studi penurunana kekeruhan air kali...

14
STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI SURABAYA DENGAN PROSES FLOKULASI DALAM BENTUK FLOKULATOR PIPA CIRCULAR STUDY OF DECREASING OF TURBIDITY WITH FLOCULATION PROCCESS BY CIRCULAR PIPE FLOCULATOR Aisyah Rafli Puteri Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Email : [email protected] Abstrak Dalam pengolahan air minum terutama yang berasal dari air permukaan, menghilangkan atau menurunkan kekeruhan merupakan hal yang sangat penting. Adapun alternatif pengolahan untuk mengurangi kekeruhan adalah proses koagulasi dan flokulasi. Pada penelitian ini proses koagulasi yang dipilih adalah koagulasi mekanis kemudian dilanjutkan dengan proses flokulasi pipa circular. Air baku yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan air dengan kekeruhan buatan 40–80 NTU, sesuai dengan karakteristik air baku di PDAM Ngagel II Surabaya. Sebelumnya dilakukan penelitian pendahuluan dengan menggunakan metode Jar Test untuk mengetahui dosis optimum koagulan. Flokulator yang digunakan ada 8 tipe dengan variasi diameter pipa ½” dan 5/8”, variasi diameter melingkar 0,4 dan 0,6 meter dan variasi panjang pipa 25 dan 50 meter. Dari penelitian dengan menggunakan flokulator pipa ½”, diameter melingkar pipa 0,6 m dan panjang 50 m adalah yang terbaik, hal ini dilihat dari % Removal yang tertinggi yaitu 83%- 87%. Nilai G.td yang dicapai pada model tersebut adalah 4,1 x 10 4 (G=186,6 det -1 dan td=3,67 menit) dengan headloss sebesar 58,3 cm. Kata kunci : Koagulasi, Flokulasi dan Flokulator Pipa Circular

Upload: hoanghanh

Post on 20-May-2018

234 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI SURABAYA DENGAN PROSES FLOKULASI DALAM BENTUK FLOKULATOR PIPA CIRCULAR

STUDY OF DECREASING OF TURBIDITY WITH FLOCULATION PROCCESS BY CIRCULAR PIPE FLOCULATOR

Aisyah Rafli Puteri

Jurusan Teknik Lingkungan

Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Email : [email protected]

Abstrak

Dalam pengolahan air minum terutama yang berasal dari air permukaan,

menghilangkan atau menurunkan kekeruhan merupakan hal yang sangat penting. Adapun

alternatif pengolahan untuk mengurangi kekeruhan adalah proses koagulasi dan flokulasi. Pada

penelitian ini proses koagulasi yang dipilih adalah koagulasi mekanis kemudian dilanjutkan

dengan proses flokulasi pipa circular.

Air baku yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan air dengan kekeruhan

buatan 40–80 NTU, sesuai dengan karakteristik air baku di PDAM Ngagel II Surabaya.

Sebelumnya dilakukan penelitian pendahuluan dengan menggunakan metode Jar Test untuk

mengetahui dosis optimum koagulan. Flokulator yang digunakan ada 8 tipe dengan variasi

diameter pipa ½” dan 5/8”, variasi diameter melingkar 0,4 dan 0,6 meter dan variasi panjang

pipa 25 dan 50 meter.

Dari penelitian dengan menggunakan flokulator pipa ½”, diameter melingkar pipa 0,6 m

dan panjang 50 m adalah yang terbaik, hal ini dilihat dari % Removal yang tertinggi yaitu 83%-

87%. Nilai G.td yang dicapai pada model tersebut adalah 4,1 x 104 (G=186,6 det-1 dan td=3,67

menit) dengan headloss sebesar 58,3 cm.

Kata kunci : Koagulasi, Flokulasi dan Flokulator Pipa Circular

Page 2: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

Abstract

In the treatment of drinking water especially using surface water, to eliminate or reduce of

turbiditys is very important thing. Alternative treatment to decrease turbidity is using coagulation

and floculation process. In this study coagulation process that been selected are mechanical

coagulation continued flocculation process using circular pipe.

The raw water using in this studies having artificial turbidity about 40-80 NTU, according

to water characteristic in PDAM Ngagel II Surabaya. Previously conducted a preliminary study

using a Jar Test method to determine the optimum dose of coagulant. Flokulator that used, there

are 8 types with variation in pipe diameter ½ "and 5/8" diameter circular variation of 0.4 and 0.6

meters long and the variation of the pipe 25 and 50 meter.

Based on studies, using flokulator pipe ½ "diameter circular pipe length of 0.6 m and 50 m

having the best result, it is seen from the highest% Removal 83% -87%. G.td value achieved in the

model is 4.1 x 104 (G = 186.6 sec-1 and td = 3.67 min) with a headloss of 58.3 cm.

Key words: coagulation, flocculation and Flokulator Circular Pipe

1. Pendahuluan Kebutuhan air bersih dari waktu ke waktu meningkat dengan pesat, sejalan dengan

bertambahnya jumlah penduduk dan semakin meningkatnya kegiatan manusia sesuai dengan

tuntutan kehidupan yang terus berkembang. Selama ini prasarana air bersih khususnya di

daerah perkotaan dibangun oleh pemerintah, namun dengan keterbatasan kemampuan yang

ada, tingkat pelayanannya baru dapat mencapai berkisar 50 % dari jumlah penduduk

perkotaan, ini berarti sekitar 50 % jumlah penduduk yang belum terlayani mengusahakan

sendiri air bersih dengan cara lain misalnya sumur bor, sumur gali, mata air dan bahkan

menggunakan air sungai (air permukaan) secara langsung. Sumber air yang dibutuhkan untuk

kehidupan manusia, pada umumnya diambil dari air permukaan dan air tanah, karena ditinjau

dari potensi kuantitas dan kualitasnya kedua sumber ini paling baik. Perusahaan Air Minum

pemerintah pada umunya menggunakan air sungai sebagai air baku, karena dari segi kuantitas

potensinya cukup besar, sementara masyarakat yang tidak memperoleh air dari PAM,

mendapatkan air bersih dari sumber air tanah (Said dan Ruliasih. 2004).

Dalam pengolahan air minum terutama yang berasal dari air permukaan,

menghilangkan atau menurunkan zat padat baik tersuspensi maupun koloidal yang

menyebabkan kekeruhan merupakan hal yang sangat penting. Partikel koloid menjadi stabil

karena bermuatan listrik yang sama sehingga timbul gaya tolak-menolak antar partikel.

Umumnya muatan koloidal alami yang berasal dari mineral liat mempunyai muatan negatif

Page 3: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

pada kondisi yang dijumpai di alam. Partikel koloid ini disisihkan dengan cara koagulasi-

flokulasi. Proses koagulasi dilakukan dengan penambahan bahan kimia sebagai koagulan, dan

dilakukan pengadukan cepat, untuk membentuk flok yang dapat diendapkan. Pada prinsipnya,

penambahan koagulan berfungsi untuk menetralkan muatan partikel dan memperkecil

ketebalan lapisan difus di sekitar partikel sehingga mempermudah penggabungan partikel

tersebut menjadi agregat yang lebih basar dan secara teknis dapat diendapkan. Proses flokulasi

merupakan kelanjutan dari proses koagulasi, dimana mikroflok hasil koagulasi mulai

menggumpalkan partikel menjadi flok-flok yang besar (makroflok) dan dapat diendapkan.

Proses penggumpalan ini tergantung dari waktu dan pengadukan lambat dalam air. (Stumm dan

Morgan, 1996).

Flokulator yang sering digunakan dalam pengolahan air berdasarkan sumber energi

yang digunakan adalah: hidrolis, pnuematis dan mekanis. Secara umum flokulator pneumatis

dan mekanis lebih fleksibel dalam power input. Sedangkan flokulator hidrolis tidak fleksibel

dalam power input, walaupun diperlukan lahan yang luas tetapi mempunyai keunggulan pada

sisi yang lain. Dengan alasan tersebut maka peneliti ingin lebih menyederhanakan proses

tersebut, yaitu dengan cara hidrolis, mengalirkan air baku melalui pipa circular. Dengan

mengalirkan air baku secara circular maka diharapkan akan terjadi pengadukan dalam air

sehingga tidak diperlukan lagi mesin-mesin dan peralatan pengaduk serta akan menghemat

pemakaian listrik yang diperlukan untuk menggerakkan peralatan tersebut.

Pengadukan hidrolis adalah pengadukan yang memanfaatkan gerakan air sebagai

tenaga pengadukan. Sistem pengadukan ini menggunakan energi hidrolik yang dihasilkan dari

suatu aliran hidrolik. Energi hidrolik dapat berupa energi gesek, energi potensial (jatuhan) atau

adanya lompatan hidrolik dalam suatu aliran. Beberapa contoh pengadukan hidrolis adalah

terjunan, loncatan hidrolis, parshall flume, baffle basin (baffle channel), perforated wall, gravel

bed dan sebagainya. Pada pengadukan hidrolis, tenaga dapat dituliskan sebagai berikut :

Pengadukan Hidrolis

P = Q.ρ.g.h

Dimana :

P = tenaga, (N-m/det)

Q = debit aliran (m3/det)

ρ = berat jenis (kg/m3)

g = percepatan gaya gravitasi

h = tinggi jatuhan/kehilangan energi akibat gesekaan (head loss)

Penggabungan pers. menghasilkan :

Page 4: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

Dimana :

= , visikositas kinematis (m2/det)

td = V/Q = waktu tinggal hidrolik, (detik)

a. Analisa kecepatan

Karakteristik Hidrolik Aliran Dalam Pipa Melingkar

Dalam aliran melalui pipa partikel fluida disuatu penampang melintang bergerak

dengan kecepatan yang tidak sama. Aliran dekat poros mempunyai kecepatan yang lebih besar

dari pipa yang dekat dengan dinding. Hal ini dapat ditunjukkan dengan menginjeksikan cairan

berwarna sesaat kedalam pipa kaca yang diamati.

Parabola

D Vc

Gambar Distribusi Kecepatan

Pada aliran laminar distribusi kecepatan berbentuk parabola dan bervariasi dari

kecepatan nol pada dinding pipa sampai kecepatan maximum pada poros, dengan kecepatan

rata – rata ½ -2/3 kecepatan maksimum.

Dalam aliran turbulen kecepatan hampir sama, kecepatan dapat dikatakan nol (0) pada

dinding tetapi naik dengan cepat pada jarak yang pendek dari dinding seperti curva B dan C.

r A

D C B

Gambar Distribusi kecepatan pada pipa lurus

Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung

NRe. Perbandingan antara kecepatan rata – rata dan kecepatan maximum dalam pipa

berpenampang bulat, bervariasi dengan NRe sebagai berikut :

Tabel Perbandingan antara Kecepatan Rata-rata dan Kecepatan Maksimum menurut NRe

NRe

Page 5: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

0 -17000 2000 3000 5000 10000 30000 10000 – lebih

0,5 0,55 0,71 0,76 0,78 0,80 0,81

Sumber : King Wisler, 1948

Pada aliran dengan NRe > 10000 dapat dipastikan bahwa kecepatan rata-ratanya = 0,8

kecepatan maksimum, dengan radius lingkaran kecepatan rata-rata = 2/3 D. Dalam aliran

laminar maupun turbulen distribusi kecepatan dapat berubah karena adanya rintangan-

rintangan misalnya pada belokan atau pada dinding melengkung. Perubahan distribusi ini akan

memperbesar kehilangan tekanan dan meningkatkan intensitas turbulensi.

b. Kehilangan Tekanan Pada Belokan

Seperti telah dikemukakan sebelumnya bahwa belokan atau lengkungan menyebabkan

terjadinya kehilangan tekanan yang lebih besar daripada yang terjadi pada pipa lurus dengan

panjang yang sama, yang besarnya dapat dihitung dengan persamaan berikut :

∆H = 𝜆𝜆

dimana :

∆H = kehilangan tekanan dalam pipa melingkar (m)

V = kecepatan rata – rata (m/dt)

L = panjang pipa (m

d = diameter pipa (m)

𝜆𝜆 = faktor koreksi

dan nilai 𝜆𝜆 =

untuk 50 < Nre < 600

dimana :

d = diameter pipa (m)

dc = diameter lingkaran (m)

Page 6: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

2. Metodologi

Proses Penelitian dan Metode Analisa

Studi Literatur

Studi literatur dilakukan untuk menunjang penelitian mulai dari awal penelitian sampai

dengan penyusunan laporan, serta untuk memperoleh dasar teori yang jelas dan kuat untuk

penelitian. Sumber studi literatur yang digunakan dalam penelitian ini meliputi buku-buku teks,

jurnal penelitian, artikel penunjang penelitian, dan lain sebagainya.

Persiapan Alat dan Bahan

a. Peralatan Jar Test

b. Peralatan analisis kekeruhan

c. Peralatan analisis pH

d. Peralatan rangkaian flokulator pipa circular

e. Bentonit

f. Koagulan

Penelitian Awal

Dalam penelitian kali ini digunakan air baku dengan kekeruhan buatan. Dimana range

kekeruhan disesuaikan dengan kekeruhan air baku yang masuk pada inlet Koagulasi dan

Flokulasi di PDAM Ngagel II dimana air bakunya bersumber dari Kali Surabaya.

Adapun cara pembuatan sampel sintetis ini adalah dengan melarutkan Bentonit sebagai

bahan pengeruh ke dalam air PAM. Bentonit yang dilarutkan hanya secukupnya sesuai dengan

tingkat kekeruhan yang dikehendaki.

Pembuatan Larutan Tawas

Konsentrasi larutan tawas yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1 %, dimana 10

gram tawas dilarutkan dalam 1 liter aquadest. Artinya 1 ml larutan koagulan sama dengan 10

mg/l.

Penentuan Dosis Optimum

Penentuan dosis optimum bertujuan untuk mengetahui dosis koagulan optimum yang

nantinya akan digunakan untuk proses koagulasi dan flokulasi pipa circular. Penelitian ini

dilakukan dengan menggunakan koagulan alumunium sulfat (Al2(SO4)3). Penentuan dosis

optimum koagualan dilakukan dengan menggunakan metode Jar Test dimana ketentuannya

sebagai berikut :

1. Dosis koagulan 10 , 20 , 30 , 40 , 50 dan 60 mg/l

2. Range kekeruhan 40 , 50 , 60 , 70 dan 80 NTU

3. Proses koagulasi / pengadukan cepat dengan kecepatan 100 rpm selama 1 menit

4. Proses flokulasi / pengadukan lambat dengan kecepatan 40 rpm selama 15 menit

5. Proses pengendapan selama 25 menit.

Page 7: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

Proses Flokulasi Pipa Circular

Setelah didapatkan dosis optimum koagulan untuk masing-masing tingkat kekeruhan,

maka penelitian dilanjutkan pada alat yang telah dirangkai sebelumnya. Dengan variasi yang

ada maka akan didapatkan 8 jenis flokulator, yaitu :

- pipa ½” , panjang pipa 25 m dan lingkaran pipa 0,4m

- pipa ½” , panjang pipa 25 m dan lingkaran pipa 0,6m

- pipa ½” , panjang pipa 50 m dan lingkaran pipa 0,4m

- pipa ½” , panjang pipa 50 m dan lingkaran pipa 0,6m

- pipa 5/8” , panjang pipa 25 m dan lingkaran pipa 0,4m

- pipa 5/8” , panjang pipa 25 m dan lingkaran pipa 0,6m

- pipa 5/8” , panjang pipa 50 m dan lingkaran pipa 0,4m

- pipa 5/8” , panjang pipa 50 m dan lingkaran pipa 0,6m

3.

a. BATCH PROSES

Hasil dan Pembahasan

Data Batch Proses ini didapat dari Metoda Jar-Test, digunakan untuk mencari dosis

optimum kebutuhan koagulan tawas (Al2(SO4)318H2O) yang nantinya digunakan sebagai dasar

perhitungan dosis optimum koagulan pada continuous proses.

Tabel 3.1 Dosis Optimum Koagulan

Kekeruhan

awal

(NTU)

Dosis

Optimum

(mg/lt)

%

removal

40 30 98.8

50 30 98

60 30 96.7

70 40 99.3

80 40 99.4

Sumber : hasil penelitian, 2011

Dari hasil penelitian dapat dilihat bahwa semakin tinggi konsentrasi kekeruhannya

maka kebutuhan koagulan juga semakin meningkat. Disamping itu prosen removal yang

dihasilkan cenderung naik, hal ini disebabkan karena penambahan konsentrasi kekeruhan ini

akan menambah muatan koloid sehingga bisa berinteraksi lebih efektif dengan koagulan, proses

destabilisasi lebih mudah terjadi sehingga akan mempermudah penggabungan partikel koloid.

Dan juga dengan semakin tingginya konsentrasi kekeruhan maka benturan-benturan flok

Page 8: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

semakin lebih efektif sehingga akibatnya flok-flok yang terbentuk akan semakin bagus dan akan

meningkatkan kecepatan pengendapannya dan ini secara tidak langsung akan meningkatkan

nilai effisiensi (Prosen removal) yang terjadi.

b. CONTINUOUS PROSES

Continuous Proses ini dilakukan dengan menggunakan aliran dalam pipa circular, yang

mana akan terjadi proses flokulasi dengan menggunakan proses flokulasi dengan menggunakan

variasi kekeruhan seperti pada kondisi Batch Proses.

Dalam Continuous Proses akan dilakukan dengan variasi diameter pipa (1/2” dan 5/8”),

panjang pipa (25 dan 50) m dan diameter lingkaran pipa (0.4 dan 0,6) m, sehingga didapatkan 8

variasi flokulator, yaitu sbb :

- Diameter ½” , panjang 25 m, diameter lingkaran 0,4 m

- Diameter ½” , panjang 25 m, diameter lingkaran 0,6 m

- Diameter ½” , panjang 50 m, diameter lingkaran 0,4 m

- Diameter ½” , panjang 50 m, diameter lingkaran 0,6 m

- Diameter 5/8” , panjang 25 m, diameter lingkaran 0,4 m

- Diameter 5/8” , panjang 25 m, diameter lingkaran 0,6 m

- Diameter 5/8” , panjang 50 m, diameter lingkaran 0,4 m

- Diameter 5/8” , panjang 50 m, diameter lingkaran 0,6 m

-

Tabel 3.2 Hubungan Kekeruhan Awal dengan persentase removal pada Pipa ½”, Panjang 25

meter dan Diameter Melingkar 0,4 meter

Diameter Pipa (m)

Panjang Pipa (m)

Diameter melingkar pipa (m)

Kekeruhan awal (NTU)

Kekeruhan akhir (NTU)

% Removal

40 11 72.550 12.5 7560 13 7870 14 8080 15.5 80.63

25 0.41/2"

Sumber : hasil penelitian, 2011

Tabel 3.3 Hubungan Kekeruhan Awal dengan persentase removal pada Pipa ½”, Panjang 25

meter dan Diameter Melingkar 0,6 meter

Diameter Pipa (m)

Panjang Pipa (m)

Diameter melingkar pipa (m)

Kekeruhan awal (NTU)

Kekeruhan akhir (NTU)

% Removal

40 13 67.550 14.5 7160 15 7570 17 7680 18.5 76.88

1/2" 25 0.6

Sumber : hasil penelitian, 2011

Page 9: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

Tabel 3.4 Hubungan Kekeruhan Awal dengan persentase removal pada Pipa ½”, Panjang

50 meter dan Diameter Melingkar 0,4 meter

Diameter Pipa (m)

Panjang Pipa (m)

Diameter melingkar pipa (m)

Kekeruhan awal (NTU)

Kekeruhan akhir (NTU)

% Removal

40 9 77.550 15 7060 12 8070 13.5 80.7180 14 82.50

1/2" 50 0.4

Sumber : hasil penelitian, 2011

Tabel 3.5 Hubungan Kekeruhan Awal dengan persentase removal pada Pipa ½”, Panjang

50 meter dan Diameter Melingkar 0,6 meter

Diameter Pipa (m)

Panjang Pipa (m)

Diameter melingkar pipa (m)

Kekeruhan awal (NTU)

Kekeruhan akhir (NTU)

% Removal

40 6.5 83.7550 8 8460 8.5 85.8370 10 85.7180 11 86.25

1/2" 50 0.6

Sumber : hasil penelitian, 2011

Tabel 3.6 Hubungan Kekeruhan Awal dengan persentase removal pada Pipa 5/8”,

Panjang 25 meter dan Diameter Melingkar 0,4 meter

Diameter Pipa (m)

Panjang Pipa (m)

Diameter melingkar pipa (m)

Kekeruhan awal (NTU)

Kekeruhan akhir (NTU)

% Removal

40 14.5 63.7550 16 6860 18.5 69.1770 19.5 72.1480 23 71.25

5/8" 25 0.4

Sumber : hasil penelitian, 2011

Tabel 3.7 Hubungan Kekeruhan Awal dengan persentase removal pada Pipa 5/8”,

Panjang 25 meter dan Diameter Melingkar 0,6 meter

Diameter Pipa (m)

Panjang Pipa (m)

Diameter melingkar pipa (m)

Kekeruhan awal (NTU)

Kekeruhan akhir (NTU)

% Removal

40 18 5550 16.5 6760 23 61.6770 27.5 60.7180 28.5 64.375

5/8" 25 0.6

Sumber : hasil penelitian, 2011

Page 10: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

Tabel 3.8 Hubungan Kekeruhan Awal dengan persentase removal pada Pipa 5/8”,

Panjang 50 meter dan Diameter Melingkar 0,4 meter

Diameter Pipa (m)

Panjang Pipa (m)

Diameter melingkar pipa (m)

Kekeruhan awal (NTU)

Kekeruhan akhir (NTU)

% Removal

40 12 7050 14.5 7160 16 73.3370 19 72.8680 22.5 71.88

5/8" 50 0.4

Sumber : hasil penelitian, 2011

Tabel 3.9 Hubungan Kekeruhan Awal dengan persentase removal pada Pipa 5/8”,

Panjang 50 meter dan Diameter Melingkar 0,6 meter

Diameter Pipa (m)

Panjang Pipa (m)

Diameter melingkar pipa (m)

Kekeruhan awal (NTU)

Kekeruhan akhir (NTU)

% Removal

40 11 72.550 12 7660 14.5 75.8370 16 77.1480 18.5 76.88

5/8" 50 0.6

Sumber : hasil penelitian, 2011

Hubungan Headloss, Gradient Kecepatan, dan G.td dengan Variasi Diameter Pipa,

Panjang Pipa dan Diameter Melingkar Pipa

Adapun hasil perhitungan untuk nilai Headloss, Gradient Kecepatan dan G.td untuk

masing-masing flokulator dapat dilihat pada tabel di halaman berikut:

Tabel 3.10 Faktor Koreksi Headloss Teoritis untuk Pipa Circular

Diameter

Pipa Flokulator Nre

(Nre

(d/dc)^1/2)

faktor

koreksi

1/2"

25 m dia 0,4 m 3803.12 672.30 0.0513

25 m dia 0,6 m 3803.12 548.93 0.0478

50 m dia 0,4 m 3803.12 672.30 0.0513

50 m dia 0,6 m 3803.12 548.93 0.0478

5/8"

25 m dia 0,4 m 4563.7 883.76 0.0495

25 m dia 0,6 m 4563.7 721.59 0.0461

50 m dia 0,4 m 4563.7 883.76 0.0495

50 m dia 0,6 m 4563.7 721.59 0.0461

Sumber : hasil penelitian, 2011

Dari hasil perhitungan menunjukkan bahwa nilai NRe pada pipa diameter 5/8” lebih

besar dari nilai NRe pada pipa diameter ½” dan terlihat bahwa factor koreksi yang dihasilkan

Page 11: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

bergantung pada diameter melingkar flokulator dimana semakin besar diameter melingkar

flokulator maka semakin kecil factor koreksinya.

Tabel 3.11Hasil Perhitungan Headloss Teoritis

Diameter

Pipa Flokulator

HL teoritis

(cm)

1/2"

25 m dia 0,4 m 31.314

25 m dia 0,6 m 29.169

50 m dia 0,4 m 62.627

50 m dia 0,6 m 58.337

5/8"

25 m dia 0,4 m 25.157

25 m dia 0,6 m 23.434

50 m dia 0,4 m 50.315

50 m dia 0,6 m 46.868

Sumber : hasil penelitian, 2011

Tabel 3.12 Perbandingan G.Td Teoritis dengan G.Td Penelitian

25 m dia 0,4 m 102.2 193.3 19766.5 106 189.9 2.05E+0425 m dia 0,6 m 102.2 186.6 19077.5 109 180.7 2.03E+0450 m dia 0,4 m 204.5 193.3 39533.0 214 189.0 4.14E+0450 m dia 0,6 m 204.5 186.6 38155.0 220 179.9 4.10E+0425 m dia 0,4 m 147.2 144.4 21260.2 156 140.3 2.25E+0425 m dia 0,6 m 147.2 139.4 20519.1 157 135.0 2.19E+0450 m dia 0,4 m 294.5 144.4 42520.3 308 141.2 4.45E+0450 m dia 0,6 m 294.5 139.4 41038.2 312 135.4 4.35E+04

G (penelitian)G.td

(penelitian)Flokulator td (dt)

G teori (dt - 1)

G. td (teori)

td (penelitian)

1/2"

5/8"

Diameter Pipa

Sumber : hasil penelitian, 2011

G merupakan satuan yang berbanding lurus dengan banyaknya tumbukan sehingga

semakin besar G berarti semakin banyak tumbukan yang terjadi dan semakin besar ukuran flok

yang terbentuk.

Analisa Headloss, Gradient Kecepatan dan G.Td

Hasil penelitian dan perhitungan teoritis mengenai Headloss, Gradient Kecepatan dan

G.td dicantumkan pada Tabel 4.15 s/d 4.17 yang digambarkan dalam grafik pada Gambar 4.20

s/d 4.22 dengan perbedaan diameter pipa, diameter melingkar pipa dengan variasi panjang

pipa yang ada.

Dari hasil tersebut diatas dapat terlihat bahwa untuk pipa 5/8” dengan panjang pipa 25

m dan diameter melingkar 0,6 m, Headloss yang terjadi adalah yang terkecil dan untuk pipa ½”

dengan panjang pipa 50 m dan diameter melingkar 0,4 m Headloss yang terjadi adalah yang

terbesar.

Page 12: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

Dari perumusan faktor koreksi pipa circular dan penelitian yang ada, ternyata bahwa

flokulasi dalam pipa circular erat kaitannya dengan faktor koreksi yang mana faktor koreksi

tergantung pada NRe, diameter pipa dan diameter melingkar pipa, sedang NRe sendiri erat

kaitannya dengan loading (Q/A). Nilai G yang diperoleh adalah (139,4-193,3) det-1 dengan td

yang dicapai adalah (102,2-294,4) detik, sedangkan nilai G.td yang dicapai adalah (2,03-4,45) x

104. Nilai G.td yang terendah ini terjadi pada pipa ½” dengan panjang pipa 25 m dan diameter

melingkar 0,6 m. Secara umum G.Td yang terjadi ini masih dalam range yang diizinkan yaitu (2 x

104 – 2x 105). Prosen removal yang terbaik terjadi pada pipa ½” dengan panjang pipa 50 m dan

diameter melingkar 0,6 m yaitu 4,1 x 104, semakin kecil G.td yang terjadi menunjukkan

penurunan kekompakan flok (yang diwakili oleh prosen removal), hal ini disebabkan karena

waktu detensi untuk terjadinya proses flokulasi kecil akibatnya proses flokulasi tidak dapat

berjalan dengan sempurna sedang untuk G.td yang semakin besar ini mengakibatkan flok

rupture (pecahnya flok kembali) karena semakin lamanya waktu detensi atau karena semakin

membesarnya G yang dicapai.

Diameter Pipa dan Diameter Melingkar Pipa

Didalam penelitian ini yang dipakai ada dua variasi diameter pipa yaitu ½” dan 5/8”,

serta dua variasi diameter melingkar pipa 0,4 m dan 0,6 m untuk masing-masing diameter pipa.

Diameter pipa dan diameter melingkar pipa ini mempunyai hubungan yang erat dengan

kecepatan aliran (V), dan Headloss yang terjadi seperti yang perumusan sebagai berikut :

=

dimana :

d = diameter pipa

dc = diameter melingkar pipa

= koreksi headloss untuk pipa circular

Variasi diameter pipa yang dipakai adalah ½” dan 5/8” dan dimeter melingkar yang

dipakai adalah 0,4 m dan 0,6 m. Dari data yang diperoleh menunjukkan semakin besar

diameter pipa dan diameter melingkar pipa maka semakin kecil faktor Headloss yang diperoleh

sehingga headloss yang didapat akan kecil, demikian juga sebaliknya semakin kecil diameter

pipa dan diameter melingkar pipa akan semakin besar faktor koreksi headloss yang didapat. Hal

ini disebabkan karena diameter pipa dan diameter melingkar pipa adalah berbanding terbalik

dengan faktor koreksi headloss. Dimana faktor koreksi headloss mempunyai kaitan yang erat

dengan headloss yang dicapai karena disini faktor koreksi berbanding lurus dengan headloss,

Page 13: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

jadi semakin besar faktor koreksi headloss maka headloss yang akan dicapai juga semakin

besar, demikian sebaliknya.

Headloss (Hl)

Telah dijelaskan bahwa semakin besar diameter pipa dan diameter melingkar pipa,

maka akan semakin kecil faktor friksi (f) headloss yang diperoleh, berarti dengan demikian

semakin kecil diameter pipa dan diameter melingkar pipa akan semakin besar faktor koreksi

headloss nya. Headloss berbanding lurus dengan faktor friksi (f) dan panjang pipa (L), sehingga

semakin besar f dan L maka Hl yang dicapai juga akan semakin besar, demikian juga sebaliknya.

4.

1. Dosis optimum koagulan yang diperlukan untuk meremoval kekeruhan air baku adalah 30

mg/l untuk tingkat kekeruhan 40,50,60 NTU dan 40 mg/l untuk tingkat kekeruhan 70 dan

80 NTU.

Kesimpulan

2. Untuk penurunan kekeruhan air baku yang diambil dari Kali Surabaya yang memiliki range

kekeruhan awal 40 NTU – 80 NTU bisa diterapkan dengan menghasilkan % Removal

kekeruhan paling baik sebesar (83%-87%) dengan %Removal kekeruhan yang paling baik

adalah terjadi pada model pipa ½” dengan panjang pipa 50 m dan diameter melingkar pipa

0,6 meter. Nilai G.td yang dicapai pada model tersebut adalah 4,1 x 104 (G=186,6 det-1 dan

td=3,67 menit) dengan headloss sebesar 58,3 cm.

1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan debit (Q) yang lebih besar agar diameter pipa

bisa divariasikan dan dikombinasikan proses flokulasi hidrolis (pipa circular) dengan

proses koagulasi hidrolis.

Saran

2. Range Kekeruhan yang digunakan berasal dari data primer kualitas air baku PDAM Ngagel II

Surabaya pada musim kemarau, Diharapkan dilakukan penelitian lebih lanjut dengan

menggunakan range kekeruhan yang terjadi pada musim penghujan.

5.

Alaerts. G., dan Santika, S.S. 1984. Metode Penelitian Air. Usaha Nasional, Surabaya.

Daftar Pustaka

ASCE, AWWA, 1999. Water Treatment Plant Design, Second Edition, McGraw-Hill Inc.,

New York.

Benefield, L.D., Joseph F., dan Barron W.L., 1982. Process Chemistry for Water and Waste

Treatment, New Jersey.

Degremont, 1991. Water Treatment Plant Handbook, sixth edition, John Wiley and Son, New

York.

Page 14: STUDI PENURUNANA KEKERUHAN AIR KALI …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19548-3307100022...Distribusi kecepatan dalam arah melintang pipa pada aliran turbulen adalah tergantung NRe

Said, Nusa Idaman., dan Ruliasih. 2004. Pengolahan Air Sungai Skala Rumah Tangga Secara

Kontinyu, Jakarta.

Japan Water Works Association, 1978. Design Criteria for Waterworks facilities, Japan.

Kawamura, Susumu, 1991. Integrated Design of Water Treatment Facilities, John Wiley and Sons

Inc., Canada.

Mardianto, Toni. 1994. Penentuan Flokulator Efektif dan Kekeruhan Optimum Untuk Flokulasi

Pipa Circular. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan Institut Teknologi Sepuluh

Nopember.

Masschelein, W.J. 1992. Unit Processes in Drinking Water Treatment. Marcel Dekker, Inc. new

York.

Reynold, T.D., dan Richards, P.A. 1996. Unit Operation and Processes in Environmental

Engineering. Brooks/Cole Engineering Division. Monterey. California

Sawyer, C.N., dan McCarty, P.L. 1978. Chemistry for Environmental Engineering. Third Edition. Mc

Graw Hill Kogakusha. Tokyo.

Stumm, W. G & Morgan, J.J., 1996. Aquatic Chemistry, Second Edition, john Wiley and Sons Inc,

Singapore.

Williams, B.R. 1990. Handbook of Public Water System. Van Nostrand reinhold. New York.