Download - Bimtek Kolam Pengendap.pdf
-
Pedoman TeknisPerhitungan Kolam Pengendap
pada Tambang Batubara
Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral
Direktorat Jenderal Mineral dan Batubara
Direktorat Teknik dan Lingkungan Mineral dan Batubara
1
-
Daftar Isi1. Tujuan Pedoman Teknis2. Manfaat Kolam Pengendap3. Definisi, Perbedaan dan Fungsi4. Kesalahan Teknis5. Tipe Pengendapan6. Strategi Pengolahan7. Prinsip Perancangan Kolam Pengendap8. Pengendalian Debit Air9. OM yang Efektif dan Efisien10.Tahapan Perancangan Kolam Pengendap11.Kriteria Desain Kolam Pengendap12.Desain Kolam Pengendap13.Pemeliharaan dan Pemantauan Kolam Pengendap
2
-
Tujuan Pedoman Teknis
Memberikan panduan pelaku usahapertambangan batubara dalam mendesainkolam pengendap
Panduan untuk melakukan pengelolaan danpemeliharaan terhadap kolam pengendapsehingga kolam pengendap tersebut berfungsiefektif.
3
-
Manfaat Kolam Pengendap
Meminimalisasi dampak kegiatanpertambangan
Mengolah air tambang dan aliran permukaanagar sesuai dengan Baku Mutu Lingkungan(BML)
Memanfaatkan air tambang untuk kegiatanlain
4
-
Definisi, Perbedaan dan Fungsi
Kolam pengendap (sediment pond): tempat untukmenangkap runoff dan menahan air ketika tanah dankotoran lain dalam air mengendap menjadi sedimen.
Kolam pengendap vs DAM : KPmenahan air mengendapkan material tersuspensi,
setelah air jernih, air tersebut bisa dialirkan. DAM mengatur debit air untuk tujuan tertentu
(irigasi, PLTA, mencegah banjir) Fungsi lain :
penampungan air limbah tambang yang mengandunglogam berat (Fe dan Mn)
air yang mengandung asam (pH < 6)
5
-
Kesalahan Teknis
Dinding kolam tidak diperkuat, menambah beban erosi padakompartemen pengolah
Saluran inlet kompartemen melebar, merubah fungsi kompartemen
6
-
Kesalahan Teknis (2)
Lahan terganggu (hilir) tidak dilengkapi dengan material kendali erosi
Dinding dan sekitar kolam tidak ada tanaman/material pengendali erosi
7
-
Kesalahan Teknis (3)
Pemisah kompartemen tidak sesuai dengan fungsi pemisah Dinding dan sekitar kolam tidak ada tanaman/material
pengendali erosi
8
-
Pengendalian Erosi
9
-
Tipe Pengendapan
a. Tipe 1: tidak mengalami perubahan bentuk, ukuran, maupun berat selama pertikeltersebut mengendap.
b. Tipe 2: bersatunya beberapa partikel membentuk gumpalan sehingga berat partikelsemakin besar dan mempercepat pengendapannya.
c. Tipe 3: pengendapan dimana gaya antar partikel saling menahan partikel lainnyauntuk mengendap.
d. Tipe 4: pengendapan dimana terjadi pemampatan partikel yang telah mengendapkarena berat partikel.
a. Tipe 1: pengendapan partikelTunggal (discrete particle settling)
b. Tipe 2: pengendapan gumpalanpartikel (flocculant settling)
c. Tipe 3: pengendapan secaraperintangan (hindered settling)
d. Tipe 4: pengendapan secarapemampatan (compression settling)
10
-
Strategi Pengolahan
Pengaturan debit
Pengendalian erosi dari hulu, menggunakantanaman penutup, mulsa, dll
Kriteria desain sesuai dengan prinsip pengendapandan tipe sedimen
Operasional dan pemeliharaan yang efektif danefisien
Jalan akses yang mudah dan stabil
Lokasi penempatan lumpur sedimen yang aman
11
-
Prinsip Perancangan Kolam Pengendap
Luas Tangkapan Hujan
Debit Maksimum sebagai dasar perancangan
Waktu Tinggal sesuai dengan tipe sedimen
Kecepatan Reaksi flokulan dan
Surface loading/Beban permukaan : Laju permukaanpada saat debit puncak sebaiknya 3x debit rata-rata untuk kapasitas kolam kecil & 1,5x untuk kapasitaskolam besar
Aliran Laminer : untuk memastikan partikel terpidahdari fluida
12
-
Pengendalian Debit Air
1. Membagi debit pada hulu
a. Untuk memperkecil beban pengolahan pada hilir
b. Mempermudah distribusi alat berat
c. Gangguan saat perawatan/pemeliharaan tidaksignifikan
2. Membagi debit pada hilir
a. Pertimbangkan kestabilan lereng
b. Pertimbangkan penampang hidrolis
13
-
OM Efektif dan Efisien Jangka Waktu Lama/Jangka Waktu pendek
Lama : Konstruksi permanen, dirubah saluranpengalirannya
Pendek : Konstruksi semi permanen
Prosedur Kerja diletakkan di lokasi yang mudahdibaca operator
Rencana pemeliharaan dan perawatan : mempertimbangkan ketersediaan alat, area penirisan, ruang gerak alat, jalan angkut sertabiaya pemeliharaan
14
-
Tahapan Perancangan KolamPengendap Data Curah Hujan Lokal
Data Curah Hujan Regional
Identifikasi CurahHujan
Luas area tangkapan, Tinggi hidrolis,
Zonasi area, Area pretreatmentIdentifikasi Topografi
Uji Kolom
Jar test (bila menggunakan flokulan)Karakterisasi Material
Asumsi * Debit diolah *Waktu T inggal *
Kontrol aliran laminerPerhitungan
Zona inlet * Zona Pengendapan *Ruang Lumpur
Zona OutletDesain Kolam
15
-
Kriteria Desain Kolam Pengendap Curah Hujan
Area Tangkapan Hujan
Debit air
Waktu tinggal : 2-3 jam
Surface Loading : 1,5 m3/m2 .s
Laju Pengendapan Partikel
Kecepatan gerusan (Scouring Velocity) : Kecepatan aliran hendaknya tidak melebihi kecepatan
gerusan, agar partikel yang telah mengendap tidak tergerusdan melayang lagi.
Besarnya kecepatan gerusan (scouring velocity) terutamadipengaruhi oleh specific gravity dan ukuran butir partikel.
16
-
Desain Kolam Pengendap
a. Zona masukan (inlet) tempat dimanaair masuk ke dalam kolampengendapan.
b. Zona pengendapan, tempat dimana partikel padatan (solid) akan mengendap.
c. Zona keluaran (outlet), tempat dimanakeluarnya buangan air yang telahmemenuhi baku mutu lingkungan.
17
-
Pemeliharaan dan PemantauanKolam Pengendap
1. Pemeliharaan Kolam : ada 2 alternatif pengerukan Excavator : ketersediaan alat, area penirisan, ruang gerak
alat, jalan angkut serta biaya pemeliharaan. Pompa lumpur : persentase lumpur vs kemampuan
pompa
2. Perbaikan kolam pengendap fungsi mengendapkan sedimen agar optimal. optimal : apabila kondisi kolam sesuai dengan yang
direncanakan. longsoran pada tanggul, tertutupnya inlet/outlet.
3. Peningkatan kapasitas kolam pengendap Debit air inlet tidak sesuai dengan desain awal kolam
pengendap18
-
Contoh Desain Kolam Pengendap
Perkuatan dinding Tanpa Perkuatan Dinding
19
-
Contoh Desain Kolam Pengendap (2)
Perkuatan dinding Tanpa perkuatan dinding
20
-
Contoh Desain Kolam Pengendap (3)
Perkuatan dinding Tanpa Perkuatan dinding
21
-
Contoh Perhitungan Kolam PengendapanDiketahui
Intesitas Hujan =20 mm/jam
Luas tangkapan =200 Ha
Koefisien Limpasan = 0,2 Ukuran partikel padatan = 1 x 10-6 m
Kerapatan partikel padatan (rs) = 2800 kg/m3
Prosentase padatan (% solid) = 30 %
Prosentase air (% cair) = 70 %
Bagaimana desain kolam pengendap sesuaidengan data diatas, apabila hasil percobaan kolompengendapan sebagai berikut?
22
-
23
-
Tahapan Perhitungan
1. Menentukan debit diolah :
2. Menentukan Volume berdasarkan waktu tinggal
3. Cek surface loading
4. Cek aliran laminer
5. Cek Kecepatan gerusan
6. Bandingkan kecepatan gerusan saat debit puncak
7. Hitung ruang pengendapan lumpur
8. Desain kolam pengendap berdasarkan perhitungan
24
-
1 Menghitung debit diolah Q m3/jam 5560 5560 5560 5560
a. Koefisien C desain 0.2 0.2 0.2 0.2
b. Intensitas Hujan I mm/jam Perhitungan 50 50 50 50
c. Luas tangkapan A Ha Survey 200 200 200 200
2 Perhitungan Dimensi Kolam
a. Waktu tinggal T jam 2 2 2 2
b. Volume V m3
V=Q.T 11,120.00 11,120.00 11,120.00 11,120.00
c. Kedalaman d m desain 5 5 5 5
d. Luas A m2
A=V/d 2,224.00 2,224.00 2,224.00 2,224.00
d. Panjang P m 100 100 100 50e. Lebar L m 22.24 22.24 22.24 44.48
3 Cek Surface Loading ASL m3/m2.jam ASL=Q/A 2.50 2.50 2.50 2.50
Tipikal desain ASL=28 m3/m2.hari
Sehingga dilakukan iterasi
4 Cek Laminaritas 1 sekat 3 sekat 3 sekat
a. Luas penampang hidrolis Ah m2
(L.d) 111.2 111.2 111.2 222.4
b. Panjang Saluran L m desain 100 100 100 50
c. Keliling Basah LB m desain 32.24 42.24 62.24 84.48d. Luas Penampang Basah Aw m
2L*LB 3224 4224 6224 4224
e. Diameter Hidrolik DH m 4A/Aw 0.138 0.105 0.071 0.211
f. Kecepatan rata-rata fluida v m/s Q/Ah 0.014 0.014 0.014 0.007
g. Viskositas kinematik (m/r) v desain 0.0010003 0.0010003 0.0010003 0.0010003
Cek Bilangan Reynolds Re Re=v.DH/v 1.916 1.462 0.992 1.462 Bilangan Reynolds >1 Turbulen Turbulen Laminer Laminer
Koefisien gesek CD 15.036 19.236 24.187 19.236
Keterangan
25
-
5 Cek Kecepatan gerusan (Scour velocity)
a.Konstanta kohesi b desain 0.05 0.05 0.05 0.05
b. Specific gravity s desain 1.25 1.25 1.25 1.25
c.percepatan gravitasi g m/s2
desain 9.81 9.81 9.81 9.81
d.diameter partikel dp m percobaan 0.000001 0.000001 0.000001 0.000001
e. faktor friksi Darcy Weisbach f desain 0.025 0.025 0.025 0.025
Scour Velocity VH m/s VH={(8b(s-1).g.d)/f} 0.00626 0.00626 0.00626 0.00626
6 Bandingkan kecepatan saat debit puncak
a. Debit Puncak Q m3/jam 5,560 2,780 1,390 5560
b. Luas penampang Ah m2
Ah=L.d 111.2 55.6 111.2 222.4
Kecepatan V m/s V=Q/Ah 0.0139 0.0139 0.0035 0.0069
Kesimpulan VHV
(SS terangkat) (SS terangkat) (OK) (OK)
5
100
22,4
5
100
11,2
11,2
100
5
5,6
5,65,6
26
-
7 Hitung ruang pengendapan (ruang lumpur)
a. Kerapatan partikel C0 mg/L percobaan 2800 2800 2800
b. Panjang kolom H0 mm percobaan 900 900 900
c. Debit inflow Q m3/hari perhitungan 133,440 66,720 33,360
d. Berat lumpur % berat percobaan 30 30 30
e. Hitung konsentrasi lumpur Cu mg/L 30%*1000000 300,000 300,000 300,000
f. kedalaman kolom Hu mm C0.H0/Cu 8.4 8.4 8.4
g. waktu diperlukan untuk tu menit percobaan 41 41 41
mengendap hari min : 1440 min/hari 0.0285 0.0285 0.0285
h. Luas pengendapan A m2 A=Q.tu/H0 4,221.48 2,110.74 1,055.37
8 Cek kecepatan pengendapan
waktu pengendapan dalam tx menit grafik percobaan 10 15 15
10 menit, Hx mm grafik percobaan 617 420 420
maka kecepatan pengendapan v s mm/s V s=(H0-H10)/t10 0.472 0.533 0.533m/hari 40.752 46.08 46.08
Luas Pengendapan A m2
A=Q/v s 3,274.44 1,447.92 723.96 Kesimpulan ruang pengendapan lumpur yang dipakai adalah nilai yang paling besar, yaitu
4221.48 m2
27
-
28
-
29
-
30
-
Terima Kasih