Download - KOLAM PENGENDAPAN
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
1/22
KOLAM PENGENDAPAN
Oleh :
Ir. Hartono, MT.
Kuliah Sistem Penyaliran Tambang
Program Studi Teknik Pertambangan
Fakultas Teknologi Mineral
Universitas Pembangunan Nasional Veteran Yogyakarta
2013
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
2/22
Definisi Kolam Pengendapan
Kolam pengendapanuntuk daerah penambangan, adalah kolam yang dibuatuntuk menampung dan mengendapkan partikel air limpasan yang berasal
dari daerah penambangan maupun daerah sekitar penambangan. Nantinya
air tersebut akan dibuang menuju tempat pembuangan, seperti sungai,
rawa, danau dan lain-lain.
Fungsi Kolam Pengendapan
Mengendapkan lumpur atau material padatan yang bercampur dengan air
limpasan yang disebabkan adanya aktivitas penambangan.
Sebagai tempat pengontrol kualitas dari air yang akan dialirkan keluar
kolam pengendapan.
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
3/22
ZonaZona Pada Kolam Pengendapan
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
4/22
1. Zona masukan
Tempat masuknya aliran air berlumpur kedalam kolam pengendapan.
2. Zona pengendapanTempat partikel akan mengendap, material padatan di sini akan
mengalami proses pengendapan di sepanjang saluran masing-masing
ceck dam.
3. Zona endapan lumpur
Tempat di mana partikel padatan dalam cairan mengalamisedimentasi dan terkumpul pada bagian bawah saluran pengendap.
4. Zona Keluaran
Tempat keluarnya buangan cairan yang relatif bersih, zona ini
terletak pada akhir saluran.
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
5/22
Arah Aliran Air Pada Kolam Pengendapan
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
6/22
Penentuan Kolam Pengendapan
Untuk menentukan luas kolam pengendapan dapat dihitungberdasarkan hal-hal sebagai berikut :
1. Diameter partikel padatan yang keluar dari kolam pengendapan
tidak boleh lebih dari 9 x 10-6 m, karena akan menyebabkan
pendangkalan dan kekeruhan sungai.
2. Kekentalan air.3. Partikel dalam lumpur adalah material yang sejenis.
4. Kecepatan pengendapan material.
5. Perbandingan cairan padatan diketahui.
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
7/22
Luas kolam pengendapan dapat dihitung dengan menggunakan
rumus:
A= Qtotal / Vtdimana,
A = Luas kolam pengendapan (m2)
Qtotal = Debit air yang masuk kolam pengendapan (m3/detik)
Vt = Kecepatan pengendapan (m/dtk)
Kecepatan pengendapan dapat dihitung dengan menggunakan
rumus Stokes dan hukum Newton. Hukum Stokes berlaku bila
padatannya kurang dari 40%, sedangkan bila persen padatan lebih
dari 40% berlaku hukum Newton.
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
8/22
Hukum Stokes
18
apDgVt
2
Vt = Kecepatan pengendapan partikel (m/detik)
g = Percepatan gravitasi (m/detik2)
p = Berat jenis partikel padatan (kg/m3)
a = Berat jenis air (kg/m3)
= Kekentalan dinamik air (kg/m.detik)
D = Diameter partikel padatan (m)
HukumNewton:
0,5
3xFgxx
apx4xgxDVt
Vt = Kecepatan pengendapan partikel (m/detik)
g = Percepatan gravitasi (m/detik2)
p = Berat jenis partikel padatan (kg/m3)
a = Berat jenis air (kg/m3)
D = Diameter partikel padatan (m)Fg = Nilai koefisien tahanan
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
9/22
Perhitungan Persentase Pengendapan
Perhitungan persentase pengendapan ini bertujuan untuk
mengetahui apakah kolam pengendapan yang akan dibuat dapatberfungsi untuk mengendapkan partikel padatan yang terkandung
dalam air limpasan tambang.
Waktu yang dibutuhkan oleh partikel untuk mengendap dengan
kecepatan (vt) sejauh (H) adalah :
tv = H / vt (detik)
Keterangan :
tv = Waktu pengendapan partikel (menit)
vt = Kecepatan pengendapan partikel (m/s)
H = Kedalaman Saluran (m)
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
10/22
Kecepatan air dalam kolam :
A
QtotalVh
vh = Kecepatan mendatar partikel (m/detik)
Qtotal = Debit aliran yang masuk ke kolam pengendapan ( m3/detik)
A = Luas permukaan kolam pengendapan (m2)
Waktu yang dibutuhkan partikel untuk keluar dari kolam pengendapan
dengan kecepatan vh adalah :th = P / vh (detik)
Keterangan :
th = Waktu yang dibutuhkan partikel keluar dari kolam
pengendapan (detik)
P = Panjang kolam pengendapan (m)vh = Kecepatan mendatar partikel (m/detik)
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
11/22
Dalam proses pengendapan ini partikel mampu mengendap
dengan baik jika tv tidak lebih besar dari th. Sebab, jika waktu
yang diperlukan untuk mengendap lebih kecil dari waktu yang
diperlukan untuk mengalir ke luar kolam atau dengan kata lainproses pengendapan lebih cepat dari aliran air maka proses
pengendapan dapat terjadi.
Persentase Pengendapan =
Dari perumusan di atas, dapat disimpulkan bahwa semakin
besar ukuran partikel maka semakin cepat proses pengendapan
serta semakin besar pula persentase partikel yang berhasildiendapkan.
%100npengendapawaktukeluarairdibutuhkanyangwaktu
keluarairdibutuhkanyangwaktu x
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
12/22
Penentuan Letak Kolam Pengendapan
1. Diluar area penambangan.
2. Dekat dengan sarana penyaliran.
3. Tidak mengganggu kegiatan penambangan.
4. Terdapat pada daerah yang rendah, dengan memperhatikankeadaan topografi daerah penambangan.
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
13/22
Contoh SoalPerhitungan dimensi kolam pengendapan dapat dilakukan dengan dua
cara, yaitu menggunakan hukumStokesdan hukumNewton. Berdasarkananalisis lumpur di lokasi penambangan, didapat persen solid yang
terkandung dalam air adalah 4,6%, oleh karena itu perhitungan dimensi
kolam pengendapan menggunakan pendekatan hukum Stokes.
Berdasarkan pengukuran di lapangan diketahui:
Debit maksimum pompa (Qpompa) = 900 m3
/jamUkuran partikel yang keluar dari kolam (D) = 0,000002 m
Berat jenis partikel padatan (p) = 2500 kg/m3
Kekentalan dinamik air (Vis.) = 0,00000131 kg/m.dtk
Persen padatan (Solid) = 0,046
Persen air (Air) = 0,954
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
14/22
Berdasarkan data-data tersebut di atas, maka dapat dihitung :
Berat padatan per m3 = Sol x Qmatx 2500
= 0,046 x 900 m3/jam x 2500 kg/m3
= 103500 kg/jamBerat air per m3 = Air x Qmatx 1000
= 0,954 x 900 m3/jam x 1000 kg/m3
= 858600 kg/jam
Volume padatan per detik = Berat solid / (p x 3600) m3/detik
= 103500 kg/jam / (2500 kg/m3 x 3600)= 0,0115 m3/detik
Volume air per detik = (858600 kg/jam / (1000 kg/m3 x 3600)
= 0,2385 m3/detik
Total volume per detik = (0,0115 + 0,2385) m3/detik
= 0,25 m3/detik
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
15/22
Kecepatan Pengendapan =
18
apDgVt
2
6
26
10.31,118
)10002500(10.28,9
x
xx
= 0,0024 m/detik
Luas Kolam Pengendapan = Q total / Vt
= (0,25 m3/detik) / (0,0024 m/detik)
= 104,16 m2
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
16/22
Dimensi Kolam Pengendapan Menurut Perhitungan DenganHukum
Stokes.
Q total(m3/jam)
p(kg/m)
Vis.(kg/ms)
Sol.(%)
Air(%)
Ukuran(m)
Vt(m/s)
A(m)
900 2500 1,31.10-6 4,6 95,4 2. 10-6 0,0024 104,16
4. 10-6 0,0099 25,25
6. 10-6 0,0224 11,16
Kedalaman Kolam (H) = 3 m
Lebar Kolam (b) = 9 meter
Panjang kompartemen = 104,16 / 9
= 11,573 dibulatkan menjadi 12
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
17/22
Volume Kolam Pengendapan
Kolam pengendapan memiliki 3 buah kompartemen yang masing-masing
kompartemen memiliki panjang 12 m, lebar 9 m dan kedalaman 3 m.
Kedalaman tiap-tiap kompartemen berkurang 0,5 m sebagai perbedaan
ketinggian antar kompartemen. Maka volume kolam pengendapan bisa
dihitung sebagai berikut :
Volume kolam pengendapan = 3 x (p x b x (t-0,5 m))
= 3 x (12 x 9 x (3-0,5 m))
= 810 m
Waktu yang dibutuhkan partikel untuk mengendap (tv) adalah
tv = H / vt; di mana (H) sama dengan kedalaman kolam pengendapan.
= 3 m / 0,0024 m/detik
= 1250 detik
= 20,8 menit
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
18/22
Partikel padatan akan mengendap dengan baik jika waktu yang
dibutuhkan material untuk keluar dari kolam pengendapan (th), tv < th.
Kecepatan air dalam kolam (vh), adalah
vh = Q total / AA = b x h
= 9 x 3
= 27 m
vh = 0,25 m3/detik/ 27 m
= 0,00925 m/detikSehingga th dapat dicari dengan rumus:
th = P / vh
= 36 m / 0,00925 m/detik
= 3891,89 detik
= 64,86 menit
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
19/22
Berdasarkan perhitungan di atas didapat tv < th, dengan membandingkan waktu
pengendapan dan waktu keluarnya air dan material dapat digunakan untuk
mengetahui persentase pengendapan.
Persentase pengendapan =
= ((64,86 menit ) / (64,86 menit + 20,8 menit)) x 100 %
= 75,71 %
Dengan persentase tersebut maka material yang terlarut dalam air tidak semuanya
terendapkan. Padatan yang berhasil diendapkan hanya 75,71 % dari total padatan
yang masuk ke kolam.
Padatan yang berhasil diendapkan dalam waktu sehari dengan jam hujan per hari
adalah 2 jam :
= 0,0115 m3/detikx 3600 detik/jam x 2 jam/hari x 75,71 %= 62,687 m/hari
%100npengendapawaktukeluarairdibutuhkanyangwaktu
keluarairdibutuhkanyangwaktux
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
20/22
Waktu pengerukan = Vol. Kolam / Vol. Total padatan yang
berhasil diendapkan
= 810 m / 62,687 m/hari
= 12,92 hari
= 13 hari
Sehingga pengerukan lumpur dari dasar kolam dapat dilakukan
dengan interval 13 hari sekali, supaya air dari kolam pengendapan
menjadi bersih.
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
21/22
Desain Kolam Pengendapan
-
7/22/2019 KOLAM PENGENDAPAN
22/22
Terima asih