Download - 2.Teknologi Penjernih Air Baku Fix
1
BAK PENGENDAP BERKEPING
DESKRIPSI
BPB (Bak Pengendap Berkeping) merupakan inovasi teknologi yang relatif baru
dibidang pengolahan air baku / air sungai untuk menghilangkan berbagai bentuk
angkutan sedimen dalam air baku dengan proses pengolahan secara fisika sehingga
tidak memerlukan koagulan atau bahan kimia lainnya. Dalam BPB air jernih dan air
keruh dapat terpisah sendiri secara otomatis dan kontinu tanpa memerlukan energi
listrik seperti untuk menggerakkan pompa atau peralatan lainnya dan tanpa memerlukan
tenaga operator untuk mengoperasikan instalasi secara terus-menerus.
Angkutan sedimen total pada air baku / air sungai terdiri atas material diskrit
seperti batu kecil/kerikil, pasir, partikel tersuspensi, koloid dan lain-lain. Adanya
angkutan sedimen pada air baku menunjukkan bahwa telah terjadi pencemaran fisik
pada air baku tersebut. Angkutan sedimen / polutan fisik dalam air baku dapat
mengganggu pemanfaatan air dan apabila air akan diolah untuk air minum / air bersih
maka akan meningkatkan biaya pengolahan.
BPB yang diperkenalkan sebagai instalasi pengolahan / penjernihan air baku
secara fisika dan secara otomatis terdiri atas 3 (tiga) komponen yaitu :
(i) BPB yang merupakan bak pengendap konvensional (settling tank) dan
disempurnakan dengan sederet keping pengendap (plate settler) yang berfungsi untuk
memperluas bidang pengendapan sehingga proses fisika dari pengendapan
(sedimentation) dapat berlangsung lebih efektif dibanding bila tanpa menggunakan
keping pengendap,
(ii) Penguras lumpur yang merupakan suatu sistem sifon terbuat dari sejenis pipa
PVC yang dipasang pada tempat dan elevasi tertentu sehingga dapat berfungsi untuk
mengevakuasi lumpur BPB keluar secara otomatis dan kontinu,
(iii) Komponen penunjang instalasi seperti : kolam penenang, bendungan pada
saluran pembawa (stoplog ), pelskal dan lain-lain.
Teknologi BPB sebagai instalasi penjernihan air baku / air sungai relatif belum
lama dikembangkan. Kurang lebih satu dekade yang lalu konsepsi teknologi BPB dengan
skala percobaan telah diimplementasikan pada suatu IPAL industri tekstil / selimut yaitu
2
PT. Peony Blanket Industry di Bekasi – Jawa Barat. Implementasi skala penuh (skala 1 :
1) dilakukan + lima tahun yang lalu, yaitu di daerah Pantura (Pantai Utara) P. Jawa
pada saluran air dari areal tambak milik Dinas Perikanan Propinsi Jawa Barat di Desa
Sungai Buntu, Kecamatan Pedes, Kabupaten Karawang – Jawa Barat. Meskipun
demikian, dari hasil implementasi tersebut, ternyata teknologi BPB memiliki prospek dan
dapat direkomendasikan diantaranya untuk dipergunakan sebagai instalasi penjernihan
air sungai Citarum sebelum masuk kedalam waduk Saguling, direkomendasikan pula
untuk menjernihkan air sungai Citanduy sebelum masuk kedalam laguna Segara Anakan
dan untuk keperluan penjernihan air baku lainnya yang banyak mengandung angkutan
sedimen atau limbah/polutan fisik.
Dengan demikian BPB merupakan salah satu the best available technology di
bidang penanggulangan sedimentasi waduk / laguna seperti tersebut di atas yang dapat
membantu mengatasi dampak negatif dari adanya angkutan sedimen pada sumber air
baku seperti : sungai, saluran irigasi, saluran air tambak dan lain-lain.
KEUNGGULAN DAN KELEMAHAN BPB
1. Tidak memerlukan : bahan kimia, energi listrik dan tenaga operator.
2. Endapan lumpur BPB dapat keluar sendiri secara otomatis dan kontinu sehingga
volume ruang lumpur lebih kecil dibanding bak pengendap konvensional, dengan
demikian biaya investasi BPB lebih murah. Meskipun demikian kinerja BPB lebih
baik karena dapat beroperasi terus-menerus tanpa terhenti untuk pengurasan
lumpur.
3. Dua jenis efisiensi BPB yang pernah dicapai yaitu :
A. Efisiensi Penjernihan BPB : J = 87,8 %
B. Efisiensi Pengolahan BPB : P = 89,4 %
Dimana :
Efisiensi Penjernihan ( J ) : perbandingan antara konsentrasi partikel
pada outlet dengan konsentrasi partikel pada inlet kali 100%.
Efisiensi Pengolahan ( P ) : perbandingan antara debit outlet air jernih
dengan debit inlet air baku kali 100%.
3
Rumus efisiensi penjernihan : J dan efisiensi pengolahan : P diturunkan
dari parameter-parameter seperti pada skema gambar 1 berikut ini.
Gambar 1. Inlet = Outlet + Lumpur.
Dimana :
Q : debit air baku masuk (inlet). q : debit lumpur / aliran keluar bawah (outlet bawah).
(Q – q) : debit air jernih / aliran keluar atas (outlet atas). Xo : konsentrasi partikel tersuspernsi pada inlet. Xef : konsentrasi partikel tersuspensi pada outlet atas.
Xs : konsentrasi partikel tersuspensi pada outlet bawah.
Dengan demikian rumus perhitungan efisiensi dapat dituliskan sebagai berikut :
Efisiensi Penjernihan : J = )0(X
)ef(X)0
(X x 100 %
Efisiensi Pengolahan : P = Q
q)(Q x 100 %
4. BPB memerlukan adanya ”beda tinggi tekan air” ( ∆ head ) yang cukup antara
permukaan air masuk (input ) dengan permukaan air keruh yang keluar ( under
flow ).
5. Proses pengendapan yang terjadi pada bak pengendap berkeping adalah
pengendapan secara natural yang memanfaatkan gaya gravitasi sehingga hanya
partikel diskrit seperti pasir dan sedimen tersuspensi saja yang dapat
terendapkan pada alat ini sedangkan sedimen terlarut (zat warna dan lain-lain)
serta partikel koloid (zat mikro molekul dan lain-lain) tidak dapat terendapkan.
6. Endapan berupa pasir yang bersifat diskrit atau angkutan debris seperti kerikil,
batu dan lain-lain tidak dapat keluar sendiri dari BPB sehingga perlu pengurasan
4
secara berkala. Namun dalam implementasinya BPB telah dilengkapi dengan
kolam penenang yang dapat berfungsi untuk mengendapkan pasir, kerikil dan
lain-lain sehingga hanya sebagian kecil yang masuk kedalam BPB sehingga
frekuensi pengurasan hanya sekitar satu bulan atau tiga bulan sekali.
7. Air keruh / limbah fisik yang keluar dari BPB dapat dimanfaatkan sebagai pupuk
tanaman. Limbah fisik terdiri atas berbagai macam angkutan sedimen total (total
sediment transport) baik berupa partikel sedimen tersuspensi, partikel koloid
maupun zat padat terlarut serta berbagai bentuk angkutan debris lainnya yang
terbawa dalam air baku / air sungai.
8. Untuk debit air baku yang besar seperti debit sungai Citarum atau sungai
Citanduy maka diperlukan dimensi BPB yang besar sehingga diperlukan biaya
investasi yang besar pula. Namun biaya O & P tetap murah dan manfaat BPB
sangat besar untuk melindungi terjadinya sedimentasi atau pendangkalan waduk
Saguling atau laguna Segara Anakan.
9. Dari hasil implementasi yang telah dilakukan selama ini ternyata bahwa teknologi
BPB memenuhi kriteria : 1) biaya murah (low-cost), 2) tepat guna
(appropriate), 3) tahan lama (durabel), 4) berkelanjutan (sustainnable)
serta 5) ramah lingkungan (environmental friendly).
PRINSIP KERJA BPB
Instalasi penjernihan air baku dengan BPB dapat dibangun langsung pada aliran
sungai atau pada saluran air baku yang ada. BPB dapat beroperasi dengan sendirinya
secara otomatis dan kontinu terus menerus setiap saat. Hal ini terjadi berkat adanya
aliran air baku / air sungai yang juga secara kontinu / menerus. Namun demikian
implementasi teknologi BPB memerlukan prasyarat adanya ”beda tinggi tekan air” ( ∆
head ) yang cukup antara permukaan air masuk (input ) dengan permukaan air keruh
yang keluar ( under flow ). Perbedaan tinggi tekan air ini yang memungkinkan aliran air
keruh dapat terjadi dengan sendirinya / otomatis.
Pada salah satu implementasi BPB dibidang pengolahan air baku untuk air irigasi
tambak dengan air baku terjadi karena aliran pasang-surut air laut, secara skematis
sistem pengolahannya adalah seperti dijelaskan pada gambar 2.
5
Gambar 2. Sketsa sistem penjernihan air baku dengan BPB secara kontinu
dan otomatis.
Namun prinsip kerja dari BPB dalam menjernihkan air baku adalah seperti dijelaskan
pada gambar 3 berikut ini.
Gambar 3. Skema aliran fluida dalam Bak Pengendap Berkeping.
Pengolahan air dimulai dengan datangnya aliran air pasang dari laut melewati
saluran pembawa menuju ke BPB. Air tersebut mengandung kadar partikel sedimen
6
tersuspensi yang tinggi. Pengaturan debit air yang masuk kedalam BPB dilakukan
dengan mengatur lebar bukaan dari pintu air masuk (inlet). Besarnya bukaan inlet
ditentukan secara empiris berdasarkan hasil pengoperasian sebelumnya. Bila debit inlet
sudah dapat ditentukan, selanjutnya perlu ditentukan debit air keruh yang akan dibuang
melewati pipa PVC menuju ke hilir saluran. Pengaturan debit air keruh dilakukan dengan
mengatur bukaan keran pada pipa PVC tersebut. Dalam praktek bukaan keran
ditentukan berdasarkan pengalaman pengoperasian dan besarnya bukaan keran
tersebut berkisar antara 40 s/d 60 %. Pada penjernihan air baku tambak, debit lumpur
atau debit air yang terbuang bersama dengan partikel tersuspensi jumlahnya tidak
terlalu dipermasalahkan mengingat jumlah cadangan air laut yang sangat besar
jumlahnya. Namun apabila nantinya yang diproses adalah air baku dari sungai yang
merupakan air tawar dan terbatas jumlahnya maka air yang terbuang bersama dengan
lumpur harus diperhitungkan dengan cermat.
Apabila sistem penjernihan air baku tambak telah diatur seperti tersebut diatas
berarti seluruh persiapan pengoperasian telah selesai dilakukan. Pengoperasian terjadi
setiap hari dengan sendirinya pada waktu air pasang. Pada waktu tersebut, air baku
mengalir masuk kedalam bak pengendap dan setelah melewati proses penjernihan,
maka air jernih keluar dari bagian outlet atas dan mengalir ke dalam saluran suplesi
dalam areal tambak. Air keruh keluar melalui pipa PVC dan dibuang di bagian hilir.
Namun karena ujung bawah pipa penguras lumpur terletak pada dasar ruang lumpur
maka yang keluar lewat pipa tersebut adalah air yang mempunyai konsentrasi lumpur
tinggi. Demikian pula yang keluar dari outlet pada bagian atas bak pengendap adalah
merupakan supernatan yaitu air baku yang telah melewati proses sedimentasi pada bak
pengendap berkeping sehingga merupakan air jernih yang sudah terbebas dari partikel
sedimen tersuspensi (periksa gambar 3).
Dengan bak pengendap berkeping secara teoritis dapat dicapai efisiensi
pengendapan 100 % sehingga seluruh partikel sedimen tersuspensi yang ada dalam air
baku seluruhnya dapat terendapkan. Pengendapan maksimum tersebut dapat dicapai
apabila waktu tinggal hidraulik air yang diolah sama dengan waktu yang diperlukan
untuk pengendapan seluruh partikel tersuspensi tersebut. Kebutuhan waktu
pengendapan dari tiap jenis partikel tersuspensi adalah berbeda-beda, sehingga
diperlukan adanya data percobaan pengendapan secara batch di laboratorium.
7
PENGGUNAAN BPB
Kriteria Disain BPB
1. Bak pengendap direncanakan dengan kriteria good performance dengan beban
permukaan (surface loading) adalah sebesar : 600 s/d 1.500 GPD/ft2 yang ekivalen
dengan : 0,283 s/d 0,707 L/dt/m2. Beban pelimpah (weir-loading) berkisar antara :
5.000 s/d 15.000 GPD/ft2 (2,358 s/d 7,073 L/dt/m2), dimana 1 galon = 3,785 L; 1 ft =
0,305 m.
Gambar 4. BPB sedang beroperasi, air jernih keluar dari Outlet atas dan mengalir pada saluran suplesi.
8
Gambar 5. Keping Pengendap (Plate Settler), berjarak 20 cm, kemiringan 60o
Gambar 6. Kolam Penenang, BPB dan Saluran Suplesi Tambak serta Tambak yang terletak di kiri-kanan Saluran Suplesi.
9
Gambar 7. Tempat Pengeluaran Lumpur dan lumpur yang baru keluar dari BPB tampak tergenang di Saluran.
2. Waktu tinggal hidraulik (detention time) bervariasi antara 30 menit (0,5 jam) sampai
dengan 120 menit (2,0 jam) yang akan memberikan efisiensi penjernihan partikel
berkisar antara 80 s/d 100 %.
3. Untuk memperluas bidang pengendapan : A, maka telah diinovasi pada bak
pengendap dengan menambahkan sederetan keping pengendap sehingga proses
pengendapan dapat berjalan lebih efektif.
4. Keping pengendap (plate settler) yang digunakan adalah dari bahan yang banyak
terdapat di pasaran. Tinggi keping pengendap : H = 60 cm, dengan kemiringan keping
60o, sehingga kebutuhan tiap keping : A-B = H/sin = 60 cm/sin 60 = 70 cm. Jarak
antara satu keping dengan keping lainnya : W = 1/3 H = 60/3 cm = 20 cm.
5. Bak pengendap berkeping di samping berfungsi memperluas bidang pengendap : A,
juga adanya keping pengendap berfungsi untuk mencegah terjadinya fenomena
pengaliran singkat (periksa gambar 3). Aliran fluida dalam bak pengendap berkeping
harus melewati sirkulasi lintasan aliran yang sedemikian rupa sehingga sangat kecil
kemungkinan terjadinya fenomena pengaliran singkat. Dengan adanya keping
pengendap, partikel sedimen tersuspensi akan kehilangan energi geraknya karena harus
10
melewati lintasan berpenghalang (baffled channel) dan akhirnya mengendap di dasar
bak sehingga supernatan yang keluar terbebas dari partikel sedimen tersuspensi.
6. Pipa penguras lumpur terbuat dari pipa PVC dengan diameter tertentu: Ujung mulut
pipa dipasang 10 cm dari dasar bak pengendap yang merupakan beberapa
kompartemen berkeping dan pada bagian atasnya digabung dan merupakan suatu
manifol.
Biaya Investasi, Operasi dan Pemeliharaan BPB
1. Perkiraan biaya investasi BPB untuk pengolahan air baku dengan debit antara 5 L/dt
sampai dengan 20 L/dt berdasarkan harga Januari tahun 1989 adalah sebesar Rp.
20.000.000,-. Biaya investasi adalah untuk biaya konstruksi seluruh BPB termasuk kolam
penenang, pintu air dan perlengkapan instalasi lainnya.
2. Biaya Operasi dan Pemeliharaan terdiri dari gaji operator 1 Orang.Bulan yang sudah
termasuk biaya pembersihan dan pengurasan BPB satu bulan sekali.