flokulasi emma

8/2/2019 Flokulasi Emma

1/23

Perhitungan Desain Bangunan Intake

A. Kriteria Desain yang Digunakan Data Hidrolik

Desain aliran = 0.6 m3/s Elevasi minimum sungai = 66 m Elevasi maksimum sungai = 70.5 m Elevasi normal sungai = 69 m Elevasi terendah sungai = 62 m.

Lokasi IntakeBangunan intake akan ditempatkan di pinggir sungai.

Petunjuk Umum Desain Bangunan intake yang akan digunakan adalah shore intake. Terdapat beberapa gate pada shore intake. Gate tersebut ditempatkan di antara elevasi maksimum dan elevasi

minimum sungai.

Coarse screen akan diletakkan di belakang shore intake. Kecepatan yangmelalui coarse screen harus kurang dari 0.08 m/s.

Fine screen akan diletakkan di belakang coarse screen. Kecepatan yangmelalui fine screen harus kurang dari 0.4 m/s.

Terdapat sebuah sumur penangkap yang berada setelah fine screen. Sumurpenangkap dilengkapi dengan pompa intake dan pengukur debit.

Aerasi tidak diperlukan.


2/23

Gambar 1. Susunan Bangunan Intake

B. Intake Ukuran terlalu besar untuk membuat satu gate. Sehingga dibuat dua gate dengan ukuran

yang sama.

Sehingga ukuran panjang dan lebar dari gate adalah 2 2 m.

Kecepatan air yang melalui masing-masing gate:


3/23

Gambar 2. Tampak Depan Bangunan Intake

C. Coarse Screen Layout coarse screen

Coarse screen berlokasi di lubang inlet intake / panstock yang terdapat pada

bangunan penangkap air (intake).

Memilih bar arrangementJumlah spasi =

Menghitung kecepatan yang melewati bar rackLuas rack= Luas bars = Area terbuka = Luas 3 buah panstock Kecepatan =

D. Fine ScreenPerhitungan lebar

Lebar =


4/23

Berdasarkan katalog, lebar screen yang tersedia adalah 2 m.

Kecepatan =

E. Sumur PenangkapSumur Penangkap atau bak pengumpul berfungsi untuk menampung air dari

intake untuk diolah oleh unit pengolahan berikutnya. Kriteria desain dalam JWWA

(1978) adalah:

Kedalaman (H) : 35 m Waktu tinggal () : 1.5 menit

Perhitungan sumur penangkap yaitu:

()

Asumsi kedalaman sumur penangkap adalah 5 m, maka:

Asumsi panjang dan lebar dari sumur penangkap adalah sama, sehingga:

Dengan demikian dimensi sumur penangkap adalah:

Panjang = 3.3 m Lebar = 3.3 m Kedalaman = 5 m Waktu tinggal = 1.5 menit


5/23

SALURAN TRANSMISI

1. Pengertian Saluran TransmisiSistem infrastruktur merupakan pendukung utama fungsi sistem sosial dan

ekonomi dalam kehidupan masyarakat. Sistem infrastruktur didefinisikan sebagai

fasilitas-fasilitas atau struktur-struktur dasar, peralatan-peralatan, instalasi-instalasi yang

dibangun dan yang dibutuhkan untuk berfungsinya sistem sosial dan ekonomi masyarakat

(Grigg, 2000 dalam Kodoatie, 2003,Bab I hal 9).

Secara lebih spesifik olehAmerican Public Works Association (Stone,1974 dalam

Kodoatie, 2003, Bab VII hal. 187) infrastruktur didefinisikan sebagai fasilitas-fasilitas

fisik yang dikembangkan oleh agen-agen publik untuk fungsi pemerintahan dalam

penyediaan air, tenaga listrik, pembuangan limbah, transportasi dan pelayanan seimbang

untuk memfasilitasi tujuan ekonomi dan sosial.

Dari definisi tersebut infrastruktur dapat dibagi dalam 13 kategori (Grigg,1974 dalam

Kodoatie, 2003, Bab VII hal. 188) yang salah satunya merupakan sistem penyediaan air :

waduk, penampungan air, transmisi dan distribusi,fasilitas pengelolaan air (treatment

plant).

Berbicara mengenai transmisi, yang dimaksud dengan sistem transmisi air bersih

adalah sistem perpipaan dari bangunan pengambilan air baku, dalam kasus ini adalah dari

bangunan sumur penangkap ke bangunan pengolahan air bersih..

Gambar 1. Skema Sistem Transmisi Air Bersih

Adapun, hal-hal yang dijadikan pertimbangan dalam menentukan menentukan

sistem transmisi adalah:

- Tipe pengaliran jaringan transmisi yang meliputi sistem pemompaan, dan sistemgravitasi. Sistem pemompaan diperlukan/diterapkan pada kondisi di mana letak


6/23

bangunan intake lebih rendah dari bangunan pengolahan air, dan berlaku sebaliknya

pada sistem gravitasi.

- Topografi wilayah.- Dalam kasus ini, karena jarak bangunan sumur penangkap ke bangunan pengolahan

air hanyalah 50m, maka bak pelepas tekan tidak dibuat.

- Panjang dan diameter pipa saluran transmisi akan ditentukan dari perhitunganselanjutnya., dan lain-lain.

2. Jenis-Jenis Pipa TransmisiAda beberapa jenis pipa yang sudah pernah dipakai untukpipa transmisi atau pipa

distribusi dalam sistem penyediaan air bersih. Beberapa jenis pipa tersebut adalah pipa

asbes semen, pvc, fiber, galvanis, ductile/cast iron.

a. Pipa Asbes

Pipa Asbes (Asbes Semen) sudah dipakai untuk sistem penyediaan air bersih di

kota-kota Australia, Selandia Baru dan Indonesia. Di Indonesia Pipa asbes diproduksi

oleh PT. JHI, sebuah perusahaan joint venture antara Indonesia dengan Australia.

Diameter pipa mulai dari 80 mm s/d 500 mm.

b. Pipa uPVC (unplastized Polyvinyl Chloride)

Pipa uPVC kelebihannya dibanding material lain adalah tahan terhadap korosi,

kuat, ringan, mudah dalam penyambungan dan pemeliharaan, dan lain-lain.

Perpipaan Transmisi sebaiknya dipasang dibawah tanah. Kedalaman pipa

transmisi tergantung dari kondisi lapangan, biasanya minimum 50 cm dihitung dari

permukaan tanah sampai bagian atas pipa transmisi. Apabila pipa transmisi berada

dibawah jalan raya, minimum sekitar 100 s/d 120 cm.

Bila kondisi lapangan tidak memungkinkan untuk memasang pipa transmisi

dibawah tanah, pipa transmisi dapat dipasang di atas permukaan tanah. Untuk pipa

transmisi yang dipasang di atas tanah digunakan pipa besi/Steel/GIP, sedangkan pipa

trasmisi yang dipasang didalam tanah bisa menggunakan pipa PVC.

Pada kasus perencanaan jaringan air bersih di Kota Kediri ini, jaringan sistem

yang akan dibuat adalah dibawah tanah, dan dengan mempertimbangkan hal-hal yang

telah dijelaskan di atas maka dipilihlah pompa yang akan dipakai adalah pompa PVC.
http://benkoenairbersih.blogspot.com/2010/03/pipa-transmisi.htmlhttp://benkoenairbersih.blogspot.com/2010/03/pipa-transmisi.html


7/23

3. Perhitungan Pipa TransmisiDiketahui :

Debit = 600 l/detik

Panjang pipa = 50 meter

Elevasi hulu (elevasi sumur penangkap) = 69 mdpl

Elevasi hilir ( elevasi WTP) = 73 mdpl

Slope =4

0.0850

Koef. friksi HazenWilliam, menggunakan pipa PVC (Plastik), C=150

Analisa Perhitungan :

Tipe Saluran transmisi : saluran tertutup ( bertekanan)

Formula yang digunakan HazenWilliams

1. Penentuan diameter pipa54,063,2

.278,0 SCDQ

54,063,208,0..150.278,0

1000

600D

63,2

D 0,056 cmmD 3333,0

1.2. Perhitungan kecepatan aliran dalam pipa

2.

54,063,0.850,0 SCRv

smv /63,108,0.05,0.150.850,054,0

3. Total friction head loss (hf)

167,1

85,1

81,6D

L

C

vhf

mhf 245,038,0

50

150

63,181,6

167,1

85,1

4.Perhitungan HF mayor dan HF minor

Hf mayor = HL (L/1000)

= 0,245 (50/100)


8/23

= 0,01225 m

5. Head minor biasanya diasumsikan sebesar 10% (Bowo, 2001) sehingga

Hfminor = 10% . 0,01225 m = 0,001225 m

Hftotal = Hfmayor + Hfminor

= 0,01225 m + 0,001225 m

= 0,013475 m

Head statis = (73 -69) m = 4 m

Head total = 0,013475 m + 4 m = 4,013475 m

5. Sisa tekan (H) yang ada dapat dihitung sebagai berikut :Sisa tekan(H)= Htotal Hf- v

2/2g

Hf = 4,013475 m

v2/2g = (Q/A)2/2g = (Q/r

2)/2g

= ((0,6/(3,14 x (0,19)2))/(2x9,81)

= 0,27 m

2. POMPAPerhitungan Pompa

1. Diameter Pipa AngkatKapasitas pompa angkat yang dipakai adalah sesuai dengan kebutuhan air

pada jam puncak/ Qh maks (lihat tabel perhitungan kebutuhan air 2039) yaitu

0,600m3/detik. Kecepatan aliran pompa diasumsikan sama dengan kecepatan aliran

pada pipa yaitu 1,63m/s sehingga dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

V

QA

Dimana : Q = Kapasitas pompa

A = Luas penampang pipa

V = Kecepatan aliran pompa

Sehingga akan didapat diameter pipa angkat dan kecepatan aliran.

Akan digunakan empat (4) pompa dengan satu (1) pompa berfungsi sebagai

pompa cadangan. Maka debit yang masuk, dibagi menjadi tiga (3) untuk dua pompa:


9/23

233123,0

/63,1

/200.0

/63,1

3:/600,0m

sm

sm

sm

sm

V

Q

V

QA h

2rA

2

2

2039,0

14.3

123,0m

mAr

mmmr 198198,01979,0

mmmmD 400396

Pengecekan Kecepatan :

smsm

A

QV /6,159,1

4:)400,0.(

/200,02

3

smsm /63,1/6,1

Dari perhitungan diatas kita dapatkan bahwa diameter pipa angkat adalah400mm, dengan kecepatan aliran adalah 1,6 m/s.

2. Kerugian Head (Hl)

Head kerugian gesek dalam pipa (hf)Sebelum mencari head, ditentukan terlebih dahulu apakah aliran yang terjadi

adalah aliran laminer atau aliran turbulen. Dengan menggunakan bilangan

Reynolds, yaitu :

dimana :

Re : Bilangan Reynolds

V : Kecepatan aliran (m/s)

d : Diameter pipa (m)

: Viskositas kinematik air (m2/s)

Bila Re < 2300, aliran bersifat laminer

Bila Re > 4000, aliran bersifat turbulen

= 0,801.10-6

m2/s (pada suhu 30

oC )

dv.Re


10/23


11/23

Dimana :

he : Head kerugianplumbing accessories (m)

K : Koefisien kerugian

Kerugian plumbing accessories (untuk melindungi pipa, maka dibuatrumah pipa). Instalasi pompa di rumah pompa untuk satu (1) buah pompa

dengan dua (2) buah pipa adalah :

1. Flexible Joint : 1 x 10 = 102. Flow meter : 1x2,5 = 2,53. Elbow 90 : 3x 1.1 = 3,3

+

Kerugian total ( K total ) = 15,8

Maka :

mx

xhe 06,281,92

6,18,15

2

Setelah semua bagian Hl = hf+ he

= 0,342 + 2,06

= 2,402

= 2,40 m

Besarnya koefisien kerugian (K) yang dipakai didapat dari refersensi

buku Mekanika Fluida ( Bruce R. Munson, Donald F. Young, dan Theodore

H. Okiishi, Erlangga, 2005).

Maka besar Head Total Pompa (H), adalah :

g

vHHstatisH l2

2

mH 53,6

81,9.2

6,140,24

2


12/23

Jadi Head total pompa adalah 6,53 m.

3.Efisiensi pompa (p) diasumsikan sebesar 75%4. Maka daya pompa angkat adalah :

p

p

HQgP

...

dimana :

Pp : Daya pompa : (watt)

: Kerapatan air : (998,3 kg/m3

pada suhu 20 C)

g : Percepatan gravitasi : (9,81 m/s

2

)

Q : Kapasitas pompa : (m3/s)

H : Head total pompa : (m)

p : Efisiensi pompa : (%)

wattxxx

Pp 43978,1705375,0

53,6200,081,93,998

kWkWkWPp 1817053,17 5.Daya Motor Pompa

Tentunya setelah menghitung daya poros (Pp) dihitung juga daya motor

yang digunakan untuk menggerakkan poros tersebut. Rumus yang digunakan

adalah :

Dimana: Pp = Daya poros/ daya pompa

transmisi = ditentukan sebesar 0,9

Sehingga perhitungannya adalah :


13/23

kWPm 239,0

1815,1 .

Jadi daya motor yang diperlukan adalah sebesar 23 kW.

Perhitungan ini apabila diterapkan dengan kondisi pompa di lapangan/di pasaran,didapatkan pompa dengan spesifikasi yang memenuhi kebutuhan, yaitu :


14/23

Flokulasi

Flokulasi merupakan bagian dari unit proses pengadukan lambat. Tujuan

pengadukan lambat dalam pengolahan air adalah untuk menghasilkan gerakan air secara

perlahan sehingga terjadi kontak antar partikel untuk membentuk gabungan partikel

berukuran besar. Pengadukan lambat digunakan pada proses flokulasi, untuk pembesaran

inti gumpalan. Gradien kecepatan diturunkan secara perlahan-lahan agar gumpalan yang

telah terbentuk tidak pecah lagi dan berkesempatan bergabung dengan yang lain

membentuk gumpalan yang lebih besar. Penggabungan inti gumpalan sangat tergantung

pada karakteristik flok dan nilai gradien kecepatan.

Tingkat efisiensi terjadinya proses flokulasi sebagian besar ditentukan oleh

banyaknya tabrakan yang terjadi antara patikel-partikel teragulasi dalam satuan unit

waktu. Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan dalam desain unit flokulasi :

Kualitas air baku dan karakteristik flokulasi. Kualitas tujuan dari proses pengolahan. Headloss tersedia dan variasi debit instalasi.

Secara umum, pengadukan lambat adalah pengadukan yang dilakukan pada

gradien kecepatan kurang dari 100 per detik selama 10 hingga 60 menit. Secara spesifik,

nilai G dan td bergantung pada maksud atau sasaran pengadukan cepat. Pengadukanlambat dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain:

1. Pengadukan mekanis

Pengadukan mekanis merupakan satu metoda yang umum digunakan untuk

pengadukan lambat. Pengaduk (disebut juga flokulator) mekanis yang sering

digunakan dalam pengadukan lambat adalah tipe paddle yang dimodifikasi hingga

membentuk roda (paddle wheel), baik dengan posisi horisontal maupun vertikal.

Contoh dari pengadukan mekanis antara lain adalah mekanikpaddle dan mekanik

propeller


15/23

Gambar 1.1 Flokulator pedal dengan blade tegak lurus aliran air (tipe

horizontal shaft).

Besarnya energi/tenaga yang diterima oleh fluida akibat putaran paddle wheel

tergantung pada gaya drag dan kecepatan relatif fluida terhadap pedal. Tenaga yang

diperlukan untuk pengadukan sistem pedal dapat dihitung dengan rumus :

2.

3v

ACP D (2.1)

Keterangan : P = tenagan, Nm/det

CD = koefisien drag

A = luas permukaan paddle wheel, m2

= rapat massa air, kg/m3

v = kecepatan relative putaran paddle, m/det

Nilai CD dapat dilihat pada tabel berikut ini,

Tabel 1.1 Nilai Koefisien Drag

Keterangan :

L = panjang paddle

W = lebar paddle

Bila paddle whell tersusun oleh lebih dari satu pasangpaddle (dengan ukuran

yang sama), maka persamaan (2.1) tersebut menjadi,


16/23

3

2

1iD vACP ..(2.2)

i = 1, 2, 3,n

2.Pengadukan HidrolisJenis pengadukan hidrolis yang digunakan pada pengadukan lambat berbeda

dengan pengadukan cepat. Pada pengadukan lambat, energi hidrolik yang diharapkan

cukup kecil dengan tujuan menghasilkan gerakan air yang mendorong kontak antar

partikel tanpa menyebabkan pecahnya gabungan partikel yang telah terbentuk. Prinsip

kerja flokulator hidrolis ini adalah dengan cara pengadukan (mixing) contohnya

adalah horizontal-flow baffle channel, vertikal-flow baffle channel dan heksakoloidal-

flokulator. Namun, jenis aliran yang sering digunakan sebagai pengadukan lambat

adalah baffle channel. Pengaduk hidrolis dilakukan dengan mengandalkan energi

hidrolis berupa terjunan air, energi gesekan (head loss) pada perpipaan, kanal bersekat,

Berikut ini disajikan gambar flokulator tipe baffle channel

Gambar 1.2. Flokulator tipebaffle channel

Flokulator umumnya dibuat secara seri seiring penurunan nilai G agar diperoleh

pencampuran sempurna, yaitu partikel dapat saling berkontak, sehingga diperoleh hasil

akhir yang memuaskan. Total waktu detensi yang diperlukan untuk flokulator secara

seri maksimum 45 menit. Jumlah sekat dalam flokulator kanal bersekat (baffle

channel) dapat ditentukan dengan rumus berikut :


17/23

1.Jumlah sekat dalam flokulator aliran horizontal

3/12

..

44,1

.2

Q

GLH

f

tn

.(2.3)

2.Jumlah sekat dalam flokulator aliran vertikal

3/12

..

44,1

.2

Q

GLH

f

tn

.(2.4)

Keterangan :

h = head loss (m)

v = kecepatan fluida (m/det)

g = konstata gravitasi ( 9,81 m/det 2)

k = konstanta empiris ( 2,54)

n = jumlah sekat

H = kedalaman air dalam kanal (m)

L = panjang bak flokulator (m)

G = gradien kecepatan (1/det)

Q = debit aliran (m3/det)

t = waktu flokulasi (det)

= Kekenatalan dinamis air (kg/m.det)

= Berat jenis air (kg/m3)

f = koefisien gesek sekat

W = lebar bak (m)

3. Pengadukan Pneumatis

Flokulator ini dirancang dengan cara mensuplai udara ke dalam bak flokulasi,

cara kerjanya sama seperti yang dilakukan pada aerasi, bedanya suplai udara yang

diberikan ke bak flokulasi tidak sebesar pada bak aerasi. Jenis flokulator ini jarang

sekali kita temukan saat ini.

Kriteria Desain

Pada permasalahan perancangan bangunan air bersih dan air minum Kota Kediri

ini, jenis pengadukan lambat yang digunakan adalah pengadukan dengan cara hidrolis


18/23

dengan menggunakan flokulator kanal-bersekat (baffled channel). Berikut ini

diberikan kriteria desain yang disyaratkan untuk flokulator hidrolis,

Tabel.2. Kriteria Flokulator Hidrolis (SNI-6774-2008)

Tabel 3. Kriteria desain yang umum digunakan dalam rancangan flokulator

Perhitungan Desain :Oleh karena itu, ditentukan kriteria berdasarkan ASCE, AWWA, dan

Kawamura, sebagai berikut : Akan dibuat tiga ( 6 ) ruang atau kompartment.

Q (Kapasitas air total) = 600 liter/detik

= 51840 m3/hari

Diasumsikan :

G1 = 50 / detik

G2 = 45 / detik


19/23

G3 = 40 /detik

G4 = 35 / detik

G5 = 30 / detik

G6 = 25 /detik

Waktu Tinggal (td total) = 42 menit

Panjang Flokulator (L) = 20 m

Kedalaman (h) = 2 m

Koefisien Kekasaran dinding kanal = 0,015 (Concrete)

Suhu air = 20oC

Perhitungan detail :

a. Total volume flokulator :

33972

1440

1./51840..27 m

menit

harixharimxmenitV

b. Total lebar flokulator :

mmmx

m

LxH

VW 24

220

9723

c. Lebar tiap seksi

mm

w 46

24

d. Pada suhu 20oC nilai =1,0087 x 10

-3kg/m.det, dan =1000 kg/m

3( Reynolds,

Richards, 1996).

1. Flokulator Pertama

Dihitung flokulator kedua dengan gradient kecepatan, G = 50/detik

dan waktu tinggal hidrolik, td = 7 menit.

Jumlah sekat dalam flokulator pertama :


20/23

1963,18

86400/51840

50200,2

015,044,11000

607100087,123/123

xn

Jarak antar sekat m05,119

20

Head Loss pada flokulator

mx

Gg

t

h 11,0107,05081,91000

607100087,1

..

. 23

2

2. Kompartmen kedua.

Dihitung flokulator kedua dengan gradient kecepatan, G = 45/detik


Jumlah sekat dalam flokulator kedua :

3/12

..44,1

.2

QGLH

ftn

1737,17

86400/51840

45200,2

015,044,11000

607100087,123/1

23

xn


20


m

xG

g

th 09,0087,045

81,91000

607100087,1.

.

. 23

2

3. Kompartmen ketiga

Dihitung flokulator ketiga dengan gradient kecepatan, G = 40/detik

3/12

..

44,1

.2

Q

GLH

f

tn


21/23


Jumlah sekat dalam flokulator ketiga :

3/12

..

44,1

.2

Q

GLH

f

t

n

1606,16

86400/51840

40200,2

015,044,11000

607100087,123/1

23

xn


20


m

xG

g

th 07,0069,040

81,91000

607100087,1.

.

. 23

2

4. Kompartmen keempat

Dihitung flokulator keempat dengan gradient kecepatan, G = 35/detik


Jumlah sekat dalam flokulator keempat :

3/12

..

44,1

.2

Q

GLH

f

tn

1569,14

86400/51840

35200,2

015,044,11000

607100087,123/1

23

xn


20


m

xG

g

th 05,0053,035

81,91000

607100087,1.

.

. 23

2

5. Kompartmen kelima


22/23

Dihitung flokulator kelima dengan gradient kecepatan, G = 30/detik


Jumlah sekat dalam flokulator kelima :

3/12

..

44,1

.2

Q

GLH

f

tn

1326,13

86400/51840

30200,2

015,044,11000

607100087,123/1

23

xn


20


m

xG

g

th 04,0039,030

81,91000

607100087,1.

.

. 23

2

6. Kompartmen keenam

Dihitung flokulator keenam dengan gradient kecepatan, G = 25/detik


Jumlah sekat dalam flokulator keenam :

3/12

..

44,1

.2

Q

GLH

f

tn

1274,11

86400/51840

25200,2

015,044,11000

607100087,123/1

23

xn



m

xG

g

th 03,0027,025

81,91000

607100087,1.

.

. 23

2


23/23

7. Total Head Loss

mtotalHL 39,003,004,005,007,009,011,0

8. Tenaga input/ Tenaga yang dibutuhkan

hgQP ...

Dimana : P = tenaga, Nm/det

Q = debit aliran, m3/det

= berat jenis, kg/m3

g = percepatan gaya gravitasi, (9,81 m/det2)

h = tinggi jatuhan (m)

= kehilangan energi akibat gesekan (head loss)

Sehingga didapat:

det/54,229539,0.det/81,9./1000.det/6,0...233 NmmmmkgmhgQP

wattP 230054,2295

flokulasi emma

Documents