkat Pertama

V.1.1. Pipa Conduit

Pipa conduit merupakan pipa pembawa air limbah yang berfungsi untuk

menyalurkan air limbah menuju IPAL.

a. Kriteria Desain

Kriteria desain pipa conduit terdapat pada Tabel 5.1.

Tabel 5.1. Kriteria Desain Pipa Conduit

Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber Kecepatan aliran v 0.3-3 m/det Qasim Koefisien Manning (beton) n 0.011-0.015 - Hammer, 1977

b. Data Perencanaan

• Debit rata – rata : 0,133 m3/detik

• Debit maksimum : 0,188 m3/detik

• Debit minimum : 0,042 m3/detik

• Koefiseien Manning : 0,013

• Kecepatan aliran saat debit maksimum = 3 m/detik

V-1 Taufiq Ismail 153 00 066


c. Persamaan yang digunakan

• V full = n1 R2/3 S1/2 ..... Pers. 5.1 (Qasim, 1985)

• Q full = n312.0 D8/3 S1/2 ..... Pers 5.2 (Qasim, 1985)

Keterangan :

V full = kecepatan aliran pipa pada kondisi penuh (m/det)

Q full = debit aliran pada pipa kondisi penuh (m3/det)

R = jari-jari hidrolis = D/4

D = diameter pipa (m)

S = slope (m/m)

n = koefisien manning (n = 0.013 untuk cast iron pipe)

d. Perhitungan

Direncanakan diameter pipa = 711 mm (28 inchi) dengan slope = 0.00046

m/m

• Q full = n312.0 D8/3 S1/2

Q full = 2/13/8 )00046,0()711,0(013,0312,0 xx = 0,21 m3/det

• V full = n1 R2/3 S1/2

R = ¼ D

V full = 2/13/2 )00046.0()4711,0(

013,01 xx = 0,52 m/det

Berdasarkan grafik profil hidrolis dari pipa berbentuk lingkaran (Qasim, 1985) :

Saat Q maksimum = 0,188 m3/det

Diperoleh dmaks/D = 0,73 dan vmaks/Vfull = 1,15

Maka kedalaman air saat Q maksimum : dmaks = 0,73 x 0,711 m = 0,52 m

Kecepatan aliran saat Q peak : vmaks = 1,15 x 0,52 m = 0,6 m/det



Saat Q rata-rata = 0,133 m3/det

Diperoleh drata/D = 0,58 dan vrata/Vfull = 1,07

Maka kedalaman air saat Q rata-rata : drata = 0,58 x 0,711 m = 0,41 m

Kecepatan aliran saat Q rata-rata : vrata = 1,07 x 0,52 m = 0,56 m/det

Saat Q minimum = 0,042 m3/det

Diperoleh dmin/D = 0,32 dan vmin/Vfull = 0.75

Maka kedalaman air saat Q rata-rata : dmin = 0,32 x 0,711 m = 0,23 m

Kecepatan aliran saat Q rata-rata : vmin = 0,75 x 0,52 m = 0,39 m/det

V.1.2 . Bar Screen

Bar Screen berupa kisi – kisi yang terbuat dari batangan besi atau baja

yang dipasang sejajar dan membentuk suatu kerangka yang kuat. Bar Screen

berfungsi untuk menyisihkan atau menahan benda – benda kasar yang terapung

agar tidak mengganggu unit – unit atau pengoperasian peralatan selanjutnya

seperti penyumbatan pada valve, perusakan pompa, dan lain-lain. Bar Screen

diletakan melintang pada saluran pembawa dengan membentuk sudut dengan

dasar saluran tersebut.

Dari segi pemasangannya, terdapat 2 macam Bar Screen yaitu yang tidak

dapat dilepas (fixed bar) dan yang dapat dilepas (movable rack). Dengan demikian

cara pembersihannya pun ada 2 macam yaitu secara manual atau secara mekanis.

a. Kriteria Desain

Kriteria desain Bar Screen terdapat pada Tabel 5.2.



Tabel 5.2. Kriteria Desain Bar Screen

Besaran Parameter Manually

Cleaned Mechanically

Cleaned Satuan Sumber

Ukuran Batang - Lebar 4 - 8 8 - 10 mm Qasim - Kedalaman 25 - 50 50 - 75 mm Qasim Jarak antar batang 25 - 75 10 - 50 mm Qasim Kemiringan terhadap Horizontal 45 - 60 75 - 85 o Qasim Kecepatan saat melewati batang 0,3 – 0,6 0,6 – 1,0 m/s Qasim Kecepatan saat mendekati batang 0,6 - 1 0,6 - 1 m/s Metcalf & Eddy Headloss saat clogging 150 150 mm Qasim Headloss maksimum saat clogging 800 800 mm Qasim

b. Data Perencanaan

• Debit rata –rata (Qr) : 0,133 m3/detik

• Debit maksimum (Qmaks) : 0,188 m3/detik

• Debit minimum (Qmin) : 0,042 m3/detik

• Direncanakan akan dibangun 2 unit bar screen manually cleaned (1

cadangan)

• Faktor bentuk batang/kirschen (β ) , Bulat : 1,79 (Qasim)

• Jarak bukaan antar batang (b) : 30 mm

• Lebar batang (w) : 6 mm

• Kemiringan terhadap horizontal (θ ) : 45 o

• Kecepatan air saat melewati batang saat debit maks (vmaks) : 0,6 m/detik

• Lebar saluran (l) = 0,5 m

• Kedalaman air saat Q maksimum = 0,52 m


• L = n w + (n+1) b ….. Pers 5.3 (Qasim, 1985)

• )2g

vv( Ke h2

22

1L

−= ….. Pers 5.4 (Qasim, 1985)

(headloss antara pipa conduit dan saluran bar screen)



• ( ) sinθ h βh vbw

L34

×= ….. Pers 5.5 (Qasim, 1985)

(headloss pada rack saat bersih)

• )7.0

1(2

vvh

22rack

L g−

= ….. Pers 5.6 (Qasim, 1985)

(headloss pada rack saat clogging)

keterangan :

L = lebar saluran total (m)

n = jumlah batang

w = lebar batang (m)

hL = headloss saat melalui rack (m)

vrack, = kecepatan saat melalui rack (m/det)

v = kecepata saat di saluran pembawa (m/det)

b = jarak bukaaan antar batang (m)

hv = head kecepatan aliran (m)

θ = kemiringan batang terhadap horizontal ( o )

C = Koefisien discharge

β = faktor bentuk batang

d. Perhitungan

1. Dimensi

• Luas total bukaan batang :

A = v

Q maks = m/det 0,6

det/m 0,188 3

= 0.31 m2

• Jarak bukaan antar batang total :

l = dA =

m 0,52m 0,31 2

= 0,6 m

• Direncanakan 20 jumlah bukaan

maka jumlah batang (n) = 20 – 1 = 19 batang

• Lebar saluran (L) :

L = n w + (n+1) b



L = 19 x (0,006 m) + [ 20 x 0,03 m = 0,714 m ]• Panjang batang yang terendam air :

Y = αsin

d = 45sin m 0,52 = 0,75 m

• Koefisien Efisiensi

Koefisien Efisiensi = ==mm

mmxanLebarSalur

nTotalLebarBukaa714

3020 0,84

Dimensi bar screen terdapat pada Gambar 5.1.

Gambar 5.1. Dimensi Bar Screen

2. Kondisi Bersih

Pembagian section bar screen terdapat pada Gambar 5.2.

Gambar 5.2. Section Bar Screen

Section 1 – section 2

Lhg

vdzg

vdz +++=++22

22

22

21

11



asumsi :

- Datum acuan adalah dasar saluran (Z2 = 0)

- Z1 = 0,05 m di atas datum

- Saluran sebelum dan sesudah bar screen horisontal

- Ke = 0,3

Q maksimum :

)2g

vv( Ke h2

22

1L

−=

0,05 m + 0,52 m + 2

9,8 x 2m/det) (0,6 = 0 + d2 +

2

2

3

9,8 x 2d x m 0,714det/m 0,188

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+

0.3

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

−

2

2

3

2

9.8 x 2d x m 0,714det/m 0,188

9.8 x 2m/det) (0,6

d23 – 0,583d 2

2 + 0,0024 = 0

dari trial and error didapat d2 = 0,57 m

maka v2 = m 0,714 x m 0,57

/detm 0,188 3

= 0.46 m/det

• Kecepatan aliran saat melewati rack :

v = A

Qmaks = m 0,6 x m 0,57

det/m 0,188 3

= 0,55 m/det

• Perhitungan headloss di rack :

( ) sinθ h βh vbw

L34

×=

hL = 1.79 x ( )m 0.03 m 0.006 4/3 x

9.8x 2m/det) (0,55 2

x sin 450

hL = 0.0023 m



Q rata-rata :

)2g

vv( Ke h2

22

1L

−=

0,05 m + 0,41 m + 2

9,8 x 2m/det) (0,56 = 0 + d2 +

2

2

3

9,8 x 2d x m 0,714det/m 0,133

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+

0.3

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

−

2

2

3

2

9.8 x 2d x m 0,714det/m 0,133

9.8 x 2m/det) (0,56

d23 – 0.,471d 2

2 + 0,00126 = 0


maka v2 = m 0,714 x m 0,46

/detm 0,133 3

= 0,40 m/det

• Kecepatan aliran saat melewati rack :

v = A

Qmaks = m 0,6 x m 0,46

det/m 0,133 3

= 0,54 m/det

• Perhitungan headloss di rack :

( ) sinθ h βh vbw

L34

×=

hL = 1.79 x ( )m 0.03 m 0.006 4/3 x

9.8x 2m/det) (0,54 2

x sin 450

hL = 0.0022 m

Section 2 – section 3 :

Lhg

vdz

gvdz +++=++

22

23

33

22

22

z2 = z3 ; maka :

Lhg

vd

gvd ++=+

22

23

3

221

2



Q maksimum

0,57 m + 9.8 x 2

m/det) (0,46 2

= d3 + 9.8x 2

)d x m 0,714

/detm 0,188( 2

3

3

+ 0.0023 m

d3 3 – 0.579d2 2 + 0.0035 = 0


v3 = m 0,714 x m 0,56

det/m 0,188 3

= 0,47 m/det

Q rata-rata

0,46 m + 9.8 x 2

m/det) (0,40 2

= d3 + 9.8x 2

)d x m 0,714

/detm 0,133( 2

3

3

+ 0.0022 m

d3 3 – 0,466d2 2 + 0.0018 = 0


v3 = m 0,714 x m 0,45

det/m 0,133 3

= 0,41 m/det

3. Kondisi 50 % Clogging

Kondisi 50% clogging terjadi ketika bar screen mengalami

penyumbatan oleh padatan yang tertahan di bar rack sehingga luas bukaan

tertutup sekitar 50 % dari luas bukaan saat kondisi bersih. Hal ini

menyebabkan kecepatan aliran saat melewati bar screen meningkat.

Diasumsikan kondisi aliran setelah melewati bar screen pada saat clogging

sama dengan pada saat kondisi bersih.

Q maksimum :

• v bukaan’ = 0.5 x )d' x m (0,6

/detm 0,188

2

3

= 2d'

0,63 m/det

• v’2 = )d' x (0,714

/detm 0,188

2

3

= 2d'

0,263 m/det



Pada kondisi terjadinya clogging, kondisi aliran setelah melewati bar screen

(section 3) tidak mengalami perubahan, sehingga kondisi pada saat clogging

sama dengan pada saat kondisi bersih.

Lhg

vd

gvd ++=+

22''

23

3

22

2

)7.0

1(2

vvh

22rack

L g−

=

d’2 + 9.8 x 2

)d'

0,263( 2

2 = 0,56 m + 9.8x 2

m/det) (0,47 2

+ (0.7x 9.8x 2

)d'

0,263()d'

0,63( 2

2

2

2

−)

d’23 – 0,571 d’2

2 – 0.021 = 0

dari trial and error didapat d’2 = 0,58 m

• v’2 = m 0,714 x m 0,58

/detm 0,188 3

= 0.45 m/det

• v’ bukaan = 0,580,63 = 1,09 m/det

• Head loss = 0.7x 9.8 x 2

)0,580,263()

0.580,63( 22 −

= 0.071 m

Q rata-rata :

• v bukaan’ = 0.5 x )d' x m (0,6

/detm 0,133

2

3

= 2d'

0,44 m/det

• v’2 = )d' x (0,714

/detm 0,133

2

3

= 2d'

0,186 m/det

d’2 + 9.8 x 2

)d'

0,186( 2

2 = 0,45 m + 9.8x 2

m/det) (0,41 2

+ (0.7x 9.8x 2

)d'

0,186()d'

0,44( 2

2

2

2

−)

d’23 – 0,459 d’2

2 – 0.01 = 0

dari trial and error didapat d’2 = 0,5 m



• v’2 = m 0,714 x m 0,5

/detm 0,133 3

= 0.37 m/det

• v’ bukaan = 0,5

0,44 = 0.88 m/det

• Head loss = 0.7x 9.8 x 2

)0,5

0,186()0,5

0,44( 22 −= 0.046 m

4. Kondisi aliran saat jatuh bebas

• Kedalaman kritis (dc) 2/3

cxdgLxQ =

dc = 3/23

det/8,9714,0det/188,0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

ikmmikm = 0,19 m

• Kecepatan kritis

Vc = 19,0714,0

188,0x

= 1,39 m/detik

• Ketinggian saluran di area free fall

Lc

cc hg

vdzzg

vdz ++++=++2

)(2

2

3

23

33

Dengan mengabaikan headloss yang terjadi, ketinggian saluran di area

jatuh bebas dapat dihitung sebagai berikut :

0 + 0,56 + 8,92

47,0 2

x= (0 + zc) + 0,19 +

81,9239,1 2

x

zc = 0,28 m

Direncanakan lebar ambang = 6 x dc = 6 x 0,19 = 1,14 m

5. Jumlah padatan yang tersaring

Berdasarkan grafik pada (Qasim, 1985) bahwa dengan lebar bukaan 3 cm

maka jumlah padatan yang tersaring adalah 15 m3/106 m3 debit rata-rata yang

diolah dan 28 m3/106 m3 debit maksimum yang diolah.

V-11 Taufiq Ismail

153 00 066


Saat Q rata-rata :

Jumlah padatan tersaring = 15 m3/106 m3 x 0,133 m3/det x 86400 det/hari

= 0,173 m3/hari

Saat Q maksimum :

Jumlah padatan tersaring = 28 m3/106 m3 x 0,188 m3/det x 86400 det/hari

= 0.455 m3/hari

e. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi dan profil hidrolis bar screen terdapat pada Tabel

5.3. dan Tabel 5.4.

Tabel 5.3. Rekapitulasi Dimensi Bar Screen

Parameter Besaran Satuan Jumlah unit 1 unit Lebar saluran 0.714 m Lebar bukaan total 0.6 m Jumlah batang 19 batang Jumlah bukaan 20 bukaan Kedalaman saluran 1 m

Tabel 5.4. Rekapitulasi Profil Hidrolis Bar Screen

Sebelum Melewati Rack

Setelah Melewati Rack

Kondisi Kedalaman

(m) Kecepatan

(m/det)

Kecepatan saat

melewati rack

(m/det) Kedalaman

(m) Kecepatan

(m/det)

Head loss (m)

Qmaks 0,57 0,46 0,55 0,56 0,47 0,0023Bersih Q rata 0,46 040 0,54 0,45 0,41 0,0022Qmaks 0,58 0,45 1,09 0,56 0,47 0,071 50%

clogging Q rata 0,5 0,37 0,88 0,45 0,41 0,046

V-12 Taufiq Ismail

153 00 066


V.1.3 Sumur Pengumpul dan Stasiun Pompa

Bak pengumpul berfungsi untuk menampung air buangan dari bar screen

untuk kemudian dipompakan ke grit chamber dan unit pengolahan lainnya.

Lamanya air buangan berada di dalam Sumur pengumpul harus kurang dari 30

menit (Metcalf, 1991) untuk mencegah terjadinya pengendapan dan dekomposisi

air buangan.

a. Kriteria Desain

Kriteria desain Sumur pengumpul dan stasiun pompa terdapat pada Tabel 5.5.

Tabel 5.5. Kriteria Desain Sumur Pengumpul dan Stasiun Pompa

Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber Waktu detensi td 5 – 30 menit Metcalf & Eddy, 1991 Kecepatan aliran v 0.3 – 3 m/det Qasim, 1985 Slope bak pengumpul S 1 : 1 - Qasim, 1985

b. Data Perencanaan

• Qrata-rata (Qr) : 0,133 m3/detik

• Qmaks : 0,188 m3/detik

• Qmin : 0,042 m3/detik

• Waktu detensi : 10 menit

• Efisiensi pompa (η ) : 75 %

• Koefisien kekasaran © : 100


• Q = 0.2785 C D2.63 S0.54 ….. Pers 5.7 (Qasim, 1985)

(Persamaan Hazen Williams)

keterangan : C = koefisien kekasaran pipa

D = diameter pipa (m)

S = slope (m/m) = Lh f

hf = headloss pada pipa akibat friksi (m)

L = panjang pipa (m)

V-13 Taufiq Ismail

153 00 066


• TDH = Hstat + hf + hm + hv ….. Pers 5.8 (Qasim, 1985)

keterangan : Hs = total head statis (m)

hm = k g

v2

2

= headloss minor (m)

hv = g

v2

2

= head kecepatan (m)

k = koefisien headloss

v = kecepatan aliran (m/det)

g = percepatan gravitasi (9.8 m/det2)

• hL = hf + hm + hv ..... Pers 5.9 (Qasim, 1985)

keterangan : hL = headloss total (m)

d. Perhitungan

1. Dimensi Sumur pengumpul

Sumurpengumpul di desain berbentuk persegi empat.

• Volume Sumur (V) :

Dalam perhitungan volume sumur pengumpul, digunakan pendekatan :

V = (Qmaks – Qmin) x td

V = Q x td = (0,188 – 0,042) m3/detik x 10 menit x 60 detik/menit

V = 87,6 m3

• Direncanakan Sumur berbentuk bujur sangkar dengan panjang = 7 m dan

lebar = 7 m

luas permukaan (As) =7 m x 7 m = 49 m2

• Kedalaman Sumur :

H = AsV = 2

3

496,87 m m = 1,8 m

• Freeboard = 0,7 meter.

• Ketinggian muka air saat debit maksimum sesaat :

Hmax = As

Qr x td = =2

3

49mindet/60min10det/188,0

mxxm 2,3 m



• Ketinggian muka air saat debit rata-rata :

Hrata = As x tQ dmin = =2

3


mxxm 1,63 m

• Ketinggian muka air saat debit minimum sesaat :

hmin = As x tQ dmin = =2

3


mxxm 0,52 m

2. Stasiun Pompa

• Pompa yang dipergunakan berfungsi untuk menaikkan air buangan dari

sumur pengumpul agar konstruksi pengolahan selanjutnya dapat dilakukan

di atas permukaan tanah dan pengaliran selanjutnya dapat dilakukan secara

gravitasi. Hal ini akan mengurangi biaya investasi untuk pembangunan

konstruksi bawah tanah yang lebih mahal dan selain itu dapat mengurangi

penggunaan pompa

• Stasiun pompa akan menggunakan tipe dry well dengan menggunakan

pompa centifugal dengan debit pemompaan konstan dan tidak tergantung

pada elevasi permukaan air .

• Stasiun pompa terdiri dari 3 unit pompa dimana 2 operasi dan 1 cadangan .

Pompa disusun secara paralel sepanjang lebar bak pengumpul dengan

diameter pipa pada setiap pompa 10 “ (0,26 m) yang kemudian akan

masuk ke pipa header dengan diameter 14 “ (0,356 m)

• Air buangan akan dipompakan dari sumur pengumpul dengan debit rata-

rata.

Debit pompa dan kecepatan aliran dalam pipa cabang :

q = 0,133 m3/det / 2 = 0.067m3/det

v = 22 26,014,34

1067,0

41 xxD

Q=

π= 1,26 m/det

Debit pompa dan kecepatan aliran dalam pipa header :

q = 0,133 m3/det



v = 22 356,014,34

1133,0

41 xxD

Q=

π= 1,34 m/det

Dalam perhitungan headloss mayor dan minor dgunakan kecepatan pada

pipa header

• Head pompa yang dibutuhkan :

TDH = Hstat + hf + hm + hv

• H Statis = elevasi muka air di influen grit chamber – elevasi muka air

minimum di sumur pengumpul

= 654,59 m – 647,22 m = 7,37

• hf = xLxCxDQ 54,0

1

63,22785,0⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ ; dengan C = 100, diameter pipa 14” (0,356

m).

hf = 0,16 m

• hm = kg

v2

2

Hasil perhitungan headloss minor akibat aksesoris pipa terdapat pada Tabel 5.6.

Tabel 5.6. Perhitungan Headloss minor Pipa Pemompaan

Aksesoris pipa Jumlah k v (m/det) hL (m) saat masuk pipa 1 0,5 1,34 0,046 saat keluar pipa 1 1 1,34 0,092

Elbow 900 5 0,5 1,34 0,23 Y tee 3 1,8 1.34 0,5

Check valve 1 2,5 1,34 0,23 Gate valve 2 0,15 1,34 0,028 lain-lain - - - 0,01

Total 1,14

• hv = g

v2

2

= 0,092

• Head pompa yang diperlukan = 7,37 + 0,16 + 1,14 + 0,092 = 8,8 m



e. Rekapitulasi

Rekapitulasi perhitungan dimensi Sumur pengumpul terdapat pada Tabel 5.7.

Tabel 5.7. Rekapitulasi Dimensi Sumur Pengumpul

Parameter Besaran Satuan Jumlah bak 1 unit Panjang 7 m Lebar 7 m Kedalaman 1,8 m Free board 0,7 m

V.1.4 Grit Chamber

Grit Chamber berfungsi untuk memisahkan pasir, kerikil atau partikel

kasar lainnya yang mempunyai kecepatan mengendap lebih besar dari zat organik

yang terbawa dalam aliran air buangan sehingga dapat mencegah kerusakan pada

peralatan mekanis, penyumbatan pipa, pengendapan pada saluran, dan

mengurangi akumulasi inert material pada unit pengolahan

Pada pengoperasian unit ini, pengaturan kecepatan aliran (kecepatan

horizontal) sangat penting. Apabila kecepatan horizontal lebih besar dari 1,25 fps

(3,75 cm/detik) maka sebagian pasir akan terbawa oleh aliran masuk ke unit

berikutnya. Sedangkan bila kecepatan horizontal lebih kecil dari 0,75 fps (2,25

cm/detik), maka bahan-bahan organik akan turut terendapkan sehingga dapat

mengakibatkan pembusukan. Oleh karena itu, kecepatan aliran pada Grit Chamber

didesain agar konstan mendekati 1 fps atau 0,3 m/detik (Parker, 1978). Kecepatan

ini cukup untuk membiarkan partikel grit mengendap sementara itu partikel

organik akan turut terbawa aliran melewati bak. Pengatur kecepatan yang

digunakan pada perencanaan ini adalah proporsional weir yang dipasang pada

akhir grit chamber.

a. Kriteria Desain

Kriteria desain Grit Chamber terdapat pada Tabel 5.8.



Tabel 5.8. Kriteria Desain Grit Chamber

Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber Kecepatan horizontal Vh 0,25 - 0,4 (0,3) m/s Metcalf & Eddy Waktu detensi td 45 - 90 (60) detik Metcalf & Eddy Overflow rate saat Q maks OR 0.021-0.023 m3/m2 det Reynold Volume pasir Vp 0,025 - 0,1 m3/103m3ab Elwyn E. Seelye

b. Data Perencanaan

• Direncanakan akan dibangun 2 unit Horizontal Grit Chamber (1 cadangan)

• Volume pasir yang terendapkan : 0,05 m3/103 m3 air buangan

• Qrata-rata : 0,133 m3/detik

• Kecepatan Horizontal (Vh) : 0,3 m/detik

• Overflow rate (OR) : 0,021 m3/m2/detik

• Waktu detensi (td) : 45 detik


• OR = AsQ ….. Pers 5.10 (Qasim, 1985)

keterangan : OR = overflow rate (m3/m2 hari)

Q = debit (m3/det)

As = Luas permukaan chamber (m2)

• Lhg

vg

v∆Z +−=

22

22

21 ..... Pers 5.11 (Qasim, 1985)

keterangan : Z∆ = perbedaan elevasi antara struktur influen dan chamber

(m)

hL = headloss (m)

• LxR

nxvhL

2

32 ⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛= ….. Pers 5.12 (Giles, 1977)

(persamaan Manning)

dwwxdR

2+=



keterangan : hL = headloss (m)

v = kecepatan aliran (m/detik)

n = koefisien manning

R = jari – jari hidraulik

L = panjang saluran (m)

w = lebar saluran (m)

d = kedalaman air dalam saluran (m)

• Q = Cd A Lgh2 ….. Pers 5.13 (Qasim, 1985)

Keterangan : Q = debit melalui orifice (m3/detik)

Cd = koefisien discharge

A = Luas penampang orifice (m2)

hL = Head loss (m)


• Persamaan Proportional weir :

b = ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ − )

3ah (a 4.97

Q1/2

….. Pers 5.14

x/b = ayarc tan.21 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−π

…..Pers 5.15 (Discharge Measurement

Structures, Oxford)

keterangan : Q = debit melalui weir (m3/detik)

h = head diatas weir (m)

x = lebar bukaan weir pada tinggi tenggorokan y (m)

b = lebar dasar plat proportional weir (m)

y = tinggi tenggorokan weir (m)

a = tinggi dasar weir (m)

• y1 = 2

2

22

22

yg b (q'L N)y + ….. Pers 5.16 (Qasim, 1985)

keterangan : y1 = kedalaman air di upstream end (m)

y2 = kedalaman ar di saluran pada jarak L dari upstream end

(m) V-19 Taufiq Ismail

153 00 066


q’ = debit setiap panjang weir (m3/det . m)

b = lebar saluran efluen (m)

N = jumlah sisi weir yang menerima aliran


d. Perhitungan

1. Dimensi

• Volume bak :

V = Q x td = 0,133 m3/detik x 45 detik = 6 m3

• Luas permukaan chamber :

As = 021,0133,0

=OR

Qmaks = 6,3 m2

• Luas melintang chamber :

Ac = 3,0

133,0=

VhQmaks = 0,45 m2

• Panjang bak (p) :

p = 2

3

45,06

mm

AcV

= = 13,3 m

• Lebar bak (l) :

l = m

mp

As3,13

3,6 2

= = 0,5 m

• Kedalaman air (h) :

h = ==5,045,0

lAc 0,9 m

• Volume bak aktual :

V = p x l x h = 13,3 m x 0,5 m x 0,9m = 6 m3

2. Grit

• Volume pasir yang disisihkan :

Volume pasir yang disisihkan direncanakan 0,05 m3/103 m3 air buangan



Qg = Qr x 0,05 m3/103 m3 air buangan

= 0,133 m3/detik x 0,05 m3/103 m3 x 86400 detik/hari = 0,6 m3/hari

• Dimensi ruang pasir :

Direncanakan kedalaman ruang pasir 30 cm

Volume = 1/2x (13,5 x 0,3) x 0,7 = 1,4 m3

• Periode pembuangan pasir :

T = ==6,04,1

QgV 2 hari

• Grit dibuang menuju ruang pasir dengan menggunakan pipa berdiameter 5

inchi.

3. Struktur influen

Influen grit chamber terdiri dari pipa inlet dari sumur pengumpul

berukuran 14 “ (0,356 m), saluran influen dengan lebar 0,5 m. Saluran tersebut

memiliki dua buah orifice berukuran 0,4 m x 0,4 m untuk mengalirkan air

buangan kolam grit chamber yang beroperasi yang masing masing dilengkapi

oleh sluice gate untuk menutup aliran menuju grit chamber yang tidak

beroperasi (cadangan).

• Headloss

- head loss pada struktur influen

Headloss pada struktur influen dihitung dengan menggunakan

persamaan :

Lhg

vg

vZ +−=∆22

22

21

v1 merupakan kecepatan sebelum sluice gate (di dalam saluran influen)

= )....(8,05,0

det/133,0 3

salurandlmairkedalamanasumsimmxikm = 0,33m/s

v2 merupakan kecepatan setelah sluice gate (di dalam grit chanber) = 0,3

m/s



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −gvv

2

22

21 = ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −8,92

3,033,0 22

x= 0,001m (sangat kecil,sehingga diabaikan)

LhZ =∆

Q = Cd A Lgh2 ; Cd = 0,61

2

2

3

/8,924,04,061,0det/133,0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=∆

smxmmxxikmZ = 0,1 m

- head loss melalui grit chamber

LxR

nxvhL

2

32 ⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛=

dw

wxdR2+

= = ( )mxmmxm9,025,0

9,05,0+

= 0,2 m

LxR

nxvhL

2

32 ⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛= = mxxm 3,13

2,0

013,0det/3,02

32

⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛ = 0,0017 m

4. Struktur Efluen

Struktut efluen grit chamber terdiri dari Proporsional Weir, bak

effluen, dan pipa outlet dengan ukuran 20 ” (508 mm) . Bak efluen memiliki

ukuran 1 m x 1,3 m.

a) Dimensi proporsional weir

• Q = 0,133m3/det = 4,7 cfs

• Ketinggian weir crest dari dasar bak = 0 m atau ≥ 0,15 m (Oxford & IBH

Publishing Co, Discharge Measurement Structures). Ketinggian Weir

Crest di desain 0,5 m dari dasar bak.

• Ketinggian air pada weir h = 0,9 m – 0,5 m = 0,4 m = 1,31 ft

• Direncanakan tinggi dasar weir : a = 0,1 m = 0,33 ft

• Tinggi tenggorokan weir y = 0.12 m = 0.4 ft

• Lebar dasar pelat weir:



⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

397.4 2

1 ahbaQ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=

397.4 2

1 aha

Qb

b = 1,37 ft = 0,42 m

• Sisa ruang di masing – masing weir:

(w – b)/2 = (0.5 m – 0.42 m)/2 = 0,04 m

• y/a = 0,12/0,1 = 1,2

• x/b = 2,1tan.21tan.21 arcayarc ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−

ππ = 0,44

• maka x = 0.44x 0,42 m = 0,19 m

• Perbedaan ketinggian weir crest muka air di saluran effluen 0,05 m

(Oxford & IBH Publishing Co, Discharge Measurement Structures).

Perbedaan ketinggian weir crest muka air di saluran effluen direncanakan

0,1 m

≥

b) Dimensi Saluran efluen dan pipa outlet:

Kecepatan air dalam pipa outlet :

V = Q/A

= 2

3

406,014,341

det/133,0

xx

ikm = 1,03 m/s

Headloss saat memasuki pipa outlet :

Asumsi , k = 0,5

= k g

v2

2

= 0,5 8,92

03,1 2

x = 0,03 m

• Direncanakan kedalaman air tengah saluran effluen (y2) = 0,4 m

• Panjang weir (L) = 0,42 m

• q’ = Q/L = 0,133/0,42 = 0,32 m3/det

• Jumlah ambang penerima (N) = 1

• Lebar bak efluen (b) = 1 m

Maka : V-23 Taufiq Ismail

153 00 066


( )2

2

22

21'2

ygbLNqyy +=

( )=+=

4.0181.9142,032,024.0 2

22

1 xxxxy 0,41 m

Kedalaman total saluran ditambah 12 % untuk friction losses dan 15 cm

untuk free fall

• Kedalaman total saluran = 0,41 m + 12% (0,41) + 0.15 m

= 0.61 m

e. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi grit chamber terdapat pada Tabel 5.9.

Tabel 5.9. Rekapitulasi Dimensi Grit Chamber

Parameter Besaran Satuan Jumlah unit 2 unit Panjang bak 13,3 m Lebar bak 0,5 m Kedalaman 0,9 m freeboard 0,8 m

V.1.5. Bak Distribusi Air Buangan I

Bak distribusi Air Buangan I berfungsi untuk mengumpulkan aliran air

buangan dari grit chamber, aliran resirkulasi dari tanki stabilisasi, dan aliran

supernatan dari belt filter press dan gravity thickener dan kemudian

mengalirkannya menuju tanki kontak.

a Data Perencanaan

• Debit Resirkulasi = 0,075 m3/detik

• Debit rata – rata (Qr) = (0,15 + 0,075) = 0,225 m3/detik

• Waktu detensi = 35 detik



b. Persamaan yang digunakan

Q = 32 Cd L’ 32gH ..... Pers 5.17 (Qasim, 1985)

keterangan : H = head melalui weir (m)

C = koefisien discharge

L’ = L – 0.2H

L = panjang weir (m)

c. Perhitungan

1. Dimensi

• Volume bak saat Q maksimum :

V = 0,225 m3/det x 35 det = 8 m3

• Direncanakan dimensi tangki ( p x l ) = 2 m x 2,5 m maka kedalaman air

maksimum di bak distribusi (dmaks) :

dmaks = 8 m3 / 5 m2 = 1,6 m

free board = 0,6 m maka ketinggian total bak = 2,2 m

2. Struktur Influen

Struktur influen terdiri dari pipa yang berasal dari tangki stabilisasi

berdiameter 356 mm (14 inchi), pipa yang berasal dari grit chamber

berdiameter 508 mm (20 inchi), dan pipa yang berasal dari bak distribusi

supernatan berdiameter 102 mm (4 inchi).

3. Stuktur Efluen

Struktur efluen terdiri rectangular weir dengan panjang 0,5 m , 3 box efluen

dan pipa yang akan mengalirkan air buangan ke tanki kontak dengan diameter

406 mm (16 inchi).

• Head di atas weir (Cd = 0,624)

Debit rata-rata tiap weir = 0,225 m3/detik /3 = 0,075 m3/detik

asumsi L’ = 0,46 m



hL = 32

223

/

gCd L'Q x

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

hL = 32

8,9246,0624,0075,0

23

/

x m x x ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡= 0,2 m

L ‘ = 0,5 m – ( 0,2 x 0,2 m) =0 ,46 m (sesuai dengan asumsi awal)

Ketinggian weir crest = 1,6 m – 0,2 m = 1,4 m

• Box efluen memiliki dimensi p x l = 0,7 m x 0,7 m dengan waktu detensi 3

detik.

• Volume tiap box efluen = 0.075 m3/detik x 3 detik = 0,225 m3

• kedalaman air di box efluen = mmx

m7,07,0

225,0 3

= 0,46 m

• Beda tinggi dasar bak dengan weir crest ≥ 0,3 m dan beda tinggi muka air

di box effluen dengan weir crest 0,05 m (Oxford & IBH Publishing Co,

Discharge Measurement Structures).

≥

Perbedaan tinggi muka air dengan weir crest = 0,1 m

d. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi bak distribusi Air Buangan I terdapat pada Tabel 5.10.

Tabel 5.10. Rekapitulasi Dimensi Bak Distribusi Air Buangan I

Parameter Besaran Satuan Jumlah bak 1 unit Panjang 2 m Lebar 2,5 m Kedalaman 1,6 m Free board 0,6 m



V.2. Pengolahan Tingkat Kedua

V.2.1 Activated Sludge (Proses Kontak Stabilisasi)

Kontak Stabilisasi merupakan modifikasi dari proses lumpur aktif yang

mempunyai dua buah tanki aerasi yaitu tanki kontak dan tanki stabilisasi Tangki

kontak mempunyai waktu detensi yang cukup singkat 0,5 – 1 jam (Qasim, 1985).

Waktu detensi yang singkat pada tanki kontak dikarenakan tanki kontak hanya

ditujukan untuk transfer fasa substrat dari fasa cair menjadi fasa padat. Waktu

kontak yang dibutuhkan tergantung pada konsentrasi solid dan tingkat penyisihan

BOD yang direncanakan. Effluen dari tangki kontak dialirkan ke Clarifier dimana

terjadi pemisahan antara bioflok dengan air hasil olahan, lalu bioflok tersebut

sebagian dibuang dan sebagian lagi dialirkan kembali ke tanki stabilisasi sebagai

aliran resirkulasi.

Pada tanki stabilisasi terjadi proses stabilisasi yaitu oksidasi materi organik

yang telah diadsorbsi pada permukaan biomassa di tanki kontak. Waktu detensi di

tanki stabilisasi berkisar antara 3 – 6 jam (Qasim, 1985), tergantung pada waktu

yang dibutuhkan agar semua substrat yang memasuki tanki stabilisasi telah

dioksidasi seluruhnya. Aliran yang keluar dari tanki stabilisasi di desain tidak lagi

mengandung materi organik sehingga bioflok mengalami kondisi endogenous dan

ketika di alirkan kembali ke tanki kontak maka bioflok tersebut akan siap untuk

mengoksidasi kembali substrat. Skema aliran proses Kontak Stabilisasi dapat

dilihat pada Gambar 5.3 berikut.

Gambar 5.3. Skema Aliran Proses Kontak Stabilisasi



a. Kriteria Desain

Kriteria Desain Tanki Kontak Stabilisasi terdapat pada Tabel 5.11.

Tabel 5.11. Kriteria Desain Tanki Kontak Stabilisasi

Parameter Besaran Satuan Sumber Umur Sel (θc) 5 – 15 Hari Metcalf & Eddy, 1991 F/M 0,2 – 0,6 Hari -1 Metcalf & Eddy, 1991 MLSS - Tangki Kontak 1000 – 4000 mg/l Syed R Qasim - Tangki Stabilisasi 4000 – 10000 mg/l Syed R Qasim Koefisien Kematian (b) 0.002-0.004 jam-1 Metcalf & Eddy, 1991 Koefisien Decay (kd) 0,03 – 0,07 Hari -1 Syed R Qasim Koefisien Pertumbuhan (Y) 0,4 – 0,8 Metcalf & Eddy, 1991 Waktu Detensi (td) - Tangki kontak 0,5 – 1 Jam Metcalf & Eddy, 1991 - Tangki Stabilisasi 3 – 6 Jam Metcalf & Eddy, 1991 Resirkulasi 0,5 – 1,5 Metcalf & Eddy, 1991 MLVSS : MLSS 0,75 – 0,85 Syed R Qasim Konsentrasi Solid Lumpur 0,8 – 2,5 % Metcalf & Eddy, 1991 Volumetrik Loading 0,96 – 1,6 Kg/m2.hari Metcalf & Eddy, 1991 Kecepatan Pertumbuhan Spesifik maksimum (µm) 0,31 – 0,77 ri jam -1 Grady & Lim, 1980

Konsentrasi Substrat ½µm (Ks) 40 – 120 mg/l Syed R Qasim

b. Data Perencanaan

Karakteristik limbah yang masuk ke tangki kontak dan tangki stabilisasi

berdasarkan dari hasil perhitungan kesetimbangan massa adalah seperti Tabel

5.12.

Tabel 5.12. Hasil Perhitungan Kesetimbangan Massa Iterasi III

Debit BOD5 TSS Kondisi

m3/hari m3/detik kg/hari mg/L kg/hari mg/LDebit rata-rata 12076 0.140 4497 372 4184 346

Perhitungan kesetimbangan massa banyak dilakukan asumsi-asumsi yang

merupakan proses pendekatan terhadap kondisi aktual. Untuk desain unit

pengolahan biologis dan selanjutnya perlu ditambahkan penambahan nilai

sebesar 5 – 10 % (Qasim, 1985).



• Direncanakan akan dibangun 3 unit tanki kontak dan 3 unit tanki

stabilisasi

• Koefisien Pertumbuhan (Y) = 0,4 Mg VSS/mg BOD5

• Qr = 0,150 m3/detik

• TSS influen = 370 mg/l

• BOD influen (So) = 400 mg/l

• BOD effluen (Se) = 80 mg/l

• Rasio resirkulasi = 50 %

• MLVSS/MLSS = 0,8

• BOD5/BODL = 0,68

• Koefisien Decay (Kd) = 0,04 hari-1

• Koefisien Kematian (b) = 0,003 jam-1

• k = 2 hari -1

• Konsentrasi substrat (Ks) = 100 mg/l

• Koefisien pertumbuhan max ( )mµ = 0,3 /jam

• Biodegradable/Biological effluen solid = 0,65


• µ c = µ m SKs

S+

..... Pers 5.18 (Grady & Lim, 1980)

keterangan :

µ c =koefisien pertumbuhan spesifik pada tangki kontak (jam-1)

Ks = konsentrasi substrat saat ½ v maks (jam-1)

S = konsentrasi efluen tangki kontak (mg/L)

µ m = koefisien peetumbuhan spesifik maksimum (jam-1)

• ν c = cKd cb1

cb 1θθ

θ++

+ ..... Pers 5.19 (Grady & Lim, 1980)

keterangan :

ν c = kemungkinan sel dapat hidup di tangki kontak

Kd = koefisien penguraian (jam-1)



θ c = umur lumpur (jam)

b = koefisien kematian (jam-1)

• λ = c

c b - c1/ νµθνµ

c

c − ..... Pers 5.20 (Grady & Lim, 1980)

keterangan: λ = fraksi sel dalam tangki stabilisasi

• = 1 - Γ λ ..... Pers 5.21 (Grady & Lim, 1980)

keterangan : = fraksi sel dalam tangki kontak Γ

• XcVc = ccνµ

S)-(So Y Q ..... Pers 5.22 (Grady & Lim, 1980)

keterangan : XcVc = jumlah solid yang dihasilkan tangki kontak (mg)

So = konsentrasi substrat masuk ke tangki kontak (mg/L)

Y = koefisien pertumbuhan

Q = debit influen (m3/hari)

Xc = konsentrasi biomassa dalam tangki kontak (mg/L)

Vc = volume tangki kontak (m3)

• Vs = λ

λ−1

x Xs

VcXc ..... Pers 5.23 (Grady & Lim, 1980)

keterangan : Vs = volume tangki stabilisasi (m3)

Xs = konsentrasi biomassa dalam tangki stabilisasi (m3)

• F/M = ScKs

Sck+

..... Pers 5.24 (Qasim, 1985)

keterangan : F/M = rasio food dan mikroorganisme (hari-1)

• Θc = KdMFY −)/(

1 ..... Pers 5.25 (Qasim, 1985)

keterangan : θ c = umur lumpur (hari)

• Y observasi (Yobs) = ).1( ckd

Yθ+

..... Pers 5.26 (Randall, 1980)

keterangan : Yobs = Y hasil pengamatan (g/g)



• Px = Yobs Q (So-S) ….. Pers 5.27 (Randall, 1980)

keterangan : Px = pertambahan MLVSS (kg/hari)

• Orc = 8.34 Q (1-1.42Y)((1-f )(So)-S)) + [ ] [ 8.34 x 1.42 Kd Vc Xc ]..... Pers 5.28 (Randall, 1980)

keterangan : Orc = kebutuhan oksigen tangki kontak (kg/hari)

• Ors = [ (1-1.42Y)(8.34 Q f So + 8.34 R Q S) + (8.34 Kd Xs Vs) ]..... Pers 5.29 (Randall, 1980)

keterangan : Ors = kebutuhan oksigen tangki stabilisasi (kg/hari)

• SOR (kg/hari) = [ ] XCswCFaswCORc

T 20)024,1(/)'( −−β

..... Pers 5.30 (Qasim, 1985)

keterangan : Orc = Kebutuhan oksigen teoritis tanki kontak (kg/hari)

C’sw = Konsentrasi oksigen pada temperatur lapangan

(mg/l)

Csw = Konsentrasi oksigen pada temperatur standar

β = Faktor tegangan permukaan (tergantung salinitas)

C = DO minimum yang didesain dalam tangki

X = Faktor koreksi transfer oksigen

Fa = Faktor koreksi kelarutan oksigen terhadap

ketinggian

T = Temperatur rata-rata air limbah pada kondisi lapangan

• T = QAf

TiQTaAf++ .. ..... Pers 5.31 (Qasim, 1985)

keterangan : A = Luas permukaan tanki (m2)

f = Faktor Proporsional

Ta = Temperatur ambien rata-rata

Ti = Temperatur influen rata-rata

V-31 Taufiq Ismail

153 00 066


d. Perhitungan

1. Konsentrasi BOD5 Effluen:

• Biodegradable solid dalam effluen solid :

= Se x 0,65 = 80 x 0,65 = 52 mg/l

• BODL dari Biodegradable effluen solid :

= 52 x 1,42 = 73,84 mg/l

• BOD5 dari effluen suspended solid :

= 73,84 x 0,68 = 50,2 mg/l

• BOD5 terlarut dalam effluen :

= 80 – 50,2 = 29,8 mg/l

2. Efisiensi Pengolahan

• Efisiensi pengolahan berdasarkan BOD5 terlarut :

=−

= %100/400

/8,29/400 xlmg

lmglmgEfisiensi 93 %

• Efisiensi pengolahan Total :

=−

= %100/400

/80/400 xlmg

lmglmgEfisiensi 80 %

3. Kinetika Biologis

• Kecepatan Pertumbuhan Spesifik dalam tanki kontak ( )cµ :

ScKsScmc+

= µµ = 0,3 8,29100

8,29+

= 0,07/jam

• Rasio F/M

F/M = ScKs

Sck+

= 2 x8,29100

8,29+

= 0,46 hari-1 (memenuhi)

• Umur lumpur (Θc)

Θc = KdMFY −)/(

1 =)04,0)46,0(4,0

1−x

= 7 hari (memenuhi)

V-32 Taufiq Ismail

153 00 066


• Kemungkinan sel hidup dalam tanki kontak (vc):

vc = cbcKd

cKdθθ

θ++

+1

1 =

)/7/24003,0()/7/04,0(1)/7/04,0(1

hariharixxhariharixhariharix

+++ = 0,72

• Fraksi sel dalam tanki stabilisasi :

72,007,0

003,0247

172,007,01

xx

x

cxvc

bc

cxvc −−=

−−=

µθ

µλ

= 0,82

• Fraksi sel dalam tanki kontak :

τ = 1-λ = 1- 0,82 = 0,18

• Massa solid dalam tanki kontak :

Saat kapasitas rata-rata :

cxvcSeSoQYXcxVc

µ)( −

=

=72,0/07,0

/)8,29400(4,0/det3600/1000det/3/15,0 33

jamxlmgxjamxikxmlikxm −

= 0,54 x 109 mg

Saat kapasitas peak (satu tanki tidak beroperasi) :

cxvcSeSoQYXcxVc

µ)( −

=

=72,0/07,0

/)8,29400(4,0/det3600/1000det/2/15,0 33

jamxlmgxjamxikxmlikxm −

= 0,81 x 109 mg

4. Volume Tangki

Direncanakan akan menggunakan 3 unit tanki kontak dan 3 unit tangki

stabilisasi. Konsentrasi MLSS pada tanki kontak direncanakan sebesar (Xcs)

2500 mg/l



• MLSS dalam tanki stabilisasi :

Berdasarkan Kesetimbangan MLSS pada tanki kontak (Xcs):

Q (TSS inf) + QR Xss = Q(1+R) Xcs

Xss = QxR

TSSQXcsRQ inf)()1( −+ =5,015,0

)37015,0()25005,115,0(x

xxx −

= 6760 mg/l (memenuhi)

• MLVSS dalam tanki stabilisasi (Xs) :

Xs = Xss x 0,8 = 6760 x 0,8 = 5408 mg/l

• MLVSS dalam tanki kontak (Xc) :

R =XcXs

Xc−

Xc = 5,01

5,054081 +

=+

xR

XsxR = 1803 mg/l

• Volume Tanki Kontak

Vc = =Xc

XcVc1803

1054,0 9x = 300 m3

• Volume Tanki Stabilisasi

Vs = λ

λ−1

x Xs

VcXc = 0,821

0,82−

x lmg

mgx/5408

1054,0 9

= 455 m3

5. Kontrol Desain

• Konsentrasi MLVSS pada tanki kontak saat kondisi �sum (satu tanki

tidak beroperasi) :

Xc = Vc

XcVc = 3

9

3001081,0

m mg x = 2694 mg/L

• Konsentrasi MLVSS tanki stabilisasi saat kondisi �sum :

Xs = λ

λ−1

x Vs

VcXc = 0.821

0.82−

x 3

9

m4550,81x10 mg = 8090 mg/L

• MLSS tanki stabilisasi saat debit maksimum

Xss = MLVSS/0,8 = 8090/0,8 = 10113mg/l (melebihi kriteria desain akan

terjadi penurunan efisiensi, tapi masih diperbolehkan,≤ 10%)



• MLSS tanki kontak saat kondisi peak

Berdasarkan Kesetimbangan MLSS pada tanki kontak (Xcs):

Q (TSS inf) + QR Xss = Q(1+R) Xcs

Xcs = )1(

)(inf)(RQQRxXssTSSQ

++ =

)5,01(15,0)37015,0()101135,015,0(

+− xxx

Xcs = 3124 mg/l (memenuhi)

• Waktu detensi tanki kontak :

tdc = )1( RQ

Vc+

= det/jam 3600 x 0,5)(1/det x m 0,15/3

m 3003

3

+

= 1,1 jam

• Waktu detensi tanki stabilisasi :

tds = QRVs =

det/jam 3600 x 0,5/det x m 0,15/3m 455

3

3

= 5 jam

6. Dimensi Tanki

Direncanakan P : L = 3 : 1 dan kedalaman 3 m untuk tanki kontak sedangkan

untuk tanki stabilisasi P : L = 3 : 1 dengan kedalaman 4 m.

• Tanki Kontak

Luas permukaan (As) = m m

3300 3

= 100 m2

Maka l = 6 m dan p = 17 m

• Tanki Stabilisasi

Luas permukaan (As) = m m

4455 3

= 113,75 m2

Maka l = 6 m dan p = 19 m

7. Produksi Lumpur :

Yobs = ).1( ckd

Yθ+

= )704,0(1(

4,0x+

= 0,3125

• Peningkatan MLVSS

Px = Yobs Q (So-Se)



Px = 0,3125 x 0,15 m3/detik x 86400 detik/hari x (400–29,8)g/m3

= 1500 kg/hari

• Peningkatan MLSS ( Pxss )

Pxss = 1500 kg/hari / 0.8 = 1875 kg/hari

• Solid yang harus dibuang

Ms = Pxss + TSS influen yang tersisihkan

Ms = 1875 + (278 – 80) mg/l x 0,133 m3/detik = 1875 + 2275

= 4150 kg/hari

• Konsentrasi Resirkulasi (Xr)

Asumsi semua pertumbuhan biomassa terjadi di tanki stabilisasi

Material balance tanki stabilisasi :

Xr = Xs - X∆ = 5408 mg/l – 33

6

/10005,0det/15,0/det86400//10/1500

mlxikxmhariikkgmgharixkg

= 5408 – 232 = 5176 mg/l

• MLSS di Resirkulasi (Xrs)

Xrs = 5176/0.8 = 6470 mg/l

• Debit lumpur yang dibuang (Qw)

Qw = Ms/Xrs = =lmg

harikg/6470

/4150 642 m3/hari

8. Kebutuhan oksigen

• Tanki Kontak :

Orc = 8,34 Q (1-1,42Y)((1-f )(So)-Se)) + [ ] [ 8,34 x 1,42 Kd Vc Xc ] Keterangan : Q = Debit influen (MGD); 0,15/3 m3/detik = 1,26 MGD

f = Fraksi BODL tidak terlarut dalam influen = 0,8

Vc = Volume tanki kontak; 300 m3 = 0,104 MG

Orc = 8,34 x 1,26 MGDx [ (1- 1,42 x 0,4)((1-0,8)x68,0

400 - ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛68,08,29 )

g/m3 ] + [ 8,34 x 1,42 x 0,04 hari-1 x 0,104 MG x 1803 g/m3 ] = 424 lb O2/hari = 193 kg O2/hari



SOR (kg/hari) = [ ] XCswCFaswCORc

T 20)024,1(/)'( −−β

C’sw = (asumsi temperatur rata-rata lapangan 24oC)

= 8,5 mg/l (Qasim, 1985)

Csw = 9,15 mg/l (Qasim, 1985)

β = 0,9 (Qasim, 1985)

C = 1,5 mg/l (Qasim, 185)

X = 0,95 (Qasim, 1985)

Fa = 9450

)(1 mketinggian− (asumsi ketinggian = 500 m) = 0.95

T = QAf

TiQTaAf++ ..

A = Luas permukaan tanki (m2) = 100 m2

f = 0,5 m/hari (Qasim,1985)

Ta = 24oC

Ti = 26oC

Q = 0,15/3 x 86400 = 4320 m3/hari

T = 43205,0100

264320245,0100++

xxxx = 26oC

SOR = [ ] 85,0)024,1(15,9/)5,195,09,05,8(193

2026 xxxx −−

= 324 kg O2/hari = 14 kg O2/jam

• Tanki Stabilisasi :

Ors = (1-1,42Y)(8,34 Q f So) + (8,34 R Q Se) + (8,34 Kd Xs

Vs)

[ ]

Vs = Volume tanki stabilisasi; 455 m3 = 0,122 MG

Ors = (1-1,42 x 0,4)(8,34 x 1,26 MGD x 0.8 x 400/0,68

BOD

[5/BODL g/m3 ) + (8,34 x 0,5 x1,26 MGD x 29.8/0,68

BOD5/BODL g/m3) + (8,34 x 0,04 hari-] 1 x 5408 g/m3 x

0,122 MG)



= 2587 lb O2/hari = 1173 kg O2/hari

Luas Permukaan Tangki Stabilisasi = 113,75 m2

Qr = Q xR = 0,15/3 x 0,5x 86400 = 2160 m3/hari

T = 21605,075,113

262160245,075,113++

xxxx = 26oC

SOR = [ ] 85,0)024,1(15,9/)5,195,09,05,8(1173

2026 xxxx −−

= 2764 kg O2/hari = 116 kg O2/jam

• Perhitungan Jumlah Aerator :

Pada Tabel 5.13. terdapat data berbagai jenis surface aerator

Tabel 5.13. Tipe Surface Aerator

Motor Aerator Model Hp Pole Kg O2/hr DM

(m) DZ D (m)

Pumping rate (m3/min)

SFA-02 2 4 3 6 12 2 – 3 5 SFA-03 3 4 4.2 9 18 3 – 4 7 SFA-05 5 4 6.6 12 24 3 – 4 9 SFA-07 7 ½ 4 9.6 16 32 3 – 4 11 SFA-10 10 4 11.5 19 38 3 – 4 19 SFA-15 15 4 16.5 27 54 3 – 4 24 SFA-20 20 4 21 32 64 3 – 4 29 SFA-25 25 4 27.5 36 72 3 – 4 33 SFA-30 30 4 31 40 80 3 – 4 37 SFA-40 40 4 38 45 90 5 - 6 46 SFA-50 50 4 50 50 100 5 – 6 55 SFA-60 60 4 61 56 112 5 – 6 65 SFA-75 75 4 73 62.5 125 5 – 6 80 SFA-100 100 4 95 70 140 5 – 6 120

Sumber: www.en-found.com

Dengan melihat tingkat kebutuhan oksigen tanki kontak, akan

menggunakan aerator jenis SFA-05 dengan spesifikasi teknis sebagai

berikut

Tipe : Surface aerator, SFA-05

Kapasitas : 9 m3/menit

Oksigen transfer rate : 6,6 kg O2/jam V-38 Taufiq Ismail

153 00 066

http://www.en-found.com/


Diameter mixing area : 12 m

Kedalamam mixing area : 3 – 4 m

Daya : 5 HP

Jumlah aerator yang dibutuhkan = 14 kg O2/jam / 6,6 kg O2/jam

= 3 unit aerator/tanki

Jumlah aerator total = 3 unit aerator/tanki x 3 tanki = 9 aerator

Daya yang diperlukan = 5 HP x 9 unit = 45 HP

Sedangkan untuk tanki stabilisasi akan menggunakan aerator jenis SFA-50

dengan spesifikasi sebagai berikut :

Tipe : Surface aerator, SFA-50

Kapasitas : 55 m3/menit

Oksigen transfer rate : 50 kg O2/jam

Diameter mixing area : 50 m

Kedalamam mixing area : 5 – 6 m

Daya : 50 HP

Jumlah aerator yang dibutuhkan = 116 kg O2/jam / 50 kg O2/jam

= 3 unit aerator/ tanki

Jumlah aerator total = 3 unit aerator/ tanki x 3 tanki = 9 unit aerator

Daya yang diperlukan = 50 HP x 9 unit = 450 HP

9. Struktur Influen

Tanki Kontak

• Struktur influen terdiri dari pipa influen dari bak distribusi air buangan I

dengan diameter 16 “ (406 mm) dan saluran influen dengan dimensi 6 m

x 0.5 m dengan kedalaman saluran 1.5 m. Saluran dilengkapi oleh orifice

persegi berukuran 25 cm x 25 cm sebanyak 8 buah untuk menditribusikan

aliran ke dalam tanki.

• Headloss struktur influen:

Headloss struktur influen ≈ headloss pada orifice (Pers 5.13)



Lh∆Z =

Q’ = Cd A L g h2 ; asumsi Cd = 0,61

- Rata –rata :

Q’ = Q / jumlah orifice = (0,15 + 0,075) m3/det /3 tanki/ 8

= 0,0094 m3/det 2

2'

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gCdxAxQ∆Z =

2

8,9225,025,061,00094,0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

xxx= 0,003 m

• Kondisi peak :

Debit yang melewati tiap orifice (ketika satu tanki tidak beroperasi):

Q’ = Q / jumlah orifice = (0,15 + 0,075) m3/det /2 tanki/ 8

= 0.014 m3/det 2

2'

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gCdxAxQ∆Z =

2

8,9225,025,061,0014,0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

xxx= 0,007 m

Tanki Stabilisasi

• Struktur influen terdiri dari pipa influen dari bak distribusi lumpur dengan

diameter 14 “ (356 mm) dan saluran influen dengan dimensi 12 m x 0.5

m dengan kedalaman saluran 2 m. Tiap tanki dilengkapi oleh orifice

asumsi berukuran 0,5 m x 0,5 m sebanyak 2 buah untuk menditribusikan

aliran ke dalam tanki. Orifice tersebut dilengkapi oleh sluice gate untuk

menutup aliran jika tanki tidak beroperasi.

• Headloss struktur influen:

Headloss struktur influen ≈ headloss pada orifice

Debit maksimum yang melewati tiap orifice (saat satu tanki tidak

beroperasi) :

Q’ = Qmaks / jumlah orifice = 0,075 m3/det /2 tanki/ 2 = 0.019 m3/det

Lh∆Z =

Q’ = Cd A L g h2 ; asumsi Cd = 0,61



2

2'

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gCdxAxQ∆Z =

2

8,925,05,061,0019,0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

xxx= 0,0008 m

10. Struktur Efluen

Tangki Kontak

• Struktur efluen terdiri dari rectangular weir dengan L = 0.5 m sebanyak 8

buah weir, saluran efluen dengan lebar 0.5 m, box efluen dengan dimensi

1 m x 1 m, dan pipa outlet berdiameter 660 mm (26 inchi).

• Head di atas weir :

Dengan mensubstitusikan panjang weir = 0,5 m , C = 0,624, head diatas

weir ditentukan dengan trial & error berikut:

- Saat kapasitas rata-rata:

Debit rata-rata tiap tanki = 1,5 x 0,15 m3/detik / 3 tanki

= 0,075 m3/detik

Debit rata-rata tiap weir = 0,075 m3/detik / 8 = 0,0094 m3/detik

(asumsi L’ = 0.49 m)

hL = 32

223

/

gCd L'Q x

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡ Pers 5.17

hL = 32

89249062400094,0

23 /

. x m. x . x ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ = 0.048 m

L ‘ = 0.5 m – ( 0.2 x 0.048 m) = 0.49 m (sesuai dengan asumsi awal)

Ketinggian weir crest = ketinggian air rata-rata – head loss rata-rata

= 3 m – 0,048 = 2,952

- Saat kondisi peak (ketika satu tanki tidak beroperasi) :

Debit maksimum tiap tanki = (0,15+0,075) m3/detik / 2 tanki

= 0,1125 m3/detik

Debit maksimum tiap weir = 0,1125 m3/detik / 8 = 0,014 m3/detik

(asumsi L’ = 0.49 m)



hL = 32

8924906240014,0

23

/

. x m. x . x ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡ = 0.06 m

L ‘ = 0.5 m – ( 0.2 x 0.06 m) = 0.49 m (sesuai dengan asumsi awal)

• Dimensi saluran effluen

Asumsi Kedalaman air di box efluen = 0,8 m. Perbedaan ketinggian dasar

saluran efluen dan box efluen direncanakan = 0,4 m.

y2 = 0,8 m – 0,4 m = 0,4 m

L = 18 m / 2 – 0,5m = 8,5 m

y1 = 2

2

22

22

yg b (q'L N)y + Pers 5.16

Q maksimum tiap tanki ( 1 tanki tidak beroperasi) :

= (0,15+0,075)/2 = 0,1125 m3/det

q’ = weirpanjang

Q = m

kix/ m5,8

tan5,1det1125,0 3

= 0,02 m3/det . m

y1 = m x m) x ( m/.) m x x /m ( m

4,05,0det8915,8det02,02)4,0( 22

232 + = 0,47 m

Direncanakan penambahan ketinggian 15 cm untuk free fall dan

penambahan kedalaman 16 % untuk friction losses.

Maka kedalaman total saluran efluen = (0,47 m x 1,16) + 0,15 m = 0,8 m

Tanki Stabilisasi

• Struktur efluen tanki stabilisasi terdiri dari rectangular weir dengan

panjang weir = 0,5 m sebanyak 8 buah weir, bak efluen dengan lebar 1 m

dan pipa outlet dengan diameter 356 mm (14 inchi) yang dihubungkan

dengan pompa yang akan memompakan lumpur sebagai aliran resirkulasi

ke bak distribusi air buangan I.


- Saat Q rata-rata :

Debit rata-rata tiap tanki = 0,5 x 0,15 m3/detik / 3 tanki = 0,025 m3/detik




asumsi L’ = 0.49 m

hL = 32

89249062400032,0

23 /

. x m. x . x ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ = 0.023 m

L ‘ = 0.5 m – ( 0.2 x 0.023 m) = 0.49 m (sesuai dengan �sumís awal)

Ketinggian weir crest = ketinggian air rata-rata – head loss rata-rata

= 4 – 0,023 = 3,977 m

- Saat kondisi peak (saat satu tanki tidak beroperasi) :

Debit maksimum tiap tanki = 0,5 x 0,15 m3/detik /2 tanki

= 0,0375 m3/detik

Debit maksimum tiap weir = 0,0375 m3/detik /8 = 0,0047 m3/detik

asumsi L’ = 0.49 m

hL = 32

89249062400047,0

23 /

. x m. x . x ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ = 0.03 m

L ‘ = 0.5 m – ( 0.2 x 0.03 m) = 0.49 m (sesuai dengan �sumís awal)

• Dimensi bak effluen

Waktu detensi direncanakan 10 menit

Volume bak effluen = 0,075 m3/detik x 10 menit x 60 detik/menit = 45 m3

Kedalaman lumpur di bak effluen = 45 m3/(1 m x 18 m) = 2,5 m

Jarak weir crest dengan muka lumpur di bak efluem direncanakan = 0,2 m

• Pompa resirkulasi

Debit lumpur menuju menuju bak distribusi AB I = 0,075 m3/detik

Disediakan 2 unit centrifugal pump dengan kapasitas 0,075 m3/detik.

e. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi tangki kontak dan tangki stabilisasi terdapat pada Tabel

5.14.



Tabel 5.14. Rekapitulasi Dimensi Tangki Kontak dan Tangki Stabilisasi

Parameter Besaran Satuan Tangki Kontak unit Jumlah 3 unit Panjang 17 m Lebar 6 m Kedalaman 3 m Freeboard 0.5 m Tangki Stabilisasi Jumlah 3 unit Panjang 19 m Lebar 6 m Kedalaman 4 m Freeboard 0.8 m

V.2.2. Bak Distribusi Air Buangan II

Bak distribusi Air Buangan II berfungsi untuk membagi aliran dari tanki

kontak menuju unit clarifier.

a. Data Perencanaan

• Debit Resirkulasi = 0,075 m3/detik

• Debit rata – rata (Qr) = (0,15+0,075) = 0,225 m3/detik


b. Perhitungan

1. Dimensi


V = 0,225 m3/det x 35 det = 8 m3


maksimum di bak distribusi (dmaks) :

dmaks = 8 m3 / 5 m2 = 1,6 m

free board = 0,2 m maka ketinggian total bak = 1,8 m



2. Struktur Influen

Struktur influen terdiri dari pipa yang berasal dari tanki kontak berdiameter

660mm (26 inchi).

3. Stuktur Efluen

Struktur efluen terdiri rectangular weir dengan panjang 0,5 m , box efluen dan

pipa yang akan mengalirkan air buangan ke clarifier dengan diameter 406 mm

(16 inchi).

• Head di atas weir (Cd = 0,624)


asumsi L’ = 0,46 m

hL = 32

223

/

gCd L'Q x

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡Pers 5.17

hL = 32

8,9246,0624,0075,0

23

/

x m x x ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡= 0,2m

L ‘ = 0,5 m – ( 0,2 x 0,2 m) =0 ,46 m (sesuai dengan asumsi awal)


• Box efluen memiliki dimensi p x l = 0,7 m x 0,7 m dengan waktu detensi 3

detik.

• Volume tiap box efluen = 0.075 m3/detik x 3 detik = 0,225 m3


m7,07,0

225,0 3

= 0,46 m

• Direncanakan Perbedaan tinggi muka air dengan weir crest = 0,1 m

c. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi bak distribusi Air Buangan II terdapat pada Tabel 5.15.



Tabel 5.15. Rekapitulasi Dimensi Bak Distribusi Air Buangan II

Parameter Besaran Satuan Jumlah bak 1 unit Panjang 2 m Lebar 2,5 m Kedalaman 1,6 m Free board 0,2 m

V.2.3. Clarifier

Clarifier berfungsi untuk memisahkan mixed luquor suspended solid

(MLSS) dari air limbah dan untuk mengentalkan lumpur yang akan diresirkulasi.

Lumpur yang diendapkan akan dipompakan menuju tangki stabilisasi untuk

distabilkan terlebih dahulu sebelum dikembalikan ke tangki kontak sedangkan

supernatan dari clarifier akan menuju unit pengolahan desinfeksi.

a. Kriteria Desain

Kriteria desain Clarifier terdapat Tabel 5.16 berikut.

Tabel 5.16. Kriteria Desain Clarifier

Parameter Besaran Satuan Sumber Overflow rate 15 - 40 m3/m2/hari Qasim, 1985 Solid Loading 50 - 150 Kg/m2/hari Qasim, 1985 Kedalaman 3.6-6 m Metcalf&Eddy, 1991 Circular Diameter 3 - 60 m Metcalf&Eddy, 1991 Rectangular Panjang (10-15) h m Metcalf&Eddy, 1991 Lebar 6 m Metcalf&Eddy, 1991

b. Data Perencanaan

• Debit rata-rata = 0,15 m3/detik

• Rasio resirkulasi = 0,5

• Direncanakan dibangun 3 unit clarifier berbentuk circular

• MLSS = 2500 mg/l

V-46 Taufiq Ismail

153 00 066



• As = SFQX ….. Pers 5.32 (Qasim, 1985)

keterangan : Q = debit masuk clarifier termasuk resirkulasi (m3/jam)

X = MLSS (kg/m3)

SF = Solid Flux (kg/m2.jam)

• Q = 25

2tan2

158 / Hθ g Cd ..... Pers 5.33 (Discharge Measurement

Structures, Oxford)

keterangan : Q = debit melalui V-notch (m3/detik)

Cd = koefisien discharge

g = percepatan gravitasi (9,8 m2/detik)

θ = sudut V-notch (o)

H = headloss (m)

d. Perhitungan

1. Dimensi clarifier

• Debit resirkulasi

Qr = 0,5 x 0,15 m3/detik = 0,075 m3/detik

• Debit rata-rata yang masuk clarifier :

Q = Q + Qr = 0,15 m3/det + 0,075 m3detik = 0,225 m3/det

• Debit setiap clarifier :

Q = 0,225 m3/det / 3 = 0,075 m3/det

• Berdasarkan grafik solid fluks terhadap konsentrasi resirkulasi, untuk

konsentrasi Xr = 5160 mg/L maka SF = 7 kg/m2 jam atau 168 kg/m2 hari.

(Qasim, 1985)

• Luas permukaan (As)

As = SFQX =

g/kg 1000 x jam kg/m 7det/jam 3600x g/m 2500/det x m 0,075

2

33

= 99 m2

Diameter (D) = π

4x m 99 2

= 11,3 m



As aktual = 3.14 x (11,3 m)2 /4 = 100 m2

• Cek Overflow Rate

Saat Q rata-rata :

OR = AQ = 2

3

m100 det/hari 86400 det/m 0,075 x = 64,8 m3/m2/hari

(tidak memenuhi)

Ternyata nilai overflow rate saat Q rata-rata tidak memenuhi kriteria, maka

As diperbesar nilainya menjadi 250m2

Saat Q rata-rata : OR = AQ = 2

3

m250 det/hari 86400 det/m 0,075 x

= 25,9 m3/m2/hari (memenuhi)

Saat kondisi peak (satu tanki tidak beroperasi) :

OR = AQ = 2

3

m250 det/hari 86400 det/m 2) / 0,075) ((0,15 x+

= 38,9 m3/m2/hari (memenuhi)

• Cek Solid Loading

Saat Q rata-rata :

SL = A

QX = g/kg 1000 m 250

g/m 2500 x det/hari 86400 det/m 0,075 2

33

xx

= 64,8 kg/m2 hari (memenuhi)

Saat kondisi peak :

SL = A

QX = g/kg 1000 m 250

g/m 2500 x det/hari 86400 det/m /2)0,075)((0,15 2

33

xx+

= 97,2 kg/m2 hari (memenuhi)

• Diameter tangki

As = 250 m2 ; maka Diameter (D) = π

4x m 250 2

≈ 18 m

2. Kedalaman Clarifier

• Kedalaman clarifier = kedalaman zona air besih + kedalaman zona

pengentalan + kedalaman zona penyimpanan lumpur



• Kedalaman zona air bersih + zona pengendapan direncanakan 1,5 m

• Kedalaman zona pengentalan

- Diasumsikan pada kondisi normal, sludge yang tertahan di clarifier

sebanyak 30 % dari total solid di tanki kontak

- Diasumsikan konsentrasi lumpur rata-rata dalam clarifier = 5000

- Total solid di tanki kontak

= 2500 g/m3 x 6 m x 17m x 3 m /1000 gr/kg = 765 kg

- Total solid di setiap clarifier = 0,3 x 765 kg = 230 kg

- Kedalaman zona pengentalan = permukaan luas x ikonsentras

clarifier di solid total

= 32 50002501000230

g/m x m g/kg kg x = 0,19 m

• Kedalaman zona penyimpanan lumpur

Zona ini dibutuhkan untuk menyimpan lumpur dalam clarifier dan akan

sangat diperlukan ketika unit pengolahan lumpur mengalami gangguan

operasi.

Direncanakan kapasitas penyimpanan lumpur untuk 2 hari berturut-turut

pada saat debit puncak. Asumsi faktor peak untuk debit = 2 dan untuk

BOD5 = 1,2.

- Total volatile solid yang dihasilkan saat kritis :

= Yobs Q (So-S)

= 0,3125 x 0,15 m3/hari x 86400 detik/hari x (400 – 29,8) g/m3 x 2 x

1,2

= 3598 kg/hari

- Dengan 2 hari penyimpanan dan TVSS/TSS = 0.8 maka total solid di

setiap clarifier :

= 3

8035982 ). kg/hari / hari x ( = 2999 kg

- Total solid dalam setiap clarifier :

= 230 kg + 2999 kg = 3229 kg



- Kedalaman zona penyimpanan lumpur :

= permukaan luas x ikonsentras

clarifier di solid total = 23 250/500010003229

mxmg g/kg kg x = 2,6 m

• Ketinggian air rata-rata = 1,5 m + 0,19 m + 2,6 m = 4,3 m

• Direncanakan freeboard = 0,5 m

• Kedalaman total clarifier = 4,3 m + 0,5 m = 4,8 m

3. Waktu Detensi

• Volume clarifier = 250 m2 x 4,8 m = 1200 m3

• Waktu detensi (td) :

Saat Q rata-rata : td = /jam x / m

mdet3600det075,0

12003

3

= 4,5 jam

Saat peak : td = /jam x / m

mdet3600det2/)075,015,0(

12003

3

+ = 3 jam

4. Struktur Influen

Struktur infuen terdiri dari center feed well. Pipa influen berdiameter 406

mm (16 inchi) dipasang membentang ke bagian tengah clarifier menuju central

feed well Influen akan melewati baffle di bagian bawah dan terdistribusi secara

uniform masuk ke tanki clarifier.

5. Struktur Efluen

• Struktur efluen terdiri dari weir dengan V notch, saluran efluen, box efluen

dan pipa outlet.

• Direncanakan lebar saluran efluen adalah 0,5 m maka panjang weir :

= π (D- 2 x 0,5) m = 3.14 x (18 – 1) m = 53,4 m

• V Notch yang digunakan memiliki sudut 900 dengan jarak antar pusat

notch 30 cm.

Jumlah notch yang diperlukan = cm

cm/m m x 30

1004,53 = 178 notch

V-50 Taufiq Ismail

153 00 066


• Dimensi V Notch terdapat pada Gambar 5.4.

30 cm

10 cm20 cm 20 cm

Gambar 5.4.Dimensi V-Notch Saluran Efluen Clarifier

• Debit setiap notch :

- Debit rata-rata = Qor – Qwr = (0,15 x 86400) m3/hari – 642 m3/hari

= 12318 m3/hari = 0,143 m3/detik

Q rata-rata setiap tanki = ki

ikmtan3

det/143,0 3

= 0,048 m3/detik

Q rata-rata tiap notch : q =notch

/ m178

det048,0 3

= 0,00027 m3/det

- Q peak setiap tanki (1 tanki tidak beroperasi)

debit lumpur yang dibuang diabaikan

= ki

ikmtan2

det/15,0 3

= 0,075 m3/detik

Q peak tiap notch :

q = notch

/ m178

det075,0 3

= 0,00042m3/det

• Head pada notch :

Q = 25

2tan2

158 / Hθ g Cd


0,00027 m3/det = 25

290tan892584,0

158 / H . x x

H = 0,027 m


V-51 Taufiq Ismail

153 00 066


- Saat Q peak :

0.00042 m3/det = 25

290tan892584,0

158 / H . x x

H = 0.032 m

• Weir loading

Saat Q rata-rata = m

/hari x / m4,53

det86400det048,0 3

= 77,7 m3/m hari

Saat Q peak = m

/hari x / m4,53

det86400det075,0 3

= 122 m3/m hari

• Saluran efluen memiliki lebar 0,5 m yang membawa aliran ke box efluen.

Box efluen berukuran 1m x 1m. Ketinggian air di box effluen = 0,7 m.

Dasar saluran efluen berada 0,3 m di atas dasar efluen box maka tinggi

muka air pada saluran efluen di titik keluar saluran (y2) = 0,7 m – 0,3 m =

0,4 m

• Kedalaman saluran efluen :

y1 = 2

2

22

22

yg b (q'L N)y +

y2 = 0,4 m

b = 0,5 m

N = 1

Aliran air buangan terbagi 2 ke setiap sisi saluran

Debit yang melalui tiap sisi saluran efluen saat peak = sisibakx

m22

det/15,0 3

= 0,0375m3/detik

Panjang tiap sisi saluran efluen :

L = =−− )1)5,018((21 mmmxx π 27 m

q’ = weirpanjang

Q = m

/ m27

det0375,0 3

= 0.0014 m3/det . m

y1 = m x m) x ( m/.

) m x x / m ( m4,05,0det89127det0014,02)4,0( 22

232 + = 0,41 m



Direncanakan penambahan ketinggian 25 cm untuk mengatasi free fall dan

penambahan kedalaman 16 % untuk mengatasi friction losses. Maka

kedalaman total saluran efluen = (0,41 m x 1.16) + 0.25 m = 0,73 m

• Pipa outlet berdiameter 356 mm (14 inchi) menuju bak distribusi air

buangan III dan pipa resirkulasi lumpur berdiameter 254 mm (10 inchi)

menuju bak distribusi lumpur

6. Pompa lumpur

Total debit lumpur yang dipompakan ke bak distribusi lumpur = Qr + Qw

= 0,5 x 0,15 m3/detik + 642 m3/hari / 86400 = 0,083 m3/detik

Lumpur dari masing-masing clarifier saat rata-rata = 0,083/3 = 0,028 m3/detik

Disediakan centrifugal pump sebanyak 4 unit (1 cadangan) berkecepatan

konstan dengan kapasitas 0,028 m3/detik. Setiap pompa dilengkapi dengan

magnetic flow meter untuk mengontrol debit lumpur dari setiap clarifier.

e. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi clarifier adalah seperti Tabel 5.17.

Tabel 5.17. Rekapitulasi Dimensi Clarifier

Parameter Besaran Satuan Jumlah bak 3 unit Luas permukaan 250 m2

Diameter 18 m Free board 0,5 m Kedalaman total 4,8 m

V.2.4. Bak Distribusi Air Buangan III

Bak distribusi Air Buangan III berfungsi untuk mengumpulkan aliran

efluen dari clarifier dan mengalirkannya ke bak desinfeksi.



a. Data Perencanaan

• Debit rata-rata = Qor – Qwr = (0,15 x 86400) m3/hari – 642 m3/hari

= 12318 m3/hari = 0,143 m3/detik


b. Perhitungan

1. Dimensi Bak


V = 0,143 m3/det x 35 detik = 5 m3


di bak distribusi (dmaks) :

dmaks = 5 m3 / 5 m2 = 1 m

dengan free board = 0.3 m maka ketinggian total bak = 1,3 m

2. Struktur Influen

• Struktur influen terdiri dari pipa yang berasal dari clarifier dengan

diameter 356 mm (14 inchi).

3. Stuktur Efluen

• Struktur efluen terdiri dari rectangular weir, box efluen, dan pipa outlet

dengan diameter 457 mm (18 inchi). Direncanakan panjang weir 0.8 m

dengan koefisien discharge (Cd = 0.624)


- asumsi L’ = 0,76 m

- hL = 32

223

/

gCd L'Q x

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡Pers 5.17

hL = 323

89276,06240det1430

23

/

. x m x . / m. x ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡= 0.22 m

L ‘ = 0.8 m – ( 0.2 x 0.22 m) = 0,76 m (sesuai dengan asumsi awal)

Ketinggian weir crest = 1 m – 0,22 m = 0,78 m



• Box efluen memiliki waktu detensi 3 detik dengan dimensi (p x l) = 1

m x 1 m

• Volume box efluen = 0.143 m3/detik x 3 detik = 0,43m3


m11

43,0 3

= 0,43 m

• Perbedaan tinggi muka air di box effluen dengan weir crest = 0,1 m

c. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi bak distribusi Air buangan III terdapat pada Tabel

5.18.

Tabel 5.18. Rekapitulasi Dimensi Bak Distribusi Air Buangan III

Parameter Besaran Satuan Jumlah bak 1 unit Panjang 2 m Lebar 2,5 m Kedalaman 1 m Free board 0.3 m

V.2.5. Bak Desinfeksi

Keunggulan klorin sebagai desinfektan yaitu konsentrasi yang dibutuhkan

rendah, murah, mudah didapatkan dalam jumlah yang besar, dan bersifat non

toksik pada konsentrasi yang rendah. Sedangkan kelemahan dari klorin adalah

terbentuknya asam klorida (HCl) dan senyawa organik yang berpotensi

karsinogenik. Klorin yang digunakan dapat berbentuk gas atau sebagai hipoklorit.

Kemampuan desinfeksi dari klorin sangat baik karena klorin memiliki daya

oksidasi yang kuat.

Penentuan jenis klorin yang akan digunakan tergantung dari ukuran

fasilitas pengolahan, tujuan yang ingin dicapai, dan faktor ekonomi dan

keamanan. Efisiensi dari desinfeksi tergantung dari beberapa faktor seperti waktu

kontak, dosis klorin, temperatur, pH, karakteristik air limbah dan jenis dan jumlah

mikroorganisme.



a. Kriteria Desain

Kriteria desain bak klorinasi terdapat pada Tabel 5.19.

Tabel 5.19. Kriteria Desain Bak Klorinasi

Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber Dosis klorin - 2-8 mg/L Qasim, 1985 Kecepatan aliran v 2-4.5 m/menit Metcalf & Eddy, 2003 Waktu kontak t 30-120 menit Metcalf & Eddy, 2003 Rasio p dan l 20-40 : 1 Metcalf & Eddy, 2003

b. Data Perencanaan

• Debit rata-rata = 0,143 m3/detik

• Waktu Kontak = 2 menit

• Dosis klorin = 8 mg/l

c. Persamaan Yang Digunakan

Nre = Vh R /ν ….. Pers 5.34 (Giles, 1977)

keterangan : Nre = Bilangan Reynold

Vh = kecepatan horizontal (m/detik)

R = jari-jari hidrolis (m)

ν = kekentalan kinematik fluida (m2/detik)

d. Perhitungan

1. Dimensi Bak Kontak

• Jenis bak kontak yang digunakan adalah tipe around the end dimana

terdapat baffle untuk mengurangi short circuit dan dead space

• Volume bak pada saat Q maksimum :

V = 0,143 m3/det x 30 menit x 60 menit/det = 258 m3

• Direncanakan

- Jumlah bak = 2 bak

- Lebar saluran (W) = 2 m

- Kedalaman air = 1 m

- Jumlah saluran = 3



• Panjang total saluran tiap bak (l) :

l =m) 1 x m (22bak x

m 258 3

= 64,5 m

Dimensi bak kontak dan profil aliran aliran terdapat pada gambar 5.5.

Gambar 5.5. Dimensi bak kontak dan profil aliran

• Panjang bak kontak (L) :

64,5 m = (L – 2m) + 2m + (L – 2m) + 2m + (L – 1m)

64,5 m = 3L + 4m – 5m

L = 21,8 m

2. Kontrol desain :

• Waktu kontak :

td = det60det143,0

2583

3

menit/ x / m m = 30 menit

• Kecepatan horizontal : Vh = Q /Across

Vh = m1x m22bak x

det/menit 60/det x m 0,143 3

= 2,15 m/mnt



• Bilangan Reynold : Nre = Vh R /ν

R = ( )( )dxw

dxw2+

Pada suhu 300 C nilai ν = 0.8 x 10-6 m2/det :

R = ( )( )mxm

mxm122

12+

= 0,5 m

Bilangan Reyold (Nre) :

Nre =( )

=− det/108.05,0/det60//15,2

26 mxmxmenitikmenitm 22396

3. Kebutuhan Klorin

• Klorin diberikan dalam bentuk kaporit. Kadar klorin dalam kaporit yang

terdapat di pasaran adalah sekitar 70 %. Dosis klorin yang diberikan saat Q

rata-rata adalah 5 mg/L. Maka kebutuhan kaporit :

Kebutuhan kaporit = g/kg x

/hari x / m x g/m10007,0

det86400det143,05 33

= 88,3

kg/hari

• Pembubuhan kaporit :

Direncanakan kapasitas pembubuhan 5000 cc/menit maka kadar kaporit

dalam larutan:

Kadar kaporit = menit/haricc/menit x

g/kg x kg / hari14405000

10003,88 = 12,3 g/L

Periode pengisian bak pelarut kaporit direncanakan setiap hari, maka

volume bak pelarut yang dibutuhkan :

V = 1000cc/l

menit/hari 1440 cc/menit x 5000 = 7200 L = 7,2 m3

Maka volume kaporit yang dibutuhkan :

= g/L

L g/L x 8500

72003,12 = 10,4 L

• Direncanakan 2 bak pelarut dengan volume masing-masing 3,6 m3

• Dimensi bak pelarut :

Panjang = 2 m ; Lebar = 1,5 m ; Tinggi = 1,2 m ; free board = 0,2 m



• Volume air pelarut yang dibutuhkan = Vol bak pelarut - Vol kaporit

V = 7200 L – 10,4 L = 7189 L

4. Struktur Influen

• Struktur influen terdiri dari pipa inlet dari bak distribusi AB III dengan

diameter 18” (0,458 m), box influen dengan ukuran 1 m x 1 m yang akan

membagi aliran ke dua bak kontak. Box memiliki bukaan dengan lebar 0.5

m dan ketinggian 0,5 m yang akan menghubungkan dengan masing-

masing bak kontak. Disediakan juga sluice gate untuk menutup bukaan

jika salah satu bak tidak beroperasi. Headloss yang terjadi pada struktur

influen ditentukan berdasarkan persamaan :

Lh∆Z =

Q = Cd A L g h2 ; asumsi Cd = 0.61

Saat debit rata-rata : Lh∆Z = = (8925,05.0610

2det/1430 3

. x m x m x x ./ m. )2

= 0.011 m

Saat kondisi peak : Lh∆Z = = (8925,05.0610

det1430 3

. x m x m x x ./ m. )2

= 0.05 m

5 . Struktur Efluen

• Struktur efluen bak klorinasi terdiri dari proportional weir, , saluran efluen

dan solid-flushing orifices. Dimensi saluran efluen direncanakan memiliki

lebar 0,5 m, akan membawa aliran menuju waduk Saguling.

Proportional weir

• saat peak :

Q = 0,143 m3/det = 5,05 cfs

Asumsi Kedalaman air dalam bak kontak saat peak = 1,2 m

Ketinggian weir crest dari dasar bak = 0,75 m

h = 1,2 m – 0,75 m = 0,45 m = 1,48 ft



Direncanakan tinggi dasar weir : a = 0,06 m = 0,2 ft

Tinggi tenggorokan weir y = 0.12 m = 0.4 ft

• Lebar dasar pelat weir:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

397.4 2

1 ahbaQ Pers 5.14

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=

397.4 2

1 aha

Qb

b = 1,62 ft = 0,5 m

• Sisa ruang di masing – masing weir:

(w – b)/2 = (2 m – 0,5 m)/2 = 0,75 m

• y/a = 0,12/0,06 = 2

• x/b = 2tan.21tan.21 arcayarc ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−

ππ = 0,295 Pers 5.15

• maka x = 0,295 x 0,5 m = 0,15 m

• Perbedaan ketinggian weir crest muka air di saluran effluen direncanakan

= 0,1 m

Solid-flushing orifices

• Disediakan 2 buah orifice lingkaran dengan diameter 10 cm (4 inch) yang

dilengkapi dengan gate valve untuk mengatur aliran. Ketika gate valve

dibuka, maka pipa akan mengalirkan air dalam bak kontak ke dalam

manhole dengan kecepatan tinggi yang mengakibatkan solid-solid yang

mengendap pada bak kontak ikut mengalir keluar.

• Direncanakan panjang pipa = 7 m

• Total penurunan head = 3 m

• Kecepatan aliran dalam pipa :

V = 54,0

63,0355,0 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

LHfxxCxD

= 0,355 x 120 x (0,1)0,63x54,0

73⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ = 6,3 m/s



Q = 6,3 x 3,14 x 0,25 x 0,12 = 0,05 m3/s

• Pengurasan solid dilakukan 3 kali dalam seminggu selama 5 menit. Solid

akan masuk ke manhole yang akan dialirkan ke sumur pengumpul.

Saluran effluen

Debit maksimum yang masuk ke saluran effluen = 0.143 m3/detik

Direncanakan saluran effluen berbentuk segi empat terbuat dari beton

dengan koefisien kekasaran Manning (n) = 0,013.

Lebar saluran (b) = 0,3 m dengan kemiringan (s) = 0,08

Ac (cross section area) = b.y

R (jari-jari hidrolis) = (b.y)/ (b + 2y)

Q (debit) = A V

V (kecepatan) = 1/n R2/3 S1/2

Dengan mensubstitusikan persamaan-persamaan di atas diperoleh :

21

21 S

ybby

nbyQ ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

= = 21

08,023,0

3,0013,013,0 ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+ y

yy

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=y

yyQ23,0

3,053,6

Dari persamaan tersebut dengan mensubstitusikan nilai Q = 0,143 m3/detik

diperoleh kedalaman air dalam saluran = 0,13 m

Ditambah dengan free board = 0,17 m = maka kedalaman saluran = 0,3 m

e. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi bak klorinasi adalah seperti Tabel 5.20.

Tabel 5.20. Rekapitulasi Dimensi Bak Klorinasi

Parameter Besaran Satuan Jumlah bak 2 unit Panjang tanki 21,8 m Lebar saluran 2 m Kedalaman 1 m Free board 0.5 m

V-61 Taufiq Ismail

153 00 066


V.3. Pengolahan Lumpur

V.3.1. Bak Distribusi Lumpur

Bak distribusi lumpur berfungsi untuk mengumpulkan aliran lumpur

Clarifier dan mengalirkannya sebagian ke tanki stabilisasi sebagai aliran

resirkulasi dan sebagian lagi menuju gravity thickener sebagai lumpur yang

dibuang.

a. Data Perencanaan

• Debit : Qr + Qw = 0,5 x 0,15 m3/detik + 642 m3/hari / 86400

= 0,083 m3/detik


b. Perhitungan

1. Dimensi bak


Vol = 0,083 m3/detik x 5 menit x 60 detik/menit = 25 m3

• Direncanakan dimensi tangki ( p x l ) = 4 m x 5 m maka kedalaman air di

bak distribusi (dmaks) :

dmaks = 25 m3 / 20 m2 = 1,25 m

dengan free board = 0,65 m maka ketinggian total bak = 1,9 m

2. Struktur Influen

Struktur influen terdiri dari pipa yang berasal dari clarifier dengan diameter

254 mm (10 inchi).

3. Stuktur Efluen

Struktur efluen terdiri dari tiga pipa outlet, 3 pipa berdiameter masing-masing

101,6 mm (4 inchi) menuju thickener dan 2 pipa berdiameter 356 mm (14

inchi) menuju tanki stabilisasi.



4. Pompa lumpur dan pompa resirkulasi

Pompa lumpur berfungsi memompakan lumpur ke gravity thickener sebagai

lumpur yang dibuang, sedangkan pompa resirkulasi berfungsi memompakan

lumpur ke tanki stabilisasi sebagai aliran resirkulasi.

- Pompa pembuangan lumpur

Debit lumpur menuju gravity thickener = 642 m3/hari = 0,45 m3/menit

Debit lumpur tiap gravity thickener = 0,45/2 = 0,225 m3/menit

Disediakan 3 unit centrifugal pump (1 cadangan) yang beroperasi kontinu

dengan kapasitas 0,225 m3/menit setiap pompa dilengkapi oleh flow meter

untuk mengontrol debit lumpur

- Pompa resirkulasi

Debit lumpur menuju tanki stabilisasi = 0,075 m3/detik

Disediakan 2 unit centrifugal pump (1 cadangan) yang beroperasi kontinu

dengan kapasitas 0,075 m3/detik. Setiap pompa dilengkapi oleh flow meter.

c. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi bak distribusi lumpur terdapat pada Tabel 5.21.

Tabel 5.21. Rekapitulasi Dimensi

Bak Distribusi Lumpur

Parameter Besaran Satuan Jumlah bak 1 unit Panjang 4 m Lebar 5 m Kedalaman 1,25 m Free board 0.65 m

V.3.2. Gravity Thickener

Thickener merupakan unit pengolahan lumpur untuk meningkatkan

konsentrasi solid pada lumpur (pengentalan) melalui reduksi volume lumpur

dengan mengurangi kandungan liquid pada lumpur.

Lumpur yang berasal dari clarifier dan masuk ke gravity thickener akan

mengalami pengendapan secara gravitasi kemudian mengalir keluar dari bagian



bawah tanki yang kemudian akan mengalir menuju unit pengolahan lumpur

selanjutnya. Supernatan yang dihasilkan akan diresirkulasikan kembali ke bak

distribusi yang mengalirkannya kembali ke tanki kontak

a. Kriteria Desain

Kriteria desain gravity thickener terdapat pada Tabel 5.22.

Tabel 5.22. Kriteria Desain Gravity Thickener

Parameter Besaran Satuan Sumber Dry solid influen 0,2 – 1,5 % Syed.R.Qasim Dry solid efluen 2,0 – 4,0 % Syed.R.Qasim Solid Loading 10 - 35 kg/m2.hari Syed.R.Qasim Hidraulic loading 1,0 – 4,0 m3/m2.hari Syed.R.Qasim Solid capture 60 - 85 % Syed.R.Qasim TSS pada supernatan 200 - 1000 mg/L Syed.R.Qasim

b. Data Perencanaan

• Debit lumpur = 642 m3/hari

• Massa solid rata-rata =4150 kg/hari

• Konsentrasi solid efluen = 4 %

• Solid capture = 80 %

• Specifik gravity = 1020 kg/m3

c. Perhitungan

1. Dimensi thickener

• Direncanakan akan menggunakan 2 unit Thickener

• Dimensi thickener dihitung berdasarkan lumpur yang dibuang pada saat

debit rata-rata. Tidak diperlukan kontrol pada saat debit lumpur

maksimum karena jumlah lumpur rata-rata telah dinaikan dengan

penambahan nilai debit aliran, BOD5, dan TSS yang masuk ke tanki aerasi

dari hasil perhitungan kesetimbangan massa sebesar 5 % - 10 % (Qasim,

1985)

V-64 Taufiq Ismail

153 00 066


• Luas permukaan thickener

As = loading solid lumpurjumlah =

hari kg/m kg/hari

2254150 = 166 m2

• Diameter thickener

D = π

4 x m 166 2

=12,6 m

2. Solid Loading

Saat debit rata-rata :

SL =As

lumpurjumlah = 2m166 kg/hari 4150/2 = 12,5 kg/m2 hari (memenuhi)


SL = 2m 166kg/hari 4150 = 25 kg/m2 hari (memenuhi)

3. Beban hidrolis

Saat debit rata-rata :

HL =Aslumpurdebit = 2

3

m166 /harim 642/2 = 1,9 m3/m2 hari (memenuhi)


HL =Aslumpurdebit = 2

3

m166 /harim 642 = 3,9 m3/m2 hari (memenuhi)

4. Kedalaman Thickener

• Kedalaman thickener terdiri dari zona air bersih, zona pengendapan, dan

zona pengentalan.

• Direncanakan kedalaman zona air bersih = 1 m dan kedalaman zona

pengendapan = 1.5 m

• Freeboard = 0,6 m

• Waktu detensi lumpur di zona pengentalan direncanakan 1 hari.



• Solid content di bagian atas zona pengentalan :

Sci = 33 m 642 x kg/m 1020 kg 4150 = 0,6 %

• Konsentrasi lumpur rata-rata

Scr = 2

SceSci + = 2

46,0 + = 2,3 %

• Diasumsikan ketinggian zona pengentalan = h m.

• Volume sludge blanket setiap thickener = 3,14 x (12,6 m)2 /4 x h

= 166 h m3

• Jumlah solid dengan konsentrasi solid 2,3 %

= 166 h m3 x 0,023 x 1020 kg/m3 = 3894,4 h kg = 4150 kg/2 = 2075 kg

• Dengan waktu detensi = 1 hari maka :

12075

4,3894=

kgh kg ; maka h = 0,54 m

Disediakan penambahan kedalaman zona pengentalan sebesar 17 % untuk

menjaga terjadinya hal-hal seperti beban yang berkelanjutan atau

kerusakan peralatan dan freeboard sebesar 0,5 m.

Maka h = 1.17 x 0,53 m = 0,7

• Kedalaman thickener = 1 m + 1.5 m + 0,7 m + = 3,2 m

• Kedalaman total thickener = 3,2 m + 0,5 m = 3,7 m

• Kedalaman thickener di bagian tengah :

Dengan slope pada tangki direncanakan sebesar 17 cm/m maka total

penurunan menuju bagian tengah thickener

Penurunan total = 17 cm/m x (12,6 m / 2) /100 cm/m = 1,1 m.

• Kedalaman bagian tengah thickener = 3,7 + 1,1 = 4,8 m.

5. . Struktur Influen

Struktur influen terdiri dari center feed well. Lumpur yang berasal dari bak

distribusi lumpur masuk ke thickener dengan pipa berdiameter 101,2 mm (4 inchi)

melalui inlet well.



6. Lumpur yang keluar dari Thickener

• Jumlah solid

= 0,8 x 4150 kg/hari = 3320 kg/hari

• Volume lumpur

= 0,04 x kg/m 1020

kg/hari 33203 = 81 m3/hari

7. Supernatan yang dihasilkan Thickener

• Debit supernatan :

= 642 m3/hari – 81 m3/hari = 561m3/hari

• Jumlah solid supernatan :

= 0,2 x 4150 kg/hari = 830 kg/hari

• Konsentrasi TSS supernatan :

= 33

6

l/m/harix1000561mmg/kg 10 x kg/hari 830 = 1480 mg/l

• Konsentrasi BOD5 supernatan dengan rasio BOD5/TSS berdasarkan pada

hasil perhitungan kesetimbangan massa :

= 0,63 x 1480 mg/l = 933 g/m3

8. Struktur Efluen

• Struktur efluen terdiri dari weir dengan V notch, saluran efluen, box efluen

dan pipa outlet.

• Direncanakan lebar saluran efluen adalah 0,5 m maka panjang weir :

= π (D – 2 x 0,5) m = 3.14 x (12,6 – 1) m = 36,4 m

• V Notch memiliki sudut 900 dengan jarak antar pusat notch 30 cm.

Maka jumlah notch yang diperlukan = cm

cm/m m x 30

1004,36 = 121 notch

• Dimensi V Notch terdapat pada Gambar 5.6.



30 cm

10 cm20 cm 20 cm

Gambar 5.6. Dimensi V Notch Saluran Efluen Thickener

• Debit setiap notch (q) :


q =notch x

ki /hari m12186400

tan2/561 3

= 0,00003 m3/det

- Saat kondisi peak (satu tanki tidak beroperasi) :

q = notch x

/hari m12186400

561 3

= 0,00006 m3/det

• Head pada notch :

Q = 25

2tan2

158 / Hθ g Cd Pers 5.33


0,00003 m3/det = 25

290tan892584,0

158 / H . x x

H = 0,011 m


- Saat kondisi peak:

0,00006 m3/det = 25

290tan892584,0

158 / H . x x

H = 0,015 m

• Weir loading

Saat Q rata-rata = m

/hari m4,36

2/561 3

= 7,7 m3/m hari



Saat peak (satu tanki tidak beroperasi) = m/hari m

4,36561 3

= 15,4 m3/m hari

• Saluran efluen memiliki lebar 0,5 m yang membawa aliran ke box efluen.

Box efluen berukuran 0,5 m x 0,5 m. Ketinggian air di box effluen = 0,6

m. Dasar saluran efluen berada 0,3 m di atas dasar efluen box maka tinggi

muka air pada saluran efluen di titik keluar saluran (y2) = 0,6 m – 0,3 m =

0,3 m

• Kedalaman saluran efluen :

y1 = 2

2

22

22

yg b (q'L N)y + Pers 5.16

y2 = 0,3 m

b = 0,5 m

N = 1

Aliran air buangan terbagi 2 ke setiap sisi saluran

Debit yang melalui tiap sisi saluran efluen (sati tanki tidak beroperasi)

= sisix

m286400det/561 3

= 0,0032 m3/detik

Panjang tiap sisi saluran efluen :

L = =−− mmxx )5,0)5,06,12((21 π 18,8 m

q’ = weirpanjang

Q = m

/ m8,18

det0032,0 3

= 0.00017 m3/det . m

y1 = m x m) x ( m/.

) m x x / m ( m3,05,0det89

18,18det00017,02)3,0( 22

232 + = 0,3 m

Direncanakan penambahan ketinggian 25 cm untuk menjaga terjadi free

fall dan penambahan kedalaman 16 % akibat friction losses. Maka

kedalaman total saluran efluen = (0,3 m x 1,16) + 0.25 m = 0,6 m

• Pipa outlet di box efluen berdiameter 102 mm (4 inchi) mengalirkan

supernatant menuju bak distribusi supernatant dan pipa lumpur

berdiameter 153 mm (6 inchi) menuju Sumur penampung lumpur. V-69 Taufiq Ismail

153 00 066


9. Pompa lumpur

Pompa lumpur berfungsi memompakan lumpur dari gravity thickener ke

sumur penampung lumpur

Debit lumpur = 81 m3/hari = 0,056 m3/menit

Debit lumpir masing-masing thickener = 0.056m3 /menit/2 = 0.028 m3/menit

Disediakan 2 unit centrifugal pump dengan debit konstan . Tiap pompa

dilengkapi dengan pengatur waktu operasi pompa. Operasi pompa diatur

selama 6 menit operasi dalam 120 menit

Kapasitas pompa = menit

menitmmenitx6

/028,0120 3

= 0,56 m3/menit

Kedua pompa dihubungkan by pass, agar ketika salah satu pompa tidak

beroperasi maka pompa yang satu dapat melayani kedua thickener.

Pompa dilengkapi oleh flow meter untuk mengontrol debit lumpur dan

dilengkapi oleh pengukur ketinggian air untuk menghemtikan operasi pompa

jika ketinggian air pada tanki berada di bawah ketentuan yang telah didesain.

d. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi gravity thickener adalah seperti Tabel 5.23.

Tabel 5.23.Rekapitulasi Dimensi Gravity Thickener

Parameter Besaran Satuan Jumlah bak 2 unit Luas permukaan 166 m2 Diameter 12,6 m Kedalaman bagian tengah 4,8 m Free board 0,6 m

V.3.3. Sumur Penampung Lumpur

Sumur peampung lumpur berfungsi untuk menampung lumpur dari

thickener sebelum masuk unit belt filter press

V-70 Taufiq Ismail

153 00 066


a. Data Perencanaan


• Waktu detensi = 2,5 hari

b. Perhitungan

1. Dimensi

• Volume sumur :

Vol = 81 m3/hari x 2,5 hari = 203 m3

• Direncanakan diameter sumur 8 m dengan kedalaman 4 m

• free board 0,5 m

Volume aktual sumur = ¼ x 3,14 x 82 x 4,5 = 226 m3

2. Struktur Influen

Struktur influen terdiri dari pipa yang berasal dari thickener dengan diameter

153 mm (6 inchi).

3. Struktur Efluen

Struktur efluen terdiri dari pipa berdiameter 153 mm (6 inchi) menuju tanki

pengkondisian.

4. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi sumur penampung lumpur terdapat pada Tabel 5.24.

Tabel 5.24. Rekapitulasi Dimensi Sumur Penampung Lumpur

Parameter Besaran Satuan Jumlah sumur 1 unit Diameter 8 m Kedalaman 4 m free board 0,5 m



V.3.4. Belt Filter Press

Belt Filter Press merupakan unit pengolahan lumpur yang berperan dalam

proses dewatering lumpur. Kelebihan dari belt filter press antara lain efluen

lumpur memiliki solid content lebih tinggi (lebih kering), energi yang diperlukan

lebih kecil, dan operasi yang kontinu. Proses dewatering menggunakan belt filter

press terdiri dari tiga tahap dasar operasional yaitu : (1) Pengkondisian secara

kimia, (2) Pengeringan kandungan air berlebih, dan (3) penekanan lumpur.

Lumpur akan mengalami penekanan oleh sepasang belt ketika melewati belt

tersebut.

a. Kriteria Desain

Kriteria desain Belt Filter Press terdapat pada Tabel 5.25.

Tabel 5.25. Kriteria Desain Belt Filter Press

Parameter Besaran Satuan Sumber Lebar Belt 0,5 - 3,5 m Metcalf&Eddy,1991 Sludge Loading 90 - 680 kg/m/jam Metcalf&Eddy,1991 Hidraulic Loading 1,6 - 6,3 L/m/detik Metcalf&Eddy,1991

b. Data Perencanaan


• Jumlah solid dalam lumpur = 3320 kg/hari

• Solid Capture = 95 %

• Konsentrasi solid dalam lumpur efluen = 30 %

• Specific gravity lumpur = 1060 kg/m3

• Konsentrasi BOD5 dalam filtrat = 1500 mg/l

• Solid Loading = 450 kg/m/jam

• Waktu operasi : 8 jam / hari, 5 hari/minggu

• Kebutuhan air : 90 l/menit/m lebar belt

• Pengkondisian kimia : - Dosis kapur optimum = 5 %

- Polimer organik = 2 %



c. Perhitungan

1. Dimensi Belt Filter Press

• Jumlah solid perminggu

= 3320 kg/hari x 7 hari /minggu = 22540 kg/minggu

• Solid yang harus diolah tiap jam operasi

= harijamgguxhari

ggukg/8min/5

min/22540 = 564 kg/jam

• Total solid yang harus diolah tiap jam operasi

Total solid = sludge + kapur + polimer

= 564 + (0,05+0,02) x 564 = 604 kg/jam

• Lebar Belt

= jammkg

jamkg//450

/604 = 1,34 m

Pada Tabel 5.26. terdapat tipe Belt Filter Press dengan spesifikasinya.

Tabel 5.26. Spesifikasi Belt Filter Press

Belt Filter Belt Dimensions (mm) Power Press Type width Length Width Height kW

Sludge Flow (m³/jam)

LS10B 06 T 700 3200 1100 1800 0,37 2 - 6 LS10B 12 T 1100 3200 1500 1800 0,55 4 - 10 LS10B 18 T 1600 3200 2000 1800 1,1 6 - 18 LS10B 24 T 2100 3200 2500 1800 1,5 12 - 25 LS10B 30 T 2600 3200 3000 1800 2,2 18 - 35

Sumber : www. ekutuotanto.com

Berdasarkan lebar belt yang diperlukan maka akan digunakan 2 unit belt filter

press tipe LS10B 18 T (1 unit stand by) .

2. Dimensi Fasilitas penampung kapur

Direncanakan ruang penampung dapat meyimpan kebutuhan kapur selama 30

hari. Ruang penampungan harus terhindar dari hujan supaya kantung-kantung

tetap kering.



• Jumlah lumpur yang diolah dalam 30 hari

= 22540 kg/minggu x 4,33 minggu/bulan = 97600 kg/bulan

• Kebutuhan kapur (CaO) 1 bulan

= 97600 x 0,05 = 4880 kg/bulan

• Kebutuhan hidrat kapur (Ca(OH)2) 1 bulan

Pengkondisian menggunakan hidrat kapur dengan tingkat kemurnian 90 %

= ).(56

))(.(749,0/4880 2

CaOmolOHCamolxbulankg = 7166 kg/bulan

• Jumlah kantung penyimpan hidrat kapur

= 7166kg/bulan/23kg/kantung = 312 kantung/bulan

Disediakan ruang penampungan dengan kapasitas 315 buah kantung

penyimpan hidrat kapur.

• Volume bak pelarut kapur

Kapasitas bak pelarut kapur harus dapat menampung kebutuhan kapur

dalam 1 hari

= kantungkgxx

xharixjamjamxkg/23569,0

7405,0/8/564 = 15 kantung/hari

Disediakan 1 buah bak pelarut kapur dengan volume yang dapat

menampung 15 kantung. Densitas hidrat kapur = 481 kg/m3

= 3/481/2315

mkgkantungkgkantungx = 0,72 m3

Direncanakan bak pelarut kapur berdiameter 1 m dengan kedalaman

ditambah freeboard = 1.1 m.

Volume bak pelarut kapur aktual = 1.1114.341 2 xxx = 0.86 m3

• Volume hooper kapur

Dari bak pelarut kapur, larutan kapur dipompakan ke hooper kapur untuk

diencerkan sehingga memiliki konsentrasi 10 %.

Kebutuhan larutan kapur dalam 1 hari = 564 kg/jam x 8jam x 0,05

= 225,6 kg



Volume larutan kapur (10%) = =3/10001,06,225

mkgxkg 2,3 m3

Direncanakan akan dibuat 2 unit hooper kapur dengan diameter 1m dan

kedalaman total 1,9 m.

Desain hooper kapur dapat dilihat pada Gambar 5.7 berikut:

Gambar 5.7. Hooper Kapur

• Volume aktual masing-masing hooper kapur

= =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ 3.0114.3

41

316.1114.3

41 22 xxxxxxx 1,3 m3

3. Dimensi Fasilitas Penampung Polyelectrolite

• Polyelectrolite yang diperlukan setiap hari

= 564 kg/jam x 8jam/hari x 0,02 = 90,3 kg/hari

• Polyelectrolite yang diperlukan setiap bulan

= 90,3 kg/hari x 5 hari/minggu x 4,33 minggu/bulan = 1955 kg/bulan



• Volume Hooper Polyelectrolite

Disediakan dua buah hooper polimer.

= 3/100005,02/3,90

mkgxbakxharikg = 0,9 m3

• Direncanakan akan dibangun 2 unit hooper polimer dengan diameter 1,2 m

dan kedalaman ditambah freeboard = 1,1 m.

Volume hooper polimer aktual = =1,12,114,341 2 xxx 1,24 m3

4. Dimensi tanki pengkondisian dan pompa lumpur

• Total lumpur yang masuk ke tanki pengkondisian/hari operasi

= gguhari

gguhariharixmmin/5

min/7/81 3

= 113,4 m3/hari

• Debit lumpur/jam ( sumur penampung lumpur tanki pengkondisian)

= harijam

harim/8

/4,113 3

= 14,2 m3/jam

• Dimensi tanki pengkondisian

Direncanakan waktu detensi 10 menit

Volume tanki = 14,2 m3/jam x 10 menit / 60 menit/jam = 2,37 m3

Direncanakan permukaan tanki berdimensi 2 m x 2 m

Kedalaman lumpur = 2

3

437,2m

m = 0,6 m

Kedalaman tanki ditambah free board 0,2 m = 0,8 m

• Debit pompa (tanki pengkondisian belt filter press)

- Debit larutan kapur (10%)

= =3/10001,005,0/8/564

mkgxharixjamjamxkg 2,3 m3/hari

- Debit larutan polyelectrolite (5%)

= =3/100005,002,0/8/564

mkgxharixjamjamxkg 1,9 m3/hari



- Debit pompa

= harijam

harim/8

/)9,13,24,113( 3++ = 15 m3/jam

Disediakan 2 unit centrifugal pump (1 cadangan) dengan kapasitas 15

m3/jam yang akan memompakan lumpur. Setiap pompa dilengkapi oleh

flow meter untuk mengontrol debit lumpur

5. Karakteristik Sludge Cake

• Jumlah lumpur efluen

= (0,95 x 564 kg/jam x 8 jam/hari) + (0,05 x 564 kg/jam x 8

jam/hari x 0,75) + (0,02 x 564 kg/jam x 8 jam/hari x 0,75)

= 4524 kg/hari

• Volume lumpur efluen

= 0,3 x kg/m 1060 kg/hari 4524

3 = 15 m3/hari

6. Karakteristik Filtrat

• Debit filtrat :

= 81 m3/hari – 15 m3/hari = 66 m3/hari

• Jumlah solid pada filtrat :

= (0,05 x 564 kg/jam x 8 jam/hari) + (0,05 x 564 kg/jam x 8 jam/hari x

0,25) + (0,02 x 564 kg/jam x 8 jam/hari x 0,25)

= 305 kg/hari

• Konsentrasi TSS pada filtrat:

= /harim 66

g/kg 1000 x kg/hari 3053 = 4621 g/m3

• Konsentrasi BOD5 pada filtrat :

= 1500 g/m3 x 66 m3 / 1000 g/kg = 99 kg/hari



7. Bak Pengumpul Filtrat dan Pompa filtrat

Filtrat dialirkan dari belt filter press menuju bak pengumpul filtrat dengan pipa

berdiameter 2 inch (50,8 mm).

Debit filtrat yang masuk ke bak pengunpul filtrat = 66 m3/hari

= 66 m3/ 8 jam (operasi belt filter press) = 8,25 m3/jam

Direncanakan waktu detensi = 30 menit

Volume = jammenit

menitjamxm/6030/25,8 3

= 4,125 m3

Dimensi bak pengumpul filtrat direncanakan p x l = 2 m x 2 m

Kedalaman air di bak = 4,125 m3 / (2 x 2) m2 = 1 m

Kedalaman total bak ditambah freeboard 0,2 m = 1,2 m

Pompa direncanakan beroperasi selama 8 jam/hari (5 hari/minggu) sesuai

dengan operasi belt filter press.

Disediakan 2 buah centrifugal pump (1 cadangan) dengan kapasitas 8,25

m3/jam (0,1375 m3/menit) yang akan memompakan filtrat menuju bak

distribusi supernatan.

8. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi belt filter press adalah seperti Tabel 5.27.

Tabel 5.27. Rekapitulasi Dimensi Belt Filter Press

Parameter Besaran Satuan Jumlah belt filter press 2 unit Lebar belt 2 m Volume hooper kapur 0,4 m3

Volume bak polyelectrolite 0,15 m3

Volume tanki pengkondisian 2,5 m3

Volume bak pengumpul filtrat 4,125 m3



V.3.5. Bak Distribusi Supernatan

Bak distribusi supernatan berfungsi untuk mengumpulkan supernatan

yang berasal dari thickener dan filtrat yang berasal dari belt filter press. Aliran

supernatan ini kemudian dialirkan menuju bak distribusi Air Buangan I.

a. Data Perencanaan

• Debit Supernatan : dari thickener = 561 m3/hari = 23,375 m3/jam

dari belt filter press = 8,25 m3/jam

total = 31,625 m3/jam


b. Perhitungan

1. Dimensi Bak

• Volume bak:

V = menit/jam

menit/jam x m60

10625,31 3

= 5,3 m3

• Direncanakan dimensi tangki ( p x l ) = 3 m x 2 m maka kedalaman air di

bak distribusi (dmaks) :

dmaks = 5,3 m3 / 6 m2 = 0,9 m

dengan free board = 0.2 m maka ketinggian total bak = 1,1 m

2. Struktur Influen

Struktur influen terdiri dari pipa aliran supernatan yang berasal dari thickener

dengan diameter 101,6 mm (4 inchi) dan pipa aliran filtrat dari bak pengumpul

filtrat dengan diameter 50,8 mm (2 inchi).

3. Stuktur Efluen dan Pompa Supernatan

Struktur efluen terdiri dari pipa outlet dengan diameter 102 mm (4 inchi) yang

akan membawa aliran menuju bak distribusi AB I.

Debit Supernatan = 31,625 m3/jam = 0,53 m3/menit

Disediakan 2 unit centifugal pump dengan kapasitas 0,53 m3/menit (1

cadangan) yang akan memompakan filtrat menuju bak distribusi supernatan



4. Rekapitulasi

Rekapitulasi dimensi bak distribusi supernatan terdapat pada Tabel 5.28.

Tabel 5.28. Rekapitulasi Dimensi Bak Distribusi Supernatan

Parameter Besaran Satuan Jumlah bak 1 unit Panjang 3 m Lebar 2 m Kedalaman 0,9 m Free board 0,2 m


bab v dimensi unit – unit pengolahan

Documents