bab v kelp lentok ok

BAB VDETAIL DESAIN

5.1 Unit Pengolahan Preliminery

Unit pengolahan preliminary yang digunakan dalam desain ini ialah bar screen dan grit chamber.

5.1.1 Saluran Pembawa

Saluran pembawa berfungsi menyalurkan air buangan ke bar screen dan untuk menyalurkan air buangan dari satu unit pengolahan ke unit pengolahan selanjutnya.

5.1.1.1 Kriteria Desain

Kriteria desain untuk saluran pembawa dapat dilihat pada Tabel 5.1 dibawah ini:Tabel 5.1 Kriteria Desain Saluran Pembawa

Kriteria Desain Range Desain Terpilih Koefisien Manning (n) untuk beton Kecepatan minimum aliran pada saluran (vmin) Kecepatan air dalam saluran (v)

0,011 – 0,015 0,381 m/dt0,6 – 3 m/dt

0,015

1,0 m/dt

5.1.1.2 Kriteria Desain Terpilih

Desain terpilih untuk saluran pembawa dapat dilihat pada Tabel 5.4. Beberapa keterangan tambahan yang dibutuhkan dalam desain ini adalah: Slope (s) = 0,002; Bentuk saluran = persegi (b = h)

R =

AP

5.1.1.3 Perhitungan

Across = Qmd = 0,35 m3/dt = 0,35 m2

v 1 m/dt Across = b x h = h2

0,35 m2 = 2h2 h = 0,59 mb = 0,59 m

Cek Vmaks: V maks = 1/n x R2/3 x S1/2 = 1/n x ((b x h)/(b + 2h))2/3 x S ½

=

10 ,015

x ( 0 ,59 x 0 ,590 ,59 + (2 x 0 ,59 ) ) ^ (2/3 ) x 0 ,0020,5

= 1,01 m/dtk ......... ok

Cek kecepatan pada saat Qmin

Qmin =

1n

× R2/3 × S1/2 × A

Qmin =

10,015 (b × h'

b + 2h' )2/3

× 0,0020,5 ( b × h' )

0,12 =

10 ,015 ( 0 , 59 h'

0 , 59+2 h ' )2/3

×0 ,0021 /2 (0 ,59 h ' )

Menggunakan metoda try & error didapatkan:

0,59 m

0,59 m

Across = 0,188 m2

h’ = 0,08 m

v =

Q min

A min =

0,12 m3/dt(0,59 × 0,08 ) m

= 2,54 m/dt ...... OK !!

Gambar 5.1 Saluran Pembawa Air Buangan

5.1.2 Bar Screen

Bar screen adalah rangkaian kisi-kisi yang berguna untuk menyaring benda-benda kasar yang terapung yang dapat mengganggu jalannya proses pengolahan air buangan. Material-material yang dimaksud bisa berupa potongan-potongan kain, daun, kertas, akar, plastik, ranting, batu-batuan, dst. Screen adalah sebuah alat yang memiliki lubang-lubang. Umumnya memiliki ukuran yang seragam. Adapun elemen saringan bisa berupa bar (batangan) paralel, wire mesh, wire rod serta perforated plate dengan bentuk bukaan berupa circular, rectangular, dan square.


Kriteria desain untuk Bar Screen dapat dilihat pada Tabel 5.5. Metode pembersihan yang dipilih adalah hand cleaned.

Tabel 5.2 Kriteria Desain Bar Screen

Kriteria Desain Range Desain Terpilih

a. Faktor bentuk ()

1,752,421,831,67

b. Jarak bukaan antar lubang (b’) 25–50 mm (1-2)” 30 mmc. Lebar penampang batang () (10 – 15) mm 10 mmd. Sudut antara kisi-kisi dengan bidang horizontal () (30 – 45)o 450

e. Kecepatan pada bar (vbar) (0,3 - 0,6) m/dt 0,5 m/dtf. Kecepatan aliran air (vs) (0,6 – 1) m/dtg. Panjang batang (P) (25 – 75) mmh. Head loss (HL) ≤ 152,4 mmi. Jarak screen ke outlet ± 5 m

Sumber : Wastewater Engineering, Metcalf & Eddy, 1991


Data mengenai desain terpilih dapat dilihat pada Tabel 5.2. Beberapa keterangan tambahan adalah:a. Lebar saluran pembawa (b) = 0,59 m.

V - 2

5.1.2.3 Perhitungan

a. Surface area (Across)

Across =

Qmd vmd

= 0,35 m3 /dt1 m/dt

= 0,35 m2

;b. Tinggi air (Y1)

Y1 =

Across

b =

0,35 m2

0,59 m = 0,59 m

;c. Panjang batang (Y’)

Y’ =

Y 1

sin θ =

0,59 msin 45

= 0,83 m

d. Jumlah batang (n)B = n x + (n + 1) b’0,59 m = n x 0,01 + (n + 1) 0,03

0,59 m = 0,01 n + 0,03 n + 0,03n = 14 batang

e. Bukaan total (btotal)btotal = b – n x

= 0,59 m – (14 x 0,01) = 0,45 m

f. Luas bukaan total (Atotal)Atotal = Y’ x b’total

= 0,83 m x 0,45 m = 0,38 m2

g. Cek terhadap kecepatan

vmaks =

QmdA total

= 0,35 m3 /dt0,38 m2

= 0,93 m/dt ......................OK !!

h. Headloss sebelum bar (Hv)

vmaks = √2 × g × Hv = √2 × 9,81 m/dt2× Hv 0,93 m/dt = (19,62 Hv)

Hv = 0,044 m;i. Headloss total (Hlttl)

Hlttl = ( / b’)4/3 Hv sin

= 2,42 ( 0 , 01

0 , 03 )4/3

× 0,044 m × sin 45

= 0,0124 m = 12,4 mm < 152,4 mm ................ OK !!j. Tinggi muka air setelah melewati bar (Y2)

Y2 = Y1 - Hlttl

= 0,59 m – 0,0124 m = 0,578 m

V - 3

45o

0,208 m

Hlttl

Y2= 0,578 mY1= 0,38 m

Atot= 0,57 m2

n= 14 btg

wb= 0,01 mb’= 0,03 m

Y’

a. Potongan Memanjang

b. Potongan Melintang

Gambar 5.2 Gambar Potongan Bar Screen

5.1.3 Grit Chamber

Unit ini berfungsi untuk memisahkan pasir, kerikil, biji-bijian dan partikel padat lainnya, serta partikel yang bersifat abrasif.


a. Kecepatan di saluran (vh) = 0,24 – 0,40 m/det;b. Waktu detensi (td) = 45 – 90 det;c. Headloss = 30-40% dari tinggi saluran d. Dilakukan pengontrolan kecepatan agar tidak terjadi pengendapan SS organik;e. Pencucian grit untuk membersihkan SS organik bila point d tidak tercapai.


a. Jumlah chamber = 2 buah;b. Vh = 0,3 m/det;c. td = 50 det;d. Ukuran partikel = 0,2 mm;e. Spesific gravity (Sg) = 2,65;f. Tinggi grit (hgrit) = 30 cm;g. Overflow rate = 900 x rata-rata kecepatan mengendap partikel terkecil yang akan

disisihkan;

5.1.3.3 Perhitungan

a. Debit tiap-tiap chamber adalah :Q chamber = Qmaks tiap bak

= (0,35 m3/det/2) = 0,175 m3/det

V - 4

b. Hitung volume (Vol), tinggi (h), lebar (w) dan panjang (p) chamber

Vol. = Qmaks bak x td = 0,175 m3/det x 50 det = 8,75 m3

Across = Qmaks bak/ Vh = 0,175 m3/det / 0,3 m/det = 0,58 m2

Over flow (OR) = 900 x 54 inc/mnt = 0,023 m3/m2.dt Asurface = Qmaks bak / OR

= 0,175 m3/det / 0,023 m3/m2.dt= 7,61 m2

Tchamber = Vol.chamber / Asurface = 8,75 m3 / 7,61 m2 = 1,15 m

Lchamber = Acrross / Tchamber

= 0,58 m2 / 1,15 m = 0,50 m

pchamber = Asurface / L chamber

= 7,61 m2/ 0,50 m2

= 15,22 m

Maka dimensi dari Grit Chamber adalah :

Panjang (P) = 15,22 m ≈ 15,5 mLebar (L) = 0,5 m ≈ 0,5 mTinggi (T) = 1,15 m ≈ 1,2 m + 0,15 m (freeboard)

c. Kedalaman pada saat Qmin

T’ = Qmin tiap bak / (vh x Lchamber) = (0,12 m3/det/2) / (0,3 m/det x 0,5 m) = 0,40 m

d. Volume Grit Storage, (V) (asumsi kedalaman pasir = 0,3 m)

V = Asurface x hgrit = 7,61 m2 x 0,3 m = 2,28 m3

e. Laju akumulasi grit = Cs x Volume total air yang diterima bak satu hari= 20 mg/L x [0,35 m3/dt x(86400 dt/hr) x (1kg/106 mg) x (103

L/m3)]= 604,8 kg/hari

f. Sg settleable solid 2,65, maka

s = ab x Sg = 0,997 kg/L x 2,65

= 2,642 kg/L x 1000L/m3

= 2642 kg/m3

Maka Laju akumulasi grit menjadi = (604,8 kg/hari / 2642 kg/m3) = 0,23 m3/hari

V - 5

g. Volume grit tiap bak

Asumsi tinggi grit (hgrit) = 30 cmVol. tiap grit = Asurface hgrit

= 7,61 m2 0,3 m = 2,283 m3

h. Perioda pengurasan = Volume grit tiap bak / Laju akumulasi grit = 2,283 m3/ 0,23 m3/hari

= 9,92 hari ≈ 10 hari Jadi pengurasan dilakukan tiap 19 hari sekali.

5.1.4 Tangki Aliran Rata-rata (TAR)

Tangki Aliran Rata-rata (TAR) berfungsi untuk membuat debit aliran dan konsentrasi air buangan hampir ekivalen. Dengan demikian diharapkan fluktuasi aliran dan konstituennya dapat teratasi.


Kriteria desain untuk tangki aliran rata-rata dapat dilihat pada Tabel 5.3 dibawah ini:

Tabel 5.3 Kriteria Desain TAR

Kriteria Desain Range Desain Terpilih

Slope Kedalaman Freeboard Bentuk tangki

(2–3) : 1(1,5 – 2) m(0,5-1) m

3 : 12 m1 m

Limas terpancung Sumber : Wastewater Engineering, Metcalf & Eddy, 1991


Data mengenai desain terpilih dapat dilihat pada Tabel 5.6. Beberapa keterangan tambahan adalah:

Desain TAR terdiri dari 2 tangki Qpeak= 0,615 m3/dt Qrata-rata = 0,146 m3/dt Qmin = 0,06 m3/dt Qmd = 0,175 m3/dt Sistem inlet

Pipa inlet (Qpeak = 0,615 m3/s)Q = v x A0,615 m3/s = 3 m/s x AA = 0,2 m2

D = 0,53 m Dpas = 500 mmCek kecepatanv = Qmin /A

= 0,06 m3/s / 0,19m2

= 0,32 m/dt Sistem outlet

Pipa outlet (Q = 0,146 m3/s)Qrata-rata = v x A0,146 m3/s = 0,6 m/s x AA = 0,242 m2

V - 6

D = 0,55 m Dpas = 550 mmCek kecepatanv = Qrata-rata /A

= 0,146 m3/s / 0,24m2

= 0,604 …ok (0,6-3 m/s)

5.1.4.3 Perhitungan

Sistem TAR yang digunakan adalah TAR in-line, maka debit yang masuk ke TAR adalah debit setiap saat. Debit yang keluar dari TAR adalah debit rata-rata dikurangi debit minimum, sehingga debit ke activated sludge merupakan debit rata-rata.

Tabel 5.4 Perhitungan Volume TAR In-Line

JamQab

% AliranQsuplai Vin Vstorage ƩVstorage

(m3/hari) (m3/dt) (m3) Vout

05 – 06 12.585,00 4,50 0,157 566,33 524,375 41,95 41,9506 – 07 12.585,00 5,50 0,192 692,18 524,375 167,80 209,7507 – 08 12.585,00 5,00 0,175 629,25 524,375 104,88 314,6308 – 09 12.585,00 7,30 0,255 918,71 524,375 394,33 708,9609 – 10 12.585,00 6,50 0,227 818,03 524,375 293,65 1.002,6110 – 11 12.585,00 5,80 0,203 729,93 524,375 205,56 1.208,1611 – 12 12.585,00 6,50 0,227 818,03 524,375 293,65 1.501,8112 – 13 12.585,00 4,90 0,171 616,67 524,375 92,29 1.594,1013 – 14 12.585,00 3,80 0,133 478,23 524,375 -46,15 1.547,9614 – 15 12.585,00 3,20 0,112 402,72 524,375 -121,66 1.426,3015 – 16 12.585,00 2,50 0,087 314,63 524,375 -209,75 1.216,5516 – 17 12.585,00 2,70 0,094 339,80 524,375 -184,58 1.031,9717 – 18 12.585,00 1,70 0,059 213,95 524,375 -310,43 721,5418 – 19 12.585,00 2,90 0,101 364,97 524,375 -159,41 562,1319 – 20 12.585,00 4,00 0,140 503,40 524,375 -20,98 541,1620 – 21 12.585,00 5,50 0,192 692,18 524,375 167,80 708,9621 – 22 12.585,00 6,40 0,224 805,44 524,375 281,07 990,0222 – 23 12.585,00 3,50 0,122 440,48 524,375 -83,90 906,1223 – 24 12.585,00 3,80 0,133 478,23 524,375 -46,15 859,9800 – 01 12.585,00 3,40 0,119 427,89 524,375 -96,49 763,4901 – 02 12.585,00 2,00 0,070 251,70 524,375 -272,68 490,8202 – 03 12.585,00 2,40 0,084 302,04 524,375 -222,34 268,4803 – 04 12.585,00 2,70 0,094 339,80 524,375 -184,58 83,9004 – 05 12.585,00 3,50 0,122 440,48 524,375 -83,90 0,00

Qr (m3/dt) 0,14666

Contoh perhitungan:

Qab = %aliran x Qab rata-rata = 4,5% x 12.585 m3/hari /86400 hari/dt = 0,157 m3/dt Vin = 0,157 m3/dt x 3600 dt = 566,33 m3

Qmean = 12.565 m3/hari /86400 hari/dt = 0,146 m3/dt Vout = 0,146 m3/dt x 3600 dt = 524,375 m3

Vstorage = Vin - Vout = 566,33 m3 – 524,375 m3 = 41,95 m3

ƩVstorage = Vstorage (i) + ƩVstorage (i-1) = 41,95 m3 + 167,80 m3 = 209,75 m3

Volume bak tangki equalisasi maksimum untuk 1 hari ialah 1.594,10 m3 pada jam 12 – 13 WIB. Namun biasanya disediakan untuk fluktuasi aliran tak terduga antara 20 – 50%. Pada perencanaan kali ini digunakan asumsi 35%.Volume Total Tangki = 1.594,10 m3 x 135%

= 2152,035 m3

V - 7

Dimensi TAR In-Line Volume = P x L x tP = LDiasumsikan tinggi bangunan (t) dari kriteria desain= 2 mVolume = P2 x t2152,035 m3 = P2 x 2 mP = L = 32,8 m = 33 mPerhitungan Beban Pengolahan BOD

Tabel 5.5 Perhitungan Beban Massa BOD

JamVin(m3)

Ʃvstorage

BOD(mg/L)

BOD equalisasi(mg/L)

beban BOD equalisasikg/jam

05 – 06 566,33 41,95 152,00 152,00 79,8906 – 07 692,18 209,75 150,00 150,11 78,9007 – 08 629,25 314,63 169,00 164,28 86,3408 – 09 918,71 708,96 150,00 153,64 80,7509 – 10 818,03 1.002,61 165,00 159,73 83,9510 – 11 729,93 1.208,16 162,00 160,68 84,4611 – 12 818,03 1.501,81 167,00 163,23 85,8012 – 13 616,67 1.594,10 155,00 160,84 84,5413 – 14 478,23 1.547,96 209,00 171,95 90,3814 – 15 402,72 1.426,30 175,00 172,58 90,7115 – 16 314,63 1.216,55 150,00 168,50 88,5616 – 17 339,80 1.031,97 163,00 167,30 87,9317 – 18 213,95 721,54 154,00 165,02 86,7318 – 19 364,97 562,13 169,00 166,35 87,4419 – 20 503,40 541,16 160,00 163,35 85,8620 – 21 692,18 708,96 153,00 157,54 82,8021 – 22 805,44 990,02 175,00 166,83 87,6822 – 23 440,48 906,12 165,00 166,26 87,3923 – 24 478,23 859,98 152,00 161,34 84,8000 – 01 427,89 763,49 155,00 159,23 83,6901 – 02 251,70 490,82 165,00 160,66 84,4402 – 03 302,04 268,48 153,00 157,74 82,9103 – 04 339,80 83,90 168,00 163,47 85,9204 – 05 440,48 0,00 16,00 39,60 20,81Total 12585,00 3752,00 3772,25 1982,69

Contoh perhitungan:

BOD equalisasi =

(V in xkonsentrasiBOD )+(V tersimpan xkonsentrasiBODtersimpan )V in+V tersimpan

=

(566 ,33 x152)+(0 x0 )566 , 33+0

= 152 mg/L

Beban Pengolahan BOD = 152 mg/L x 0,146 m3/dt x 3600 dt/jam x 103L/m3 x 10-6kg/mg= 79,89 kg/jam

V - 8

Perhitungan Beban Pengolahan TSS

Tabel 5.6 Perhitungan Beban Massa TSS

Jam

Vin(m3)

Ʃvstorage(m3)

TSS(mg/L)

TSS equalisasi(mg/L)

beban TSS equalisasikg/jam

05 – 06 566,325 41,95 575 575,00 302,2206 – 07 692,175 209,75 576 575,94 302,7207 – 08 629,25 314,63 577 576,74 303,1308 – 09 918,705 708,96 608 600,02 315,3709 – 10 818,025 1002,61 569 583,40 306,6410 – 11 729,93 1208,16 592 587,03 308,5411 – 12 818,025 1501,81 543 569,25 299,2012 – 13 616,665 1594,10 604 579,37 304,5113 – 14 478,23 1547,96 615 587,59 308,8414 – 15 402,72 1426,30 586 587,26 308,6615 – 16 314,625 1216,55 587 587,21 308,6416 – 17 339,795 1031,97 598 589,57 309,8817 – 18 213,945 721,54 579 587,75 308,9218 – 19 364,965 562,13 542 572,38 300,8519 – 20 503,4 541,16 573 572,68 301,0020 – 21 692,175 708,96 589 581,84 305,8121 – 22 805,44 990,02 565 572,88 301,1122 – 23 440,475 906,12 576 573,84 301,6123 – 24 478,23 859,98 607 585,30 307,6300 – 01 427,89 763,49 608 592,84 311,6001 – 02 251,7 490,82 619 599,33 315,0102 – 03 302,04 268,48 582 592,73 311,5403 – 04 339,795 83,90 593 592,88 311,6204 – 05 440,475 0,00 595 594,66 312,55Total 12585,00 14058,00 14017,49 7367,59

Contoh perhitungan:

TSS equalisasi =

(V in xkonsentrasiTSS )+(V tersimpan xkonsentrasiTSStersimpan )V in+V tersimpan

=

(566 ,325 x575 )+(0 x0 )566 , 325+0

= 575 mg/L

Beban Pengolahan TSS = 575mg/L x 0,146m3/dt x 3600dt/jam x 103 L/m3 x 10-6 kg/mg= 302,2 kg/jam

5.1.5 Bak Sedimentasi 1

Bak Sedimentasi 1 berfungsi untuk mengurangi atau menurunkan beberapa parameter seperti BOD dan COD. Juga untuk menyisihkan partikel padat atau organik yang dapat mengendap secara gravitasi dalam waktu tertentu. Efisiensi penyisihan BOD atau COD adalah 25–40%, sedangkan SS adalah 50–70%. Selain itu juga terjadi penyisihan fosfat tapi tidak signifikan 10–20%. Dalam bak ini terjadi distribusi tingkat pengendapan partikel karena adanya partikel dengan ukuran berbeda yang menyebabkan kecepatan mengendapnya juga berbeda.

V - 9

5.1.5.1 Kriteria Desain (Davis, 2010)

Waktu detensi, td = 1,5 – 2,5 jam Overflow rate debit rata-rata = (30 – 50) m3/m2/hr

debit max = (60 – 120) m3/m2/hr Beban pelimpah (weir loading) = (125 – 500) m3/m/hr Kedalaman air = (3 – 5) m Diameter = (3 – 100) m Velocity = (0,02 – 0,025) m/dt EDI detention time = (8 – 10) s Effluen penyisihan SS = (50 –65) % Effluen penyisihan BOD = (35 – 40) %


Waktu desain, td = 20 menit = 1200 dt Diameter = 10 m Overflow rate saat debit max = 60 m3/m2/hr = 6,94 x 10-4 m3/m2/dt Kedalaman air = 4,3 m EDI detention time = 10 dt % solid = 3 % (Metcalf, hal 485) Besarnya penyisihan BOD dan SS pada OR = 35 % dan 60 % Weir loading = 125 m3/m2/hr = 1,45 m/dt x 10-3

Data Qrata2 = 25170,25 m3/hari Qpeak = 1,2264 m3/dt SS = 602,37 kg/jam BOD = 159,24 kg/jam

5.1.5.3 Perhitungan

Inlet ( Splitter Box)

Q =

Q rata2

4 tangki =

25170,25 m3 /hari4 tangki×86400 dt/hari = 0,073 m3/dt

Panjang saluran pelimpah (diasumsikan ukuran kepala pelimpah 100 mm):

hsc =

[ Q

( Cw ) (L−0,2hsc ) ]2/3

0,1 m =

[0,073 m3 /dt(1,82 ) ( L−0,2( 0,1 m )) ]

2/3

L = 1,29 m ≈ 1,3 m

Qpeak 1 tangki =

Qpeak

3 tangki =

1,2264 m3 /dt3 tangki = 0,4088 m3/dt

Luas pipa inlet =

Qpeak

v =

0,4088 m3 /dt0,3 m/s = 1,363 m2

V - 10

Sehingga diameter pipa inlet:

A =

πD2

4 =

D =

√ 4 Aπ

D =

√ 4(1,363 m2 )3,14

D = 1,318 m ≈ 1318 mm

D = 1300 mm = 1,3 m

Kedalaman saluran inlet 2 kali diameter pipa, sehingga = 2 x 1,3 m = 2,6 m, Sehingga

area yang direncanakan ialah 3 m x 3 m dengan freeboard 0,6 m.

Tangki

Qrata2 1 tangki = 6292,56 m3/hari

Surface Area =

Qrata2

v0 =

6292,56 m3 /hari40 m 3 /m2 hari = 157,31 m2

A =

πD2

4

D =

√4Aπ

D =

√ 4(157,31 m2 )3,14

D = 14,16 m

Feedwell

V = Qrata2 x td

V = 6292,56 m3/dt x

20 menit1440 menit/hari

V = 87,40 m3

Kedalaman tangki diasumsikan 50% dari kedalaman air, sehingga:Kedalaman air = 50% x 4,3 m = 2,15 m

V - 11

Surface Area =

Vh

=

87,40 m3

2,15 m = 40,65 m2

A =

πD2

4

D =

√4Aπ

D =

√ 4( 40,65 m2 )3,14

D = 7,196 m Cek kecepatan

Acylinder = π Dh = 3,14(7,196 m)(4,3 m – 2,15 m) = 48,58 m2

v =

Qrata2

A =

6292,56 m3 /hari48,58 m 2×86400 dt/hari = 0,00149 m/dt ≈ 0,002 m/dt

Hal ini jauh di bawah kriteria 0,020 m/s. Oleh karena itu, kedalaman feedwell ditingkatkan untuk mengurangi diameter. Setelah dilakukan iterasi, dimensi feedwell yang digunakan adalah diameter 5,25 m dan kedalaman 4,04 m Kecepatan yang dihasilkan mencapai 0,02 m/s.

Energy Dissipating Inlets (EDI)

V = Qrata2 x td

V = 6292,56 m3/hari x

10 dt86400 dt/hari

V = 0,73 m3

Surface Area =

Vh

=

0,73 m3

0,5( 4,04 ) m = 0,36 m2

A =

πD2

4

D =

√4Aπ

D =

√ 4( 0,36 m2)3,14

D = 0,68 m

Bagian bawah hopper lumpur tidak boleh melebihi 0,6 m lebar, dan sudut dinding harus lebih besar dari 60 derajat. Bentuk hopper adalah frustum dari piramida. Sehingga volume:

V =

( h3 ){W top+Wbottom+[ (W top ) (W bottom )]

12}

V - 12

Volume yang dibutuhkan adalah 1 m3, sehingga dimensi yang didapat dari Solver ialah:Wbottom = 0,6 mWtop = 1,19 m atau 1,2 mTinggi = 1,139 m atau 1,2 mSudut dinding = 75º

Weir Loading = ( Qrata2

πD )=

6292,56 m3 /hari3,14×14,16 m = 141,53 m2/hari

Sistem outletPipa outlet (Q = 0,146 m3/s)Qrata-rata = v x A0,146 m3/s = 0,6 m/s x A A = 0,242 m2

D = 0,55 m Dpas = 550 mmCek kecepatanv = Qrata-rata /A

= 0,146 m3/s / 0,24m2

= 0,604 …ok (0,6-3 m/s)

BOD dan TSS Removal

Volume tangki = (πD2 h

4 )=

(3,14×(14,16 m )2×4,3 m×44 )

= 2705,80 m3

Pada debit rata-tara

td = (VolQrata2

)=

(275,80 m3×24 jam/hari25170,25 m3 /hari )

= 2,58 jam

BOD removal =

ta+bt

=

2,58 jam0,018+ (0,020 ) (2,58 jam ) = 37,07 %

BOD tersisihkan = 159,24 kg/jam x 37,07% = 59,03 kg/jam

TSS removal =

ta+bt

=

2,58 jam0,0075+ (0,014 ) (2,58 jam ) = 59,15 %

TSS tersisihkan = 602,37 kg/jam x 59,15 % = 356,30 kg/jam

5.2 Unit Pengolahan Sekunder

2.1.1 Activated Sludge

2.1.1.1 Fungsi

Activated sludge digunakan untuk menguraikan zat organik oleh biomassa yang terbentuk di dalam bak. Proses ini terjadi dalam keadaan aerob.


ϴc (hangat) = 10 - 20 hari VSS/SS = 0,5 – 0,8 Suspended solid pada efluen = 10 – 30 mg/L HRT = 12 – 36 jam Kebutuhan Udara kg/kg BODu disisihkan = 0,8 – 0,85 Waktu aerasi (T) = 2-3 jam

V - 13

Rasio sirkulasi Lumpur = 75-100 % Efisiensi pengolahan BOD = 80 - 95 % Efisiensi pengolahan TSS = 80 - 90 % Konsentrasi solid = 2-6%

2.1.1.3 Desain Terpilih

Beban BOD pada influen : 1249,09 mg/l Beban TSS pada influen : 3009,66 mg/l ϴc (hangat) = 10 hari VSS/SS = 0,8 BOD pada efluen = 20 mg/L Suspended solid pada efluen = 24 mg/L HRT = 12 jam Kebutuhan Udara kg/kg BODu disisihkan = 0,8 Waktu aerasi (T) = 2jam Rasio sirkulasi Lumpur = 75 % Efisiensi pengolahan BOD = 95 % Efisiensi pengolahan TSS = 90 % Konsentrasi solid = 6% Konsentrasi TSS pada effluen : 46,72 mg/l Tingkat pengurangan bakteri (Kd) : 0,06 /hari Yield coefficient (Y) : 0,6 mg SS/ mg BOD Konsentrasi BOD influen (Ca) : 106,4 mg/l Qmax : 0,35 m3/dt Rasio resirkulasi lumpur R : 0,75 Berat spesifik lumpur : 1,03 (metcalf, hal 485) Asumsi : 1 mg cell butuh 1,42 mg O2

BOD5/ BODu : 0,67 Desain Tangki 2 buah

2.1.1.4 Perhitungan Dimensi Beban

Qr = 25.170 m3/hari/2= 12585 m3/hari

Beban BOD = 1249,09 kg/hariBeban TSS = 3009,66 kg/hari

Karakteristik lumpurBerat spesifik lumpur = 1,03 Konsentrasi solid = 6% = 0,06 kg/kg

Q

lumpur = {3009 ,66 kg/hari

1 , 03 x1000kg /m3 }:0 , 06

= 48,7 m3/hari Efluen

Qair = 25.170 m3/hari – 48,7m3/hari = 25.121,3 m3/hari BOD = 1249,09 kg/hari

=

1249 ,09 kg /hari×1000 g /kg

12585 m3/hari

= 99,25 g/m3 = 99,25 mg/L = So

V - 14

TSS = 3009,66 kg/hari

=

3009 ,66 kg /hari×1000 g/kg

12585 m3/hari

= 239,15 g/m3 = 239,15 mg/L Estimasi BOD5 yang larut (S)

BOD5 efluen = S + BOD5 efluen SSBOD5 efluen SS (asumsi 63% biodegradable)Biodegradable efluen solid = 24 mg/L x 0,63 = 15,1 mg/LBODu = 15,1 mg/L x 1,42 = 21,4 mg/LBOD5 = 0,67 x 21,4 mg/L = 14,3 mg/LBOD5 terlarut influen yg keluar dari pengolahan20 mg/L = S + 14,3 mg/LS = 5,7 mg/L

Efisiensi pengolahan E

oE=

So−S

So

x100=(99 ,25−5,7mg / L99 ,25 )x 100%

= 94,25%

Volume reaktor dengan persamaan

oV=

θcQγ (So−S )mg / L

X (1+kd θc)

o θc = 10 hario Q = 25.121,3 m3/hario γ = 0,6 mg/mg

o So = 99,25 mg/L

o S = 5,7 mg/Lo X = 2400 mg/Lo Kd = 0,006 d-1

o V =

10 hari(25 .121 , 3m3/hari )(0,6 )(99 , 25−5,7 ) mg / L

2400 mg / L(1+0 ,06 d−1 x10 hari )o V = 3672,03 m3

Dimensi Tangki aerasi untuk 1 tangkiBentuk tangki persegi panjangRasio p:l = 2:1Kedalaman air = 4 mFreeboard = 0,5 ml x 2l x 4 m x 2 = 3672,03 m3

l = 15,2 mp = 2l = 30,4 mkedalaman air = 4 m ( kedalaman total 4,5 m)

V - 15

Hitung laju aliran lumpur yang dibuang dari tangki aerasiV = 3672,03 m3

VSS = 0,8 SS

θc =

VXQwr X r+Qe Xe

10 hari=

3672 ,03 m3 x2400mg / LQwr 3000 mg /L+25121 , 3 m3/harix 24 mg / Lx 0,8

Qwr= 133 m3/hari

Estimasi bubur yang dibuang tiap hari

o Hitung γ obs

γ obs =

γ1+kd θc

=

0,61+0 , 06 x10

= 0,375

o Pertambahan masa MLVSS

px =γ obs Q(So-S) : 1000 g/kg= 0,375 x 25.121,3 m3/hari x (99,25 – 5,7) g/m3 /(1000 g/kg)= 881,3 kg/hari

o Pertambahan masa MLSS (TSS)pss = 881,3 kg/hari : 0,8

= 1101 kg/hari

o Hitung TSS yang hilang dalam efluenpe = (25121,3 – 133) m3/hari x 24 g/m3 / 1000 g/kg

= 599,72 kg/hario Jumlah lumpur yang harus dibuang

Lumpur yang dibuang = pss - pe

= 1101 kg/hari - 599,72 kg/hari= 501,28 kg/hari

Estimasi Laju pengembalian lumpur aktifVSS dalam aerator = 2400 mg/LVSS dalam RAS = 9300 mg/L x 0,8

= 7440 mg/L2400(Q+Qr) = 7440 x QrQr

Q = 0,5Qr = 0,5 x 25121,3 m3/hari

= 12560,65 m3/hari= 0,145m3/detik

Cek HRT (θ )

V - 16

o θ

=

VQ

=

3672 ,03 m3

25121,3 m3 /hari= 0,15 hari x 24 jam/hari= 3,6 jam

Cek Rasio F/M

U =

So−S

θX

=

99 , 25 mg / l−5,7 mg / l(0 ,15 hari ) (2400 mg / l )

= 0,26 hari-1

Cek laju pembebanan organic dan massa ultimate BODu o BOD5 = 0,67 x BODuo BODu digunakan = Q (So – S)/0,67

=

25121 , 3 m3 /hari (99 , 25−5,7 ) g/m3

0 , 67×1000 g /kg= 3507,61 kg/hari

Kebutuhan oksigen teoritis

o O2 =

Q ( So−S )(1000 g /kg ) f

−1 , 42 px

= 3507,61 kg/hari – 1,42 (881,3 kg/hari)= 2256,16 kg/hari

Volume udara yang dibutuhkano Asumsi berat udara 1,202 kg/m3 dan mengandung 23,2% oksigeno Efisiensi transfer oksigen untuk peralatan aerasi = 8%o Faktor keamanan = 2 untuk volume aktual blowera. Udara teoritis

Udara=

2256 ,16 kg /hari

1,202 kg /m3×0 ,232 g/udara

= 8090,54 m3/hari

b. Udara teoritis yang dibutuhkan pada efisiensi transfer oksigen 8%Udara = (8090,54 m3/hari)/0,08

= 101131,75 m3/hari = 70,23 m3/menit = 2480,15 ft3/menit

c. Udara teoritis yang dibutuhkan pada efisiensi transfer oksigen 8%Udara = (70,23 m3/menit) x 2 = 140,46 m3/menit = 4960,28 ft3/menit = 82,67 ft3/det (cfs)

V - 17

Volume udara yang dibutuhkan per unit massa BOD5 disisihkan dan per unit volume air buangan dan tangki aerasia. Udara yang disuplai per kg BOD5 yang disisihkan

Udara =

(101131 ,75 m3 /hari )×(1000g /kg )(25121 ,3m3 /hari )×( 99 ,25−5,7 ) g/m3

= 43,03 m3 udara/kg BOD5

= 689,27 ft3/lb

b. Udara yang disuplai per m3 air buangan yang diolah

Udara =

101131 , 75 m3/hari25121 , 3 m3 /hari

= 4,03 m3 udara/ m3 air buangan

c. Udara yang disuplai per m3 tangki aerasi

Udara =

101131 ,75 m3/hari3672 ,03 m3

= 27,54 m3/ (m3.hari) = 27,54 ft3/ (ft3.hari)

5.3 Unit Pengolahan Tertier5.3.1 Desinfeksi5.3.1.1 Fungsi

Mereduksi bakteri patogen khususnya golongan coli di dalam effluen hasil pengolahan air buangan sebelum dibuang ke badan air penerima;

Mengurangi konsentrasi amonia yang terdapat dalam air buangan.5.3.1.2 Kriteria DesainKriteria desain untuk proses desinfeksi dapat dilihat pada Tabel 5.14 dibawah ini:

Tabel 5.14 Kriteria Pengolahan dengan Desinfeksi

Kriteria Desain Range Desain Terpilih Dosis kaporit Kadar chlor dalam CaOCl2

Waktu kontak (td ) Menggunakan bak khlorinasi Kecepatan pada saluran bak

khlorinasi (vL) BJ kaporit

(3 – 10) mg/l

(15 – 45) menit

(2–4,5)m/jam (0,8–0,88) kg/l

5 mg/l60 %20 mnt

3,6 m/jam= 0,06 m/dt0,85 kg/l

Sumber : Wastewater Engineering, Metcalf & Eddy, 1991

5.3.1.3 Desain TerpilihData mengenai desain terpilih dapat dilihat pada Tabel 2.16. Beberapa keterangan tambahan adalah: Qrata = 0,69 m3/dt = 15,75 Mgal/hari Pembubuhan dilakukan dengan menggunakan bak mom dengan kapasitas pembubuhan

500 cc/menit.5.3.1.4 Dimensionering

Asumsi dosis yang digunakan adalah 5 mg/lKebutuhan kaporit = 100/60 x 5 mg/l x 30 l/dt

= 250 mg/dt = 15 g/mnt

V - 18

Kapasitas pembubuhan = 500 cc/mnt

Kadar kaporit dalam larutan =

kebutuhan kaporitkapasitas pembubuh × spesific gravity

× 100 %

= 15 gr/mnt / (500 cc/mnt x 0,85 mg/l x 10-3 cc/l x 1 gr/1000 mg) x 100% = 3,53 %

Periode pengisian direncanakan 24 jam Kapasitas bak mom = 500 cc/mnt x 24 jam/ hari x 60 mnt/jam x 1 hari

= 720.000cc = 0,72 m3 Direncanakan dimensi bak mom:

p : L = 1 : 2 p = 2LH = 0,6 m & freeboard = 0,2 mV = A x H = 2L2 x 0,6 = 0,72 L= 0,77 mP = 2 x L = 2 x 0,77 m = 1,54 m

Volume kaporit/hari =

15 g/mnt × 1440 mnt/hr0,85 g/cm 3

= 0,025 m 3

Dimensi bak klorinasi Volume bak khlorinasi (Vbak)

Vbak = Q x td = 0,35 m3/dt x 20 mnt x 60 det/mnt = 420 m3

Panjang total saluran (pt) pt = vL x td = 0,06 m/dt x 20 mnt x 60 det/mnt = 72 m

Direncanakan lebar saluran = 2 m

Luas penampang saluran (Ac) =

Qrata

v L

= 0,35m3 /dt0,06 m/dt

= 5,83m2

Kedalaman efektif =

5,83 m2

2 m = 2,92 m

Direncanakan jumlah saluran, n = 8 buah Jumlah belokan = n – 1 = 7 buah

Panjang bak, L =

72 m8

= 9 m

Jari-jari hidrolis (R)R = (2 x 2,92 m)/(2 + (2 x 0,25 m)) = 0,9 m

Saluran dibuat dari beton, n = 0,013 (konstanta Manning)Dari rumus Manning:

v =

1n× R2/3× S1/2

S = (v × n

R2 /3 )2

= (0,06 × 0,0130,92/3 )

2

= 7 × 10-7 m/m

H = S x L = 7 x 10-7 m/m x 9 m = 6,3 x 10-6 m Kehilangan tekanan dalam bak, ∆H

vbelokan = 3 x vlurus = 3 x 0,06 m/dt = 0,18 m/dt

∆H = m ×

vL

2

2g + ( m - 1)

vb2

2g +

(n2× vL2× L )

R4 /3

V - 19

= 8 × (0,06 )2

2 × 9,81 + (8 - 1 ) (0,18 )2

2× 9,81 + 0,63 × 10 -5

¿ 1,468 × 10-3 + 1,156 × 10-4 + 0,63× 10-5 = 1,59× 10-3 m

5.3.2 Sludge drying Bed5.3.2.1 FungsiUnit pengolahan lumpur yang digunakan untuk mengeringkan lumpur yang telah distabilkan pada unit sebelumnya. Lumpur dimasukkan ke dalam unit ini dengan ketebalan lapisan 20-30 cm dan dibiarkan mengering.

5.3.2.2. Kriteria Desain Periode pengeringan : 10 – 15 hari Lapisan pasir : 230 – 300 mm Tebal lumpur : 150 – 300 mm Koefisien keseragaman : 4 Ukuran efektif : 0,3 – 0,75 mm Jarak antar pipa lateral : 2,5 – 6 m Kecepatan aliran 0,75 m/dt Slope underdrain 1%

5.3.2.3. Desain Terpilih Periode pengeringan : 10 hari Kadar air lumpur setelah 10 hari pengeringan : 60% Tebal lapisan lumpur : 300 mm Tebal pasir halus : 150 mm Tebal pasir kasar : 75 mm Tebal lapisan kerikil : 150 mm Tebal lapisan ijuk : 400 mm Debit lumpur dari BS II : 18,62 m3 /hari

5.3.2.4. Perhitungan Dimensi Volume lumpur selama 10 hari

V= Debit lumpur x tdV= 18,62 m3 /hari x 10hari =186 ,2 m3

InfluenPipa InletVinfluen = 0,6 m/dtQmax = 0,000215 m3/dtA = Qmax: V = 0,000215 m3 /dt : 0,6 m/ dt = 0,00036 m2

A = ¼ x x (d2) d = 0,02 mDiameter pasaran = 100 mm

Luas permukaan yang dibutuhkan

As= Vtebal lap. lumpur

=186,2m3

0,3 m=620 , 67 m2

Jumlah unit : 6 unit (asumsi)Dimensi setiap unit As per unit = 620,67 m2 / 6 = 103,44 m2

p : l = 3 : 1 p = 3lAs per unit = p × l = 3l × l = 3l2

103,44 m2 = 3l2 l = 5,80 m

V - 20

panjang = 3 x 5,8 m = 17,4 mkedalaman = 1,35 + 1 (freeboard)

Sistem Underdrain1. Diameter orifice = 1 cm dan dibuat pada seluruh badan pipa lateral

Luas orifice =

2522 1085,7)01,0(14,34

1

4

1mmd

2. Dimeter pipa manifoldd = 30 cm

Luas penampang pipa manifold =

14

×π×d2= 14×3 , 14×( 0,3 m)2=0 ,071 m2

3. Dimeter pipa laterald = 8 cm

Luas penampang pipa lateral =

14

×π×d2=14×3 ,14×( 0 ,08 m )2=0 ,005 m2

Jarak antar pipa lateral 2,5 m. Volume air yang hilang setelah 10 hari (kadar air berkurang dari 92% menjadi 60%)

Vair=(92−60 ) % x VVair=(92−60 ) % x 501,984 m3=160 ,63 m3 /10hari

Debit efluen (evaporasi diabaikan)

Qeff=160,63 m3

10 harix

hari86400

=1 , 86 .10−4m3 /dt

V - 21

bab v kelp lentok ok

Documents